建筑工程深基坑开挖防形变施工技术分析.pdf

江西建材工程技术与应用2032023年7 月建筑工程深基坑开挖防形变施工技术分析朱瑞娥，张 宁，王来明山东省潍坊市寿光市住房和城乡建设局，山东 潍坊 262700摘 要：为改善建筑工程深基坑开挖防形变施工效果，文中以某地区 S建筑工程项目一期深基坑开挖工程为例，开展了深基坑开挖防形变施工技术的全面研究。选用深基坑放坡开挖方式，进行多级放坡开挖，保证深基坑开挖质量与安全。在此基础上，选用 U型钢板桩，作为坑悬臂式围护支护结构，开展深基坑围护支护施工。结果表明，应用开挖防形变施工技术后，各组监测点所在深基坑位置对应的地表沉降监测值均在3 mm以内，防形变效果显著。关键词：建筑工程；深基坑；防形变；开挖中图分类号：TU473.1 文献标识码：A 文章编号：1006-2890（2023）07-0203-03Anti-deformation Construction Technology for Deep Foundation Pit Excavation in Construction EngineeringZhu Ruie,Zhang Ning,Wang LaimingHousing and Urban Rural Development Bureau of Shouguang City,Weifang,Shandong 262700Abstract:In order to optimize the anti deformation construction effect of deep foundation pit excavation in construction engineering,a comprehensive study was conducted on the anti deformation construction technology of deep foundation pit excavation,taking the first phase of the S construction project in a certain area as an example.Firstly,the deep foundation pit slope excavation method is selected to carry out multi-level slope excavation to ensure the quality and safety of deep foundation pit excavation.On this basis,U-shaped steel sheet piles are selected as cantilever support structures for deep foundation pit support construction.The results of the example application show that after the application of the proposed excavation deformation prevention construction technology,the surface settlement monitoring values corresponding to the deep foundation pit positions of each monitoring point are all within 3mm,indicating a significant advantage in deformation prevention effect.Key words:Construction engineering;Deep foundation pit;Anti deformation;Excavation0 引言深基坑工程广义上指的是底面积在27 m2以内，开挖深度大于5 m及深度未超过5 m，但地质条件、地下管线复杂的工程，反之则称为浅基坑工程1。在深基坑工程建设施工中，基坑开挖施工技术占据重要的地位2。由于深基坑地质及周围环境条件较为复杂，因此，对深基坑开挖施工技术的要求较高。传统的深基坑开挖施工技术多数采用爆破法开挖施工技术3，该项技术在众多学者的研究下逐渐完善，但是在面对施工体量较大，且水文地质条件复杂的深基坑工程时，仍然存在一定缺陷。主要体现在区域性较强，开挖施工过程中，深基坑周围土体容易发生形变，支护稳固性较差，基坑土层开挖与边坡支护的匹配度较低，无法有效提升深基坑土体强度以及工程基坑的稳定性3。另一方面，不能降低深基坑工程土体变形对周围建筑物的影响，规避深基坑工程开挖施工的风险。为改善上述问题，本文以某地区 S项目一期深基坑开挖工程为例，以防止深基坑土体形变为核心目标，对深基坑开挖防形变施工技术展开了全面研究。1 建筑工程深基坑开挖防形变施工技术1.1 深基坑多级放坡开挖为实现深基坑开挖过程中防形变的目标，本文选用深基坑放坡开挖方式施工。