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基坑支护工程中明挖与暗挖方法综述

admin

9 月 13, 2023

挖掘

基坑工程是综合管廊工程实施的第一步。 基坑围护设计关系到管廊结构在施工过程中的安全和进度,对工程的总体造价也有很大的影响。 本文结合综合管廊基坑工程的特点,介绍了综合管廊常用的几种基坑围护结构类型。

基坑开挖深度是影响综合管廊围护结构设计的重要因素。

综合管廊纵断面设计时,结构屋面覆土需考虑道路铺装、绿化、道路横向支管穿越、节点夹层布置等要求,覆土通常为1.5~3m ,加上综合管廊结构的高度和垫层的厚度。 管廊标准断面基坑开挖深度约为5~8m。 当零件需要穿越河流、避开地下障碍物或受地形波动影响时,开挖深度可超过10m。 笔者目前参与的综合管廊工程最大开挖深度为14m。

此外,现场土体的力学性质、地下水状况以及周围环境也决定了基坑围护结构设计的选择。

边坡开挖

采用分级开挖方式,管廊结构施工不受内部支撑影响,施工操作面大,施工方便。

当场地周围环境简单、地下水位较低、开挖深度不大、土质良好时,可采用边坡开挖法施工管廊基坑。 一般开挖深度小于10m时,采用边坡开挖较为经济。 当深度超过10m时,边坡开挖所需土方量较大,成本较高。

开挖边坡比应根据整体稳定性分析计算。 当开挖深度大于5m时,一般采用分级放坡,每级边坡之间设置中间平台。 应采取边坡防护措施,防止降水影响边坡稳定性。

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分级开挖断面

综合管廊工程占地数公里,地势起伏较大,高差较大。 设计放坡平面时,可以使用预定义的放坡规则,利用CIVIL 3D或专业管廊设计软件,根据地形图上的散点高程自动生成各级放坡线,减少设计工作量。

土钉墙围护结构

当场地受限制且开挖深度在10m以内时,可采用土钉墙围护。 通过增大开挖坡度、设置土钉,可减少放坡面占用面积,节省建设用地空间。

由于管廊基坑通常为条带结构,开挖宽度一般在10m左右,土方开挖时间占总工期比例较小。 采用土钉墙围护时,分层铺设土钉费时费力,且土方开挖的开挖工期会产生较大影响。

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土钉墙围护剖面

拉森钢板桩

当基坑开挖深度在8m以内,场地平面有限,且地层满足钢板桩打桩要求时(地层为软粘土或砂土),可采用拉尔森钢板桩围护管廊基坑。 钢板桩相互咬合,也可作为止水带。 根据管廊主体结构施工要求,可在管廊顶板上方增设钢支撑或锚杆,以减少拆除支撑工作,加快施工速度。

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拉森钢板桩围护结构截面

钢桩围护结构

型钢桩围护结构与拉森钢板桩围护结构类似,但型钢桩刚度较大,可在土体力学性能较差、开挖深度较大时使用。 由于型钢桩之间不存在咬合,因此在使用型钢桩时需要考虑额外的脱水或止水帷幕措施。

钢水泥土搅拌墙

压型钢水泥土搅拌墙简称SMW工法。 施工时,将型钢插入三轴水泥土搅拌桩中。 水泥土搅拌桩承担止水功能,受力由型钢承受。 三轴水泥搅拌桩常规直径为600、850、1000,对应的钢截面为H500×300、H700×300、H850×300。

型钢水泥土搅拌墙适用于软土地区,能有效止水。 通过选择不同的搅拌桩直径和型钢止水,基坑开挖深度可达12~13m。

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钢水泥土搅拌桩围护结构截面

钻孔桩

钻孔灌注桩围护结构适用于各种地层和各种开挖深度。 但成本较高,建设速度较慢。 由于管廊开挖深度较大(超过10m),且管廊局部节点平面形状复杂,可采用钻孔桩围护。 当场地存在地下水且无法采取外坑降水措施时,需考虑在钻孔桩外设置旋喷桩止水帷幕。

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钻孔灌注桩围护结构剖面

SMW施工方法

SMW是土壤混合墙的缩写。 SMW施工方法于1976年在日本问世,是日本中型企业西新工业株式会社拥有并开发的专利。 目前这种方法在沿海地区的地下连续墙和深层结构中得到广泛应用。 基坑止水帘。

优势:

(1)保水性强;

(2)对周围基础影响小;

