深基坑支護新技術復習課程

1、深基坑支護新技術摘要：隨著我國經(jīng)濟建設的快速發(fā)展，大型深基坑工程不斷涌現(xiàn)。如何在各種不同條件下對大型深基坑支護的新工藝進行選擇、優(yōu)化及綜合應用就顯得特別重要和迫切。簡要介紹了我國基坑工程發(fā)展概況，重點介紹了復合土釘墻、雙排樁、型鋼水泥土攪拌墻等新型支護結構以及幾種施工新設備、新工藝。關鍵詞：深層基坑支護新技術近年來，隨著我國經(jīng)濟建設的快速發(fā)展，建筑領域（尤其是沿海地區(qū)及經(jīng)濟發(fā)達的大、中型城市）出現(xiàn)了很多大型和超規(guī)模建筑，大型深基坑工程不斷涌現(xiàn)和發(fā)展。這對基坑支護工程的工藝要和實施方案也提出了許多新的挑戰(zhàn)，因此也涌現(xiàn)了許多深層基坑支護的新技術。深基坑支護技術主要應用于建筑領域和工業(yè)領域。在城市建

2、筑工程中，深基坑技術的施工一定要注意保護周圍的建筑，確保建筑的安全性，保證周圍的建筑還能夠繼續(xù)正常使用。但是，現(xiàn)在的深基坑支護技術建筑結構通常都是臨時性的結構，這就增加了建筑企業(yè)的成本，造成建筑材料的浪費。同時，深基坑支護技術的臨時結構也不能充分保證建筑的安全性，操作不當就會引起工程事故的發(fā)生，為企業(yè)帶來一系列經(jīng)濟損失。所以，探索出科學、有效的深基坑支護技術結構是我們的首要任務，除此之外，還應該對深基坑支護結構進行科學的設計，進一步為工程的質(zhì)量、施工隊伍的安全做出保障?！疽弧课覈庸こ痰陌l(fā)展概況20世紀90年代以來我國建筑基坑工程技術得到長足發(fā)展?；仡欉@一時期基坑工程技術的發(fā)展歷程，大略可分

3、為2個階段:第1階段是20世紀80年代末到90年代末，是研究、探索階段。當時我國掀起城市建設高潮，涌現(xiàn)了大量地下工程，但工程界尚缺乏大型深基坑的設計與施工經(jīng)驗，一線城市開始對深基坑工程進行研究和工程實踐。第2階段是21世紀初的10多年，這是一個發(fā)展階段。在前10年已取得的理論和實踐成果的基礎上，基坑工程技術得到了進一步發(fā)展和提升。如果說2000年前后頒布了一批有關基坑工程的國家行業(yè)標準和地方標準是我國基坑工程發(fā)展第1階段總結的話，那2009年頒布的國家標準建筑基坑工程監(jiān)測技術規(guī)范GB504972009以及這一時期相關行業(yè)和地方規(guī)范的全面修訂則是第2階段發(fā)展的重要標志。20多年來，基坑工程設計理

4、念發(fā)生了根本改變。早期的設計往往以滿足地下主體工程施工為主，由于缺乏規(guī)范指導，工程設計施工或以經(jīng)驗為主，或以理論為主。而今，基坑工程滿足環(huán)境保護已成為設計施工的基本出發(fā)點。基坑工程必須圖度重視環(huán)境保護，堅持理論和經(jīng)驗相結合，現(xiàn)已成為業(yè)界的共識。早期基坑設計方法主要依據(jù)古典的土力學原理，采用極限平衡法，諸如卜魯姆法、盾恩法、相當梁法等。但這些方法與實際受力狀況有一定差異，且不能計算結構位移，因而目前已很少采用，被彈性支點法所替代?；谟邢拊逃密浖耐茝V，采用有限元進行分析逐步得到應用。有限元分析可考慮結構與土相互作用、土的彈塑性等，是更為先進的計算方法，也是基坑工程發(fā)展設計的發(fā)展方向。大量基坑

