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基坑工程方案比選一、概述隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展,都市化步伐加快,結(jié)合都市建設(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)挖面積普通可達(dá)2~6萬(wàn)平方米。進(jìn)入21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)新特點(diǎn),各種新型圍護(hù)型式、施工工藝不斷涌現(xiàn)。因而有必要對(duì)基坑工程設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比選。1、基坑工程特點(diǎn):基坑工程最基本作用是為了給地下工程敞開(kāi)開(kāi)挖創(chuàng)造條件。正是由于這個(gè)基本作用,決定了基坑工程特點(diǎn):(1)、安全儲(chǔ)備小、風(fēng)險(xiǎn)大。普通狀況下,基坑工程作為暫時(shí)性辦法,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)于永久性構(gòu)造而言,在強(qiáng)度、變形、防滲、耐久性等方面規(guī)定較低某些,安全儲(chǔ)備規(guī)定可小某些。。因而,基坑工程具備較大風(fēng)險(xiǎn)性,必要要有合理應(yīng)對(duì)辦法;(2)、制約因素多?;庸こ膛c自然條件關(guān)系較為密切,設(shè)計(jì)施工中必要全面考慮氣象、工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件及其在施工中變化,充分理解工程所處工程地質(zhì)及水文地質(zhì)、周邊環(huán)境與基坑開(kāi)挖關(guān)系及互相影響。此外,還要受到相鄰建筑物、地下構(gòu)筑物和地下管線等影響,周邊環(huán)境容許變形量、重要性等也會(huì)成為基坑工程設(shè)計(jì)和施工制約因素,甚至成為基坑工程成敗核心。(3)、計(jì)算理論不完善。基坑工程作為地下工程,所處地質(zhì)條件復(fù)雜,影響因素眾多,人們對(duì)巖土力學(xué)性質(zhì)理解還不進(jìn)一步,諸多設(shè)計(jì)計(jì)算理論,如巖土壓力、巖土本構(gòu)關(guān)系等,還不完善,還是一門發(fā)展中學(xué)科;(4)、綜合性知識(shí)經(jīng)驗(yàn)規(guī)定高。基坑工程設(shè)計(jì)和施工不但需要巖土工程方面知識(shí),也需要構(gòu)造工程方面知識(shí)。同步,基坑工程中設(shè)計(jì)和施工是密不可分,設(shè)計(jì)計(jì)算工況必要和施工實(shí)際工況一致才干保證設(shè)計(jì)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)構(gòu)造設(shè)計(jì)、施工,一方面要閱讀和分析巖土工程地質(zhì)勘察報(bào)告,理解土層分布狀況及其物理、力學(xué)性質(zhì)、水文地質(zhì)狀況等,以便選取適當(dāng)支護(hù)構(gòu)造體系和進(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)構(gòu)造設(shè)計(jì)、坑內(nèi)地基加固設(shè)計(jì)、降水設(shè)計(jì)、土方開(kāi)挖等根據(jù)?;庸こ處r土勘察普通并不單獨(dú)進(jìn)行,而是與主體工程地基勘察同步進(jìn)行,因而勘察方案及勘察工作量應(yīng)依照主體工程和基坑工程設(shè)計(jì)與施工規(guī)定統(tǒng)一制定。在進(jìn)行基坑工程巖土勘察前,委托方應(yīng)提供基本工程資料和設(shè)計(jì)對(duì)勘察技術(shù)規(guī)定、建設(shè)場(chǎng)地及周邊地下管線和設(shè)施資料、以及也許采用支護(hù)方式、施工工藝規(guī)定等。2.2、周邊環(huán)境條件環(huán)保是基坑工程重要任務(wù)之一,在建筑物密集、管線眾多區(qū)域特別突出。由于對(duì)周邊建(構(gòu))筑物及設(shè)施狀況不理解,就盲目開(kāi)挖導(dǎo)致?lián)p失實(shí)例諸多,且有些后果十分嚴(yán)重。因而基坑工程在支護(hù)設(shè)計(jì)前應(yīng)開(kāi)展環(huán)境調(diào)查工作,理解影響區(qū)內(nèi)道路、管線、建(構(gòu))筑物詳細(xì)資料,從而為設(shè)計(jì)和施工采用針對(duì)性保護(hù)辦法提供根據(jù)。2.3、主體構(gòu)造設(shè)計(jì)條件與施工條件主體構(gòu)造設(shè)計(jì)資料是基坑支護(hù)構(gòu)造設(shè)計(jì)必不可少根據(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、構(gòu)造平面圖、建筑剖面圖、基本構(gòu)造與樁基設(shè)計(jì)資料等?;蝇F(xiàn)場(chǎng)施工條件也是支護(hù)構(gòu)造設(shè)計(jì)重要根據(jù),重要應(yīng)考慮工程所在地施工經(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規(guī)定、本地政府對(duì)施工關(guān)于管理規(guī)定、場(chǎng)地內(nèi)部對(duì)土方、材料運(yùn)送以及材料堆放等方面規(guī)定等。2.4、設(shè)計(jì)規(guī)范與原則國(guó)內(nèi)巖土工程技術(shù)原則種類繁多,關(guān)系比較復(fù)雜,其中與基坑工程關(guān)于規(guī)范、規(guī)程,即有國(guó)標(biāo)如:《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》(GB50330)、《建筑地基基本設(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)性原則如:《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)制定原則如《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)制定地方性原則如:上海市原則《基坑工程設(shè)計(jì)規(guī)程》(DBJ08-61)、天津市原則《巖土工程技術(shù)規(guī)范》(DB29-20)、廣東省原則《建筑基坑支護(hù)工程技術(shù)規(guī)程》(DBJ/T15-20)、浙江省原則《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重要有順作法和逆作法兩類基本形式,它們具備各自鮮明特點(diǎn)。