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深基坑支護(hù)新技術(shù)現(xiàn)狀及展望

2021-01-20 18:05:04 項(xiàng)敏
摘  要


對(duì)深基坑支護(hù)中的復(fù)合土釘墻、新型地下連續(xù)墻、排樁支護(hù)(樁-錨式、樁-撐式、雙排樁、”樁墻合一”)、逆作法、緊鄰建筑物”零占位”基坑支護(hù)方法、人工凍結(jié)法、聯(lián)合支護(hù)(土釘墻 樁錨、土釘墻 樁撐、土釘墻 地下連續(xù)墻等)進(jìn)行了歸納總結(jié);重點(diǎn)分析了新型地下連續(xù)墻,包括”兩墻合一”地下連續(xù)墻、渠式切割深層攪拌水泥土地下連續(xù)墻(TRD)工法、雙輪銑深層攪拌水泥土地下連續(xù)墻(CSM)工法、加筋水泥土地下連續(xù)墻(SMW)工法、鋼管樁連續(xù)墻(WSP)工法、挖掘土再利用地下連續(xù)墻(CRM)工法、超薄型防水地下連續(xù)墻(TRUST)工法、預(yù)制地下連續(xù)墻、預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土桁架圍護(hù)樁墻;總結(jié)了現(xiàn)有深基坑支護(hù)新技術(shù)、新工藝、新方法的特點(diǎn)、適用范圍、應(yīng)用情況等,提出了在使用新技術(shù)、新工藝時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題,并對(duì)新型深基坑支護(hù)技術(shù)今后的發(fā)展趨勢(shì)、研究方向進(jìn)行分析和展望。研究結(jié)論可為深基坑支護(hù)技術(shù)的發(fā)展及工程設(shè)計(jì)施工提供指導(dǎo)和參考。 

 

關(guān)鍵詞  

TRD工法;深基坑; 復(fù)合土釘墻支護(hù); 新型地下連續(xù)墻; 排樁支護(hù); 逆作法


引  言


隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)、科技的進(jìn)步、城市化進(jìn)程的加速,對(duì)地下空間資源的開發(fā)利用及改造已成為社會(huì)發(fā)展的重要戰(zhàn)略之一。地下空間開發(fā)的規(guī)模越來(lái)越大,對(duì)深基坑支護(hù)技術(shù)的要求也越來(lái)越高,基坑不斷向“深大近方向發(fā)展已成為必然趨勢(shì)。為了保證復(fù)雜環(huán)境下基坑施工、主體地下結(jié)構(gòu)和基坑周邊環(huán)境的安全,踐行綠色環(huán)保施工、建設(shè)生態(tài)文明社會(huì)的發(fā)展理念,對(duì)基坑側(cè)壁、周邊土體、周圍環(huán)境的支擋、加固及保護(hù)措施的要求就越來(lái)越高,為此,深基坑開挖與支護(hù)引起了各方面的廣泛重視,新的技術(shù)、方法、工藝也隨之不斷涌現(xiàn)。深基坑支護(hù)新技術(shù)一般是在原有支護(hù)技術(shù)上產(chǎn)生的,為彌補(bǔ)原有支護(hù)技術(shù)存在的缺點(diǎn)與不足,對(duì)原有技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化,擴(kuò)展支護(hù)的應(yīng)用范圍,使其適應(yīng)不同的施工環(huán)境,確?;邮┕ぁ⒅黧w地下建筑物結(jié)構(gòu)物及周邊環(huán)境的安全,使其達(dá)到安全、適用、經(jīng)濟(jì)、綠色環(huán)保的目的。


深基礎(chǔ)支護(hù)新技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

深基坑支護(hù)技術(shù)在巖土工程領(lǐng)域是一個(gè)實(shí)踐性很強(qiáng)而又富有變化的課題,近些年來(lái)隨著建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大和地下空間資源的改造、利用,深基坑支護(hù)技術(shù)在,原有的基礎(chǔ),上有了很大的發(fā)展和突破,并在工程實(shí)踐中得以廣泛應(yīng)用。目前常用的支護(hù)方式主要分為5類,即墻-撐式、樁-撐式、樁-錨式、復(fù)合土釘支護(hù)、聯(lián)合支護(hù)。根據(jù)不同的工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件及場(chǎng)地環(huán)境條件等,目前在深基坑支護(hù)工程中使用的新技術(shù)主要有復(fù)合土釘墻、新型地下連續(xù)墻、排樁支護(hù)(樁錨、樁撐、雙排樁、“樁墻合一”)、逆作法、緊鄰建筑物“零占位”基坑支護(hù)方法、人工凍結(jié)法、聯(lián)合支護(hù)(土釘墻十樁錨、土釘墻十樁撐、土釘墻十地下連續(xù)墻等)。新型地下連續(xù)墻主要包括“兩墻合一”地下連續(xù)墻、渠式切割深層攪拌水泥土地下連續(xù)墻(TRD)工法、雙輪銑深層攪拌水泥土地下連續(xù)墻(CSM)工法、加筋水泥土地下連續(xù)墻(SMW)工法、鋼管樁連續(xù)墻(WSP)工法、挖掘土再利用地下連續(xù)墻(CRM)工法、超薄型防水地下連續(xù)墻(TRUST)工法、預(yù)制地下連續(xù)墻、預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土桁架圍護(hù)樁墻。

1.1 復(fù)合土釘墻支護(hù)技術(shù)

