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摘要基坑工程设计是一项系统工程,必须具备土力学、结构力学、地基基础、地基处理和原位测试等多种学科的知识,同时还要有丰富的工程施工经验,并结合工程施工场地的具体情况,才能制定出因地制宜的支护方案和实施办法。
关键词深基坑支护;施工技术;基坑工程
中图分类号TU753.1文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)072-0070-01
1地下连续墙支护
地下连续墙是在泥浆护壁的条件下分槽段构筑的钢筋混凝土墙体,随着技术的发展和施工方法及机械的改进,地下连续墙发展到既是基坑施工时的挡土围护结构,又是拟建主体结构的侧墙,如支撑得当,且配合正确的施工方法和措施,可较好地控制软土地层的变形。
2钢板桩支护
钢板桩由带锁口或钳口的热轧型钢制成,把这种钢板桩互相连接就形成钢板桩墙,被广泛应用于挡土和挡水。目前钢板桩常用的截面形式有U形、Z形和直腹板形。打桩前应对钢板桩的质量进行检验与校正。为了控制打桩的精度,导架、围檩桩的间距为2.5~3.5m,双面围檩的间距通常比钢板桩墙厚8~15m。打设时先用吊车将钢板桩吊至插桩处进行插桩,插桩时锁口要对准,每插入一块套上桩帽轻轻加以锤击,为保证钢板桩的垂直度,用两台经纬仪在两个方向加以控制。
3内支撑和锚杆支护
锚杆支护是一种岩土主动加固的稳定技术,作为其技术主体的锚杆,一端锚入稳定的土(岩)体中,另一端与各种形式的支护结构连接,并施加预应力,通过杆体的受拉作用,调动深部地层的潜能,达到维护基坑稳定的目的。锚杆支护适用性强,基本不受基坑深度的限制,但不宜用于有机质土,液限大于50%的黏土层及相对密度小于0.3的砂土。一般情况下,土质较好的地区用土锚支护,软土地区为便于控制维护变形以内支撑为主。如文献[1]基坑开挖涉及深度范围内,主要由粘土、淤泥质软土组成,土体主要呈软塑一可塑状态,自身稳定性差。设计采用“双层椭圆形格构式环梁内支撑体系”,由围护体系、支撑体系和降水系统组成。支护结构施工主要包括基坑降水——排水、土方开挖、混凝土支撑结构施工、支撑破除、施工监测等5个主要环节。混凝土支撑结构分为第一道支撑结构施工和第二道支撑结构施工2个阶段进行。第一道支撑结构施工受工程桩施工进度的影响,按作业面交接顺序划分为5个施工区段,随挖方工序后进行。第二道支撑结构施工,以对撑为界限,划分为两个施工区段。混凝土未达到设计要求强度或整道支撑结构未形成整体前,挖方施工不得继续进行。
4复合土钉综合支护
复合土钉综合支护技术综合了土钉墙和深层搅拌水泥土桩或高压旋喷桩技术优点,是一种施工快速、经济实用的综合技术。土钉墙是一种边坡稳定的支护。适用于地下水位以上或经人工降水后的人工填土、粘性土和弱胶结砂土。常用在单层地下室、且淤泥层较薄、地下水较少的基坑。土钉墙施工工艺流程可以总结为:测量放样——第一层边坡开挖——人工修整——初喷射砼——钻孔——打设土钉——高压注浆——布钢筋网——复喷射砼——第二层边坡开挖。深层搅拌桩(水泥土墙)是利用水泥(或石灰)等材料作为固化剂,通过深层搅拌机械,将软土和固化剂强制搅拌,利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应,使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的桩体(块体或墙体)。其工业流程为:测量定位——预搅下沉——制备水泥浆———提升、喷浆、搅拌——重复上下搅拌——清理移位。在水泥土桩中插入H形钢(拉森板桩、钢管等)则形成加筋水泥土墙。由H形钢承受侧向荷载,而水泥土则具有良好的抗渗性能,因此加筋水泥土墙具有良好的挡土和止水抗渗效应。