在同一種基坑工程中,順作法和逆作法也可以在不同基坑區(qū)域組合使用,從而在特定條件下滿足工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)性規(guī)定。方案分類如REF_Ref\r\h圖1所示:基坑總體方案分類1、順作法方案基坑支護(hù)構(gòu)造普通由圍護(hù)墻、隔水帷幕、水平內(nèi)支撐系統(tǒng)(或錨桿系統(tǒng))以及支撐豎向支承系統(tǒng)構(gòu)成。所謂順作法,是指先施工周邊圍護(hù)構(gòu)造,然后由上而下分層開(kāi)挖,并依次設(shè)立水平支撐(或錨桿系統(tǒng)),開(kāi)挖至坑底后,再由下而上施工主體地下構(gòu)造基本底板、豎向墻柱構(gòu)件及水平樓板構(gòu)件,并按一定順序拆除水平支撐系統(tǒng),進(jìn)而完畢地下構(gòu)造施工過(guò)程。當(dāng)不設(shè)支護(hù)構(gòu)造而直接采用放坡開(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構(gòu)造。順作法是基坑工程老式開(kāi)挖施工辦法,施工工藝成熟,支護(hù)構(gòu)造體系與主體構(gòu)造相對(duì)獨(dú)立,相比逆作法,其設(shè)計(jì)、施工均比較便捷。由于是老式工藝,對(duì)施工單位管理和技術(shù)水平規(guī)定相對(duì)較低,施工單位選取面較廣。此外順作法相對(duì)于逆作法而言,其基坑支護(hù)構(gòu)造設(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)度制約小,基坑工程有條件盡早開(kāi)工。順作法慣用總體方案涉及放坡開(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)挖普通合用于淺基坑。由于基坑敞開(kāi)式施工,因而工藝簡(jiǎn)便、造價(jià)經(jīng)濟(jì)、施工進(jìn)度快。但這種施工方式規(guī)定具備足夠施工場(chǎng)地與放坡范疇。放坡開(kāi)挖示意圖如REF_Ref\r\h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)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)挖和地下構(gòu)造施工均比較便捷。但自立式圍護(hù)體需要占用較寬場(chǎng)地空間,因而設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮紅線限制。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)條件合用性。由于圍護(hù)體施工質(zhì)量難以進(jìn)行直觀監(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)示意圖如REF_Ref\r\h圖3所示。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)可用于必要敞開(kāi)式開(kāi)挖、但對(duì)圍護(hù)體占地寬度有一定限制基坑工程。其采用品有一定剛度板式支護(hù)體,如鉆孔灌注樁或地下持續(xù)墻。單排懸臂灌注樁樁支護(hù)普通用于淺基坑,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,合用范疇很小。雙排樁、格形地下持續(xù)墻等圍護(hù)體型式所構(gòu)成懸臂板式支護(hù)體系合用于中檔開(kāi)挖深度、且對(duì)圍護(hù)變形有一定控制規(guī)定基坑工程。雙排樁圍護(hù)剖面示意圖、格型地下持續(xù)墻支護(hù)平面示意圖如REF_Ref\r\h圖4。雙排樁支護(hù)剖面示意圖(左)、格形地下持續(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)構(gòu)成,圍護(hù)墻種類較多,涉及地下持續(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、變形控制規(guī)定高軟土地區(qū),圍護(hù)墻結(jié)合內(nèi)支撐系統(tǒng)是慣用與成熟支護(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)立和拆除大量暫時(shí)支撐,因而經(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混凝土碎塊都也會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不利影響。典型基坑支護(hù)剖面如REF_Ref\r\h圖5(左)所示典型圍護(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)于超大面積基坑工程,采用如REF_Ref\r\h圖5(左)所示支護(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,即先保存圍護(hù)墻處一定寬度土體,以抵抗坑外側(cè)土壓力,然后將基坑中部土體挖除,再施工中部主體構(gòu)造,再運(yùn)用中部已施工好主體構(gòu)造反力架設(shè)支撐,然后將周邊土體挖除,施工周邊某些主體構(gòu)造,最后拆除支撐。這種方案出土便捷,經(jīng)濟(jì)效果好,但基坑周邊地下構(gòu)造需要二期施工,工藝復(fù)雜。當(dāng)基坑開(kāi)挖深度較淺時(shí),可采用如REF_Ref\r\h圖5(右)所示圍護(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REF_Ref\r\h圖6(左)所示中心島結(jié)合周邊多道支撐形式。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)墻上側(cè)壓力,它合用于大面積基坑工程?;映ㄩ_(kāi)式開(kāi)挖,為挖土和地下構(gòu)造施工提供了極大便利,可縮短工期,經(jīng)濟(jì)效益良好。錨桿需依賴土體自身強(qiáng)度來(lái)提供錨固力,因而土體強(qiáng)度越高,錨固效果越好,反之越差,因而這種支護(hù)方式不合用于軟弱地層。