復(fù)合土釘墻支護(hù)技術(shù)是在土釘墻基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種先進(jìn)、易于施工、經(jīng)濟(jì)合理、綜合性能突出的深基坑支護(hù)新技術(shù)。該技術(shù)是將土釘墻與一種或幾種單項(xiàng)支護(hù)技術(shù)或止水技術(shù)有機(jī)組合成的復(fù)合支護(hù)體系,突破了土釘墻不能應(yīng)用的領(lǐng)域,同時(shí)繼承了土釘墻的許多優(yōu)點(diǎn),主要由土釘、預(yù)應(yīng)力錨桿、微型樁、止水帷幕、掛網(wǎng)噴射混凝土面層、原位土體等要素構(gòu)成,適用于黏土、粉質(zhì)黏土、粉土、砂土、碎石土、全風(fēng)化及強(qiáng)風(fēng)化巖,地層中局部夾有淤泥質(zhì)土也可采用。在軟土地層中基坑開挖深度不宜大于6m,其他地層中直立開挖深度不宜大于13m,可放坡時(shí)開挖深度不宜大于18m。復(fù)合土釘墻支護(hù)能力強(qiáng),可作超前支護(hù),同時(shí)兼?zhèn)渲ёo(hù)、止水等效果,具有安全、經(jīng)濟(jì)、方便等優(yōu)越性,得到了設(shè)計(jì)單位和施工單位的青睞。

復(fù)合土釘墻形式多樣,每種組合類型都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍,可根據(jù)土層特性、基坑深度、周邊條件的限制以及工程需要進(jìn)行靈活的有機(jī)結(jié)合。在實(shí)際工程中主要有7種組合類型。

深基坑支護(hù)新技術(shù)現(xiàn)狀及展望

前3種復(fù)合土釘支護(hù)形式較為常用,其中預(yù)應(yīng)力錨桿復(fù)合土釘支護(hù)是近年來(lái)應(yīng)用最廣,也是相當(dāng)有發(fā)展?jié)摿Φ膹?fù)合支護(hù)形式,能大大提高基坑的穩(wěn)定性。當(dāng)基坑開挖深度越大,變形控制要求越高,工程地質(zhì)條件和場(chǎng)地環(huán)境條件越復(fù)雜時(shí),復(fù)合土釘墻組合形式就越復(fù)雜。隨著工藝技術(shù)的不斷提高和工程實(shí)踐的需求,復(fù)合支護(hù)形式也在不斷改進(jìn)優(yōu)化。為節(jié)約工期、減少工程造價(jià),改進(jìn)了預(yù)應(yīng)力錨桿復(fù)合土釘墻的腰梁,采用同一排中預(yù)應(yīng)力錨桿和土釘間隔布置的復(fù)合土釘墻技術(shù)。為了提高支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,改變支護(hù)結(jié)構(gòu)的破壞模式,產(chǎn)生了疏排樁-土釘組合支護(hù)結(jié)構(gòu)。為了發(fā)展新型的節(jié)能環(huán)保型基坑支護(hù)技術(shù),產(chǎn)生了毛竹復(fù)合土釘墻等,大量的工程應(yīng)用表明,在軟土、富水、特殊土地區(qū)以及地質(zhì)條件較復(fù)雜的地方,該技術(shù)也是可行的。復(fù)合土釘墻具有傳統(tǒng)土釘墻無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn),可用于安全等級(jí)為一級(jí)的基坑,已成為深度不超過(guò)18m的基坑中使用率最高的支護(hù)結(jié)構(gòu)。需要注意的是在開挖坑中坑、舊城改造地下工程、基坑開挖過(guò)程中地下水滲流作用等作業(yè)條件下對(duì)復(fù)合土釘墻的安全性有較大的影響,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)地質(zhì)條件、環(huán)境條件做充分考慮。

1.2 新型地下連續(xù)墻

深基坑墻-撐式支護(hù)結(jié)構(gòu)中,地下連續(xù)墻以其墻體剛度大、整體性能高、防滲效果好、施工速度快、噪聲小等優(yōu)點(diǎn),被越來(lái)越多地用于超深基坑工程中。為了滿足工程建設(shè)的需求和時(shí)代的步伐,GFRP筋、TRD工法、TRUST工法、CRM工法、CMW工法等新材料、新工藝、新技術(shù)越來(lái)越多地用在地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)中。

1.2.1 “兩墻合一”地下連續(xù)墻

“兩墻合一”地下連續(xù)墻是一種將圍護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)合二為一的深大基坑圍護(hù)技術(shù),是一種集圍護(hù)、防滲、承重和地下室結(jié)構(gòu)外墻于一體的圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式,具有十分顯著的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益,近些年來(lái)廣泛應(yīng)用于高層建筑地下室、地下車庫(kù)、地鐵、船塢等地下結(jié)構(gòu)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)和地下室外墻設(shè)計(jì)施工中的一種新技術(shù)。

“兩墻合一”地下連續(xù)墻作為超深基坑的一種支護(hù)方法,得到越來(lái)越多的應(yīng)用,并已成為深基坑工程技術(shù)的發(fā)展方向之一。隨著新型材料的產(chǎn)生和工藝技術(shù)的進(jìn)步,地下連續(xù)墻性能在原來(lái)的基礎(chǔ)上有了很大的提高,其優(yōu)點(diǎn)如下:

①將兩墻合二為一,能夠在一定程度上降低工程量及節(jié)約資源,具有很好的經(jīng)濟(jì)性;

②通過(guò)對(duì)地下連續(xù)墻設(shè)置支腿,成功地解決了整幅地下連續(xù)墻不能進(jìn)人中風(fēng)化基巖層的問(wèn)題,提高了豎向承載能力并解決了主體結(jié)構(gòu)之間的沉降差異問(wèn)題;

③通過(guò)將圍護(hù)結(jié)構(gòu)和主體結(jié)構(gòu)合二為一的方法,可以很好地發(fā)揮連續(xù)墻本身的抗拔和豎向承載力;

④墻體剛度、整體性能、抗?jié)B隔水性能以及結(jié)構(gòu)耐久性都相對(duì)較好,應(yīng)用范圍廣,大量工程實(shí)例表明,在城市密集建筑群區(qū)域及沿海軟土地區(qū)較為適用;

⑤剛度大,變形小,噪聲低,占地少,工期短,效益高;

⑥施工時(shí)振動(dòng)小,能貼近已建建筑物及地下管線施工,對(duì)相鄰建筑物和地下設(shè)施沉降及變位影響小,墻體可以根據(jù)環(huán)境組合成為任意多邊形和圓弧形,并可用于逆作法施工。

1.2.2 TRD工法

超深等厚水泥土連續(xù)攪拌墻工法

Trench cutting Re-mixing Deep wall method

TRD工法是一種由主機(jī)帶動(dòng)插入地基中的鏈鋸式切割箱橫向移動(dòng)、切割及灌注水泥漿,在槽內(nèi)進(jìn)行攪拌、混合、固結(jié)原位巖土體,形成等厚水泥土地下連續(xù)墻的工藝,其施工示意圖如圖2所示。

深基坑支護(hù)新技術(shù)現(xiàn)狀及展望

TRD工法水泥土墻既可用作基坑外側(cè)的防滲止水帷幕,也可在墻內(nèi)插入型鋼形成等厚度的型鋼水泥土連續(xù)擋墻。

深基坑支護(hù)新技術(shù)現(xiàn)狀及展望

▲TRD工法機(jī)

TRD工法于2009年從日本引進(jìn),目前已經(jīng)在中國(guó)多個(gè)省市得到成功應(yīng)用,實(shí)踐證明其在滲透性強(qiáng)的土層或者隔水帷幕超深、深部地層為密實(shí)砂層、軟巖地層中形成的墻體隔水性能可靠,圍護(hù)效果較好。

TRD工法有如下優(yōu)點(diǎn)

①與其他方法相比,該工法所使用的機(jī)械設(shè)備高度大大降低,穩(wěn)定性高,使得施工安全性提高;

深基坑支護(hù)新技術(shù)現(xiàn)狀及展望

②在水平方向和垂直方向具有較高的施工精度,可控性好,其最大成墻深度可達(dá)60m,垂直度偏差不大于1/250 ,形成墻體均質(zhì)性好,離散性小;

深基坑支護(hù)新技術(shù)現(xiàn)狀及展望

③適應(yīng)地層范圍比較廣,適用于黏性土、砂土,對(duì)硬質(zhì)地層(硬土、砂卵礫石、軟巖等)也具有良好的挖掘能力;

深基坑支護(hù)新技術(shù)現(xiàn)狀及展望

④造價(jià)低,污染小,抗?jié)B性能好,止水性能優(yōu)異,優(yōu)于傳統(tǒng)SMW工法;

深基坑支護(hù)新技術(shù)現(xiàn)狀及展望

對(duì)周邊環(huán)境影響很小,環(huán)保性能優(yōu)良,節(jié)省材料。

需要注意的是,TRD工法在復(fù)雜地層中的施工能力和施工效率會(huì)相對(duì)較低,需要對(duì)切削刀具、工序及施工參數(shù)等方面進(jìn)行優(yōu)化組合,在不同的地層中選用合適的刀頭,在深埋密實(shí)卵石夾層中施工成墻前用樁基提前引孔等,防止在進(jìn)入中等風(fēng)化基巖時(shí)切割速度慢,刀排磨損大,遇到卵礫石夾層時(shí)卡鏈,甚至埋人地下,以確保成墻工效和質(zhì)量。

1.2.3 CSM工法


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公眾號(hào):CSM工法

CSM工法是通過(guò)配置在鉆具底端的2組銑輪水平軸向旋轉(zhuǎn)下沉掘削原位土體至設(shè)計(jì)深度后,提升噴漿(注人固化劑)強(qiáng)制性旋轉(zhuǎn)攪拌已松化的土體形成矩形水泥土槽段,并通過(guò)對(duì)已施工槽段的接力銑削作業(yè)將–幅幅水泥土槽段連接構(gòu)筑成等厚度水泥土連續(xù)墻,其不但可以作為防滲墻,而且可以在其內(nèi)插人型材,形成集擋土和止水于一體的墻體。在復(fù)雜地層中已經(jīng)成功應(yīng)用了該工法,其具有如下特點(diǎn):

①占用施工場(chǎng)地小,可在復(fù)雜場(chǎng)地環(huán)境條件下施工,施工速度快,效率高;

②設(shè)備成墻尺寸、深度、注漿量、垂直度等參數(shù)控制精度高,垂直度控制精度能達(dá)到1/300;

③防滲效果好,滲透系數(shù)能達(dá)到1X10 -8~1X10- -6cm . s-1 ;

④削銑能力強(qiáng),可削銑35MPa以下地層,最大削銑強(qiáng)度達(dá)140MPa ;

⑤成墻質(zhì)量高,7 d強(qiáng)度可達(dá)3 MPa,墻體強(qiáng)度能達(dá)到1~5 MPa,成墻厚度550~1200mm,可以插入大型號(hào)型鋼;

⑥低噪聲和振動(dòng),對(duì)周邊環(huán)境影響較小,環(huán)保效果好;

⑦適用于軟黏土、密實(shí)砂土、粒徑20cm內(nèi)的卵礫石和單軸抗壓強(qiáng)度20MPa內(nèi)的硬巖等各種地層,對(duì)地層的適應(yīng)性更高;

⑧設(shè)備采用觸摸屏控制系統(tǒng),自動(dòng)化程度高,各功能部位設(shè)置大量傳感器,信息化系統(tǒng)控制,施工過(guò)程中動(dòng)態(tài)控制施工質(zhì)量;

⑨360°旋轉(zhuǎn)履帶式主機(jī)底盤,便于轉(zhuǎn)角施工,在緊鄰已有建構(gòu)筑物可實(shí)現(xiàn)零間隙施工;

⑩CSM作為圍護(hù)結(jié)構(gòu),在基坑內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工完成后,型鋼可回收重復(fù)使用。通過(guò)實(shí)例表明CSM工法墻內(nèi)插型鋼計(jì)算原理可依托工藝比較成熟的SMW工法,需要注意的是對(duì)于周邊環(huán)境條件要求較高,圍護(hù)墻身砂性土、粉土等透水性較高的土層中或?qū)嚢鑹沽?、抗?jié)B及防腐蝕有較高要求時(shí),宜增加型材插入密度。當(dāng)基坑周邊環(huán)境條件復(fù)雜、保護(hù)要求高時(shí),型鋼不宜回收。

1.2.4 SMW工法

SMW工法是基于深層攪拌樁工法和地下連續(xù)墻工法發(fā)展起來(lái)的一種新型深基坑圍護(hù)技術(shù)。該法是利用特制的攪拌機(jī)械,以水泥漿作為固化劑,在土層中與軟土強(qiáng)行拌合,將軟土與固化劑拌合形成致密的水泥土地下連續(xù)墻,并按一定形式在墻體內(nèi)插人受力型材,從而形成的一種勁性復(fù)合圍護(hù)結(jié)構(gòu)。SMW工法基坑圍護(hù)具有卓越的止水性、經(jīng)濟(jì)性、施工工期短等優(yōu)點(diǎn),因此在軟土等松軟地層的深基坑中應(yīng)用效果較好。需要注意的是,該工法中型鋼可以回收重復(fù)利用,型鋼起拔回收技術(shù)直接關(guān)系到施工成本的一半左右,但隨著基坑的開挖,擋墻變形使型鋼產(chǎn)生彎曲,導(dǎo)致型鋼的拔出存在困難,或拔出后較難重復(fù)使用,其次型鋼起拔時(shí)頂拔力過(guò)高造成壓頂梁斷裂、壓碎甚至水泥土墻頂碎裂等次生問(wèn)題。另外成墻的均勻性、攪拌樁搭接厚度、墻身以及插入型材時(shí)的垂直度等也是值得關(guān)注的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)許多年的應(yīng)用,該工法已經(jīng)逐漸趨于成熟,為了滿足工程要求,在SMW工法的基礎(chǔ)上產(chǎn)生了許多新的工藝技術(shù),并得到成功應(yīng)用,如智能SMW工法樁,在基坑工程安全監(jiān)測(cè)中能動(dòng)態(tài)感知樁身受力變形狀態(tài),并且能夠?qū)崟r(shí)獲取詳細(xì)信息。SMW工法樁 單軸旋噴攪拌斜樁錨桿聯(lián)合支護(hù)技術(shù)在膨脹黏土深基坑支護(hù)中有著很好的可行性和優(yōu)越性。SMW工法 預(yù)應(yīng)力錨桿技術(shù)大大降低了成本,在滿足基坑支護(hù)的同時(shí)解決了基坑邊坡止水的問(wèn)題。SMW工法十斜向加筋水泥土樁技術(shù)用于軟弱地層、周圍環(huán)境受限制條件下的基坑工程支護(hù),解決了周邊環(huán)境受限制條件下側(cè)向抗力不足的問(wèn)題。SMW工法十?dāng)U孔錨桿聯(lián)合支擋技術(shù)在含砂量高的地基中適用性很強(qiáng),特別適用于施工工期緊張的深基坑工程。

1.2.5 WSP工法

WSP工法是利用大直徑鋼管樁承擔(dān)水土壓力的新型深基坑圍護(hù)技術(shù),其施工工藝是將相鄰鋼管樁套接用以阻擋樁間土,在接縫部位設(shè)置止水空腔,通過(guò)在止水空腔內(nèi)安裝彈性袋并充水來(lái)密封鄰樁接縫,實(shí)現(xiàn)“以水堵漏”的目的,形成連續(xù)墻體進(jìn)行基坑圍護(hù)。此圍護(hù)結(jié)構(gòu)通過(guò)“以水堵漏”方式解決了鋼管樁接縫止水問(wèn)題,通過(guò)“土塞補(bǔ)償”方式實(shí)現(xiàn)了鋼管樁連續(xù)墻微擾動(dòng)全回收。圍護(hù)的形式有“半放坡”、“鋼墻斜樁”、“鋼墻斜錨”、“鋼墻排樁”、“鋼墻內(nèi)支撐”等,相比于地下連續(xù)墻、SMW工法、鉆孔灌注樁等支護(hù)結(jié)構(gòu)具有施工速度快、強(qiáng)度高、造價(jià)省、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。

上海順寓國(guó)際社區(qū)基坑圍護(hù)工程采用鋼管樁連續(xù)墻施工工藝WSP工法,具有對(duì)周圍環(huán)境影響小、材料可回收利用施工速度快且效率高、圍護(hù)強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn),可有效解決現(xiàn)有圍護(hù)結(jié)構(gòu)不可回收利用、污染大、造價(jià)高、施工工期長(zhǎng)等問(wèn)題。尤其是該技術(shù)采用的“以水止水”、“土塞補(bǔ)償”等新型理念,為深基坑圍護(hù)技術(shù)的發(fā)展提供了一個(gè)全新的方向。

1.2.6 CRM工法

CRM工法是利用挖掘機(jī)械挖掘溝槽,以挖掘出的大部分土砂為主要材料,在施工場(chǎng)地制成水泥與土的混合漿體,使用導(dǎo)管在水下澆筑地下連續(xù)墻體的施工方法。CRM工法源于日本,但在中國(guó)沒(méi)有普及和使用,該方法的主要特點(diǎn)是施工精度高,墻體均勻性好,止水抗?jié)B效果強(qiáng),可以滿足場(chǎng)地狹窄、臨近施工等需求,適用于市區(qū)地下工程施工、各種土層條件(以砂礫,粗砂為主及含有大量有機(jī)質(zhì)的地基土層)以及大深度施工。

1.2.7 TRUST工法

TRUST工法是一種超薄型地下防水連續(xù)墻的施工方法。利用這種工法,在200mm超薄型墻壁厚的情況下,連續(xù)墻的開挖深度可達(dá)150m,同時(shí)施工精度非常高,施工時(shí)低振動(dòng)、低噪聲,對(duì)環(huán)境影響較小,對(duì)于一般士砂層到中等硬度巖石(巖石標(biāo)準(zhǔn)試樣的單向極限抗壓強(qiáng)度q.=5 kN. cm-2 )都較適用,經(jīng)濟(jì)性能好,對(duì)中國(guó)地連墻施工有很強(qiáng)的借鑒意義,也為深基坑支護(hù)技術(shù)的發(fā)展提供了一個(gè)較好的研究方向。

1.2.8 預(yù)制地下連續(xù)墻

地下連續(xù)墻技術(shù)眾多的優(yōu)點(diǎn)使得其在中國(guó)得到了廣泛的應(yīng)用但常規(guī)的地下連續(xù)墻依然存在著許多問(wèn)題,如在–些特殊的地質(zhì)條件下,施工難度大、施工方法不當(dāng)或施工地質(zhì)條件特殊,可能出現(xiàn)相鄰墻段錯(cuò)縫、滲水、廢棄的泥漿對(duì)環(huán)境造成污染等。相對(duì)而言,預(yù)制裝配式地下連墻則具有常規(guī)地下連續(xù)墻所沒(méi)有的很多優(yōu)勢(shì),如預(yù)制時(shí)可采用不同的構(gòu)造措施來(lái)改善和加強(qiáng)地下連續(xù)墻受力的均勻性,從而使墻體質(zhì)量能夠得到保證,連續(xù)墻整體性好,抗?jié)B效果強(qiáng),施工速度快且符合未來(lái)綠色施工的發(fā)展方向。目前,中國(guó)已有大型地下連續(xù)墻的運(yùn)輸、吊裝工藝,如有必要可以在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行預(yù)制,為了提高連續(xù)墻體的整體性能,可對(duì)地下連續(xù)墻施加預(yù)應(yīng)力,胡堅(jiān)尉通過(guò)模擬分析得出,在同樣的支撐條件下,后張法預(yù)應(yīng)力地下連續(xù)墻在控制圍護(hù)墻體自身變形及保護(hù)周邊環(huán)境方面效果明顯好于常規(guī)地下連續(xù)墻及先張法預(yù)應(yīng)力地下連續(xù)墻,而且墻身厚度可以更薄,支撐數(shù)量可以更少,可有效減少混凝士用量,縮威施工工期,從而節(jié)約工程造價(jià)。

1.2.9 預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土桁架圍護(hù)樁墻

預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土桁架圍護(hù)樁墻是一種新型基坑支護(hù)工藝,用鋼管、混凝土.鋼絞線三者構(gòu)成桁架的弦桿,用角鋼、鋼板、細(xì)鋼管三者中的一個(gè)構(gòu)成桁架的腹桿,后將桁架插人之前施工完成的水泥土溝槽中,從而形成預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土桁架圍護(hù)樁墻。在施工過(guò)程中無(wú)泥漿外排,與SMW工法、混凝土地下連續(xù)墻等圍護(hù)結(jié)構(gòu)相比具有施工速度快、工程成本低.防滲效果好及綠色環(huán)保等優(yōu)勢(shì)。

1.3 排樁支護(hù)

排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)形式主要有樁錨式.樁撐式及懸臂式等,其中樁錨式、樁撐式因其安全經(jīng)濟(jì)、施工便利適用性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì),被廣泛地應(yīng)用于深基坑支護(hù)工程中,成為深基坑常用的支護(hù)形式之一。根據(jù)不同的開挖深度、地層條件、施工環(huán)境等,用到的支護(hù)樁體有鉆孔灌注樁.旋噴攪拌加勁樁、鋼樁、鋼板樁.水泥攪拌樁.預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土矩形支護(hù)樁、PHC管樁,其中預(yù)制預(yù)應(yīng)力樁因其施工速度快、綠色環(huán)保等優(yōu)越性有望成為支護(hù)樁中的一種常用樁體。樁撐式支護(hù)結(jié)構(gòu)中,支撐體系將由鋼筋混凝土支撐、鋼管支撐技術(shù)逐漸被預(yù)應(yīng)力型鋼組合支撐技術(shù)、裝配式預(yù)應(yīng)力魚腹梁支撐技術(shù)(IPS)等新型內(nèi)支撐技術(shù)所取代。與傳統(tǒng)的支撐結(jié)構(gòu)相比,預(yù)應(yīng)力型鋼組合支撐技術(shù)具有方便施工(每道支撐均由數(shù)根型鋼組合而成,所有節(jié)點(diǎn)均采用高強(qiáng)螺栓連接,無(wú)現(xiàn)場(chǎng)焊接,士方開挖及外運(yùn)空間較大)、剛度大.冗余性高適用性強(qiáng)(基坑形狀大小不受限制)、 安全合理(支撐結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力,同時(shí)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行調(diào)整)及綠色經(jīng)濟(jì)(無(wú)污染,大部分構(gòu)件都可回收重復(fù)使用)的優(yōu)點(diǎn),但對(duì)施工作業(yè)水平要求較高。裝配式預(yù)應(yīng)力魚腹梁支撐技術(shù)使得內(nèi)支撐體系的穩(wěn)定性和整體剛度有了極大的提高,大幅限制圍護(hù)結(jié)構(gòu)位移,降低基坑工程的環(huán)境影響,適用于深大異性基坑,近年來(lái)在中國(guó)基坑工程中被推廣應(yīng)用并取得一系列顯著成效。樁錨式支護(hù)結(jié)構(gòu)中,經(jīng)過(guò)大量的科學(xué)研究和工程實(shí)踐,已研制出了多種新型錨桿(索),為了解央錨桿超出規(guī)劃紅線、污染地下環(huán)境等問(wèn)題,產(chǎn)生了多種可回收錨索(壓力分散型的U形回收式錨索、直列無(wú)級(jí)調(diào)壓式回收錨索JL可回收錨索等)技術(shù)。為了防止錨桿失效,提高錨桿與土體間的黏結(jié)摩阻力,產(chǎn)生了擴(kuò)體型錨桿(索)和二次高壓灌漿錨桿(索)等。在復(fù)雜地質(zhì)回填條件下,為了避開部分不可遷移地下構(gòu)筑物,產(chǎn)生了錨桿(索)變角度預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)。由于實(shí)際工程的需求,深基坑排樁支護(hù)新技術(shù)也在不斷地發(fā)展和應(yīng)用,為了充分合理地利用建筑紅線內(nèi)的面積,減少相應(yīng)主體地下結(jié)構(gòu)投人等,產(chǎn)生了將圍護(hù)排樁作為正常使用階段主體地下結(jié)構(gòu)的一部分的“樁墻合一”技術(shù)。為了使支護(hù)結(jié)構(gòu)具有更大的側(cè)向剛度,減小基坑的側(cè)向變形及錨索越界問(wèn)題,產(chǎn)生了雙排樁支護(hù)技術(shù),并在工程中應(yīng)用越來(lái)越多。

1.4 逆作法技術(shù)

逆作法施工技術(shù)是在修建建筑物地下結(jié)構(gòu)時(shí)自上而下施工的一種技術(shù),與傳統(tǒng)的深基坑支護(hù)方法相比,其能夠很好地利用地下主體結(jié)構(gòu),具有節(jié)約社會(huì)資源、保護(hù)環(huán)境、施工進(jìn)度快等優(yōu)點(diǎn),克服了常規(guī)臨時(shí)支護(hù)存在的諸多不足之處,具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。逆作法分為:上下同步施工的“全逆做法”僅施工下部結(jié)構(gòu)的“半逆作法”、部分逆作法和分層逆作法。大多數(shù)逆作法工程外圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻“二墻合一”、“樁墻合一”的形式,既降低了工程量,節(jié)約了資源,又增加了地下空間的利用率?!鞍肽孀鞣ā庇捎谕谑啃什桓?地下室結(jié)構(gòu)施工不便,對(duì)于大型深基坑工期較長(zhǎng),故實(shí)際應(yīng)用不多 ,而“半順作半逆作”、“坑邊逆作”等也存在一些缺陷,為此產(chǎn)生了一些新型逆作施工工藝和技術(shù) ,通過(guò)工藝技術(shù)的創(chuàng)新提高了豎向支撐立柱的垂直精度.施工速度解決了地下連續(xù)墻與內(nèi)襯墻之間滲漏水、單樁承載力不足等問(wèn)題。

1.5 人工凍結(jié)法技術(shù)

人工凍結(jié)法是借助人工制冷手段暫時(shí)加固含水地層和隔斷地下水,起到承受荷載和密封防水作用的一種特殊施工方法。此法除對(duì)含水率非常小或地下水流速相當(dāng)大的地層不適用外,幾乎不受地層條件的限制,在復(fù)雜和特殊地層環(huán)境中具有很大的優(yōu)越性。人工冰結(jié)法因具有適應(yīng)性強(qiáng)、綠色環(huán)保.保護(hù)地下水資源等優(yōu)勢(shì),越來(lái)越多地被應(yīng)用在深基坑支護(hù)工程中,基坑越深、開挖體積越大,凍結(jié)法施工越具優(yōu)越性。人工凍結(jié)工藝技術(shù)也在不斷地優(yōu)化中,例如凍結(jié)方法除傳統(tǒng)的氨鹽水外,產(chǎn)生了液氮、千冰凍結(jié)法。在淤泥質(zhì)土體中,為解決凍結(jié)溫度低、凍結(jié)擴(kuò)展速度慢、形成東結(jié)壁的強(qiáng)度低等問(wèn)題,在排樁凍結(jié)法的基礎(chǔ)上出現(xiàn)了三圈東結(jié)法等。值得關(guān)注的是,人工凍結(jié)形成的凍土墻是-一個(gè)具有-定長(zhǎng)、寬、深的三維空間結(jié)構(gòu),應(yīng)注意凍脹融沉對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境的影響、土體含鹽量對(duì)凍土墻強(qiáng)度的影響等。凍結(jié)法在深基坑支護(hù)工程中除了起到止水圍護(hù)作用外還能用于搶險(xiǎn)堵漏等,特有的優(yōu)越性使其具有相當(dāng)廣泛的應(yīng)用前景。

1.6 緊鄰建筑物“零占位”基坑支護(hù)技術(shù)

