基坑支护形式与基坑支护结构选型

顾灏 冯玲章

摘 要:本文解释了基坑支护的定义,对常用基坑支护形式进行了介绍,并对基坑支护结构的合理选型做了简要介绍,最后对基坑工程设计施工中要注意的经济、安全问题进行了简要阐述。

关键词:基坑支护柔性支护和刚性支护排桩支护

中图分类号:TU7 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)06(b)-0053-01

建筑基坑是指为进行建筑物基础与地下室的施工所开挖的地面以下的空间。开挖后,产生多个临空面,构成基坑围体,我们将围体的某一侧面称为基坑侧壁。基坑的开挖必然对周边环境造成一定的影响。为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全,对基坑侧壁及周边环境采用的支撑、加固与保护措施,这就是基坑支护。

1 基坑支护结构的形式

1.1 放坡开挖

适应于周围场地开阔,周围无重要建筑物,只要求稳定,位移控制无严格要求,价钱便宜,但土方回填量大。

1.2 土钉墙支护

当放坡不满足稳定或场地条件不够时,可采用土钉支护。土钉墙支护是一种新型的基坑支护形式,国内外已经在许多的基坑支护工程中得到了成功的应用,并取得了明显的技术经济效果。土钉墙主要由钻孔注浆式土钉、原位土体和喷射混凝土面组成,对于打入式土钉或打入注浆式土钉和不同的面层同样可以使用。土钉墙施工工艺要求土体具有临时自稳能力,以便给出一定时间施作土钉墙,因此对土钉墙使用的地质条件应加以限制。

1.3 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。地下连续墙最早于1950年开始应用于巴黎和米兰市的地下建筑工程,我国在20世纪60年代初开始应用于水坝的防渗墙,地下连续墙技术用于城市深基坑的围护结构最早的成功案例是广州白天鹅宾馆,现在全国各地已用得比较普遍。这是源于其可以在各种复杂条件下施工的优势。

广州白天鹅宾馆基础施工,地下连续墙的形状呈腰鼓状,两头狭,中间宽,形状复杂,即便如此,施工单位仍然能进行正常施工。另如美国世界贸易中心,其建筑物高110层,在建地点曾经是河岸,地下埋有码头等构筑物,地下基础用地下连续墙则易处理一些。

由于地下连续墙具有整体刚度大和防渗性好的优点,适用于地下水位以下的软粘土和砂土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了广泛应用,并且随着技术的发展和施工方法及施工机械的改进,地下连续墙发展到既是基坑施工时的挡墙围护结构,又能作为拟建主体结构的侧墙。

1.4 锚固支护

锚固支护就是在排桩支护之后,在桩顶增设一条锁扣梁,有的在桩顶适当位置增设锚杆,使悬臂桩改变受力性能。但往往由于基坑较深,又与众多因素相互影响,如土的性质、地下水的动向、现场管理等等因素的影响,使锚固支护出现的事故也很多。

1.5 锚喷支护

锚喷支护技术是国外70年代开始应用的新兴支护技术,80年代引入我国,主要在治理边坡、隧道支护等大型土木工程中应用;90年代才开始应用于房屋建筑基坑支护,由土层锚杆与挡土板共同组成支护结构。与多种传统边坡支护手段相比,采用锚喷支护技术施工,其经济效益和边坡稳定效果更显优越性。此外,锚喷支护基坑边坡具有及时快速、随挖随支与基坑开挖同时进行、不占独立工期、占用最小施工场地等特点。混凝土砂浆在高压空气作用下高速喷向受喷面,在喷层与土层间产生嵌固层效应,从而改善边坡受力条件,有效地控制侧向位移,保证边坡稳定。

1.6 SMW工法

SMW工法亦称劲性水泥土搅拌桩法,即在水泥土桩内插入H型钢等(多数为H型钢,亦有插入拉森式钢板桩、钢管等)将承受荷载与防渗挡水结合起来,使之成为同时具有受力与抗渗两种功能的支护结构的围护墙。SMW支护结构的支护特点主要为:施工时基本无噪音,对周围环境影响小;结构强度可靠,凡是适合应用水泥土搅拌桩的场合都可以使用,特别适合于以粘土和粉细砂为主的松软地层;挡水防渗性能好,不必另设挡水帷幕;可以配合多道支撑应用于较深的基坑。此工法在一定条件下可代替作为地下围护的地下连续墙,在费用上如果能够采取一定施工措施成功回收H型钢等受拉材料,则成本将大大低于地下连续墙,因而具有较大的发展前景。

1.7 排桩支护

排桩支护结构,主要用钻孔灌注桩、人工挖孔桩、钢板桩及预制钢筋混凝土板桩为主要受力构件。它可以是桩与桩连接起来,也可以在钻孔灌注桩间加一根素混凝土树根桩把钻孔灌注桩连接起来;或用挡土板置于钢板桩及钢筋混凝土板桩之间形成的围护结构。为保证结构的稳定和具有一定的刚度,可设置内支撑锚杆。

2 基坑支护结构选型

基坑支护型式的合理选择,是基坑支护设计的首要工作,应根据地质条件,周边环境的要求及不同支护型式的特点、支护造价等综合确定。一般当地质条件较好,周边环境要求较宽松时,可以采用柔性支护,如土钉墙等;当周边环境要求高时,应采用较刚性的支护型式,以控制水平位移,如排桩或地下连续墙等。同样,对于支撑的型式,当周边环境要求较高地质条件较差时,采用锚杆容易造成周边土体的扰动并影响周边环境的安全,应采用内支撑型式较好;当地质条件特别差,基坑深度较深,周边环境要求较高时,可采用地下连续墙加逆作法这种最强的支护型式。基坑支护最重要的是要保證周边环境的安全。

3 基坑支护设计注意事项

当前,随着全国各个大城市的新项目的投入及旧城拆迁改建,建设工程的基坑工程在数量、开挖深度、平方尺寸以及使用领域等方面都得到高速的发展,深大基坑已非常普遍,放坡开挖或用少量钢板桩已经难于保证地下结构施工及基坑周边环境的安全。而基坑工程一般位于建筑密集、环境复杂的地区,一旦发生事故将造成巨大的人员、财产损失,同时作为临时性支护结构基坑工程在设计时又不得不考虑经济因素。因此在基坑支护工程的设计和施工过程中,因地制宜、合理选型,达到安全、经济的和谐统一是设计、施工人员要着重考虑的问题。

参考文献

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