水泥

深大基坑设计施工关键技术一

发布时间:2022/11/25 21:27:00   

1、深大基坑工程概述

1.1发展现状

随着基坑工程向着深大方向快速发展,基坑支护设计与施工技术突飞猛进,近年来我国已是世界上深基坑工程最多、规模最大的国家。

随着城市建设和更新升级的加快,满足不同功能用途的地下空间得到越来越多的开发利用,开发出地铁车站、地下商场、地下停车场、地下民用设施与军用设施等大型地下空间。

开发规模越来越大,近年来出现很多开挖面积10~30万㎡、深度达45m的深大基坑。通常都位于建筑密集城市中心,周边环境与地质条件复杂,工期紧且环保要求严,导致基坑工程设计和施工难度越来越大,面临的安全风险越来越高。

1.2工程特点

1.2.1显性特征

就工程外在特征而言,基坑工程具有“深、大、险、难”四大显性特征。

从工程内在特性分析,基坑工程具有“区域性强、独特性强、综合性强、时空性强”四大本质特性。

1.3受制条件

v01地质条件

不同的地质条件对围护结构体系作用差异很大,地质条件复杂性制约深基坑施工,围护结构设计、施工均要根据具体地质条件因地制宜制定针对性方案。

v02水文条件

地下水是制约基坑安全的主要因素,基坑风险出现多数是由于地下水处理不当所造成,特别是在软土地区超深基坑受多层承压水影响,针对地下水风险还需采取截水、降水、减压、回灌综合控制措施。

v03环境条件

多数深大基坑工程周围紧邻道路、建筑物、地铁等,各类地下管线密布,施工场地狭小,环境保护要求高,特别在软土地区复杂环境条件下,基坑工程设计重心已由支护结构强度控制,转到以基坑和周边环境变形控制为核心的设计方法上。

1.4施工风险

01是符合设计和现行规范要求的工程

主要涵盖四方面风险:支护体系风险、坑底隆起风险、地下水风险和环境风险。

1.5天津区域

属于滨海富水软土地质区域,地质与水文条件更差,深大基坑施工难度更大、施工风险更高。

2深大基坑支护设计与开挖方法

2.1深大基坑支护形式

2.1.1有内支撑支护形式

①围护结构:其作用是直接承受基坑施工阶段侧向土压力和水压力,并将此压力传递到支撑体系,每种类型在适用条件、工程经济性和工期等方面各有侧重。目前,深大基坑常用类型有围护结构由钢板桩围护墙、型钢水泥土搅拌墙、灌注桩排桩、混凝土连续墙等。

②止水帷幕:其作用是阻断坑外水体流入坑内或增大坑底水的渗流路径,便于机械挖土及提供坑内干作业施工条件等诸多目的。主要形式一为围护结构兼止水帷幕,如地连墙、型钢水泥土搅拌桩、钢板桩及咬合桩等;形式二为水泥搅拌桩止水帷幕,其施工工艺有高压旋喷、两轴搅拌、三轴搅拌、TRD工法、CSM工法等。

③水平支撑:其作用是用于传递和平衡作用在围护结构上的水土压力,与围护结构共同组成支护体系。常见的支撑类型有:钢支撑体系、混凝土支撑体系、钢与混凝土组合支撑体系等。

④竖向支撑:其作用是承受水平支撑传来的竖向荷载,加强支撑体系的空间刚度,保证水平支撑的纵向稳定,要具有较好自身刚度和较小垂直位移。常见类型有临时格构柱+立柱桩、永久钢立柱+立柱桩。

2.1.2无内支撑支护形式

主要形式有放坡、悬臂支护、桩锚支护。放坡是依靠土体自身的强度保持整个基坑的稳定,适用于浅基坑,此工艺简便、造价经济、施工进度快;悬臂支护是依靠围护结构抵抗侧向土压力和水压力,常见形式有单/双排桩悬臂桩支护、水泥土重力式挡墙、型钢水泥土搅拌桩等;桩锚支护是采用锚杆和桩共同组成支护体系。无内撑支护为挖土和地下结构施工提供了极大的便利,工期快,施工成本低。

2.2深大基坑降水类型

2.2.1疏干降水

疏干降水的作用是降低开挖深度范围内的上层滞水、潜水,提高边坡稳定性、增加坑内土体的固结强度、便于机械挖土以及提供坑内干作业施工条件等诸多目的。常见的疏干降水类型有:封闭型疏干降水、敞开型疏干降水、半封闭型疏干降水。

2.2.2减压降水

减压降水的作用是通过有效降低基坑下部承压含水层的水头,防止坑底板隆起或突水产生流沙(基坑突涌)等工程事故的发生,保证基坑稳定及施工与环境安全。适用于承压含水层水头对基坑稳定与安全施工有不利影响时的措施。减压降水方案类型有:坑内减压降水和坑外减压降水。

(未完待续)

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