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十种基坑支护结构常用型式总结(上)

966 2020-09-24 09:49:52

延伸阅读:

十种基坑支护结构常用型式总结(下)

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支护结构常用形式及其适用范围

支护结构常见结构型式、特点和适用范围见表1。表中开挖深度为目前深基坑的一般开挖深度,采取一定的结构措施和先进的施工技术,该深度往往被突破。

深基坑支护结构常用形式选择(表1)

支护结构型式

适用场地条件

适用土层条件

开挖深度

主要 特 点

钢板桩

地下水位较高,水量较多,软弱地基,邻近基坑边无重要建筑物或地下管线

软土、淤泥

及淤泥质土

<15m

锁口连接,有一定的挡水能力,施工速度快,能重复使用。但刚度较小,砂、卵石层施工困难。

工字钢桩衬板支护结构

地下水位较低,邻近基边无重要建筑物或地下管线

粘性土、砂土

<25m

施工简单迅速,工字钢桩可重复使用,但整体性差,止水性差,卵石地基中较难施工

钢筋混凝土板桩

地下水位较高,软弱地基,邻近基坑边无重要建筑物或地下管线

软土,一般粘性土

<10m

槽榫连接时,有较好的挡水能力,施工简易,工期短

重力式挡墙

深层搅拌桩挡墙

基坑周围不具备放坡条件,但具备挡墙施工宽度,邻近基坑边无重要建筑物或地下管线

淤泥质土,地基承载力<120kPa粘性土

<8m

挡墙均匀,连续性好,既能挡土,又可挡水,施工简便工期短,造价低

土钉墙

基坑周围不具备放坡条件,邻近基坑边无重要建筑物、深基础或地下管线

一般粘性土,

中密以上砂土

<15m

复合土体提高边坡稳定性,设备简单,不单独占用施工场地、造价低,但坑顶位移较大

稀疏排桩

基坑周围不具备放坡或重力式挡墙的宽度

地下水位较低或降水效果好

砂土,一般粘性土

<7m(软土)

<10m(一般粘性土)

施工单一,经济性好,不需支撑或锚杆,工期短

连续排桩

软土、一般粘性土

框架式或双排桩

基坑周围不具备放坡或重力式挡墙的宽度

对桩顶位移控制严格

软土、砂土、

一般粘性土

<12m

刚度好,桩顶位移小,其余同上

悬臂式组合排桩

稀疏排桩加钢丝网水泥抹面

基坑周围不具备放坡或重力式挡墙的宽度,地下水位较低,桩间土不稳定

一般粘性土、砂土

<10m

土压力由稀疏排桩承受,钢丝水泥抹面仅维持桩间土稳定,防水性差

排桩加深层搅拦桩止水

基坑周围不具备放坡或重力式挡墙的宽度地下水位较高

软土

<8m

排桩承重,水泥土深层搅拌桩相互搭接(≥200mm)成平面或拱形,有较好防水,防渗效果

排桩加水泥旋喷桩止水

基坑周围不具备放坡或重力式挡墙的宽度,地下水位较高

软土、砂性土

<8m

排桩档土、旋喷桩(水泥土防渗墙)止水

排桩加薄壁混凝土防渗墙

<10m

排桩挡土,射水法施工的薄壁混凝土连续墙止水

排桩或组合排桩加内支撑支护

基坑平面尺寸不太大,或基坑边有深基础结构物,或基坑用地红线外不允许占用地下空间,邻近环境对位移,沉降限制严格

不限

<20m

受土层地件,开挖深度等的限制较少,排桩和内支撑承重,可采用各种止水措施防渗;但挖土工作面不开阔,工期较长,支撑为混凝土时拆除困难,支撑为钢结构时变形较大

排桩或组合排桩加土层锚杆支护

基坑周围场地狭小,或邻近基坑边无深基础结构物,或基坑用地红线外允许占用地下空间,邻近环境对位移,沉降限制严格

锚杆的锚固段要求有较好土层,基余不限

<30m

用锚杆代替内支撑,直接扩大作业空间,大面积或形状不规则基坑,或地下层高差复杂时较内支撑有利,但工期长,锚杆施工复杂,需占用坑外较大地下空间

地下连续墙(加内支撑或土层锚杆)

基坑周边场地狭小,周围环境需要保护(位移、沉降小)

