深基坑常見支護(hù)形式

一、地下連續(xù)墻:利用各種挖槽機(jī)械,借助于泥漿的護(hù)壁作用,在地下挖出窄而深的溝槽,并在其內(nèi)澆注適當(dāng)?shù)牟牧隙纬梢坏谰哂蟹罎B(水)、擋土和承重功能的連續(xù)的地下墻體。

分類

1. 按成墻方式可分為:①樁排式;②槽板式;③組合式。   

2. 按墻的用途可分為:①防滲墻;②臨時(shí)擋土墻;③永久擋土(承重)墻;④作為基 礎(chǔ)用的地下連續(xù)墻。   

3. 按墻體材料可分為:①鋼筋混凝土墻;②塑性混凝土墻;③固化灰漿墻;④自硬泥漿墻;⑤預(yù)制墻;⑥泥漿槽墻(回填礫石、粘土和水泥三合土);⑦后張預(yù)應(yīng)力地下連續(xù)墻;⑧鋼制地下連續(xù)墻。   

4. 按開挖情況可分為:①地下連續(xù)墻(開挖);②地下防滲墻(不開挖)。

適用范圍

  地下連續(xù)墻施工震動(dòng)小、噪聲低,墻體剛度大,防滲性能好,對(duì)周圍地基無擾動(dòng),可以組成具有很大承載力的任意多邊形連續(xù)墻代替樁基礎(chǔ)、沉井基礎(chǔ)或沉箱基礎(chǔ)。對(duì)土壤的適應(yīng)范圍很廣,在軟弱的沖積層、中硬地層、密實(shí)的砂礫層以及巖石的地基中都可施工。初期用于壩體防滲,水庫(kù)地下截流,后發(fā)展為擋土墻、地下結(jié)構(gòu)的一部分或全部。房屋的深層地下室、地下停車場(chǎng)、地下街、地下鐵道、地下倉(cāng)庫(kù)、礦井等均可應(yīng)用。

主要用處

1. 水利水電、露天礦山和尾礦壩(池)和環(huán)保工程的防滲墻  

   2. 建筑物地下室(基坑)   

3. 地下構(gòu)筑物(如地下鐵道、地下道路、地下停車場(chǎng)和地下街道、商店以及地下變電站等)   

4. 市政管溝和涵洞   

5. 盾構(gòu)等工程的豎井   

6. 泵站、水池   

7. 碼頭、護(hù)案和干船塢  

8. 地下油庫(kù)和倉(cāng)庫(kù)   

9. 各種深基礎(chǔ)和樁基

優(yōu)點(diǎn)

  地下連續(xù)墻之所以能得到如此廣泛的應(yīng)用和其具有的優(yōu)點(diǎn)是分不開的,地下連續(xù)墻具有以下一些優(yōu)點(diǎn):   

1. 施工時(shí)振動(dòng)小,噪音低,非常適于在城市施工。   

2. 墻體剛度大,用于基坑開挖時(shí),可承受很大的土壓力,極少發(fā)生地基沉降或塌方事故,已經(jīng)成為深基坑支護(hù)工程中必不可少的擋土結(jié)構(gòu)。  

3. 防滲性能好,由于墻體接頭形式和施工方法的改進(jìn),使地下連續(xù)墻幾乎不透水。 

4. 可以貼近施工。由于具有上述幾項(xiàng)優(yōu)點(diǎn),使我們可以緊貼原有建筑物建造地下連續(xù)墻。   

5. 可用于逆做法施工。地下連續(xù)墻剛度大,易于設(shè)置埋設(shè)件,很適合于逆做法施工。   

6. 適用于多種地基條件。地下連續(xù)墻對(duì)地基的適用范圍很廣,從軟弱的沖積地層到中硬的地層、密實(shí)的砂礫層,各種軟巖和硬巖等所有的地基都可以建造地下連續(xù)墻。   

7.  可用作剛性基礎(chǔ)。目前地下連續(xù)墻不再單純作為防滲防水、深基坑圍護(hù)墻,而且越來越多地用地下連續(xù)墻代替樁基礎(chǔ)、沉井或沉箱基礎(chǔ),承受更大荷載。   

8. 用地下連續(xù)墻作為土壩、尾礦壩和水閘等水工建筑物的垂直防滲結(jié)構(gòu),是非常安全和經(jīng)濟(jì)的。   

9. 占地少,可以充分利用建筑紅線以內(nèi)有限的地面和空間,充分發(fā)揮投資效益。  

10. 工效高、工期短、質(zhì)量可靠、經(jīng)濟(jì)效益高。

缺點(diǎn)

