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基坑支撑系统分类以及优势与适用范围

585 2021-03-08 10:59:27


开挖挡土结构物的支撑类型较多,主要支撑系统如图1-5所示。按支撑与否及支撑方式,挡土墙支撑系统可划分为以下几种类型∶


(1)悬臂式挡土墙

悬臂式挡土墙,墙上没有内撑或锚杆完全靠足够的入土深度来保持墙的稳定,见图1-5(a)。对钢板桩来说,由于刚度小,容易产生较大水平变位,对荷载和土质变化特别敏感,一般只适合深3~4m的临时开挖工程。砂土中钢板桩插入挖土线以下深度可参考表1-5。钢筋混凝土钻孔桩和地下连续墙也可采用悬臂式,由于刚度大,因而可维持较大开挖深度,但费用较高。

 

(2)内撑式挡土墙

内撑式系统由撑杆和腰梁等组成。有横撑(平横)和斜撑两种,分别如图1-5(b)和(c)所示。横撑主要用于开挖断面较小的线性建筑,如地铁和地下管道等工程,但也可用于"窄沟法"施工墙柱的宽度较大的深开挖工程。斜撑用于开挖深度不大而断面尺寸较宽的场合,施工时可配合斜撑在边脚压重,斜撑的后座可采用混凝土板或短工字钢桩。


(3)锚杆挡土墙

锚杆挡土墙是深大开挖最常采用的支撑方式,如图1-5(d)所示。锚杆的作用和内撑杆一样,只不过一个是从内向外推墙,一个是从后拉墙,使墙保持稳定。锚杆适用于在墙外一定范围内具有适合锚固的地层条件和各种墙。主要优点在于,预应力锚杆增强了承载能力和刚度,使水平变位和墙外沉降得到控制,且提供了自由开挖空间;缺点是锚杆力的竖向分量有可能使墙向下移动并产生弯曲,因而要求较好的墙基支承条件。


工顺序如图1-6 所示,先沿墙挖比较窄的沟槽,供施工机械下第一层锚,然后进行内部开挖,再下第二层锚杆,直到开挖标高。每个锚杆经验收试验后一般可锁定在75%~80%以上设计荷载,而对永久锚杆或严格限制墙后沉降场合,可锁定在100%设计荷载。

(4)锚定板桩墙

单层锚杆或多层锚杆的第一层可用锚定块代替,见图 1-5(e),这种墙常称为锚定板桩墙。锚定块可以是混凝土块、短桩、叉桩或连续构件,锚定板桩墙主要用于岸边挡土结构中。此外,在桥墩深开挖工程中也广泛采用压缩环(环形、矩形)以保持墙稳定。


(5)环梁支撑法

环梁支护体系,分外接圆式(见图1-7)和内接圆式(见图1-8),还有椭圆式环梁及复合式环梁支护。环形支护是将基坑支护桩上设置一道或几道环梁,把土压力传到圆形环梁,使受弯拉力转化为压力,以发挥混凝土受压的特性。该方法适用于四周有地下连续墙、密排挡土桩等情况。

环梁支撑法的特点是:①由于环梁支撑,增加基坑稳定,减少位移;②解决软土地区不宜用锚杆、抗剪强度低的问题;③用支撑体系,机械施工困难,且费用高;④环形支护能提高机械挖土效率,加速土方施工。

     

(6)逆作法施工

作法施工是从地上往地下逐层支撑挖土施工,它利用预先筑好的地下连续墙,从上往下逆作,同时还可往上施工。其适用范围为∶采用地下连续墙的工程都能应用逆作法施工,能用桩墙合一的工程只能作地下室逆作法施工。

逆作法的施工工艺如下(图 1-9)∶

① 按建筑物地下室外墙位置,筑地下连续墙,这墙既挡土、抗渗又承重; 

② 打入框架支承柱,灌注桩或作临时支承柱(图1-9); 

③ 挖第一层土方到第一层地下室底面标高,筑该层纵横梁楼板,并与地下连续墙联结交圈,地下第一层楼板即为墙的水平支撑系统; 

④ 挖第二层土方到第二层地下室底标高,筑第二层梁板,作为第二道水平支撑系统,如此往下施工; 

⑤完成地下一层楼板后即可施工上部1~3层的梁、柱、板结构,同时交叉进行地下二层土方作业; 

⑥ 基础底板施工,在养护期间可以施工上部 4~6层柱、梁、板结构; 

⑦ 地下室土方及施工材料设备的垂直运输,应集中在一处或几处进行垂直运输;一般以楼梯间孔洞作垂直运输孔道。

 

逆作法的主要特点:

1、最大特点是可以地下、地上同时施工,充分利用空间、时间,缩短施工期;

2、利用地下室工程的梁板作为挡土墙的支撑,可不作内支撑或锚杆拉结;

3、节省工期,加快施工速度;

4、用地下连续墙逆作法施工,充分利用地下工程结构作为临时支护结构,节约了临时支护的大量投资;

5、充分利用了地下连续墙的挡土、防渗及承重功能; 

6、逆作法施工需架设栈桥,行驶塔吊,增加设备及一次性投资。