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深基坑开挖、支护和地下水控制

393 2021-03-31 10:31:46

1、深基坑开挖

深基坑工程是基坑开挖、支护结构施工以及地下水控制的系统工程,基坑开挖对周边环境的影响、甚至基坑工程的安全都非常重要。同样类型的基坑,采用相同的设计方法和支护结构,由于土方开挖的方法、顺序不同,支护结构的位移和对环境影响的程度存在较大差异。"及时支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖",是大量深基坑工程设计与施工的实践经验总结,也是深基坑开挖应遵循的基本原则。在大面积深基坑工程中,基坑开挖过程的时空效应十分明显。土方开挖方式应结合基坑规模、开挖深度、平面形状以及支护设计方案综合确定。


深基坑应分层进行土方开挖,分层位置应结合支护体系的特点,如多级放坡的分级位置、锚杆、土钉、内支撑或结构梁板的高程位置等确定,必要时还可在以上分层的基础上进一步细分。对于平面面积较大的基坑工程,土方开挖应分段、分块进行。


土方分块时应考虑主体结构分缝、后浇带位置、现场施工组织等因素,土方分块开挖宜间隔、对称进行,开挖到位的区块应及时进行支撑(锚杆)施工或形成垫层,减少基坑周边支护结构的无支撑暴露长度。

按照分块开挖的顺序不同,深基坑开挖的方式可分为∶分段(块)退挖、岛式开挖和盆式开挖等几种,现场应根据支护布置形式确定合理的开挖方式。基坑开挖方式的不同对周边环境的影响也有所不同,岛式开挖更有利于控制基坑开挖过程中的中部土体的隆起变形,盆式开挖则能够利用周边的被动区留土在一定程度上减少支护结构的侧向变形。


土方开挖产生的渣土应及时外运出场至指定地点,不应在基坑开挖过程中在基坑周边留存大面积的填土堆载。确需进行坑外堆士时,应经过复核并对相应的支护体系进行加强后方可实施。土方开挖后,应及时跟进支撑或垫层的施工,控制无支撑暴露时间,有利于控制支护结构的变形和基坑内部的隆起变形,减少对周边环境的影响。


2、深基坑支护

深基坑支护结构的传统方法是板桩支撑系统或板桩锚拉系统。经过多年的探索与工程实践,目前我国基坑工程所采用的支护结构形式多样,按受力性能大致可分为五大类,即:悬臂式支护结构、重力式支护结构、锚喷(网)支护结构、单(多)支点混合支护结构及拱式支护结构,如下图所示。


其中,桩锚支护作为单(多)支点桩排组合支护结构形式之一,在辽宁省的沈阳、鞍山、大连等地区被广泛使用。


3、深基坑地下水控制

地下水控制与深基坑工程的安全以及周边环境的保护都密切相关。在地下水位较高的地区,基坑降水(降压)配合排水是为了满足基坑工程安全和方便现场施工的需要,隔水是处于对环境保护的考虑,这些都将直接关系到基坑工程的成败。因此地下水控制是基坑工程的设计和施工必须要考虑的重要问题。


地下水控制主要有以下三种处理方式∶降水、排水和隔水。


其中,降水是深基坑开挖过程中最为常见的地下水处理方式,目的在于降低地下水位 、增加边坡稳定性、给基坑开挖创造便利条件;当基坑开挖到基底高程时,承压含水层覆土的重力不足以抵抗承压水头的顶托力时,需要隆压,以防止坑底突通。


降水系统的有效工作需要通畅的排水系统,伯除 了将坑内抽降的地下水及时排出外,排水系统还包括地表明水 、开挖期间的大气降水等的及时排除。为避免降、排水造成地面沉降,影响周边建筑物、市政管线的正常使用,需要设置隔水(止水)帷幕,切断基坑内外的水力联系和补给,既避免坑外的水位下降,也能够有效减少坑内降水的水量。


这三种地下水处理方式,作用不同,在基坑工程中常常需要组合使用,才能保护地下水处理的合理、可行、有效。