(3)多用途(能适应各种地层);

(4)建设周期短;

(5)成本低。

应用:城市高架桥下、空间有限的情况下施工,或在海底筑墙,或加固软弱地基。

方法:

该施工方法采用多轴钻机搅拌机在现场钻孔至一定深度。 同时,在钻头处喷洒水泥基加固材料,与地基土反复混合搅拌。 各施工单元之间采用重叠施工。 然后,在水泥土混合物硬化之前,插入H型钢或钢板作为其应力加固。 当水泥硬化时,就形成了具有一定强度和刚度的连续、完整、无缝的地下墙体。 最常用的SMW施工方法是三轴钻搅拌机,其中钻杆用于粘土,用于砾石土和基岩。 此外,还开发了一些其他模型。

SMW施工方法的施工顺序如下:

A。 开挖导向沟:确定是否有障碍物,制作泥沟。

b. 放置导轨。

C。 设置施工标志。

d. SMW钻混:钻混、反复搅拌、提升时搅拌。

e. 放置应力加强材料(H型钢)

F。 固定应力加固材料。

G。 SMW 施工完成。

SMW施工方法的主要特点

A。 施工不会扰动邻近土壤,不会造成邻近地面沉降、房屋倾斜、道路开裂、地下设施移位等危害。

b. 该钻杆具有交替螺旋推进翼和混合翼的特点。 由于反复钻孔、搅拌,使水泥基筋与土充分混合,墙体全长无接缝,使其比传统连续墙具有更可靠的止水性能,其渗透系数K可达到10-7厘米/秒。

C。 可用于粘土、粉土、砂土、砾石土、直径100以上的卵石以及单轴抗压强度小于60兆帕的岩层。

d. 可成型墙体厚度为550~1300mm,常用厚度为600mm; 目前墙的最大深度为65m,根据地质情况可以建造更深的深度。

e. 所需施工工期比其他施工方法短。 在正常地质条件下,每班可砌墙70~80m2。

F。 运输废土量比其他施工方法少得多。

HUW施工方法

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概述

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插图

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参数及适用范围

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围护计划比较

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施工流程及要点

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优势

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TRD施工方法

等厚水泥土连续搅拌墙体施工方法

沟槽切割再混合深墙法

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是将带有切割链条和符合设计深度的刀头的切割箱插入地下。 在纵向切割并水平推入凹槽的同时,将水泥浆注入地基中,与原地基充分混合,在地下形成等厚度。 连续墙的施工技术。

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TRD施工方法

超深等厚水泥土连续搅拌墙施工方法

随着地下空间开发规模变得更大、更深、更紧、更复杂、多变,为深基坑工程支护新技术的应用提供了广阔的舞台。 钢水泥土搅拌桩(墙)支护结构必须满足“深、快、强”的需要,切断或部分切断压水层与深基坑的水力联系,控制超量地基基坑内降水引起的沉降。 ,确保深基坑及周边环境安全,解决压水层、致密砂层一定深度范围内深基坑施工水泥土搅拌桩的难题。 TRD工法技术已成为基坑支护施工的替代新技术。

TRD施工方法

因其工期短、工程造价合理、环境污染小、对地层适应性广、防渗性能好,被誉为可持续发展、循环经济的绿色施工方法。 特别是型钢可以重复利用,用作基坑支护。 当结构及H型钢核心材料回收利用时,与常用的钻孔桩模板相比,成本可降低18%左右,与地下钢筋混凝土相比,成本可降低30%-40%左右连续墙形式。

TRD施工方法特点

施工深度大

最大设计深度70m

(TRD-EN上海崇源建筑工程有限公司)

