基坑支护特点与结构形式及逆作法工艺.docx

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基坑支护特点与结构形式及逆作法工艺

基坑支护的特点与结构形式

及逆作法工艺

*基坑支护：

为了保证地下结构施工及周边环境安全，对基坑侧壁及周边环境采

取的支挡、加固与保护措施。

*基坑周边环境：

在基坑开挖影响范围内，包括既有建筑物、道路、地下设施、

地下管线、岩土体及地下水体等环境因素。

*基坑工程特点：

1、为了让充分利用地下空间，基坑开挖越来越深。

2、工程地质条件复杂和施工作业环境较差。

3、基坑施工公共期较长，天气条件和地质条件影响较大。

4、基坑支护方法较多，技术含量和工艺标准要求较高。

5、基坑工程发生塌方、滑坡等危险因素较多。

*基坑支护结构形式：

1、放坡开挖（坡率法）

2、土钉墙：

采用土钉墙加固的基坑侧壁土体与护面组成的支护结构。

土钉:

设置在钻孔内，端部伸入固定土层中，由钢筋或钢绞线与孔内注浆体组成的受拉构件。

3、地下连续墙：

用机械施工方法在地下成槽，浇筑钢筋混凝土形成的地下墙体。

4、桩墙式支护结构（排桩）：

以某种桩型按队列式布置，组成的基坑支护结构。

（挖孔灌注桩、水泥土搅拌桩、高压旋喷水泥桩、型钢水泥土混合桩、钢板桩等）

5、联合支护结构：

由上述几种支护结构组合而成的支护体系。

截水帷幕：

用于阻截或减少基坑侧壁及基坑底部的地下水流入基坑而采用的连续止水体。

1、放坡

基坑放坡：

三类土1.5米起放坡，四类土2米起放坡。

临时性基坑边坡经雨季应防止对周边环境影响，放坡顶应设排水沟。

2、土钉墙

1、土钉墙施工顺序是由上而下，分层开挖、分层加固，交替施工。

一般采用先锚后喷工艺：

（1）边坡开挖

（2）人工修整边坡

（3）定位放线

（4）成孔

（5）土钉主筋制作及安放

（6）搅浆及注浆

（7）挂网

（8）喷射砼

详解：

（1）边坡开挖 

 按照设计的分层开挖深度和坡度开挖，分层开挖深度应在每道土钉孔口标高下0.5m处，不得超挖，开挖过程中，挖掘机不得碰撞土钉墙面板。

在上层作业面的土钉及喷混凝土面层未达到设计强度的70％以前，不得进行下一层土方的开挖。

（2）人工修整边坡应

根据土质的不同情况，边坡预留50～100㎜厚的土体，由修坡人员用铲修整坡面，为确保喷射砼面层的平整，挂小线测量边坡坡度，以保证坡脚不侵结构。

对于土层含水量较大的边坡，可在土钉面层背部插入长度为400～600，直径不小于40的水平排水管（包滤网），其外端伸出支护面层，间距为2m，以便将喷混凝土面层后的积水排走。

（3）定位放线

由测量人员按设计图纸放出每一个土钉的位置，作出标记。

（4）成孔 

采用人工洛阳铲成孔，孔深不小于设计，如遇障碍物时，可适当调整土钉角度和位置。

（5）土钉主筋制作及安放 

主筋按设计长度下料，外端设 “L”型的弯钩，间隔2m焊对中支架，防止主筋偏离土钉中心；安放主筋时，将注浆管与主筋捆绑在一起，注浆管离孔底0.5m左右。

（6）搅浆及注浆 

浆体为水泥净浆，水灰比为0.5，浆液要充分搅拌均匀，随拌随用，采用搅拌机造浆，搅拌时间一般在3分钟以上；注浆采用注浆泵，注浆时，将导管缓慢均匀拔出，但出浆口应始终处于孔中浆体表面之下，保证孔中气体能全部排出，在孔口部位设置止浆塞，根据需要补浆，保证土钉锚固体质量。