1. 在一些特殊的地質(zhì)條件下(如很軟的淤泥質(zhì)土,含漂石的沖積層和超硬巖石等),施工難度很大。   

2. 如果施工方法不當(dāng)或施工地質(zhì)條件特殊,可能出現(xiàn)相鄰墻段不能對(duì)齊和漏水的問題。   

3. 地下連續(xù)墻如果用作臨時(shí)的擋土結(jié)構(gòu),比其它方法所用的費(fèi)用要高些。   

4. 在城市施工時(shí),廢泥漿的處理比較麻煩。

施工工藝

  在挖基槽前先作保護(hù)基槽上口的導(dǎo)墻,用泥漿護(hù)壁,按設(shè)計(jì)的墻寬與深分段挖槽,放置鋼筋骨架,用導(dǎo)管灌注混凝土置換出護(hù)壁泥漿,形成一段鋼筋混凝土墻。逐段連續(xù)施工成為連續(xù)墻。施工主要工藝為導(dǎo)墻、泥漿護(hù)壁、成槽施工、水下灌注混凝土、墻段接頭處理等。   

   1. 導(dǎo)墻   導(dǎo)墻通常為就地灌注的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。主要作用是:保證地下連續(xù)墻設(shè)計(jì)的幾何尺寸和形狀;容蓄部分泥漿,保證成槽施工時(shí)液面穩(wěn)定;承受挖槽機(jī)械的荷載,保護(hù)槽口土壁不破壞,并作為安裝鋼筋骨架的基準(zhǔn)。導(dǎo)墻深度一般為1.2~1.5米。墻頂高出地面10~15厘米,以防地表水流入而影響泥漿質(zhì)量(圖1)。導(dǎo)墻底不能設(shè)在松散的土層或地下水位波動(dòng)的部位。   

   2. 泥漿護(hù)壁   通過泥漿對(duì)槽壁施加壓力以保護(hù)挖成的深槽形狀不變,灌注混凝土把泥漿置換出來。泥漿材料通常由膨潤(rùn)土、水、化學(xué)處理劑和一些惰性物質(zhì)組成。泥漿的作用是在槽壁上形成不透水的泥皮,從而使泥漿的靜水壓力有效地作用在槽壁上,防止地下水的滲水和槽壁的剝落,保持壁面的穩(wěn)定,同時(shí)泥漿還有懸浮土渣和將土渣攜帶出地面的功能。   在砂礫層中成槽必要時(shí)可采用木屑、蛭石等擠塞劑防止漏漿。泥漿使用方法分靜止式和循環(huán)式兩種。泥漿在循環(huán)式使用時(shí),應(yīng)用振動(dòng)篩、旋流器等凈化裝置。在指標(biāo)惡化后要考慮采用化學(xué)方法處理或廢棄舊漿,換用新漿。   

   3. 成槽施工   中國(guó)使用成槽的專用機(jī)械有:旋轉(zhuǎn)切削多頭鉆、導(dǎo)板抓斗、沖擊鉆等。施工時(shí)應(yīng)視地質(zhì)條件和筑墻深度選用。一般土質(zhì)較軟,深度在15米左右時(shí),可選用普通導(dǎo)板抓斗;對(duì)密實(shí)的砂層或含礫土層可選用多頭鉆或加重型液壓導(dǎo)板抓斗;在含有大顆粒卵礫石或巖基中成槽,以選用沖擊鉆為宜。槽段的單元長(zhǎng)度一般為6~8米,通常結(jié)合土質(zhì)情況、鋼筋骨架重量及結(jié)構(gòu)尺寸、劃分段落等決定。成槽后需靜置4小時(shí),并使槽內(nèi)泥漿比重小于1.3。   

   4. 水下灌注混凝土   采用導(dǎo)管法按水下混凝土灌注法進(jìn)行,但在用導(dǎo)管開始灌注混凝土前為防止泥漿混入混凝土,可在導(dǎo)管內(nèi)吊放一管塞,依靠灌入的混凝土壓力將管內(nèi)泥漿擠出;炷烈B續(xù)灌注并測(cè)量混凝土灌注量及上升高度。所溢出的泥漿送回泥漿沉淀池。   

   5. 墻段接頭處理   地下連續(xù)墻是由許多墻段拼組而成,為保持墻段之間連續(xù)施工,接頭采用鎖口管工藝,即在灌注槽段混凝土前,在槽段的端部預(yù)插一根直徑和槽寬相等的鋼管,即鎖口管,待混凝土初凝后將鋼管徐徐拔出,使端部形成半凹榫狀接狀(圖2)。也有根據(jù)墻體結(jié)構(gòu)受力需要而設(shè)置剛性接頭的,以使先后兩個(gè)墻段聯(lián)成整體。

