一級建造師《市政工程》課堂講義（37）

1K413010 深基坑支護及蓋挖法施工

　　一、 內容提要

　　1、深基坑支護及蓋挖法施工

　　2、盾構法施工

　　二、重點、難點

　　1、深基坑支護結構的施工要求

　　2、地下連續(xù)墻的施工技術

　　3、蓋挖法施工技術

　　4、盾構法施工控制要求

　　5、盾構法施工現場的設施布置

　　6、應該停止盾構掘進的要求

　　三、內容講解

　　1K413010深基坑支護及蓋挖法施工

　　1K413011掌握深基坑支護結構的施工要求

　　板墻有懸臂式、單撐式、多撐式。支撐的目的是為板墻結構提供彈性支撐點，以控制墻體的彎矩至該墻體斷面的允許范圍，以達到經濟合理的工程要求。

　　深基坑支護結構在我國應用較多的有鋼板樁、預制鋼筋混凝土樁、鉆孔灌注樁、挖孔樁、深層攪拌樁、旋噴樁、地下連續(xù)墻、鋼筋混凝土支撐、型鋼支撐、土層錨桿以及逆筑法、沉井等特種基坑支護新工藝、新方法。

　　一、圍護結構的類型

　　基坑的圍護結構主要承受基坑開挖卸荷所產生的土壓力和水壓力，并將此壓力傳遞到支撐，是穩(wěn)定基坑的一種施工臨時擋墻結構。

　　圍護結構類型可歸納為6種，見73頁

　　1、主要維護結構特點，見73頁。

　　二、支撐結構類型

　　基坑的支撐結構可分為內支撐和外拉錨兩類；內支撐一般由各種型鋼撐、鋼管撐、鋼筋混凝土撐等構成支撐系統(tǒng)；外拉錨有拉錨和土錨兩種型式。

　　在軟弱地層的基坑工程中，支撐結構是承受圍護墻所傳遞的土壓力、水壓力的結構體系。

　　支撐結構體系包括圍檁、支撐、立柱及其他附屬構件。

　　支撐結構擋土的應力傳遞路徑是圍護墻一圍檁（冠梁）一支撐，在地質條件較好的有錨固力的地層中，基坑支撐可采用土錨和拉錨。

　　在深基坑的施工支護結構中，常用的支撐系統(tǒng)按其材料可分為現澆鋼筋混凝土支撐體系和鋼支撐體系兩類，見表1K413011-2.

　　見75頁

　　（小資料）

　　高壓噴射樁就是利用工程鉆機鉆孔至設計處理的深度后，用高壓泥漿泵，通過安裝在鉆桿（噴桿）桿端置于孔底的特殊噴嘴，向周圍土體高壓噴射固化漿液（一般使用水泥漿液），同時鉆桿（噴桿）以一定的速度邊旋轉邊提升，高壓射流使一定范圍內的土體結構破壞，并強制與固化漿液混合，凝固后便在土體中形成具有一定性能和形狀的固結體。

　　SMW是Soil Mixing Wall的縮寫。SMW工法連續(xù)墻于1976年在日本問世，該工法是以多軸型鉆掘攪拌機在現場向一定深度進行鉆掘，同時在鉆頭處噴出水泥系強化劑而與地基土反復混合攪拌，在各施工單元之間則采取重疊搭接施工，然后在水泥土混合體未結硬前插入H型鋼或鋼板作為其應力補強材，至水泥結硬，便形成一道具有一定強度和剛度的、連續(xù)完整的、無接縫的地下墻體。SMW工法最常用的是三軸型鉆掘攪拌機，其中鉆桿有用用于粘性土及用于砂礫土和基巖之分，此外還研制了其他一些機型，用于城市高架橋下等施工，空間受限制的場合，或海底筑墻，或軟弱地基加固。

