大型深基坑支护施工技术整理

相关推荐

大型深基坑支护施工技术整理

　　城市桥梁工程基坑主要用于承台、桥台和扩大基础施工，一般分为无支护和有支护两类。下面为大家整理了一些大型深基坑支护施工技术，希望对大家有所帮助!

大型深基坑支护施工技术整理

　　一、基坑工程技术的发展历程

　　第一阶段：上一世纪80年代末到90年代末，研究、探索阶段。

　　第二阶段：新世纪初的十多年，发展阶段。

　　1、两个阶段的标志

　　1)第一阶段：2000年前后基坑工程的国家行业标准和地方标准的颁布。

　　2)第二阶段：2009年《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497)的颁布、一批相关的规范全面修订。

　　2、基坑工程设计理念的改变

　　1)早期：设计往往以满足地下工程施工为主。或以经验为主;或以理论为主。

　　2)现今：满足环境保护已成为设计施工的基本出发点。理论和经验相结合。

　　3、基坑设计方法

　　1)极限平衡法:卜鲁姆法、盾恩法、相当梁法等 ;

　　2)弹性支点法:解决变形分析问题;

　　3)有限元法:平面、空间;土体与结构共同作用;考虑土的弹塑性等

　　4、对基坑稳定性的认识

　　基坑事故主要是岩土类型的破坏形式。整体滑动稳定性、抗隆起稳定性等在软土中尤其重视。

　　二、基坑工程的新型支护结构

　　常用的基坑支护结构

　　1)土体加固类:放坡、土钉墙、重力式水泥土墙等。

　　2)支挡、拉锚式围护墙：排桩、地下连续墙。

　　3)支锚体系：拉锚式，内支撑。

　　围护墙

　　支锚体系：拉锚和锚杆

　　1、复合土钉墙

　　1)土钉支护结构的优点:施工方便、设备简单、经济效益显著等。

　　2)土钉支护结构的主要问题:适用有一定限制，仅适用于非软土场地。

　　土钉支护结构的主要问题

　　1)软土地区：稳定性

　　2)复合土钉墙：采用水泥土搅拌桩、预应力锚杆、微型桩等的一类或几类结构与土钉墙复合而成的支护结构。

　　3)软土地区的应用：以水泥土搅拌桩、微型桩等“超前支护”，

　　4)解决：隔水性;土体的自立性(加大自立高度和持续时间、提高稳定性)。

　　5)非软土地区的应用：通过微型桩、预应力锚杆等对限制土体的位移。预应力锚杆复合土钉墙，加大预应力可使位移减少40%~50%。使其适应的基坑开挖深度有所增加。复合土钉墙使开挖深度有所增加(12~15m)。

　　6)复合土钉墙结构设计中应注意的问题：可计入复合体的共同作用，但复合体的作用不可过高估计。

　　7)原位土层、土钉对结构稳定性的贡献：应占有主要的份额。

　　2、双排桩结构

　　双排桩结构：由前、后两排支护桩和梁连接成的刚架及冠梁组成的支挡式结构。

　　双排桩结构的特点

　　1)结构：有较大的侧向刚度，无需支撑或拉锚

　　2)施工：适应性广、工艺简单、与土方开挖无交叉作业、施工工期短等。

　　双排桩的设计

　　嵌固稳定性验算：以结构前后排桩与桩间土的整体分析，但嵌固段被动土的抗力作用在总抵抗力矩中占主要部分。

　　刚架结构受力分析

　　1)前、后排桩的受力前排受压;后排受拉，并引起前、后排桩竖向位移和桩身弯矩。

　　2)前、后排桩之间土体：考虑其的反力与变形关系(桩间土看作水平向单向压缩体，按压缩模量确定刚度系数)

　　考虑开挖后应力释放引起的初始压力(按桩间土自重占滑动体自重的比值确定)

　　3)桩顶梁

　　3、型钢水泥土搅拌墙

　　1)型钢水泥土搅拌墙：由水泥土墙和内插的型钢组成的复合支护结构。

　　2)特点：支护性能好、造价低、环保(型钢可回收)等。我国于2010年颁布了《型钢水泥土搅拌墙技术规程》JGJ/T199 ，标志了该技术已较为成熟。

　　型钢和水泥土作用

　　1)型钢：作为挡土结构。

　　2)水泥土：作为截水帷幕。

　　型钢水泥土搅拌墙的工作特性

　　1)墙体变位较小时：水泥土对提高墙体的刚度有相当贡献。

　　2)墙体的抗弯承载力验算：不应考虑水泥土的作用。

　　3)型钢间水泥土的受剪：包括型钢间水泥土的错动受剪和最弱截面处的局部受剪。

　　4)型钢水泥土搅拌墙的桩身强度是目前工程中矛盾比较集中的问题。

　　5)设计要求：一般强度为1.0MPa左右，甚至更高。

　　6)实际情况：往往难以达到设计要求。

　　7)取芯检测：28d强度值一般在0.4MPa左右。

　　如何确定水泥土搅拌墙的桩身强度?