二、混凝土灌注樁:種直接在現(xiàn)場(chǎng)樁位上就地成孔,然后在孔內(nèi)澆筑混凝土或安放鋼筋籠再澆筑混凝土而成的樁。

分類及其施工方法

按其成孔方法不同,可分為鉆孔灌注樁,沉管灌注樁、人工挖孔和挖孔擴(kuò)底灌注樁等。   

   一、鉆孔灌注樁   鉆孔灌注樁是指利用鉆孔機(jī)械鉆出樁孔,并在孔中澆筑混凝土(或先在孔中吊放鋼筋籠)而成的樁。根據(jù)工程的不同性質(zhì)、地下水位情況及工程土質(zhì)性質(zhì),鉆孔灌注樁有沖擊鉆成孔灌注樁、回轉(zhuǎn)鉆成孔灌注樁、潛水電鉆成孔灌注樁及鉆孔壓漿灌注樁等。除鉆孔壓漿灌注樁外,其他三種均為泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁。   

1. 施工工藝流程:   泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁施工工藝流程是:場(chǎng)地平整→樁位放線→開挖漿池、漿溝→護(hù)筒埋設(shè)→鉆機(jī)就位、孔位校正→成孔、泥漿循環(huán)、清除廢漿、泥渣→清孔換漿→終孔驗(yàn)收→下鋼筋籠和鋼導(dǎo)管→澆筑水下混凝土→成樁。   

2.泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁施工,在沖孔時(shí)應(yīng)隨時(shí)測(cè)定和控制泥漿密度,如遇較好土層可采取自成泥漿護(hù)壁。   

3.灌注樁的質(zhì)量檢驗(yàn)應(yīng)較其他樁種嚴(yán)格,因此,現(xiàn)場(chǎng)施工對(duì)監(jiān)測(cè)手段要事先落實(shí)。 

4.灌注樁的沉渣厚度應(yīng)在鋼筋籠放人后,混凝土澆注前測(cè)定,成孔結(jié)束后,放鋼筋籠、混凝土導(dǎo)管都會(huì)造成土體跌落,增加沉渣厚度。因此,沉渣厚度應(yīng)是二次清孔后的結(jié)果。沉渣厚度的檢查目前均用重錘,但因人為因素影響很大,應(yīng)專人負(fù)責(zé),用專一的重錘,有些地方用較先進(jìn)的沉渣儀,這種儀器應(yīng)預(yù)先做標(biāo)定。   

二、沉管灌注樁   

沉管灌注樁是指利用錘擊打樁法或振動(dòng)打樁法,將帶有活瓣式樁尖或預(yù)制鋼筋混凝土樁靴的鋼套管沉人士中,然后邊澆筑混凝土(或先在管內(nèi)放入鋼筋籠)邊錘擊或振動(dòng)邊拔管而成的樁。前者稱為錘擊沉管灌注樁及套管夯擴(kuò)灌注樁,后者稱為振動(dòng)沉管灌注樁。   

1.沉管灌注樁成樁過程為:樁機(jī)就位一錘擊(振動(dòng))沉管一上料一邊錘擊(振動(dòng))邊拔管,并繼續(xù)澆筑混凝土一下鋼筋籠,繼續(xù)澆筑混凝土及拔管一成樁。   

2.錘擊沉管灌注樁勞動(dòng)強(qiáng)度大,要特別注意安全。該種施工方法適于黏性土、淤泥、淤泥質(zhì)土、稍密的砂石及雜填土層中使用,但不能在密實(shí)的中粗砂、砂礫石、漂石層中使用。   

3.套管夯擴(kuò)灌注樁   

套管夯擴(kuò)灌注樁簡(jiǎn)稱夯壓樁,是在普通錘擊沉管灌注樁的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)發(fā)展起來的一種新型樁。它是在樁管內(nèi)增加了一根與外樁管長(zhǎng)度基本相同的內(nèi)夯管,以代替鋼筋混凝土預(yù)制樁靴,與外管同步打人設(shè)計(jì)深度,并作為傳力桿,將樁錘擊力傳至樁端夯擴(kuò)成大頭形,并且增大了地基的密實(shí)度;同時(shí),利用內(nèi)管和樁錘的自重將外管內(nèi)的現(xiàn)澆樁身混凝土壓密成型,使水泥漿壓人樁側(cè)土體并擠密樁側(cè)的土,使樁的承載力大幅度提高。   

4.振動(dòng)沉管灌注樁適用于在一般黏性土、淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土、濕陷性黃土、稍密及松散的砂土及填土中使用,在堅(jiān)硬砂土、碎石土及有硬夾層的土層中,由于容易損壞樁尖,不宜采用。根據(jù)承載力的不同要求,拔管方法可分別采用單打法、復(fù)打法、反插法。   

