深基坑的支撑方法

在现代建筑中,由于建筑技术的发展以及现代建筑本身功能的要求,高层或超高层的建筑日益见多,它需要设置很深的基础,同时由于土地的价值关系,很多设施需要设置在地下,例如一层、二层或更多层次的停车场安排在地下已经不是什么新鲜事了。由此引出的对深基础的坑壁进行有效的支撑防护,保证基础工程施工的顺利进行,成为建筑工地谈论不停的话题。

( 1 )型钢桩横挡板支护

型钢桩横挡板支护是沿挡土位置预先打入钢轨、工字钢或H形钢桩,钢桩间距通常为1~1.5m,然后一边挖方,一边将50~60mm厚的挡木板塞入钢桩之间用于挡土。这种方法适用于地下水较低,基坑深度相对不是很大的一般黏性土或砂土层中应用。

( 2 )钢板桩支护

钢板桩支护适用于有地下水时或基坑深度和宽度相对不是很大的黏性砂土层。在开挖基坑的周围打入钢板桩,钢板桩的规格和截面尺寸以及入土的深度、悬壁的长度需要经过详细计算才能够最后确定。至于钢板桩的检验标准可见表1 - 5。

重复使用的钢板桩检验标准表1-5

序	检查项目	允许偏差或允许值		检查方法
		单位	数值
1	桩垂直度	%	<1	用钢尺量
2	桩身弯曲度		<2%L	用钢尺量, L为桩长
3	齿槽平直度及光滑度	无电焊渣或毛刺		用1m长的桩段做通过试验
4	桩长度	不小于设计长度		用钢尺量

除了钢板桩之外,在工程中还可以使用混凝土板桩。混凝土板桩制作标准见表1 - 6。

混凝土板桩制作标准表1-6

项	序	检查项目	允许偏差或允许值		检查方法
			单位	数值
主控项目	1	桩深度	mm	+100	用钢尺量
	2	桩身弯曲度		< 0.1%L	用钢尺量,L为桩长
一般项目	1	保护层厚度	mm	±5	用钢尺量
	2	模截面相对两面之差	mm	5	用钢尺量
	3	桩尖对桩轴线的位移	mm	10	用钢尺量
	4	桩厚度	mm	+100	用钢尺量
	5	凹凸槽尺寸	mm	±3	用钢尺量

( 3 )挡土灌注桩支护

利用挡土灌注桩保护土壁在深基础施工中常常采用,在拟开挖基坑的周围,利用钻孔机械钻孔,孔形成后,放下钢筋笼然后再浇筑混凝土,形成挡土灌注桩。利用挡土灌注桩的直立能力,抵御坑壁土体的坍塌,达到保证基础施工的目的。为了使桩体不因为外侧土方产生的巨大侧压力导致灌注柱侧弯,常常采取两种措施;一是将桩顶标高设置在距自然地坪标高下不大于2m位置处,利用钢筋混凝土圈梁将挡土灌注桩连成整体,在圈梁的上皮标高处,向上砌筑不小于360mm厚的挡土墙,为使挡土墙起到阻挡施工现场积水的作用,挡土墙应高出自然地坪500mm左右,并在挡土墙顶部再设置一道压顶圈梁(见图1 -20 ) ,同时为了提高挡土墙抵御土方侧压力的能力,应在墙身上设置构造柱,构造柱生根于灌注桩顶部圈梁结束于墙体上的压顶圈梁,间距不要大于2m。

图1-20挡土灌注桩支护

二是在下挖的过程中,随着土方的挖除,挡土灌注桩会逐渐暴露桩体,遭受外侧土方侧压力越来越大,需要在适当的位置上设置水平拉杆,用以加强挡土灌注桩抵御侧压力的能力。设置水平拉杆时,应向桩背面斜下方(一般不超过20°)用锚杆钻机钻孔,孔内放置钢绞线用压力灌入细石混凝土,待其具有一定的强度后安装型钢横撑进行张拉,用锚具锁住钢绞线后,利用孔道中细石混凝土与土之间的摩擦力拉住挡土灌注桩,从而提高桩体抗侧压的能力。桩与桩之间的土方,应当挖成外拱形,目的是土体起到土拱作用,减少坍塌的可能,同时还应继续对桩间的土体使用土钉固定钢板网,然后喷射细石混凝土的手段,进一步保证土方不出现坍塌的可能(见图1 - 21 )。