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适应地层范围广

在坚硬地层(硬土、沙、砾石、软岩等)中具有良好的挖掘性能。

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墙面质量好

在墙体深度方向上,水泥和土混合均匀,强度提高,离散性小,截水性能好。

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高稳定性

主机高度仅10米,重心低,稳定性好。

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施工精度高

随钻实时测量可以实现TRD施工墙在整个施工过程中的垂直精确控制,这是目前其他传统施工方法无法实现的。

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室壁厚度

连续墙体施工,无缝连接,芯材间距可任意设定。

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浅层或临时支撑

1. 短柱隔膜支撑

2、临时挡土墙支护

3、斜柱支撑

4、锚拉支撑等支撑方式

对于深度较小的三级基坑,当坡度和开挖有困难时,可采用上述支护方法

5、边坡开挖

基坑周围不围护、仅放坡的基坑开挖方法,适用于场地开阔、周围无重要建筑物的工程。

6、斜柱支撑

首先,沿基坑边缘打桩,在桩内侧支撑挡土板,并用斜撑支撑顶部。 斜撑底端置于木支撑桩上,挡板内部填土压实。 适用于小深度的大型基坑开挖或机械开挖。

7. 锚拉支撑

首先,沿着基坑边缘打桩,并在桩内侧支撑挡土板。 桩的上端用拉杆拉紧,挡土板内部填满土并压实。 适用于深度不大、无法安装水平(对角)支撑的场合。 大基坑。

偷偷挖

新奥地利法

设计依据:岩石承载理论(1950年代)

稳定围岩本身具有承重和自稳定能力; 不稳定围岩失去稳定性是一个时间过程;

如果在此期间提供必要的支撑和限制,围岩仍可以恢复到稳定状态。

注重过程和控制,强调充分利用岩体的自承载能力。

技术要素:喷射混凝土(网)支护[柔性支护与永久衬砌构成复合衬砌]及监测测量

设计理论-施工方法-支撑结构状态更符合实际情况。

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钻孔爆破法

设计基础:松弛负荷理论(1920 年代)

稳定围岩具有自稳定能力;

不稳定的围岩会崩塌,需要支撑结构来支撑;

{支撑荷载}〓{在一定范围内因松弛而可能崩塌的岩体的重量}

注重结果和方法

技术要素:刚性支撑(钢木构件支撑),一般需要更换为整体厚衬(永久支撑)。

根据围岩最不利的组合荷载来设计临时支护和永久衬砌与实际工况不相符。

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全断面镗床法

设备:全断面掘进机(TBM)

原理:电机带动主轴旋转→加压刀盘紧贴岩壁→利用刀盘上的圆盘形滚刀破碎岩石→整个隧道断面一次性成型

优点:月进尺是钻爆法的1.5~2.0倍,超挖量小于5%,大大节省衬砌成本,施工安全性和岩层适应性好

适用对象:长硬岩隧道(特别适用于岩石破碎、山区缺氧、严寒等恶劣气候条件地区的隧道开挖)

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屏蔽法

设备:盾构机【主体为可移动高强钢外壳(盾构壳)】

盾构机是在软土、软岩、破碎含水地层中修建隧道的专用设备。 盾壳在永久衬砌施工前支撑地面,不需要临时支撑。

盾构机是根据隧道和地基的情况进行设计、制造或改造的。

结构断面:多为圆形,也有矩形、马蹄形、半圆形和异形等。

适用对象:城市地铁、水下隧道、水工隧道等。

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浸管法

施工方法:预制钢筋混凝土管段→在预先开挖的水下基沟内浮至隧道现场→定位管段后注水、压载沉降至设计位置→与相邻管段水下连接→基础处理→回填土 → 隧道内铺装路面。

适用对象:水下隧道。 它对地基要求低,特别适用于软基、河床或海床等水深较浅的工程场地,便于疏浚设备开挖基沟。

常用截面形式:圆形和矩形

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覆盖和切割方法

施工方法:先采用连续墙、钻孔桩等作为围护结构和中间桩,然后施工钢筋混凝土盖板,在盖板、挡土墙、中间桩的保护下进行土方开挖和结构施工。

逆向法:土方开挖、结构施工自上而下进行。

方法如下:全部土方开挖完成后,自下而上进行结构施工。

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浅埋地下开挖法

在修建浅埋隧道时,有时由于周围环境的原因,必须采用地下开挖,称为浅埋地下开挖。 基于NATM理论,在开挖过程中采用各种辅助施工措施对围岩进行加固。开挖后立即支护并封堵形成环,使其与围岩形成联合支护体系,有效抑制过度施工围岩变形。

施工精髓:“管超前、严灌浆、短开挖、强支撑、快封堵、勤测量”十八字方针。

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顶管法

施工方法

利用液压缸将预制管段推入切削刀盘或隧道掘进机形成的钻孔中形成衬砌的非开挖施工方法。

合适的

跨越公路、铁路、建筑物、河流以及不允许或不能开挖的市中心区、历史保护区、农田、环境保护区的地下工程建设。

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冷冻法

冻结是依靠液氮在冻结管内直接汽化吸热带走地层中的热量,从而实现土壤快速冻结的土壤人工冻结技术。

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