基坑围护结构施工的主要形式

基坑围护结构施工的主要形式

摘要:本文简单介绍了基坑围护结构施工的几种主要的方法及各自的适用范围。

关键词: 基坑围护; 施工

引言

21世纪是城市地下空间开发利用广泛发展的新世纪，我国从20世纪80年代开始地下公用设施、地下街道、城市地铁的建设方兴未艾。由于城市建设必然受到交通、场地、附近居民住宅、人行道路等条件限制，因此进行地下结构施工必须先进行围护结构施工，围护结构方案合理、经济、安全才能保证城市居民畅通无阻，才能保证后期结构施工方便、安全、可靠。随着科学技术的发展，基坑围护结构形式多样，选择何种围护结构方案，关键在于工程所处的地理位置、地质条件、地下结构施工、防水要求以及该工程所处地区经济条件等因素。

目前基坑围护结构形式主要有:地下连续墙、sMw工法、钻孔咬合桩、挖孔桩、土钉墙、加筋土、深层搅拌桩等。

1.地下连续墙

地下连续墙有清除地下障碍物、平整场地、构筑导墙、开挖槽段、清底换浆、吊装钢筋笼、吊装接头管、浇筑混凝土墙、拔出接头管、基坑开挖等施工过程。导墙是地下连续墙挖槽之前构筑的临时施工设施，导墙的厚度、深度与结构形式，应根据地基表层土体、地下水水位和水量、施工荷载、所用的挖槽机械、挖槽方法以及对邻近管线的影响等多种因素而定。导墙的深度一般为1.5m一2.0m，厚度为20cm，导墙沟的宽度应大于拟建地下连续墙厚度4cm一6cm。槽段开挖是地下连续墙施工中最关键的工序之一，挖槽作业时间约占单元槽段施工周期的112，挖成的槽壁形式基本就是地下连续墙墙体的形式，它不但关系到施工效率，也关系到成墙质量。泥浆在地下连续墙施工中，不但直接关系到施工成效与工程质量，而且关系到工程的成本，其作用至关重要。泥浆具有防止槽壁坍塌、悬浮土渣、冷却和润滑等作用。泥浆一般以膨润土为主要材料，适量掺加纯碱等外加剂，用水混合搅拌而成半胶体溶液。浇筑混凝土前必须进行清底，以确保地下连续墙墙脚与持力层地基之间不形成很厚的夹渣层，保证墙体底部的截水防渗能力及混凝土的强度。混凝土配料要求:水泥32.5一52.5级普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸水泥，用量在370k留m3一420k留m3，水灰比控制在0.5一0.6之间，坍落度18cm一20cm，扩散度34cm一38cm，混凝土要连续浇灌，不能长时间中断，一般可容许中断smin一10min，最多不超过30min。地下连续墙具有施工时振动小、噪声低、对周边地基无扰动、墙体刚度大、阻水性好等特点，能适应多种地基条件，用途广泛。但在复杂的地基条件下施工，即使事先进行过地质勘察，也难以预测地下异常的变故，施工地下连续墙的每一单元槽段都关系到整个工程施工的成效，一旦施工失效，就要花很大的费用处理。

2．SMW工法

SMW工法桩又名水泥土搅拌连续墙，是将土和水泥悬浮液进行原位搅拌而制成的地下连续墙。SMW工法桩施工工艺主要流程为清除地下障碍物，平整场地，开挖导沟，设置导向定位架，SMW搅拌机就位，钻进与搅拌，插人型钢并固定，施工钢筋混凝土顶圈梁，施工地下结构，回收型钢，水泥浆填缝等施工过程。SMW工法桩要注意钻进、搅拌和插人型钢并固定等关键工序控制，在钻进与搅拌工序过程中，水泥浆配比掺人量，搅拌和提升速度对其墙体强度和防水具有较大影响。压注水泥浆中的水灰比和注人量对水泥土的强度及挡水性能起着关键性作用。在满足施工条件的基础上尽可能降低水灰一比，这对墙体强度及档水性能是有益的。水泥往人量必须适宜，如果注入量过多，墙壁柱体的含水量大，从而造成强度及挡水性能降低。水泥浆中水灰比控制在1.5一2.0之间为宜，掺入量一般为土重的20%左右。搅拌叶片与搅拌叶片间交相互逆旋转的独特搅拌结构及完全搭接的施工方法，使得搅拌更均匀，而且消除了不利于挡水的垂直接缝。对粘性土钻进速度一般在0.5耐min一1.Omjmin，砂性土Lorn/nlin一1.5n口Inill，钻机提升搅拌一般In袱min一Zn订Inin，钻进搅拌速度比提升搅拌速度慢一倍左右，这样才能保证充分搅拌，使得芯材贯入时较为方便。提升速度也不宜过快，避免真空气压，造成孔壁坍方。成墙搅拌施工一般采用一次钻进、一次提升方法，但对于墙体深度Zm一3m以上范围，一般重复提升l一2次。型钢插人的定位准确性及垂直度直接影响回收工序质量，一般型钢定位误差不大于30~，桩底标高误差不大200rnm，垂直度偏差不大于1%。sMW工法桩具有止水性，施工时对周围地基影响小、工期短、用途多、低振动、低噪音，比地下连续墙施工的泥土量少，加人工字钢提高水泥土连续墙的强度，回收工字钢大大降低了工程造价。但SMW工法桩工艺要求高，对操作人员素质要求高，风险较大。