放坡开挖前，首先，根据深基坑工程坑壁土类别，规定建筑工程深基坑放坡的坡度，为放坡开挖防形变提供支持4。建筑工程深基坑放坡开挖坡度规定见表1。表1 深基坑放坡开挖坡度规定编号类别深基坑坡顶无荷载开挖坡度深基坑坡顶有静荷载开挖坡度深基坑坡顶有动荷载开挖坡度1砂类土1 11 1.251 1.52硬质岩1 01 01 03软质岩1 01 0.11 0.254极软质岩1 0.251 0.331 0.675卵石、砾类土1 0.751 11 1.256黏质土、粉质土1 0.331 0.51 0.75根据表1 对深基坑开挖范围内土层进行分层。针对竖向、分层以及竖向与分层结合三种深基坑开挖方式应用后，对边坡的稳定性进行分析。单纯采用竖向或分层的暗挖方式，在施工过程中，其会对深基坑边坡的安全稳定性造成极大影响，而适度结合两种暗挖方式则能够有效提升深基坑边坡稳定性5。因此，本文采用竖向与分层结合的多级开挖方式。设定深基坑放坡土层开挖深度，利用多级放坡开挖方式，第一作者：朱瑞娥（1981-），女，山东潍坊人，本科，工程师，主要研究方向为建筑工程管理。江西建材工程技术与应用2042023年7 月开挖深基坑土层。在深基坑南北面分别布设一个工作面，配备挖掘机、长臂挖掘机、蚌式抓斗以及小型挖掘机。在建筑工程深基坑标准段及北端头井中，分8 层进行竖向开挖；在建筑工程深基坑南端头井中，分9 层进行竖向开挖6。各层土方开挖施工具体如下。第一层深基坑土方：采用挖掘机进行土方开挖施工。第二、三、四、五层土方：采用长臂挖掘机与小型挖掘机配合的方式，共同下入深基坑，进行翻土开挖施工。长臂挖掘机主要负责在地面上垂直挖土，小型挖掘机主要负责开挖长臂挖掘机难以触达的地方7。将深基坑中部开挖土方倒至围护结构边上，其余土方由长臂挖掘机运至地面8。第五层以下各层土方：使用蚌式抓斗与小型挖掘机配合开挖，下坑翻土配合挖土。通过多级放坡开挖方式，保证深基坑开挖的质量与安全，对深基坑开挖防形变施工具有重要意义。1.2 深基坑悬臂式围护支护施工上述建筑工程深基坑多级放坡开挖施工完毕后，在此基础上，开展深基坑悬臂式围护支护施工。首先，选用 U型钢板桩，将其作为坑悬臂式围护支护结构。将带有带钳口的 U型钢板桩打入建筑工程深基坑土体，形成连续围护墙体，见图1。如图1 所示，通过钳口的相互咬合作用，形成连续且具有止水能力的围护墙体。图1 U型钢板桩围护墙体结构示意图其次，使用高性能的三轴型钻掘搅拌机，以垂直向下的掘进方式，进行深基坑钻掘。在深基坑钻掘的同时，匀速喷入水泥系强化剂，将强化剂与深基坑土体充分拌合，形成桩9。拌合完成后，设定钢板插入间距，往桩内插入钢板，形成型钢水泥土搅拌桩墙，进而提高深基坑悬臂式围护支护结构的防变形能力。利用机械加工方法，制备泡沫混凝土。对泡沫水溶液进行加压处理，制成由封闭气泡组成的泡沫。将泡沫注入掺合料内，生成泡沫混凝土浆料10。设定混合搅拌时间，经混合搅拌后，将其回填浇筑至深基坑内。回填前，在基坑外墙后浇带中，利用砖墙进行围挡砌筑。采用横平竖直的砌筑形式，砌筑砖墙，控制砖墙砌筑后水平灰缝厚度与竖直灰缝宽度均大于8 mm。再次，在基坑内布设止水钢板，起到防形变作用。在此基础上，浇筑泡沫混凝土。由于泡沫混凝土浆料的流动性较强，为避免浇筑回填过程中，浆料串流至其他区域，采用分段浇筑方式，见图2。图2 深基坑分段浇筑示意图如图2 所示，深基坑分段之间采用木模板进行隔离，设定木模板虚铺厚度为其实际厚度的1.2 倍，在泡沫混凝土浇筑完毕后，使用铝合金刮杠刮平即可，完成深基坑悬臂式围护支护施工工序。在深基坑支护桩施工场地附近制作一个大小适中的池子，用于施工中泥浆的循环再利用，最后将泥浆残渣过滤，有效减少施工中材料浪费的现象。2 实例应用分析在投入实际建筑工程深基坑开挖施工前，需验证施工技术的有效性及防形变施工效果，确认该项施工技术可行后，方可投入实际建筑工程中。基于此，本文开展了如下文所示的实例应用分析。2.1 工程概况本文选取某地区 S建筑工程建设项目一期深基坑开挖工程作为此次实例应用分析的研究依托，其概况如表2 所示。表2 S建筑工程建设项目一期深基坑开挖工程概况编号项目概况1工程规模地下三层：-19.4-17.8 m；地上商业 9 层：50 m2建筑面积12.5 万 m23结构类型框架剪力墙结构4标高设计标高 0.00 相当于绝对标高 184.30 m5基坑深度17.819.4 m6基坑安全等级一级，侧壁重要性系数为 1.1通过表2 获取 S建筑工程的相关概况参数。在此基础上，对 S建筑工程建设项目一期深基坑开挖工程的地质情况进行勘察，深基坑地质概况如表3 所示。表3 深基坑地质概况编号岩土层概况1杂土黑色，局部为素填土，疏松，主要由粘性土、砾石、建筑垃圾组成，属于欠固结土；层厚介于 0.505.50 m。2圆砾黄色，粗砂充填，呈现饱和状态，密实度较高，主要由硬质岩石组成，颗粒级配良好，层厚介于 1.005.50 m。