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基坑工程方案比選一、概述隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,城市化步伐的加快,結(jié)合城市建設(shè)和改造開(kāi)發(fā)大型地下空間已成為一種必然,如上海市地下空間開(kāi)發(fā)面積達(dá)10?30萬(wàn)平方米的地下綜合體項(xiàng)目近年來(lái)多達(dá)幾十個(gè),基坑開(kāi)挖面積一般可達(dá)2~6萬(wàn)平方米。進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái)基坑工程呈現(xiàn)“大、深、緊、近"等特點(diǎn),近年來(lái)建筑基坑工程呈現(xiàn)新的特點(diǎn),各種新型的圍護(hù)型式、施工工藝不斷涌現(xiàn)。因此有必要對(duì)基坑工程的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比選。1、基坑工程的特點(diǎn):基坑工程的最基本的作用是為了給地下工程敞開(kāi)開(kāi)挖創(chuàng)造條件。正是因?yàn)檫@個(gè)基本作用,決定了基坑工程的特點(diǎn):、安全儲(chǔ)備小、風(fēng)險(xiǎn)大。一般情況下,基坑工程作為臨時(shí)性措施,基坑圍護(hù)體系在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)有些荷載,如地震荷載不加考慮,相對(duì)于永久性結(jié)構(gòu)而言,在強(qiáng)度、變形、防滲、耐久性等方面的要求較低一些,安全儲(chǔ)備要求可小一些。因此,基坑工程具有較大的風(fēng)險(xiǎn)性,必須要有合理的應(yīng)對(duì)措施;、制約因素多?;庸こ膛c自然條件的關(guān)系較為密切,設(shè)計(jì)施工中必須全面考慮氣象、工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件及其在施工中的變化,充分了解工程所處的工程地質(zhì)及水文地質(zhì)、周圍環(huán)境與基坑開(kāi)挖的關(guān)系及相互影響。另外,還要受到相鄰的建筑物、地下構(gòu)筑物和地下管線等的影響,周邊環(huán)境的容許變形量、重要性等也會(huì)成為基坑工程設(shè)計(jì)和施工的制約因素,甚至成為基坑工程成敗的關(guān)鍵。、計(jì)算理論不完善。基坑工程作為地下工程,所處的地質(zhì)條件復(fù)雜,影響因素眾多,人們對(duì)巖土力學(xué)性質(zhì)的了解還不深入,很多設(shè)計(jì)計(jì)算理論,如巖土壓力、巖土的本構(gòu)關(guān)系等,還不完善,還是一門發(fā)展中的學(xué)科;、綜合性知識(shí)經(jīng)驗(yàn)要求高?;庸こ痰脑O(shè)計(jì)和施工不僅需要巖土工程方面的知識(shí),也需要結(jié)構(gòu)工程方面的知識(shí)。同時(shí),基坑工程中設(shè)計(jì)和施工是密不可分的,設(shè)計(jì)計(jì)算的工況必須和施工實(shí)際的工況一致才能確保設(shè)計(jì)的可靠性.2、設(shè)計(jì)條件:2。1、工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、施工,首先要閱讀和分析巖土工程地質(zhì)勘察報(bào)告,了解土層分布情況及其物理、力學(xué)性質(zhì)、水文地質(zhì)情況等,以便選擇合適的支護(hù)結(jié)構(gòu)體系和進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件是進(jìn)行基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、坑內(nèi)地基加固設(shè)計(jì)、降水設(shè)計(jì)、土方開(kāi)挖等的依據(jù)?;庸こ痰膸r土勘察一般并不單獨(dú)進(jìn)行,而是與主體工程的地基勘察同步進(jìn)行,因此勘察方案及勘察工作量應(yīng)根據(jù)主體工程和基坑工程的設(shè)計(jì)與施工要求統(tǒng)一制定.在進(jìn)行基坑工程的巖土勘察前,委托方應(yīng)提供基本的工程資料和設(shè)計(jì)對(duì)勘察的技術(shù)要求、建設(shè)場(chǎng)地及周邊的地下管線和設(shè)施資料、以及可能采用的支護(hù)方式、施工工藝要求等.2.2、周邊環(huán)境條件環(huán)境保護(hù)是基坑工程的重要任務(wù)之一,在建筑物密集、管線眾多的區(qū)域尤其突出.由于對(duì)周圍建(構(gòu))筑物及設(shè)施情況不了解,就盲目開(kāi)挖造成損失的實(shí)例很多,且有些后果十分嚴(yán)重。因此基坑工程在支護(hù)設(shè)計(jì)前應(yīng)開(kāi)展環(huán)境調(diào)查工作,了解影響區(qū)內(nèi)道路、管線、建(構(gòu))筑物的詳細(xì)資料,從而為設(shè)計(jì)和施工采用針對(duì)性的保護(hù)措施提供依據(jù).2。3、主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)條件與施工條件主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)資料是基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必不可少的依據(jù)?;庸こ炭傮w方案設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)具備建筑總平面圖、各層建筑、結(jié)構(gòu)平面圖、建筑剖面圖、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與樁基設(shè)計(jì)資料等.基坑現(xiàn)場(chǎng)的施工條件也是支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要依據(jù),主要應(yīng)考慮工程所在地的施工經(jīng)驗(yàn)與施工能力、場(chǎng)地周邊對(duì)施工期間在交通組織、噪音、振動(dòng)以及工地形象等方面的要求、當(dāng)?shù)卣畬?duì)施工的有關(guān)管理規(guī)定、場(chǎng)地內(nèi)部對(duì)土方、材料運(yùn)輸以及材料堆放等方面的要求等。