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                                建筑施工過程中基坑支護與加固技術探析

                                發布日期:2012-08-30 10:33:50 訪問次數:547

                                建筑施工過程中基坑支護與加固技術探析

                                 


                                  【摘要】隨著城市建設的發展,地下空間在世界各大城市中得到開發利用。在我國,高層建筑及地鐵等項目的興建,產生了大量的基坑工程。本文結合建筑施工特點,探討了基坑支護與加固技術,以及施工過程中的注意事項及應對策略。

                                  【關鍵詞】建筑施工;基坑支護;加固技術

                                  

                                  基坑工程是隨著城市建設事業的發展,而出現的一種巖土工程,任何建筑都必須有一個好的基礎,對大型建筑、高層建筑而言,這點更為重要。隨著我國城市經濟和建設的迅猛發展,可提供的建筑空間亦變得愈來愈小,往往需要在狹窄的場地上進行深基坑的開挖,四周不存在放坡空間,并且開挖深度不斷加深,必須采取支護和加固措施才能保證基坑的安全施工。

                                  1 基坑支護工程概述

                                  基坑支護工程是指建筑物地下部分在施工過程中,需開挖基坑、進行降水和對坑壁圍擋,同時要對周圍建(構)筑物、道路和地下管線進行檢測及維護,確保整個過程的正常、安全施工?;庸こ讨饕▏o體系的設置和土方開挖兩個方面。圍護結構通常是一種臨時結構,安全儲備較小,具有比較大的風險。圍護結構應滿足基本的要求,保證基坑周圍未開挖土體的穩定,保證相鄰建筑物、地下管線的安全和不受損害,還要保證作業面在地下水位以上。

                                  基坑支護雖屬臨時性工程,但其技術復雜性卻很高,稍有不慎,不僅將危及基坑本身安全,而且會殃及臨近的建筑物、給道路橋梁和各種地下設施,造成巨大損失。所以基坑支護和加固工程,不僅要求確保邊坡的穩定,而且要滿足變形控制要求,以確?;又車慕ㄖ?、地下管線、道路等的安全。

                                  2 基坑支護與加固類型

                                  伴隨著目前建筑工程的發展趨勢,基坑施工也向大深度、大廣度方向發展?;邮┕ひ幠5募哟?,也直接導致了工程施工周期變長,施工難度加大。

                                  常見的基坑支護型式主要有:

                                  2.1 土釘墻(噴錨)支護;

                                  2.2 攪拌樁支護;

                                  2.3 柱列式灌注樁、排樁支護,樁撐、樁錨、排樁懸臂;

                                  2.4 基坑內支撐和錨桿支護;

                                  2.5 鋼板樁支護;

                                  2.6 地下連續墻支護,地連墻+支撐;

                                  3 基坑支護與加固技術

                                  3.1 樁墻-內支撐支護技術。

                                  由排樁或排樁加止水帷幕、地下連續墻組成的檔土結構和按基坑平面設計的內支撐體系,是軟土地區應用多的一種深基坑支護形成。根據基坑周圍土質、開挖深度可設置成單層或多層的支護結構,一般用工具式鋼構件或鋼筋混凝土構架形成對撐、角撐、水平桁架或拱圈等,以保持深基坑開挖時的邊坡穩定,并還可進一步發展成利用地下結構樓層作內支撐的逆作施工技術。

                                  當基坑開挖深度較大,而且周圍環境不具備錨桿施工時,可在懸臂式支護結構內部設置支撐結構體系。內支撐結構是承受圍護樁或墻所傳遞的水、土壓力的結構體系,用以減少支護結構的位移,但內支撐的設置對土方開挖和地下結構施工帶來較大不便。支護樁墻常采用鋼筋混凝土樁、鋼板樁、地下連續墻,內支撐常采用鋼筋混凝土或鋼管(或型鋼)做成。內支撐支護結構適合各種地基土層,但設置的內支撐會占用一定的施工空間。

                                  3.2 預應力錨桿支護技術。

                                  拉錨式支護結構由錨桿和支護排樁或墻組成。支護樁或墻采用鋼筋混凝土樁或地下連續墻。錨桿作為深入地層的受拉構件,它一端與支護排樁或墻連接,另一端深入地層中,施工時在基坑壁土層中鉆孔,達到設計深度后,在孔內放入鋼筋、鋼管或鋼絲柬、鋼絞線或其它抗拉材料,灌入水泥漿或化學漿液,使之與土層結合成為抗拉(拔)力強的錨桿。

