基坑開挖支護(hù)形式與地下連續(xù)墻施工工藝介紹

1、基坑開挖支護(hù)形式與地下連續(xù)墻施工工藝介紹基坑開挖支護(hù)形式是深基坑工程中一個(gè)極為重要的組成部分， 基坑開挖按其 支護(hù)形式共分為放坡開挖和擋土支護(hù)開挖兩種主要形式， 其中擋土支護(hù)開挖又可 細(xì)分為：（1）水泥土墻支護(hù)、（2）排樁、地下連續(xù)墻、（3）鋼板樁支護(hù)、（4）土 釘墻支護(hù)（噴錨支護(hù)） 、（5）逆作拱墻等五種形式。下面簡(jiǎn)要介紹這幾種支護(hù)形 式的基本內(nèi)容和主要特點(diǎn)， 并在最后根據(jù)課堂所學(xué)和課后所思詳細(xì)介紹地下連續(xù) 墻的施工工藝。一、幾種支護(hù)形式的比較1、放坡開挖：放坡開挖是選擇合理基坑邊坡以保證基坑在開挖過(guò)程中基坑邊坡的穩(wěn)定性， 包括邊坡的自立性和邊坡整體的穩(wěn)定性。 這是解決基坑支護(hù)的最簡(jiǎn)單方法。

2、 放坡 開挖可分為：一級(jí)放坡、二級(jí)放坡、折線型放坡等幾種形式。采用放坡的基坑開 挖形式一般適用于土質(zhì)較好的地層，如硬質(zhì)、可塑性粘土和良好砂性土等地層， 邊坡高度一般 36m，否則分段開挖。 放坡開挖受一定的開挖深度限制， 一般適 用于開挖深度不深的基坑，如若基坑深度超過(guò) 12 米，則不宜采用放坡形式。同 時(shí)，放坡開挖圍較擋土支護(hù)開挖所需要的場(chǎng)地范場(chǎng)地要大， 需開挖的土方量較大， 一般在廣州等大城市內(nèi)深基坑施工很少采用。放坡開挖最重要的就是根據(jù)地質(zhì)情況等因素確定合適的放坡系數(shù)，保證基坑 邊坡穩(wěn)定。不同的地層有不同的放坡系數(shù)。放坡開挖施工時(shí)，在邊坡開挖后要及時(shí)對(duì)邊坡噴射混凝土蓋層，面層厚度不 小于

3、 80mm，然后打入鋼釘，鋼釘直徑不小于 16mm，然后掛鋼筋網(wǎng)，掛后再噴 射混凝土。 但是，目前由于一些施工單位往往采取先掛鋼筋網(wǎng) （鋼筋網(wǎng)與土坡保 留 60mm 距離）然后一次性噴射混凝土的方法。如遇到雨季、流砂、地下水豐富、流塑狀軟土?xí)r，有時(shí)對(duì)坡面采取一定的措 施，如在坡腳采用砂袋或干砌片石簡(jiǎn)易擋土和短樁隔板圍護(hù)等形式。放坡開挖的優(yōu)點(diǎn)就是： a、最經(jīng)濟(jì)，條件滿足時(shí)宜優(yōu)先采用。 b、最省時(shí)，節(jié) 省了圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工的時(shí)間。 C、可以與其他支護(hù)方式相結(jié)合。放坡開挖的缺點(diǎn)就是： a、所需場(chǎng)地較大，受場(chǎng)地范圍、場(chǎng)地內(nèi)管線等影響較 大。 b、土方開挖和回填量較大。 C、受基坑開挖深度限制。2、水

4、泥土墻支護(hù)： 深層攪拌水泥土樁擋墻是用特制的進(jìn)入土深層的深層攪拌機(jī)將噴出的水泥 漿固化劑與地基土進(jìn)行原位強(qiáng)制攪拌制成水泥土樁， 相互搭接， 硬化后即形成具 有一定強(qiáng)度的壁狀擋墻，既可擋土又可形成隔水帷幕。水泥土攪拌樁是一種具有一定剛性的脆性材料所構(gòu)成， 抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于抗拉 強(qiáng)度。一般采用水泥土攪拌樁作圍護(hù)結(jié)構(gòu)以 “重力式 ”擋墻為宜。其布置形式可分 為：塊體式、墻體式、連續(xù)樁塊體、連續(xù)樁墻體、樁體、格體、連續(xù)樁格體、復(fù) 合樁塊體等等形式。廣泛應(yīng)用于 57m 的深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中。水泥土攪拌樁適宜于加固軟土地基，如淤泥，淤泥質(zhì)土、淤泥質(zhì)砂等，但對(duì) 于標(biāo)貫大于 18 擊的地層水泥土攪拌樁難以實(shí)施，可

