深基坑支护施工方案和施工机械选择(基坑方案选择和支护结构类型)

Posted 2023-06-01

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深基坑支护施工方案和施工机械选择(基坑方案选择和支护结构类型)

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基坑工程

基坑方案选择和支护结构类型

一、总体方案选择

基坑支护是为了满足地下结构的施工要求及保护基坑周边环境安全，对基坑侧壁采取的支挡、加固与保护措施，基坑支护总体方案的选择直接关系到基坑及周边环境安全、施工进度、工程建设成本。总体方案主要有顺作法和逆作法两类，在同一基坑工程中，顺作法和逆作法可以在不同区域组合使用，从而在特定的条件下满足工程的经济技术要求。

顺作法是指先施工周边围护结构，然后由上而下开挖土方并设置支撑（锚杆），挖至坑底后，再由下而上施工主体结构，按一定顺序拆除支撑的过程，顺作法基坑支护结构通常有围护墙、支撑（锚杆）及其他竖向支撑结构组成。

顺作法是基坑工程传统施工方法，设计较为便捷，施工工艺成熟，支护结构与主体结构相对独立，设计的关联性较低。

顺作法常用的总体设计方案包括放坡开挖、水泥土挡墙、排桩与板墙、土钉墙、逆作拱墙等。

逆作法是指利用主体地下结构水平凉拌结构作为内支撑，按楼层自上而下与基坑开挖交替进行的施工方法。逆作法围护墙可与主体结构外墙结合，也可采用历史围护墙。

逆作法是借助地下结构自身能力对基坑产生支护作用，即利用各层水平结构的刚度、强度，使其成为基坑围护墙水平支撑点，以平衡土压力。

在采用逆作法进行地下结构施工的同时，还可以同步进行上部结构的施工，但上部结构允许施工的成熟（高度）须经设计计算确定。

逆作法的优点：

1. 基坑变形较小，有利于周边环境保护。

2. 地上和地下同步施工，可缩短工期。

3. 支护结构与主体结构相结合，可节约支撑等材料。

4. 围护墙与主体结构外墙结合时，可减少土方开挖和回填。

5. 有利于解决特殊平面形状的支撑设置难题。

6. 可充分利用地下室顶板做施工场地，解决施工场地狭小的问题。

逆作法的缺点：

1. 基坑设计与结构设计的关联度较大，设计与施工的沟通和协作紧密。

2. 施工技术要求高，如结构构件节点复杂、中间支承柱垂直度控制要求高。

3. 搬运设备有待研究，土方挖运效率受到限制。

4. 立柱之间及立柱与维护墙之间的差异沉降较难控制。

5. 结构局部区域需采用二次浇筑施工工艺。

6. 施工作业环境差。

二、基坑支护结构的类型和选型

支挡式结构

适用于一级、二级及三级的基坑安全等级。

对于需要隔水的基坑，挡土构件采用排桩时，应同时采用隔水帷幕，挡土墙构件采用地下连续墙，地下连续墙宜同时采用隔水。

采用锚拉式结构时，应具备允许在图层中设置锚杆与不会受到周边底线建筑阻碍的条件，应有能够提供足够锚固力的地层。

采用支撑式结构时，应能够满足主体结构及防渗的设计与施工要求。

基坑周边环境复杂、环境保护要求很严格时，宜采用支护与主体结合的逆作法支护；基坑深度较浅时，可采用悬臂式排桩、悬臂式地下连续墙或双排桩。

土钉墙

适用于二级、三级的基坑安全等级

在基坑潜在滑动体内没有永久建筑或重要管线。

土钉墙适用于地下水位以上或经降水的非软土层，且基坑深度不宜大于12m。不宜用于淤泥质土，不应用于淤泥或没有自稳能力的松散填土。非软土层中，对垂直复合型土钉墙，基坑深度不宜大于12m。对坡度大于1:0.3的符合丁图强，基坑深度不宜大于15m。淤泥质土层中，对垂直复合型土钉墙，基坑深度不宜大于6m。复合型土钉墙不应用于基坑潜在华东范围内的淤泥厚度大于3m的地层。

重力式水泥土墙

1.重力式水泥土墙结构是在基坑侧壁形成一个具有相当厚度和重量的刚性实体结构，以其重量抵抗基坑侧壁土压力，满足抗滑移和康倾覆要求。这类结构一般采用水泥土搅拌桩，有时也采用旋喷桩，使桩体相互搭接形成块状或格栅桩等形状的中立结构。

重力式水泥土墙具有挡土、隔水双重功能，且桩内无支撑可方便机械快速挖土。其缺点在于不宜用于深基坑，一般不宜大于6m。位移相对较大，尤其在基坑长度较大时，一般采取中间加墩、起拱等措施限制过大位移。重力式水泥墙厚度较大，需具备足够的场地条件。地基图承载力不宜大于150kPa。

适用于二级、三级的基坑安全等级。

软土地层中。基坑深度不宜大于6m。水泥木桩底以上地层的硬度，应满足水泥土桩施工能力的要求。

2.施工工艺：喷浆式深层搅拌（湿法）、喷粉丝深层搅拌（干法）、高压喷射注浆法（高压旋喷法）

湿法施工注浆量容易控制，成桩质量好，目前绝大部分重力式水泥土墙都采用湿法施工。

干法施工虽水泥强度较高，但喷粉量不易控制，搅拌难以均匀导致桩体均匀性差，桩身强度离散较大，目前使用较少。

高压旋喷法采用高压水、气体切割土体，并将水泥与土搅拌形成重力式水泥土墙。高压旋喷法施工便捷，施工时只需在土层中钻50-300mm小孔，便可在土中喷射成直径0.4-2m的水泥土桩。可在狭窄施工区域或临近已有基础区域施工，但水泥用量大，造价高，一般当施工场地受限制、湿法机械施工困难的情况下选用。

3.质量控制

⑴．成桩施工期质量检验：

机械性能、材料质量、配合比试验以及逐根检查桩位、桩长、桩顶标高、桩架垂直度、桩身水泥掺量、水灰比、搅拌和喷浆起止时间、喷浆量的均匀、搭接桩施工间歇时间等。

⑵．基坑开挖前质量检验：

宜在重力式水泥土墙压顶混凝土浇筑之前进行。

检验内容包括桩身强度、桩的数量。可采用钻取桩芯的方法检验桩长和装设强度，也可以采用制作水泥土试块的方法（试块制作应采用立方体试模，每个机械台班抽查2根，每根桩不应少于2个取样点。每个取样点制作3件水泥土试块。试块应在水下养护并测定25D龄期的无侧限抗压强度）。钻心完成后及时注浆填充。

⑶．基坑开挖期质量检验

主要是通过外观检验开挖面桩体的质量，并查验墙体和坑底渗漏水情况。

放坡

适用于3级的基坑安全等级。

具有放坡的场地，可与各类支护结构结合，在基坑上部采用放坡。

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