當(dāng)錨桿施工質(zhì)量不好時(shí),也許會(huì)產(chǎn)生較大地表沉降。圍護(hù)墻結(jié)合錨桿系統(tǒng)典型剖面如REF_Ref\r\h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)挖一定深度土體后,即支設(shè)模板澆筑永久構(gòu)造梁板,用以代替常規(guī)順作法暫時(shí)支撐,以平衡作用在圍護(hù)墻上土壓力。因而當(dāng)開(kāi)挖結(jié)束時(shí),地下構(gòu)造即已施工完畢。這種地下構(gòu)造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構(gòu)造施工辦法不同,故成為逆作法。當(dāng)逆作地下構(gòu)造同步還進(jìn)行地上構(gòu)造施工,則稱為全逆作法,如REF_Ref\r\h圖7(左)所示;當(dāng)僅逆作地下構(gòu)造而并不同步施工地上構(gòu)造時(shí),則稱為半逆作法,如REF_Ref\r\h圖7(右)所示。由于逆作法梁板重量較常規(guī)順作法暫時(shí)支撐要大得多,因而必要考慮立柱和立柱樁承載能力問(wèn)題。特別是采用全逆作法時(shí),地上構(gòu)造所能同步施工最大層數(shù)應(yīng)依照立柱和立柱樁承載力擬定。全逆作法示意圖(左)、半逆作法示意圖(右)逆作法普通采用支護(hù)構(gòu)造與主體構(gòu)造相結(jié)合,依照支護(hù)構(gòu)造與主體構(gòu)造相結(jié)合限度,逆作法可以有兩種類型,即周邊暫時(shí)圍護(hù)體結(jié)合坑內(nèi)水平梁板體系代替支撐采用逆作法施工、支護(hù)構(gòu)造與主體構(gòu)造全面相結(jié)合采用逆作法施工。逆作法重要長(zhǎng)處如下:(1)樓板剛度高于常規(guī)順作法暫時(shí)支撐,基坑開(kāi)挖安全度得到提高,且普通而言基坑變形較小,因而對(duì)基坑周邊環(huán)境影響較小。(2)當(dāng)采用全逆作法時(shí),地上和地下構(gòu)造同步施工,因而可縮短工程總工期。(3)地面樓板先施工完畢后,可覺(jué)得施工提供作業(yè)空間,因而可以解決施工場(chǎng)地狹小問(wèn)題。(4)逆作法采用支護(hù)構(gòu)造與主體構(gòu)造相結(jié)合,因而可以節(jié)約常規(guī)順作法中大量暫時(shí)支撐設(shè)立和拆除,經(jīng)濟(jì)性好,且有助于減少能耗、節(jié)約資源。但逆作法也存在如下局限性:(1)技術(shù)復(fù)雜,垂直構(gòu)件續(xù)接解決困難,接頭施工復(fù)雜。(2)對(duì)施工技術(shù)規(guī)定高,例如對(duì)一柱一樁定位和垂直度控制規(guī)定高,立柱之間及立柱與持續(xù)墻之間差別沉降控制規(guī)定高等。(3)采用逆作暗挖,作業(yè)環(huán)境差,構(gòu)造施工質(zhì)量易受影響。(4)逆作法設(shè)計(jì)與主體構(gòu)造設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)度大,受主體構(gòu)造設(shè)計(jì)進(jìn)度制約。當(dāng)工程具備如下特性或技術(shù)經(jīng)濟(jì)規(guī)定期,可以考慮選用逆作法方案:(1)大面積深基坑工程,采用逆作法方案,節(jié)約暫時(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,采用逆作法有助于控制基坑變形。(3)施工場(chǎng)地緊張,運(yùn)用逆作地下首層樓板作為施工平臺(tái)。(4)工期進(jìn)度規(guī)定高,采用上下部構(gòu)造同步全逆作法設(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)雜或具備特別技術(shù)經(jīng)濟(jì)性規(guī)定基坑工程,采用單純順作法或逆作法都難以同步滿足經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、工期及環(huán)保等多方面規(guī)定。在工程實(shí)踐中,有時(shí)為了同步滿足多方面規(guī)定,采用了順作法與逆作法結(jié)合方案,通過(guò)充分發(fā)揮順作法與逆作法優(yōu)勢(shì),取長(zhǎng)補(bǔ)短,從而實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)目的。工程中慣用順逆結(jié)合方案重要有:(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普通由主樓與裙樓兩某些構(gòu)成,其下普通整體設(shè)立多層地下室,因而超高層建筑基坑多為深大基坑。在基坑面積較大、挖深較深、施工場(chǎng)地狹小狀況下,若地下室深基本采用明挖順作支撐方案施工,不但操作非常困難,耽誤了塔樓施工進(jìn)度,施工周期長(zhǎng),并且對(duì)周邊環(huán)境影響大,經(jīng)濟(jì)性也差。另一方面,主樓構(gòu)造構(gòu)件重要性也決定了其不適合采用逆作法。普通來(lái)說(shuō)主樓為超高層建筑工期控制主導(dǎo)因素,在施工場(chǎng)地緊張狀況下,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)入上部構(gòu)造施工某一階段,再逆作施工裙樓地下室,這種順逆結(jié)合方案即為主樓先順作、裙樓后逆作方案。主樓先順作、裙樓后逆作具備其特有長(zhǎng)處:(1)該方案一方面解決了施工場(chǎng)地狹小、操作困難問(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)裙樓地下室逆作可以有效地控制基坑變形,可減小對(duì)周邊環(huán)境影響;同步又由于省去了常規(guī)順作法中支設(shè)和拆除大量暫時(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基坑工程:(1)地下室?guī)缀跤米憬ㄖt線,使得施工場(chǎng)地狹小,地下工程施工階段需要占用某些裙樓區(qū)域作為施工場(chǎng)地;(2)主樓為超高層建筑,是控制工期主導(dǎo)因素,且業(yè)主對(duì)主樓工期規(guī)定較高;(3)裙樓地下室面積較大,開(kāi)發(fā)商但愿恰當(dāng)延緩?fù)顿Y又不影響主樓施工進(jìn)度;(4)裙樓基坑周邊環(huán)境復(fù)雜、環(huán)保規(guī)定高。