《深基坑支护及边坡防护技术研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《深基坑支护及边坡防护技术研究（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、深基坑支护及边坡防护技术研究随着我国基础设施建设事业的持续发展，高层建筑层出不穷，有效利用地下空间已成为城市规划的重要课题，深基坑施工成为了土木建设中极为重要的工程技术，但与此同时也出现了越来越多的边坡稳定问题亟待解决。本文从施工及支护围护的角度筒述了深基坑施工工程的现状，并对其未来的发展方向作出了初步的探讨，对目前我国的边坡灾害防治方法和防护技术现状进行简要评述,将已发展的边坡防护技术概括为工程类防护、植物类和综合性防护三类,为边坡工程技术发展提供有益的参考。一、深基坑施工技术的现状及发展20世纪80年代以后，深基坑施工工程才开始在我国迈开发展步伐。随着城市高层建筑的陆续增加，基坑向大深度、
2、大面积发展成为必然趋势。我们着重就深基坑施工技术的现状和发展进行简要论述，分析其与城市化建设同步的更深化、更广泛的前景。1、 深基坑工程的现状及其特点1.1 个性化。深基坑工程不仅与当地的工程地质条件和水文地质条件有关，还与基坑相邻建筑物、构筑物及市政地下管网的位置、抵御变形的能力、重要性以及周围场地条件有关。因此，对深基坑工程进行分类，对支护结构允许变形规定统一的标准是比较困难的，应结合地区具体情况具体运用。1.2 综合性。深基坑工程涉及土力学中强度(或称稳定)、变形和渗流3个基本课题，三者融会一起需要综合处理。它还是岩土工程、结构工程及施工技术相互交叉的学科，是多种复杂因素相互影响的系统工
3、程，是理论上尚待发展的综合技术学科。1.3 环境效应。深基坑工程的开挖，必将引起周围地基中地下水位变化和应力场的改变，导致周围地基土体的变形，对相邻建筑物、构筑物及市政地下管网产生影响。影响严重的将危及相邻建筑物、构筑物及市政地下管网的安全与正常使用。大量土方运输也对交通产生影响。所以应注意其环境效应。1.4 工期紧。由于深基坑开挖深度一般较大，工程量比浅基坑增加很多。抓紧施工工期，不仅是施工管理上的要求，它对减小基坑变形，减小基坑周围环境的变形也具有特别的意义。1.5 风险性。深基坑工程是个临时工程，安全储备相对较小，因此风险性较大。由于深基坑工程技术复杂，涉及范围广，事故频繁，因此在施工过
4、程中应进行监测，并应具备应急措施。深基坑工程造价较高，但有时是临时性工程，一般不愿投入较多资金，一旦出现事故，造成的经济损失和社会影响往往十分严重。1.6 区域性。如软粘土地基、黄土地基等工程地质和水文地质条件不同的地基中基坑工程差异性很大。同一城市不同区域也有差异。基坑工程的支护体系设计与施工和土方开挖都要因地制宜，根据本地情况进行，外地的经验可以借鉴，但不能简单搬用。2、深基坑工程施工现状基于前文提到的多种特点，深基坑工程在不同的地区采用的设计与施工方式完全不同。在上海地区，地下为海相沉积软黏土，且沉积层较厚，大致的厚度为80m200m，土质差，地下水位高。上海金茂大厦(地上88层，地下3
5、层)就是按地下连续墙兼作上部结构承重培设计的。北京地区土质比较好，地下水位低，支护结构类型多样化，灌注桩的入土深度浅。因此，在同样的条件下北京地区设计出的桩长短。目前，在这些支护结构中(包括上海和北京地区)，使用最多的仍为钻孔灌注桩，但由于钻孔灌注桩本身庞大、造价高、地下污染严重(钢筋混凝土不易清理)等不足之处，近年来，在北京地区支护结构向土钉墙以及土钉墙加喷锚的方向发展。同一基坑同等条件下采用不同的内支撑体系直接关系到基坑受力是否合理，从而影响到基坑安全。采用合理的内支撑体系不仅可以将水土压力巧妙地转移，提高基坑的稳定性，而且还可以大量节约材料用量。2.1 采用逆作法施工技术最早的逆作法施工
