深基坑的支护技术(论文)

第1页深基坑支护技术摘要：改革开放以来，我国高层建筑发展迅速，目前发展的趋势和特点是层数增多，高度增高，并积极参与国际高层建筑的竞争。迄今为止，我国已建成高层建筑累计超过2.8亿㎡，高度超过100m的超高层建筑已超过300多幢，高度超过200m的超高层建筑已达40余幢。随着高层建筑的发展，伴随出现了深基础，基坑的深度主要取决于地下室层数，一般地下室的基坑深度大致为一（4~6）m；二层地下室的基坑深度为一（8~9）m；三层地下室的基坑深度为一（11~12）m；四层地下室的基坑深度为一（14~18）m，目前国内建筑最深的地下室基坑达到31m。关键词：深基坑；支护结构设计；安全目录一、深坑基础的发展现状...............................错误!未定义书签。二、深基坑支护的方法.................................................2（一）土钉支护技术.................................................2（二）锚固支护技术.................................................3（三）复合土钉支护技术...........................................5（四）桩挡墙支护技术.............................................5（五）逆作法.......................................................6三、深基坑支护工程技术的进步与展望...................................7参考文献.............................................................7一、深坑基础的发展现状深基坑支护工程是基础施工所必须的临时结构，深大基坑支护的施工造价与设计的合理紧密相关，合理的设计是影响整个工程施工进度与造价的关键所在。深基坑的支护工程，采用何种支护方案，除了与基坑深度有直接关系外，更主要的是根据地层土质的好坏采用不同的支护方案。基坑支护工程包含挡土、防水、降水、挖土等许多紧密联系的环节，如果其中某一环节失效，将会导致整个工程的失败。在城市地区进行深基坑开挖支护，是当今土木工程最为复杂的领域之一，它不仅要保证基坑施工过程中的土体稳定，而且要严格限制周边的地层位移以确保四周环境的安全。现代大城市的高层建筑基坑具有深、大的特点，挖深一般在15~20m之间，宽度与长度达100m以上。基坑邻近多有建筑物、道路和管线，施工场地拥挤，在环境安全上又有很高要求，所以过去对基坑支护结构的选型比较单一，基本上均采用柱列式灌注桩挡墙或地下连续墙作为维护结构，当用明挖法施工时照例采用多道支承（多道内支承或多道背拉锚杆）。其它的支护形式如国内外广为运用的钢板桩挡墙或柱板（分离式工字钢加衬板）挡墙由于刚度较弱、易透水以及打桩第2页振动和挤土效应对城市环境的危害，已经少运用于建筑深基坑中。但是近年来兴起的土钉支护尤其是复合土钉支护，在合适的地质条件下已经成为建筑深基坑的选型，而逆作法施工国内也已日趋成熟。二、深基坑支护的方法（一）、土钉支护技术1.概念与应用范围土钉支护是指以土钉作为主要受力构件的岩土工程加固支护技术，它由密集的土钉群、被加固的原位土体、喷混凝土面层、置于面层中的钢筋网和必要的防水系统组成。土钉支护适用于地下和边坡工程的永久性支护，基坑直立开挖或放坡开挖时临时性支护的设计与施工。2.土钉支护的工程勘察勘察内容包括：收集场地周围已建工程及本项拟建工程的设计施工文件与工程地质和水文地质勘察资料;进行现场考察和必要的勘察；查明基坑周围已有建筑物、构筑物、埋设物和道路交通等周边环境条件；了解当地气候条件；掌握地层结构和岩土物理力学性质，水文地质条件及与周围地表水的补给排泄关系等。