5、工程事故表明，基坑事故主要還是巖土類型的破壞形式，基坑穩(wěn)定性是工程安全的重要保證。這也使人們更重視對基坑穩(wěn)定性的分析，包括整體滑動穩(wěn)定性、抗隆起穩(wěn)定性等，這在軟土中尤為突出?！径糠课萁ㄔO中深基坑支護技術分類現(xiàn)代社會，深基坑支護技術在房屋建設工程中得以廣泛的應用它能夠在很大程度上確保建筑工程的順利進行。目前，常見的深基坑支護技術類型主要有以下幾種：（1）鋼板樁支護結構。這種施工技術是目前相對比較簡單的設計方法，而且投資成本也比較低，深受中小型企業(yè)的喜愛，而且這種設計方法通常應用于軟地層的房屋建設工程中。（2）地下連續(xù)墻結構。這種設計結構能更好地改善整個建筑的剛度，有助于提高建筑的防滲性。這種設

6、計方法通常會應用于軟粘土層或者是沙土層等地質(zhì)結構比較復雜的房屋建設環(huán)境中。（3）柱列式灌注樁排樁支護技術。這種深基坑支護技術設計方式主要有疏排設計和密排設計兩種設計方式。這種技術在施工過程中一定要注意在樁頂處要澆注那些截面比較大的鋼筋，還應該保證混凝土梁帽連接的可靠性。在施工過程中采用高壓注漿的方式可以防止地下水及雜質(zhì)在縫隙處流入深基坑當然，房屋建設中的深基坑支護技術還有其他設計形式，術、深層攪拌支護技術等。【三】深基坑工程施工新設備和新工藝比如土釘墻支護技我國在深基坑工程施工中成功引進和開發(fā)了多種新設備和新工藝，包括特殊地下連續(xù)墻、混凝土咬合樁排樁、超深多軸水泥土攪拌樁（SMWE法）、水泥土

7、攪拌連續(xù)墻（TRD工法）、超大型環(huán)形支撐體系、十字鋼支撐雙向復加預應力技術、混凝土支撐的繩（鏈）鋸切割法、錨桿的回收技術等，我國基坑工程的施工機械從較為落后的簡易設備向先進的現(xiàn)代化發(fā)展，工藝技術也從粗放型走向精細化和綠色環(huán)保?！舅摹糠课萁ㄔO中深基坑支護技術的施工原則房屋建設工程和人們的日常生活息息相關，所以在房屋建設過程中，深基坑的施工技術一定要滿足相關要求，保證房屋建設的質(zhì)量。深基坑支護技術在施工過程中應該遵循以下幾點原則：（1）深基坑支護技術的施工一定要滿足房屋建筑的穩(wěn)定及其變形的要求，意思就是說深基坑支護技術要能滿足房屋正常使用的極限狀態(tài)和極限承載能力。（ 2） 深基坑支護技術的施工一定

8、要保證足夠的安全系數(shù)，確保整個工程的安全可靠性。（ 3） 深基坑支護技術的施工一定要根據(jù)周圍環(huán)境的實際情況，科學計算出支護結構所需要的穩(wěn)定性及可控制的變形范圍。（ 4） 在深基坑支護技術的施工過程中還應該根據(jù)周圍環(huán)境的實際情況能夠適當?shù)刈龀鏊轿灰?，確保房屋建筑擁有良好的觀測性，確保周圍環(huán)境的安全性。當然，在房屋建設中，深基坑支護技術的施工還應該注意其他環(huán)節(jié)的問題，進一步保證房屋建筑的安全可靠性。【五】具體案例分析一預應力技術在施工的應用某離層商住樓設計為31層的中筒框架剪力坡結構，設有3層地下室和4層裙梭，結構轉(zhuǎn)換層設在4層,5?31層為標準層，平面尺寸46mx24m單層建筑面積97施,梭板

9、厚120畫轉(zhuǎn)角及柱位均設有短肢剪力幼。主梁最大跨度7.8m,許多次梁和個別大梁難免出現(xiàn)橫穿住戶房間的情況，最大室內(nèi)明梁梁高達71冷回，給使用造成明顯的不便。在施工過程中，在業(yè)主和住戶的強烈要求下，決定將主體結構轉(zhuǎn)換層以上731層標準層樓板改為有粘結預應力大板結構。但因主體結構已施工至5層結構轉(zhuǎn)換層,故必須對比原設計進行可行性、安全性等各方面的評估和臉算，對綜合技術經(jīng)濟指標進行分析，通過論證最終確定了變更方案。變更方案取消了所有的室內(nèi)明梁，僅保留了主戶分隔堵所在的主梁及外堵圈梁,預應力板作為主耍的橫向受力構件，板厚200mm（局部160?1州加四），預應力筋按樓板所受的計算應力曲線布工±

