康軍林
(建材天水地質(zhì)工程勘察院有限公司,甘肅 天水 741300)
如今,越來越多的高樓大廈拔地而起,但因其樓層高重心不穩(wěn),對基坑的要求很高,出現(xiàn)的故障越來越多,致使深基坑支護(hù)新技術(shù)不斷發(fā)展,應(yīng)用愈發(fā)廣泛。國家應(yīng)大力研發(fā)深基坑技術(shù),提高建筑行業(yè)技術(shù),更好地為人們服務(wù)。
基坑工程是為了保證地下施工的穩(wěn)定性和安全性,包括地質(zhì)工程、巖土工程以及結(jié)構(gòu)工程等綜合性施工,其開挖方式包括:盆式開挖、島式開挖以及分塊挖土法,支護(hù)結(jié)構(gòu)包括支擋式、土釘式、水泥土墻、放坡。主要施工內(nèi)容是工程勘測、支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計以及土方開挖與回填、周圍環(huán)境保護(hù)等,其施工危險性高,安全儲備小,不同的施工現(xiàn)場的基坑工程截然不同,地域性明顯,具有很強的個體特征,主要取決于周圍環(huán)境、基坑形狀以及支護(hù)形式?;庸こ虈o(hù)結(jié)構(gòu)體系包括強、冠梁以及其他小部件,施工面積較大并且工期長,施工地點若下雨會影響其穩(wěn)定性,在處于軟塑,流塑狀態(tài)的黏性土層以及松散狀態(tài)的砂土層、未經(jīng)處理的填土和其他高壓縮性土層施工會產(chǎn)生較大位移,不利于施工開展,建筑多偏向高層化,基坑向更深層次發(fā)展[1]。
在20世紀(jì)末,我國引進(jìn)基坑技術(shù),當(dāng)時改革開發(fā)放正處于蓬勃發(fā)展階段,高層大廈開始涌現(xiàn),基坑工程不斷發(fā)展壯大,并且能夠很好地減少對環(huán)境的污染以及破壞。當(dāng)基坑開挖深度超過5m就是深基坑,在施工地點較為復(fù)雜時,也可將其定義為深基坑,如今,常用的支護(hù)方式主要是撐式以錨式以及聯(lián)合支護(hù)等,基坑土方開挖的施工工藝一般有兩種:放坡開挖(無支護(hù)開挖)和在支護(hù)體系保護(hù)下開挖(有支護(hù)開挖)。放坡開挖比較簡單又經(jīng)濟,但要能夠保證放坡開挖,主要是基坑不能太深而且基坑平面之外有足夠大的空間,所以在空曠地區(qū)或周圍環(huán)境允許放坡而又能保證邊坡穩(wěn)定條件下,應(yīng)優(yōu)先采用此技術(shù)。深基坑工程監(jiān)測要注意幾個問題,主要是監(jiān)測單位的確定,基坑工程監(jiān)測項目、監(jiān)測大綱的制定和內(nèi)容的完備性以及監(jiān)測資料的收集和傳遞要求[2]。
隨著工程規(guī)模的不斷擴大,新技術(shù)的要求不斷提高,經(jīng)過持續(xù)的創(chuàng)新與實踐,深基坑支護(hù)水平大幅提升,具體的技術(shù)如下:
SMW工法又可稱之為新型水泥土攪拌樁墻,即可以水泥土樁內(nèi)插入H型鋼等(多數(shù)為H型鋼,亦有插入拉森式鋼板樁、鋼管等),將承受重力與防滲擋水結(jié)合到一起,能夠同時具有受力與抗?jié)B兩種功能的支護(hù)結(jié)構(gòu)的圍護(hù)墻。主要利用定制的攪拌混合機,將水泥當(dāng)做苯酚磺酸,與土壤中土質(zhì)比較疏松的沙土進(jìn)行混合攪拌,并在墻內(nèi)加入型鋼,提高其承載重力,減少構(gòu)件軸壓比,此技術(shù)在軟土層達(dá)到的效果最好。并且施工過程中的型鋼可以反復(fù)使用,減少資金投入,但將型鋼拿出來是一個十分困難的工程,會導(dǎo)致其他材料受到損壞或水泥墻斷裂,在部分墻結(jié)束施工后,其均勻性以及攪拌樁搭接厚度也要十分注意[3]。