5、利用旋噴樁補(bǔ)充。旋噴樁帷 幕墻是鉆孔后， 將鉆桿從地基土深處逐漸上提， 同時(shí)利用插入鉆桿端部的旋轉(zhuǎn)噴 嘴，將水泥漿固化劑噴入地基土中， 形成水泥土樁， 樁體相連形成帷幕墻。 旋 噴樁帷幕墻可用作支護(hù)結(jié)構(gòu)擋墻，也可用于擋水。對(duì)于較純的粗砂層特別是地下水流速較大時(shí)攪拌樁成樁效果也難以保證。 為 了保證攪拌樁成樁效果， 必須保證足夠的注漿壓力和合理的水灰比， 以及合理的 鉆頭提升速度。 對(duì)于砂層等地層必須放慢提升速度和堅(jiān)持四攪四噴， 保證一定的 注漿量。水泥土攪拌樁也可以與預(yù)制鋼筋混凝土樁或鋼板樁混合使用， 如在水泥土攪 拌樁中插入預(yù)制的鋼筋混凝土樁形成混凝土芯水泥土攪拌樁。 混凝土芯水泥土攪 拌樁

6、支護(hù)結(jié)構(gòu)就是在水泥土攪拌墻中插入預(yù)制鋼筋混凝土樁， 由預(yù)制鋼筋混凝土 樁和混凝土攪拌墻組合而成“”形結(jié)構(gòu)。以鋼筋混凝土樁為受力核心，利用大 直徑廉價(jià)水泥土樁的凝結(jié)力和大表面積來(lái)提供摩阻力， 并利用鋼筋混凝土樁的低 壓縮性和高強(qiáng)度的特點(diǎn)來(lái)提供荷載。 其內(nèi)外芯的分工盡可能地發(fā)揮了樁身材料的 強(qiáng)度，大大改善了水泥土墻抗壓不抗拉的受力特點(diǎn)， 成為具有承載力和防滲兩種 功能的復(fù)合式支護(hù)結(jié)構(gòu)。水泥土攪拌樁同時(shí)具有擋土和隔水帷幕作用，無(wú)需支撐和拉錨，施工簡(jiǎn)單， 無(wú)排污，噪聲和振動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)。 但必須根據(jù)地層情況計(jì)算水泥土墻的厚度， 以足 夠厚度的水泥土墻抵消主動(dòng)土壓力，但墻厚則造價(jià)較貴，工期較長(zhǎng)。水泥土攪拌樁

7、施工機(jī)具分為： 深層攪拌機(jī) （中心管噴漿方式、 葉片噴漿方 式，前者的輸漿方式是水泥漿從兩根攪拌軸間的另一根管輸出； 后者是使水泥漿 從葉片的小孔噴出。 ）、 配套機(jī)械（灰漿攪拌機(jī)、集料斗、灰漿泵。 ）其施工工藝 為：定位預(yù)拌下沉 制備水泥漿 提升、噴漿、攪拌重復(fù)上、下攪拌 清洗、 移位。水泥土的抗壓強(qiáng)度一般為 5004000 KN/,水泥的摻入量取決于水泥土擋 墻設(shè)計(jì)的抗壓強(qiáng)度。水泥標(biāo)號(hào)的提高，使水泥土強(qiáng)度相應(yīng)提高。因此，攪拌施工 的水泥漿水灰比一般采用 0.45 0.50，為減少用水量，有利于泵送，可選用木質(zhì) 素磺酸鈣作減水劑，另加入三乙醇胺早強(qiáng)劑。3、排樁、地下連續(xù)墻 排樁支護(hù)適用于開挖

