基坑支護(hù)工程是指在基坑開(kāi)挖時(shí),為了保證坑壁穩(wěn)定,保護(hù)主體地下工程施工時(shí)的安全以及周?chē)h(huán)境不受損害所采取的工程措施。一般基坑支護(hù)形式的選取主要取決于基坑挖深、場(chǎng)地條件、周邊環(huán)境(鄰近既有建構(gòu)筑物、市政道路、管線)、場(chǎng)地水文地質(zhì)條件、項(xiàng)目工期要求等因素,應(yīng)綜合分析合理選取。
一般同等條件下支護(hù)形式的造價(jià)從低至高依次為:放坡開(kāi)挖<土釘墻(復(fù)合土釘墻)<水泥土重力式擋墻<型鋼水泥土攪拌墻(SMW工法)<排樁<地墻。
一、放坡開(kāi)挖
圖 1 放坡開(kāi)挖實(shí)景照
1、坡率應(yīng)根據(jù)土層性質(zhì)、挖深確定,挖深大于4m應(yīng)采用多級(jí)放坡,多級(jí)放坡應(yīng)設(shè)置平臺(tái);土質(zhì)條件較好的地區(qū),應(yīng)優(yōu)先選用天然放坡;軟土地區(qū)大面積放坡開(kāi)挖的基坑,邊坡表面應(yīng)設(shè)置鋼筋網(wǎng)片護(hù)坡面層;
圖 2 多級(jí)放坡示意(注:開(kāi)挖面在地下水位之下需要設(shè)置降水井)
2、若開(kāi)挖面在地下水位之下,坡頂和平臺(tái)處應(yīng)采取井點(diǎn)降水措施,提高坡體穩(wěn)定性;坡頂設(shè)置擋水坎或排水溝,防止坑外積水流入坑內(nèi),侵蝕坡體;
3、坡腳附近如有局部深坑,坡腳與局部深坑的距離應(yīng)不小于2倍深坑落深,如不能保證,應(yīng)按深坑的深度驗(yàn)算邊坡穩(wěn)定。
二、土釘墻(復(fù)合土釘墻)
若場(chǎng)地條件限制無(wú)法滿(mǎn)足大放坡開(kāi)挖的需要,可采用土釘墻支護(hù),減少放坡范圍。
圖 3 土釘墻實(shí)景照
1、土釘形式有鋼管土釘和鋼筋土釘,坡面采用鋼筋網(wǎng)片噴射混凝土面層;
2、當(dāng)土釘墻后存在滯水時(shí),應(yīng)在含水層部位的墻面設(shè)置泄水孔或采取其他疏水措施,減小墻背后的水壓力,提高土釘墻穩(wěn)定性;
3、當(dāng)采用預(yù)應(yīng)力錨桿復(fù)合土釘墻時(shí),預(yù)應(yīng)力錨桿應(yīng)采用鋼絞線錨桿,且錨桿應(yīng)布置在土釘墻的較上部位;當(dāng)用于增強(qiáng)面層抵抗土壓力的作用時(shí),錨桿應(yīng)布置在土壓力較大及墻背土層較軟弱的部位。
三、 水泥土重力式擋墻
圖 4 水泥土重力壩實(shí)景照
1、重力式擋墻形式:一般選用雙軸或三軸水泥土攪拌樁,攪拌樁可按搭接施工,搭接長(zhǎng)度控制在150mm~200mm,擋墻頂面宜設(shè)置混凝土面板;
2、一般土層條件下,攪拌深度小于16m的應(yīng)優(yōu)先選用造價(jià)更低的雙軸,超過(guò)16m的應(yīng)選用三軸,遇到淤泥等軟弱土層,水泥摻量適當(dāng)提高;
3、水泥土攪拌樁應(yīng)按格柵布置,建議格柵布置形式如圖所示(以雙軸為例)。
圖 5 雙軸攪拌樁重力式擋墻平面布置示意圖
四、型鋼水泥土攪拌墻(SMW工法)
1、一般選用雙軸或三軸攪拌樁,攪拌樁兼作止水帷幕應(yīng)按套打一孔施工,確保止水效果;
2、一般型鋼租賃期應(yīng)控制在6個(gè)月以?xún)?nèi),當(dāng)租賃期超過(guò)6個(gè)月,型鋼租賃成本較高,目前租賃市場(chǎng)主要型鋼類(lèi)型為H400×400、H500×200、H700×300、H800×300等,可選用插一跳一、插二跳一、密插形式,墻體剛度依次增強(qiáng);