如今,SMW工法已經(jīng)十分成熟,經(jīng)過多年的使用和不斷對其改進(jìn),已經(jīng)得到建筑行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者的喜愛,能很好地滿足施工者的要求,達(dá)到預(yù)期效果。從SMW工法里面引申出來的SMW工樁法,也得到廣泛應(yīng)用,其最早出現(xiàn)在日本。施工順序為:導(dǎo)溝開挖,確定是否有障礙物及做泥水溝—置放導(dǎo)軌—設(shè)定施工標(biāo)志—SMW鉆拌,鉆掘及攪拌,重復(fù)攪拌,提升時攪拌—置放應(yīng)力補強材(H型鋼)—固定應(yīng)力補強材—施工完成SMW。并且具有不會對周圍土地產(chǎn)生影響,對土質(zhì)要求少,成墻深度厚,施工時間較短,施工產(chǎn)生廢氣土壤較少,投入資金較少等優(yōu)點。
在一些新支護(hù)技術(shù)中具有很高競爭力,雖然在應(yīng)用中還存在一些問題,但能夠很好滿足施工方的要求,投資單位在進(jìn)行一系列對比后,還是會選擇SMW工法作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案,施工單位要制定完善的施工管理制度以及技術(shù)創(chuàng)新工作,以此為企業(yè)帶來良好的效應(yīng)和影響,在商業(yè)社會中使企業(yè)得到延續(xù)。SMW工法能促進(jìn)建設(shè)節(jié)約型社會發(fā)展,實行發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟,使國家快速發(fā)展,并且國家出臺相關(guān)政策,主要內(nèi)容是在建筑工程中,采用能夠減少或反復(fù)利用材料的技術(shù),節(jié)約資源,提高材料利用率,而SMW工法就能達(dá)到這一要求,此技術(shù)的H型鋼可以反復(fù)使用,重復(fù)使用至少4次,在其他圍護(hù)技術(shù)施工時,使用大量的鋼筋不能重復(fù)利用,造成大量資源浪費。我國已經(jīng)成為世界上鋼鐵制造和消耗的第一大國,造成鐵礦石資源缺少,應(yīng)大力研究減少資源利用的技術(shù),減少環(huán)境污染,保持生態(tài)平衡。
旋噴攪拌加勁樁就是將旋噴與攪拌水泥土技術(shù)相結(jié)合,共同承擔(dān)工作中各種荷載,其主要工作原理是:不斷攪拌水泥,在深坑墻壁周圍構(gòu)成立體三維空間,增大建筑的橫向或縱向剛度,通過不斷對水泥漿的滲透以及壓實,對原來土壤起到加固作用,在水泥土與在土壤中基礎(chǔ)軟弱的地方加入特殊材料的物體粘合,將其與地平層緊密結(jié)合在一起,提高土壤的抗壓能力。此項技術(shù)能夠防止土體結(jié)構(gòu)變形或移動,還具有防水擋土的功能,適用于各類的深基坑工程,具有良好的安全性、經(jīng)濟性以及便利性。
此項技術(shù)是源于土釘墻,是一種便于施工經(jīng)濟合理的新技術(shù),把土釘墻的各種附屬技術(shù)組合在一起的綜合型圍護(hù)結(jié)構(gòu),構(gòu)成要素主要有土釘、預(yù)應(yīng)力錨桿、截水帷幕、微型樁、掛網(wǎng)噴射混凝土面層、原位土體等。具有使用范圍廣的特點并且將土釘墻的技術(shù)優(yōu)勢繼承下來。適用深度在軟土層不超過6m,其他地層開挖不超過13m,可放坡深度不超過18m,可作為超前支護(hù),還有防止水滲透的功能,提高施工的安全性、經(jīng)濟性以及便利性,受到施工單位的喜歡。