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围护结构型式及适用范围

325 2021-08-30 15:37:44

围护结构型式分类

基坑围护体系一般包括两部分;挡土体系和止水降水体系。基坑围护结构一般要承受土压力和水压力,起到挡土和挡水的作用。一般情况下围护结构和止水帷幕共同形成止水体系。但尚有两种情况 ,一种是止水帷幕自成止水体系,另一种是围护结构本身也起止水帷幕的作用。如水泥土重力式挡墙和地下连续墙等。

本章主要介绍围护结构型式及话用范围。

围护结构型式主要可以分为下述几类∶

(1)放坡开挖及简易围护;

(2)悬臂式围护结构;

(3)重力式围护结构;

(4)内撑式围护结构;

(5)拉锚式围护结构;

(6)土钉墙围护结构;

(7)其它型式围护结构。主要有门架式围护结构;拱式组合型围护结构;喷锚网围护结构;沉井围护结构;加筋水泥土墙围护结构;冻结法围护等。


放坡开挖结构及适用范围

放坡开挖是选择合理的基坑边坡以保证在开挖过程中边坡的稳定性。包括坡面的自立性和边坡整体稳定性。放坡开挖示意图如图 1.2-1 所示。放坡开挖适用于地基土质较好,开挖深度不深,以及施工现场有足够放坡场所的工程。放坡开挖一般费用较低,能采用放坡开挖应尽量采用放坡开挖。有时虽有足够放坡的场所,但挖土及回填土方量大,考虑工期、工程费用并不合理,也不宜采用放坡开挖。

在放坡开挖过程中,为了增加基坑边坡稳定性。减少挖土土方量,常采用简易围护。如在坡脚采用草袋装土或块石堆砌挡土(图 1.,2-2)或在坡脚采用短桩隔板围护(图 1.2-3)等。

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悬臂式围护结构及适用范围

悬臂式围护结构示意图如图 1.2-4 所示。悬臂式围护结构常采用钢筋混凝土桩排桩墙、木板桩、钢板桩、钢筋混凝土板桩、地下连续墙等型式。钢筋混凝土桩常采用钻孔灌注桩、人工挖孔灌注桩、沉管灌注桩及预制桩。悬臂式围护结构依靠足够的人土深度和结构的抗弯能力来维持整体稳定和结构的安全。悬臂结构所受土压力分布是开挖深度的--次函数。其前力是深度的二一次函数,弯矩是深度的三次函数。水平位移是深度的五次函数。悬臂式结构对开挖深度很敏感,容易产生较大的变形,对相邻建(构)筑物产生不良影响。悬臂式围护结构适用于土质较好 、开挖深度较浅的基坑工程。

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一切没有支撑和锚固的围护结构均可归属悬臂式围护结构,这里仅指没有内撑和锚固的板桩墙、排桩墙和地下 连续墙围护结构。


水泥土重力式围护结构及适用范围

水泥土重力式围护结构示意图如图 1.2-5 所示。目前在工程中用得较多的水泥土重力式围护结构,常采用深层搅拌法形成,有时也采用高压喷射注浆法形成。为了节省投资,常采用格构体系(图1.2- 6)。水泥土与其包围的天然土形成重力式挡墙支挡周用十体。保持基坑力坡稳定。深层搅拌水泥土桩重力式围护结构常用于软粘土地区开挖深度约在 6.0m 以内的基坑工程。采用高压喷射注浆法瓶工可以在砂类十地基中形成水泥十挡墙。近几年来也有采用较大功率的深层搅摔机

械在砂十地基中形成水泥七挡墙的工程实例。 水泥十抗拉强度低.水泥重 力式围护结构适用于较浅的基坑工程,其变形也比较大。

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内撑式圈围护结构及适用范围

内撑式围护结构由围护结构体系和内撑体系两部分组成。围护结构体系常采用钢筋混凝土桩排桩墙和地下连续墙型式。内撑体系可采用水平支撑和斜支撑。根据不同开挖深度又可采用单层水平支撑、二层水平支撑及多层水平支撑,分别如图1.2-7(a)(b)及(d)所示。当基坑平面面积很大。而开挖深度不太大时,宜采用单层斜支撑如图 1.2-7(c)所示。

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内撑常采用钢筋混凝土支撑和钢管(或型钢)支撑两种。钢筋混凝土支撑体系的优点是刚度好、变形小,而铜钢管支撑的优点是钢管可以回收。且加预压力方便。 目前华东地区采用钢筋混凝土支撑体系较多。有的采用空间结构体系,图1.2-8表示一基坑工程空间结构支撑体系示意图。

