建筑词类,开发利用地下空间,建设多层
地下室、
地下铁道、地下
商业街等各种地下建筑用的方法。有重力式搅拌桩挡墙、
地下连续墙、桩列式挡墙等。不仅要能保证基坑的稳定性及坑内作业的安全、方便,而且要使坑底和坑外的土体位移控制在一定范围内,确保邻近建筑物及市政设施正常使用。
介绍
80年代末,成为上海城市建设的新趋势之一。在建筑物稠密的城市中心,深基坑的开挖成为岩土工程的一个重要课题。基坑围护体系,是一个土体、支护结构相互共同作用的有机体,由于周围建筑物及地下管道等因素的制约,对支护结构的安全性有了更高的要求。不仅要能保证基坑的稳定性及坑内作业的安全、方便,而且要使坑底和坑外的土体位移控制在一定范围内,确保邻近建筑物及市政设施正常使用。
重力式搅拌桩挡墙
在软粘土地基中开挖深度为5~7米左右的基坑,应用
深层搅拌法形成的水泥土桩挡墙,可以较充分利用水泥土的强度,并可利用水泥土防渗性能,同时作为防渗帷幕。因此,具有较好的经济效益和社会效益。水泥土
重力式挡墙一般做成格栅形式,按重力式挡墙计算。广泛用于开挖深度7米以内的深
基坑围护结构、管道沟支护结构、河道支护结构、地下人行道等。
优点
80~90年代,
水泥土搅拌桩支挡结构得到了广泛应用和进一步发展,已有数百项工程采用这一新技术。由于施工时无振动、无噪音、无污染、开挖基坑一般不需要井点降水,也不需要支撑和拉锚,基坑内整洁干燥,有利文明施工。基坑周围地基变形小,对周围环境影响小,因此受到普遍欢迎。
案例
1981年,宝钢纬三路P-5污水处理站是上海地区利用深层搅拌法作为挡土结构的先导。1983年,上海市人防科研所、同济大学地下工程系等单位在市科委的支持下,提出了“水泥土搅拌桩侧向支护应用技术研究”的课题,结合四平路地下车库深基坑开挖进行试验研究。该基坑的实际开挖面积为86米×49米,开挖深度5.75米,局部深度6.75米。经过对
水泥搅拌桩的物理力学特性、影响水泥土抗压强度的各种因素(水泥掺入比、水泥标号、龄期及养护条件等),对水泥土的
无侧限抗压强度、抗剪强度、渗透系数等进行了试验研究,获得了许多第一手资料,经过实际开挖,顺利完成了研究任务。得出结论为:在场地容许下,开挖深度不大于7.0米的深基坑,在满足支护体和机械操作所需要的场地面积条件下,不论何种土质条件,只要精心设计(包括支护结构设计和材料配合比设计),严格施工,确保施工质量,采用水泥土搅拌桩进行边坡支护都是可以取得成功的。
上海市保险公司综合楼双层地下室基坑,面积1500平方米,实际开挖深度7米。原计划采用钢板桩加井点降水方案,因其周围有5层砖混结构居民住宅和4层厂房建筑物,实施原方案有困难。后改用
水泥土搅拌桩边坡支护,取得成功,节约成本30%左右,缩短综合工期2个月。
90年代以来,随着工程实践经验的积累,水泥土挡土技术的发展和提高很快。除格栅状结构外,又发展了其他形式或更为节约的结构方案。1990年,在江苏路排管工程中,第一次应用拱形水泥土支护结构,该工程开挖深度9米,槽宽4.6米,总长度120米,采用变断面水泥拱壁,并在拱脚处设置两道支撑。拱形水泥土支护结构的造价,低于其他结构形式。以上海合流污水治理工程为例,开挖6.5米深、宽12米的箱涵槽,采用拱形结构的造价,仅为