3.土钉支护施工（1）土钉支护施工器具和施工工艺①成孔器具的选择和工艺要适应现场土质特点和环境条件，保证进钻和抽出过程中不引起塌孔。在一般岩土介质中钻孔时，可选用冲击钻机、螺旋钻机、回旋钻机、洛阳铲等；在易塌孔的岩土介质中钻孔时宜采用套管成孔或挤压成孔技术；②注浆泵的规格、压力和输浆量应满足施工要求：③混凝土的喷射机的输送距离应满足施工要求，供水设施应保证喷头处有足够的水量和水压，水压应不小于0.2Mpa；④空压机应满足喷射机工作风压和风量要求，可选用风量9m³/min以上、风压大于0.5Mpa的空压机。（2）土钉支护施工的流程①开挖工作面，修整边坡（壁）面；②设置土钉（包括成孔、置入钢筋、注浆、补浆）；③铺设并固定钢筋网；④施工喷射混凝土面层，并按相应规定养护；4.土钉支护施工监测（1）支护位移的测量；（2）地表开裂状态（位置、裂宽）的观察；（3）附近建筑物和重要管线等设施的变形测量和裂缝观察；（4）工程渗、漏水及地下水位变化的监测；（5）对于永久工程，个别点要进行长期监测；5.工程维护对土钉支护的基坑、边坡和洞室工程等，应进行定期的检测和永久性维护，使之在使用寿命期内保持良好的工作状态。维护的方法是仪器监测和宏观观察。如有变形应采取措施遏制，如有破坏应迅速修缮。6.工程实例第3页土钉支护法在文锦广场大厦基坑护壁工程中的应用:基坑的几何尺寸为长x宽x深=210mx70mx7~9m，局部地段深度为10~12.5m。楼层均为7~8层，天然地基。（二）、锚固支护技术1.概念与应用范围锚固支护是一种岩土主动加固和稳定技术，作为其技术主体的锚杆（索），一段锚入稳定的土（岩）体中，另一端以各种形式的支护结构物联结，通过杆体的受拉作用，调用深部地层的潜能，达到基坑和建筑物稳定的目的。锚杆可与排桩、地下连续墙、土钉墙或其他支护结构联合使用。不宜用于有机质土，液限大于50%的黏土层及相对密实度下雨0.3的砂土。2.锚杆的选择锚杆类型及其选择序号锚杆类型适用条件1灌浆型预应力锚杆（集中拉力型）①锚固地层为岩体或土层②单锚拉力设计值200~10000kn③对位移控制要求严格的工程④锚杆长度可达100m或更大2机械型预应力锚杆（集中拉力型）①锚固地层为坚硬岩体②单锚拉力设计值60~1000kn③地层开挖后必须立即提供初始预应力④锚杆长度可达50m3荷载分散型锚杆①锚固地层为软岩或土层②单锚拉力设计值600~3000kn③采用集中拉力型锚杆无法满足高拉力设计值的软弱地层锚固工程④锚杆长度可达50m⑤压力分散型锚杆还适用于严重腐蚀性环境，或有拆除芯体要求的锚固工程4全长粘结型锚杆①岩体或土层加固②对位移要求不严格的工程③单锚拉力设计值较小（50~350kn）④锚杆长度2~12m5树脂卷锚杆与快硬水泥卷锚杆①岩体加固②需提供初始预应力的岩石锚固工程③单锚拉力设计值30~150kn④锚杆长度1.2~12m6自钻式中空锚杆和普通中空锚杆①岩体加固②地质条件复杂、钻孔后极易塌孔的地层支护（自钻式中空锚杆）③隧道、地下工程或边坡工程长度大于2.5m的锚杆支护④单锚拉力设计值100~350kn第4页3.锚杆支护设计锚杆支护由锚头（台座、承压板、紧固器）、自由端、锚固段组成。锚固段要在主动破坏区之外（应在滑移面0.5m以外），预应力约为设计拉力的70%（见图3-8）。杆体直径为100~200mm，长L=10~30m，倾角15°~35°，仅水平分力有效，竖向分力有害，但为注浆方便，不宜小于15°。7摩擦型锚杆①塑性流变岩体加固，或承受爆破振动影响的矿山巷道支护②隧道或地下工程的临时性支护或初期支护③单锚拉力设计值不大于100kn④锚杆长度1.2~3.0m第5页4.工程实例国贸大厦运用了锚固支护技术：该大楼主楼31层，115m高，采用框筒结构；裙楼为6~9层，采用框架结构。基础采用钻孔灌注桩加承台。大楼底层面积为3323.3㎡，总建筑面积为50000㎡。其地下室有三层，两层为地下车库，平均挖土13.2m。基坑开挖采用了全封闭锚拉式支护方案。