5排桩支护
排桩支护是指柱列式间隔布置钢筋混凝土挖孔、钻(冲)孔灌注桩作为主要挡土结构的一种支护形式。柱列式间隔布置包括桩与桩之间有一定净距的疏排布置形式和桩与桩相切的密排布置形式。排桩支护也可以和其它支护方式相结合,如排桩内支撑支护方案,大多用在软土层较厚、基坑深度较深的工程。其排桩大多为冲、钻孔灌注桩(桩径Φ800～1200);内支撑系统根据平面形状有角撑式、角撑对撑式、水平拱圈式等多种布置方式。水平拱圈支撑发挥混凝土抗压强度高,抗拉强度低的特点,既经济又可提供较大的施工空间。竖向大多为单道内支撑,也有两道内支撑。支撑材料有钢梁和钢筋混凝土梁两种。排桩岩土拉锚支护主要适用于场地土层性能较好或软土层较薄的场地。对基坑深度较大的工程,岩土锚杆的一些参数如下:与水平夹角在15°～40°之间;长在35m以内;设计轴向抗拔力一般小于600kN;锚筋材料有钢筋或3～4条钢铰线;大多采用二次高压注浆工艺,第二次注浆压力一般大于2MPa。锚索锁定时都施加预应力,施加预应力大小不等,有的达设计值的70%,有的只有设计值的30%;施加的预应力越大,限制桩顶变位效果越好,但其支护桩承受的压力越接近静止土压力。
6各种支护方案的对比分析
钢板桩由于施工简单而应用较广,但是钢板桩的施工可能会引起相邻地基的变形和产生噪声振动,对周围环境影响很大,因此在人口密集建筑密度很大的地区,其使用常常会受到限制,而且钢板桩本身柔性较大,如支撑或锚拉系统设置不当其变形会很大,所以当基坑支护深度大于7m时,不宜采用。地下连续墙具有整体刚度大的特点和良好的止水防渗效果,适用于地下水位以下的软黏土和砂土等多种地层条件和复杂的施工环境,尤其是基坑底面以下有深层软土需将墙体插入很深的情况,因此在国内外的地下工程中得到广泛的应用。内支撑受力合理,安全可靠。易于控制维护墙的变形,但内支撑设置给基坑内挖土和地下室结构的支模和浇筑带来一些不便,需要通过支撑加以解决。土钉墙的使用要求土体具有临时自稳能力,以便给出一定时间施工土钉墙,因此对土钉墙适用的地质条件应加以限制。不适用于含水丰富的粉细砂层、砂砾卵石层,不能用于自稳能力极差的厚淤泥层,基坑深度不宜大于12m。排桩支护柱列式灌注桩作为挡土围护结构有很好的刚度,但各桩之间的连系差必须在桩顶浇筑较大截面的钢筋混凝土帽梁加以可靠连接,为了防止地下水并夹带土体颗粒从桩间孔隙流入(渗入)坑内,应同时在桩间或桩背采用高压注浆,设置深层搅拌桩、旋喷桩等措施,或在桩后专门构筑防水帷幕。灌注桩施工简便,可用机械钻(冲)孔或人工挖孔,施工中不需要大型机械,且无打入桩的噪声、振动和挤压周围土体带来的危害,成本较地下连续墙低。
7结束语
基坑工程设计是一项系统工程,必须具备结构力学、土力学、地基基础、地基处理和原位测试等多种学科的知识,同时要有丰富的施工经验,并结合场地的具体情况,才能制定出因地制宜的支护方案和实施办法。
参考文献
[1]成遇.深基坑支护综合施工技术的应用[J].天津建设科技,2008.
[2]林树枝,黄建南.深基坑支护技术的探索与实践[J].福建建设科技,2008.