土钉制作：

土钉用内径15，壁厚2.75的电焊钢管制作，钢管一断端封口，另一端开口，接注浆嘴预备接注浆泵，钢管周边按10间距设喷浆口。

 土钉打入：

利用列车间隙，采用人工将土钉打入土中。

（7）挂网 

采用φ6.5单排双向、间距200的钢筋网片，钢筋网片用插入土中的钢筋固定，与坡面间隙3～5，相邻网片搭接长度不小于300，钢筋网片通过加强筋与土钉连接成一个整体。

（8）喷射砼 

喷砼顺序一般“先锚后喷”，土质条件不好时采取“先喷后锚”，喷射作业时，空压机气压0.2～0.5，喷头水压不应小于0.15 ，喷射距离控制在0.6～1.0m，为保证喷射砼厚度达到规定值，在坡壁上垂直打入短钢筋作为厚度控制标志。

砼的初凝时间和终凝时间分别

控制在5和10左右，喷射厚度为80～100。

变形观测

第二层施工

上步注入土钉孔内的水泥浆和坡面的喷射混凝土强度达到70％后开挖下步，当土体稳定性较好时开挖深度适当可以加深，不过不能超过两步，一般一步为1.5m。

土钉锚件

被动受力主动受力

全场受力锚固段的锚固力

密布，形成重力式挡土墙数量少

面层不是主要受力部分墙受力很大

长3-10长15-45m

浆体直径100浆体直径150

单根受力〈100400-3000

2、复合土钉墙：

是将土钉墙与一种或几种支护技术或截水技术有机组合，组成的复合土钉墙支护体系，它的构成要素主要有土钉、预应力锚件、截水帷幕、原位土体等。

复合土钉墙不仅用于支护，也经常用于止水帷幕。

止水帷幕伸入基坑底部，穿过透水层，进入到透水层1-2m位置。

3、锚喷支护体：

由预应力锚件和钢筋混凝土墙体组成的永久支护体。

主要用于交通隧道、矿山井道等地下工程，以及各类边坡支护等地下工程。

3、地下连续墙

地下连续墙：

用于机械施工方法成槽，浇灌钢筋混凝土形成的地下墙体。

地下连续墙成槽方式，1.铣消式（铣消钻）2.钻挖式（多头钻）3.抓斗式。

地下连续墙主要施工工艺

1、修筑导墙：

在槽段开挖前，沿连续墙纵向轴线方向修筑导墙，采用混凝土或钢筋混凝土浇筑。

导墙深度一般为1.2-1.5m，其顶面略高于地面，以防止地表水流入导沟内。

导墙的厚度一般为200，内墙面应保持垂直，内墙壁净宽为连续墙设计厚度加施工余量（10-60）。

导墙主要作用是：

保证地下连续墙的几何尺寸和形状准确；储存一部分泥浆，保证成槽施工时泥浆液面稳定；承受挖槽机械的施工荷载，保护槽口壁不被破坏。

2、泥浆护壁：

采用泥浆护壁，通过泥浆对槽壁施加的压力，以防止地下水的渗入和保证挖成的槽壁形状不变。

灌注混凝土时，把泥浆置换出来，同时泥浆还有悬浮土渣和将土渣携带出槽沟的作用。

泥浆使用方法分静止式和循环式两种，泥浆进行死循环式使用时，应用振动筛等净化装置进行过滤净化，泥浆指标恶化后，要考虑废弃旧泥浆换用新浆。

3、成槽施工

地下连续墙成槽机械有：

旋转切割多头钻、导板抓斗、冲击钻设备等，施工时应根据地质条件和筑墙深度选用。

一般土质较软，深度在15米左右时，可选用普通抓斗；对密实的砂砾石土层课选用多头钻或重型液压导板抓斗。

开挖槽段的单元长度一般为6-8m，要结合土质情况、钢筋骨架重量、结构尺寸等划分槽段长度。

4、水下灌注混凝土：

采用导管法按水下混凝土灌注法进行。

灌注混凝土前，为防止泥浆混入混凝土中，课在导管内放一个管塞，依靠灌入的混凝土压力将管内泥浆挤出。

混凝土要连续灌注，并测量混凝土灌注量及混凝土液面上升高度。