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)保規(guī)定較高。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??紤]到主樓為超高層建筑,業(yè)主對(duì)主樓工期規(guī)定較高,同步但愿在不影響主樓施工進(jìn)度狀況下,延緩某些投資,因而本工程采用了主樓先順作和裙樓后逆作總體設(shè)計(jì)方案。主樓區(qū)域先采用直徑為100m圓筒形地下持續(xù)墻并結(jié)合三道鋼筋混凝土環(huán)形圍檁作為支護(hù)構(gòu)造,基坑順作開(kāi)挖究竟后施工主樓構(gòu)造。當(dāng)主樓區(qū)主體構(gòu)造施工至地面層時(shí),再逆作施工裙樓區(qū)基坑。裙樓區(qū)逆作施工期間逐級(jí)向下拆除塔樓圍護(hù)構(gòu)造(圓筒形地下持續(xù)墻),并將塔樓核心筒構(gòu)造作為裙樓各樓層梁板構(gòu)造支撐點(diǎn),依次開(kāi)挖并施工裙樓地下室各層樓板構(gòu)造。主、裙樓分區(qū)如REF_Ref\r\h圖8所示。上海金融中心基坑主樓和裙樓分區(qū)狀況3.2.裙樓先逆作、主樓后順作方案對(duì)于由塔樓和裙樓構(gòu)成超高層建筑,有時(shí)裙樓工期規(guī)定非常高(例如裙樓作為商業(yè)建筑時(shí)往往但愿能盡快投入商業(yè)運(yùn)營(yíng))而塔樓工期規(guī)定相對(duì)較低,此時(shí)裙樓可先采用全逆作法地上地下同步施工,以節(jié)約工期,并在主樓區(qū)域設(shè)立大空間出土口(主樓由于其構(gòu)件重要性不適合采用逆作法),待裙樓地下構(gòu)造施工完畢后,再順作施工主樓區(qū)地下構(gòu)造,從而形成裙樓先逆作、主樓后順作方案。該方案具備如下特點(diǎn):(1)主樓區(qū)域設(shè)立大空間出土口出土效率高,可加快裙樓逆作施工速度;(2)裙樓區(qū)域在地下構(gòu)造首層構(gòu)造梁板施工完畢后,有條件及時(shí)向地上施工,可大大縮短裙樓上部構(gòu)造工期;(3)裙樓區(qū)域構(gòu)造梁板代支撐,支撐剛度大,對(duì)基坑變形控制有利;(4)在逆作階段主樓區(qū)域大空間出土口可以明顯地改進(jìn)裙樓逆作區(qū)域地下作業(yè)通風(fēng)和采光條件;(5)由于主樓區(qū)域需要在裙樓區(qū)域逆作完畢后再施工,因而普通狀況下將會(huì)增長(zhǎng)主樓工期與工程總工期。例:南京德基廣場(chǎng)二期工程主體建筑由一幢主樓及群樓構(gòu)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)立4層地下室?;涌偯娣e16000m2,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)中地鐵區(qū)間隧道,隧道底部埋深約16m,基坑開(kāi)挖實(shí)行過(guò)程中環(huán)保規(guī)定高。由于業(yè)主但愿裙樓區(qū)商業(yè)用房可以盡快投入運(yùn)營(yíng),且考慮到基坑環(huán)保規(guī)定高,因而基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)采用了裙樓先逆作、主樓后順作總體設(shè)計(jì)方案。裙樓基坑周邊設(shè)立“兩墻合一”地下持續(xù)墻圍護(hù)體,坑內(nèi)運(yùn)用四層構(gòu)造梁板代支撐,采用逆作法先行施工,并同步開(kāi)展裙樓區(qū)地上9層構(gòu)造施工;主樓區(qū)留設(shè)大面積洞口,在地下室底板施工完畢后再向上順作主樓構(gòu)造。REF_Ref\r\h圖9為主、裙樓分區(qū)布置圖。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)于超大面積基坑工程,當(dāng)基坑周邊環(huán)保規(guī)定不是很高時(shí),可在基坑周邊一方面施工一圈具備一定水平剛度環(huán)狀構(gòu)造梁板(如下簡(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)域構(gòu)造向上順作施工并與周邊構(gòu)造環(huán)板貫通后,再逐級(jí)挖土和逆作施工周邊留土放坡區(qū)域,形成中心順作、周邊逆作總體設(shè)計(jì)方案。該方案具備如下幾種明顯特點(diǎn):(1)將整個(gè)基坑分為中心順作區(qū)和周邊逆作區(qū)兩某些,周邊某些采用構(gòu)造梁板作為水平支撐,而中心某些則無(wú)需設(shè)立支撐,從而節(jié)約了大量暫時(shí)支撐。同步由于中部采用敞開(kāi)式施工,出土速度較快,大大加快了整體施工進(jìn)度。(2)在基坑周邊一方面施工一圈具備一定水平剛度構(gòu)造環(huán)板,中心區(qū)域施工過(guò)程中運(yùn)用被動(dòng)區(qū)多級(jí)放坡留土和構(gòu)造環(huán)板約束圍護(hù)體位移,從而達(dá)到控制基坑變形、保護(hù)周邊環(huán)境目。(3)由于僅周邊環(huán)板采用逆作法施工,可僅對(duì)首層邊跨構(gòu)造梁板和一柱一樁進(jìn)行加固,作為施工行車通道,并運(yùn)用周邊圍護(hù)體作為施工行車通道豎向支承構(gòu)件,減少了常規(guī)逆作法中施工行車通道區(qū)域構(gòu)造梁板和支承立柱和立柱樁加固費(fèi)用。中心順作、周邊逆作方案只有在同步滿足下列條件工程中應(yīng)用才干體現(xiàn)出其優(yōu)越性和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益:1.超大面積深基坑工程?;用娣e需達(dá)到幾萬(wàn)平方米,基坑平面為多邊形,且至少設(shè)立兩層地下室?;用娣e必要足夠大是由如下因素決定:周邊逆作區(qū)環(huán)板必要具備足夠?qū)挾?,以保證有足夠剛度可以約束圍護(hù)體變形;為保證逆作區(qū)坡體穩(wěn)定,周邊留土按一定坡度多級(jí)放坡至基底標(biāo)高需要一定寬度;在除去逆作區(qū)面積后中心區(qū)域尚應(yīng)有相稱面積可以順作施工。2.主體構(gòu)造為框架構(gòu)造,無(wú)高聳塔樓構(gòu)造或塔樓構(gòu)造位于基坑中部。由于中心區(qū)域構(gòu)造最先施工,塔樓如位于中心區(qū)域可保證塔樓施工進(jìn)度不受影響。3.基地周邊環(huán)境有一定保護(hù)規(guī)定,但不是非常嚴(yán)格。