8、深度在 6m 以上，不能放坡或由于場(chǎng)地限制不能采用攪 拌樁支護(hù) 。排樁支護(hù)可以采用鉆孔灌注樁、沖孔灌注樁、人工挖孔樁預(yù)制鋼筋 混凝土板樁或鋼板樁 。常用 6001000mm 鉆孔灌注樁做成排樁作為支護(hù)結(jié)構(gòu)，是支護(hù)結(jié)構(gòu)中應(yīng) 用最多的一種。 鉆孔灌注樁剛度比較大， 抗彎能力強(qiáng)變形比較小， 施工噪音比較 小，在場(chǎng)地較狹窄時(shí)， 可做成小直徑排樁擋土墻作為支護(hù)結(jié)構(gòu)， 但施工時(shí)會(huì)產(chǎn)生 大量泥漿，如果控制不嚴(yán)，很容易污染環(huán)境。鉆孔樁宜形成排樁擋墻，頂部澆筑 鋼筋混凝土圈梁。但施工難以做到相切，常有 100200mm的間隙，擋水效果差。 因此，對(duì)于一些地質(zhì)情況較差、地下水豐富的情況，在鉆（沖）孔樁樁間常進(jìn)行

9、攪拌樁或旋噴樁止水，以防止基坑開挖過(guò)程中出現(xiàn)涌水、涌砂現(xiàn)象。鉆（沖）孔樁均采用泥漿護(hù)壁成孔，泥漿循環(huán)有正循環(huán)和反循環(huán)兩種模式， 成孔時(shí)注意控制鉆孔的垂直度和防止塌孔等問題出現(xiàn)。成孔后即進(jìn)行鋼筋籠安 放，若孔較深，則鋼筋籠結(jié)數(shù)較多，焊接所需時(shí)間較久；鋼筋籠安放后的重要環(huán) 節(jié)就是二次清孔，之后進(jìn)行混凝土灌注。人工挖孔樁是采用比較早的一種支護(hù)技術(shù)， 當(dāng)基坑不太深時(shí)， 常做成懸臂式 擋土結(jié)構(gòu)，基坑較深時(shí)，常采用支撐或拉錨。人工挖孔樁的特點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，不需要大型的機(jī)械設(shè)備，施工震動(dòng)小， 噪音 污染低，基本無(wú)泥漿污染，對(duì)周圍建筑物影響也較小。施工速度快，可多樁同時(shí) 進(jìn)行。其造價(jià)比連續(xù)墻低，比噴錨網(wǎng)高。但是

10、當(dāng)?shù)叵滤桓?、有流砂時(shí)施工風(fēng)險(xiǎn) 較大，如廣州一些大城市對(duì)于人工挖孔樁已采取了限制使用的政策。 當(dāng)需要大量 降水時(shí)， 可能會(huì)對(duì)周邊建筑物造成危害。 由于安全和人工操作的限制， 人工挖孔樁樁徑不能小于 800mm。因此，一些成樁范圍十分小小的場(chǎng)地將不能采用。 地下連續(xù)墻是用機(jī)械施工方法成槽澆灌鋼筋混凝土形成的地下墻體 。其整 體性、剛度和防水抗?jié)B性能好，但造價(jià)昂貴，工期長(zhǎng)。適用與 10m 以上開挖深 度的基坑。有些情況下，地下連續(xù)墻可兼作地下室外墻。對(duì)于地下連續(xù)墻的施工工藝、特點(diǎn)等將在下一節(jié)詳細(xì)闡述。4、鋼板樁支護(hù) 鋼板樁一般分為槽鋼鋼板樁和熱軋鎖口鋼板樁兩種。.槽鋼鋼板樁是由槽鋼并排或正反扣搭接

11、組成，如下圖。槽鋼長(zhǎng)68m，多用于深度不超過(guò) 4m 的基坑。槽鋼鋼板樁作基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，頂部宜設(shè)一道支撐或 拉錨。圖 1 1：槽鋼鋼板樁如果在水中作業(yè)， 可在兩塊槽鋼連接處涂抹黃油或凡士林有較好的止水效果， 即 使在鋼板樁打入后各槽鋼之間仍有微小縫隙漏水， 但是由于縫隙較小， 水中雜質(zhì) 可漸漸將縫隙堵上，形成一個(gè)不漏水的密閉空間。熱軋鎖口鋼板樁，其形式有 U 型、Z 型、一字型、 H 型和組合型。如圖：圖 1 2：熱軋鎖口鋼板樁鋼板樁支護(hù)的特點(diǎn)在于施工速度快， 可重復(fù)使用、 成本較低， 占用施工場(chǎng)地小等 特點(diǎn)。懸臂式鋼板樁一般只用于單層地下室及懸臂長(zhǎng)度不太長(zhǎng)的情況下。 加上鋼 支撐可用于基坑深

