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梳理介绍常见的八种基坑支护类型

448 2021-02-03 13:04:37




1、排桩支护



1)什么是排桩支护?
答:排桩支护是指由成队列式间隔布置的钢筋砼人工挖孔桩、钻孔灌注桩、沉管灌注桩、打入预应力管桩等组成的挡土结构。
排桩支护是深基坑支护的一个重要组成部分!
2)排桩支护的特点及范围
a、对各种地质条件的适应性、施工简单易操作且设备投入一般不是很大,在我国排桩式支护是应用较多的一种;
b、排桩通常多用于坑深7~15m的基坑工程,做成排桩挡墙,顶部浇筑砼圈梁;
c、具有刚度较大、抗弯能力强、变形相对较小;
d、施工时无振动、噪音小, 无挤土现象,对周围环境影响小;
e、当工程桩也为灌注桩时,可以同步施工,从而有利于施工组织、工期短;
f、当开挖影响深度内地下水位高且存在强透水层时,需采用隔水措施或降水措施;
g、当开挖深度较大或对边坡变形要求严格时,需结合锚拉系统或支撑系统使用。
3)、排桩支护的几种挡土结构施工工艺
 a)钢筋砼人工挖孔桩         b)钻孔灌注桩
c)沉管灌注                       d)打入预应力管桩

a) 钢筋砼人工挖孔桩
施工工艺流程:
场地整平→放线、定桩位→挖第一节桩孔土方→支模浇筑第一节混凝土护壁→在护壁上二次投测标高及桩位十字轴线→安装活动井盖、垂直运输架、起重电动葫芦或卷扬机、活底吊土桶、排水、通风照明设施等→第二节桩身挖土→清理桩孔四壁、校核桩孔和垂直度和直径→拆上节模板、支第二节模板,浇筑第二节混泥土护壁→重复第二节挖土、支模、浇筑第二节混凝土护壁工序,循环作业直至设计深度→检查持力层后进行扩底→清理虚土、排除积水、检查尺寸和持力层→吊放钢筋笼就位→浇筑桩身混凝土。当桩孔不设支护和不扩底时,则无此两道工序。
b) 钻孔灌注桩
施工工艺流程:

c) 沉管灌注桩
施工工艺流程:

d) 打入预应力管桩
施工工艺流程:

4)、排桩支护的各种形式
(1)以其结构形式分为:
a、悬臂式排桩支护结构:(技术关键之一是严格控制支护深度)根据深圳地区的经验,悬臂式支护结构适用于开挖深度不超过l0m 的粘土层,不超过5m的砂性土层,以及不超过4-5m的淤泥质土层。

b、内撑式排桩支护结构:
支护结构体系:钢筋混凝土桩排桩墙、SMW工法、钢筋混凝土咬合桩等型式;
内撑体系:水平支撑和斜支撑。

c、拉锚式排桩支护结构:
支护结构体系:常用钢筋混凝土排桩墙、地下连续墙
锚固体系:锚杆式(常用)、地面拉锚式

(2)以支撑结构的不同排桩支护结构分为:
a、拄列式排桩支护(图2.5a)
b、连续排桩支护(图2.5b、c、d、e)
c、组合式排桩支护(图2.5f)




2、地下连续墙支护



1)什么是地下连续墙支护?
答:地下连续墙就是用专用设备沿着深基础或地下构筑周边采用泥浆护壁开挖出一条具有一定宽度与深度的沟槽,在槽内设置钢筋笼,采用导管法在泥浆中浇筑混凝土,筑成一单元墙段,依次顺序施工,以某种接头方法连接成的一道连续的地下钢筋混凝土墙,以便基坑开挖时防渗、挡土,作为邻近建筑物基础的支护以及直接成为承受直接荷载的基础结构的一部分。  
2)地下连续墙支护优缺点?
答:防渗性能效果可靠,墙体的渗透和力学性能根据地层和结构要求进行设计和控制,施工方法成熟,监测手段比其他隐蔽工程可靠,适应于各种地质条件。由于施工技术要求高,价格较高。
3)连续墙的施工工艺