2.4、設(shè)計(jì)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)我國(guó)的巖土工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)種類繁多,關(guān)系比較復(fù)雜,其中與基坑工程有關(guān)的規(guī)范、規(guī)程,即有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)如:《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》(GB50330)、《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007)、《錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范》(GB50086)等;行業(yè)性的標(biāo)準(zhǔn)如:《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》(JGJ120)、《建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范》(YB9258);專業(yè)協(xié)會(huì)制定的標(biāo)準(zhǔn)如《基坑土釘支護(hù)技術(shù)規(guī)程》(CECS96)、《巖土錨桿(索)技術(shù)規(guī)程》(CESC22);各個(gè)省市地區(qū)制定的地方性標(biāo)準(zhǔn)如:上海市標(biāo)準(zhǔn)《基坑工程設(shè)計(jì)規(guī)程》(DBJ08-61)、天津市標(biāo)準(zhǔn)《巖土工程技術(shù)規(guī)范》(DB29—20)、廣東省標(biāo)準(zhǔn)《建筑基坑支護(hù)工程技術(shù)規(guī)程》(DBJ/T15—20)、浙江省標(biāo)準(zhǔn)《建筑基坑工程技術(shù)規(guī)程》(DB33/T1008)等。二、基坑總體方案選型基坑工程總體方案主要有順作法和逆作法兩類基本形式,它們具有各自鮮明的特點(diǎn)。在同一個(gè)基坑工程中,順作法和逆作法也可以在不同的基坑區(qū)域組合使用,從而在特定條件下滿足工程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性要求。方案分類如圖1所示:圖1基坑總體方案分類1、順作法方案基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)通常由圍護(hù)墻、隔水帷幕、水平內(nèi)支撐系統(tǒng)(或錨桿系統(tǒng))以及支撐的豎向支承系統(tǒng)組成。所謂順作法,是指先施工周邊圍護(hù)結(jié)構(gòu),然后由上而下分層開(kāi)挖,并依次設(shè)置水平支撐(或錨桿系統(tǒng)),開(kāi)挖至坑底后,再由下而上施工主體地下結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)底板、豎向墻柱構(gòu)件及水平樓板構(gòu)件,并按一定的順序拆除水平支撐系統(tǒng),進(jìn)而完成地下結(jié)構(gòu)施工的過(guò)程。當(dāng)不設(shè)支護(hù)結(jié)構(gòu)而直接采用放坡開(kāi)挖時(shí),則是先直接放坡開(kāi)挖至坑底,然后自下而上依次施工地下結(jié)構(gòu).順作法是基坑工程的傳統(tǒng)開(kāi)挖施工方法,施工工藝成熟,支護(hù)結(jié)構(gòu)體系與主體結(jié)構(gòu)相對(duì)獨(dú)立,相比逆作法,其設(shè)計(jì)、施工均比較便捷。由于是傳統(tǒng)工藝,對(duì)施工單位的管理和技術(shù)水平的要求相對(duì)較低,施工單位的選擇面較廣.另外順作法相對(duì)于逆作法而言,其基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與主體設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)性較低,受主體設(shè)計(jì)進(jìn)度的制約小,基坑工程有條件盡早開(kāi)工。順作法常用的總體方案包括放坡開(kāi)挖、直立式圍護(hù)體系和板式支護(hù)體系三大類。1。1、放坡開(kāi)挖放坡開(kāi)挖一般適用于淺基坑。由于基坑敞開(kāi)式施工,因此工藝簡(jiǎn)便、造價(jià)經(jīng)濟(jì)、施工進(jìn)度快。但這種施工方式要求具有足夠的施工場(chǎng)地與放坡范圍。放坡開(kāi)挖示意圖如圖2圖2放坡開(kāi)挖示意圖1.2、直立式圍護(hù)體系(1)水泥土重力式圍護(hù)和土釘支護(hù)采用水泥土重力式圍護(hù)和土釘支護(hù)的直立式圍護(hù)體系經(jīng)濟(jì)性較好,由于基坑內(nèi)部開(kāi)敞,土方開(kāi)挖和地下結(jié)構(gòu)的施工均比較便捷.但自立式圍護(hù)體需要占用較寬的場(chǎng)地空間,因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮紅線的限制。此外設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分研究工程地質(zhì)條件與水文地質(zhì)條件的適用性。由于圍護(hù)體施工質(zhì)量難以進(jìn)行直觀的監(jiān)督,易引起施工質(zhì)量不佳問(wèn)題,從而導(dǎo)致環(huán)境變形乃至工程事故。水泥土重力式圍護(hù)和土釘支護(hù)的示意圖如圖3所示.圖3水泥土重力式圍護(hù)示意圖(左)、土釘支護(hù)示意圖(右)(2)懸臂板式支護(hù)懸臂板式支護(hù)可用于必須敞開(kāi)式開(kāi)挖、但對(duì)圍護(hù)體占地寬度有一定限制的基坑工程。其采用具有一定剛度的板式支護(hù)體,如鉆孔灌注樁或地下連續(xù)墻。單排懸臂灌注樁樁支護(hù)一般用于淺基坑,在工程實(shí)踐中,由于其變形較大,且材料性能難以充分發(fā)揮,經(jīng)濟(jì)性不好,適用范圍很小。雙排樁、格形地下連續(xù)墻等圍護(hù)體型式所構(gòu)成的懸臂板式支護(hù)體系適用于中等開(kāi)挖深度、且對(duì)圍護(hù)變形有一定控制要求的基坑工程。雙排樁圍護(hù)的剖面示意圖、格型地下連續(xù)墻支護(hù)的平面示意圖如圖4。圖4雙排樁支護(hù)剖面示意圖(左)、格形地下連續(xù)墻支護(hù)平面(右)1。3、板式支護(hù)體系板式支護(hù)體系由圍護(hù)墻和內(nèi)支撐(或錨桿)組成,圍護(hù)墻的種類較多,包括地下連續(xù)墻、灌注排樁圍護(hù)墻、型鋼水泥土攪拌墻、鋼板樁圍護(hù)墻及鋼筋混凝土板樁圍護(hù)墻等。內(nèi)支撐可采用鋼支撐或鋼筋混凝土支撐。1)圍護(hù)墻結(jié)合內(nèi)支撐系統(tǒng)在基坑周邊環(huán)境條件復(fù)雜、變形控制要求高的軟土地區(qū),圍護(hù)墻結(jié)合內(nèi)支撐系統(tǒng)是常用與成熟的支護(hù)型式。當(dāng)基坑面積不大時(shí),其技術(shù)經(jīng)濟(jì)性較好。但當(dāng)基坑面積達(dá)到一定規(guī)模時(shí),由于需設(shè)置和拆除大量的臨時(shí)支撐,因此經(jīng)濟(jì)性較差。此外,支撐體系拆除時(shí)圍護(hù)墻會(huì)發(fā)生二次變形,拆撐爆破以及拆撐后廢棄的混凝土碎塊都也會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不利影響。典型的基坑支護(hù)剖面如圖5(左)所示圖5典型的圍護(hù)墻結(jié)合內(nèi)支撐系統(tǒng)示意圖(左)、圍護(hù)墻結(jié)合斜坡支撐示意圖(右)對(duì)于超大面積的基坑工程,采用如圖5(左)所示的支護(hù)方式時(shí)存在支撐太長(zhǎng)、支撐傳力效果不佳、支撐量大等問(wèn)題,此時(shí)可采用中心島式開(kāi)挖方案,即先保留圍護(hù)墻處一定寬度的土體,以抵抗坑外側(cè)的土壓力,然后將基坑中部的土體挖除,再施工中部的主體結(jié)構(gòu),再利用中部已施工好的主體結(jié)構(gòu)反力架設(shè)支撐,然后將周圍的土體挖除,施工周圍部分的主體結(jié)構(gòu),最后拆除支撐。