12、度 5 10m，基坑場(chǎng)地狹小或基坑周邊有建筑物、車行道的基 坑支護(hù)。其缺點(diǎn)是鋼板樁柔性比較大，基坑較深時(shí)支撐或拉錨的工程量比較大， 重復(fù)使用止水效果差， 不易打入砂卵石層或密實(shí)的砂層。 拔樁時(shí)帶土， 如果處理 不當(dāng)，會(huì)造成土層位移，嚴(yán)重時(shí)給周圍環(huán)境帶來(lái)危害。施工時(shí)噪音較大，不適合 城市施工。鋼板樁打設(shè)前準(zhǔn)備工作應(yīng)有： 鋼板樁的檢驗(yàn)和矯正， 導(dǎo)架安裝， 沉樁機(jī)械的選擇 等三個(gè)步驟。打設(shè)鋼板樁可用落錘、汽錘、柴油錘和振動(dòng)錘，前三種皆為沖擊打入法， 此法可使樁錘的沖擊力均勻分布，保護(hù)樁頂免受損壞。打設(shè)方式如下：?jiǎn)为?dú)打入法 即從板樁墻的一角始，逐塊打設(shè)，直至工程結(jié)束。屏風(fēng)式打入法 即將 1020 根鋼

13、板樁成排插入導(dǎo)架內(nèi)，呈屏風(fēng)狀，再分 批施打。（按屏風(fēng)排數(shù)，分為單屏風(fēng)、雙屏風(fēng)和全屏風(fēng)）鋼板樁的轉(zhuǎn)角和封閉合攏施工的方法有：采用異型板樁，連接件法， 騎縫搭接法，軸線調(diào)整法等四種。5、土釘墻支護(hù) 土釘墻支護(hù)是在基坑開挖過(guò)程中將較密排列的細(xì)長(zhǎng)桿件置于原位土體中， 并 在坡面上噴射鋼筋網(wǎng)混凝土面層。 通過(guò)土釘、 土體和面層的共同作用， 形成復(fù)合 體。實(shí)際上就是將大量的錨桿深入錨固在滑移面后面的穩(wěn)定土體上， 用錨桿砂漿 柱體和土體之間的摩擦阻力去克服作用在滑移土體上的水平力和傾覆力拒， 用鋼 筋網(wǎng)將各錨桿練成整體，使各層錨桿間發(fā)生整體作用，并噴射混凝土進(jìn)入土層， 使鋼筋網(wǎng)、錨桿在基坑邊坡形成一道堅(jiān)固的

14、混凝土擋墻。土釘墻支護(hù)適用于地下水位以上或人工降水后的粘性土、 粉土、雜填土和非 松散砂土及卵石土等。而淤泥質(zhì)土、飽和軟粘土應(yīng)采用復(fù)合土釘墻。土釘墻支護(hù)的特點(diǎn)是： a、在土體發(fā)生變形的條件下，通過(guò)土釘與土體接觸 面上的粘結(jié)力或摩擦力，使土釘被動(dòng)受拉，并通過(guò)受拉工作面給土體約束加固。 B、設(shè)置土釘加固后使土體形成類似重力式擋墻的結(jié)構(gòu)。 C、邊開挖邊支護(hù)。土釘墻破壞時(shí)明顯帶有平移和轉(zhuǎn)動(dòng)性質(zhì)， 類似于重力式擋土墻。 破壞形式有 內(nèi)部穩(wěn)定破壞（局部破壞）和外部整體穩(wěn)定破壞（滑移和傾覆） 。二、地下連續(xù)墻的施工工藝與質(zhì)量保證措施（一）地下連續(xù)墻施工工藝原理地下連續(xù)墻施工工藝， 是在工程開挖土方之前， 用

15、特制的挖槽機(jī)械在泥漿 （又 稱觸變泥漿、安定液、穩(wěn)定液等 ）護(hù)壁的情況下每次開挖一定長(zhǎng)度 （一個(gè)單元槽段 ） 的溝槽，待開挖至設(shè)計(jì)深度并清除沉淀下來(lái)的泥渣后， 把地面上加工好的鋼筋骨 架 （一般稱為鋼筋籠 ）用起重機(jī)械吊放入充滿泥漿的溝槽內(nèi)，用導(dǎo)管向溝槽內(nèi)澆筑 混凝土?；炷劣蓽喜鄣撞块_始逐漸向上澆筑， 并將泥漿置換出來(lái)， 待混凝土澆 至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，一個(gè)單元槽段即施工完畢。 各個(gè)單元槽段之間由特制的接頭連接， 形成連續(xù)的地下鋼筋混凝土墻。 若地下連續(xù)墻為封閉狀， 則基坑開挖后， 地下連 續(xù)墻既可擋土又可防水， 為地下工程施工提供條件。 地下連續(xù)墻也可以作為建筑 的外墻承重結(jié)構(gòu)，兩墻合一，則大大