不限

<40m

刚度大,整体性好,止水效果好,对周围环境影响小,可作为永久结构的一部分,但工期长,造价高,施工复杂

逆作拱圈支护结构

基坑周围场地狭小,临近基坑无重要结构,地下水位低于挖土面

硬塑粘性土、砂土

<10m

属自支护结构(环向受力),安全可靠、施工方便、造价低,但需分层开挖,分层支护,有地下水时需先降水

逆作法或半逆作法开挖与支护结构

基坑周边场地狭窄,临近基坑边有重要结构物

不限

<20m

以地下室梁板作支撑,自上而下施工,变形小,可与地上结构同时施工,但节点处理复杂,挖土施工困难


确定支护结构型式应考虑

  • 基坑开挖深度、

  • 基坑平面形状和尺寸、

  • 工程地质和水文地质条件、

  • 邻近建筑物的重要程度、

  • 地下管线的限制要求、

  • 工期、

  • 造价

  • 经多方案优选后确定。

1、板桩支护

连续板桩既能挡土又能止水,当开挖的基坑较深,地下水位较高且有可能发生流砂时,如果未采用井点降水方法,则宜采用连续板桩支护结构。


1)工字钢(H型钢)衬板支护结构

工字钢(H型钢)衬板支护结构


  • 适用于粘性土、砂土等土质较好且地下水位较低的基坑,水位高时要先降水。在软土地基中要慎用,卵石地基中较难施工。

  • 挖深<25m


2)钢板桩支护结构

钢板桩支护结构


  • 由带锁口或钳口的热轧型钢制成,既能挡土又能挡水。适用于较弱地基土及地下水位较高,水量较多的深基坑工程,在砂砾及密实砂土中施工困难。

  • 挖深<15m


3)钢筋混凝土板桩

薄壁工字形钢筋混凝土板桩


  • 传统支护结构,企口榫接有较好防水作用。厚可达500mm,,总费用低。已向薄壁工字形方向发展,大截面如500×500mm以上,壁厚100~120mm,腹板预制后在现场浇成整体。在两工字形板桩间钻孔注浆堵漏。

  • 挖深<10m

  • 适用软土、一般粘性土

2、灌注桩支护结构

应用日趋广泛。可在平面上采取不同的排列方式形成桩墙式支护结构,以抵抗不同条件下侧向水、土压力。一般桩顶设置连续的钢筋混凝土压顶地圈梁(帽梁),使支护桩共同工作,提高整体性。

灌注桩支护结构

  • 稀疏排桩:应采取可靠降水措施以防止管涌和流砂。适用:砂土(<7米)、一般粘性土(<10米)


  • 稀疏排桩加水泥砂浆抹面:稀疏排桩间距S较大时用。桩净距一般1m以内,以0.6~0.8m为宜。基坑挖土、钢丝网水泥砂浆抹面均分层施工。

  • 适用:砂土、一般粘性土(<10米)


悬臂式排桩支护应用

南京火车站综合楼地下室两层_采用稀疏排桩方案_挖深9m
南京火车站综合楼地下室两层,采用稀疏排桩方案,挖深9m


  • 连续排桩:灌注桩连续排列。排列方式有多种,图中黑色桩为素混凝土桩,或砂桩注入砂浆、化学浆液等形成无筋桩。

  • 适用:砂土(<7米)、一般粘性土(<10米)

一字相连排列_交错相连排列_一字搭接排列_交错大小桩排列


  • 双排式(或框架式)灌注桩支护:灌注桩双排布置,用盖板连接形成门式刚架结构。

  • 适用:软土、砂土、一般粘性土(<12米)

三角形布置_矩形布置

  • ⑤连拱式支护结构:新型的大直径与小直径桩的组合结构,拱的矢高f=(1/4~1/2)L。桩顶用钢筋混凝土圈梁(即盖板)相连接,基坑较深时可加1~2道横肋梁以增强拱截面的整体性,可省去内支撑或土层锚杆。



  • ⑥挡土与阻水组合排桩支护结构

  • 适用:压密注浆、深层搅拌桩:软土(<8米)

    水泥旋喷桩:软土、砂性土(<8米)

    薄壁混凝土防渗墙:软土、砂性土(<10米)

挡土与阻水组合排桩支护结构


3、地下连续墙

地下连续墙具有如下的优点:

  • ① 适用于各种土质;

  • ② 施工时的不良影响小;

  • ③ 可在各种复杂条件下施工;

  • ④ 刚度大、变形小、整体性好,防水抗渗性能好;

  • ⑤ 可用于逆作法施工。


从经济性考虑,应将地下连续墙支护结构直接作外墙或增设内衬形成复合结构,采取顺作或逆作法施工,以降低综合造价(墙墙合一)。地下连续墙常用厚度 600mm、800mm、1000mm、1200mm,国外最深达151m,垂直精度1/2000,国内已达到50m深。

  • 适用:各种土质(<40米)


地下连续墙在深基坑工程中的常用形式有:

① 壁板形:应用最多的结构型式,主要有直线形和圆弧形(实际是折线形);


② T形及∏形:适用于开挖深度较大的基坑,内支撑或土层锚杆的层数可减少,支点间的间距可以增大,增大了悬臂式地下连续墙支护的适用深度。


③ 格栅形:这是一种将壁板形与T形地下连续墙组合而成的结构,靠自重及格栅内的土体重量维持墙体的稳定,已应用于大型的工业基坑。



地下连续墙支护技术

地下连续墙支护技术
上海淮海中路处的香港广场深基坑支护5800M²;南面距离地铁1号线7-10m;挖深13.85m;厚800mm地下连续墙;预应力钢内撑;采用“盆式”开挖,先撑后挖。