復(fù)合土釘墻技術(shù)有許多種類,每種類型都適用于不同的施工,致使適用范圍非常廣泛,主要包括:土釘墻—頂應(yīng)力錨桿、土釘墻—止水帷幕、土釘墻—微型柱等。當(dāng)基坑開挖深度越大,對控制不變形難度越高,隨著科技不斷發(fā)展創(chuàng)新,復(fù)合土釘墻支護(hù)技術(shù)也在不斷完善。通過相關(guān)技術(shù)人員多次測試得出,在軟土、富水等特殊土壤也可以采用此項技術(shù),可用于安全等級第一的深基坑,在施工過程中應(yīng)考慮其環(huán)境因素以及施工條件。
其是將滿足設(shè)計深度的附有切割鏈條以及刀頭的切割箱插入地下,在進(jìn)行縱向切割橫向推進(jìn)成槽的同時,向地基內(nèi)部注入水泥漿以達(dá)到與原狀地基的充分混合攪拌,在地下形成等厚度連續(xù)墻的一種施工工藝。TRD工法起源于日本,引進(jìn)到我國后應(yīng)用于多個省市,并取得很好的評價。經(jīng)過相關(guān)技術(shù)人員多次試驗,此項技術(shù)在滲透力強的土壤以及防水帷幕滲、軟土層中效果最好,圖1是施工示意圖,首先下鉆至設(shè)計標(biāo)高,其次向施工路線前進(jìn),最后待前段施工完畢后再繼續(xù)向前50cm保證連續(xù)性。
圖1 TRD施工
相比其他深基坑支護(hù)新技術(shù),其具有很多優(yōu)點,具體包括:使用設(shè)備的高度較低,提高了施工的穩(wěn)定性以及安全度,水平方向和垂直方向精準(zhǔn)度高,便于超控,適用于多種地層(如黏性土、較硬土層等),開挖能力較強,止水能力非常強,可根據(jù)施工要求,調(diào)整施工斜墻角度,不影響四周環(huán)境,有助于保護(hù)環(huán)境,減少資金投入。
此技術(shù)多適用于地質(zhì)復(fù)雜的施工,具體施工步驟有:第一步CSM工法墻定位放樣;第二步,預(yù)挖導(dǎo)溝(導(dǎo)溝寬1.0~1.5m,深0.8~1.0m);第三步,CSM工法設(shè)備就位,銑頭與槽段位置對正;第四步,銑輪下沉注水切銑原位土體至設(shè)計深度;第五步,銑輪提升注水泥漿同步攪拌成墻;第六步,鉆桿清洗,廢泥漿收集,集中外運;第七步,移動至下一槽段位置,重復(fù)上述六個步驟。其具有施工占地面積小、進(jìn)度快、效率高、精準(zhǔn)度較高、防滲透能力強、成墻質(zhì)量較高、施工產(chǎn)生噪聲低、減少對四周居民影響、削銑能力強等一系列優(yōu)點,同時,可用于施工土質(zhì)為軟黏土,施工設(shè)備現(xiàn)代化,采用觸屏控制系統(tǒng),方便操作,主機底盤可旋轉(zhuǎn)360°。
地下連續(xù)墻因其防滲透性能好、施工效率快等優(yōu)點被廣泛使用,主要應(yīng)用于地鐵建造,其中應(yīng)用最廣泛的是“兩墻合一”連續(xù)墻技術(shù),能夠節(jié)省資金投入,并能提高整體抗壓能力,噪聲較小,對周圍建筑影響較小。
綜上所述,本文從基坑特點、基坑發(fā)展現(xiàn)狀以及深基坑支護(hù)新技術(shù)三個方面,闡述深基坑支護(hù)新技術(shù)現(xiàn)狀,主要分析CSM工法、TRD工法、復(fù)合土釘墻支護(hù)技術(shù)、旋噴攪拌加勁樁技術(shù)、SMW工法。在未來建筑行業(yè),深基坑工程發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在不斷研究并創(chuàng)新維護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù),及發(fā)展新型基坑的圍護(hù)體系。