3全风化粉砂质泥岩黑灰色，主要呈坚硬土状，密实度中等，局部夹薄层粗砂岩，层厚介于 1.603.30 m。4强风化粉砂质泥岩紫红色，局部呈现黑灰色，泥质结构，层状构造，层厚介于 13.5015.80 m。5中风化粉砂质泥岩紫红色，与粉砂岩呈互层状分布，岩芯呈柱状，最大揭露厚度为 16.50 m。在掌握 S建筑工程概况与深基坑地质概况后，根据深基坑支护施工现场的环境与实际施工需求，选取施工所使用的钻具与钻机，提高施工的效率。依据边坡工程技术相关规范，确定深基坑边坡支护最小锚固角度，并结合边坡岩层分布情况，设定锚固力，使锚固力能够承受足够的预应力张拉，避免锚固段长度变化对边坡稳固性造成影响。设定此次深基坑开挖初期支护施工技术参数分别为：横坡2%，边坡挖方10.75，边坡填方11.5。在此基础上，按照上述本文设计的深基坑开挖防形变施工技术步骤开展施工，检验深基坑防形变施工结果，判断提出的施工技术是否可行。江西建材工程技术与应用2052023年7 月2.2 防形变施工结果分析为了更直观清晰地检验本文提出的建筑工程深基坑开挖防形变施工技术的施工效果，引入对比分析的方法原理，将上述本文提出的深基坑开挖防形变施工技术设置为试验组，将爆破法、削土法的深基坑开挖施工技术分别设置为对照组1 与对照组2，对比三种施工技术的施工结果。选取深基坑工程中地表沉降值作为此次试验的评价指标，通过地表沉降值，判断深基坑开挖防形变效果。在 S建筑工程项目一期深基坑开挖工程中，布设多组地表沉降监测点，将沉降监测点分别标号为 D-01#、D-02#、D-03#、D-04#、D-05#、D-06#。选用植筋法，在地表沉降监测点周围埋入不锈钢标志，作为沉降监测的立尺点。保证点位埋设的牢固性与可靠性，避免地表沉降监测中受到点位不清晰的干扰影响。模拟上述三种深基坑开挖施工技术应用的全过程，设定地表沉降监测周期为180 d，测量各组监测点所在位置的地表沉降监测值，并绘制如图3 所示的评价指标对比示意图。图3 深基坑工程地表沉降监测值对比结果对比图3 的结果可知，三种深基坑开挖施工技术表现出了不同的性能结果，地表沉降监测值差异显著。其中，应用本文提出的深基坑开挖防形变施工技术后，各组监测点所在深基坑位置对应的地表沉降监测值始终小于另外两种施工技术，地表沉降监测值均在3 mm以内且波动幅度较小。由此可见，本文提出的深基坑开挖防形变施工技术具有较高的可行性，表现出了良好的施工性能优势，能够有效保证深基坑工程施工的安全性与可靠性，周围土体不会出现较大的变形，防形变施工效果较好。3 结语综上所述，为优化建筑工程深基坑开挖防形变施工效果，应提高深基坑工程及周围土体的稳定性及可靠性，本文以某地区 S建筑工程建设项目一期深基坑开挖工程，在传统深基坑开挖施工技术的基础上，引入防形变理念，对深基坑开挖防形变施工技术展开了深入研究。根据试验评价指标对比结果可知，应用本文提出的防形变施工技术后，深基坑地表沉降监测值较小，均在3 mm以内，满足深基坑防形变的要求。参考文献 1 樊振华，李峰，刘伟翔，等.临江非对称卸荷深基坑开挖与支护施工技术J.建筑技术，2023，54（11）：1325-1327.2 王吉豪，张隆，宋业春，等.房建深基坑施工中周围土体变形监测及分析J.建筑结构，2023，53（S1）：2865-2869.3 陈涣景，刘贵哲，张军，等.建筑工程深基坑支护施工技术研究J.住宅与房地产，2023（11）：101-103.4 刘小良，秘金卫，陈佑童，等.土岩组合深基坑围护结构受力与变形特性分析：以青岛海天中心深基坑为例J.科学技术与工程，2023，23（6）：2549-2557.5 季鹏，费东星.新形势下建筑深基坑工程施工技术及其安全管理方法研究J.中国住宅设施，2022（11）：124-126.6 尹星.非对称地表荷载作用下基坑支护结构现场监测及优化控制分析J.科学技术创新，2022（16）：137-140.7 康龙，江畅，孙更利，等.深基坑土方开挖及支护工程施工监控量测方案研究J.中国住宅设施，2022（1）：69-72.8 管涛，孙世国，江俊，等.北京某小区复杂环境下深基坑支护技术及变形研究J.建筑结构，2021，51（S2）：1509-1513.9 邝楚钊，卢建文，王朝龙，等.深圳宝安国际机场卫星厅紧邻已运营地铁上盖转换结构微扰动施工技术J.施工技术，2021，50（6）：18-21.10 张政伟，雷啸，弓健，等.地震断裂带高铁大跨拱桥深基坑钢板桩围堰支护试验与监测J.水利水电技术，2020，51（12）：219-227.况，对设备以及管道进行合理布置与设计，保证被泵送钢纤维混凝土施工的可行性，进一步提高施工效率及保障施工质量。参考文献 1 徐大为，潘峰，王兆.掺加钢纤维抑制住宅楼（屋）面细石混凝土开裂试验研究J.工程质量，2023，41（S1）：69-74.2 郝玉龙.市政桥梁施工中钢纤维混凝土施工技术的应用J.大众标准化，2023（5）：60-61，64.3 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