常见基坑支护类型选用
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常见基坑支护类型及选用的探讨研究摘要:介绍常用基坑支护类型的特点及其适用范围,通过对几种常见基坑支护类型的对比,并从工程施工的实际出发,讨论常用的几种基坑支护形式及其特点,提出了选取基坑支护类型的基本依据和应注意的相关问题,从而帮助工程技术人员选择合理、安全、经济的基坑支护结构。
关键词:基坑支护,类型,适用范围
近年来,深基坑支护工程运用学科刚刚起步,相比上部结构和基础工程还不够成熟,完善的支护结构土压力理论还没有正式提出,大都依靠传统的土力理论及地区经验,使得基坑工程从设计到施工,都存在较大风险,同时各地区土质、支护结构的刚度和施工方法等不同,结果往往不是不安全就是偏于保守甚至导致浪费。城市开挖工程中,基坑周围通常存在交通要道及各种构筑物,这就涉及到基坑开挖中一个很重要的内容:既要保护周边构筑物的安全。同时,基坑支护常作为临时结构,经济问题也同样重要。如何安全、合理、经济的选择适合基坑工程的支护结构是基坑工程中要解决的主要内容。
1常用基坑支护类型的特点及其适用范围
1.1放坡开挖
特点:施工方便,造价低,场地条件要求较高,防护强度不高,受气候影响较大。
适用范围:在基坑开挖深度较浅时,若施工现场不需考虑相邻
构筑物安全和正常使用时,可以优先考虑采用该种方法。该方法适用于周围场地开阔,地下水位较低,周围无重要的构筑物,基坑位移控制要求不严格,只要求稳定的工程。但当地下水位较高时,就必须结合井点或隔水帷幕等措施共同使用。
1.2地下连续墙
特点:支护刚度大,止水效果好,但造价较高,需专业的设备。
适用范围:适用于地质条件差和复杂,基坑深度大,周围环境要求较高的基坑。条件允许的情况下配合上部结构进行整体设计,既起到了基坑支护的作用,基坑施工结束后还可以作为上部结构的一部分,既安全又节约。
1.3深层搅拌水泥土围护墙
作为一种原位土体加固方法,深层搅拌水泥土围护墙应用广泛。深层搅拌水泥土是利用深层搅拌机械在软弱地基内,边钻进边往软土中喷射浆液或者雾状粉体,同时借助搅拌轴旋转搅拌,使喷人软土中的浆液或雾状粉体与软土能充分拌和在一起,形成强度比天然土体高得多,并具有整体性和稳定性的桩体,由若干这种桩体和桩周围土构成水泥挡土墙。
特点:施工中无振动;无噪声;污染少;挤土轻微;基坑内无支护,便于机械开挖;兼顾挡土、止水双重功能,一般情况下较为经济;但是其位移相对较大(特别在长基坑时),注意采取中间加墩、起拱等措施加以限制,另外其厚度较大,只有在周围环境允许时才能采用。在水泥搅拌桩施工时要注意防止污染周边环境。
适用范围:主要适用于地质条件稍差,地基土承载力不宜大于150kp,基坑深度不大于6m时;因为其施工无振动、无噪声、污染少的特点,在市区中施工更能显示其优越性。
1.4 smw工法
smw(soil mixing wall)工法是一种较新的用于取代常规地下连续墙做深基坑围护结构的施工方法,亦称为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型钢和钢管),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围护墙。
特点:施工速度快,施工噪声小,对周边环境的影响小;结构强度可靠,挡水防渗性能好;若采取一定的措施能回收h型钢等材料,施工成本将大大低于常规地下连续墙。
适用范围:适用于周围环境要求较高的松软地层,其中特别适于以黏土和粉细砂为主的松软地层;由于其结构强度可靠,凡是适合水泥土搅拌桩施工的场合都可以使用。
1.5钻孔灌注排桩
钻孔灌注排桩作为挡土结构,桩与桩之间用旋喷桩或力注浆进行防渗堵水处理,排桩顶部浇筑钢筋混凝土梁,将桩排联成整体。这种支护结构又分为悬臂式、锚固式和内支撑式。
悬臂式:悬臂式支护结构的挡土深度视地质条件和桩径而异。其特点是场地开阔,挖土效率高,比较经济。
锚固式:钻孔灌注排桩与十层锚杆、锚定板等联合使用,可用
于较深的基坑。其特点为开挖效率高,施工方便,但水泥及钢材用量相对较多。
内支撑式:在基坑内加钢质支撑或钢筋混凝土支撑等。内支撑有竖向斜支撑和水平支撑两大类。斜支撑适用于支护结构高度不大,所需支撑力不大的情况,一般为单层,水平支撑可单层设置,也可多层设置。
特点:施工无振动,施工噪声小,无挤土现象;对周边环境影响小;墙体强度高,刚度大,支护稳定性好,变形小;但是,桩与桩之间主要通过桩顶冠梁和围檩连接,故整体稳定性较差;当工程桩也为灌注桩时,可以同步施工,便于组织,工期短;但是在高水位软黏土质地区,桩间缝隙易造成水土流失,需根据工程条件合理采用注浆、水泥搅拌桩等施工措施加以解决。
适用范围:适用于基坑边存在重要构筑物时,必要时配合预应力锚杆(索)使用,效果更佳;适用于软黏土质和砂土地区,但是在砂砾层和卵石层中施工困难时应慎用。
1.6土钉墙
土钉墙由被加固土体、放置在土中的土钉和面板组成。天然土体通过土钉就地实施加固,并与喷锚混凝土面板相结合,形成一个类似重力式挡土墙的挡土结构,以此来抵抗墙后传来的土压力和其他荷载,从而保证开挖坡面的稳定,我们称该结构为土钉墙。
特点:设备简单;随基坑开挖而分层分段实施作业,施工效率高,且基坑开挖好,土钉墙也同时建好;成本相对较低;
适用范围:适用于土质较好地区,周边环境条件较好时用此法稳定可靠,施工简便且工期短,经济性好。
2选择支护结构的基本依据及应注意的问题
基坑开挖支护结构的形式多种多样,但最重要的是要选择能保护周边环境安全的合理形式。为了达到目的,往往有多种选择,每一种方法都有其各自的优点和缺点。因此,选择前应该充分了解场地条件和业主的意图,对于我们合理选择基坑开挖支护结构的形式是十分重要的。
基坑开挖支护结构的形式选择,应根据基坑的几何尺寸、地质及水文地质条件、基坑结构的受力情况、基坑周边环境条件、业主对基坑支护的要求、相关施工的要求、相关的设计规程和规范以及不同支护结构的特点、造价等因素综合确定。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;当周边环境要求较高时,可以采用刚性的支护形式,以控制水平位移,如:地下连续墙等;当地质条件较差,周边环境要求较高时,采用锚杆容易造成周边土体的扰动,影响安全,则采用内支撑形式较好;当地质条件特别差,周边环境要求较高,且基坑深度较深时,可以采用地下连续墙这种最强的支护形式。
在基坑支护设计和施工的过程中,由于各工程场地的地质条件和周边环境的差异,因此在制定具体方案的时候要避免生搬硬套。应着重考虑以下问题:1)对具体的工程现场要进行充分的地质环境和周边环境考察,详细采集相关土工实验结果、原位测试结果、土