這種方案出土便捷,經(jīng)濟(jì)效果好,但基坑周邊的地下結(jié)構(gòu)需要二期施工,工藝復(fù)雜.當(dāng)基坑開(kāi)挖深度較淺時(shí),可采用如圖5(右)所示的圍護(hù)墻結(jié)合斜坡?lián)涡问?,?dāng)基坑開(kāi)挖深度較大時(shí),可采用如圖6(左)所示的中心島結(jié)合周邊多道支撐形式.圖6中心島結(jié)合周邊多道支撐示意圖(左)、圍護(hù)墻結(jié)合錨桿系統(tǒng)(右)2)圍護(hù)墻結(jié)合錨桿系統(tǒng)圍護(hù)墻結(jié)合錨桿系統(tǒng)采用錨桿來(lái)支承作用在圍護(hù)墻上的側(cè)壓力,它適用于大面積的基坑工程?;映ㄩ_(kāi)式開(kāi)挖,為挖土和地下結(jié)構(gòu)施工提供了極大的便利,可縮短工期,經(jīng)濟(jì)效益良好。錨桿需依賴土體本身的強(qiáng)度來(lái)提供錨固力,因此土體的強(qiáng)度越高,錨固效果越好,反之越差,因此這種支護(hù)方式不適用于軟弱地層.當(dāng)錨桿的施工質(zhì)量不好時(shí),可能會(huì)產(chǎn)生較大的地表沉降。圍護(hù)墻結(jié)合錨桿系統(tǒng)的典型剖面如圖6(右)所示.2、逆作法方案相對(duì)于順作法,逆作法則是每開(kāi)挖一定深度的土體后,即支設(shè)模板澆筑永久的結(jié)構(gòu)梁板,用以代替常規(guī)順作法的臨時(shí)支撐,以平衡作用在圍護(hù)墻上的土壓力。因此當(dāng)開(kāi)挖結(jié)束時(shí),地下結(jié)構(gòu)即已施工完成。這種地下結(jié)構(gòu)的施工方式是自上而下澆筑,同常規(guī)順作法開(kāi)挖到坑底后再自下而上澆筑地下結(jié)構(gòu)的施工方法不同,故成為逆作法。當(dāng)逆作地下結(jié)構(gòu)的同時(shí)還進(jìn)行地上結(jié)構(gòu)的施工,則稱為全逆作法,如圖7(左)所示;當(dāng)僅逆作地下結(jié)構(gòu)而并不同步施工地上結(jié)構(gòu)時(shí),則稱為半逆作法,如圖7(右)所示。由于逆作法的梁板重量較常規(guī)順作法的臨時(shí)支撐要大得多,因此必須考慮立柱和立柱樁的承載能力問(wèn)題。尤其是采用全逆作法時(shí),地上結(jié)構(gòu)所能同時(shí)施工的最大層數(shù)應(yīng)根據(jù)立柱和立柱樁的承載力確定。圖7全逆作法示意圖(左)、半逆作法示意圖(右)逆作法通常采用支護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合,根據(jù)支護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合的程度,逆作法可以有兩種類型,即周邊臨時(shí)圍護(hù)體結(jié)合坑內(nèi)水平梁板體系替代支撐采用逆作法施工、支護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)全面相結(jié)合采用逆作法施工。逆作法的主要優(yōu)點(diǎn)如下:(1)樓板剛度高于常規(guī)順作法的臨時(shí)支撐,基坑開(kāi)挖的安全度得到提高,且一般而言基坑的變形較小,因而對(duì)基坑周邊環(huán)境的影響較小。(2)當(dāng)采用全逆作法時(shí),地上和地下結(jié)構(gòu)同時(shí)施工因此可縮短工程的總工期。(3)地面樓板先施工完成后,可以為施工提供作業(yè)空間,因此可以解決施工場(chǎng)地狹小的問(wèn)題。(4)逆作法采用支護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合,因此可以節(jié)省常規(guī)順作法中大量臨時(shí)支撐的設(shè)置和拆除,經(jīng)濟(jì)性好,且有利于降低能耗、節(jié)約資源。但逆作法也存在如下不足:(1)技術(shù)復(fù)雜,垂直構(gòu)件續(xù)接處理困難,接頭施工復(fù)雜。(2)對(duì)施工技術(shù)要求高,例如對(duì)一柱一樁的定位和垂直度控制要求高,立柱之間及立柱與連續(xù)墻之間的差異沉降控制要求高等。(3)采用逆作暗挖,作業(yè)環(huán)境差,結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量易受影響。(4)逆作法設(shè)計(jì)與主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)聯(lián)度大,受主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)度的制約。當(dāng)工程具有以下特征或技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求時(shí),可以考慮選用逆作法方案:(1)大面積的深基坑工程,采用逆作法方案,節(jié)省臨時(shí)支撐體系費(fèi)用.(2)基坑周邊環(huán)境條件復(fù)雜,且對(duì)變形敏感采用逆作法有利于控制基坑的變形。(3)施工場(chǎng)地緊張,利用逆作的地下首層樓板作為施工平臺(tái)。(4)工期進(jìn)度要求高,采用上下部結(jié)構(gòu)同時(shí)的全逆作法設(shè)計(jì)方案,施工縮短總工期。3、順逆結(jié)合方案對(duì)于某些條件復(fù)雜或具有特別技術(shù)經(jīng)濟(jì)性要求的基坑工程,采用單純的順作法或逆作法都難以同時(shí)滿足經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、工期及環(huán)境保護(hù)等多方面的要求。在工程實(shí)踐中,有時(shí)為了同時(shí)滿足多方面的要求,采用了順作法與逆作法結(jié)合的方案,通過(guò)充分發(fā)揮順作法與逆作法的優(yōu)勢(shì),取長(zhǎng)補(bǔ)短,從而實(shí)現(xiàn)工程的建設(shè)目標(biāo)。工程中常用的順逆結(jié)合方案主要有:(1)主樓先順作、裙樓后逆作方案;(2)裙樓先逆作、主樓后順作方案;(3)中心順作、周邊逆作方案。3。1.主樓先順作、裙樓后逆作方案超高層建筑通常由主樓與裙樓兩部分組成,其下一般整體設(shè)置多層地下室,因此超高層建筑的基坑多為深大基坑。在基坑面積較大、挖深較深、施工場(chǎng)地狹小的情況下,若地下室深基礎(chǔ)采用明挖順作支撐方案施工,不僅操作非常困難,耽誤了塔樓的施工進(jìn)度,施工周期長(zhǎng),而且對(duì)周邊環(huán)境影響大,經(jīng)濟(jì)性也差。另一方面,主樓結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要性也決定了其不適合采用逆作法.一般來(lái)說(shuō)主樓為超高層建筑工期控制的主導(dǎo)因素,在施工場(chǎng)地緊張的情況下,可先采用順作法施工主樓地下室,而裙樓暫時(shí)作為施工場(chǎng)地,待主樓進(jìn)入上部結(jié)構(gòu)施工的某一階段,再逆作施工裙樓地下室,這種順逆結(jié)合的方案即為主樓先順作、裙樓后逆作方案。