[3]李晓芳.深基坑支护施工技术的研究与应用.2008.
[4]叶学林.市政深基坑支护的施工技术[J].民营科技,2008.
关键词深基坑支护;施工技术;基坑工程
中图分类号TU753.1文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)072-0070-01
1地下连续墙支护
地下连续墙是在泥浆护壁的条件下分槽段构筑的钢筋混凝土墙体,随着技术的发展和施工方法及机械的改进,地下连续墙发展到既是基坑施工时的挡土围护结构,又是拟建主体结构的侧墙,如支撑得当,且配合正确的施工方法和措施,可较好地控制软土地层的变形。
2钢板桩支护
钢板桩由带锁口或钳口的热轧型钢制成,把这种钢板桩互相连接就形成钢板桩墙,被广泛应用于挡土和挡水。目前钢板桩常用的截面形式有U形、Z形和直腹板形。打桩前应对钢板桩的质量进行检验与校正。为了控制打桩的精度,导架、围檩桩的间距为2.5~3.5m,双面围檩的间距通常比钢板桩墙厚8~15m。打设时先用吊车将钢板桩吊至插桩处进行插桩,插桩时锁口要对准,每插入一块套上桩帽轻轻加以锤击,为保证钢板桩的垂直度,用两台经纬仪在两个方向加以控制。
3内支撑和锚杆支护
锚杆支护是一种岩土主动加固的稳定技术,作为其技术主体的锚杆,一端锚入稳定的土(岩)体中,另一端与各种形式的支护结构连接,并施加预应力,通过杆体的受拉作用,调动深部地层的潜能,达到维护基坑稳定的目的。锚杆支护适用性强,基本不受基坑深度的限制,但不宜用于有机质土,液限大于50%的黏土层及相对密度小于0.3的砂土。一般情况下,土质较好的地区用土锚支护,软土地区为便于控制维护变形以内支撑为主。如文献[1]基坑开挖涉及深度范围内,主要由粘土、淤泥质软土组成,土体主要呈软塑一可塑状态,自身稳定性差。设计采用“双层椭圆形格构式环梁内支撑体系”,由围护体系、支撑体系和降水系统组成。支护结构施工主要包括基坑降水——排水、土方开挖、混凝土支撑结构施工、支撑破除、施工监测等5个主要环节。混凝土支撑结构分为第一道支撑结构施工和第二道支撑结构施工2个阶段进行。第一道支撑结构施工受工程桩施工进度的影响,按作业面交接顺序划分为5个施工区段,随挖方工序后进行。第二道支撑结构施工,以对撑为界限,划分为两个施工区段。混凝土未达到设计要求强度或整道支撑结构未形成整体前,挖方施工不得继续进行。
4复合土钉综合支护
复合土钉综合支护技术综合了土钉墙和深层搅拌水泥土桩或高压旋喷桩技术优点,是一种施工快速、经济实用的综合技术。土钉墙是一种边坡稳定的支护。适用于地下水位以上或经人工降水后的人工填土、粘性土和弱胶结砂土。常用在单层地下室、且淤泥层较薄、地下水较少的基坑。土钉墙施工工艺流程可以总结为:测量放样——第一层边坡开挖——人工修整——初喷射砼——钻孔——打设土钉——高压注浆——布钢筋网——复喷射砼——第二层边坡开挖。深层搅拌桩(水泥土墙)是利用水泥(或石灰)等材料作为固化剂,通过深层搅拌机械,将软土和固化剂强制搅拌,利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应,使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的桩体(块体或墙体)。其工业流程为:测量定位——预搅下沉——制备水泥浆———提升、喷浆、搅拌——重复上下搅拌——清理移位。在水泥土桩中插入H形钢(拉森板桩、钢管等)则形成加筋水泥土墙。由H形钢承受侧向荷载,而水泥土则具有良好的抗渗性能,因此加筋水泥土墙具有良好的挡土和止水抗渗效应。
