基坑支护则是为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全,对基坑侧壁及周边环境采用的支挡,加固与保护措施。基坑支护工程是个临时工程,设计的安全储备相对可以小些,但又与地区性有关。基坑支护工程正向大深度、大面积方向发展,有的长度和宽度均超过百余米,深度超过20余米。工程规模日益增大。由此不难发现,基坑支护在一个工程中起着相当重要的作用。
本文结合了御带河花园2#地库基坑的工程实例,首先介绍基坑支护的结构形式,从而进行相关的支护方案设计。
第二章 常用深基坑支护结构形式
基坑支护包括两个主要功能:一是挡水,二是止水。目前工程所采用的支护形式结构形式多样,通常可分为桩(墙)式支护体系和重力式支护体系两大类;根据不同的工程类型和具体情况又可以派生出各种支护结构形式,且其分类方法有很多种。
在实践的过程中,形成了许多成熟的类型,每个类型在适用条件、工程经济性和工期等方面各有侧重。对于每个基坑而言,其工程规模、周边环境、工程水文地质条件以及业主要求等也各不相同,因此在设计过程中需根据每个工程特性,综合考虑各种因素,合理的做出选择。常见的几种可总结为:大开挖基坑工程、排桩、水泥土重力式围护墙、土钉墙、土层锚杆、型钢水泥土搅拌墙、地下连续墙、逆作拱墙、逆作法施工。
本文中基坑设计主要是用排桩支护,所以我们重点介绍排桩的施工工艺及特点。
2.1 排桩
基坑开挖时,对不能放坡开挖或由于场地限制不能采用搅拌桩围护,开挖深度6~10m左右时,即可采用排桩支护。排桩围护可采用钻孔灌注桩、人工挖孔桩、预制钢筋混凝土板桩或钢板桩。然而按基坑开挖深度及支挡结构受力情况,分为无支撑(悬臂)围护结构、单支撑结构和多支撑结构三种。
悬臂式:悬臂式支护的方法主要有钻孔灌注桩,人工挖孔桩,预制桩和钢板桩。而其使用条件有两点。其一,悬臂式结构在软土地中场地中不宜大于6.0m;对于深度大于6m的基坑结合圈梁以上放坡卸载使用,坑底以下软土厚度很大时不宜采用;其二,嵌入岩层、密实卵砾石、碎石层中的刚度较大的悬臂桩的悬臂高度可以超过6.0m。
双排桩:两排钻孔灌注桩,顶部钢筋混凝土横梁联结,必要时对桩间土加固。前后排桩的最小间距3.0~6.0m。这种支护方式可以弥补单排悬臂桩的变形大,支护深度有限的缺点,适宜的开挖深度应视变形控制要求经计算确定。而坑底以下有厚层软土、不具备嵌固条件时不宜选用。
锚固式(单层或多层):其可以用于不同深度的基坑,支护体系,不占用基坑范围内空间,但锚杆需要伸入邻地,有障碍物时不宜设置,也不宜锚固毗邻建筑物地基内。锚杆的锚固段不宜设置在灵敏度高的淤泥层内,在软土中也要慎用。
内撑式(单层或多层):可用于不同深度的基坑和不同土质条件,变形控制严格时宜选用,支护体系需占用基坑内空间,其布置应考虑后续施工方便。
2.2 其他支护结构形式
大开挖基坑工程:大开挖基坑工程是指不采用支撑而采用直立或放坡进行开挖的基坑工程。其中分为竖直开挖和放坡开挖。放坡开挖中开挖坡度的确定主要通过查表法、Taylor法和条分法这三种方法。边坡开挖也有可能失稳、而防治措施有三种:边坡修坡、设置边坡护面以及边坡坡脚抗滑加固。
水泥土重力式围护墙:水泥土重力式围护墙是以水泥系材料为固化剂,通过搅拌机械采用喷浆施工将固化剂和地基土强行的搅拌,形成连续搭接的水泥土柱状加固体挡墙。其类型主要分为双轴和三轴两种。加筋水泥土深层搅拌法支护基坑,具有如下的独特优点: