隨著經(jīng)濟發(fā)展,城市現(xiàn)代化步伐加快,現(xiàn)代城市的高層建筑基坑也向著深、大的方向發(fā)展,挖深15~25m之間,寬度與長度達100m以上。臨近基坑有眾多建筑物、道路以及管線,周邊環(huán)境復雜,施工場地擁擠,在環(huán)境安全上的又有很高的要求,所以過去對基坑支護結構的選型十分單一,基坑上采用柱列式灌注樁擋墻或地下連續(xù)墻作為圍護結構,當用明挖法施工時照例采用多道支承(多道內(nèi)支撐或多道背拉錨桿)。其他的支護型式如國內(nèi)外廣為應用的鋼板樁擋墻或樁板(分離式工字鋼加襯板)擋墻由于剛度較弱、易透水以及打樁振動和擠土效應對城市環(huán)境的危害,已很少用于建筑深基坑中。
但是近年來興起的裝配式鋼結構基坑支護在合適的地質(zhì)條件下已成為建筑深基坑的選型,而逆作法施工國內(nèi)也已日趨成熟。
深基坑支護的方法很多,其支護方法的原理和作用已整理部分如下。
鋼板樁支護
鋼板樁是種施工簡單、投資經(jīng)濟的支護方法。它由鋼板樁、錨拉桿(或內(nèi)支撐、錨啶結構、腰梁等)組成。由于鋼板樁本身柔性較大,如支撐或錨拉系統(tǒng)設置不當,其變形會很大。
基坑深度達7m以上的軟土地層,基坑不宜采用鋼板樁支護,除非設置多層支撐或錨拉桿。
地下連續(xù)墻支護
用特制的挖槽機械,在泥漿護壁的情況下開挖一定深度的溝槽,然后吊放鋼筋籠,澆筑混凝土。地下連續(xù)墻的形狀多種多樣,一般集擋土、承重、截水和防滲于一體,并兼作地下室外墻。其不足之處是要用專用設備施工,單體施工造價高。
對各種地質(zhì)條件及復雜的施工環(huán)境適應能力較強。施工不必放坡,不用支模,國內(nèi)地下連續(xù)墻的深度已達 36m,壁厚1m。
排樁支護
排樁是指隊列式間隔布置鋼筋混凝土挖孔、鉆(沖)孔灌注樁,作為主要的擋土結構,其結構形式可分為懸臂支護或單錨桿、多錨桿結構,布樁形式可分為單排或雙排布置。
懸臂式支護適用于開挖深度不超過10m的黏土層,不超過8m的砂性土層,以及不超過5m的淤泥質(zhì)土層。
加筋水泥土深層攪拌支護
利用水泥作為固化劑,采用機械攪拌,將固化劑和軟土強制拌和。使固化劑和軟土之間產(chǎn)生一系列物理化學反應而逐步硬化,形成具有整體性、水穩(wěn)定性和定強度的水泥土樁墻,作為支護結構。
適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、黏土、粉質(zhì)黏土、粉土、素填土等土層,基坑開挖深度不宜大于6m。對有機質(zhì)土、泥炭質(zhì)土,宜通過試驗確定。
土釘墻支護
土釘是用來加固現(xiàn)場原位土體的細長桿件。通常采用鉆孔,放入帶肋鋼筋并沿孔全長注漿的方法做成。它依靠與土體之間的粘結力或摩擦力,在土體發(fā)生變形時被動承受拉力作用。它由密集的土釘群、被加固的土體、用噴射混凝土面層形成支護體系。由于隨挖隨支,能有效地保持土體強度,減少土體的擾動。
適用于地下水位以上或經(jīng)人工降水后的人工填土、黏性土和弱膠結砂土,開挖深度為5~10m 的基坑支護。土釘墻不適用于含水豐富的粉細砂層、砂礫卵石層、飽和軟弱土層。不適用于對變形有嚴格要求的基坑支護。
錨桿或噴錨支護
錨桿與土釘墻支護相似,將錨桿錨入穩(wěn)定土體中,外端與支護結構連接用以維護基坑穩(wěn)定的受拉桿件,并施加預應力。支護體噴射混凝土稱噴錨支護。
錨桿可與排樁、地下連續(xù)墻、土釘墻或其他支護結構聯(lián)合使用,不宜用于有機質(zhì)土,液限大于50%的黏土層及相對密實度小于0.3的砂土。
拱圈支護結構
拱圈分閉合拱和非閉合拱,拱圈形式包括圓拱、橢圓拱和二次曲線拱。這種拱圈擋土能承受水平方向的土壓力,因拱的內(nèi)力以受壓力為主,彎矩很小,能充分發(fā)揮混凝土抗壓強度高的特性,施工方便,節(jié)省工期。
施工場地要適合拱圈布置,構造應符合圓環(huán)受力的特點,拱腳的穩(wěn)定性應予足夠重視,并有可靠的保證措施。
逆作法
按施工不同程序可分全逆作法、半逆作法或部分逆作法,它以地下各層的梁板作支撐,自上而下施工,使擋土結構變形較小,節(jié)省臨時支護結構。
適用于較深基坑,對周邊變形有嚴格要求的基坑。要預先做好施工組織方案,及各結構節(jié)點的處理。