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从常见破坏形式到详细支护方式,全方位解析深基坑施工!
RSS 打印 复制链接 发布时间:2018-12-25 16:44:35

深基坑工程是最近30多年中迅速发展起来的一个领域,由于高层建筑、地下空间的发展,深基坑工程的规模之大,深度之深,成为岩土工程中事故最为频繁的领域。

深基坑工程常见破坏形式

基坑周边环境破坏

在深基坑工程施工过程中,会对周围土体有不同程度的扰动,一个重要影响表现为引起周围地表不均匀下沉,从而影响周围建筑、构筑物及地下管线的正常使用,严重的造成工程事故。引起周围地表沉降的因素大体有:基坑墙体变位;基坑回弹、隆起;井点降水引起的地层固结;抽水造成砂土损失、管涌流砂等。

因此如何预测和减小施工引起的地面沉降已成为深基坑工程界亟需解决的难点问题。

支护体系破坏

(1)基坑围护体系折断事故。主要是由于施工抢进度,超量挖土,支撑架设跟不上,围护体系缺少大量设计上必须的支撑,或者由于施工单位不按图施工,抱侥幸心理,少加支撑,致使围护体系应力过大而折断或支撑轴力过大而破坏或产生大变形。

(2)基坑围护体整体失稳事故深基坑开挖后,土体沿围护墙体下形成的圆弧滑面或软弱夹层发生整体滑动失稳的破坏。下图为某深基坑围护整体失稳破坏事故。

(3)基坑围护踢脚破坏由于深基坑围护墙体插入基坑底部深度较小,同时由于底部土体强度较低,从而发生围护墙底向基坑内发生较大的“踢脚”变形,同时引起坑内土体隆起。

(4)坑内滑坡导致基坑内撑失稳,在火车站、地铁车站等长条形深基坑内区放坡挖土时,由于放坡较陡、降雨或其他原因引起的滑坡可能冲毁基坑内先期施工的支撑及立柱,导致基坑破坏。

深基坑的支护方式

排桩支护

常见问题及防护措施如下。

悬壁式排桩嵌固深度不足

现象 挖土至坑底时发现桩倾斜,桩身出现裂缝,坑边地面产生裂缝,附近道路下沉,邻近房屋出现竖向裂缝等;严重时排桩倒塌,连接圈梁折断,桩后土方陷入基坑内,基坑支护破坏。

原因分析 悬臂桩的埋深嵌固深度没有通过计算确定或计算不准确,未按要求施工;其次是未做好排水和止水措施。

防治措施 悬臂桩的嵌固深度须通过计算确定,计算时应考虑土的物理参数。不按土的物理参数计算确定或按经验确定嵌固深度的将发生重大事故。

钢板桩渗漏

现象 基坑挖土过半时,发现钢板桩渗漏,主要在接缝处和转角处。

原因分析 (1)钢板桩旧桩较多,使用前未进行矫正修理或检修不彻底,锁口处咬合不好,以致接缝处易漏水,转角处为实现封闭合拢,应有特殊型式的转角桩,这种转角桩要经过切断焊接工序,可能会产生变形;(2)打设钢板桩时,两块板桩的锁口可能插接不严密,不符合要求;(3)桩的垂直度不符合要求,导致锁口漏水。

防治措施 (1)旧钢板桩在打设前需进行整修矫正。矫正要在平台上进行,对弯曲变形的钢板桩可用油压千斤顶顶压或火烘等方法矫正;(2)作好围檩支架,以保证钢板桩垂直打入和打入后的钢板桩墙面平直;(3)防止钢板桩锁口中心线位移,可在打桩进行方向的钢板桩锁口处设卡板,阻止钢板桩位移;(4)为保证钢板桩垂直,应用2台经纬仪从两个方向控制锤击;(5)由于钢板桩打入时倾斜,且锁口接合部有空隙,封闭合拢比较困难,解决的办法一是用异形板桩(此法较困难),二是采用轴线封闭法,此法较为方便;(6)如发现有渗水现象时,采用水玻璃水泥浆以阀管双液灌浆施工堵漏。

钢板桩倾侧,坑底土隆起,地面裂缝

现象 开挖土方的挖土机及运土车设在地面钢板桩侧,开挖不久即发现钢板桩顶侧倾,坑底土隆起,地面裂缝并下沉。

原因分析 (1)设计嵌固深度不够,坑底土隆起是管涌现象;(2)挖土机及运土车在钢板桩侧,增加土的地面荷载,导致桩顶侧移。

防治措施 (1)钢板桩的嵌固深度必须经计算确定;(2)挖土机、运土车不得在基坑边作业,如必须施工,则应将该项荷载计入设计荷载取值内,以增加桩的嵌固深度;(3)钢板桩设计时尚须考虑地基整体稳定。