主樓先順作、裙樓后逆作具有其特有的優(yōu)點(diǎn):(1)該方案一方面解決了施工場(chǎng)地狹小、操作困難的問(wèn)題;另一方面塔樓順作基坑面積較小,可加快施工速度;裙樓逆作施工不占用絕對(duì)工期,縮短了總工期,并可減少前期投資額。(2)裙樓地下室逆作能夠有效地控制基坑的變形,可減小對(duì)周邊環(huán)境的影響;同時(shí)又由于省去了常規(guī)順作法中支設(shè)和拆除大量的臨時(shí)支撐,經(jīng)濟(jì)性較好。主樓先順作、裙樓后逆作方案用于滿足如下條件的基坑工程:(1)地下室?guī)缀跤米憬ㄖt線,使得施工場(chǎng)地狹小,地下工程施工階段需要占用部分裙樓區(qū)域作為施工場(chǎng)地;(2)主樓為超高層建筑,是控制工期的主導(dǎo)因素,且業(yè)主對(duì)主樓工期要求較高;(3)裙樓地下室面積較大,開(kāi)發(fā)商希望適當(dāng)延緩?fù)顿Y又不影響主樓施工的進(jìn)度;(4)裙樓基坑周邊環(huán)境復(fù)雜、環(huán)境保護(hù)要求高。例:上海環(huán)球金融中心位于上海浦東陸家嘴金融貿(mào)易區(qū)東泰路和世紀(jì)大道路口,周邊環(huán)境條件復(fù)雜,環(huán)境保護(hù)要求較高。主樓建筑地上101層,高度492m,裙樓地上三層,主樓和裙樓下均設(shè)三層地下室,基坑總面積約為22500m2,基坑開(kāi)挖深度主樓區(qū)為17.85?19。85m。考慮到主樓為超高層建筑,業(yè)主對(duì)主樓工期要求較高,同時(shí)希望在不影響主樓施工進(jìn)度的情況下,延緩部分投資,因此本工程采用了主樓先順作和裙樓后逆作的總體設(shè)計(jì)方案。主樓區(qū)域先采用直徑為100m的圓筒形地下連續(xù)墻并結(jié)合三道鋼筋混凝土環(huán)形圍檁作為支護(hù)結(jié)構(gòu),基坑順作開(kāi)挖到底后施工主樓結(jié)構(gòu)。當(dāng)主樓區(qū)主體結(jié)構(gòu)施工至地面層時(shí),再逆作施工裙樓區(qū)基坑。裙樓區(qū)逆作施工期間逐層向下拆除塔樓的圍護(hù)結(jié)構(gòu)(圓筒形地下連續(xù)墻),并將塔樓的核心筒結(jié)構(gòu)作為裙樓各樓層梁板結(jié)構(gòu)的支撐點(diǎn),依次開(kāi)挖并施工裙樓地下室各層樓板結(jié)構(gòu)。主、裙樓的分區(qū)如圖8所示。圖8上海金融中心基坑的主樓和裙樓分區(qū)情況3。2。裙樓先逆作、主樓后順作方案對(duì)于由塔樓和裙樓組成的超高層建筑,有時(shí)裙樓的工期要求非常高(例如裙樓作為商業(yè)建筑時(shí)往往希望能盡快投入商業(yè)運(yùn)營(yíng))而塔樓工期要求相對(duì)較低,此時(shí)裙樓可先采用全逆作法地上地下同時(shí)施工,以節(jié)省工期,并在主樓區(qū)域設(shè)置大空間出土口(主樓由于其構(gòu)件的重要性不適合采用逆作法),待裙樓地下結(jié)構(gòu)施工完成后,再順作施工主樓區(qū)地下結(jié)構(gòu),從而形成裙樓先逆作、主樓后順作的方案。該方案具有以下特點(diǎn):(1)主樓區(qū)域設(shè)置的大空間出土口出土效率高,可加快裙樓逆作的施工速度;(2)裙樓區(qū)域在地下結(jié)構(gòu)首層結(jié)構(gòu)梁板施工完成后,有條件立即向地上施工,可大大縮短裙樓上部結(jié)構(gòu)的工期;(3)裙樓區(qū)域結(jié)構(gòu)梁板代支撐,支撐剛度大,對(duì)基坑的變形控制有利;(4)在逆作階段主樓區(qū)域的大空間出土口可以顯著地改善裙樓逆作區(qū)域地下作業(yè)的通風(fēng)和采光條件;(5)由于主樓區(qū)域需要在裙樓區(qū)域逆作完成后再施工,因此一般情況下將會(huì)增加主樓的工期與工程的總工期。例:南京德基廣場(chǎng)二期工程主體建筑由一幢主樓及群樓組成,主樓地上52層,地上建筑有效高度為244.5m;裙樓地上9層,地上建筑有效高度為55.5m,主樓和裙樓下整體設(shè)置4層地下室。基坑總面積16000m2,主樓區(qū)普遍開(kāi)挖深度21.5m,群樓區(qū)普遍開(kāi)挖深度19.7m?;幽蟼?cè)約13m處是運(yùn)營(yíng)中的地鐵區(qū)間隧道,隧道底部埋深約16m,基坑開(kāi)挖實(shí)施過(guò)程中的環(huán)境保護(hù)要求高.由于業(yè)主希望裙樓區(qū)商業(yè)用房能夠盡快投入運(yùn)營(yíng),且考慮到基坑的環(huán)境保護(hù)要求高,因此基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)采用了裙樓先逆作、主樓后順作的總體設(shè)計(jì)方案.裙樓基坑周邊設(shè)置“兩墻合一"地下連續(xù)墻圍護(hù)體,坑內(nèi)利用四層結(jié)構(gòu)梁板代支撐,采用逆作法先行施工,并同時(shí)開(kāi)展裙樓區(qū)地上9層結(jié)構(gòu)的施工;主樓區(qū)留設(shè)大面積洞口,在地下室底板施工完成后再向上順作主樓結(jié)構(gòu)。圖9為主、裙樓分區(qū)布置圖。圖9德基廣場(chǎng)二期基坑工程主、裙樓分區(qū)布置圖3.3.中心順作、周邊逆作方案對(duì)于超大面積的基坑工程,當(dāng)基坑周邊環(huán)境保護(hù)要求不是很高時(shí),可在基坑周邊首先施工一圈具有一定水平剛度的環(huán)狀結(jié)構(gòu)梁板(以下簡(jiǎn)稱環(huán)板),然后在基坑周邊被動(dòng)區(qū)留土,并采用多級(jí)放坡使中心區(qū)域開(kāi)挖至基底,在中心區(qū)域結(jié)構(gòu)向上順作施工并與周邊結(jié)構(gòu)環(huán)板貫通后,再逐層挖土和逆作施工周邊留土放坡區(qū)域,形成中心順作、周邊逆作的總體設(shè)計(jì)方案。該方案具有以下幾個(gè)顯著特點(diǎn):(1)將整個(gè)基坑分為中心順作區(qū)和周邊逆作區(qū)兩部分,周邊部分采用結(jié)構(gòu)梁板作為水平支撐,而中心部分則無(wú)需設(shè)置支撐,從而節(jié)省了大量臨時(shí)支撐。同時(shí)由于中部采用敞開(kāi)式施工,出土速度較快,大大加快了整體施工進(jìn)度。(2)在基坑周邊首先施工一圈具有一定水平剛度的結(jié)構(gòu)環(huán)板,中心區(qū)域施工過(guò)程中利用被動(dòng)區(qū)多級(jí)放坡留土和結(jié)構(gòu)環(huán)板約束圍護(hù)體的位移,從而達(dá)到控制基坑變形、保護(hù)周圍環(huán)境的目的。(3)由于僅周邊環(huán)板采用逆作法施工,可僅對(duì)首層邊跨結(jié)構(gòu)梁板和一柱一樁進(jìn)行加固,作為施工行車通道,并利用周邊圍護(hù)體作為施工行車通道的豎向支承構(gòu)件,減少了常規(guī)逆作法中施工行車通道區(qū)域結(jié)構(gòu)梁板和支承立柱和立柱樁的加固費(fèi)用。中心順作、周邊逆作方案只有在同時(shí)滿足下列條件的工程中應(yīng)用才能體現(xiàn)出其優(yōu)越性和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益:超大面積的深基坑工程.