1K413020 明挖基坑施工
1K413021掌握深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)與變形控制
基坑工程是由地面向下開挖一個(gè)地下空間，深基坑四周一般設(shè)置垂直的擋土圍護(hù)結(jié)構(gòu)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)一般是在開挖面基底下有一定插入深度的板（樁）墻結(jié)構(gòu)；板（樁）墻有懸臂式、單撐式、多撐式。支撐結(jié)構(gòu)是為了減小圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形，控制墻體的彎矩；分為內(nèi)撐和外錨兩種。本條文主要以地鐵車站為主介紹基坑開挖支護(hù)與變形控制。
一、圍護(hù)結(jié)構(gòu)
（一）基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系
1．基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系包括板（樁）墻、圍檁（冠梁）及其他附屬構(gòu)件。板（樁）墻主要承受基坑開挖卸荷所產(chǎn)生的土壓力和水壓力，并將此壓力傳遞到支撐，是穩(wěn)定基坑的一種施工臨時(shí)擋墻結(jié)構(gòu)。
2．地鐵基坑所采用的圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式很多，其施工方法、工藝和所用的施工機(jī)械也各異；因此，應(yīng)根據(jù)基坑深度、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、地面環(huán)境條件等，特別要考慮到城市施工特點(diǎn)，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較后確定。
（二）深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)類型
1．在我國(guó)應(yīng)用較多的有板柱式、柱列式、重力式擋墻、組合式以及土層錨桿、逆筑法、沉井等。
2．不同類型圍護(hù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)見(jiàn)表1K413021-1。
(1)工字鋼樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)
作為基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)主體的工字鋼，一般采用iso號(hào)、iss號(hào)和I 60號(hào)大型工字鋼。基坑開挖前，在地面用沖擊式打樁機(jī)沿基坑設(shè)計(jì)邊線打人地下，樁間距一般為1．O～1. 2m。若地層為飽和淤泥等松軟地層也可采用靜力壓樁機(jī)和振動(dòng)打樁機(jī)進(jìn)行沉樁。基坑開挖時(shí)，隨挖土方隨在樁間插入50mm厚的水平木板，以擋住樁間土體。基坑開挖至一定深度后，若懸臂工字鋼的剛度和強(qiáng)度都?jí)虼螅托枰O(shè)置腰梁和橫撐或錨桿（索），腰梁多采用大型槽鋼、工字鋼制成，橫撐則可采用鋼管或組合鋼梁。
工字鋼樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)適用于黏性土、砂性土和粒徑不大于lOOmm的砂卵石地層；當(dāng)?shù)叵滤惠^高時(shí)，必須配合人工降水措施。打樁時(shí)，施工噪聲一般都在lOOdB以上，大大超過(guò)環(huán)境保護(hù)法規(guī)定的限值。因此，這種圍護(hù)結(jié)構(gòu)一般宜用于郊區(qū)距居民點(diǎn)較遠(yuǎn)的基坑施工中。當(dāng)基坑范圍不大時(shí)，例如地鐵車站的出入口，臨時(shí)施工豎井可以考慮采用工字鋼做圍護(hù)結(jié)構(gòu)。
·(2)鋼板樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)
鋼板樁強(qiáng)度高，樁與樁之間的連接緊密，隔水效果好，可重復(fù)使用。因此，沿海城市如上海、天津等地區(qū)修建地下鐵道時(shí)，在地下水位較高的基坑中采用較多；北京地鐵一期工程在木樨地過(guò)河段也曾采用過(guò)。