6、技术应用于上海电信大楼（地下3 层），其后如福州世界金龙大厦（地下3 层）、上海恒积大厦（地下4 层）、北京地铁大北窑车站、上海地铁黄陂路车站等，均以地下连续墙为挡土墙兼作地下室外墙，采用逆作法施工。也有因地制宜而采用“半逆作法”施工者，如天津劝业场新大厦等（先明挖一部分土方）。此外，还有以钻孔桩作为挡墙而采用逆作法施工的工程，例如：北京地铁永安里车站、抚顺宾馆（地下2 层）、石家庄站前地下商场（2 层）、哈尔滨奋斗路地下商业街（2 层）等。逆作法施工可缩短基坑开挖后支护结构大面积暴露的时问，改善支护结构受力性能，使其刚度大为增强，可节省支撑或锚杆的费用，并可使支护结构的变形及其对相邻建、构筑
7、物的影响大为减小，从而使总造价降低。除采用一些新的有效支护方法外，目前最常提到的就是信息化施工，这是施工与设计相结合的另一种提法，实际上就是施工设计交叉着同时进行，根据施工过程中出现的未考虑到的情况或考虑不合适的情况修正设计，从而使后续工作沿正确的方向进展。信息化施工用在基坑施工方面比较符合，因为基坑在开挖之前所作的一切工作的依据皆为勘查资料，在施工过程中还会出现许许多多未知因素，只有根据这些未知因素进一步修正设计才能使开挖顺利进行。2.2 锚杆技术锚杆技术以其能为基坑开挖提供较广阔的空间优势，在我国从北到南相继获得应用。自早年北京地铁西直门车站、北京京广大厦等及上海太平洋大饭店、上海展览中心
8、北馆等分别在北京粉细中砂地层和上海饱和软粘土地层作了系统的测试研究后，各地对其施工工艺、材料选用，乃至拔除方法等又分别作了深入研究。上海、天津先后提出了二次注浆技术、干成孔注浆技术等，有利于在饱和软土中推广应用。近年施工有许多成功的实例。目前锚杆施工工艺领先于其设计理论。但因施工不当，曾发生了若干起严重事故，应予以重视。3、支护结构选型3.1 围护墙选型围护墙的选型主要根据基坑周围环境、开挖深度、土质情况、地下水位高低以及基坑侧壁安全等级(基坑类别)进行。关于基坑侧壁安全等级(基坑类别)的划分，我国行业标准建筑基坑支护技术规程(JGJ 120-1999)与国家标准建筑地基基础工程施工质量验收规
9、范(GB 50202-2002)采用了不同的划分标准。围护墙的主要功能是承受土压力、水压力、地面荷载等产生的侧向力，且不超过允许的变形。在地下水位较高的地区， 围护墙还必须同时具备止水的功能。目前我国常用的支护结构围护墙有下述几种。3.1.1 水泥土墙水泥土墙属重力式围护墙， 前些年在上海等软土地区应用广泛。当基坑属于二、三级基坑、基坑深h7m、坑边至红线间有足够的距离时， 往往优先采用。由于水泥土的渗透系数l0-7l0-8cm/ S，属不透水结构，因此既能挡土又能挡水。由于它属重力式结构，靠本身重量即可抵抗侧向力保持稳定，一般内部无支撑，便于基坑内机械挖土和地下结构施工，且施工简便、费用较低
10、，己有成熟经验。在特殊情况下受条件限制无法增大墙厚、而又需较严格控制变形时，在增设围模(腰梁、冠梁)和抗剪插筋后亦可增设支撑(图l)。基坑内土体加固和加大嵌固深度亦属限制变形的有效措施。重力式水泥土墙多呈格栅式截面， 墙厚由计算确定，不得小于0.4h(h 为坑深)，以500 mm 进级。嵌固深度按计算确定，亦不得小于0.4h。截面置换率为0.60.8。相互搭接不宜小于l50 mm；若不考虑挡水作用，搭接不宜小于l00 mm。水泥掺人比约为l3%。3.1.2 排桩排桩中应用最广泛的是钻孔灌注桩。一、二、三级基坑皆可应用。一般当基坑深h=8l4 m、周围环境要求不十分严格时， 多考虑采用。在地下水
11、位较高的地区，为挡水需要若采用的施工机械无法使桩相互咬合，则多采用钻孔灌注桩排桩和水泥土墙的复合结构，排桩承受侧向力，水泥土墙起挡水作用，计算中不考虑其参与受力。钻孔灌注桩的嵌固深度、桩径和配筋，根据坑深、支撑布置和周围环境要求等计算确定。排桩不相互咬合时，桩间有l00l50 mm 的间隙，为挡水起见，多在其后隔开l00l50 mm 施工l200mm 厚的水泥土墙。在砂土或含砂多的粘性土中，为确保围护墙不漏水， 有时在灌注桩与水泥土墙的间隙中进行注浆。若采用全套管施工法(贝诺特灌注桩施工法)可使排桩相互咬合。中铁二局工程有限公司等单位己成功应用，该技术咬合质量较好，能满足挡水要求。青岛深基加固
