深基坑支护工程的技术方案

从上世纪九十年代开始,我国改革开放以及国民经济持续高速增长,全国工程建设也随之突飞猛进,高层建筑迅猛发展。随着建筑高度越来越高,多层地下室也逐渐增多,出现了越来越多的开挖深度超过10m的基坑工程。随着基坑向着大深度、大面积方向发展,周边环境更加复杂,深基坑的开挖与支护难度也越来越大。就深基坑支护工程,本文作了浅谈。

深基坑支护工程的技术方案

一、关于深基坑支护及其背景

如今,随着城市化水平越来越高,为了解决城市人口、资源与环境三大危机之间的矛盾,地下空间被广泛高效利用起来。目前,在世界各大城市建设中,各类用途的地下空间已得到开发利用。关于深基坑,有着具体的数字要求。一般就其开挖深度来说,要求超过5米(含5米)。对于地下室三层以上(含三层)来说,有的开挖深度超过15米(含15米),或者地下室三层以上(含三层)都属于超深基坑工程。

有的基坑工程深度没有超过5米,但其地质条件和周围环境及地下管线特别复杂,这样的工程也在深基坑工程之列。在深基坑支护工程中,要实施深基坑工程监测,这是为了实施对施工过程的动态控制,实现动态设计及信息化施工,归根结底,是为了保证基坑支护的安全。随着深基坑工程的发展,深基坑支护类型如今已发展到几十种。

(一)钢板桩钢板桩属于柔性结构,用后拔土时会出现带土情况。这种情况若处理不当会引起边坡土体的位移。严重时还会危害到施工及周围设施。挡土钢板桩可分为两种,分别为槽钢钢板桩和热轧锁口钢板桩。槽钢钢板桩一般用于深度不超过4m的基坑,因为其抗弯能力较弱。热轧锁口钢板桩则可被用于开挖深度为5~10m的基坑。

(二)钢筋混凝土板桩预制的钢筋混凝土板桩有一定的挡水作用,在基础工程施工完毕后不必拔出。这种板桩属于一种传统的支护结构,也可分为两种类型,分别为非预应力板桩和预应力板桩。从总体上看,由于支挡结构形式是变化的,因此在实际支护工程中,采用钢筋混凝土板桩的较少。

(三)钻孔灌注桩挡墙这种类型的支护抗弯能力强,其桩挡墙的刚度较大,桩径一般为600~1000mm。当然,在土质较好的地区,如果桩悬臂长度达7~8m,支护效果也是不错的。但由于两桩相切在钻孔灌注桩施工施工时难以做到,所以这种类型的支护挡水效果不够好。

(四)地下连续墙地下连续墙结构的结构整体性和防渗性能都很好,因此常用于较深的基坑,既能挡土又能作为止水帷幕,若结合支撑,还可以有效控制变形。在具体应用时,若仅仅将其作为支护结构,其工程造价则太高。因此,不仅用于支护结构,还常被用作地下城中结构工程中。

(五)旋喷桩帷幕墙旋喷桩帷幕墙结构指钻机成孔,然后将水泥固化剂喷入地基土中,进而形成水泥土桩。待其固化后由相连桩体组成的帷幕墙就会形成了。但这种结构作为支护结构,受多种因素主要包括喷射压力、喷射量和以及钻杆提升速度的影响,难以保证质量,会给基坑开挖工作留下隐患。

(六)深层搅拌水泥土桩挡墙深层搅拌水泥土桩挡墙能适应基坑周边的任何平面形状,既挡土又可作为止水帷幕,而且施工工期短、效率高,可以说是一种理想的支护结构。

(七)土钉墙为了给出一定时间施工土钉墙,使用土钉墙作为支护结构要求土体具有临时自稳能力。因此,对土钉墙适用的土质条件需要加以限制。土钉墙相对而言,比较适用于二、三级基坑以及非软土地基,基坑的深度不宜大于12m。土钉墙支护工程具有不少有点,比如其施工速度快,同时用料省、造价低,但是使用这个工程也有要求,就是必须要做好降水。否则,土钉墙会被水软化,进而引起土钉墙的局部或整体破坏。

(八)锚杆支护锚杆支护基本不受基坑深度的限制,其适用性强,可以与多种支护结构形式联合使用。锚杆支护的工作原理为:通过杆体的受拉作用,调动深部地层的潜能,实现基坑稳定的维护。这是一种岩土主动加固的稳定技术。但锚杆支护也有禁忌,即不宜用于有机质土,也不宜用于液限大于50%的粘土层以及相对密度小于0.3的砂土。此外,为了避免破坏临近管道和建筑物,该工程施工时,锚杆不能打穿用地红线。

(九)内撑式围护结构这种结构由围护结构体系与内撑体系组成,可用于各类土层的基坑工程中,内撑体系刚度好、变形小。钢筋混凝土排桩或地下连续墙是其围护结构体系,其内撑体系则采用现浇钢筋混凝土杆件、钢管或型钢等。

二、深基坑支护技术的发展趋势

随着基坑支护技术的发展,深基坑支护技术也表现出了固定的发展趋势,其表现为如下几个方面:

(一)喷射混凝土技术的充分运用和发展喷射混凝土技术的充分运用和发展来源于土钉墙方案的大量实施。而且,为了减少喷射混凝土的回弹量,实现环境保护环境,干式喷射混凝土将逐步被湿式喷射混凝土所取代。

(二)两墙合一的逆作法将成为发展的主要方向作为一项工程,工期和造价是必须考虑的两个因素。从这两个角度来看,两墙合一的逆作法将称为深基坑支护的主要发展方向。但在采用这种做法时也需要注意,因为逆作法的施工受桩承载力的限制很大,因此在采用逆作法时,要一柱多桩,不能采用一柱一桩。这就增加了成本以及施工难度。因此,在施工中,为了加快进度,缩短总工期,如何提高单桩的承载力,实现一柱一桩,使上部结构施工速度可以放开限制也将成为今后的研究方向。

(三)施加预应力的方法将逐步得到推广通过施加预应力的方法控制变形是为了减少基坑变形。今后的深基坑支护工程中,这种方法将逐步被推广。除此之外,为了对基坑底部或被动区土体进行加固,采用深层搅拌或注浆技术也将成为控制变形的有效手段,这种技术也将会被推广。

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