4)地下连续墙施工要点
a、地下连续墙导墙施工
(1)导墙放线、开挖

(2)导墙钢筋绑扎及砼浇筑

(3)导墙支撑

(4)导墙回填土

(5)施工后导墙图片

b、泥浆系统
(1)泥浆工艺流程图

(2)泥浆池及泥浆分离系统

(3)膨润土

(4)分散剂:纯碱(Na2CO3)

c、成槽开挖
(1)槽段划分  槽段划分就是确定单元槽段的长度。槽段划分时采用设计图纸的划分方式。但在各转角处需向外延伸,以满足槽段断面尺寸及钻孔入岩需要。

(2)槽段开挖 地下连续墙应遵循“先转角槽段、后标准槽段”的顺序安排槽段开挖施工。如下图连续墙分期施工底部硬岩冲击成孔示意图

(3)成槽设备:成槽机及冲孔桩机

(4)接头形式

d、钢筋笼制作及吊装
(1)钢筋笼制作场平台及钢筋笼制作

(2)钢筋笼起吊

(3)注浆管

(4)钢筋笼下放

e、砼浇筑

f、地下连续墙曹端接头
a、接头形式
1)柔性接头。槽段下笼后在槽端下入直径或宽度与槽宽相等(或略小)的管体或箱体;或下入与槽宽相等( 或略小)的事前预制好的比槽深深度高20 cm 的不同形状的接头,灌注后留下不同形状与下一单元槽段相联接的接头。模具接头宜用于深度16 ~ 18m 以内的地下连续墙;预制接头可适用于深度40 m左右的连续墙。

2)刚性接头。利用钢板、工字钢或钢筋按一定的形状与钢筋笼焊成一体,入槽外填石子(或箱体)灌砼后,清理外侧石子与另一种事先设计的形状(与钢筋笼焊成一体)交叉重叠灌砼后的衔接形式。其是目前国内外最常用的结构墙接头形式,该接头适用于所有深度的地下连续墙。

b、施工注意事项
1)地下连续墙施工过程,当后做单元槽段挖掘时,不得碰损先做单元槽段的壁体或构件;
2)能符合设计要求,结构合理,除止水效果外,尚能传递应力;
3)接头须能承受因填灌混凝土时可能产生的侧压力,不可因受压而导致变形;
4)对于附着在施工接头上的泥浆或粘土,要能以简易方式清除或减至最低;
5)施工费用要经济,其所构成的构件力求简化;
6)任何接头的施工,原则上要能够阻挡新鲜混凝土漏出接缝端点之外(即所谓漏浆),万一发生漏浆,要能迅速妥善处理;
7)接头施工应不受连续墙深度影响;
8)接头的构造要能使混凝土容易流动并密实填满接头的每一个角落。
任何形式槽段接头都具有止水、挡砼、传递应力、抗剪切等功能。



3、土钉墙(喷锚支护)



1)什么是土钉墙支护?
答:土钉墙是由天然土体通过土钉墙就地加固并与喷射砼面板相结合,形成一个类似重力挡墙以此来抵抗墙后的土压力;从而保持开挖面的稳定,这个土挡墙称为土钉墙。土钉墙是通过钻孔、插筋、注浆来设置的,一般称砂浆锚杆,也可以直接打入角钢、粗钢筋形成土钉。土钉墙的做法与矿山加固坑道用的喷锚网加固岩体的做法类似,故也称为喷锚网加固边坡或喷锚网挡墙,建筑基坑与护坡技术规程JGJ120-99 正式定名为土钉墙。

2)土钉墙的特点与应用范围
答:(1) 形成土钉复合体、显著提高边坡整体稳定性和承受边坡超载的能力。 
  (2) 施工设备简单,由于钉长一般比锚杆的长度小的多,不加预应力所以设备简单。 
  (3) 随基坑开挖逐层分段开挖作业,不占或少占单独作业时间,施工效率高,占用周期短。 
  (4) 施工不需单独占用场地,对现场狭小,放坡困难,有相邻建筑物时显示其优越性。 
  (5) 土钉墙成本费较其他支护结构显著降低。 
  (6) 施工噪音、振动小,不影响环境。 
  (7) 土钉墙本身变形很小,对相邻建筑物影响不大。 
3)土钉墙(喷锚支护)的施工工艺
施工工艺:

4)土钉墙施工要点
a.按设计要求每一层土钉施工工作面的高度,预降水至每层工作面以下0.5m。
b.开挖土钉施工工作面,边壁宜采用小型机具或铁锹进行切削清坡,以保证边坡平整并符合设计规定的坡度。
c.在修整好的坡壁上埋设喷射混凝土厚度的控制标志。
d.清除坡面虚土,喷射第一层面层混凝土护坡,喷射时,应自下而上,喷头与受喷面应保持垂直距离宜为0.6-1.0m,喷射厚度不小于40mm。
e.喷射混凝土终凝2小时后,应喷水养护,养护时间根据气温确定,宜为3-7天。
f.待面层混凝土终凝后,开始设置土钉。
g.按要求定出土钉孔并作出标记和编号。
h.钢筋应先作除油污,除锈处理,如有设计要求,可在钢筋外加环状塑料保护层或涂多层防腐涂料。
i.按照土钉打入的设计斜度制作一只操作平台,紧靠土钉墙墙面安放。
j.将螺旋钻机垂直于操作平台上开始钻孔,成孔后钻杆退出孔洞。
k.用压缩空气将孔内残留及扰动的废土清除干净,将钢筋放入孔中,钢筋上每隔2-3m焊置一个定位架。
l.在孔口处设置止浆塞及排气管,旋紧止浆塞使其与孔壁紧密贴合。
m.通过止浆塞上将注浆管插入注浆口,深入到孔底250-500mm处,注浆管连接注浆泵,边注浆边向孔口方向拔管,直至注满或排气管停止排气为止。放松止浆塞,将注浆管、排气管与止浆塞拔出,用粘性土或水泥浆充填孔口。
n.施工过程应作好相应的施工记录。
o.铺设、绑扎面层钢筋网,在土钉端部两侧沿土钉长度方向焊上短段钢筋,并与面层内连接相邻土钉端部的通长加强筋互相焊接。
p.喷射第二层面层混凝土。
q.待上层土钉注浆体及喷射混凝土面层达到设计强度的70%后,再开挖下层土方及进行的土钉施工。
5)土钉墙构造要求
a、土钉墙的墙面坡度不宜大于1:0.2。(2012版基坑支护技术规程)
b、土钉外露端部和层面有效连接在一起,设承压板和加强筋。
c、土钉长度宜为开挖深度0.5~1.2倍,土钉的间距宜为0.6~1.2m,土钉与水平夹角为10°~20°。
d、土钉宜选用Ⅱ、Ⅲ级锣纹钢筋,直径16~32,钻孔直径70~120。
e、面层喷射砼强度等级不宜低于C20。
f、喷射砼面层厚度宜为80~200,通常采用100。
g、喷射砼面层中配钢筋网,采用I级钢筋、直径6~10,间距150~300,钢筋网搭接长度大于300。
h、注浆材料水泥净浆或水泥砂浆,其强度不低于M10。
i、当地下水位高于基坑底面时,应采取降水或截水措施;土钉墙墙顶应采用砂浆或混凝土护面,坡顶和坡脚应设排水措施,坡面上可根据具体情况设置泄水孔。
5)土钉墙施工注意事项




4、基坑内支撑



1)什么是基坑内支撑?
在无放坡和拉锚等比较狭小的基坑作业面时,用内部对撑,斜撑等方式给基坑支护材料加强的方法。
2)基坑内支撑施工一般工艺流程:
在地面上施工围护桩、格构立柱(含立柱桩)、工程桩、止水帷幕------坑内土方开挖至内支撑底标高------施工内支撑构件------开挖至坑底------浇筑底板(将底板沿槽浇筑至支护桩形成换撑传力带)------继续施工地下室至内支撑以下楼层(将楼层楼板按一定间距延伸至支护桩形成换撑传力带)------拆除支撑。多层支撑一次类推,总之形成换撑传力带后才可拆除支撑。
3)着重介绍深基坑内支撑基坑开挖顺序(图例)
4)深基坑内支撑基坑开挖顺序图

5)深基坑内支撑施工注意事项
a.内支撑及压顶梁的施工按钢筋混凝土施工规范施工。
b.应注意钻孔桩锚固钢筋应与压顶梁钢筋采用焊接,其余内支撑主筋也进行焊接斜梁 及支撑与压顶冠梁的位置加密箍。
c.由于部分跨度大,支撑梁中设支承柱,在浇筑底板时应留出后浇部分并加止水钢板 。
d.加强淋水养护,支撑梁应达到80%强度后方可进行土方开挖。