　　三、支撐體系的布置形式

　　支撐體系布置設計應考慮以下要求：

　　（1）能夠因地制宜合理選擇支撐材料和支撐體系布置形式，使其技術經濟綜合指標得以優(yōu)化。

　　（2）支撐體系受力明確，安全可靠，經濟合理

　　（3）支撐體系布置能在安全可靠的前提下，最大限度地方便土方開挖和主體結構的快速施工要求。

　　四、基坑變形現象

　　基坑開挖引起周圍地層移動的主要原因是坑底的土體隆起和圍護墻的位移。

　　（一）墻體的變形

　　1．墻體水平變形

　　當基坑開挖較淺，還未設支撐時，均表現為墻頂位移最大，向基坑方向水平位移，呈三角形分布。隨著基坑開挖深度的增加，剛性墻體繼續(xù)表現為向基坑內的三角形水平位移或平行剛體位移，而一般柔性墻如果設支撐，則表現為墻頂位移不變或逐漸向基坑外移動，墻體腹部向基坑內突出。

　　2．墻體豎向變位

　　特別是對于飽和的極為軟弱的地層中的基坑工程，當圍護墻底下因清孔不凈有沉渣時，圍護墻在開挖中會下沉，地面也隨之下沉。

　　（二）基坑底部的隆起

　　在開挖深度不大時，坑底為彈性隆起，其特征為坑底中部隆起最高。當開挖達到一定深度且基坑較寬時，隆起量也逐漸由中部最大轉變?yōu)閮蛇叴笾虚g小的形式，但對于較窄的基坑或長條形基坑，仍是中間大，兩邊小分布。

　　（三）地表沉降

　　根據工程實踐經驗，在地層軟弱而且墻體的人土深度又不大時，墻底處顯示較大的水平位移，墻體旁出現較大的地表沉降。墻體人土較深或人土部分處于剛性較大的地層內時，墻體的變位類同于梁體的變位，此時地表沉降的最大值不是在墻旁，而是位于距離墻一定距離的位置上。

　　（四）基坑工程監(jiān)控量測

　　基坑工程的量測監(jiān)控內容有：坑周土體變位、圍護結構變形及內力、支撐結構軸力、土壓力、地下水位及孔隙水壓力等。對于一級和二級基坑，還必須對周圍建（構）筑物和地下管線進行監(jiān)測。

　　（五）深基坑坑底穩(wěn)定處理方法

　　深基坑坑底穩(wěn)定的處理方法可采用加深圍護結構入土深度、坑底土體注漿加固、坑內井點降水等措施。

　　五、地鐵及軌道工程常見圍護結構的施工特點

　　（一）工字鋼樁圍護結構

　　作為基坑圍護結構主體的工字鋼，一般采用50號、55號和60號大型工宇鋼。樁間距一般為1.0～1.2m.

　　工字鋼樁圍護結構適用于黏性土、砂性土和粒徑不大于100mm的砂卵石地層；當地下水位較高時，必須配合人工降水措施。打樁時，施工噪聲一般都在100dB以上，大大超過環(huán)境保護法規(guī)定的限值。因此，這種圍護結構一般宜用于郊區(qū)距居民點較遠的基坑施工中。

　　（二）鋼板樁圍護結構

　　鋼板樁強度高，樁與樁之間的連接緊密，隔水效果好，可重復使用。

　　鋼板樁常用斷面型式，多為U形或Z形。我國地下鐵道施工中多用U形鋼板樁，其沉放和拔除方法、使用的機械均與工字鋼樁相同，但其構成方法則可分為單層鋼板樁圍堰、雙層鋼板樁圍堰及屏幕等。由于地下鐵道施工時基坑較深，為保證其垂直度且方便施工，并使其能封閉合龍，多采用屏幕式構造。

　　（三）鉆孔灌注樁圍護結構

　　鉆孔灌注樁一般采用機械成孔。地鐵明挖基坑中多采用螺旋鉆機、沖擊式鉆機和正反循環(huán)鉆機等。對正反循環(huán)鉆機，由于其采用泥漿護壁成孔，故成孔時噪聲低，適于城區(qū)施工，在地鐵基坑和高層建筑深基坑施工中得到廣泛應用。

　　（四）深層攪拌樁擋土結構

　　深層攪拌樁是用攪拌機械將水泥、石灰等和地基土相拌合，從而達到加固地基的目的。作為擋土結構的攪拌樁一般布置成格柵形，深層攪拌樁也可連續(xù)搭接布置形成止水帷幕。

　　（五）SMW樁

　　結構的特點主要表現在止水性好，構造簡單，型鋼插入深度一般小于攪拌樁深度，施工速度快，型鋼可以部分回收、重復利用。