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深基坑暗挖关键施工在建筑工程中运用

2022-06-17 17:21 来源:建筑工程论文 人参与在线咨询

摘要:本文主要研究深基坑暗挖关键施工技术在建筑工程中的应用,主要通过该施工技术在工程项目的施工过程的具体应用进行研究,得出该施工技术的应用可以有效的保证施工工程质量,加快施工进度等作用,说明该施工技术值得推广应用。

关键词:深基坑暗挖;关键施工技术;应用

0引言

近些年来,我国城市建设速度和城镇化建设频率都在不断的增加,建筑工程的地下部分展开施工的时候如果能够使用深基坑暗挖技术就能良好的发挥建筑技术的功效,提高城市地铁建设与居住建设联络通道的安全性和通行质量。

1工程概况

下面我们来对本次工程的大概情况做出基本的描述:

1.1围护结构状况

本次工程中的基坑总面积12495.87m2,呈长方形分布,东西长约66m,南北宽约184m,基坑周长约为500m,基坑的止水效果较好,能保证基坑周边的建筑物及管线的正常使用,根据场地地质和周边环境条件,基坑南侧围护结构采用密排桩+桩边坡侧设置2排三重管旋喷桩,其它三侧围护结构采用的咬合桩,咬合桩采用旋挖咬合施工工艺。本次工程项目场地地势较平,场地自然地面标高为5.20,基坑坑底标高为-13.600,基坑深度为18.8m。基坑安全等级设置为一级。前述内容为绝对标高,相对标高±0.000相当于绝对标高8.1m。本工程连通口设置在基坑南侧,基坑南侧地下室外墙距支护桩约1.5m,围护结构采用密排桩+桩边坡侧的设置,安装3排三重管旋喷桩,支护桩直径为1.2m,旋喷桩直径0.7m。地铁侧围护结构为密排桩+桩边坡侧设置2排三重管旋喷桩,支护桩直径为1.2m,旋喷桩直径为0.7m[1]。

1.2地铁连通口大致情况

本次工程预计在基坑南侧地下二层1轴/C轴~E轴与前湾地铁站建设连通口,地铁侧连通口已修建完成并留设了挡墙,因此还需要通过暗挖的施工技术去除支护桩并且与挡墙相互连通,工作人员还要及时进行相关防水施工、结构施工,连通口结构施工部位为地下室负二层1轴/C轴~E轴,连通口底标高为-5.600,连通口宽6.5m,高2.5m,长度共计4.8m;桩体需凿除4.5m深,宽20m,高4.2m。连通口地铁侧为地铁9号线,目前已完工交付使用。施工部位上部为公正北一街旁人行道位置,路面标高为7.900,冠梁顶到路面标高均为道路回填面层,厚度约2.68m,开挖的标高为-5.600,顶标高为1.450。

2本次工程重难点介绍

下面我们来对本次施工的重点和难点进行简单的介绍,这次工程施工的重点和难点主要在于施工部位的场地较小,在初期施工之中,支撑施工和支护桩的切除具有较大的难度,还有可能在混凝土块的运送过程中发生危险,同时联通口处需要在地下室2层进行开挖,难度也是比较大,在开挖之后还需要连接联通口,防止坍塌和沉降现象的出现,这也是本次工程容易出现的难点和重点,在开完之后一定要加强对联通口的监测,做好安全应急工作。从大体的角度来讲,针对以上重点和难点可以有以下几个方面的解决措施:第一个方面要对施工现场的具体施工步骤和工序进行合理的部署,争取有效利用施工空间和场地;第二个方面要选择合理的开挖方式,可以利用边切除并回撑的方式展开开挖工作;第三个方面需要对每次开挖的基坑深度进行控制,在开挖成具体的形状之后及时进行支护框架的打造,确保不同的工序之间能够快速衔接。有关工作人员要做好型钢钢架支撑,改变受力结构和受力条件,加强对地面情况的观察,如果地质情况发生变化则要及时反馈找到相应的处理措施,确保施工过程安全有序进行;第四个方面要加强对施工过程的全程监测,尤其是要加强对联通口上部的地表沉降情况的分析和观察,以数据的形式呈现其变化状况,及时作出反馈,如果发现输出异常情况要快速上报,做好相应的预防对策。除此之外工作人员要储备必要的应急物资,比如通道内储存方木和钢筋网片[2]。

