建筑施工中深基坑支護的施工技術(shù)與管理

引言：隨著城市化進程的不斷推進，高層建筑、地下結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)日益增多，深基坑工程在城市建設(shè)中扮演著重要的角色。深基坑施工過程中，由于地下土層的特殊性質(zhì)和深度，基坑支護成為保障施工安全和工程質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。然而，深基坑支護施工過程中存在著諸多挑戰(zhàn)和問題。首先，不同地質(zhì)條件下的基坑支護方法選擇和設(shè)計是一個復(fù)雜的問題，需要綜合考慮土層性質(zhì)、地下水位、周邊建筑物等因素。其次，基坑開挖、支護結(jié)構(gòu)施工和土體應(yīng)力控制等施工技術(shù)問題也需要得到有效解決。此外，施工過程中的項目管理、質(zhì)量控制和安全管理也是不容忽視的方面。因此，深入研究深基坑支護的施工技術(shù)與管理，探索有效的解決方案，對于確?；庸こ痰陌踩?、高效施工具有重要意義。1.深基坑支護方法1.1鋼支撐法鋼支撐法通過在基坑周邊設(shè)置鋼支撐結(jié)構(gòu)來穩(wěn)定土體，并抵抗土壓力和地下水壓力，以確?；拥姆€(wěn)定性和安全性。鋼支撐法的主要優(yōu)點是具有強度高、剛度大的特點，能夠承受較大的土壓力和水壓力。鋼支撐結(jié)構(gòu)通常由鋼板樁、U型鋼、橡膠墊板等組成，這些材料具有良好的耐久性和抗腐蝕性能[1]。同時，鋼支撐法施工方便快捷，適用于各種地質(zhì)條件和基坑形狀，可以靈活調(diào)整支撐結(jié)構(gòu)的布置和尺寸，以滿足工程的需求。然而，鋼支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計需要考慮土體的力學(xué)特性、基坑深度、地下水位等因素，需要進行詳細的工程計算和分析。鋼支撐結(jié)構(gòu)的施工需要高度的技術(shù)要求和嚴(yán)密的操作控制，確保施工質(zhì)量和安全性。此外，鋼支撐法在長期使用過程中可能存在腐蝕、疲勞等問題，需要進行定期檢查和維護。1.2壓力平衡法壓力平衡法通過在基坑周圍設(shè)置支撐結(jié)構(gòu)，使支撐結(jié)構(gòu)的水平支撐力與土體的側(cè)向土壓力相平衡，從而達到穩(wěn)定基坑的目的。壓力平衡法的主要原理是通過在基坑周圍設(shè)置連續(xù)的支撐樁或支撐墻，通過施加水平支撐力，抵消土體的側(cè)向土壓力。這樣可以減小基坑周邊土體的變形和沉降，保持基坑的穩(wěn)定性。壓力平衡法具有以下優(yōu)點，它能夠減小基坑周邊土體的變形和沉降，降低對周邊建筑物的影響。支撐結(jié)構(gòu)相對簡單，施工周期較短，可以提高工程進度。此外，壓力平衡法適用于各種地質(zhì)條件，具有較強的適用性和靈活性。然而，支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計和施工需要考慮土層的性質(zhì)、地下水位以及基坑周邊建筑物等因素，需要進行綜合分析和計算。施工過程中需要嚴(yán)格控制水平支撐力的大小和均勻性，以確保支撐結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。此外，壓力平衡法的成本相對較高，需要合理評估經(jīng)濟效益。1.3土壓平衡法土壓平衡法是在基坑周邊設(shè)置土壓平衡支撐結(jié)構(gòu)，使支撐結(jié)構(gòu)與土體之間形成一個平衡狀態(tài)，以控制土體的變形和保證基坑施工的穩(wěn)定性。該方法適用于粉質(zhì)土、黏性土和一定程度上的砂質(zhì)土等不穩(wěn)定土層的基坑工程[2]。土壓平衡法的主要原理是通過在支撐結(jié)構(gòu)的內(nèi)外兩側(cè)施加相等的水平力，使得支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)外土體的水平推力相互抵消，從而達到土體的平衡狀態(tài)。在施工過程中，通過控制支撐結(jié)構(gòu)的剛度和施加的水平力，可有效控制土體的應(yīng)力分布和變形，降低土體對支撐結(jié)構(gòu)的作用力，保證基坑的穩(wěn)定性。土壓平衡法的施工過程相對復(fù)雜，需要根據(jù)具體的工程情況進行支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計和施工方案的制定。