                                  錨桿能將樁、墻等檔土結構所承受的荷載通過拉桿(索、管、栓)傳遞到穩定土(巖)層上,形成錯拉體系。錨桿可帶擴大體或采用二次高壓灌漿以提高與土體的錨固力,并可采用可拆式錨桿。該法適應土質范圍廣(當土質過軟時應慎用),在采用多層錨桿情況下,基坑的開挖深度不受限制。

                                  拉錨支護結構的優點是為地下工程施工提供開闊的工作面,土方開挖、運輸和地下結構施工非常方便,能施加預應力,可有效地控制土體變形;施工不用大型機械,可代替鋼支撐側壁支護,造價低。拉錨支護結構支護適用于較硬土層,以利于錨固,深度不宜超過18m。

                                  3.3 重力式水泥土擋墻和加筋水泥土擋墻。

                                  山噴漿型深層攪拌樁組成的重力式水泥土擋墻,可為實體式或格柵式。該擋墻具有擋土和止水雙重功能,一般用于開挖深度不大于6m的軟土地區基坑支護。當基坑深度超過6m時,可在水泥土中插入加筋桿件,形成加筋水泥土擋墻。必要時還可輔以內支撐或錨桿支護加筋水泥土擋墻,以加大基坑的支護深度。

                                  重力式支護結構,是依靠支擋結構本身的自重來平衡坑內外的土壓力差,保證基坑的順利開挖。擋土墻是由深層攪拌樁或高壓旋噴樁與樁間土組成。由于此種方式形成的擋土墻材料抗拉強度小,為有效抵抗土壓力,擋土墻水平方向截面通常做成格柵形狀,形成厚而重的剛性墻。重力式擋土墻適用于淤泥、淤泥質土、粘土、粉質粘土、粉土、夾有薄砂層的土、素填土等地基承載力不大于150kpa的土層。其設計靈活,可以根據需要采用不同樁長,結構簡單,便于施工,造價較低。此外,重力式擋土墻還可阻止地下水向基坑內滲透。常常和別的支護結構配合使用,形成防滲帷幕。但是,重力式擋土墻厚度大,占用建筑紅線內一定面積,墻身水平位移較大。

                                  3.4 土釘墻支護技術。

                                  土釘是一種利用經加固后的原位上體來維護基坑邊坡土體穩定的支護方法。它是由土釘、鋼絲網噴射混凝土面板和加固后的原位土體三部份組成。該支護結構施工操作方便,是一種較有前途的深基坑邊坡支護方法,適用于地下水位以上或經降水后的粘性土或密實性較好的砂土地層,開挖深度一般不大于15m。

                                  土釘墻支護結構,是以較密集排列的插筋作為土體主要補強手段,通過插筋體與土體之間的摩擦力達到改善土體力學性能的目的,使加固區土體成為能自穩的重力式的擋土結構。在工作機理上。土釘墻是高強度土釘、噴射混凝土面層及原狀土三者共同受力,通過相互作用,土體自身結構強度潛力得到充分發揮,改變了邊坡變形和破壞的性狀,顯著提高了整體穩定性。由于土釘墻采用了邊開挖邊支護的方法,工作面不受限制,縮短了工期;另外,土釘利用了土體的自承載能力,使基坑周圍土體轉化為支護結構的一部分,造價相對較低。

                                  4 基坑支護與加固技術的選擇

                                  基坑支護型式的選擇,應根據地質條件、周邊環境的要求、不同支護型式的特點、造價及基坑開挖深度、施工作業設備等綜合確定。

                                  4.1 當地質條件較好,基坑深度較淺時,周邊環境要求較寬松時,可采用土釘墻、重力式擋土墻等;

                                  4.2 當周邊環境要求高,基坑深度較深時,應采用懸臂式支護結構或拉錨式支護結構等;

                                  4.3 當基坑深度大,周邊環境要求較高且地質條件較差時,應采用內支撐型式較好;

                                  4.4 當基坑深度較深,地質條件差,周邊環境要求較高時,可采用逆作法支護型式。

                                  5 結束語

                                  綜上所述,基坑工程是建筑施工的一個重要組成部分,良好的基坑支護和加固技術,是整個工程順利施工的前提與保證。由于基坑工程變化因素多,在目前設計中尚難做到全面、準確、合理。特別是對于開挖深度較大、坑壁土質較差、周圍環境復雜的基坑工程,應在施工過程中加強對擋土結構位移、支撐錨拉系統應力、基坑周圍環境變化的嚴密監測,這是今后一個重要的研究方向。

                                  參考文獻

                                 

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