基坑面積需達(dá)到幾萬(wàn)平方米,基坑平面為多邊形,且至少設(shè)置兩層地下室。基坑面積必須足夠大是由以下因素決定:周邊逆作區(qū)環(huán)板必須具有足夠的寬度,以保證有足夠的剛度可以約束圍護(hù)體變形;為保證逆作區(qū)坡體的穩(wěn)定,周邊留土按一定坡度多級(jí)放坡至基底標(biāo)高需要一定的寬度;在除去逆作區(qū)面積后中心區(qū)域尚應(yīng)有相當(dāng)面積可以順作施工。主體結(jié)構(gòu)為框架結(jié)構(gòu),無(wú)高聳塔樓結(jié)構(gòu)或塔樓結(jié)構(gòu)位于基坑中部。由于中心區(qū)域結(jié)構(gòu)最先施工,塔樓如位于中心區(qū)域可確保塔樓的施工進(jìn)度不受影響。基地周邊環(huán)境有一定的保護(hù)要求,但不是非常嚴(yán)格。周邊逆作區(qū)結(jié)構(gòu)環(huán)板和留土放坡對(duì)圍護(hù)體的變形控制可滿足周邊環(huán)境的保護(hù)要求。仲盛商業(yè)中心上部建筑為5層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),設(shè)置三層地下室。基坑面積約為50000m2,基坑開(kāi)挖深度約為13.3m。由于基坑面積極大,若采用順作法方案,臨時(shí)支撐工程量巨大,造價(jià)高;而采用全逆作法方案,暗挖土方工程量巨大,施工難度高,降低了出土效率.還需設(shè)置大量一柱一樁,加大了施工難度;采用傳統(tǒng)中心島方案,挖土條件較好,可大大加快整體施工進(jìn)度,節(jié)省水平支撐和豎向支承構(gòu)件費(fèi)用。但周邊高土坡隨時(shí)間將產(chǎn)生持續(xù)位移,使圍護(hù)體產(chǎn)生較大變形,對(duì)周邊環(huán)境的影響難以估量??紤]基坑施工安全性、施工方式、工期及工程造價(jià)等因素,本基坑采用了中心順作、周邊地下一層結(jié)構(gòu)環(huán)板逆作的總體設(shè)計(jì)方案。即將基坑分成中部順作區(qū)和周邊逆作區(qū)兩部分,基坑外側(cè)淺層卸土放坡,基坑內(nèi)側(cè)土方開(kāi)挖至地下一層結(jié)構(gòu)梁底標(biāo)高,首先施工周邊逆作區(qū)地下一層結(jié)構(gòu)梁板,形成環(huán)狀支撐,然后在基坑周邊留土,并采用多級(jí)放坡使中心區(qū)域開(kāi)挖至基底.在中心部分結(jié)構(gòu)向上順作施工并與周邊地下一層結(jié)構(gòu)環(huán)板貫通后,再以結(jié)構(gòu)梁板作為水平支撐,逆作施工周邊留土放坡區(qū)域。該方案減小了周邊放坡高度,在中心島施工過(guò)程利用周邊結(jié)構(gòu)環(huán)板剛度和周邊留土共同約束圍護(hù)墻位移,以控制基坑變形,保護(hù)周邊環(huán)境。圖10為該基坑的圍護(hù)剖面圖.圖10仲盛商貿(mào)中心基坑中心順作、周邊逆作剖面示意圖三、基坑周邊支護(hù)結(jié)構(gòu)選型基坑周邊的圍護(hù)結(jié)構(gòu)直接承受基坑施工階段側(cè)向土壓力和水壓力,并將此壓力傳遞到支撐體系。在需采取隔水措施的基坑工程中,當(dāng)周邊圍護(hù)結(jié)構(gòu)不具備自防水作用時(shí),需在支護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)另行設(shè)置隔水帷幕。周邊圍護(hù)結(jié)構(gòu)和隔水帷幕共同形成基坑周邊支護(hù)體系。在基坑工程實(shí)踐中周邊圍護(hù)結(jié)構(gòu)形成了多種成熟的類型,每種類型在適用條件、工程經(jīng)濟(jì)性和工期等方面各有側(cè)重,且周邊圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式的選用直接關(guān)系到工程的安全性、工期和造價(jià),而對(duì)于每個(gè)基坑而言,其工程規(guī)模、周邊環(huán)境、工程水文地質(zhì)條件以及業(yè)主要求等也各不相同,因此在基坑周邊圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需根據(jù)每個(gè)工程特性和每種圍護(hù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),綜合考慮各種因素,合理選用周邊圍護(hù)結(jié)構(gòu)類型。常用支護(hù)結(jié)構(gòu)的類型如圖11常用支護(hù)結(jié)構(gòu)的類型1、土釘墻1.1、普通土釘墻土釘墻是用于土體開(kāi)挖時(shí)保持基坑側(cè)壁或邊坡穩(wěn)定的一種擋土結(jié)構(gòu),主要由密布于原位土體中的細(xì)長(zhǎng)桿件一土釘、粘附于土體表面的鋼筋混凝土面層及土釘之間的被加固土體組成,是具有自穩(wěn)能力的原位擋土墻.這是土釘墻的基本形式。土釘墻與各種隔水帷幕、微型樁及預(yù)應(yīng)力錨桿(索)等構(gòu)件結(jié)合起來(lái),又可形成復(fù)合土釘墻.土釘墻基本形式如圖12圖12土釘墻基本形式剖面圖(1)土釘墻維護(hù)結(jié)構(gòu)有如下特點(diǎn):施工設(shè)備及工藝簡(jiǎn)單,對(duì)基坑形狀適應(yīng)性強(qiáng),經(jīng)濟(jì)性較好;坑內(nèi)無(wú)支撐體系,可實(shí)現(xiàn)敞開(kāi)式開(kāi)挖;柔性大,有良好的抗震性和延性,破壞前有變形發(fā)展過(guò)程;密封性好,完全將土坡表面覆蓋,阻止或限制了地下水從邊坡表面滲出,防止了水土流失及雨水、地下水對(duì)坑壁的侵蝕;土釘墻靠群體作用保持坑壁穩(wěn)定,當(dāng)某條土釘失效時(shí),周邊土釘會(huì)分擔(dān)其荷載;施工所需場(chǎng)地小,移動(dòng)靈活,支護(hù)結(jié)構(gòu)基本不單獨(dú)占用場(chǎng)地內(nèi)的空間;由于孔徑小,與樁等施工工藝相比,穿透卵石、漂石及填石層的能力更強(qiáng);邊開(kāi)挖邊支護(hù)便于信息化施工,能夠根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及開(kāi)挖暴露的地質(zhì)條件及時(shí)調(diào)整土釘參數(shù);需占用坑外地下空間;j。土釘施工與土方開(kāi)挖交叉進(jìn)行,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工組織要求較高。(2)土釘墻適用條件有:a。開(kāi)挖深度小于12m、周邊環(huán)境保護(hù)要求不高的基坑工程;b。地下水位以上或經(jīng)人工降水后的人工填土、黏性土和弱膠結(jié)砂土的基坑支護(hù);c。不適用于以下土層:(a)含水豐富的粉細(xì)砂、中細(xì)砂及含水豐富且較為松散的中粗砂、礫砂及卵石層等;(b)黏聚力很小、過(guò)于干燥的砂層及相對(duì)密度較小的均勻度較好的砂層;(c)有深厚新近填土、淤泥質(zhì)土、淤泥等軟弱土層的地層及膨脹土地層;(d)周邊環(huán)境敏感,對(duì)基坑變形要求較為嚴(yán)格的工程,以及不允許支護(hù)結(jié)構(gòu)超越紅線或鄰近地下建構(gòu)筑物,在可實(shí)施范圍內(nèi)土釘長(zhǎng)度無(wú)法滿足要求的工程。