圖 7 型鋼布置形式
3、型鋼應(yīng)做減小阻摩處理,方便地下室結(jié)構(gòu)完成后型鋼拔除回收。
五、 灌注樁排樁圍護(hù)墻
圖 8 圍護(hù)排樁實(shí)景照
1、當(dāng)基坑開(kāi)挖面涉及地下水時(shí),應(yīng)在灌注樁外側(cè)設(shè)置隔水帷幕;
2、帷幕選型:若隔水帷幕深度小于16m,建議采用造價(jià)較低的雙軸;若帷幕深度超過(guò)16m或者淺層存在深厚密實(shí)砂層,建議采用止水效果更好的三軸;
3、帷幕深度:對(duì)于僅需坑內(nèi)疏干降水的基坑,軟土地區(qū)粘性土弱透水層中隔水帷幕深度應(yīng)控制在基坑基底以下6~7m即可(如上海地區(qū)項(xiàng)目);若遇粉性、砂性土等(較)強(qiáng)透水層,且含水層厚度適中、底埋深不深,可考慮帷幕隔斷該含水層(如南通、武漢沿江地區(qū));若基坑基底承壓水穩(wěn)定性不滿(mǎn)足要求需降承壓水,且承壓含水層厚度不厚、層底埋深不深,隔水帷幕也應(yīng)盡量隔斷承壓含水層,以減少降壓降水對(duì)周邊環(huán)境的沉降影響;
圖 9 不同土層條件止水帷幕剖面示意
4、為避免支護(hù)結(jié)構(gòu)的浪費(fèi),可利用原本在基坑完成后通常廢棄的圍護(hù)排樁作為正常使用階段主體地下結(jié)構(gòu)一部分,形成“樁墻合一”,圍護(hù)樁可承擔(dān)大部分的土壓力,減小地庫(kù)外墻受力,可有效減小地下室外墻厚度、邊樁數(shù)量,增大地下室建筑面積,實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗,具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。
六、地下連續(xù)墻
軟土地區(qū)三層地下室以上的基坑采用“兩墻合一”地墻較排樁方案較為經(jīng)濟(jì)。所謂“兩墻合一”即在基坑工程施工階段地下連續(xù)墻作為圍護(hù)結(jié)構(gòu),起到擋土和止水的目的;在結(jié)構(gòu)永久使用階段作為主體地下室結(jié)構(gòu)外墻,通過(guò)設(shè)置與主體地下結(jié)構(gòu)內(nèi)部水平梁板構(gòu)件的有效連接,不再另外設(shè)置地下結(jié)構(gòu)外墻。地下連續(xù)墻的常用厚度為600mm、800mm、1000mm、1200mm。
1、地墻兩側(cè)應(yīng)設(shè)置鋼筋混凝土導(dǎo)墻;
2、當(dāng)淺層分布有粉性土或砂性土較厚時(shí),地墻兩側(cè)可適當(dāng)采用水泥土攪拌樁進(jìn)行槽壁預(yù)加固。原則上攪拌樁深度只需覆蓋粉性土或砂土層即可,避免在無(wú)加固條件下進(jìn)行地墻槽段成槽施工(否則在無(wú)槽壁加固條件下進(jìn)行成槽施工,容易造成地墻充盈系數(shù)過(guò)大而大量增加混凝土澆灌量,后續(xù)超灌混凝土的鑿除量較大也會(huì)增加成本);
圖 14 地墻槽壁加固示意圖
3、地墻成槽泥漿護(hù)壁:應(yīng)優(yōu)先選用自然造漿泥漿護(hù)壁成槽,若自然造漿無(wú)法滿(mǎn)足成槽要求,再選用人工造漿;
4、地墻槽段施工槽段外側(cè)可設(shè)置高壓旋噴樁進(jìn)行接縫加強(qiáng)止水,墻內(nèi)側(cè)應(yīng)設(shè)置扶壁柱、排水溝結(jié)合構(gòu)造砌體墻的防滲構(gòu)造措施。
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