内撑式围护结构适用范围广,可适用各种 土层和基坑深度。

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拉锚式围护结构及适用范围

拉锚式围护结构由围护结构体系和锚固体系两部分组成。围护结构体系同于内撑式围护结构,常采用钢筋混凝土排桩墙和地下连续墙两种。锚固体系可分为锚杆式和地面拉锚式两种。随基坑深度不同。锚杆式也可分为单层锚杆、二层锚杆和多层锚杆。地面拉锚式围护结构和双层锚杆式围护结构示意图分别如图 1。2-9(a)和(5)所示。地面拉锚式需要有 足够的场地设置锚桩,或其它锚固物。锚杆式需要地基土能提供锚杆较大的锚固力。锚杆式较适用于砂土地基,或粘土地基。由于软粘土地基不能提供锚杆较大的锚固力,所以很少使用。

土钉墙围护结构及适用范围

土钉一般通过钻孔、插筋和注浆来设置,传统上称砂浆锚杆。也有采用打人或射人方式设置土钉。边开挖基坑,边在土坡中设置土钉,在坡面上铺设钢筋网,并通过喷射混凝土形成混凝土面板,形成十钉墙围护结构。 十钉墙围护结构的机理可理解为通过在基坑边坡中设置土钉,形成加筋土重力式挡墙起到挡土作用。土钉墙围护结构示意图如图 1.2-10 所示。土钉墙围护适用于地下水位以上或人工降水后的粘性土、粉土、杂填子及非松散砂十、卵石土等,不适用于淤泥质土及未经降水处理地下水位以下的土层地基中基坑围护。土钉墙围护基坑深度一般不超过 18m,使用期限不超过 18 个月。

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其它形式围护结构及适用范围

其它形式围护结构主要有门架式围护结构、拱式组合型围护结构、喷锚网围护结构、加筋水泥土墙围护结构、沉井围护结构和冻结法围护结构等。

1.门架式围护结构

门架式围护结构示意图如图 1.2-11 所示。目前在工程中常用钢筋混凝土灌注桩、压顶梁和联系梁形成空间门架式围护结构体系。它的围护深度比悬臂式围护结构深。研究表明;前后排桩桩距B 小于4d(d 为桩径)时,刚架空间效应差;B>8d 时。联系梁只起拉杆作用,刚架空间效应也差。门架式围护结构属悬臂型。其变形较大。门架式围护结构适用于开挖深度已超过悬臂式围护结构的合理围护深度的基坑工程。其合理围护深度可通过计算确定。

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2.拱式组合型围护结构

图 1.2-12 表示钢筋混凝土桩同深层搅拌桩水泥土拱组合形成的围护结构示意图。水泥土抗拉强度很小,抗压强度较大,形成水泥土拱可有效利用材料性能。拱脚采用钢筋混凝土桩,接受水泥土拱传递的土压力。采用内撑式围护型式,合理应用拱式组合型围护结构可取得较好经济效益。

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3.喷锚网围护结构

喷锚网围护结构是由锚杆(或锚索)、钢筋网喷射混凝土面层与边坡土体组成。其结构形式与土钉墙围护结构类似,其受力机理类同锚杆,有人称为土中锚杆。常用于土坡稳定加固,也有人将它归属于放坡开挖。喷锚网围护结构示意图如图1.2-13所示。分析计算主要考虑土坡稳定。不适用于含淤泥土和流砂的土层。

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4,加筋水泥土挡墙围护结构

由于水泥土抗拉强度低,水泥土重力式挡墙围护结构围护深度小,为了克服这一缺点,在水泥土中插入型钢,形成加筋水泥土挡墙围护结构,其示意图如图 1.2-14 所示。在重力式围护结构中,为了提高深层搅拌桩水泥土墙的抗拉强度,人们常在水泥土挡墙中插入毛竹或钢筋。

5.沉井围护结构

采用沉井结构形成围护体系。 6.冻结法围护

通过冻结基坑四周土体,利用冻结土抗剪强度高,止水性能好的特性,保持基坑边坡稳定。冻结法围护对地基土类适用范围广,但应考虑其冻融过程对周围的影响,电源不能中断,以及工程费用等问题。

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多种围护结构型式的综合应用

在进行基坑围护体系设计时,对同一基坑可因地制宜采用 一种或多种围护结构相结合的型式。如放坡开挖与围护结构相结合。图 1.2-15 中.在平面 上。部分为放坡开挖 、部分采用排桩墙围护。又如图 1.2-16 中地面以下 3m采用放坡开挖,地面以下 3~7m采用内撑式围护结构。前面几节介绍的各种围护结构型式均可综合应用。如可将拉锚与内撑相结合,排桩墙同门架式相结合.对于干复杂形状的基坑工程更需综合应用多种围护结构型式。

另外,通过对基坑围护体系被动区土质改良、降低地下水位等措施可有效改善围护结构的受力性状。

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被动区质情况对围护结构的稳定影响较大,若被动区十质很软弱,可采用被动区土质改良来加固,以增大被动区土压力。被动区土质改良示意图如图1.2-17 所示。被动区土质改良范围一般深度取 3~6m,宽度取 5~9m,可对该区域软土进行全面改良,也可部分改良。若部分改良,如图 1.2-17 中的形式较好。被动区土质改良常采用深层搅拌法、高压喷射注浆法和压力注浆法。

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