3深基坑暗挖关键施工技术在建筑工程中的应用方法

3.1确定大体施工步骤

搭设盘扣式作业脚手架→防护措施/警戒措施布设→支护桩左右测量放线→支护桩水钻开定位孔→分块凿除支护桩→清渣→搭设型钢钢架回顶→地铁侧挡墙水钻开定位孔→放挡墙分块线→绳锯由上至下分块切割→运出切割块→清理。大体上的施工步骤按照以上顺序进行。

3.2支护桩凿除技术

运用从大体上来讲,根据以往开凿的经验,在支护桩凿除的工作之中需要考虑到施工具有的难度,确保安全性。有关工作人员需要先确定测量水位之后,采用水钻进行开孔和定位工作,用人工分层的形式对支护桩进行破除,继续向前挖掘,一直挖到接近地铁口剪力墙的位置进行开孔测量,控制边缘线。在测量无误之后设置分块线和线角点,控制线放好之后需要把凿除的范围进一步确定,分为若干的板块之后展开拆除,联通地铁口结构设计的洞口。在凿除之前需要做好一系列准备工作,首先要做到的就是盘扣式作业脚手架的放置,正确的安排脚手架搭建的步骤,施工前需搭设双排落地盘扣式作业脚手架,架体分别在负二层及负二层夹层,搭设架体高3m,宽27.35m,参数设置应该为步距为2m,纵距为1.5m,排距为0.9m,操作架体纵向、横向均应设置扫地杆,高度为350mm,作业层脚手架立杆于0.5m及1m处设有两道防护栏杆,底部侧面设20cm高的挡脚板。操作架体需经挂牌验收后方可使用,如果未经验收不得继续进行作业[3]。其次要做好警戒防护措施。工作人员要在地面使用旧模板及轮胎铺设防护网络,防止砼块掉落对现有结构产生影响,减小噪声、粉尘等一系列污染。工作人员在施工作业区域周围需设置安全防护拦,并在一定区域内设置安全标志,不得让闲杂人等进入施工作业区域。作业人员要正确使用个人防护用品,按要求佩戴安全帽、安全带等物品。此外,还要做好支护桩测量放线工作。工作人员需要利用轴线定位确定需凿除支护桩的部位,凿除面宽20.6m,高7.15m。凿除支护桩原则为采用中隔壁法,由外向内、由上而下依次凿除,边凿除边回撑。整个连通口分为A区、B区、C区三个区,先施工A区,再施工B区,最后施工C区,A区宽5.2m,B区宽11.35,C区宽3.65m。开挖从开挖顶标高开始从外向内挖,挖至地铁挡墙位置,之后要截除支护桩,每次截除支护桩1m,继续向下凿除1m再进行截桩,以此类推直至标高达到-5.600。凿除过程要加强对细节的关注,提高支护桩结构的稳定性,快速回撑型钢钢架。除此之外,灌注桩破除的过程中可以采用人工配合机械方法,旋喷桩采用人工凿除达到可穿绳部位。该部位可以选择绳锯切割法,当然这种方式仅用于灌注桩切割及连通口挡墙,加快施工速度的推进,缩短施工周期,节约人力资源成本。这种方式在具体运作的时候要严格控制混凝土块重量,要小于3t,桩长最长不能超过1m。支护桩凿除平面图如图1所示。