在設(shè)計中，需要考慮土層的性質(zhì)、水平和垂直應(yīng)力的變化、支撐結(jié)構(gòu)的選擇和尺寸等因素。在施工過程中，需要嚴(yán)格控制土體的水平推力和水平變形，通過合理的監(jiān)測和調(diào)整來保證施工的安全性和質(zhì)量。1.4土釘支護法土釘支護法是一種常用的深基坑支護方法，通過在土體中安裝預(yù)應(yīng)力或無預(yù)應(yīng)力的土釘，將土體與鋼筋錨桿相互作用，形成一個整體的支護結(jié)構(gòu)。土釘支護法具有施工簡便、適用范圍廣、成本相對較低等優(yōu)點，因此在深基坑工程中得到廣泛應(yīng)用。表1列出了土釘支護法的特點和應(yīng)用情況，可以看出土釘支護法在深基坑工程中具有多種優(yōu)點和適用性。然而，針對具體項目，仍需要根據(jù)地質(zhì)條件、土體性質(zhì)和工程要求等因素綜合考慮，選擇合適的土釘長度、間距和預(yù)應(yīng)力等參數(shù)，并加強質(zhì)量控制和監(jiān)測，以確保土釘支護的施工質(zhì)量和工程安全性。表1土釘支護法的特點和應(yīng)用情1.5壁柱支護法壁柱支護法通過設(shè)置壁柱結(jié)構(gòu)來承擔(dān)土體的荷載并防止土體失穩(wěn)和塌方。在該支護法中，鋼柱或混凝土柱作為主要的支撐元素，與連續(xù)的基坑圍護結(jié)構(gòu)相結(jié)合，形成一個穩(wěn)定的整體。壁柱支護法的優(yōu)勢在于其施工簡便、經(jīng)濟高效和適用性廣泛。壁柱支護法適用于土層較穩(wěn)定、基坑深度較大的情況。在施工過程中，首先進行壁柱的設(shè)置，一般為縱向排列的柱狀支撐結(jié)構(gòu)，以抵抗土體的水平和垂直力。然后，通過在壁柱之間填充適當(dāng)?shù)耐练教畛湮锘蚴褂妙A(yù)制的支撐板，形成連續(xù)的圍護結(jié)構(gòu)，進一步增強基坑的穩(wěn)定性。壁柱支護法的關(guān)鍵問題是壁柱的設(shè)計和施工控制。在設(shè)計過程中，需要考慮土體的力學(xué)性質(zhì)、地下水位、基坑形狀等因素，合理確定壁柱的尺寸和間距，以滿足工程的要求。1.6其他支護方法在深基坑支護施工中，除了常見的鋼支撐法、壓力平衡法、土壓平衡法、土釘支護法和壁柱支護法之外，還存在一些其他支護方法。這些方法主要是針對特殊情況或特殊需求而設(shè)計的。其中一種方法是懸臂支護法，它適用于狹長基坑和深度較大的情況[3]。該方法通過在基坑側(cè)墻上設(shè)置懸臂梁和支撐樁來實現(xiàn)支護。懸臂支護法具有施工方便、支護效果好的特點，但在設(shè)計和施工過程中需要充分考慮結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和承載能力。另一種方法是地下連續(xù)墻支護法，它采用連續(xù)墻結(jié)構(gòu)作為基坑的支護形式。連續(xù)墻支護法可以有效地控制土體位移和土壓力，適用于大型基坑和復(fù)雜地質(zhì)條件下的支護需求。然而，該方法在施工過程中需要注意墻體的施工質(zhì)量和連接節(jié)點的處理，以確保支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和完整性。2.施工技術(shù)問題分析2.1地質(zhì)勘察與設(shè)計地質(zhì)勘察與設(shè)計在深基坑支護的施工技術(shù)與管理中扮演著重要的角色，通過對工程地質(zhì)條件的詳細調(diào)查和分析，可以獲取地下土層的物理性質(zhì)、力學(xué)特性和水文地質(zhì)信息。這對于選擇合適的基坑支護方法和設(shè)計合理的支護結(jié)構(gòu)至關(guān)重要。地質(zhì)勘察還能揭示潛在的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險，如地下水位變化、土層滑動和斷層活動等，為施工過程中的風(fēng)險評估和應(yīng)對提供依據(jù)。在地質(zhì)設(shè)計階段，根據(jù)勘察結(jié)果和工程要求，制定支護方案，包括支撐形式、支護材料和施工參數(shù)等。綜合考慮地質(zhì)、工程和環(huán)境因素，合理設(shè)計基坑支護方案，可有效減少地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險，確?；庸こ痰姆€(wěn)定性和安全性。