周邊逆作區(qū)構(gòu)造環(huán)板和留土放坡對(duì)圍護(hù)體變形控制可滿足周邊環(huán)保規(guī)定。仲盛商業(yè)中心上部建筑為5層鋼筋混凝土框架構(gòu)造,設(shè)立三層地下室?;用娣e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,暫時(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,減少了出土效率。還需設(shè)立大量一柱一樁,加大了施工難度;采用老式中心島方案,挖土條件較好,可大大加快整體施工進(jìn)度,節(jié)約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)境影響難以預(yù)計(jì)??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、周邊地下一層構(gòu)造環(huán)板逆作總體設(shè)計(jì)方案。即將基坑提成中部順作區(qū)和周邊逆作區(qū)兩某些,基坑外側(cè)淺層卸土放坡,基坑內(nèi)側(cè)土方開(kāi)挖至地下一層構(gòu)造梁底標(biāo)高,一方面施工周邊逆作區(qū)地下一層構(gòu)造梁板,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。在中心某些構(gòu)造向上順作施工并與周邊地下一層構(gòu)造環(huán)板貫通后,再以構(gòu)造梁板作為水平支撐,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)程運(yùn)用周邊構(gòu)造環(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。REF_Ref\r\h圖10為該基坑圍護(hù)剖面圖。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)構(gòu)造選型基坑周邊圍護(hù)構(gòu)造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。在需采用隔水辦法基坑工程中,當(dāng)周邊圍護(hù)構(gòu)造不具備自防水作用時(shí),需在支護(hù)構(gòu)造外側(cè)另行設(shè)立隔水帷幕。周邊圍護(hù)構(gòu)造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)構(gòu)造形成了各種成熟類型,每種類型在合用條件、工程經(jīng)濟(jì)性和工期等方面各有側(cè)重,且周邊圍護(hù)構(gòu)造形式選用直接關(guān)系到工程安全性、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)重規(guī)定等也各不相似,因而在基坑周邊圍護(hù)構(gòu)造設(shè)計(jì)中需依照每個(gè)工程特性和每種圍護(hù)構(gòu)造特點(diǎn),綜合考慮各種因素,合理選用周邊圍護(hù)構(gòu)造類型。慣用支護(hù)構(gòu)造類型如慣用支護(hù)構(gòu)造類型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)定一種擋土構(gòu)造,重要由密布于原位土體中細(xì)長(zhǎng)桿件-土釘、粘附于土體表面鋼筋混凝土面層及土釘之間被加固土體構(gòu)成,是具備自穩(wěn)能力原位擋土墻。這是土釘墻基本形式。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REF_Ref\r\h圖12土釘墻基本形式剖面圖(1)土釘墻維護(hù)構(gòu)造有如下特點(diǎn):a.施工設(shè)備及工藝簡(jiǎn)樸,對(duì)基坑形狀適應(yīng)性強(qiáng),經(jīng)濟(jì)性較好;b.坑內(nèi)無(wú)支撐體系,可實(shí)現(xiàn)敞開(kāi)式開(kāi)挖;c.柔性大,有良好抗震性和延性,破壞前有變形發(fā)展過(guò)程;d.密封性好,完全將土坡表面覆蓋,制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)坑壁侵蝕;e.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;f.施工所需場(chǎng)地小,移動(dòng)靈活,支護(hù)構(gòu)造基本不單獨(dú)占用場(chǎng)地內(nèi)空間;g.由于孔徑小,與樁等施工工藝相比,穿透卵石、漂石及填石層能力更強(qiáng);h.邊開(kāi)挖邊支護(hù)便于信息化施工,可以依照現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及開(kāi)挖暴露地質(zhì)條件及時(shí)調(diào)節(jié)土釘參數(shù);i.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)施工組織規(guī)定較高。(2)土釘墻合用條件有:a.開(kāi)挖深度不大于12m、周邊環(huán)保規(guī)定不高基坑工程;b.地下水位以上或經(jīng)人工降水后人工填土、黏性土和弱膠結(jié)砂土基坑支護(hù);c.不合用于如下土層:(a)含水豐富粉細(xì)砂、中細(xì)砂及含水豐富且較為松散中粗砂、礫砂及卵石層等;(b)黏聚力很小、過(guò)于干燥砂層及相對(duì)密度較小均勻度較好砂層;(c)有深厚新近填土、淤泥質(zhì)土、淤泥等軟弱土層地層及膨脹土地層;(d)周邊環(huán)境敏感,對(duì)基坑變形規(guī)定較為嚴(yán)格工程,以及不容許支護(hù)構(gòu)造超越紅線或鄰近地下建構(gòu)筑物,在可實(shí)行范疇內(nèi)土釘長(zhǎng)度無(wú)法滿足規(guī)定工程。1.2、復(fù)合土釘墻復(fù)核土釘墻重要有土釘墻+預(yù)應(yīng)力錨桿(索)、土釘墻+隔水帷幕和土釘墻+微型樁三種慣用形式。由于復(fù)核土釘墻是土釘墻基本形式與其他圍護(hù)構(gòu)造組合,因而土釘墻基本形式特點(diǎn)和合用條件同樣合用于復(fù)合土釘墻。如REF_Ref\r\h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)形式合用于對(duì)基坑變形規(guī)定相對(duì)較高基坑。(2)土釘墻+隔水帷幕土釘墻+隔水帷幕圍護(hù)形式在基坑周邊設(shè)立封閉隔水帷幕,可防止坑內(nèi)降水對(duì)坑外環(huán)境產(chǎn)生影響。