1。2、復(fù)合土釘墻復(fù)核土釘墻主要有土釘墻+預(yù)應(yīng)力錨桿(索)、土釘墻+隔水帷幕和土釘墻+微型樁三種常用形式。由于復(fù)核土釘墻是土釘墻基本形式與其它圍護(hù)結(jié)構(gòu)的組合,因此土釘墻基本形式的特點(diǎn)和適用條件同樣適用于復(fù)合土釘墻。如圖13圖13土釘墻+預(yù)應(yīng)力錨桿(左)、土釘墻+隔水帷幕(中)、土釘墻+微型樁(右)(1)土釘墻+預(yù)應(yīng)力錨桿(索)與土釘墻基本形式相比,土釘墻+預(yù)應(yīng)力錨索形成的復(fù)合土釘墻對(duì)基坑穩(wěn)定性和變形控制更加有利。該圍護(hù)形式適用于對(duì)基坑變形要求相對(duì)較高的基坑。(2)土釘墻+隔水帷幕土釘墻+隔水帷幕的圍護(hù)形式在基坑周邊設(shè)置封閉的隔水帷幕,可防止坑內(nèi)降水對(duì)坑外環(huán)境產(chǎn)生影響。同時(shí)隔水帷幕對(duì)坑壁土體具有預(yù)加固作用,有利于坑壁的穩(wěn)定和控制基坑變形。該圍護(hù)形式適用于地下水位豐富,周邊環(huán)境對(duì)降水敏感的工程,以及土質(zhì)較差,基坑開(kāi)挖較淺的工程。(3)土釘墻+微型樁采用微型樁超前支護(hù)可減小基坑變形.該圍護(hù)形式適用于填土、軟塑狀粘性土等較軟弱土層,需要豎向構(gòu)件增強(qiáng)整體性、復(fù)合體強(qiáng)度及開(kāi)挖面臨時(shí)自立性能的工程;2、水泥土重力式擋墻水泥土重力式圍護(hù)墻是以水泥系材料為固化劑,通過(guò)攪拌機(jī)械采用噴漿施工將固化劑和地基土強(qiáng)行攪拌,形成具有一定厚度的連續(xù)搭接的水泥土柱狀加固體擋墻.示意圖如圖14(左)水泥土重力式圍護(hù)墻具有以下特點(diǎn):(1)可結(jié)合重力式擋墻的水泥土樁形成封閉隔水帷幕,止水性能可靠;(2)使用后遺留的地下障礙物相對(duì)比較容易處理;(3)圍護(hù)結(jié)構(gòu)占用空間較大;(4)圍護(hù)結(jié)構(gòu)位移控制能力較弱,變形較大.(5)當(dāng)墻體厚度較大時(shí),采用水泥土攪拌樁或高壓噴射注漿對(duì)周邊環(huán)境影響較大。水泥土重力式圍護(hù)墻適用條件為:(1)適用于軟土地層中開(kāi)挖深度不超過(guò)7.0m、周邊環(huán)境保護(hù)要求不高的基坑工程。(2)周邊環(huán)境有保護(hù)要求時(shí),采用水泥土重力式擋墻圍護(hù)的基坑不宜超過(guò)5。0m;(3)對(duì)基坑周邊距離1?2倍開(kāi)挖深度范圍內(nèi)存在對(duì)沉降和變形敏感的建構(gòu)筑物時(shí),應(yīng)慎重選用。圖14土釘墻+微型樁(左)、常規(guī)現(xiàn)澆地下連續(xù)墻平面示意圖(右)3、地下連續(xù)墻地下連續(xù)墻可分為現(xiàn)澆地下連續(xù)墻和預(yù)制地下連續(xù)墻兩大類,目前在工程中應(yīng)用的現(xiàn)澆地下連續(xù)墻的槽段形式主要有壁板式、T型和n形等,并可通過(guò)將各種形式槽段組合,形成格形、圓筒形等結(jié)構(gòu)形式。3.1、常規(guī)現(xiàn)澆地下連續(xù)墻現(xiàn)澆地下連續(xù)墻是采用原位連續(xù)成槽澆筑形成的鋼筋混凝土圍護(hù)墻。地下連續(xù)墻具有擋土和隔水雙重作用。示意圖如圖14(右)(1)常規(guī)現(xiàn)澆地下連續(xù)墻特點(diǎn)如下:a。施工具有低噪音、低震動(dòng)等優(yōu)點(diǎn),工程施工對(duì)環(huán)境的影響小;剛度大、整體性好,基坑開(kāi)挖過(guò)程中安全性高,支護(hù)結(jié)構(gòu)變形較??;墻身具有良好的抗?jié)B能力,坑內(nèi)降水時(shí)對(duì)坑外的影響較??;可作為地下室結(jié)構(gòu)的外墻,可配合逆作法施工,以縮短工程的工期、降低工程造價(jià)。e。受到條件限制墻厚無(wú)法增加的情況下,可采用加肋的方式形成T型槽段或n型槽段增加墻體的抗彎剛度。存在棄土和廢泥漿處理、粉砂地層易引起槽壁坍塌及滲漏等問(wèn)題,需采取相關(guān)的措施來(lái)保證連續(xù)墻施工的質(zhì)量.g。由于地下連續(xù)墻水下澆筑、槽段之間存在接縫的施工工藝特點(diǎn),地墻墻身以及接縫位置存在防水的薄弱環(huán)節(jié),易產(chǎn)生滲漏水現(xiàn)象。用于“兩墻合一”需進(jìn)行專項(xiàng)防水設(shè)計(jì)。h。由于兩墻合一地下連續(xù)墻作為永久使用階段的地下室外墻,需結(jié)合主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),在地下連續(xù)墻內(nèi)為主體結(jié)構(gòu)留設(shè)預(yù)埋件.“兩墻合一"地下連續(xù)墻設(shè)計(jì)必須在主體建筑結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)基本完成方可開(kāi)展。(2)常規(guī)現(xiàn)澆地下連續(xù)墻適用條件為:a。深度較大的基坑工程,一般開(kāi)挖深度大于10m才有較好的經(jīng)濟(jì)性;b。鄰近存在保護(hù)要求較高的建、構(gòu)筑物,對(duì)基坑本身的變形和防水要求較高的工程;c。基地內(nèi)空間有限,地下室外墻與紅線距離極近,采用其它圍護(hù)形式無(wú)法滿足留設(shè)施工操作空間要求的工程;d。圍護(hù)結(jié)構(gòu)亦作為主體結(jié)構(gòu)的一部分,且對(duì)防水、抗?jié)B有較嚴(yán)格要求的工程;e。采用逆作法施工,地上和地下同步施工時(shí),一般采用地下連續(xù)墻作為圍護(hù)墻;在超深基坑中,例如30m?50m的深基坑工程,采用其它圍護(hù)體無(wú)法滿足要求時(shí),常采用地下連續(xù)墻作為圍護(hù)體。3。2、圓筒形地下連續(xù)墻圓筒形地下連續(xù)墻是現(xiàn)澆地下連續(xù)墻的一種組合結(jié)構(gòu)形式,是采用壁板式槽段或轉(zhuǎn)角槽段組合成圓筒形結(jié)構(gòu)形式。示意圖見(jiàn)圖15(左)(1)圓筒形地下連續(xù)墻特點(diǎn)為a。充分利用了土的拱效應(yīng),降低了作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的土壓力;b。圓形結(jié)構(gòu)具有更好的力學(xué)性能,與常規(guī)形狀的基坑不同,它可將作用在其上面的荷載基本上轉(zhuǎn)化為地下連續(xù)墻的環(huán)向壓力,可充分發(fā)揮混凝土抗壓性能好的特點(diǎn),有利于控制基坑變形。c。在工程中圓筒形地下連續(xù)墻平面形狀實(shí)際為多邊形,并非理想的圓形結(jié)構(gòu),其受力狀態(tài)以環(huán)向受壓為主,受彎為輔。(2)圓筒形地下連續(xù)墻適用條件為a。主體地下結(jié)構(gòu)為圓形或接近圓形的工程。b。受到條件限制或?yàn)榱朔奖闶┕ば璨捎脽o(wú)支撐大空間施工的工程.圖15圓筒形地下連續(xù)墻平面示意圖(左)、格形地下連續(xù)墻平面示意圖(右)3.3、格形地下連續(xù)墻格形地下連續(xù)墻是現(xiàn)澆地下連續(xù)墻的一種組合結(jié)構(gòu)形式.