因此，科學(xué)、全面的地質(zhì)勘察與設(shè)計是深基坑支護施工的關(guān)鍵基礎(chǔ)，對于提高施工質(zhì)量和工程安全性具有重要意義。2.2基坑開挖技術(shù)在進行基坑開挖時，需要綜合考慮地質(zhì)條件、土壤穩(wěn)定性和周邊結(jié)構(gòu)的影響，以確保施工的安全性和可控性。首先，地質(zhì)勘察是基坑開挖技術(shù)的前提。通過詳細的地質(zhì)調(diào)查和勘察，了解地下土層的性質(zhì)、層位、含水情況等信息，為后續(xù)開挖工作提供科學(xué)依據(jù)。在地質(zhì)勘察的基礎(chǔ)上，制定合理的開挖方案，確定開挖的深度、坑壁傾斜度和開挖步驟，以最大限度地減少土體的變形和沉降。其次，基坑開挖過程中需要選擇適當(dāng)?shù)拈_挖方法和機械設(shè)備[4]。常見的開挖方法包括機械挖掘、爆破和水壓割巖等。根據(jù)具體情況選擇合適的方法，確保開挖效率和安全性。同時，選擇合適的挖掘機械設(shè)備，具備足夠的功率和穩(wěn)定性，能夠應(yīng)對不同地質(zhì)條件下的開挖需求。此外，基坑開挖過程中要進行有效的支護措施。根據(jù)開挖深度和土壤性質(zhì)，選擇合適的支護結(jié)構(gòu)，如擋土墻、支撐樁或土釘墻等，以防止坍塌和土體失穩(wěn)。支護結(jié)構(gòu)的施工應(yīng)與開挖工作協(xié)調(diào)進行，確保支護的穩(wěn)定性和持久性。2.3支護結(jié)構(gòu)施工技術(shù)支護結(jié)構(gòu)的施工過程需要考慮施工方法、材料選擇、施工順序和質(zhì)量控制等因素。施工方法的選擇應(yīng)根據(jù)具體情況進行綜合考慮，包括靜態(tài)施工方法和動態(tài)施工方法。靜態(tài)施工方法包括鋼支撐、混凝土攪拌樁和鋼板樁等，而動態(tài)施工方法包括動力灌注樁和擠漿樁等。材料選擇對支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和持久性至關(guān)重要，如鋼材的強度和耐腐蝕性能、混凝土的抗壓強度和流動性等。施工順序的確定需要考慮地下水位、周邊建筑物和土體穩(wěn)定等因素，以確保支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。質(zhì)量控制應(yīng)包括支護結(jié)構(gòu)的尺寸精度、連接強度和防水性能等方面，通過嚴(yán)格的施工監(jiān)督和檢測手段來確保施工質(zhì)量。綜合考慮這些因素，有效的支護結(jié)構(gòu)施工技術(shù)可以提高深基坑工程的安全性和穩(wěn)定性，為項目的順利進行提供保障。2.4應(yīng)力監(jiān)測與控制技術(shù)深基坑的開挖和支護過程中，土體受到的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化，而合理監(jiān)測和控制應(yīng)力對于確保施工的安全性和穩(wěn)定性至關(guān)重要。應(yīng)力監(jiān)測技術(shù)主要包括應(yīng)力計的安裝和數(shù)據(jù)采集，通過測量土體內(nèi)部的應(yīng)力變化，可以及時掌握施工過程中的應(yīng)力情況。監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析和解讀可以幫助工程師判斷土體的穩(wěn)定性，并及時采取相應(yīng)的措施。而應(yīng)力控制技術(shù)則側(cè)重于采取措施控制土體內(nèi)部的應(yīng)力分布，如增加支撐結(jié)構(gòu)的剛度、調(diào)整支撐參數(shù)等，以減小土體的變形和應(yīng)力集中，從而確?；邮┕さ陌踩院头€(wěn)定性[5]。綜合應(yīng)力監(jiān)測與控制技術(shù)的應(yīng)用，可以有效預(yù)防和解決施工過程中的應(yīng)力問題，提高基坑工程的質(zhì)量和施工效率。2.5基坑降水技術(shù)由于地下水位的高度可能會對基坑開挖和支護結(jié)構(gòu)施工產(chǎn)生不利影響，因此需要采取適當(dāng)?shù)慕邓夹g(shù)來控制地下水位?；咏邓夹g(shù)的主要目標(biāo)是降低地下水位，以達到使基坑內(nèi)保持干燥和穩(wěn)定的狀態(tài)，這一過程需要綜合考慮地下水的滲流特性、土層的滲透系數(shù)以及降水工程的成本效益。