大型深基坑支護(hù)施工技術(shù)整理

時(shí)間：2024-07-29 19:19:15 施工員

　　城市橋梁工程基坑主要用于承臺(tái)、橋臺(tái)和擴(kuò)大基礎(chǔ)施工，一般分為無支護(hù)和有支護(hù)兩類。下面為大家整理了一些大型深基坑支護(hù)施工技術(shù)，希望對(duì)大家有所幫助!

大型深基坑支護(hù)施工技術(shù)整理

　　一、基坑工程技術(shù)的發(fā)展歷程

　　第一階段：上一世紀(jì)80年代末到90年代末，研究、探索階段。

　　第二階段：新世紀(jì)初的十多年，發(fā)展階段。

　　1、兩個(gè)階段的標(biāo)志

　　1)第一階段：2000年前后基坑工程的國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和地方標(biāo)準(zhǔn)的頒布。

　　2)第二階段：2009年《建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》GB50497)的頒布、一批相關(guān)的規(guī)范全面修訂。

　　2、基坑工程設(shè)計(jì)理念的改變

　　1)早期：設(shè)計(jì)往往以滿足地下工程施工為主。或以經(jīng)驗(yàn)為主;或以理論為主。

　　2)現(xiàn)今：滿足環(huán)境保護(hù)已成為設(shè)計(jì)施工的基本出發(fā)點(diǎn)。理論和經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合。

　　3、基坑設(shè)計(jì)方法

　　1)極限平衡法:卜魯姆法、盾恩法、相當(dāng)梁法等 ;

　　2)彈性支點(diǎn)法:解決變形分析問題;

　　3)有限元法:平面、空間;土體與結(jié)構(gòu)共同作用;考慮土的彈塑性等

　　4、對(duì)基坑穩(wěn)定性的認(rèn)識(shí)

　　基坑事故主要是巖土類型的破壞形式。整體滑動(dòng)穩(wěn)定性、抗隆起穩(wěn)定性等在軟土中尤其重視。

　　二、基坑工程的新型支護(hù)結(jié)構(gòu)

　　常用的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)

　　1)土體加固類:放坡、土釘墻、重力式水泥土墻等。

　　2)支擋、拉錨式圍護(hù)墻：排樁、地下連續(xù)墻。

　　3)支錨體系：拉錨式，內(nèi)支撐。

　　圍護(hù)墻

　　支錨體系：拉錨和錨桿

　　1、復(fù)合土釘墻

　　1)土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn):施工方便、設(shè)備簡單、經(jīng)濟(jì)效益顯著等。

　　2)土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)的主要問題:適用有一定限制，僅適用于非軟土場地。

　　土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)的主要問題

　　1)軟土地區(qū)：穩(wěn)定性

　　2)復(fù)合土釘墻：采用水泥土攪拌樁、預(yù)應(yīng)力錨桿、微型樁等的一類或幾類結(jié)構(gòu)與土釘墻復(fù)合而成的支護(hù)結(jié)構(gòu)。

　　3)軟土地區(qū)的應(yīng)用：以水泥土攪拌樁、微型樁等“超前支護(hù)”，

　　4)解決：隔水性;土體的自立性(加大自立高度和持續(xù)時(shí)間、提高穩(wěn)定性)。

　　5)非軟土地區(qū)的應(yīng)用：通過微型樁、預(yù)應(yīng)力錨桿等對(duì)限制土體的位移。預(yù)應(yīng)力錨桿復(fù)合土釘墻，加大預(yù)應(yīng)力可使位移減少40%~50%。使其適應(yīng)的基坑開挖深度有所增加。復(fù)合土釘墻使開挖深度有所增加(12~15m)。

　　6)復(fù)合土釘墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題：可計(jì)入復(fù)合體的共同作用，但復(fù)合體的作用不可過高估計(jì)。

　　7)原位土層、土釘對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的貢獻(xiàn)：應(yīng)占有主要的份額。

　　2、雙排樁結(jié)構(gòu)

　　雙排樁結(jié)構(gòu)：由前、后兩排支護(hù)樁和梁連接成的剛架及冠梁組成的支擋式結(jié)構(gòu)。

　　雙排樁結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

　　1)結(jié)構(gòu)：有較大的側(cè)向剛度，無需支撐或拉錨

　　2)施工：適應(yīng)性廣、工藝簡單、與土方開挖無交叉作業(yè)、施工工期短等。

　　雙排樁的設(shè)計(jì)