钢筋混凝土排桩的一半。
上海地铁新龙华站整个洞口引道长60米、开挖深度3.1~5.21米的槽段,设计用
水泥土搅拌桩支护坑壁。由于土质很差,常用的水泥土搅拌桩支护难以满足要求,为此在槽底增设加固搅拌桩。每隔3.75米打设1条与挡墙垂直的加固桩,加固桩仅在开挖深度下喷浆,两端与挡墙相接,形成能支撑两侧墙体的横撑。
水泥搅拌桩和钢板桩复合,水泥搅拌桩与
钻孔灌注桩复合,都是以水泥搅拌桩阻水,钢板桩或钻孔灌注桩挡土的结构。上海国际购物中心的基坑支护,就是采用水泥搅拌桩和钢板桩复合形式。水泥搅拌桩和钻孔灌注桩的复合形式,则是一种常用的支护结构,开挖深度10米以内的基坑,使用十分普遍。
地下连续墙
地下连续墙支护技术,已广泛应用于民用建筑、工业厂房和市政工程,包括建筑物的地下室、地下变电站、地下铁道车站、盾构工作井、顶管工作井、引水或排水隧道防渗墙、地下停车场、地下商场、地下水库、大型污水泵站等。
优点
地下连续墙的优点是对邻近建筑物和地下管线的影响较小,施工时无噪音、无振动,属低公害的施工方法。
案例
据1990年统计,上海应用壁式地下连续墙的工程,已有50余个,其中有开挖最深达31米的宝钢铁皮坑工程,直径最大达64米的人民广场地下变电站,不用支撑和拉锚采用双层地下墙的皮尔金顿浮法玻璃厂熔窑坑,平面尺寸最大的人民广场地下停车场和地下商城,还有地下墙既承受水平方向水、土压力,又承受上部建筑物垂直荷重的上海电信大楼和地铁新闸路站等。上海地铁一号线11个地下车站的外墙结构,均采用地下连续墙。上海地铁新客站车站的长度为202米,净宽22.6米,基坑开挖深度12.4米,地下墙深为20.5米,壁厚65厘米,支撑采用直径580毫米钢支撑两道,分别设在-3.60米和-9.10米处,支撑水平间距3米。基坑施工时在墙外辅以
轻型井点降水,车站结构分两层,上层为站厅,下层为站台,底板下设倒滤层,以减少底板反力。在基坑施工过程中,进行了原位量测,量测的内容有地下墙的侧压力、地下墙的变位、地下墙的内力、支撑轴力、基坑隆起、墙外地层变位及孔隙水压、底板反力及钢筋应力等。
延安东路隧道暗埋段106号地下墙基坑工程,平面呈Y型,地处闹市区,邻近建筑物离基坑最近的仅6.4米。基坑跨度20米,基坑开挖深度最深12米,地下墙深度20~22米,墙厚65厘米。基坑开挖时,采用4道支撑,分别设在-1.0米、-3.5米、-6.0米、-8.5米处。基坑开挖中,对墙体位移、支撑轴力和地表沉降监测,结果表明,第一道支撑轴力最小,第二道支撑轴力为640千牛,第三、四道支撑轴力为750千牛,墙体水平变位最大值为5厘米,约为开挖深度的0.5%,地表沉降最大值为1~2厘米,约为开挖深度的0.1~0.2%左右,安全系数高。
桩列式挡墙
钻孔灌注桩作为围护结构承受水土压力,是深基坑开挖常用的一种围护形式,根据不同的地质条件和开挖深度可做成悬臂式挡墙、单撑式挡墙、多层支撑式挡墙等。它的排列形式有一字形相接排列、间隔排列、交错相接排列、搭接排列、或是混合排列,常见的排列方式是一字板间隔排列,并在桩后采用
水泥土搅拌桩、旋喷桩、树根桩等阻水。这样的结构形式较为经济,阻水效果较好。大部分开挖深度在7~12米左右的深基坑,采用钻孔灌注桩挡土,水泥土搅拌桩阻水,普遍获得成功。