该方案是由顶圈梁连接的排挡式钻孔灌注桩、投石注浆的止水压密桩及慢速钻进、二次压浆并施加预应力的锚杆联结的支挡体系。（三）、复合土钉支护技术1.概念与应用范围复合土钉支护是指土钉与其他传统工法如排桩、地下连续墙、锚杆（索）等有机、合理复合而成的新型支护结构形式。复合土钉支护适用于一般岩土介质，也适用于不良地质体。复合土钉支护适用于可塑、硬塑或坚硬的黏土，胶结或弱胶结（包括毛细水粘结）的粉土、砂土和角砾，填土，风化岩层，松散砂土软塑和流塑黏土等。2.复合土钉支护类型（1）土钉-锚索-护壁桩复合支护（2）注浆土钉-面层-护壁桩复合支护结构（3）土钉-锚索-地下连续墙复合支护结构3.复合土钉支护施工流程（1）施作止水帷幕（2）施作微型桩（3）止水帷幕、微型桩强度满足后，开挖工作面，修整土壁（4）施作土钉、预应力锚杆并养护（5）铺设、固定钢筋网（6）喷射混凝土面层并养护（7）施作围檩，张拉和锁定预应力锚杆（索）（8）重复步骤（3）~（7）直至完成4.复合土钉支护工程维护应对复合土钉支护的基础边坡、洞室工程及重要工程进行定期的检测和永久性维护，使之在使用寿命期内保持良好的工作状态。维护的方法是仪器监测和宏观观察。如有变形要采取措施遏制，如有破坏要迅速修缮。检测使用期限内的钢筋锈蚀情况以及混凝土的腐蚀情况。应在设计中规定设置专门供不同年限后拔出检测用的土钉、锚杆和锚索，并将其作为使用阶段内正常维护监测的一个必要内容。临时性复合土钉支护工程的维护周期为设计要求的保修期，一般为3个月~2年；永久性复合土钉支护工程的维护期为设计寿命期，一般为50~100年。5.工程实例北京海淀区某基坑工程：该工程主楼地上23层，地下三层，基坑平面呈不规则长方形开挖尺寸为40mx90m，开挖深度为14.9m。该工程采用了土钉、锚索与护壁桩复合支护方案。（四）、桩挡墙支护技术1.水泥搅拌法的原理水泥土搅拌法本是用于加固饱和软黏土地基的一种较常用的地基加固方法。它是利用水泥作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械，边钻进边往软土中喷射浆液或雾状粉体，在地基深处就地将软土固化成为具有足够的强度、变形模量和稳定第6页性的水泥土，从而达到地基加固的目的。这些加固土柱体与主体间的土构成了一种复合地基；也可把深层搅拌而成的水泥土柱体，逐根紧密排列成连续壁状墙体，而作为一种挡土结构和防水帷幕。水泥土搅拌法适应于软土地基处理，如沿海一带的海滨平原、海口三角洲、湖盆地沉积的河海相软土。2.水泥搅拌桩挡墙支护技术的特点最大限度的利用了原土，且搅拌时无振动、无噪声和无污染，可在密集建筑群中进行施工，对周围的原有建筑物及地下沟管影响很小。根据上部结构的需要，可灵活地采用柱状、壁状、格栅状和块状等平面布置，布置挡土的各种形式。与钢筋混凝土桩锚挡土支护相比，可节约钢材并大幅降低造价。3.加筋水泥土桩锚支护形式应用加筋水泥土桩锚支护技术时，可根据工程的实际需要采用不同的组合形式：悬臂式加筋水泥土桩锚支护结构、人字形加筋水泥土桩锚支护结构、门架式加筋水泥土桩锚支护结构、复合式支护结构、加筋水泥土桩墙与多排加筋水泥土桩锚支护结构、后仰式锚拉钢柱支护结构、水平咬合加筋水泥土拱圈支护结构、多向加筋水泥土桩锚支护结构。4.加筋水泥土桩锚支护工程实例天津塘沽温州大厦基坑工程：温州大厦建筑场地位于津市塘沽区响螺湾国家经济开发区，平面为规则长方形，总建筑面积约为8.0万㎡，设计三层地下室，设计基坑周长约760m，基坑开挖深度12.5~13.7m，基础桩采用钻孔桩。地基土层特征：①层杂填土、②层素填土、③层黏性土。本场地地下水位为1.3m。（五）、逆作法1.逆作法的工艺原理先沿建筑物地下室轴线（地下室连续墙也是地下室结构承重墙）或周围（地下连续墙等只用作支护结构）施工地下连续墙或其它支护结构，同时在建筑物内部的有关位置（柱子或隔墙相交处等，根据需要计算确定）浇筑或打下中间支承柱或桩，作为施工期间于底板封底之前承受上部结构自