　　嵌固穩(wěn)定性驗(yàn)算：以結(jié)構(gòu)前后排樁與樁間土的整體分析，但嵌固段被動(dòng)土的抗力作用在總抵抗力矩中占主要部分。

　　剛架結(jié)構(gòu)受力分析

　　1)前、后排樁的受力前排受壓;后排受拉，并引起前、后排樁豎向位移和樁身彎矩。

　　2)前、后排樁之間土體：考慮其的反力與變形關(guān)系(樁間土看作水平向單向壓縮體，按壓縮模量確定剛度系數(shù))

　　考慮開挖后應(yīng)力釋放引起的初始?jí)毫?按樁間土自重占滑動(dòng)體自重的比值確定)

　　3)樁頂梁

　　3、型鋼水泥土攪拌墻

　　1)型鋼水泥土攪拌墻：由水泥土墻和內(nèi)插的型鋼組成的復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)。

　　2)特點(diǎn)：支護(hù)性能好、造價(jià)低、環(huán)保(型鋼可回收)等。我國于2010年頒布了《型鋼水泥土攪拌墻技術(shù)規(guī)程》JGJ/T199 ，標(biāo)志了該技術(shù)已較為成熟。

　　型鋼和水泥土作用

　　1)型鋼：作為擋土結(jié)構(gòu)。

　　2)水泥土：作為截水帷幕。

　　型鋼水泥土攪拌墻的工作特性

　　1)墻體變位較小時(shí)：水泥土對(duì)提高墻體的剛度有相當(dāng)貢獻(xiàn)。

　　2)墻體的抗彎承載力驗(yàn)算：不應(yīng)考慮水泥土的作用。

　　3)型鋼間水泥土的受剪：包括型鋼間水泥土的錯(cuò)動(dòng)受剪和最弱截面處的局部受剪。

　　4)型鋼水泥土攪拌墻的樁身強(qiáng)度是目前工程中矛盾比較集中的問題。

　　5)設(shè)計(jì)要求：一般強(qiáng)度為1.0MPa左右，甚至更高。

　　6)實(shí)際情況：往往難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

　　7)取芯檢測(cè)：28d強(qiáng)度值一般在0.4MPa左右。

　　如何確定水泥土攪拌墻的樁身強(qiáng)度?

　　1)工程實(shí)際：鮮有因強(qiáng)度較低而造成破壞的事例;

　　2)理論分析：要求水泥土28d抗壓強(qiáng)度為0.5MPa左右;

　　3)規(guī)范建議：采用不小于0.5MPa較為適宜。

　　三、深基坑工程施工新設(shè)備和新工藝

　　施工中新設(shè)備和新工藝：地下連續(xù)墻、混凝土咬合樁排樁、超深多軸水泥土攪拌樁(SMW工法)、水泥土攪拌連續(xù)墻(TRD工法)、超大型環(huán)形支撐體系、十字鋼支撐雙向復(fù)加預(yù)應(yīng)力技術(shù)、混凝土支撐的繩(鏈)鋸切割法、錨桿的回收技術(shù)等。

　　1、地下連續(xù)墻成槽機(jī)械和工藝

　　常用的成槽機(jī)械

　　銑削式成槽機(jī)——最大成槽深度可達(dá)150m，墻體厚度可達(dá)2.5m。

　　槽壁穩(wěn)定

　　粉土、粉砂土等易坍塌土層的技術(shù)措施：① “夾心”地下連續(xù)墻(水泥土攪拌樁保護(hù)槽壁);② 改良泥漿性能。

　　2、灌注樁施工新技術(shù)

　　旋挖鉆孔灌注樁

　　1)旋挖成孔：通過桶狀斗式鉆頭回轉(zhuǎn)切削土體。

　　2)裝土外運(yùn)：直接將土裝入鉆斗，提升卸土。

　　3)泥漿護(hù)壁：易坍塌土層——采用靜態(tài)泥漿護(hù)壁泥漿排量僅傳統(tǒng)工藝的1/4~1/5)。

　　4)不易坍塌土層：可采用干式或清水鉆進(jìn)工藝(無需泥漿護(hù)壁)。

　　鉆孔咬合灌注樁

　　由間隔布置的混凝土素樁和配筋樁相互咬合，形成的 “樁墻”。

　　1)咬合方法：旋挖鉆機(jī)成孔、沖抓鉆成孔、全套管成孔等。

　　2)性能：與間隔式灌注樁排樁相比：截水性能良好、不需附加的截水帷幕。與地下連續(xù)墻相比：功能基本相同，但施工簡便、造價(jià)低廉。

　　素樁和配筋樁

　　1)素樁的混凝土：(超緩凝)初凝時(shí)間不小于40~70h;3d強(qiáng)度不大于3MPa;8d強(qiáng)度不小于C15。

　　2)配筋灌注樁：素樁混凝土初凝階段施工，咬合素樁。

　　全套管成孔

　　1)適用：除用于咬合樁外，還可用于：淤泥、流砂、地下水富集等。

　　2)不良地層;城市建筑物密集或有地下障礙的地區(qū)。

　　3、型鋼水泥土攪拌墻施工工藝

　　多軸柱列式水泥土攪拌墻：SMW工法(Soil Mixing Wall)