鋼板樁常用斷面形式，多為U形或Z形。我國(guó)地下鐵道施工中多用U形鋼板樁，其沉放和拔除方法、使用的機(jī)械均與工字鋼樁相同，但其構(gòu)成方法則可分為單層鋼板樁圍堰、雙層鋼板樁圍堰及屏幕等。由于地鐵施工時(shí)基坑較深，為保證其垂直度且方便施工，并使其能封閉合龍，多采用帷幕式構(gòu)造。
(3)鉆孔灌注樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)
鉆孔灌注樁一般采用機(jī)械成孔。地鐵明挖基坑中多采用螺旋鉆機(jī)、沖擊式鉆機(jī)和正反循環(huán)鉆機(jī)等。對(duì)正反循環(huán)鉆機(jī)，由于其采用泥漿護(hù)壁成孔，故成孔時(shí)噪聲低，適于城區(qū)施工，在地鐵基坑和高層建筑深基坑施工中得到廣泛應(yīng)用。
(4)深層攪拌樁擋土結(jié)構(gòu)
深層攪拌樁是用攪拌機(jī)械將水泥、石灰等和地基土相拌合，從而達(dá)到加固地基的目的。作為擋土結(jié)構(gòu)的攪拌樁一般布置成格柵形，深層攪拌樁也可連續(xù)搭接布置形成止水帷幕。
(5) SMW樁
SMW樁擋土墻是利用攪拌設(shè)備就地切削土體，然后注入水泥類混合液攪拌形成均勻的擋墻，最后，在墻中插入型鋼，即形成一種勁性復(fù)合圍護(hù)結(jié)構(gòu)。
這種圍護(hù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在止水性好，構(gòu)造簡(jiǎn)單，型鋼插入深度一般小于攪拌樁深度，施工速度快，型鋼可以部分回收、重復(fù)利用。
(6)地下連續(xù)墻
地下連續(xù)墻主要有預(yù)制鋼筋混凝土連續(xù)墻和現(xiàn)澆鋼筋混凝土連續(xù)墻兩類，通常地下連續(xù)墻一般指后者。地下連續(xù)墻有如下優(yōu)點(diǎn)：施工時(shí)振動(dòng)小、噪聲低，墻體剛度大，對(duì)周邊地層擾動(dòng)小；可適用于多種土層，除夾有孤石、大顆粒卵礫石等局部障礙物時(shí)影響成槽效率外，對(duì)黏性土、無(wú)黏性土、卵礫石層等各種地層均能高效成槽。
地下連續(xù)墻施工采用專用的挖槽設(shè)備，沿著基坑的周邊，按照事先劃分好的幅段，開挖狹長(zhǎng)的溝槽。挖槽方式可分為抓斗式、沖擊式和回轉(zhuǎn)式等類型。在開挖過(guò)程中，為保證槽壁的穩(wěn)定，采用特制的泥漿護(hù)壁。泥漿應(yīng)根據(jù)地質(zhì)和地面沉降控制要求經(jīng)試配確定，并在泥漿配制和挖槽施工中對(duì)泥漿的相對(duì)密度、黏度、含砂率和pH等主要技術(shù)性能指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)和控制。每個(gè)幅段的溝槽開挖結(jié)束后，在槽段內(nèi)放置鋼筋籠，并澆筑水下混凝土。然后將若干個(gè)幅段連成一個(gè)整體，形成—個(gè)連續(xù)的地下墻體，即現(xiàn)澆鋼筋混凝土壁式連續(xù)墻。
二、支撐結(jié)構(gòu)類型
（一）支撐結(jié)構(gòu)體系
1．內(nèi)支撐一般由各種型鋼撐、鋼管撐、鋼筋混凝土撐等構(gòu)成支撐系統(tǒng)；外拉錨有拉錨和土錨兩種形式。
2．在軟弱地層的基坑工程中，支撐結(jié)構(gòu)承受圍護(hù)墻所傳遞的土壓力、水壓力。支撐結(jié)構(gòu)擋土的應(yīng)力傳遞路徑是圍護(hù)（樁）墻-圍檁（冠梁）-支撐，在地質(zhì)條件較好的有錨固力的地層中，基坑支撐可采用土錨和拉錨等外拉錨形式。
3.在深基坑的施工支護(hù)結(jié)構(gòu)中，常用的支撐系統(tǒng)按其材料可分為現(xiàn)澆鋼筋混凝土支撐體系和鋼支撐體系兩類，其形式和特點(diǎn)見(jiàn)表1K413021-2。
現(xiàn)澆鋼筋混凝土支攆體系由圍檁（圈梁）、支撐及角撐、立柱和圍檁托架或吊筋、立柱，托架錨固件等其他附屬構(gòu)件組成。
鋼結(jié)構(gòu)支撐（鋼管、型鋼支撐）體系通常為裝配式的，由圍檁、角撐、支撐、預(yù)應(yīng)力設(shè)備（包括千斤頂自動(dòng)調(diào)壓或人工調(diào)壓裝置）、軸力傳感器、支撐體系監(jiān)測(cè)監(jiān)控裝置、立柱樁及其他附屬裝配式構(gòu)件組成。
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