所溢出的泥浆要送回泥浆沉淀池中。

5、墙端接头处理：

地下连续墙是由许多墙段拼组而成，为保持墙段之间的连续性，接头需要采用锁口管工艺。

在灌注槽段混凝土前，预插一根直径和槽宽相等的钢管，待混凝土初凝后将钢管拔出，使端部形成半圆状接口。

也有根据墙体结构受力需要面设置刚性接头，使先后两个墙段联成整体。

型钢水泥土复合搅拌桩施工工艺

1、桩机开机前进行水泥浆液制作：

拌浆数量根据每钻加固土体的数量而定。

2、桩机就位：

根据桩孔位置要有专人指挥桩机就位，桩机异动前及时清除障碍

物，桩机就位后要对龙门立杆垂直度进行观测，桩基定位偏差值应小于20。

3、搅拌速度控制：

三轴水泥搅拌桩钻机的下沉和提升速度，应按照设计要求和相关技术资料规定执行，一般情况下沉速度不大于1，提升速度2，在桩底部位适当延长搅拌注浆时间。

4、在下沉和提升过程中均要注入水泥浆液，并严格控制下沉和提升速度，做好每次成桩的原始记录。

5、型钢加工及下插：

水泥搅拌桩施工完毕后，吊机应立即就位，吊放下插H型钢。

若所需H型钢长度不够，焊接缝应该破口满焊。

6、根据设计要求支护结构的H型钢需要回收的型钢在使用前必须涂刷减摩剂，在结构强度达到设计要求后拔出回收。

逆作法施工工艺

1、清理场地

2、施工地下连续墙或围护桩

3、施工立柱桩基础和安装立柱

4、浇筑首层楼板

5、暗挖地下一层

6、浇筑中板

7、暗挖地下二层

8、形成柱头

逆作法施工，围护结构兼作主体结构外墙

“两墙合一”：

在基坑工程开挖施工阶段，地下连续墙作为围护结构，起到挡土和止水的作用；在主体结构永久使用阶段，地下连续墙作为主体结构地下室外墙使用，成为主体结构的一部分。

通过主体结构水平梁板与地下连续墙的有效连接，成为一种集挡土墙、止水、防渗和地下室结构外墙于一体的围护结构形式。

逆作法施工，结构设计节点做法是施工的重点

（1）“两墙合一”做法

（2）地下连续墙与底（楼）板的连接做法

（3）水平结构在逆作法中围护墙与楼板的节点

（4）立柱与结构梁板的连接构造

（5）钢立柱与立柱桩的节点

（6）特殊部位的水平力传递设计

（7）地下防水节点设计

逆作法施工特点：

1、可使建筑物地下结构施工和土方开挖施工平行立体作业，在建筑规模大、地下层数多时，可以节省一半以上施工工期。

2、一层结构平面课作为工作平台，不需要另外架设开挖工作平台与支撑，大幅度减少了支撑和工作平台等大型临时设施，降低了施工费用。

3、地下室施工受风雨天气条件影响较小。

4、由于开挖和施工的交错进行，逆作法结构自身荷载由立柱直接承担并传递至地基，减少了大开挖时卸载对持力层的影响，降低了基坑地基回弹量。

5、受力情况合理，围护结构变形量小，因而对邻近建筑和周边环境影响较小。

6、逆作法存在不足：

逆作法受地下室层高的限制，无法调整高度。

如遇较大层高的地下室，有时需要另外设置临时水平支撑或加大围护墙的断面及配筋。

由于挖土是在顶部封闭状态下进行，基坑中分布着一定数量的支撑柱和降水井管，使挖土难度增大。

但如能使用小型灵活、高效的挖土机械，这些技术问题也会得到解决。

基坑降水

井点降水，宜在基坑周边封闭布置，管径直径300，间距为15倍管径，在地下水补给方向，管井间距应加密。

降水深度在基坑范围门内，基坑底面以下0.5-1米，可根据分成开挖施工进度，分层降低基坑内地下水位。

管井降水应考虑邻近建筑物在降水漏斗范围内的沉降，应按照设计要求分层总和法计算降水量。