5排桩支护
排桩支护是指柱列式间隔布置钢筋混凝土挖孔、钻(冲)孔灌注桩作为主要挡土结构的一种支护形式。柱列式间隔布置包括桩与桩之间有一定净距的疏排布置形式和桩与桩相切的密排布置形式。排桩支护也可以和其它支护方式相结合,如排桩内支撑支护方案,大多用在软土层较厚、基坑深度较深的工程。其排桩大多为冲、钻孔灌注桩(桩径Φ800～1200);内支撑系统根据平面形状有角撑式、角撑对撑式、水平拱圈式等多种布置方式。水平拱圈支撑发挥混凝土抗压强度高,抗拉强度低的特点,既经济又可提供较大的施工空间。竖向大多为单道内支撑,也有两道内支撑。支撑材料有钢梁和钢筋混凝土梁两种。排桩岩土拉锚支护主要适用于场地土层性能较好或软土层较薄的场地。对基坑深度较大的工程,岩土锚杆的一些参数如下:与水平夹角在15°～40°之间;长在35m以内;设计轴向抗拔力一般小于600kN;锚筋材料有钢筋或3～4条钢铰线;大多采用二次高压注浆工艺,第二次注浆压力一般大于2MPa。锚索锁定时都施加预应力,施加预应力大小不等,有的达设计值的70%,有的只有设计值的30%;施加的预应力越大,限制桩顶变位效果越好,但其支护桩承受的压力越接近静止土压力。
6各种支护方案的对比分析
钢板桩由于施工简单而应用较广,但是钢板桩的施工可能会引起相邻地基的变形和产生噪声振动,对周围环境影响很大,因此在人口密集建筑密度很大的地区,其使用常常会受到限制,而且钢板桩本身柔性较大,如支撑或锚拉系统设置不当其变形会很大,所以当基坑支护深度大于7m时,不宜采用。地下连续墙具有整体刚度大的特点和良好的止水防渗效果,适用于地下水位以下的软黏土和砂土等多种地层条件和复杂的施工环境,尤其是基坑底面以下有深层软土需将墙体插入很深的情况,因此在国内外的地下工程中得到广泛的应用。内支撑受力合理,安全可靠。易于控制维护墙的变形,但内支撑设置给基坑内挖土和地下室结构的支模和浇筑带来一些不便,需要通过支撑加以解决。土钉墙的使用要求土体具有临时自稳能力,以便给出一定时间施工土钉墙,因此对土钉墙适用的地质条件应加以限制。不适用于含水丰富的粉细砂层、砂砾卵石层,不能用于自稳能力极差的厚淤泥层,基坑深度不宜大于12m。排桩支护柱列式灌注桩作为挡土围护结构有很好的刚度,但各桩之间的连系差必须在桩顶浇筑较大截面的钢筋混凝土帽梁加以可靠连接,为了防止地下水并夹带土体颗粒从桩间孔隙流入(渗入)坑内,应同时在桩间或桩背采用高压注浆,设置深层搅拌桩、旋喷桩等措施,或在桩后专门构筑防水帷幕。灌注桩施工简便,可用机械钻(冲)孔或人工挖孔,施工中不需要大型机械,且无打入桩的噪声、振动和挤压周围土体带来的危害,成本较地下连续墙低。
7结束语
基坑工程设计是一项系统工程,必须具备结构力学、土力学、地基基础、地基处理和原位测试等多种学科的知识,同时要有丰富的施工经验,并结合场地的具体情况,才能制定出因地制宜的支护方案和实施办法。
参考文献
[1]成遇.深基坑支护综合施工技术的应用[J].天津建设科技,2008.
[2]林树枝,黄建南.深基坑支护技术的探索与实践[J].福建建设科技,2008.
[3]李晓芳.深基坑支护施工技术的研究与应用.2008.
[4]叶学林.市政深基坑支护的施工技术[J].民营科技,2008.