常見的基坑降水技術(shù)包括井點降水、井壁吸水帷幕、水平排水和抽水井等。井點降水是一種常用的基坑降水技術(shù)，通過在基坑周邊鉆探井點并利用泵站將地下水抽出，以降低地下水位。井壁吸水帷幕則是通過在基坑周邊設(shè)置水平或垂直的排水帷幕，將地下水引導(dǎo)到帷幕中并通過排水設(shè)備排出，以降低地下水位。水平排水是在基坑底部設(shè)置水平排水系統(tǒng)，將滲透入基坑的地下水收集并通過排水管道排出[6]。抽水井則是通過在基坑周邊鉆探井點，并利用抽水設(shè)備將地下水抽出。2.6混凝土墻及支撐梁施工（1）綁扎鋼筋：鋼筋連接機械連接，并有效錯開，禁止采用綁扎，同一斷面處鋼筋接頭不應(yīng)超過總鋼筋量的50%。（2）模板搭設(shè)：梁側(cè)模采用15mm厚覆面木膠合板，模板加固采用上下兩排拉桿進行雙向?qū)Ｐ睋魏推綋闻c主龍骨之間用扣件連接，為防止?jié)仓炷習(xí)r漏漿，在側(cè)模內(nèi)側(cè)底端應(yīng)加設(shè)海綿條，保證模板可靠地承受支撐結(jié)構(gòu)及施工的各項荷載。（3）混凝土澆筑：混凝土坍落度控制在180-220mm范圍之內(nèi)，振搗棒的操作要做到“快插慢拔”，混凝土振搗采用插入式振搗器，振搗間距約為50cm，以混凝土表面泛漿，無大量氣泡產(chǎn)生為止，嚴(yán)防混凝土振搗不足或在一處過振而發(fā)生跑?，F(xiàn)象。待內(nèi)支撐以及支護板結(jié)構(gòu)混凝土達到設(shè)計強度，重復(fù)進行土方開挖至混凝土澆筑，直至施工到基坑底部。3.施工管理問題分析3.1項目計劃與進度管理在深基坑支護的施工過程中，項目計劃與進度管理是確保工程按時完成的關(guān)鍵因素。通過有效的項目計劃和進度管理，可以合理安排施工活動的順序和時間，提前預(yù)測和解決潛在的進度風(fēng)險，確保施工進度的控制和協(xié)調(diào)。在項目計劃階段，需要進行詳細的任務(wù)分解和工期評估，根據(jù)施工工藝和資源可用性確定關(guān)鍵路徑和工期限制。同時，考慮到深基坑施工的復(fù)雜性和不確定性，還應(yīng)采取適當(dāng)?shù)木彌_措施，以應(yīng)對可能出現(xiàn)的延遲情況[7]。在施工過程中，項目管理團隊需要定期進行進度監(jiān)控和分析，及時發(fā)現(xiàn)并解決可能影響工期的問題。如果出現(xiàn)偏差或延誤，應(yīng)及時調(diào)整資源分配、優(yōu)化施工流程，以保證整體進度的穩(wěn)定和準(zhǔn)確性。3.2資源配置與協(xié)調(diào)管理深基坑工程涉及到多個資源的調(diào)配和協(xié)調(diào)，包括人力、材料、機械設(shè)備等。合理的資源配置能夠提高施工效率，降低成本，并確保工程進度的順利進行。資源的合理配置需要充分考慮施工過程中的各個環(huán)節(jié)和需求，根據(jù)施工計劃和工序安排，確定各項資源的需求量和使用時機，以確保在需要的時候能夠及時提供所需的資源。同時，要考慮資源之間的關(guān)聯(lián)性和依賴關(guān)系，避免資源之間的沖突和矛盾，保證施工進程的順利進行[8]。資源的協(xié)調(diào)管理是保障施工效率和質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，在資源配置的過程中，需要建立有效的溝通和協(xié)作機制，確保不同資源之間的協(xié)調(diào)和配合。這包括與供應(yīng)商和承包商的溝通，以及與施工人員之間的協(xié)調(diào)。及時解決資源分配上的問題和矛盾，避免資源的浪費和延誤，提高施工效率。3.3施工質(zhì)量與安全管理施工質(zhì)量管理涉及到設(shè)計方案的合理性、施工材料的選擇和質(zhì)量控制、施工工藝的正確執(zhí)行等。通過建立嚴(yán)格的質(zhì)量控制體系，包括監(jiān)測和檢測手段，可以及時發(fā)現(xiàn)和糾正施工中的質(zhì)量問題，確?；又ёo結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性。另一方面，施工安全管理是保障工人生命安全和減少事故風(fēng)險的重要措施[9]。在深基坑支護施工中，存在著各種潛在的安全隱患，如深基坑坍塌、起重機械倒塌等事故。因此，施工安全管理需要包括施工現(xiàn)場的安全組織與布置、施工人員的安全培訓(xùn)與技能要求、安全設(shè)備的配置與使用等方面