建筑工程基坑支护的质量控制探讨
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建筑工程基坑支护的质量控制探讨

2022-11-01 14:18:01 投稿作者:网友投稿 点击:

摘要:近年来,随着大批的高层和超高层建筑的建设,开发商为提高建筑用地率,加之国家有关规范对基础埋置深度和人防工程的要求,多层、高层、超高层建筑地下室的设计必不可少,有的地下建筑甚至有三四层,深的达十多米,于是,地下建筑开挖时的深基坑支护成为一个必要的施工过程。目前的建筑工程深基坑支护设计和施工还存在着很多不够完善的地方。本文针对建筑工程深基坑支护设计和施工现状,进而提出了加强建筑深基坑支护的质量控制。

关键词:建筑基坑 施工 支护 质量控制

随着我国高层建筑的不断增多,传统的深基坑支护结构所采用的设计理论、运算公式以及施工工艺等,早已无法适应现今深基坑开挖和支护结构在实际情况需求,以致于基坑工程事故屡屡发生,给建筑施工的人身、财产安全都造成了十分严重的损失。虽然近些年来,建筑施工行业在深基坑的开挖与支护技术方面不断深入发展,各种新技术、新工艺等都逐步发展起来。但是由于城市间的建筑距离非常小,基础工程在施工方面存在着相当大的难度,同时增加了相应的工期与费用。本文笔者针对深基坑支护中存在的安全问题进行分析,并提出相应控制措施。

一、深基坑支护概述

基坑支护是应用于房屋建筑、地下工程、桥梁工程等以及其它一些基础设施,它的使命是确保主体工程基础部分的顺利实施,而支护的成功与否直接影响工程经济效益、工程进度、施工安全。深基坑支护又不是建筑产品,它是为完成建筑产品而采取的措施之一,一旦完成了基础工程后,也就是完成了它的使用使命,因而它的施工成本高。支护工程一般都是按悬臂构件来考虑的,随着深度的增加悬臂的长度也增加或者是在中间部分增加内撑。受地质条件、地下水的情况、岩土成份的不同也会直接影响支护工程的造价。它的施工技术有:桩基工程、喷射砼技术、锚杆技术、钢筋砼、多层支撑换撑、土方开挖、基坑排水、地基土处理等。

二、目前深基坑支护存在的问题

1.在支护结构的设计中土体物理力学选择的参数不适当。在深基坑支护结构的安全问题中,其所需承担的土压力的大小是一大影响因素,可是止前想要对土压力进行精确的计算还十分困难,因为地质情况的复杂性与多变性,到现在为止对土压力还是使用库伦公式或者朗肯公式进行计算。在对土体的物理参数的选择方面是十分复杂的,特别是深基坑进行开挖之后,其中含水率、粘聚力与内摩擦角这三个参数都是可变性数值,因此想要计算出支护结构受力的实际情况是十分困难的。

2.在对基抗土体的取样不完全。在深基坑开挖的区域内,要按照国家相关规范的要求进行取样,同时为了减小勘测的工作量并降低工程造价,钻孔不要太多。这样所得到的土样具有随机性与不完全性的特点,但是也正是因为地质构造的复杂、多变,因此,所取的土样并不能完全真实的反映土层的情况,所做出的支护结构的设计也不一定会完全符合地质情况。

3.在对基坑的开挖存在空间效应的考虑不周全。在进行深基坑开挖过程中,经大量的实测资料显示:基坑周边发生的向基坑内的水平位移通常是中间大两边小。居中间位置的长边深基坑的边坡常常发和失稳现象,在传统对深基坑支护结构的设计中,多数是按照平面应变问题进行处理的,对于细长条的部分基坑来说,假设平面应变是很符合实际的,然而方形或者长方形的深基坑与之差别相对较大。因此,没进行空间问题的处理之前,在按照假设平面应变设计时要适当的调整其支护结构,来满足开挖空间的效应要求。