“零占位”基坑支護(hù)技術(shù)是在緊鄰既有建筑物基坑一-側(cè)地面處,采用工程機(jī)械按特定順序鉆斜孔,斜孔鉆至緊鄰建筑物基礎(chǔ)下方土層中的設(shè)計(jì)深度時(shí),再將水泥漿液高壓旋噴射人切割孔周土體,通過(guò)一系列有序的旋轉(zhuǎn)、噴射、提升使水泥漿液和切割下的土體攪拌形成圓柱狀水泥土體,經(jīng)固化后得到排列有序的圓柱狀水泥土組合體,在緊鄰建筑物基礎(chǔ)下方形成基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體的一種新型基坑支護(hù)方法,與一般支護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)比如圖所示。

深基坑支護(hù)新技術(shù)現(xiàn)狀及展望

此方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,施做方便,支護(hù)可靠,受力合理,其最大優(yōu)點(diǎn)是支護(hù)結(jié)構(gòu)本身不占據(jù)基坑的空間位置,同時(shí)集基坑支護(hù)、擋土、止水、承載和保護(hù)緊鄰建筑物為一體,使城市密集地區(qū)緊鄰建筑物的新建基坑側(cè)土地面積達(dá)到100%的充分利用,且在整個(gè)基坑施工期間不影響緊鄰建筑物的正常使用。

1.7 深基坑支護(hù)新技術(shù)綜合對(duì)比

 

深基坑支護(hù)新技術(shù)現(xiàn)狀及展望
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深基坑新技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)


深基坑支護(hù)技術(shù)是基坑工程中一個(gè)很有發(fā)展?jié)摿Φ恼n題,不斷增加的工程數(shù)量,差別迥異的地質(zhì)條件,復(fù)雜多變的工程環(huán)境為基坑的發(fā)展提供了一個(gè)廣闊的舞臺(tái)。在今后的發(fā)展中,深基坑支護(hù)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)主要表現(xiàn)在以下8個(gè)方面。

2.1 信息監(jiān)測(cè)監(jiān)控與信息化施工技術(shù)

深基坑工程施工是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程,其空間大小和形狀的變化、周圍環(huán)境條件的漸變、工程地質(zhì)條件與水文地質(zhì)條件的遞變、開挖深度及施工過(guò)程中的擾動(dòng)等眾多不確定性因素都會(huì)對(duì)圍護(hù)體系的工作性狀產(chǎn)生較大的不良影響,對(duì)施工作業(yè)環(huán)境及周邊環(huán)境造成威脅,因此在施工過(guò)程中要遵循“邊觀察、邊施工”的原則,實(shí)施動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè),動(dòng)態(tài)施工,動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。其中,監(jiān)測(cè)工作是信息化施工的前提,是在施工過(guò)程中進(jìn)行科學(xué)決策的重要依據(jù),也是確保施工安全與經(jīng)濟(jì)安全的重要保證,所以制定完整的監(jiān)測(cè)方案,實(shí)時(shí)同步監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析調(diào)整施工參數(shù),實(shí)施信息化施工,才能做到安全生產(chǎn),智能SMW工法樁技術(shù)等的產(chǎn)生預(yù)示著未來(lái)在深基坑工程領(lǐng)域信息化監(jiān)測(cè)施工新設(shè)備、新技術(shù)的發(fā)展將成為必然趨勢(shì)。

2.2 復(fù)合土釘墻

 

復(fù)合土釘支護(hù)技術(shù)可根據(jù)土層特性、基坑深度、周邊條件的限制以及工程需要進(jìn)行靈活的有機(jī)結(jié)合,適用范圍較廣,方便設(shè)計(jì)施工,可大大縮短建設(shè)工期,降低工程造價(jià)。隨著材料和技術(shù)的不斷更新,及其在凍士、濕陷性黃土、膨脹土、鹽漬土等特殊土地區(qū)的應(yīng)用研究,復(fù)合土釘墻在中國(guó)建筑工程領(lǐng)域具有良好的發(fā)展前景,必將在工程中得到廣泛應(yīng)用。

2.3 新型地下連續(xù)墻

 

新型地下連續(xù)墻在國(guó)內(nèi)外大量的深基礎(chǔ)工程中都得到了應(yīng)用,此種技術(shù)無(wú)論是作為地下結(jié)構(gòu)的主體(或主體的一部分)還是作為防水、擋土結(jié)構(gòu),都是一種使用價(jià)值非常高的施工技術(shù)。隨著工程實(shí)踐的積累,技術(shù)的不斷進(jìn)步、新型材料的不斷產(chǎn)生,新型地^下連續(xù)墻的設(shè)計(jì)方法施工工藝、防滲漏措施以及整體性能等方面都有了進(jìn)-一步的發(fā)展和完善。“兩墻合一”地下連續(xù)墻、TRD工法、CSM工法等新技術(shù)將是深大基坑支護(hù)技術(shù)的主要發(fā)展趨勢(shì),預(yù)制裝配式地下連續(xù)墻、預(yù)應(yīng)力地下連續(xù)墻符合現(xiàn)代社會(huì)倡導(dǎo)綠色施工需求,在深基坑支護(hù)領(lǐng)域?qū)⑹且粋€(gè)新的研究方向。

2.4 排樁支護(hù)

 

排樁支護(hù)目前廣泛地應(yīng)用于深基坑支護(hù)工程中,一系列新型支撐體系、新型錨桿(索)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展和完善,使得排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)在深基坑支護(hù)工程中保持著旺盛的生命力。

 

2.5 逆作法 

 