　　1)工程实际：鲜有因强度较低而造成破坏的事例;

　　2)理论分析：要求水泥土28d抗压强度为0.5MPa左右;

　　3)规范建议：采用不小于0.5MPa较为适宜。

　　三、深基坑工程施工新设备和新工艺

　　施工中新设备和新工艺：地下连续墙、混凝土咬合桩排桩、超深多轴水泥土搅拌桩(SMW工法)、水泥土搅拌连续墙(TRD工法)、超大型环形支撑体系、十字钢支撑双向复加预应力技术、混凝土支撑的绳(链)锯切割法、锚杆的回收技术等。

　　1、地下连续墙成槽机械和工艺

　　常用的成槽机械

　　铣削式成槽机——最大成槽深度可达150m，墙体厚度可达2.5m。

　　槽壁稳定

　　粉土、粉砂土等易坍塌土层的技术措施：① “夹心”地下连续墙(水泥土搅拌桩保护槽壁);② 改良泥浆性能。

　　2、灌注桩施工新技术

　　旋挖钻孔灌注桩

　　1)旋挖成孔：通过桶状斗式钻头回转切削土体。

　　2)装土外运：直接将土装入钻斗，提升卸土。

　　3)泥浆护壁：易坍塌土层——采用静态泥浆护壁泥浆排量仅传统工艺的1/4~1/5)。

　　4)不易坍塌土层：可采用干式或清水钻进工艺(无需泥浆护壁)。

　　钻孔咬合灌注桩

　　由间隔布置的混凝土素桩和配筋桩相互咬合，形成的 “桩墙”。

　　1)咬合方法：旋挖钻机成孔、冲抓钻成孔、全套管成孔等。

　　2)性能：与间隔式灌注桩排桩相比：截水性能良好、不需附加的截水帷幕。与地下连续墙相比：功能基本相同，但施工简便、造价低廉。

　　素桩和配筋桩

　　1)素桩的混凝土：(超缓凝)初凝时间不小于40~70h;3d强度不大于3MPa;8d强度不小于C15。

　　2)配筋灌注桩：素桩混凝土初凝阶段施工，咬合素桩。

　　全套管成孔

　　1)适用：除用于咬合桩外，还可用于：淤泥、流砂、地下水富集等。

　　2)不良地层;城市建筑物密集或有地下障碍的地区。

　　3、型钢水泥土搅拌墙施工工艺

　　多轴柱列式水泥土搅拌墙：SMW工法(Soil Mixing Wall)

　　1)搅拌桩施工机械：三轴(四轴或五轴)搅拌桩机械;桩径650~1000mm，最大深度可达60m。

　　2)型钢拔出机械：液压式拔桩机

　　3)关于水泥土水灰比的讨论：我国规范建议水泥掺量高达20%左右;水灰比为1.5~2.0，砂砾土中为1.2~2.0。

　　高水灰比的不必要性：对水泥土强度并无益处;大量原土被置换，施工中难以实现(实际施工中往往出现涌土时便停止注浆);置换排出的土为水泥含量较高的废土，造成污染。

　　基于水泥土强度0.5MPa可满足要求的前提

　　1)建议：水泥掺量取15%~18%; 水灰比取0.8~1.0。改用震动插入型钢的方法。

　　2)日本有关资料：水泥掺量15%左右，水灰比0.8~1.0之间。

　　型钢插入

　　型钢插入时间

　　1)规范规定：水泥土搅拌后30min内插入;

　　2)工程经验;水泥土搅拌后1~2h内插入，并无影响。

　　3)振动插入对型钢与水泥土的粘结力的影响：在搅拌桩施工后1~2h内(水泥初凝前)，振动插入型钢不会影响粘结力。

　　水泥土搅拌连续墙

　　日本称TRD工法(Trench Cutting Re-mixing Deep Wall)

　　特点：与多轴柱列式水泥土搅拌墙相比：成墙连续;表面平整;深度大。

　　搅拌连续墙施工机械

　　1)成墙：采用链锯式搅拌刀具。

　　2)成墙深：刀具用销栓连接，深度可达数十米。

　　3)高度小：整体高低仅10m左右。

　　4)施工工艺：主机所带的链锯式搅拌刀具沉入地基土中并沿刀架移动，作往复运动，并在深度方向灌入水泥浆液，与土体搅拌、混合成墙。

　　四、逆作法和利用“时空效应”的开挖技术

　　1、地下结构的逆作法建造

　　1)逆作法：地下工程由上向下施工的方法。

　　2)特别适用：超深地下结构、环境保护要求高。

　　3)优点：①以主体结构作为“支撑”，刚度大，基坑变形较小;②无需支撑，大大节约资源、降低能耗;③可实现上、下结构同步施工，不同程度缩短工期;④地下结构顶板较早形成，施工现场布置方便。

　　逆作的几种方法

　　1)上下结构是否同步施工

　　2)平面区域是否全部逆作施工

　　3)顶板以下结构是否采用逆作

　　4)围护结构是否兼作主体结构外墙

　　逆作法的土方开挖

　　2、软土地区利用“时空效应”的开挖技术

　　1)软土地区土的特点：含水率高、强度低，在开挖时有很大的流变性。开挖易引起基坑过大变形，甚至危及周边环境。

　　2)基坑工程的“时空效应”：基坑支护结构的变形和周边地层的变形：随时间推移而发展;因开挖的空间尺度、坑底暴露面积而不同。这在软土地基的条件下尤为突出。

　　3)利用“时空效应”的开挖技术：“分层、分块、对称、平衡、限时”。

　　超大深基坑中，分块开挖是最基本的措施。

　　1)分块开挖典型方式之一：超长线性基坑

　　采用分段分层开挖方法，及时设置支撑、施工垫层。在前区段的基础底板完成后进行后续区段的开挖。形成线性的流水作业。

　　2)分块开挖典型方式之二：无内支撑的大面积基坑

　　利用后浇带进行分块施工，在前一区块基础底板施工完成后进行后一区块的土方开挖。各块之间可采用跳仓施工法以加快进度。

　　3)分块开挖典型方式之三：大面积采用内支撑的深基坑

　　采用分层盆式开挖或分层岛式开挖的方式。

【大型深基坑支护施工技术整理】相关文章：

关于深基坑支护的变形预测09-25

一级建造师建筑考点：基坑支护施工技术09-05