地下连续墙加钢内撑

地下连续墙加钢内撑
香港广场的钢内撑的角撑布置


香港广场钢内撑的预应力对撑布置
香港广场钢内撑的预应力对撑布置;第一道撑施加100t,第二道250t,第三道300t;端部八字形琵琶撑


浦东开发区世界广场(38层)深基坑_地下连续墙_型钢内撑
浦东开发区世界广场(38层);16-18m深基坑;1m厚30m深地下连续墙,卢深堡产H型钢内撑,6×6m网格


4、重力式水泥土挡墙

可分为深层搅拌桩、粉喷水泥搅拌桩和高压旋喷桩等,既可挡土又可止水,其中深层搅拌水泥土挡墙广泛用于软土地区(淤泥质土,地基承载力<120kPa粘性土)的深基坑工程,挖深<8m。



水泥土搅拌桩支护应用

上海新世纪商厦深基坑
上海新世纪商厦8~10.7m深基坑,采用水泥土搅拌桩支护技术15%;桩长19m,宽8.7m,插10m毛竹


南京市级机关33层住宅楼水泥土搅拌桩支护
南京市级机关33层住宅楼,地下室一层,挖深6m,采用水泥土搅拌桩支护技术


格栅式水泥土挡墙构造要求:

①墙体纵向相邻拉结格构墙沿纵向的总厚度不应小于纵向长度的1/4;



②挡墙转角处宜采用圆弧形实墙(实体式)。

③纵向墙体与拉结格构墙搭接应不小于150mm,作为止水结构的纵向搭接应不小于200mm。

④挡墙宽度一般取开挖深度的0.6~0.8倍,基坑底面下的嵌固深度取开挖深度的0.8~1倍。

⑤根据基坑条件可做成变阶宽度和深度,也可成拱。

⑥为加强整体性,挡墙可插入毛竹(大头直径不小于100mm,长度4m左右),墙顶应设置钢筋混凝土压顶(地圈梁),厚度取200mm,配Φ12@200双层双向。

⑦在可能的情况下,宜将压顶与基坑周围的混凝土路面或地面连成一体。


5、SMW工法


  • SMW工法又称劲性水泥土搅拌桩法,即在水泥土搅拌桩内插入H 型钢或其他受拉材料,形成承力和防水的复合结构。

  • 特点:止水性好,构造简单,施工速度快,型钢可回收,成本较低。

  • SMW工法以水泥土搅拌桩法为基础,凡是适合应用水泥土搅拌桩的场合都可以使用SMW 工法,特别适合于以粘土和粉细砂为主的松软地层。

  • 目前,国内一般只用于10m 以下基坑的围护结构。


  • 南京地铁南北线一期工程西延线中胜站


    南京地铁南北线一期工程西延线中胜站

  • 车站为浅埋隧道,三级站侧式站台。车站两端为二层四跨框架结构,横穿中胜路及规划河道段为单层两跨框架结构,车站总长201m,总宽17~27.2m。基坑深约12m,采用明挖顺作法施工。

  • 隧道及风道、风井围护结构采用SMW工法,φ850深搅桩内间隔插入HN700×300的H 型钢,深搅桩间距650mm,桩间咬合200mm,桩嵌入基底下9m。

  • 内支撑用φ609 钢管支撑,基坑竖向设两道支撑,支撑竖向间距5m,水平间距4.0m;基坑端部设角撑。两端端头厅基坑宽27.2m,中间设临时立柱,立柱采用4 根12.5 号等边角钢加缀板焊接成格构柱,柱下基础采用φ800钢筋砼桩基础,立柱伸入底板下4m。在立柱两侧焊接2 根Ⅰ20a 临时横梁,钢管支撑搭于临时横梁上。钢管支撑在安装时要施加预加力,预加力按设计轴力50%~70%施加,沿每道支撑端部设钢腰梁,腰梁采用2~3 根[40C 加缀板组合而成,腰梁固定于间隔布设的钢支架上,支架焊接于SMW桩H型钢上。


6、土钉墙支护结构

  • 由被加固土体、土钉群和喷射混凝土面板组成,形成以土挡土的类重力式的挡土墙。

  • 适用:一般粘性土、砂土(<10米)

土钉墙支护结构


土钉可分为两类

1)不注浆:打入型;射入型

2)钻孔注浆

  • 打入型——用气动土钉机将长度不超过6m的小型角钢打入土内,

  • 射入型——用气动射钉机将25~38mm的粗钢筋或钢管射入土内(长度6m以内)。

  • 不注浆土钉适用于土体面层维护或开挖较浅的边坡维护。

  • 全长注浆土钉适用于开挖较深的边坡维护。

土钉节点大样




(摘自豆丁网,豆丁施工整理,转载请注明)