10、;：7?26.,均為一端固定一端張拉，張拉端設于中筒剪力J內(nèi)側(cè)及外緒口梁外側(cè)。預應力張拉采用雙控制，即應力控制和伸長值校核，計算伸長值由設計方給出，張拉伸值在計算值一5%?+1俄之間，設計控制應力f=0.75kn。目前我國預應力混凝土建筑設計和施工規(guī)范尚未完善，特別在離層建筑領域，常常把普通鑰筋棍報土設計準則套用到預應力混凝土結構中，這一點有關規(guī)范尚未涉及，由于本工程過多地考慮了地展內(nèi)力對結構的影響，以及裂縫對建筑耐久性的危害，單層梭板普通鑰筋含t雖有所減少，但整體含俐t并未降低，使工程造價略有提商。I二1地下障礙物處理新技術應用國大？雷迪森城市廣場地塊，拆除的老建筑為杭州國際大廈，原基礎采用

11、400mmX400mm的預制方樁，樁長23m場地南側(cè)的雷迪森酒店地下室施工時采用了900 mm直徑鉆孔灌注樁排樁作圍護結構，樁長17?20m,新建5層地下室南側(cè)地下連續(xù)墻剛好布置在原圍護樁的位置。為此，新建項目的地下連續(xù)墻和工程樁施工前，需拔除場地內(nèi)的大量老樁，其中包括900mm直徑鉆孔灌注樁55根。400mm預制方樁的拔除，采用1000mm的鋼套管（圖1）,利用振動錘振動下沉鋼套管至方樁樁底標高以下50?100cm處，在下沉過程中控制好垂直度，并開啟空壓機和高壓離心式水泵，對套管內(nèi)的樁側(cè)土進行沖刷直至樁身被剝離，下沉就位后移除固定在鋼套管頂部的振動錘，再單開高壓將套管內(nèi)的泥漿水隨氣流全部排出

12、管外，最后用鋼絲繩和履帶吊將套管內(nèi)的方樁拔出清除?；炷零@孔灌注樁的清障,圖2900 mm鉆孔樁拔樁設 備采用日本原裝進口設備進行分段拔樁（圖2）。先將直徑1500mm的鋼套管置于灌注樁的正上方，然后回旋下壓套管至一定深度，再在套管內(nèi)壁與樁之間插入倒三角錘，回轉(zhuǎn)套管并切斷樁的最上一段。當樁段跟鋼套管同步旋轉(zhuǎn)時，表示段樁已被徹底切斷，此時可卸除倒三角錘，用抓斗取出被切斷的樁段。重復上述步驟，直至將整根鉆孔灌注樁全部取出為至，最后，邊灌填砂石料邊拔出鋼套管。三口深層承壓水處理技術的發(fā)展錢塘江兩岸的承壓含水層具有埋藏深、水量大、補給充沛的特點，承壓水賦存于砂、卵、礫石層中。承壓含水層頂板埋深大致為2

13、5?55m,由上游至下游逐漸加深，至杭州錢江新城一帶，承壓水頂板埋深約為32?43m,承壓水頭高程為-1.50?-5.0m（埋深約8.50?12.0m）,年水位變化幅度最大約4m。承壓含水層頂板上部為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，厚度一般為815 m。基坑土體在承壓水作用下的破壞形式通常有兩種,當坑底為弱透水土層時，常發(fā)生滲流破壞或局部破壞，表理現(xiàn)為流砂、流土或類似于“沸騰”的噴水冒地F章底趣圖3工程樁的土釘效應砂現(xiàn)象；當承壓含水層上面為不透水層時,常發(fā)生坑底土體整體頂升的“突涌”破壞。浙江地區(qū)近年來處理深層承壓水的方法有以下3種：坑底設置水平止水帷幕法；豎向止水帷幕隔離法；降低承壓水位法杭州錢江新城的深基

14、坑工程，對挖深超過18?20m的局部深坑，大多采用上述第一種方法，如浙江財富中心、中國移動浙江公司大樓、萬銀國際二期、萬象城項目等，均采用三軸水泥攪拌樁或高壓旋噴樁對坑底地基土進行加固，形成水平止水帷幕。采用此法時，由于水平帷幕體的重度一般為19?20kN/m3,較之加固前的土體重度，增大極其有限，若按現(xiàn)行規(guī)范采用壓力平衡法進行坑底抗突涌驗算，低估了土體加固的作用。因此，抗突涌穩(wěn)定驗算應考慮坑底土體的抗剪強度，坑底土抗剪強度計算時，可采用莫爾-庫侖理論，將靜止側(cè)向土壓力作為破裂面上的正應力；另外還可考慮工程樁的有利作用，即考慮承壓含水層頂面以上土體在承壓水壓力作用下受工程樁土釘效應的有利影響見