图1 - 21桩体之间土体的挖掘形式

( 4 )地下连续墙支护

当建筑物的基础开挖面积较大,又较深(一般在大于10m的情况下)同时地下水位又很高,而且拟建建筑物的周围又有已建建筑物时,应该说这种施工环境是十分恶劣的,采用地下连续墙进行支护是较好的方法。

在开挖的基坑周围,先建造钢筋混凝土地下连续墙,达到强度后,再进行基坑的开挖,直到达到要求的深度。

地下连续墙均应设置导墙,导墙施工是确保地下墙的轴线位置和成槽质量的关键工序,导墙有预制和现浇两种形式,形状可分为“L”形或倒“L”形。使用哪种形状的导墙与土质的性质有着直接的关系,如果土层较好,大都使用倒“ L”形导墙,甚至还可以使用预制钢导墙,如果采用“L”形导墙,必须加强导墙背后土方的回填夯实。

泥浆配方及成槽机选型与地质条件有着直接的关系,在施工中常发生配方或成槽机选型不当而产生槽段塌方的情况,为了避免这种情况的出现,地下连续墙施工前需要先试成槽,以检验泥浆的配比、成槽机的选型并可复核地质资料。

地下连续墙的接头形式可以说是多种多样的,如果从结构性能上划分,可以分为刚性、柔性和刚柔结合型,倘若从材料的性质上划分,有钢接头、预制混凝土接头等,各种接头虽然表现形式有所不同,但从抗渗要求上看,接头部位常是薄弱环节,因此在浇筑混凝土前,接头处必须刷洗干净,不留任何泥砂或污物。

地下连续墙作为永久结构,必然要与楼板、顶盖等构成整体。地下墙与地下室结构顶板、楼板、底板及梁之间的连接可预埋钢筋或接驳器(锥螺纹或直螺纹) 。接驳器应按原材料检验的要求,进行抽样复验,在一般情况下根据进入施工工地接驳器的数量,每500套为一个检验批,每批应抽查3件,复验的内容应包括外观、尺寸、抗拉试验等。

泥浆护壁在地下墙施工时是确保槽壁不塌的重要措施,必须配备完整的仪器,经常检验泥浆指标,随着泥浆的循环使用,泥浆指标将会发生变化,因此检查泥浆用的仪器、泥浆循环系统应保证完好。

地下连续墙在浇筑时最好是连续浇筑,以在初凝期内完成一个槽段为最佳,这样只有使用商品混凝土才能保证在较短的时间内完成混凝土的浇筑量。

在地下连续墙施工中需要检查成槽的垂直度、槽底的淤泥物厚度、泥浆密度、钢筋笼尺寸、浇注导管位置、混凝土上升速度、浇注面标高、地下墙连接面的清洗程度、商品混凝土的坍落度、锁口管或接头箱的拔出时间以及速度等。

成槽结束后应对成槽的宽度、深度及倾斜度进行检验,重要结构每段槽段都应检查,一般结构可抽查总槽段数的20 % ,每槽段应抽查1个段面。

每50m³ 地下墙应做1组试件,每幅槽段不得少于1组,只有当强度满足设计要求后方可开挖土方。

地下墙完成之后,需要对墙体强度、垂直度以及平整度进行检查,地下墙钢筋笼尺寸的检查,需在施工前进行,钢筋笼尺寸的质量标准,可通过表1 - 7而获得。

地下墙钢筋笼尺寸质量标准( mm)表1 - 7

项	序	检查项目	允许偏差或偏差值	检查方法
主控项目	1	主筋间距	±10	用钢尺量
	2	长度	±100	用钢尺量
一般项目	1	钢筋材质检验	设计要求	抽样送检
	2	箍筋间距	±20	用钢尺量
	3	直径	±10	用钢尺量