5、其他基坑支护类型



a、钢板桩:型钢桩横挡板支护,钢板桩支护;
b、逆作拱墙;
c、原状土放坡;
d、桩、墙加支撑系统;某基坑支护工程(两种以上支护方式);
e、钢筋混凝土排桩;
f、上述两种或者两种以上方式的合理组合等。



6、止水桩



1)什么是止水桩?
答:止水桩又称深层水泥搅拌桩,是利用水泥作为固化剂,通过深层搅拌机械在地基将软土或沙等和固化剂强制拌和,使软基硬结而提高地基强度。

2)止水桩适用范围及注意事项
a、止水桩的成型方法适用于软基处理,效果显著,处理后可成桩、墙等;
b、深层水泥搅拌桩适用于处理淤泥、砂土、淤泥质土、泥炭土和粉土。当用于处理泥炭土或地下水具有侵蚀性时,应通过试验确定其适用性。冬季施工时应注意低温对处理效果的影响;
 c、目前还有采用地下连续墙来作为止水帷幕,以达到以阻止基坑外的地下水流到基坑内的效果。
3)止水桩(搅拌桩)施工工艺流程

4)止水桩(搅拌桩)施工工艺注意事项
a、障碍物清理,保证能够连续施工;
b、测量放线,按图放出桩位控制线,设立临时控制桩,做好建(构)筑物工程测量复核单,提请甲方及监理验收;
c、开挖沟槽土体应及时处理,以保证水泥搅拌桩正常施工;
d、搅拌桩施工:
①由当班班长统一指挥桩机就位,桩机下铺设钢板,移动前看清上、下、左、右各方面的情况,发现有障碍物应及时清除,移动结束后检查定位情况并及时纠正;桩机应平稳、平正,并用经纬仪或线锤进行观测以确保钻机的垂直度。
②就位对中:移动深层搅拌机到达指定桩位、对中,对中误差不大于2cm,搅拌轴达到设计深度后,再将深层搅拌机边搅拌边提升,垂直度偏差不大于0.5%L。
③预搅下沉:待深层搅拌机的冷却水循环正常后,启动深层搅拌机,使深层搅拌机沿导向架搅拌下沉,下沉速度由电气控制装置的电流监测表控制,工作电流不大于额定电流,如果下沉速度太慢,可从输浆系统补给清水以利钻进。
④制备水泥浆:深层搅拌机预搅下沉的同时,后台按设计确定配合比拌制水泥浆液,每次投料后拌合时间不得少于3min,待压浆前将浆液倒入集料斗中。
⑤制备水泥浆液及浆液注入:水泥浆配制好后,停滞时间不得超过2小时,搭接施工的相邻搅拌桩施工间隔如果超过12小时需在原始记录中注明,间隔如果超过24小时需在围护墙体外侧增加素桩一幅以确保搭接质量。注浆时通过2台注浆泵2条管路混合注入。

备注:每天要求做一组试块,试块制作好后进行编号、记录、养护,到龄期后由监理单位随机抽取几组送实验室做抗压强度试验,28天龄期无侧限抗压强度要求大于1.0MPa。




7、锚杆支护



1)什么是锚杆支护?
答:锚杆支护是在边坡、岩土深基坑等地表工程及隧道、采场等地下硐室施工中采用的一种加固支护方式。用金属件、木件、聚合物件或其他材料制成杆柱,打入地表岩体或硐室周围岩体预先钻好的孔中,利用其头部、杆体的特殊构造和尾部托板(亦可不用),或依赖于黏结作用将围岩与稳定岩体结合在一起而产生悬吊效果、组合梁效果、补强效果,以达到支护的目的。
2)锚杆支护优缺点
具有成本低、支护效果好、操作简便、使用灵活、占用施工净空少等优点,但是锚杆不能封闭围岩,防止围岩风化;不能防止各锚杆之间裂隙岩石的剥落。
3)工艺流程
a、锚杆施工工艺流程:土方开挖→修整边壁→测量、放线→钻机就位→接钻杆→校正孔位→调整角度→钻孔(接钻杆)→钻至设计深度→插锚杆→压力灌浆养护→裸露主筋除锈→上横梁
b、喷射混凝土面层施工工艺流程:立面子整→焊接钢筋网片→干配混凝土料→依次打开电、风、水开关→进行喷射混凝土作业→混凝土面层养护。