3.3切割快运输技术

本次工程在地下室结构内部施工,因此施工人员要加强对于施工难度及安全性等要素的考量,主要以人工配合小型起重设备为主,分块体积不易过大。机械拆除的支护桩桩长最大不得超过1m,混凝土块容重按照25.1kn/m3计算,每块为2.8t,单块重量要基本控制在3吨左右。切割块由小型叉车从切割位置与送至外墙外侧肥槽处,由80t吊车吊出,吊车停放在公正北一街的位置。切割快运输位置示意图如图2所示。汽车吊卸车点随汽车吊移动,控制在汽车吊吊装范围内,并且根据《吊绳计算书》本工程选取6×19(b)每股外层12根,中心丝外捻2层钢丝,直径为12mm的钢丝绳。选择6×19,直径为23mm的钢丝绳(抗拉强度为1570MPa)的破断拉力总和为281.5kN,折减系数取0.85,破断拉力为281.5×0.85=239.275kN,取折旧系数0.75,计算得出钢丝绳能够承受的拉力为239.275×0.75=179.46,大于计算值60.6kN,所以要选取Ø23mm6×19的钢丝绳,选择四个4.75t(D=19.1mm)的卸扣,连接钢丝绳和套架内标准节。

3.4对于叉车行驶区域的划分和确定

为全面提升支撑拆除叉车行驶区域结构板的安全性,工作人员需对下层楼板进行回顶加固,叉运混凝土支撑块在结构外部,要禁止叉运混凝土块进入楼层,叉车轮间距按照2m计算,轴间距按照3m计算,占地面积大致为6m2,可变荷载标准值考虑8.4kN/m2。叉车从下沉式广场经吊车吊运至负二层板,在楼板上行驶至连通口位置,回顶采用盘扣式钢管支撑架搭设,立杆横向间距与纵向间距为1.2m,步距均为1.5m左右。

3.5初期支护施工技术

在初期支护施工之中,工作人员需要注重对于回顶型钢架的制作。初期支护采用喷混凝土、钢筋网和钢架组合的支护型式。采用φ609*16mm钢管作为型钢钢架的立柱,立柱纵向间距设置为5m,横向间距设置为1m,横梁横梁使用I22a工字钢,间距设置为1m。纵向连接筋为φ22,间距设置为300mm,内侧进行单层布置。钢筋网为φ6.5,间距是150×150,内侧单层布置,喷射砼为C20,厚200mm。具体而言,首先要做好型钢钢架施工,钢架按设计尺寸预先在连通口外加工成型并完成试拼,连通口内安装在初喷混凝土前进行,用螺栓连接成整体并与定位系筋焊接。立柱脚杂物清理干净,钢架需安放在稳固的基础上,在每榀钢架安装前,工作人员需要准确设置出钢架安装的中线、标高及立柱脚设计位置,采用连接筋按设计间距将各榀钢架焊接成整体。其次,要纵向连接筋焊接,φ22纵向连接筋沿钢支撑内缘单层铺设,焊搭的搭接长度最好大于规范长度,焊缝必须饱满。此外,钢筋网先在钢筋加工场地要按设计要求加工成网片,现场展开人工手动安装,安装时将网片点焊在型钢钢架上,网片间搭接长度≮20cm。

3.6型钢钢架安装技术

型钢钢架安装技术主要运用在开挖至设计断面尺寸后,钢材质量和接头位置必须符合规范和设计要求,加工好的钢架必须经过检查验收,确保每榀钢架无漏焊、开焊的情况出现。对于已经验收合格的钢架要分类堆码、并作好标识,保证钢架的稳定和整体受力,设置纵向连接钢筋,与已施工相邻钢架连接牢固。纵向联接钢筋网与钢架要确保联结牢固,不能发生晃动现象。在初期支护形成闭合结构之前,要不断的减少初期的支护下沉量,每个台阶安装钢架时要在基底安装一块托板,提高基座的牢固性,增大受力面积,减少下沉量。