　　1)攪拌樁施工機(jī)械：三軸(四軸或五軸)攪拌樁機(jī)械;樁徑650~1000mm，最大深度可達(dá)60m。

　　2)型鋼拔出機(jī)械：液壓式拔樁機(jī)

　　3)關(guān)于水泥土水灰比的討論：我國規(guī)范建議水泥摻量高達(dá)20%左右;水灰比為1.5~2.0，砂礫土中為1.2~2.0。

　　高水灰比的不必要性：對(duì)水泥土強(qiáng)度并無益處;大量原土被置換，施工中難以實(shí)現(xiàn)(實(shí)際施工中往往出現(xiàn)涌土?xí)r便停止注漿);置換排出的土為水泥含量較高的廢土，造成污染。

　　基于水泥土強(qiáng)度0.5MPa可滿足要求的前提

　　1)建議：水泥摻量取15%~18%; 水灰比取0.8~1.0。改用震動(dòng)插入型鋼的方法。

　　2)日本有關(guān)資料：水泥摻量15%左右，水灰比0.8~1.0之間。

　　型鋼插入

　　型鋼插入時(shí)間

　　1)規(guī)范規(guī)定：水泥土攪拌后30min內(nèi)插入;

　　2)工程經(jīng)驗(yàn);水泥土攪拌后1~2h內(nèi)插入，并無影響。

　　3)振動(dòng)插入對(duì)型鋼與水泥土的粘結(jié)力的影響：在攪拌樁施工后1~2h內(nèi)(水泥初凝前)，振動(dòng)插入型鋼不會(huì)影響粘結(jié)力。

　　水泥土攪拌連續(xù)墻

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

　　特點(diǎn)：與多軸柱列式水泥土攪拌墻相比：成墻連續(xù);表面平整;深度大。

　　攪拌連續(xù)墻施工機(jī)械

　　1)成墻：采用鏈鋸式攪拌刀具。

　　2)成墻深：刀具用銷栓連接，深度可達(dá)數(shù)十米。

　　3)高度小：整體高低僅10m左右。

　　4)施工工藝：主機(jī)所帶的鏈鋸式攪拌刀具沉入地基土中并沿刀架移動(dòng)，作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并在深度方向灌入水泥漿液，與土體攪拌、混合成墻。

　　四、逆作法和利用“時(shí)空效應(yīng)”的開挖技術(shù)

　　1、地下結(jié)構(gòu)的逆作法建造

　　1)逆作法：地下工程由上向下施工的方法。

　　2)特別適用：超深地下結(jié)構(gòu)、環(huán)境保護(hù)要求高。

　　3)優(yōu)點(diǎn)：①以主體結(jié)構(gòu)作為“支撐”，剛度大，基坑變形較小;②無需支撐，大大節(jié)約資源、降低能耗;③可實(shí)現(xiàn)上、下結(jié)構(gòu)同步施工，不同程度縮短工期;④地下結(jié)構(gòu)頂板較早形成，施工現(xiàn)場布置方便。

　　逆作的幾種方法

　　1)上下結(jié)構(gòu)是否同步施工

　　2)平面區(qū)域是否全部逆作施工

　　3)頂板以下結(jié)構(gòu)是否采用逆作

　　4)圍護(hù)結(jié)構(gòu)是否兼作主體結(jié)構(gòu)外墻

　　逆作法的土方開挖

　　2、軟土地區(qū)利用“時(shí)空效應(yīng)”的開挖技術(shù)

　　1)軟土地區(qū)土的特點(diǎn)：含水率高、強(qiáng)度低，在開挖時(shí)有很大的流變性。開挖易引起基坑過大變形，甚至危及周邊環(huán)境。

　　2)基坑工程的“時(shí)空效應(yīng)”：基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形和周邊地層的變形：隨時(shí)間推移而發(fā)展;因開挖的空間尺度、坑底暴露面積而不同。這在軟土地基的條件下尤為突出。

　　3)利用“時(shí)空效應(yīng)”的開挖技術(shù)：“分層、分塊、對(duì)稱、平衡、限時(shí)”。

　　超大深基坑中，分塊開挖是最基本的措施。

　　1)分塊開挖典型方式之一：超長線性基坑