12、工程有限公司采用长螺旋钻孔压灌超流态混凝土成桩技术， 亦可使钢筋混凝土灌注桩与素混凝土桩咬合50 mm，形成防水帷幕。当周围环境保护要求严格时，为减少排桩的变形，在软土地区有时于基坑底沿灌注桩周边或部分区域用水泥土桩或注浆进行被动区加固(图2)，以提高被动区的抗力，减少围护墙的变形。当基坑边至红线间的尺寸不足以施工灌注桩和水泥土桩墙防水帷幕时，亦可在泥土桩墙中套打灌注桩。3.1.3 地下连续墙地下连续墙刚度大、止水效果好，在基坑深(一般hl0 m)、周围环境保护要求高的工程中，经技术经济比较后多采用该技术。以上海为例，基坑深l9.65m、88层的金茂大厦，基坑深l8.95 m、66 层的恒隆大
13、厦，基坑深l6.865 m、面积达l5294、44层的上海外滩金融中心等超高层建筑以及沿淮海路走向的地铁l号线、沿南京路走向的地铁2 号线的一些地铁车站，施工期间均采用地下连续墙作为支护结构。地下连续墙用作支护结构的围护墙，性能较好，只是费用较高。若能做到两墙合一，即施工时用作支护结构的围护墙，同时又是地下结构的外墙，则较为合理，经济效益亦好，是发展方向。两墙合一多采用逆作法施工，可省去内部支撑体系，减少围护墙变形和缩短总工期，是推广应用的新技术之一，至今国内己有十多个城市二十多项工程采用逆作法和半逆作法施工，己有较成熟的经验。3.1.4 土钉墙1972 年法国凡尔赛地区首先应用土钉加固铁路路
14、堑边坡，至今己30年。20 世纪90年代该技术开始在我国应用于基坑支护，北京、成都、武汉等地区应用较多，基坑深度亦达到20 m。在这方面冶金部建筑研究总院、总参工程兵、清华大学等单位亦围绕土钉墙的机理、设计、施工等领域进行了大量试验研究，取得了不少成果。在大量工程实践的基础上，1997 年我国制则了则基坑土钉支护技术渺程渺(CECS 96i1997)。在开始阶段， 土钉墙支护多应用于有一定自立能力并能提供足够抗拔阻力的较密实的砂土、粉土、素填土、坚硬或硬塑粘性土等。所以，则建筑基坑支护技术渺程渺(JGJ 120-1999)也渺定土钉墙适用于二、三级基坑，非软土场地，基坑深度不宜大于12 m。后
15、来，东南沿海一带淤泥及淤泥质土为主的软土地区亦开始应用该技术。为适应这一带软土的特性，发展了复合土钉支护技术(图3)。即以薄层的水泥土桩墙或压管注浆等超前支护措施来解决土体的自立性、隔水性及喷射混凝土面层与土体的粘结问题；以水平向压密注浆及二次压力灌浆来解决围护墙土体加固和土钉抗拔力问题；以一定的插人深度解决坑底隆起、管涌和渗流等问题；亦即以止水帷幕、超前支护和土钉三者组成复合土钉支护。目前，该技术己成功应用于温州、宁波、上海等软土地区。3.1.5 加筋水泥土墙(SMW工法)加筋水泥土墙是在水泥土桩中插人H形钢组成的(图4)。由H形钢承受侧向荷载，而水泥土则具有良好的抗渗性能，因此加筋水泥土墙
16、具有挡土和止水双重功能。除插人H形钢外，亦可插人拉森板桩、钢管等。由于插人了H形钢，故设置支撑也十分方便。施工时为使H形钢可凭借自重顺利下沉至指定标高，施工加筋水泥土墙需用三轴型全深搅拌的深层搅拌机进行水泥土桩施工，且需提高水泥掺人比。该技术在上海一带己推广应用。4、基坑支护与环境保护探讨对软土基坑，特别是深大而周围环境条件严峻的基坑，在基坑内外一定范围进行土体加固，可取得防止隆起、稳定坑壁、减少位移、保护环境的良好效果。工程界已普遍认识到，基坑支护设计应是支挡结构、支撑锚拉体系及土体加固三项技术综合运用，方可达到安全、经济的目的。土体加固除利用常规的地基处理技术外还常利用降水技术，取得了好效果。实践证明，在一般情况下加固坑内被动区的效果比加固坑外主动区的效果更好。支护结构设计的内容扩展到了必须考虑基坑变形影响所及的周边范围，而不仅是局限于支护基坑本身而已。为此，在设
