市政工程常用基坑支护结构类型及设计分析曹晓冬

市政工程常用基坑支护结构类型及设计分析曹晓冬

天津轨道交通集团工程建设有限公司天津300060

摘要:在上个世纪80年代,随着我国改革开放程度的不断深入,城市建设的脚步也在逐年加快。尤其是在最近几年,城市立交桥的数量急剧增多,很多市政工程的相关设施在下穿立交桥的过程中都存在着基坑开挖的问题。市政工程基坑周围也经常会存在着交通要道或者其他的建筑物,这就使得在基坑开挖的过程中不得不面对一个十分现实的问题,那就是应当采取怎样的措施对其进行保护。对基坑周边进行支护是一个比较可取的方法,但是其属于临时结构,过多的投资肯定造成资源的浪费,而其如果不安全又可能会产生安全事故。所以如何在保证安全性的前提下对支护结构的类型进行选择,在设计的过程中应当遵循怎样的设计原则成为了很多人关注的焦点。

关键词:基坑支护;结构类型;设计原则

引言:随着我国城市建设进程的持续推进,城市道路交通事业的快速发展,使得市政工程中经常会利用到基坑支护的结构设计,它对道路地下管网、泵房,以及下穿立交等工程起到良好的使用效果,结合市政工程中的基坑支护结构类型与特点,对其适用范围进行针对性的设计介绍,以期对市政工程起到一定的建设性参考价值。

1市政工程常用基坑支护类型及适用范围

基坑支护在众多工程项目中都占据着重要地位,对于强化工程地基稳定性和可靠性,推进后续施工建设顺利开展,具有积极作用。在实际使用基坑支护手段的过程中,支护结构种类较多,选择合适的基坑支护类型,需要注重结合基坑开挖深度、地质条件、水文状况以及季节气候等特征,综合多种因素加以挑选。

1.1钢板桩

钢板桩拥有着十分广泛的应用范围,属于异型型材的一种,随着锁扣密封剂之类止水工具的良好使用,更是扩展了钢板桩的应用情况。如工程深基坑地下水位较高、土层较为柔软,积极使用钢板桩支护形式,能够有效强化地基稳定性和坚固性。钢板桩实际应用中,表现出较多优势,最为明显的在于耐久性、隔水性较高,对于周围环境基本不作要求,但由于其抗弯能力不够强,无法适应基坑深度较深的施工环境下。再加上钢板桩本身的刚度较小,经过开挖后,容易出现变形的情况,需要及时设置好相应的支撑钢柱,实现加固的目标。

1.2放坡开挖

这是基坑支护中常见的类型,对于施工环境要求较高,如果施工现场并不存在重要建筑物,使用放坡开挖基坑支护可以起到良好效果。放坡开挖技术应用中,需要较大的土方回填量,将开挖深度控制在7m的范围内,通常情况下,当其深度超过4m的时候,就需要采用多级放坡的方式,有效降低危险状况的发生几率。从施工土层的实际性质入手,合理设置好放坡的坡度,将其控制在1:1.5的范围内,能够起到良好的支护效果。

1.3人工挖孔灌注桩

这一基坑支护方式应用程度较高,尤其是在基坑深度为7~10m之间的范围中应用最多。人工挖孔灌注桩在实际操作的过程中,基本不会产生较大噪音,不会影响到周围环境,再加上其拥有着较高的强度,可以实现支护目标。同时需要注意到,人工挖孔灌注桩对于劳动强度要求较高,且桩与桩之间存在着较大的间隙,会增加水土流失现象的发生几率,这样将会容易导致质量安全事故的发生。在黏土质地区,使用这一基坑支护方式效果较好,但是对于软土、地下水位较高的地区,使用人工挖孔灌注桩,需要及时开展降水操作工作。

1.4SMW工法

这一工艺是上世纪七十年代由日本发明的,主要是利用多轴型钻探搅拌机,钻掘切削土体,达到预设深度后,水和泥浆会随着提钻过程喷出,并与地基土搅拌混合,在水泥混合物凝固前将H型钢材插入,形成具有一定强度、刚度,而又连续完整、无接缝的地下连续墙体,这一施工方法周期短,对环境影响小,而且止水性能较好,被广泛应用于地下建筑工程中。