同步隔水帷幕對(duì)坑壁土體具備預(yù)加固作用,有助于坑壁穩(wěn)定和控制基坑變形。該圍護(hù)形式合用于地下水位豐富,周邊環(huán)境對(duì)降水敏感工程,以及土質(zhì)較差,基坑開(kāi)挖較淺工程。(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)形式合用于填土、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)挖面暫時(shí)自立性能工程;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,形成具備一定厚度持續(xù)搭接水泥土柱狀加固體擋墻。示意圖如REF_Ref\r\h圖14(左)水泥土重力式圍護(hù)墻具備如下特點(diǎn):(1)可結(jié)合重力式擋墻水泥土樁形成封閉隔水帷幕,止水性能可靠;(2)使用后遺留地下障礙物相對(duì)比較容易解決;(3)圍護(hù)構(gòu)造占用空間較大;(4)圍護(hù)構(gòu)造位移控制能力較弱,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)墻合用條件為:(1)合用于軟土地層中開(kāi)挖深度不超過(guò)7.0m、周邊環(huán)保規(guī)定不高基坑工程。(2)周邊環(huán)境有保護(hù)規(guī)定期,采用水泥土重力式擋墻圍護(hù)基坑不適當(dāng)超過(guò)5.0m;(3)對(duì)基坑周邊距離1~2倍開(kāi)挖深度范疇內(nèi)存在對(duì)沉降和變形敏感建構(gòu)筑物時(shí),應(yīng)慎重選用。土釘墻+微型樁(左)、常規(guī)現(xiàn)澆地下持續(xù)墻平面示意圖(右)3、地下持續(xù)墻地下持續(xù)墻可分為現(xiàn)澆地下持續(xù)墻和預(yù)制地下持續(xù)墻兩大類,當(dāng)前在工程中應(yīng)用現(xiàn)澆地下持續(xù)墻槽段形式重要有壁板式、T型和П形等,并可通過(guò)將各種形式槽段組合,形成格形、圓筒形等構(gòu)造形式。3.1、常規(guī)現(xiàn)澆地下持續(xù)墻現(xiàn)澆地下持續(xù)墻是采用原位持續(xù)成槽澆筑形成鋼筋混凝土圍護(hù)墻。地下持續(xù)墻具備擋土和隔水雙重作用。示意圖如REF_Ref\r\h圖14(右)(1)常規(guī)現(xiàn)澆地下持續(xù)墻特點(diǎn)如下:a.施工具備低噪音、低震動(dòng)等長(zhǎng)處,工程施工對(duì)環(huán)境影響?。籦.剛度大、整體性好,基坑開(kāi)挖過(guò)程中安全性高,支護(hù)構(gòu)造變形較??;c.墻身具備良好抗?jié)B能力,坑內(nèi)降水時(shí)對(duì)坑外影響較??;d.可作為地下室構(gòu)造外墻,可配合逆作法施工,以縮短工程工期、減少工程造價(jià)。e.受到條件限制墻厚無(wú)法增長(zhǎng)狀況下,可采用加肋方式形成T型槽段或Π型槽段增長(zhǎng)墻體抗彎剛度。f.存在棄土和廢泥漿解決、粉砂地層易引起槽壁坍塌及滲漏等問(wèn)題,需采用有關(guān)辦法來(lái)保證持續(xù)墻施工質(zhì)量。g.由于地下持續(xù)墻水下澆筑、槽段之間存在接縫施工工藝特點(diǎn),地墻墻身以及接縫位置存在防水薄弱環(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.由于兩墻合一地下持續(xù)墻作為永久使用階段地下室外墻,需結(jié)合主體構(gòu)造設(shè)計(jì),在地下持續(xù)墻內(nèi)為主體構(gòu)造留設(shè)預(yù)埋件?!皟蓧弦弧钡叵鲁掷m(xù)墻設(shè)計(jì)必要在主體建筑構(gòu)造施工圖設(shè)計(jì)基本完畢方可開(kāi)展。(2)常規(guī)現(xiàn)澆地下持續(xù)墻合用條件為:a.深度較大基坑工程,普通開(kāi)挖深度不不大于10m才有較好經(jīng)濟(jì)性;b.鄰近存在保護(hù)規(guī)定較高建、構(gòu)筑物,對(duì)基坑自身變形和防水規(guī)定較高工程;c.基地內(nèi)空間有限,地下室外墻與紅線距離極近,采用其他圍護(hù)形式無(wú)法滿足留設(shè)施工操作空間規(guī)定工程;d.圍護(hù)構(gòu)造亦作為主體構(gòu)造一某些,且對(duì)防水、抗?jié)B有較嚴(yán)格規(guī)定工程;e.采用逆作法施工,地上和地下同步施工時(shí),普通采用地下持續(xù)墻作為圍護(hù)墻;f.在超深基坑中,例如30m~50m深基坑工程,采用其他圍護(hù)體無(wú)法滿足規(guī)定期,常采用地下持續(xù)墻作為圍護(hù)體。3.2、圓筒形地下持續(xù)墻圓筒形地下持續(xù)墻是現(xiàn)澆地下持續(xù)墻一種組合構(gòu)造形式,是采用壁板式槽段或轉(zhuǎn)角槽段組合成圓筒形構(gòu)造形式。示意圖見(jiàn)REF_Ref\r\h圖15(左)(1)圓筒形地下持續(xù)墻特點(diǎn)為a.充分運(yùn)用了土拱效應(yīng),減少了作用在支護(hù)構(gòu)造上土壓力;b.圓形構(gòu)造具備更好力學(xué)性能,與常規(guī)形狀基坑不同,它可將作用在其上面荷載基本上轉(zhuǎn)化為地下持續(xù)墻環(huán)向壓力,可充分發(fā)揮混凝土抗壓性能好特點(diǎn),有助于控制基坑變形。c.在工程中圓筒形地下持續(xù)墻平面形狀實(shí)際為多邊形,并非抱負(fù)圓形構(gòu)造,其受力狀態(tài)以環(huán)向受壓為主,受彎為輔。(2)圓筒形地下持續(xù)墻合用條件為a.主體地下構(gòu)造為圓形或接近圓形工程。b.受到條件限制或?yàn)榱艘员闶┕ば璨捎脽o(wú)支撐大空間施工工程。圓筒形地下持續(xù)墻平面示意圖(左)、格形地下持續(xù)墻平面示意圖(右)3.3、格形地下持續(xù)墻格形地下持續(xù)墻是現(xiàn)澆地下持續(xù)墻一種組合構(gòu)造形式。格形地下持續(xù)墻是靠其自身重量穩(wěn)定半重力式構(gòu)造,是一種涉及建(構(gòu))筑物地基開(kāi)挖無(wú)支撐空間坑壁構(gòu)造。示意圖如REF_Ref\r\h圖15(右)(1)格形地下持續(xù)墻特點(diǎn)為a.是靠其自身重量穩(wěn)定半重力式構(gòu)造,基坑開(kāi)挖階段無(wú)需設(shè)立支撐體系;b.相對(duì)于其他無(wú)自立式圍護(hù)構(gòu)造,基坑變形較小,對(duì)周邊環(huán)保較為有利;c.受到自身構(gòu)造限制,普通槽段數(shù)量較多。(2)格形地下持續(xù)墻合用條件為a.