土钉墙支护

(1)开挖工作面:土钉支护应自上而下分段分层进行,分层深度视土层情况而定,工作面宽度不宜小于6m,纵向长度不宜小于10m。

(2)喷射第一层混凝土:为防止土体松弛和崩解,须尽快做第一层喷射混凝土,厚度不宜小于40~50mm。喷射混凝土水泥用量不小于400kg/m³。

(3)土钉成孔:土钉成孔直径70~120mm,向下倾角15~200,成孔方法和工艺由承包商根据土层条件、设备和经验而定。

(4)安设土钉、注浆:土钉有单杆和多杆之分,单杆多为直径22~32mm的粗螺纹钢筋,多杆一般为2~4根直径16mm钢筋。采用灰浆泵注浆,土钉注浆可不加压。

(5)挂钢筋网、喷射混凝土面层:钢筋网通常直径6~10mm、间距200~300mm,与土钉连接牢固。钢筋与第一层喷射混凝土的间隙不小于20mm。设置双层钢筋网时,第二层钢筋网应在第一层钢筋网被覆盖后铺设?;炷撩姘搴穸?0~100mm。

锚杆支护

是在未开挖的土层立壁上钻孔至设计深度,孔内放入拉杆,灌入水泥砂浆与土层结合成抗拉力强的锚杆,锚杆一端固定在坑壁结构上,另一端锚固在土层中,将立壁土体侧压力传至深部的稳定土层。

适于较硬土层或破碎岩石中开挖较大较深基坑,邻近有建筑物须保证边坡稳定时采用。

(1)造孔:包括钻机就位、施钻成孔、清孔三个作业步骤。造孔用冲击式钻机、旋转式钻机或旋转式冲击钻机,偏心钻机跟进护壁套管方式钻进,造孔须干钻,严禁水钻;考虑沉渣厚度,孔底应超钻30~50mm;成孔后高压风清洗孔壁,以保证砂浆与孔壁的粘结力。

(2)锚杆的制作与安装。拉杆常用钢管、粗钢筋或钢丝束、钢绞线制成的锚索。锚索预留长度为1~1.5m,锚固段间隔1~2m设置隔离架和紧箍环,中心布置灌浆管;自由段外套塑料管,前端切实作好隔浆措施。

(3)灌浆?;用顺2捎寐窆苁焦嘟囊淮喂嘟?,即由孔底向上有压一次性灌浆,压力不小于0.6~0.8MPa,砂浆至孔口溢满为止,注浆管不拔出;当土体松散或岩石破碎易发生漏浆时采用二次灌浆法。

(4)预应力张拉及封锚:与结构施工预应力张拉及封锚工艺相同

挡土灌注桩与土层锚杆结合支护

桩顶不设锚桩、拉杆,而是挖至一定深度,每隔一定距离向桩背面斜向打入锚杆,达到强度后,安上横撑,拉紧固定,在桩中间挖土,直至设计深度。

适于大型较深基坑,施工期较长,邻近有建筑物,不允许支护、邻近地基不允许有下沉位移时使用。

钢板桩支护

当基坑较深、地下水位较高且未施工降水时,采用板桩作为支护结构,既可挡土、防水,还可防止流砂的发生。板桩支撑可分为无锚板桩(悬臂式板桩)和有锚板桩。常用的钢板桩为U型钢板桩,又称拉森钢板桩。

(1)无锚板桩。从一角开始逐块插打,每块钢板桩自起打到结束中途不停顿。打法简便、快速,但单块打入易向一边倾斜,累计误差不易纠正,壁面平直度也较难控制。仅在桩长小于10m、工程要求不高时采用。又称单独打入法。

(2)有锚板桩的双层围檩插桩法。是先沿板桩边线搭设双层围檩支架,然后将板桩依次在双层围檩中全部插好,形成一个高大的板桩墙。待四角封闭合拢后,再按阶梯形逐渐将板桩一块块打至设计标高。该打法可保证平面尺寸准确和板桩垂直度,但施工速度慢。

地下连续墙支护

先建造钢筋混凝土地下连续墙,达到强度后在墙间用机械挖土。该支护法刚度大、强度高,可挡土、承重、截水、抗渗,可在狭窄场地施工,适于大面积、有地下水的深基坑施工。

挡墙+内撑支护

当基坑深度较大,悬臂式挡墙的强度和变形无法满足要求、坑外锚拉可靠性低时,则可在坑内采用内撑支护。它适用于各种地基土层,缺点是内支撑会占用一定的施工空间。常用有钢管内撑支护和钢筋混凝土构架内撑支护。

(1) 钢管内支撑。钢管支撑一般采用直径609mm钢管,用不同壁厚适应不同的荷载。钢管支撑的形式为对撑或角撑,对撑的间距较大时,可设置腹杆形成桁架式支撑。

(2)钢筋混凝土内支撑。钢筋混凝土内支撑刚度大、变形小,能有效控制挡墙和周围地面的变形。它可随挖土逐层就地现浇,形式可随基坑形状而变化,适用于周围环境要求较高的深基坑。平面尺寸大的内支撑应在交点处设置立柱,立柱宜为格构式柱,以免影响底板穿筋,立柱下端插入工程桩内不小于2m,否则应设置专用的桩基础。

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