15、圖3） , 按下式驗算：程扎式中，A為基坑底面積；y1為坑底以下、含水層頂面以上土體的平均飽和重度；Ti為工程樁的土釘效應產(chǎn)生的抗拔承載力，取工程樁在含水層頂面以上的樁周總摩阻力和含水層頂面以下的樁周總側(cè)摩阻力的較小值?？紤]坑底土體抗剪強度和工程樁土釘效應的計算方法，可降低深開挖過程中對深層承壓水的處理費用，已在杭州錢江新城的財富中心、浙江移動大樓等深基坑工程得到應用，效果良好。杭州地區(qū)對于開挖深度超過25?30m的4層或5層地下室，大多采用豎向止水帷幕隔離法，如杭州地鐵一號線城站站、慶春路過江隧道江南工作井、錢江新城浙商銀行（5層地下室）、中國人壽大廈4層地下室等深基坑工程，均采用地下連續(xù)墻

16、作豎向止水帷幕對深層承壓水進行截斷的方法，地下連續(xù)墻深度達到60?68m,需穿越20?25m的圓礫層、卵石層。也有個別基坑采用降低承壓水位的方法，如杭州城西的榮邦水岸蓮花二期工程，3層地下室的中部布置平面尺寸為22mX28m的地下立體車庫，深坑挖深達到31.9m,設計采用設置減壓井降低深層承壓水壓力，取得了較好效果?！玖可罨又ёo技術在房屋建設過程中的具體應用深基坑開挖技術與支護工程的施工周期都比較長，費用也比較高，深基坑工程備受人們關注。受到地下水的影響，降水技術成為深基坑支護技術中必須實施的輔助工程。所以，如果基坑降水處理不當，就會引起地下水位降低，造成地面的沉降，危及周邊環(huán)境的建筑設施

17、的安全。在建筑的深基坑支護的設計中，降水技術的實施可以采取以下幾點措施：采用回灌技術：降水對周圍環(huán)境的影響，是由于土壤內(nèi)地下水流失造成的。回灌技術即在降水井點和要保護的建筑物之間打設一排井點，在降水井點抽水的同時，通過回灌井點向土層內(nèi)灌入一定數(shù)量的水形成一道隔水帷幕，從而阻止或減少回灌井點外側(cè)被保護的建筑物地下的地下水流失，使地下水位基本保持不變，這樣就不會因降水使地面沉降。還有就是采用砂溝、砂井回灌：在降水井點與被保護建筑物之間設置砂井作為回灌井，沿砂井布置一道砂溝，將降水井點抽出的水，適時、適量排入砂溝，再經(jīng)砂井回灌到地下，實踐證明亦能收到良好效果。除此之外，還可以減緩降水速度：在砂質(zhì)粉土

18、中降水影響范圍可達80m以上，降水曲線較平緩。為了避免在抽水過程中將細微土粒帶出，工作者還可以根據(jù)土的粒徑大小選擇濾網(wǎng)，確保井點管周圍砂濾層的厚度以及施工質(zhì)量，這樣也能有效防止降水。當然，深基坑支護技術中的其他技術在房屋建設中也得以廣泛的應用。總之,深基坑支護技術在房屋建設中發(fā)揮著極其重要的作用，進一步保障了房屋建設的質(zhì)量和安全。【七】結語在建筑領域，深基坑支護技術的施工一直都是一個比較復雜的工程，它需要相關工作人員具有嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度、高超的施工手段，還需要施工隊伍能夠根據(jù)實際情況調(diào)整出最好的施工方案，只有保證深基坑支護技術的施工符合要求才能更好地確保房屋施工質(zhì)量。參考文獻：1應惠清深基坑支護結構和施工新技術同濟大學土木工程學院上海2000.9.22中國建筑科學研究院JGJ122012建筑基坑支護技術規(guī)程S.北京:中國建筑工業(yè)出版社，20123楊學林，周平槐逆作地下室設計中的若干關鍵問J.巖土工程學報，2010,324丁明亮.建筑工程施工中深基坑支護的施工