3．挖孔桩及钻孔咬合桩

挖孔桩、钻孔桩施工本身是一项传统施工工艺，但它作为围护结构也是近年来随地下结构发展而产生的一项新型围护结构。挖孔桩、钻孔桩作为围护结构对地质条件的要求和施工过程是一致的，即清除地下障碍物、平整场地、(砌筑导向圈)、成孔(泥浆护壁钻孔或浇注护壁)、放置钢筋笼、灌注混凝土等。不同的是挖孔桩开挖方法作为围护结构时采用“跳三挖一”，采用此种施工方法一方面是保证施工安全的需要，另一面是桩间防水的需要。钻孔桩作为围护结构时不同的是每隔一根是素混凝土桩，其目的是保证钢筋混凝土桩施工时更好地与素混凝桩咬合，使围护结构更好地作为整体支护基坑同时保证桩间防水。挖孔桩和钻孔桩作为其它结构的基础主要是承重作用，而作为围护结构在基坑开挖时承受侧压力保证基坑的稳定安全，在主体结构施工时一般通过接驳器与桩身连接共同承受主体结构及土体的压力。由于受力的不同，因而在设计钢筋笼时作为桩基础，其箍筋宜采用螺旋形，而作为围护结构时，其箍筋为了抗剪采用单个圆箍。

4．土钉墙与加筋土

土钉墙与加筋土挡土墙作为围护结构也是近年来随地下结构发展而产生的

一项新型围护结构。土钉墙是基坑每开挖lm左右后用机械成孔将土钉安设基坑边坡土体内，一般适合于地下水位较高或经过降排水措施后的素填土、普通土。在工作机理上，土钉墙是较高强度土钉、喷射混凝土面层及原状土三者共同受力增强土体，其结构由土钉和面层两部分组成。土钉墙由清除地下障碍物、第一层土方开挖、喷射第一层混凝土、再成孔、安放土钉、注浆、钢筋挂网、喷射第二层混凝土等施工过程。成孔和注浆是土钉墙施工关键工序，注浆时可采用提高注浆压力和二次注浆来提高锚固体与洞壁的摩阻力。加筋土挡墙是由墙面板、拉筋和填料三部分组成的复合结构，依靠填料与拉筋之间的摩擦力平衡墙面板所受的水平土压力。加筋土挡墙有安装墙面板、布置拉带、设置反滤层、填土压实等施工过程。布置拉带和填土压实是加筋土挡墙施工关键工序。布置拉带应尽量水平布置并垂直于墙面。填土压实关键在于填土质量和压实质量，一般情况填土压实密实度保持在95%以上。土钉墙与加筋土挡土墙作为围护结构具有施工简便、工作面不受限制、造价低等优点。但土钉和拉带由于占用了基坑周边地下空间，当基坑周边有地下管线及管线较多时，使用受到限制。

5．水泥搅拌桩

水泥搅拌桩施工与SMw工法桩大体相似，且工序比SMW工法桩简单，不需插人型钢，作为围护结构时基坑开挖深度要求不超过3m。对基坑开挖较浅的围护结构采用格栅式水泥搅拌桩较经济。

6．结语

基坑围护结构形式多样，但无论采用何种围护形式，必须保证工程施工安全，保证围护结构满足地下结构施工工艺的要求，满足本工程地质的要求，满足经济合理的要求。