格形地下連續(xù)墻是靠其自身重量穩(wěn)定的半重力式結(jié)構(gòu),是一種涉及建(構(gòu))筑物地基開(kāi)挖的無(wú)支撐空間坑壁結(jié)構(gòu).示意圖如圖15(右)(1)格形地下連續(xù)墻特點(diǎn)為是靠其自身重量穩(wěn)定的半重力式結(jié)構(gòu),基坑開(kāi)挖階段無(wú)需設(shè)置支撐體系;相對(duì)于其它無(wú)自立式圍護(hù)結(jié)構(gòu),基坑變形較小,對(duì)周邊環(huán)境保護(hù)較為有利;受到自身結(jié)構(gòu)的限制,一般槽段數(shù)量較多。(2)格形地下連續(xù)墻適用條件為適用于無(wú)法設(shè)置內(nèi)支撐體系,且對(duì)變形控制要求較嚴(yán)格的深基坑工程;多用于船塢及特殊條件下無(wú)法設(shè)置水平支撐的基坑工程,目前也有應(yīng)用于大型的工業(yè)基坑。3。4、預(yù)制地下連續(xù)墻預(yù)制地下連續(xù)墻即采用常規(guī)的泥漿護(hù)壁成槽,在成槽后,插入預(yù)制構(gòu)件并在構(gòu)件間采用現(xiàn)澆混凝土將其連成一個(gè)完整的墻體。如圖16圖16預(yù)制地下連續(xù)墻平面示意圖(1)預(yù)制地下連續(xù)墻特點(diǎn)a。工廠化制作可充分保證墻體的施工質(zhì)量,墻體構(gòu)件外觀平整,可直接作為地下室的建筑內(nèi)墻,不僅節(jié)約了成本,也增大了地下室面積。由于工廠化制作,預(yù)制地下連續(xù)墻與基礎(chǔ)底板、剪力墻和結(jié)構(gòu)梁板的連接處預(yù)埋件位置準(zhǔn)確,不會(huì)出現(xiàn)鋼筋連接器脫落現(xiàn)象。墻段預(yù)制時(shí)可通過(guò)采取相應(yīng)的構(gòu)造措施和節(jié)點(diǎn)形式達(dá)到結(jié)構(gòu)防水的要求,并改善和提高了地下連續(xù)墻的整體受力性能。為便于運(yùn)輸和吊放,預(yù)制地下連續(xù)墻大多采用空心截面,減小自重節(jié)省材料,經(jīng)濟(jì)性好.可在正式施工前預(yù)制加工,制作與養(yǎng)護(hù)不占絕對(duì)工期;現(xiàn)場(chǎng)施工速度快;采用預(yù)制墻段和現(xiàn)澆接頭,免掉了常規(guī)拔除鎖口管或接頭箱的過(guò)程,節(jié)約了成本和工期。由于大大減少了成槽后泥漿護(hù)壁的時(shí)間,因此增強(qiáng)了槽壁穩(wěn)定性,有利于保護(hù)周邊環(huán)境。(2)預(yù)制地下連續(xù)墻適用條件在現(xiàn)階段的工程實(shí)踐中,由于受到起重和吊裝能力的限制,墻段總長(zhǎng)度受到了一定限制,一般僅用于6-7米以內(nèi)的淺基坑,且大多將預(yù)制地下連續(xù)墻用作主體結(jié)構(gòu)地下室外墻。4、灌注樁排樁圍護(hù)墻灌注樁排樁圍護(hù)墻是采用連續(xù)的柱列式排列的灌注樁形成了圍護(hù)結(jié)構(gòu)。工程中常用的灌注樁排樁的形式有分離式、雙排式和咬合式。4。1、分離式排樁分離式排樁是工程中灌注樁排樁圍護(hù)墻最常用,也是較簡(jiǎn)單的圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式。灌注樁排樁外側(cè)可結(jié)合工程的地下水控制要求設(shè)置相應(yīng)的隔水帷幕。如圖17圖17分離式排樁平面示意圖(1)分離式排樁特點(diǎn)3。施工工藝簡(jiǎn)單、工藝成熟、質(zhì)量易控制、造價(jià)經(jīng)濟(jì)。噪聲小、無(wú)振動(dòng)、無(wú)擠土效應(yīng),施工時(shí)對(duì)周邊環(huán)境影響小。C。可根據(jù)基坑變形控制要求靈活調(diào)整圍護(hù)樁剛度。在基坑開(kāi)挖階段僅用作臨時(shí)圍護(hù)體,在主體地下室結(jié)構(gòu)平面位置、埋置深度確定后即有條件設(shè)計(jì)、實(shí)施。e。在有隔水要求的工程中需另行設(shè)置隔水帷幕。其隔水帷幕可根據(jù)工程的土層情況、周邊環(huán)境特點(diǎn)、基坑開(kāi)挖深度以及經(jīng)濟(jì)性等要求的綜合選用。(2)分離式排樁適用條件軟土地層中一般適用于開(kāi)挖深度不大于20m的深基坑工程。b。地層適用性廣,對(duì)于從軟粘土到粉砂性土、卵礫石、巖層中的基坑均適用。4。2、雙排式排樁為增大排樁的整體抗彎剛度和抗側(cè)移能力時(shí),可將樁設(shè)置成為前后雙排,將前后排樁樁頂?shù)墓诹河脵M向連梁連接,就形成了雙排門架式擋土結(jié)構(gòu)。如圖18圖18雙排式排樁平面示意圖(左)、雙排式排樁圍護(hù)墻剖面示意圖(右)(1)雙排式排樁特點(diǎn)a??箯潉偠却?,施工工藝簡(jiǎn)單、工藝成熟、質(zhì)量易控制、造價(jià)經(jīng)濟(jì)。b??勺鳛樽粤⑹綉冶壑ёo(hù)結(jié)構(gòu),無(wú)需設(shè)置支撐體系.c。圍護(hù)體占用空間大。d。自身不能隔水,在有隔水要求的工程中需另設(shè)隔水帷幕.(2)雙排式排樁適用條件:適用于場(chǎng)地空間充足,開(kāi)挖深度較深,變形控制要求較高,且無(wú)法內(nèi)支撐體系的工程。4。3、咬合式排樁有時(shí)因場(chǎng)地狹窄等原因,無(wú)法同時(shí)設(shè)置排樁和隔水帷幕時(shí),可采用樁與樁之間咬合的形式,形成可起到止水作用的咬合式排樁圍護(hù)墻。咬合式排樁圍護(hù)墻的先行樁采用素混凝土樁或鋼筋混凝土樁,后行樁采用鋼筋混凝土樁。如圖19圖19咬合式排樁平面示意圖(1)咬合式排樁特點(diǎn)受力結(jié)構(gòu)和隔水結(jié)構(gòu)合一,占用空間較小。整體剛度較大,防水性能較好。雋施工速度快,工程造價(jià)低。d。施工中可干孔作業(yè),無(wú)須排放泥漿,機(jī)械設(shè)備噪音低、振動(dòng)少,對(duì)環(huán)境污染小。對(duì)成樁垂直度要求較高,施工難度較高。(2)咬合式排樁適用條件適用于淤泥、流砂、地下水富集的軟土地區(qū)。b。適用于鄰近建構(gòu)筑物對(duì)降水、地面沉降較敏感等環(huán)境保護(hù)要求較高的基坑工程.5、型鋼水泥土攪拌墻型鋼水泥土攪拌墻是一種在連續(xù)套接的三軸水泥土攪拌樁內(nèi)插入型鋼形成的復(fù)合擋土隔水結(jié)構(gòu)。如圖20圖20型鋼水泥土攪拌墻平面布置圖(1)型鋼水泥土攪拌墻特點(diǎn)a。受力結(jié)構(gòu)與隔水帷幕合一,圍護(hù)體占用空間小.b。圍護(hù)體施工對(duì)周圍環(huán)境影響小。c。采用套接一孔施工,實(shí)現(xiàn)了相鄰樁體完全無(wú)縫銜接,墻體防滲性能好。d。三軸水泥土攪拌樁施工過(guò)程無(wú)需回收處理泥漿,且基坑施工完畢后型鋼可回收,環(huán)保節(jié)能。e。適用土層范圍較廣,還可以用于較硬質(zhì)地層.£工藝簡(jiǎn)單、成樁速度快,圍護(hù)體施工工期短。在地下室施工完畢后型鋼可拔除,實(shí)現(xiàn)型鋼的重復(fù)利用,經(jīng)濟(jì)性較好。僅在基坑開(kāi)挖階段用作臨時(shí)圍護(hù)體,在主體地下室結(jié)構(gòu)平面位置、埋置深度確定后即有條件設(shè)計(jì)、實(shí)施。