合用于無(wú)法設(shè)立內(nèi)支撐體系,且對(duì)變形控制規(guī)定較嚴(yán)格深基坑工程;b.多用于船塢及特殊條件下無(wú)法設(shè)立水平支撐基坑工程,當(dāng)前也有應(yīng)用于大型工業(yè)基坑。3.4、預(yù)制地下持續(xù)墻預(yù)制地下持續(xù)墻即采用常規(guī)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種完整墻體。如REF_Ref\r\h圖16預(yù)制地下持續(xù)墻平面示意圖(1)預(yù)制地下持續(xù)墻特點(diǎn)a.工廠化制作可充分保證墻體施工質(zhì)量,墻體構(gòu)件外觀平整,可直接作為地下室建筑內(nèi)墻,不但節(jié)約了成本,也增大了地下室面積。b.由于工廠化制作,預(yù)制地下持續(xù)墻與基本底板、剪力墻和構(gòu)造梁板連接處預(yù)埋件位置精確,不會(huì)浮現(xiàn)鋼筋連接器脫落現(xiàn)象。c.墻段預(yù)制時(shí)可通過(guò)采用相應(yīng)構(gòu)造辦法和節(jié)點(diǎn)形式達(dá)到構(gòu)造防水規(guī)定,并改進(jìn)和提高了地下持續(xù)墻整體受力性能。d.為便于運(yùn)送和吊放,預(yù)制地下持續(xù)墻大多采用空心截面,減小自重節(jié)約材料,經(jīng)濟(jì)性好。e.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過(guò)程,節(jié)約了成本和工期。f.由于大大減少了成槽后泥漿護(hù)壁時(shí)間,因而增強(qiáng)了槽壁穩(wěn)定性,有助于保護(hù)周邊環(huán)境。(2)預(yù)制地下持續(xù)墻合用條件在現(xiàn)階段工程實(shí)踐中,由于受到起重和吊裝能力限制,墻段總長(zhǎng)度受到了一定限制,普通僅用于6-7米以內(nèi)淺基坑,且大多將預(yù)制地下持續(xù)墻用作主體構(gòu)造地下室外墻。4、灌注樁排樁圍護(hù)墻灌注樁排樁圍護(hù)墻是采用持續(xù)柱列式排列灌注樁形成了圍護(hù)構(gòu)造。工程中慣用灌注樁排樁形式有分離式、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)墻最慣用,也是較簡(jiǎn)樸圍護(hù)構(gòu)造形式。灌注樁排樁外側(cè)可結(jié)合工程地下水控制規(guī)定設(shè)立相應(yīng)隔水帷幕。如REF_Ref\r\h圖17分離式排樁平面示意圖(1)分離式排樁特點(diǎn)a.施工工藝簡(jiǎn)樸、工藝成熟、質(zhì)量易控制、造價(jià)經(jīng)濟(jì)。b.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.可依照基坑變形控制規(guī)定靈活調(diào)節(jié)圍護(hù)樁剛度。d.在基坑開(kāi)挖階段僅用作暫時(shí)圍護(hù)體,在主體地下室構(gòu)造平面位置、埋置深度擬定后即有條件設(shè)計(jì)、實(shí)行。e.在有隔水規(guī)定工程中需另行設(shè)立隔水帷幕。其隔水帷幕可依照工程土層狀況、周邊環(huán)境特點(diǎn)、基坑開(kāi)挖深度以及經(jīng)濟(jì)性等規(guī)定綜合選用。(2)分離式排樁合用條件a.軟土地層中普通合用于開(kāi)挖深度不不不大于20m深基坑工程。b.地層合用性廣,對(duì)于從軟粘土到粉砂性土、卵礫石、巖層中基坑均合用。4.2、雙排式排樁為增大排樁整體抗彎剛度和抗側(cè)移能力時(shí),可將樁設(shè)立成為先后雙排,將先后排樁樁頂冠梁用橫向連梁連接,就形成了雙排門架式擋土構(gòu)造。如REF_Ref\r\h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.抗彎剛度大,施工工藝簡(jiǎn)樸、工藝成熟、質(zhì)量易控制、造價(jià)經(jīng)濟(jì)。b.可作為自立式懸臂支護(hù)構(gòu)造,無(wú)需設(shè)立支撐體系。c.圍護(hù)體占用空間大。d.自身不能隔水,在有隔水規(guī)定工程中需另設(shè)隔水帷幕。(2)雙排式排樁合用條件:合用于場(chǎng)地空間充分,開(kāi)挖深度較深,變形控制規(guī)定較高,且無(wú)法內(nèi)支撐體系工程。4.3、咬合式排樁有時(shí)因場(chǎng)地狹窄等因素,無(wú)法同步設(shè)立排樁和隔水帷幕時(shí),可采用樁與樁之間咬合形式,形成可起到止水作用咬合式排樁圍護(hù)墻。咬合式排樁圍護(hù)墻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REF_Ref\r\h圖19咬合式排樁平面示意圖(1)咬合式排樁特點(diǎn)a.受力構(gòu)造和隔水構(gòu)造合一,占用空間較小。b.整體剛度較大,防水性能較好。c.施工速度快,工程造價(jià)低。d.施工中可干孔作業(yè),不必排放泥漿,機(jī)械設(shè)備噪音低、振動(dòng)少,對(duì)環(huán)境污染小。e.對(duì)成樁垂直度規(guī)定較高,施工難度較高。(2)咬合式排樁合用條件a.合用于淤泥、流砂、地下水富集軟土地區(qū)。b.合用于鄰近建構(gòu)筑物對(duì)降水、地面沉降較敏感等環(huán)保規(guī)定較高基坑工程。5、型鋼水泥土攪拌墻型鋼水泥土攪拌墻是一種在持續(xù)套接三軸水泥土攪拌樁內(nèi)插入型鋼形成復(fù)合擋土隔水構(gòu)造。如REF_Ref\r\h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.受力構(gòu)造與隔水帷幕合一,圍護(hù)體占用空間小。b.圍護(hù)體施工對(duì)周邊環(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)需回收解決泥漿,且基坑施工完畢后型鋼可回收,環(huán)保節(jié)能。e.合用土層范疇較廣,還可以用于較硬質(zhì)地層。f.工藝簡(jiǎn)樸、成樁速度快,圍護(hù)體施工工期短。g.在地下室施工完畢后型鋼可拔除,實(shí)現(xiàn)型鋼重復(fù)運(yùn)用,經(jīng)濟(jì)性較好。h.僅在基坑開(kāi)挖階段用作暫時(shí)圍護(hù)體,在主體地下室構(gòu)造平面位置、埋置深度擬定后即有條件設(shè)計(jì)、實(shí)行。i.由于型鋼拔除后在攪拌樁中留下孔隙需采用注漿等辦法進(jìn)行回填,特別是鄰近變形敏感建構(gòu)筑物時(shí),對(duì)回填質(zhì)量規(guī)定較高。