浅谈我国深基坑支护技术

摘要:为了保证建筑物的稳定性,建筑基础都必须满足地下埋深嵌固的要求。建筑高度越高,其埋置深度也就越深,对基坑工程的要求越来越高。

Abstract: To ensure the stability of the building,the building foundation must meet the requirement of deepness and is well build-in. The higher the building is,the deeper it is build-in and the higher requirement on the deep excavation-support project.

关键词:建筑基础;基坑工程;深基坑支护;施工方法;支护技术

Key words: building foundation;excavation project;deep excavation-support;construction method;supporting technology

中图分类号:TU47 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)18-0113-01

1深基坑工程的主要内容

1.1 岩土工程勘察与工程调查

确定岩土参数与地下水参数;测定邻近建筑物、周围地下埋设物(管道、电缆、光缆等)、城市道路等工程设施的工作现状,并对其随地层位移的限值作出分析。

1.2 支护结构设计

支护结包括挡土墙围护结构(如连续墙、柱列式灌注桩挡墙)、支承体系(如内支撑、锚杆)以及土体加固等。支护结构的设计必须与基坑工程的施工方案紧密结合。

1.3 基坑开挖与支护的施工

包括土方工程、工程降水和工程的施工组织设计与实施。

1.4 地层位移预测与周边工程保护

地层位移既取决于土体和支护结构的性能与地下水的变化,也取决于施工工序和施工过程。如预测的变形超过允许值,应修改支护结构设计与施工方案,必要时对周边的重要工程设施采取专门的保护或加固措施。

1.5 施工现场量测与监控

根据监测的数据和信息,必要时进行反馈设计,用信息化来指导下一步的施工。

2深基坑支护的类型

2.1 直接开挖或放坡开挖

适用于地面开阔和地下地质条件较好的情况。基坑应自上而下分层、分段依次开挖,随挖随刷边坡,必要时采用水泥粘土护坡,其缺点是对周围环境的影响较大。

2.2 挡土、挡水支护系统

①型钢支护技术一般使用单排工字钢或钢板桩,基坑较深时可采用双排桩,由拉杆或连梁连结共同受力,也可采用多层钢横撑支护或单层、多层锚杆与型钢共同形成支护结构。钢板桩由带锁口或钳口的热轧型钢制成,目前钢板桩常用的截面形式有U形、Z形和直腹板型。钢板桩由于施工简单而应用较广。但是型钢和钢板桩的施工可能会引起相邻地基的变形和产生噪声振动,对周围环境影响很大,因此在人口密集、建筑密度很大的地区,其使用常常会受到限制。而且钢板桩本身柔性较大,如支撑或锚拉系统设置不当,其变形会很大,所以当基坑支护深度大于7m时,不宜采用。同时由于钢板桩在地下室施工结束后需要拔出,因此应考虑拔出时对周围地基土和地表土的影响。

②深层搅拌支护技术。深层搅拌支护是利用水泥作为固化剂,采用机械搅拌,将固化剂和软土剂强制拌和,使固化剂和软土剂之间产生一系列物理化学反应而逐步硬化,形成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥土桩墙,作为支护结构。适用于淤泥、淤泥质土、粘土、粉质粘土、粉土、素填土等土层,基坑开挖深度不宜大于6m。对有机质土、泥炭质土,宜通过试验确定。

③混凝土灌注排桩支护技术。排桩支护是指柱列式间隔布置钢筋混凝土挖孔、钻(冲)孔灌注桩作为主要挡土结构的一种支护形式。柱列式间隔布置包括桩与桩之间有一定净距的疏排布置形式和桩与桩相切的密排布置形式。柱列式灌注桩作为挡土围护结构有很好的刚度,但各桩之间的联系必须在桩顶浇注较大截面的钢筋混凝土帽梁加以可靠联接。为了防止地下水并夹带土体颗粒从桩间孔隙流入(渗入)坑内,应同时在桩间或桩背采用高压注浆,设置深层搅拌桩、旋喷桩等措施,或在桩后专门构筑防水帷幕。灌注桩施工简便,可用机械钻(冲)孔或人工挖孔,施工中不需要大型机械,且无打入桩的噪声、振动和挤压周围土体带来的危害,成本较地下连续墙低。同时,灌注桩围护结构在建筑主体结构外墙设计时也可视为外墙中的一部分参与受力(承受侧压),这时在桩与主体之间通常不设拉结筋,并用防水层隔开。排桩支护可分为悬臂式和支锚式,而支锚式又分单点支锚和多点支锚。

④地下连续墙支护技术。地下连续墙具有整体刚度大的特点和良好的止水防渗效果,适用于地下水位以下的软粘土和砂土等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广泛的应用。并且随着技术的发展和施工方法及机械的改进,地下连续墙发展到既是基坑施工时的挡土围护结构,又是拟建主体结构的侧墙,如支撑得当,且配合正确的施工方法和措施,可较好地控制软土地层的变形。在基坑深(一般h>10m)、周围环境保护要求高的工程中,经技术经济比较后多采用此技术。

目前采用的逆作法施工使得两墙合一,即施工时用作围护结构,同时又是地下结构的外墙。除现场浇筑的地下连续墙外,我国还进行了预制装配式地下连续墙和预应力地下连续墙的研究和试用。预制装配式地下连续墙墙面光滑,由于配筋合理可使墙厚减薄并加快施工速度。而预应力地下连续墙则可提高围护墙的刚度达30%以上,可减薄墙厚,减少内支撑数量,由于曲线布筋张拉后产生反拱作用,可减少围护结构变形,消除裂缝,从而提高抗渗性。这两种方法己经在工程中试用,并取得较好的社会效益和经济效益。

⑤土钉墙支护技术。土钉墙支护是用于土体开挖和边坡稳定的一种新的挡土技术,由于经济、可靠且施工快速简便,已在我国得到迅速推广和应用。土钉支护的使用要求土体具有临时自稳能力,以便给出一定时间施工土钉墙,因此对土钉墙适用的地质条件应加以限制。

《建筑基坑支护技术规程(JGJ1202-99)》规定了土钉墙适用于二、三级基坑、非软土场地、基坑深度不宜大于12m。土钉墙支护施工速度快、用料省、造价低,与其他桩墙支护相比,工期可缩短50%以上,节约造价60%左右;而且土钉支护可以紧贴已有建筑物施工,从而省出桩体或墙体所占用的地面。通常采用钻孔,放入变形钢筋并沿孔全长注浆的方法做成、它依靠与土体之间的粘结力或摩擦力,在土体发生变形时被动承受拉力作用。它由密集的土钉群、被加固的土体、喷射混凝土面层形成支护体系。由于随挖随支,能有效地保持土体强度,减少土体的扰动。