基坑支護工程是指在基坑開挖時,為了保證坑壁穩(wěn)定,保護主體地下工程施工時的安全以及周圍環(huán)境不受損害所采取的工程措施。一般基坑支護形式的選取主要取決于基坑挖深、場地條件、周邊環(huán)境(鄰近既有建構(gòu)筑物、市政道路、管線)、場地水文地質(zhì)條件、項目工期要求等因素,應(yīng)綜合分析合理選取。
一般同等條件下支護形式的造價從低至高依次為:放坡開挖<土釘墻(復(fù)合土釘墻)<水泥土重力式擋墻<型鋼水泥土攪拌墻(SMW工法)<排樁<地墻。
一、放坡開挖
圖 1 放坡開挖實景照
1、坡率應(yīng)根據(jù)土層性質(zhì)、挖深確定,挖深大于4m應(yīng)采用多級放坡,多級放坡應(yīng)設(shè)置平臺;土質(zhì)條件較好的地區(qū),應(yīng)優(yōu)先選用天然放坡;軟土地區(qū)大面積放坡開挖的基坑,邊坡表面應(yīng)設(shè)置鋼筋網(wǎng)片護坡面層;
圖 2 多級放坡示意(注:開挖面在地下水位之下需要設(shè)置降水井)
2、若開挖面在地下水位之下,坡頂和平臺處應(yīng)采取井點降水措施,提高坡體穩(wěn)定性;坡頂設(shè)置擋水坎或排水溝,防止坑外積水流入坑內(nèi),侵蝕坡體;
3、坡腳附近如有局部深坑,坡腳與局部深坑的距離應(yīng)不小于2倍深坑落深,如不能保證,應(yīng)按深坑的深度驗算邊坡穩(wěn)定。
二、土釘墻(復(fù)合土釘墻)
若場地條件限制無法滿足大放坡開挖的需要,可采用土釘墻支護,減少放坡范圍。
圖 3 土釘墻實景照
1、土釘形式有鋼管土釘和鋼筋土釘,坡面采用鋼筋網(wǎng)片噴射混凝土面層;
2、當(dāng)土釘墻后存在滯水時,應(yīng)在含水層部位的墻面設(shè)置泄水孔或采取其他疏水措施,減小墻背后的水壓力,提高土釘墻穩(wěn)定性;
3、當(dāng)采用預(yù)應(yīng)力錨桿復(fù)合土釘墻時,預(yù)應(yīng)力錨桿應(yīng)采用鋼絞線錨桿,且錨桿應(yīng)布置在土釘墻的較上部位;當(dāng)用于增強面層抵抗土壓力的作用時,錨桿應(yīng)布置在土壓力較大及墻背土層較軟弱的部位。
三、 水泥土重力式擋墻
圖 4 水泥土重力壩實景照
1、重力式擋墻形式:一般選用雙軸或三軸水泥土攪拌樁,攪拌樁可按搭接施工,搭接長度控制在150mm~200mm,擋墻頂面宜設(shè)置混凝土面板;
2、一般土層條件下,攪拌深度小于16m的應(yīng)優(yōu)先選用造價更低的雙軸,超過16m的應(yīng)選用三軸,遇到淤泥等軟弱土層,水泥摻量適當(dāng)提高;
3、水泥土攪拌樁應(yīng)按格柵布置,建議格柵布置形式如圖所示(以雙軸為例)。
圖 5 雙軸攪拌樁重力式擋墻平面布置示意圖
四、型鋼水泥土攪拌墻(SMW工法)
1、一般選用雙軸或三軸攪拌樁,攪拌樁兼作止水帷幕應(yīng)按套打一孔施工,確保止水效果;
2、一般型鋼租賃期應(yīng)控制在6個月以內(nèi),當(dāng)租賃期超過6個月,型鋼租賃成本較高,目前租賃市場主要型鋼類型為H400×400、H500×200、H700×300、H800×300等,可選用插一跳一、插二跳一、密插形式,墻體剛度依次增強;
圖 7 型鋼布置形式
3、型鋼應(yīng)做減小阻摩處理,方便地下室結(jié)構(gòu)完成后型鋼拔除回收。
五、 灌注樁排樁圍護墻
圖 8 圍護排樁實景照
1、當(dāng)基坑開挖面涉及地下水時,應(yīng)在灌注樁外側(cè)設(shè)置隔水帷幕;
2、帷幕選型:若隔水帷幕深度小于16m,建議采用造價較低的雙軸;若帷幕深度超過16m或者淺層存在深厚密實砂層,建議采用止水效果更好的三軸;
3、帷幕深度:對于僅需坑內(nèi)疏干降水的基坑,軟土地區(qū)粘性土弱透水層中隔水帷幕深度應(yīng)控制在基坑基底以下6~7m即可(如上海地區(qū)項目);若遇粉性、砂性土等(較)強透水層,且含水層厚度適中、底埋深不深,可考慮帷幕隔斷該含水層(如南通、武漢沿江地區(qū));若基坑基底承壓水穩(wěn)定性不滿足要求需降承壓水,且承壓含水層厚度不厚、層底埋深不深,隔水帷幕也應(yīng)盡量隔斷承壓含水層,以減少降壓降水對周邊環(huán)境的沉降影響;
圖 9 不同土層條件止水帷幕剖面示意
4、為避免支護結(jié)構(gòu)的浪費,可利用原本在基坑完成后通常廢棄的圍護排樁作為正常使用階段主體地下結(jié)構(gòu)一部分,形成“樁墻合一”,圍護樁可承擔(dān)大部分的土壓力,減小地庫外墻受力,可有效減小地下室外墻厚度、邊樁數(shù)量,增大地下室建筑面積,實現(xiàn)節(jié)能降耗,具有較好的經(jīng)濟效益。
六、地下連續(xù)墻
軟土地區(qū)三層地下室以上的基坑采用“兩墻合一”地墻較排樁方案較為經(jīng)濟。所謂“兩墻合一”即在基坑工程施工階段地下連續(xù)墻作為圍護結(jié)構(gòu),起到擋土和止水的目的;在結(jié)構(gòu)永久使用階段作為主體地下室結(jié)構(gòu)外墻,通過設(shè)置與主體地下結(jié)構(gòu)內(nèi)部水平梁板構(gòu)件的有效連接,不再另外設(shè)置地下結(jié)構(gòu)外墻。地下連續(xù)墻的常用厚度為600mm、800mm、1000mm、1200mm。
1、地墻兩側(cè)應(yīng)設(shè)置鋼筋混凝土導(dǎo)墻;
2、當(dāng)淺層分布有粉性土或砂性土較厚時,地墻兩側(cè)可適當(dāng)采用水泥土攪拌樁進行槽壁預(yù)加固。原則上攪拌樁深度只需覆蓋粉性土或砂土層即可,避免在無加固條件下進行地墻槽段成槽施工(否則在無槽壁加固條件下進行成槽施工,容易造成地墻充盈系數(shù)過大而大量增加混凝土澆灌量,后續(xù)超灌混凝土的鑿除量較大也會增加成本);
圖 14 地墻槽壁加固示意圖
3、地墻成槽泥漿護壁:應(yīng)優(yōu)先選用自然造漿泥漿護壁成槽,若自然造漿無法滿足成槽要求,再選用人工造漿;
4、地墻槽段施工槽段外側(cè)可設(shè)置高壓旋噴樁進行接縫加強止水,墻內(nèi)側(cè)應(yīng)設(shè)置扶壁柱、排水溝結(jié)合構(gòu)造砌體墻的防滲構(gòu)造措施。
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