(2)型鋼水泥土攪拌墻合用條件a.從黏性土到砂性土,從軟弱淤泥和淤泥質(zhì)土到較硬、較密實(shí)砂性土,甚至在具有砂卵石地層中通過(guò)恰當(dāng)解決都可以進(jìn)行施工。b.軟土地區(qū)普通用于開(kāi)挖深度不不不大于13.0m基坑工程。c.合用于施工場(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)法滿足空間規(guī)定基坑工程。d.型鋼水泥土攪拌墻剛度相對(duì)較小,變形較大,在對(duì)周邊環(huán)保規(guī)定較高工程中,例如基坑緊鄰運(yùn)營(yíng)中地鐵隧道、歷史保護(hù)建筑、重要地下管線時(shí),應(yīng)慎重選用。e.當(dāng)基坑周邊環(huán)境對(duì)地下水位變化較為敏感,攪拌樁樁身范疇內(nèi)大某些為砂(粉)性土等透水性較強(qiáng)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熱軋(或冷彎)型鋼,鋼板樁打入后靠鎖口或鉗口互相連接咬合,形成持續(xù)鋼板樁圍護(hù)墻,用來(lái)?yè)跬梁蛽跛?。如REF_Ref\r\h圖21鋼板樁圍護(hù)墻平面圖(1)鋼板樁圍護(hù)墻特點(diǎn)a.具備輕型、施工快捷特點(diǎn)。b.基坑施工結(jié)束后鋼板樁可拔除,循環(huán)運(yùn)用,經(jīng)濟(jì)性較好。c.在防水規(guī)定不高工程中,可采用自身防水。在防水規(guī)定高工程中,可另行設(shè)立隔水帷幕。d.鋼板樁抗側(cè)剛度相對(duì)較小,變形較大。e.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)土體中留下孔隙進(jìn)行回填解決。(2)鋼板樁圍護(hù)墻合用條件a.由于其剛度小,變形較大,普通合用于開(kāi)挖深度不不不大于7m,周邊環(huán)保規(guī)定不高基坑工程。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)筑物基坑工程不適當(dāng)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)件持續(xù)沉樁后形成基坑圍護(hù)構(gòu)造。如REF_Ref\r\h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)a.具備強(qiáng)度高、剛度大、取材以便、施工簡(jiǎn)易等長(zhǎng)處。b.其外形可以依照需要設(shè)計(jì)制作,槽榫構(gòu)造可以解決接縫防水。(2)鋼筋混凝土板樁圍護(hù)墻合用條件a.開(kāi)挖深度不大于10m中小型基坑工程,作為地下構(gòu)造一某些,則更為經(jīng)濟(jì);b.大面積基坑內(nèi)小基坑即“坑中坑”工程,不必坑內(nèi)拔樁,減少作業(yè)難度;c.較復(fù)雜環(huán)境下管道溝槽支護(hù)工程,可代替不便拔除鋼板樁;d.水利工程中臨水基坑工程,內(nèi)河駁岸、小港碼頭、港口航道、船塢船閘、河口防汛墻、防浪堤及其她河道海塘治理工程。
四、內(nèi)支撐與錨桿體系選型1、內(nèi)支撐系統(tǒng)支撐構(gòu)造選型涉及支撐材料和體系選取以及支撐構(gòu)造布置等內(nèi)容。支撐構(gòu)造選型從構(gòu)造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形式。各種形式支撐體系依照其材料特點(diǎn)具備不同優(yōu)缺陷和應(yīng)用范疇。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)構(gòu)造體系。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,并且支撐材料可重復(fù)循環(huán)使用特點(diǎn),對(duì)節(jié)約基坑工程造價(jià)和加快工期具備明顯優(yōu)勢(shì),合用于開(kāi)挖深度普通、平面形狀規(guī)則、狹長(zhǎng)形基坑工程中。鋼支撐幾乎成為地鐵車站基坑工程首選支撐體系。但由于鋼支撐節(jié)點(diǎn)構(gòu)造和安裝復(fù)雜以及當(dāng)前慣用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備剛度大、整體性好特點(diǎn),并且可采用靈活平面布置形式適應(yīng)基坑工程各項(xiàng)規(guī)定。1.3、圓環(huán)支撐形式圓環(huán)支撐體系具備如下幾點(diǎn)方面典型長(zhǎng)處:a.受力性能合理。采用圓環(huán)內(nèi)支撐形式,從主線上變化了常規(guī)支撐構(gòu)造方式,這種以水平受壓為主圓環(huán)內(nèi)支撐構(gòu)造體系,可以充分發(fā)揮混凝土材料受壓特性,具備足夠剛度和變形小特點(diǎn)。b.加快土方挖運(yùn)速度。采用圓環(huán)內(nèi)支撐構(gòu)造,在基坑平面形成無(wú)支撐面積達(dá)到70%左右,為挖運(yùn)土機(jī)械化施工提供了良好多點(diǎn)作業(yè)條件,挖土速度可成倍提高,同步有助于基坑變形時(shí)效控制。c.經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。深基坑施工中采用圓環(huán)內(nèi)支撐構(gòu)造,用料節(jié)約明顯,與各類支撐構(gòu)造相比節(jié)約大量鋼材和水泥,其單位土方開(kāi)挖費(fèi)用較其她支撐相比有較大幅度下降,施工費(fèi)用節(jié)約可觀,社會(huì)效益十分明顯。d.可合用于狹小場(chǎng)地施工。在施工場(chǎng)地狹小或四周無(wú)施工場(chǎng)地工程中,使用圓環(huán)內(nèi)支撐也是較適當(dāng)。因本支撐剛度大,可通過(guò)配筋、調(diào)節(jié)立柱間距等辦法,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,便于施工正常進(jìn)行。以上為圓環(huán)體系某些較為突出長(zhǎng)處,固然也存在不利因素,如依照該支撐形式受力特點(diǎn),規(guī)定土方開(kāi)挖流程應(yīng)保證圓環(huán)支撐受力均勻性,圓環(huán)四周坑邊應(yīng)土方均勻、對(duì)稱挖除,同步規(guī)定土方開(kāi)挖必要在上道支撐完全形成后進(jìn)行。1.4、鋼與混凝土組合支
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