16、提高了施工的經(jīng)濟(jì)效益。在某些條件下，地 下連續(xù)墻與 “逆作法”技術(shù)共同使用是深基礎(chǔ)很有效的施工方法， 會(huì)大大提高施 工的工效。（二）地下連續(xù)墻的適用范圍地下連續(xù)墻施工起始于 50 年代的意大利，目前已成為地下工程和深基礎(chǔ)施 工中的有效施工方法。 我國(guó)的一些重大地下工程和深基礎(chǔ)工程是利用地下連續(xù)墻 工藝完成的，取得了很好的效果。如廣州白天鵝賓館、廣州花園飯店、上海電信 大樓、上海國(guó)際貿(mào)易中心、新上海國(guó)際大廈、金茂大廈、北京王府井賓館等高層 建筑深基礎(chǔ)工程中都應(yīng)用了地下連續(xù)墻。 我國(guó)目前施工的地下連續(xù)墻。 最深的達(dá) 65.4m，最厚的達(dá) 1.30m，最薄的為 0.45m。國(guó)外施工的地下連續(xù)墻，最深

17、的已達(dá) 131m，垂直精度可達(dá) 1 2000。從地下連續(xù)墻的功能看有的地下連續(xù)墻單純用作支護(hù)結(jié)構(gòu)， 有的既作支護(hù)結(jié) 構(gòu)又作為地下室結(jié)構(gòu)外墻。 上海 88 層的金茂大廈， 其地下連續(xù)墻厚 1m，既作支 護(hù)結(jié)構(gòu)又作為地下室結(jié)構(gòu)外墻，收到了很好的效果。地下連續(xù)墻施工工藝所以能得到推廣，主要是因?yàn)樗邢率鰞?yōu)點(diǎn)：（1）適用于各種土質(zhì)。在我國(guó)目前除巖溶地區(qū)和承壓水頭很高的砂礫層必須 結(jié)合采用其他輔助措施外，在其他各種土質(zhì)中皆可應(yīng)用地下連續(xù)墻。（2）施工時(shí)振動(dòng)小、噪音低，除了產(chǎn)生較多泥漿外，對(duì)環(huán)境影響相對(duì)較少。（3）在建筑物、構(gòu)筑物密集地區(qū)可以施工，對(duì)鄰近的結(jié)構(gòu)和地下設(shè)施沒有什 么影響。國(guó)外在距離已有建筑物

18、基礎(chǔ)幾厘米處就可進(jìn)行地下連續(xù)墻施工。 這是由 于地下連續(xù)墻的剛度比一般的支護(hù)結(jié)構(gòu)剛度大得多， 能承受較大的側(cè)向壓力， 在 基坑開挖時(shí)，由于其變形小， 因而周圍地面的沉降少， 不會(huì)或較少危害鄰近的建 筑物或構(gòu)筑物。（4）可在各種復(fù)雜條件下進(jìn)行施工。如已經(jīng)塌落的美國(guó)110 層的世界貿(mào)易中心大廈的地基，為哈得遜河河岸，地下埋有碼頭、垃圾等，且地下水位較高，采用地下連續(xù)墻對(duì)此工程來(lái)說(shuō)是一種適宜的支護(hù)結(jié)構(gòu)。（5）防滲性能好。地下連續(xù)墻的防滲性能好，能抵擋較高的水頭壓力，除特 殊情況外，施工時(shí)基坑外不再需要降低地下水位。（6）可用于“逆筑法”施工。將地下連續(xù)墻方法與“逆筑法”結(jié)合，就形成 一種深基礎(chǔ)和多層地下室施工的有效方法， 地下部分可以自上而下施工， 這方面 我國(guó)已有較成熟的經(jīng)驗(yàn)。但是，地下連續(xù)墻施工法亦有其不足之處， 比如