4.在设计支护结构的计算中与其实际受力不相符合。对深基坑的支护结构设计计算现在仍然是以极限平衡理论为基础,然而实际支护结构的受力情况并不简单。在工程实践过程中发现,按照极限平衡理论对支护结构计算所做的设计的安全系数,在理论上讲是十分安全的,但是在现实中却时常发生破坏现象;然而一些安全系数较小或者安全系数甚至达不到规范要求的部分支护结构,在实际工程中却满足其使用要求。

三、深基坑支护方案设计及施工中的注意事项

1.传统设计理念的转变。在深基坑支护结构的设计方面,还没有精确的计算方法,国内外大多也都还在进行探讨中。对于土压力的分布与支护桩的计算仍然以库伦或朗肯理论与“等值梁法”为依据,所得到的计算结果和实际深基坑支护结构所受到的力相差较大,所设计出来的支护结构既不经济又不安全。因此,不能再按照传统的结构荷载法来设计深基坑的支护结构,而是要转变传统的设计理念,建立起可反馈动态设计的以施工监测为主导的体系。

2.工程设计方法的变形控制。现在通常采用极限平衡原理这种既简单又实用的设计方法,所得出的计算结果具有可参考的价值,但是在深基坑的支护结构中,这种设计方法保证不了支护结构的刚度,仅能满足其强度要求。发生的大多数工程事故都是由于支护结构部位发生过大的变形而导致的,所以,一个支持结构设计方案的优劣不仅在于强度的要求,最主要还在于其是否会产生环境问题与其产生变形的大小。因此,要加强对支护结构的变形控制的研究,从而建立一套新的控制深基坑的支护结构变形控制的设计方法。

3.大力开展支护结构的试验研究。正确的理论必须建立在大量试验研究的基础上。但是,在深基坑支护结构方面,我国至今尚未进行科学系统的试验研究。一些支护结构工程成功了,也讲不出具体功之处;一些支护结构工程失败了,也说不清失败的真实原因。在支护工程施工的过程中积累的技术资料很丰富,但缺少科学的测试数据,无法进行科学分析,不能上升到理论的高度,这是一个很大的缺陷。开展支护结构的试验研究(包括实验室模拟试验和工程现场试验),虽然要耗费部分资金,但由于深基坑支护工程投资巨大,如经过科学试验再进行设计时,肯定会节省可观的经费。因此,工程现场试验是非常必要的。通过工程实践积累大量的测试数据,可对同类工程的成功打好基础,为理论研究和建立新的计算方法提供可靠的第一手资料。

4.探索新型支护结构的计算方法。高层建筑的飞速发展给深基坑支护结构带来一场技术革命。在钢板桩、钢筋混凝土板桩、钻孔灌注桩挡墙、地下连续墙等支护结构成功应用后,双排桩、土钉、组合拱帷幕、旋喷土锚、预应力钢筋混凝土多孔板等新的支护结构型式也相继问世。但是,这些支护结构型式的计算模型如何建立、计算简图怎样选取、设计方法如何趋于科学,仍是当前新型支护结构设计中急需解决的问题。目前,深基坑支护结构正在向着综合性方向发展,即受力结构与水结构相结合、临时支护结构与永久支护结构相结合、基坑开挖方式与支护结构型式相结合。这几种结合必然使支护结构受力复杂。所以,建立新型支护结构的计算方法,已成为深基坑工程技术的当务之急。

总之,建筑基坑的开挖与支护结构是一个系统工程,涉及工程地质、水文地质、工程结构、建筑材料、施工工艺和施工管理等多方面。它是集土力学、水力学、材料才学和结构力学等于一体的综合性学科。支护结构又是由若干具有独立功能的体系组成的整体。正因如此,无论是结构设计还是施工组织都应当从整体功能出发,将各组成部分协调好,才能确保它的安全可靠、经济合理。


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