由于型鋼拔除后在攪拌樁中留下的孔隙需采取注漿等措施進(jìn)行回填,特別是鄰近變形敏感的建構(gòu)筑物時(shí),對(duì)回填質(zhì)量要求較高.(2)型鋼水泥土攪拌墻適用條件從黏性土到砂性土,從軟弱的淤泥和淤泥質(zhì)土到較硬、較密實(shí)的砂性土,甚至在含有砂卵石的地層中經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)奶幚矶寄軌蜻M(jìn)行施工.軟土地區(qū)一般用于開(kāi)挖深度不大于13。0m的基坑工程。適用于施工場(chǎng)地狹小,或距離用地紅線、建筑物等較近時(shí),采用排樁結(jié)合隔水帷幕體系無(wú)法滿足空間要求的基坑工程。型鋼水泥土攪拌墻的剛度相對(duì)較小,變形較大,在對(duì)周邊環(huán)境保護(hù)要求較高的工程中,例如基坑緊鄰運(yùn)營(yíng)中的地鐵隧道、歷史保護(hù)建筑、重要地下管線時(shí),應(yīng)慎重選用。當(dāng)基坑周邊環(huán)境對(duì)地下水位變化較為敏感,攪拌樁樁身范圍內(nèi)大部分為砂(粉)性土等透水性較強(qiáng)的土層時(shí),應(yīng)慎重選用。6、鋼板樁圍護(hù)墻鋼板樁是一種帶鎖口或鉗口的熱軋(或冷彎)型鋼,鋼板樁打入后靠鎖口或鉗口相互連接咬合,形成連續(xù)的鋼板樁圍護(hù)墻,用來(lái)?yè)跬梁蛽跛?。如圖21圖21鋼板樁圍護(hù)墻平面圖(1)鋼板樁圍護(hù)墻特點(diǎn)具有輕型、施工快捷的特點(diǎn)?;邮┕そY(jié)束后鋼板樁可拔除,循環(huán)利用,經(jīng)濟(jì)性較好。在防水要求不高的工程中,可采用自身防水。在防水要求高的工程中,可另行設(shè)置隔水帷幕。鋼板樁抗側(cè)剛度相對(duì)較小,變形較大。鋼板樁打入和拔除對(duì)土體擾動(dòng)較大。鋼板樁拔除后需對(duì)土體中留下的孔隙進(jìn)行回填處理.(2)鋼板樁圍護(hù)墻適用條件由于其剛度小,變形較大,一般適用于開(kāi)挖深度不大于7m,周邊環(huán)境保護(hù)要求不高的基坑工程。b。由于鋼板樁打入和拔除對(duì)周邊環(huán)境影響較大,鄰近對(duì)變形敏感建構(gòu)筑物的基坑工程不宜采用。7、鋼筋混凝土板樁圍護(hù)墻鋼筋混凝土板樁圍護(hù)墻是由鋼筋混凝土板樁構(gòu)件連續(xù)沉樁后形成的基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu).如圖22圖22鋼筋混凝土板樁圍護(hù)墻立面圖(1)鋼筋混凝土板樁圍護(hù)墻特點(diǎn)具有強(qiáng)度高、剛度大、取材方便、施工簡(jiǎn)易等優(yōu)點(diǎn)。b。其外形可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)制作,槽榫結(jié)構(gòu)可以解決接縫防水。(2)鋼筋混凝土板樁圍護(hù)墻適用條件a.開(kāi)挖深度小于10m的中小型基坑工程,作為地下結(jié)構(gòu)的一部分,則更為經(jīng)濟(jì);大面積基坑內(nèi)的小基坑即“坑中坑”工程,不必坑內(nèi)拔樁,降低作業(yè)難度;較復(fù)雜環(huán)境下的管道溝槽支護(hù)工程,可替代不便拔除的鋼板樁;水利工程中的臨水基坑工程,內(nèi)河駁岸、小港碼頭、港口航道、船塢船閘、河口防汛墻、防浪堤及其他河道海塘治理工程。四、內(nèi)支撐與錨桿體系選型1、內(nèi)支撐系統(tǒng)支撐結(jié)構(gòu)選型包括支撐材料和體系的選擇以及支撐結(jié)構(gòu)布置等內(nèi)容。支撐結(jié)構(gòu)選型從結(jié)構(gòu)體系上可分為平面支撐體系和豎向斜撐體系;從材料上可分為鋼支撐、鋼筋混凝土支撐和鋼和混凝土組合支撐的形式。各種形式的支撐體系根據(jù)其材料特點(diǎn)具有不同的優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用范圍。1.1、鋼支撐體系鋼支撐體系是在基坑內(nèi)將鋼構(gòu)件用焊接或螺栓拼接起來(lái)的結(jié)構(gòu)體系.鋼支撐架設(shè)和拆除速度快、架設(shè)完畢后不需等待強(qiáng)度即可直接開(kāi)挖下層土方,而且支撐材料可重復(fù)循環(huán)使用的特點(diǎn),對(duì)節(jié)省基坑工程造價(jià)和加快工期具有顯著優(yōu)勢(shì),適用于開(kāi)挖深度一般、平面形狀規(guī)則、狹長(zhǎng)形的基坑工程中。鋼支撐幾乎成為地鐵車站基坑工程首選的支撐體系。但由于鋼支撐節(jié)點(diǎn)構(gòu)造和安裝復(fù)雜以及目前常用的鋼支撐材料截面承載力較為有限等特點(diǎn)1.2、鋼筋混凝土支撐體系鋼筋混凝土支撐具有剛度大、整體性好的特點(diǎn),而且可采取靈活的平面布置形式適應(yīng)基坑工程的各項(xiàng)要求。1。3、圓環(huán)支撐形式圓環(huán)支撐體系具有如下幾點(diǎn)方面典型的優(yōu)點(diǎn):受力性能合理.采用圓環(huán)內(nèi)支撐形式,從根本上改變了常規(guī)的支撐結(jié)構(gòu)方式,這種以水平受壓為主的圓環(huán)內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)體系,能夠充分發(fā)揮混凝土材料的受壓特性,具有足夠的剛度和變形小的特點(diǎn)。b。加快土方挖運(yùn)的速度.采用圓環(huán)內(nèi)支撐結(jié)構(gòu),在基坑平面形成的無(wú)支撐面積達(dá)到70%左右,為挖運(yùn)土的機(jī)械化施工提供了良好的多點(diǎn)作業(yè)條件,挖土速度可成倍提高,同時(shí)有利于基坑變形的時(shí)效控制。c。經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。深基坑施工中采用圓環(huán)內(nèi)支撐結(jié)構(gòu),用料節(jié)省顯著,與各類支撐結(jié)構(gòu)相比節(jié)省大量鋼材和水泥,其單位土方的開(kāi)挖費(fèi)用較其他支撐相比有較大幅度的下降,施工費(fèi)用節(jié)約可觀,社會(huì)效益十分顯著??蛇m用于狹小場(chǎng)地施工。在施工場(chǎng)地狹小或四周無(wú)施工場(chǎng)地的工程中,使用圓環(huán)內(nèi)支撐也是較合適的。因本支撐剛度大,可通過(guò)配筋、調(diào)整立柱間距等措施,提高其橫向承載能力.亦可在上面搭設(shè)堆料平臺(tái),安裝施工機(jī)械,便于施工的正常進(jìn)行。以上為圓環(huán)體系的一些較為突出的優(yōu)點(diǎn),當(dāng)然也存在不利的因素,如根據(jù)該支撐形式的受力特點(diǎn),要求土方開(kāi)挖流程應(yīng)確保圓環(huán)支撐受力的均勻性,圓環(huán)四周坑邊應(yīng)土方均勻、對(duì)稱的挖除,同時(shí)要求土方開(kāi)挖必須在上道支撐完全形成后進(jìn)行。1.4、鋼與混凝土組合支撐形式鋼支撐具有架設(shè)以及拆除施工速度快、可以通過(guò)施加和復(fù)加預(yù)應(yīng)力控制基坑變形以及可以重復(fù)利用經(jīng)濟(jì)性較好的特點(diǎn),因此在大

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