4质量管理验收措施

第一,严格执行质量自检制度。施工中每一道工序工班都必须自检,自检合格后,报经理部专职质检工程师复检;第二,严格执行工程监理制度。充分做好质量自检工作的同时,有专职质检工程师积极配合监理工程师和业主对工程进行的质量监督检查。自检合格后,及时通知监理工程师检查签证,隐蔽工程经监理工程师签证后隐蔽;第三,严格执行质检工程师“一票否决权”制度。经理部设专职质检工程师,班组设兼职质检员。保证施工作业始终在质检人员的严格监督下进行。质检工程师有质量否决权,发现违背施工程序、不按设计图、规则、规范及技术交底施工,使用材料半成品及设备不符合质量要求者,有权制止,必要时下停工令,限期整改并有权进行处罚;第四,认真执行质量管理制。把施工图审签制,技术交底制,测量复核制,质量自检、互检、专检“三检制”,隐蔽工程检查签证制,安全质量检查评比奖罚制,验工计量质量签证制,分项工程质量评定制,质量事故(隐患)报告处理制等行之有效的质量管理制度,贯穿到施工全过程,并落实到工班,使质量控制做到干群结合、上下结合、内外结合;第五,实行质量责任制,逐级落实到工班,责任到人。建立质量奖罚制度,明确奖罚标准,做到奖优罚劣,杜绝质量事故发生;第六;严格施工纪律,把好工序质量关,上道工序不合格不能进行下道工序的施工,否则质量问题由下道工序的班组负责。对工艺流程的每一步工作内容认真进行检查,使施工作业标准化;第七,在施工中,对每道工序、每个工种、每个操作工人,做到质量工作“三个落实”,即:①施工前,每个施工操作人员明确操作要点及质量要求。②施工过程中,施工管理人员必须随时检查指导施工,制定工序流程图,确定关键工序和特殊工序的关键点,进行连续监控,对比分析质量偏差,及时纠正质量问题,把质量隐患消灭在施工过程中。③每个工序施工结束后,及时组织质量检查评比,进行工序交接,并根据检查结果对施工班组及操作人员进行相应奖罚,强化施工人员的质量意识。

5结语

综上所述,在建筑工程施工过程中深基坑暗挖关键施工技术的使用非常关键,工艺技术要求较高、综合性较强的一种施工方法。经设计复核型钢回顶冠梁受力结构可支撑冠梁位置的自身荷载要求,因此初支回顶近考虑冠梁以下至暗挖顶标高荷载,回顶荷载按混凝土重量考虑,回顶荷载为=(冠梁底标高4.130-暗挖定标高1.450)×2.51=6.73kN/㎡。考虑到施工难度及安全性,应加大施工过程信息化管理力度,尽力保护环境,对场区及周边环境采取切实可行的保护措施,并将各种噪声、粉尘、浆水等降到最低。涉及基坑支护、结构设计图纸,施工前应具备主体围护结构施工图、内部结构施工图,基坑支护施工图,组织人员完成图纸审查工作,由相关设计人员针对图纸审查提出的相关问题进行图纸会审及设计交底工作。确定施工步骤,合理的使用支护桩凿除技术,对切割块进行快速运输,确定叉车行驶的区域,并且还要使用初期支护施工技术做好现场的安排,全面提高建筑工程的施工效率和质量。通过此次的成功实践,虽然对深基坑暗挖关键施工技术发展有一定贡献,但从未来社会、经济发展趋势来看,探索深层的地下空间开发更需要地下暗挖法施工技术的突破性发展。

参考文献:

[1]冉龙宝.隧道明暗挖分界面基坑支护桩施工力学效应[D].重庆大学,2019.

[2]何林暄.邻近深基坑地铁暗挖区间隧道施工技术研究[D].石家庄铁道大学,2018.

[3]李占峰.深基坑开挖对地铁结构的影响研究[D].长安大学,2017.

作者:郑荣丰 许廷志 单位:中国建筑一局(集团)有限公司 中建一局集团华北建设有限公司 中国建筑一局(集团)有限公司深圳分公司

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