2市政工程基坑支护结构的设计要求

在对基坑支护结构进行设计的时候,要按照其破坏可能造成的结果进行良好的分级。可以按照后果十分严重,后果一般以及不严重将其分为一级、二级以及三级。同时其作为一个整体,其不但在强度上要满足要求,在稳定性以及变形方面也同样要满足要求,即规范规定的满足承载力极限状态以及正常使用极限状态的相关要求。对于基坑来说,承载力极限状态指的就是支护整体结构发生破坏,而导致基坑整体出现了失稳的情况,而正常使用极限状态指的就是由于自身或者周边土体的变形过大的时候,影响了其正常的使用。

市政工程所在的地区往往都在城市之中,所以对其变形方面的要求十分的严格。如果支护结构在侧向力的作用下发生了比较大的水平位移的话,那么周围的地势肯定将会出现下沉,严重情况下还会使得周围的其他建筑物表面出现裂缝。而如果变形量超过极限范围之后,就会导致建筑物出现倒塌的情况或者管道断裂。所以笔者建议在日常设计的过程中要采取积极有效的措施对其变形量进行有效的监督,一旦出现超过极限值的情况,就必须对其采取一定的措施进行加固。

3基坑支护结构的施工处理措施

3.1钢板桩、钻孔桩和喷粉装备

施工基坑施工过程中,需要击打工程桩,这样一来就会引发震动,使土质受到挤压,导致高层建筑施工受到影响,因此需要在工程桩施工前击打附近一侧的钢板,并在击打处理之后中,在其背后设置排水沟。对于钻孔桩进行施工处理时,与工程桩不同,需要在施工后进行击打处理,这是钻孔桩主要的施工方式,而且还要依照进度在基坑支护施工设计的不同阶段插入喷粉桩。

3.2挖土施工及支撑施工

首先,在制作第一层支撑的过程中,不仅要保证钻孔桩的安全完成,还要让渣土深度达到一定的指标,可以将准石粉作为支撑面的填充物进行一定厚度的铺垫,这一方式在应用的过程中,既要保证机械设备不被损坏,还要考虑运行车辆的支撑力度。其次,在第一层支撑完成后,开始进行第二层支撑的制作,而且还要在前一次数据计算的基础上,规划出最为安全的挖土深度,进行大面积的土方开挖工作,而且需要根据实际的基坑支护工程进行综合结果的分析,在靠近建筑物的一侧设置钢板桩的范围与坑比,还要有具体的挖土深度数值,为了增强土坑的能力,需要在附近钢板桩处预留土台,这可保障钢板桩的安全使用性能,还能促进机械挖土的快速、有效地施工进程,提高设备的利用率,经过实践验证,这对实际的工程施工有一定帮助,而且是一种行之有效的指导方式。最后,第二层支撑必须在挖土2d之后才能进行,如果超过了这一时间,将影响支护结构的安全使用性能,而且必须在桩承台施工全部结束后,用石粉与石渣进行基坑回填,在确保基坑的第一层支撑深度恢复后,再拆除第二层支撑,并进行土质回填。

3.3钢板桩的回收及降排水的处理

基坑支护结构设计中需结合运用排水沟与集水井来设置基坑外部的排水结构,尽管钢板桩和喷粉桩都有较强的抗渗功能,但为了有效避免雨水与少量渗水的含水量对基坑开挖带来的影响,可以通过在基坑底部的四周搭建8个砖砌的井壁通过砖缝输水。而且还要注意井底的标高不要高于施工面,排水方式要采用纵横链接方式,并需要在井内设置潜水泵。

结语:市政工程采用基坑支护作业方式情况较多,为保证工程总体建设质量,需要能够充分结合实际工程情况,选择到合适的基坑支护作业方式。当前工程施工作业中,基坑支护结构类型多样,适用的情况也表现出了较大不同,常见的有钢板桩、放坡开挖、人工挖孔灌注桩、地下连续墙以及预制钢筋混凝土板桩这几类,需要按照工程施工现场实际情况,选择到合适的基坑支护方式。在市政工程基坑支护设计工作中,需要做好基坑支护方案设计准备工作,并科学绘制基坑支护方案的设计图纸。

参考文献:

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