至于地下墙其他方面的质量检验标准还需要满足表1 - 8中的具体要求。

地下墙质量检验标准表1 - 8

项	序	检查项目		允许值或允许偏差		检查方法
				单位	数值
主控项目	1	墙体结构		设计要求		查试件记录或取芯试压
	2	垂直度：永久结构 临时结构			1300 1150	测声波测槽仪或成槽机上的监测系 统
一般项目	1	导墙尺寸	宽度 墙面平整度 导墙平面位置	mm mm mm	W+40 <5 ± 10	用钢尺量, W为地下墙设计厚度 用钢尺量 用钢尺量
	2	沉渣厚度：永久结构 临时结构		mm mm	≤100 ≤200	重锤测或沉积物测定仪测
	3	槽深		mm	+ 100	重锤测
	4	混凝土坍落度		mm	180~220	坍落度测定器
	5	钢筋笼尺寸		见表1 - 7		见表1 - 7
	6	地下墙表面平整度	永久结构 临时结构 插入式结构	mm mm mm	< 100 < 150 < 20	此为均匀黏土层,松散及易坍土层, 由设计决定
	7	永久结构时的预埋件位置	水平向 垂直向	mm mm	≤ 10 ≤ 20	用钢尺量 水准仪

( 5 )为了保证基槽土壁不出现坍塌,利用锚杆和土钉也是一种支护的方法,土钉墙一般适用于开挖深度不超过5m的基坑,如果措施得当也可以再适当加深。采用锚杆及土钉墙支护时,应遵循分段开挖、分段支护的原则,不能采取一次挖就再行支护的方式施工。

施工过程中应对锚杆和土钉的位置、钻孔直径、深度和角度、锚杆或土钉插入长度、注浆配比、压力及注浆量、喷锚墙面厚度及强度、锚杆或土钉应力等进行检查。当每段支护体施工完成后,还应当检查坡顶或坡面位移、坡顶沉降及周围环境变化,如有异常情况应采取措施,恢复正常后方可继续施工。锚杆及土钉墙支护工程质量检验标准见表1 - 9。

锚杆及土钉墙支护工程质量检验标准表1 - 9

项	序	检查项目	允许偏差或偏差值			检查方法
			单位	数值
主控项目	1	锚杆土钉长度	mm	± 30		用钢尺量
	2	锚杆锁定力	设计要求			现场实测
一般项目	1	锚杆或土钉位置	mm	±100		用钢尺量
	2	钻孔倾斜度	o	±1		测钻机倾角
	3	浆体强度	设计要求			试样送检
	4	注浆量	大于理论计算浆量			检查计量数据
	5	土钉墙面厚度	mm		± 10	用钢尺量
	6	墙体强度	设计要求			试样送检

除了上述的深基础支护方法外,还有一些深基坑的支护方法,比如水泥土桩墙、沉箱和沉井等,这些手段在施工中应当达到怎样的质量标准,在现行的施工质量验收规范中进行了详细的描述,当需要采用这些方法时,应当在施工前详细阅读。

深基坑的主要特点是要求土方挖掘的很深,正是由于这个特点导致深基坑支撑方案的确定需要经过一系列结构计算的,这个概念非常重要,可以讲凡遇到深基坑需要支撑防护时,仅凭长期积累的施工经验是不够的,必须还得有理论计算作为依据,这一点不同于一般浅基础的支撑,例如挡土灌注桩中,桩的贯入深度、桩径的尺寸和间距,水平拉杆的长度,使用钢绞线的规格以及拉杆的位置,这些都需要经过计算才能得出。正是由于深基础的特殊性,现在已经出现深基础支撑防护施工的专业施工企业。这些施工企业可以在理论和实践上,为深基坑的支撑防护提供更好的施工方法。