   三、人工挖孔灌注樁   

人工挖孔灌注樁是指樁孔采用人工挖掘方法進(jìn)行成孔,然后安放鋼筋籠,澆筑混凝土而成的樁。為了確保人工挖孔樁施工過程中的安全,施工時(shí)必須考慮預(yù)防孔壁坍塌和流砂現(xiàn)象發(fā)生,制定合理的護(hù)壁措施。護(hù)壁方法可以采用現(xiàn)澆混凝土護(hù)壁、噴射混凝土護(hù)壁、磚砌體護(hù)壁、沉井護(hù)壁、鋼套管護(hù)壁、型鋼或木板樁工具式護(hù)壁等多種。以應(yīng)用較廣的現(xiàn)澆混凝土分段護(hù)壁為例,說明人工挖孔樁的施工工藝流程。   人工挖孔灌注樁的施工程序是:場(chǎng)地整平→放線、定樁位→挖第→節(jié)樁孔土方→支模澆筑第→節(jié)混凝土護(hù)壁→在護(hù)壁上二次投測(cè)標(biāo)高及樁位十字軸線→安裝活動(dòng)井蓋、垂直運(yùn)輸架、起重卷?yè)P(yáng)機(jī)或電動(dòng)葫蘆、活底吊土桶、排水、通風(fēng)、照明設(shè)施等→第二節(jié)樁身挖土→清理樁孔四壁、校核樁孔垂直度和直徑→拆上節(jié)模板,支第二節(jié)模板,澆筑第二節(jié)混凝土護(hù)壁→重復(fù)第二節(jié)挖土、支模、澆筑混凝土護(hù)壁工序,循環(huán)作業(yè)直至設(shè)計(jì)深度→進(jìn)行擴(kuò)底(當(dāng)需擴(kuò)底時(shí))→清理虛土、排除積水,檢查尺寸和持力層→吊放鋼筋籠就位→澆筑樁身混凝土。

三、土釘墻:是一種原位土體加筋技術(shù)。將基坑邊坡通過由鋼筋制成的土釘進(jìn)行加固,邊坡表面鋪設(shè)一道鋼筋網(wǎng)再噴射一層砼面層和土方邊坡相結(jié)合的邊坡加固型支護(hù)施工方法。   其構(gòu)造為設(shè)置在坡體中的加筋桿件(即土釘或錨桿)與其周圍土體牢固粘結(jié)形成的復(fù)合體,以及面層所構(gòu)成的類似重力擋土墻的支護(hù)結(jié)構(gòu)。土釘墻墻面坡度不宜大于1:0.1,土釘必須和面層有效連接,應(yīng)設(shè)置通長(zhǎng)壓筋、承壓板或加強(qiáng)鋼筋等構(gòu)造措施,承壓板或井字形鋼筋應(yīng)與土釘螺栓連接或鋼筋焊接連接。土釘墻基坑側(cè)壁安全等級(jí)宜為二、三級(jí)的非軟土場(chǎng)地,基坑深度一般是在15米以內(nèi)。當(dāng)?shù)叵滤桓哂诨拥酌鏁r(shí),應(yīng)采取降水或截水措施。土釘墻屬于重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)。

四、止水帷幕:地下基坑防水設(shè)施。比如:連續(xù)攪拌樁(水泥土攪拌樁等),單管、三管旋噴樁形成的止水墻稱為止水帷幕。止水帷幕是一個(gè)概念,是工程主體外圍止水系列的總稱。 有些不是很深大的基坑,它的基坑圍護(hù)分3個(gè)部分。一部分是擋土樁部分,其作用主要的起到擋土墻的作用,形式可能有鋼筋混凝土灌注樁或其它形式的樁,樁與樁之間有一定的空隙,但是能擋土。二部分是止水帷幕部分,其作用是使擋土墻后的土體固結(jié),阻斷基坑內(nèi)外的水層交流,形式可能是水泥土攪拌樁或者壓密注漿。三部分是支撐。      

常見類型:常見的止水帷幕有高壓旋噴樁、深層攪拌樁止水帷幕,近來出現(xiàn)了螺旋鉆機(jī)素砼或壓漿止水帷幕;

適用條件:如果基坑底面處于地下水位以下,降水有困難時(shí),基本都需要設(shè)置止水帷幕,以防止地下水的滲漏。

總結(jié):以上幾種深基坑支護(hù)類型由課本、資料整理而成,在學(xué)習(xí)中要有扎實(shí)的理論知識(shí)在實(shí)踐中才能靈活運(yùn)用,有所創(chuàng)新。