逆作法施工是進(jìn)行可持續(xù)發(fā)展城市地下空間,開發(fā)和建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的有效經(jīng)濟(jì)手段,是解決深基坑支護(hù)難題的一種較好的施工方法,其施工已日趨成熟。目前在實(shí)際工程實(shí)踐過(guò)程中支撐樁與柱、支撐柱與梁板、梁板與地墻間的節(jié)點(diǎn)處理、豎向立柱的穩(wěn)定性、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)施工等問(wèn)題已經(jīng)得到不斷發(fā)展和完善。隨著材料設(shè)備及工藝技術(shù)的不斷更新進(jìn)步,相繼產(chǎn)生了新型逆作施工工藝方法,成功解決了傳統(tǒng)逆作法存在的缺陷和不足。逆作法由于自身的優(yōu)越性將在城市交通環(huán)境復(fù)雜及建設(shè)密集區(qū)的深、超深基坑支護(hù)工程中得到廣泛運(yùn)用。

2.6 凍結(jié)法

 

凍結(jié)法可在各種復(fù)雜工程條件下應(yīng)用,不受基坑形狀和尺寸的限制,能夠很好地保護(hù)城市地下水資源,且施工設(shè)備和工藝方法也日趨成熟,符合綠色環(huán)??沙掷m(xù)發(fā)展的建設(shè)理念,其除了可以用作深基坑的止水圍護(hù)結(jié)構(gòu)外,還可以用于事故搶險(xiǎn),在深基坑支護(hù)工程中占有越來(lái)越重要的地位。需要注意的是,凍結(jié)使深基坑的受力過(guò)程變得較為復(fù)雜,凍脹融沉對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境可能產(chǎn)生不利影響,在使用此法時(shí)應(yīng)該加強(qiáng)信息化監(jiān)測(cè)監(jiān)控、信息化設(shè)計(jì)與信息化施工,以確保圍護(hù)結(jié)構(gòu)的安全性、穩(wěn)定性。

2.7 聯(lián)合支護(hù)

 

深基坑支護(hù)工程中,為實(shí)現(xiàn)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)與環(huán)境安全等控制目標(biāo),沿基坑深度方向運(yùn)用一種支護(hù)結(jié)構(gòu)已經(jīng)難以滿足復(fù)雜工程要求,支護(hù)結(jié)構(gòu)從單一結(jié)構(gòu)向多種結(jié)構(gòu)聯(lián)合支護(hù)方向發(fā)展已成為必然趨勢(shì)。聯(lián)合支護(hù)技術(shù)可以發(fā)揮各種支護(hù)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),適用性好,其中土釘墻 樁錨是常用的聯(lián)合支護(hù)方式,除此之外還有土釘墻 樁撐、土釘墻 地下連續(xù)墻等。在確定選擇聯(lián)合支護(hù)的類型時(shí),應(yīng)充分利用各種支護(hù)方法的特點(diǎn),根據(jù)工程地質(zhì)條件及場(chǎng)地環(huán)境條件等因素因地制宜地選用支護(hù)類型,合理地優(yōu)化設(shè)計(jì)方案,從而達(dá)到較好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果。

2.8 緊鄰建 筑物“零占位”基坑支護(hù)技術(shù)

 

在城市建筑密集地區(qū),基坑工程常常緊鄰周邊既有建筑物,現(xiàn)有的支護(hù)結(jié)構(gòu)需要占用基坑-.側(cè)部分空間,使得城市密集區(qū)“寸土寸金”的土地面積不能達(dá)到100%的充分利用,造成空間使用上的損失和浪費(fèi)。緊鄰建筑物“零占位”基坑支護(hù)技術(shù)則集承載、基礎(chǔ)延伸.基坑支護(hù)、擋土、止水、提高基坑空間利用率有效控制緊鄰基坑建筑物位移和沉降為一體,有效確保基坑和緊鄰建筑物的安全穩(wěn)定,其在城市密集地區(qū)緊鄰建筑物的深基坑支護(hù)中使用將成為種趨勢(shì)。




結(jié)  語(yǔ)



深基坑工程中由于受復(fù)雜的工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件及施工環(huán)境等各種因素的影響,往往運(yùn)用多種支護(hù)技術(shù)而不是單- -的某種支護(hù)技術(shù)。在深基坑支護(hù)技術(shù)中擋土,止水以樁、墻為主,支撐穩(wěn)定以錨、撐為主,為解決外錨土質(zhì)較差及錨桿占用紅線外地下空間等問(wèn)題,發(fā)展了內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu),為解決內(nèi)支撐帶來(lái)的材料浪費(fèi)及給地下結(jié)構(gòu)施工帶來(lái)的不便,發(fā)展了雙排樁、“樁墻合一”、“零占位”等技術(shù),為了避免施工對(duì)社會(huì)環(huán)境的影響和提高社會(huì)效益出現(xiàn)了逆作法工序等。同時(shí),通過(guò)支護(hù)技術(shù)的復(fù)合、支撐方法的組合以及錨撐結(jié)合,解決了單一支護(hù)方法和支護(hù)技術(shù)難以解決的安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等深基坑支護(hù)問(wèn)題。

 

隨著人們對(duì)地下空間資源需求的不斷增加,這些深基坑支護(hù)新技術(shù)無(wú)論在工程實(shí)踐中,還是在理論研究.上都會(huì)有很大的進(jìn)展,使得基坑工程更加安全、適用、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保,從而滿足工程建設(shè)和社會(huì)發(fā)展的需求。在未來(lái)如何根據(jù)工程建設(shè)的實(shí)際需求,對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,發(fā)展新型基坑圍護(hù)體系和圍護(hù)新技術(shù),將是深基坑工程領(lǐng)域的主要發(fā)展趨勢(shì)。


來(lái)源:《建筑科學(xué)與工程學(xué)報(bào)》

編輯整理:項(xiàng) 敏
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