4)锚杆施工工艺注意事项
a、边坡开挖:锚杆支护应按设计规定分层、分段开挖,做到随时开挖,随时支护,随时喷混凝土,在完成上层作业面的喷射混凝土以前,不得进行下一层土的开挖;
b、钻孔与锚杆制作:
①钻孔时要保证位置正确(上下左右及角度),防止高低参差不齐和相互交错;
②钻进时要比设计深度多钻进100~200mm,以防止孔深不够;
③锚杆应由专人制作,接长应采用直螺纹对接,为使锚杆置于钻孔的中心,应在锚杆上每隔1500mm 设置定位器一个;钻孔完毕后应立即安插锚杆以防塌孔
c、注浆:
①注浆管在使用前应检查有无破裂和堵塞,接口处要牢固,防止注浆压力加大时开裂跑浆;注浆管应随锚杆同时插入,在灌浆过程中看见孔口出浆时再封闭孔口。
②注浆前要用水引路、润湿输浆管道;灌浆后要及时清洗输浆管道、灌浆设备;灌浆后自然养护不少于7d。
d、喷射混凝土:
①面层内的钢筋网片应符合规定的保护层厚度的要求;
②钢筋网片焊接而成,网格允许偏差为10 mm;钢筋网铺设时每边的搭接长度不小于一个网格的边长。
③为保证喷射混凝土厚度达到规定值,可在边壁上垂直插入短的钢筋段作为标志。  
④为加强支护效果,在喷射混凝土时可加入3%一5%的早强剂;在喷射混凝土初凝2h 后方可进行下一道工序,此后应连续喷水养护5-7d。



8、锚索



1)什么是锚索?
答:锚索是通过外端固定于坡面,另一端锚固在滑动面以内的稳定岩体中穿过边坡滑动面的预应力钢绞线,直接在滑面上产生抗滑阻力,增大抗滑摩擦阻力,使结构面处于压紧状态,以提高边坡岩体的整体性,从而从根本上改善岩体的力学性能,有效地控制岩体的位移,促使其稳定,达到整治顺层、滑坡及危岩、危石的目的。

2)锚索施工工艺
钻孔→制作→安装→锚固段注浆→立锚墩→张拉→封孔注浆→外部保护
3)锚索施工工艺注意事项:
a、钻孔:钻孔是锚索施工中控制工期的关键工序,钻孔深度要超出锚索设计长度0.5m左右;若发生塌孔,不管钻进深度如何,都要立即停止钻进,拔出钻具,进行固壁注浆,注浆压力采用0.4 MPa,浆液为水泥砂浆和水玻璃的混合液,24小时后重新钻孔;
b、锚索孔注浆采用注浆机,注浆压力保持在0.3--0.6 MPa。
c、锚索的张拉:若锚索是由少数钢纹线组成,可采用整体分级张拉的程序,每级稳定时间2~3min;若锚索是由多根钢纹线组成,组装长度不会完全相同,为了提高锚索各钢绞线受力的均匀度,采用先单根张拉,3天后再整体补偿张拉的程序。
d、封孔注浆:对于下倾锚索,注浆管从预留孔插入,直至管口进到锚固段顶面约50cm;
e、施工重要的环节:
①是锚孔成孔, 锚孔成孔的技术关键是如何防止孔壁坍塌、卡钻;
②是锚孔注浆,注浆的技术关键是如 何将孔底的空气、岩(土)沉 渣和地下水体排出孔外,保证注浆饱满密实。
4)锚索施工工艺流程图

5)锚杆与锚索的区别
①锚杆一般都较短,不超过10m,锚索则可以较长,如有的长达30~40m;
②锚杆一般受力小,每根锚杆几吨至十余吨,锚索一般受力较大,一组锚索受力可达几十吨甚至上百吨;
③锚杆的孔径较小,钻孔的费用较小,一般间距较小;锚索要求的孔径较大,可大到150mm,钻孔费用较大,一般间距较大;
④所有各种锚杆锚索均要求先钻孔,然后才能安设。