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深基坑支护技术的发展现状及展望

2022-07-10卢冬冬江西建工第三建筑有限责任公司江西南昌330000

安徽建筑 2022年6期
关键词:土钉钢板基坑

卢冬冬 (江西建工第三建筑有限责任公司,江西 南昌 330000)

0 前言

深基坑支护是一种为保证地下结构施工安全及维护基坑周围环境稳定,利用支档和加固对深基坑侧壁和基坑周围环境进行保护的方法。深基坑支护的发展与应用是在城市化进程加快下产生的越来越多的高层建筑物背景下推动的。随着基坑挖深的增加,施工难度提升,深基础施工要求较传统建筑工程基础施工的要求更高,为保证施工质量与效果符合设计要求,施工过程安全可靠,需要结合实际工况科学地选择合适的支护技术,以提高基坑结构的稳定性。深基坑支护技术的类型有很多种,目前常用的深基坑支护技术主要分为排桩支护、深层搅拌支护、钢板桩支护、土钉墙支护及地下连续墙支护这5种。本文将对这5种深基坑支护方式的支护特点及适用范围进行介绍,并对各方法的发展现状进行综述,以期进一步研究。

1 深基坑支护方法的特点及适用范围

深基坑支护技术的类型多样,在选择深基坑支护方法时需要结合实际工况以及各方法的支护特点和适用范围来综合考虑。目前深基坑常见支护方法的支护特点及适用范围见表1。

支护特点及适用范围 表1

2 发展现状

2.1 排桩支护

排桩支护是一种由支护桩、支撑及防渗帷幕等共同组成的深基坑支护方法。可根据具体工况分为悬臂式、桩锚式和内撑式3种支护结构。王子郡等[1]通过模型试验研究二次开挖的排桩支挡结构中的新增支护桩桩间距对结构承载性能的影响。试验结果表明:新增支护桩的桩间距太大会降低结构的稳定性,最优桩间距应控制在2~3倍桩径间。郭咏辉等[2]采用数值模拟软件计算基于双排桩支护结构的基坑开挖过程中的桩身水平位移、桩身内力和地表沉降变化规律,并结合实测值进行对比分析,为设计和施工提供一定参考。孙鹏昌等[3]基于某工程现场爆破振动监测数据,利用有限元软件模拟桩锚支护深基坑结构在开挖爆破作用下的振动响应规律、支护桩的塑性损伤分布和预应力锚索的拉力变化规律。最后通过理论分析了深基坑开挖爆破对桩锚支护结构的作用机制,为设计和施工提供了一定参考。

2.2 深层搅拌支护

深层搅拌支护是一种是通过特制机械—高压旋喷或搅拌机械,将添加外掺剂的水泥作为固化剂与地基深部土体搅拌混合,硬化后形成具有高强度、高变形模量的水泥土桩或水泥土块体的深基坑支护方法。王宝泉等[4]依托某工程通过现场观测系统研究了水泥桩复合地基的桩土沉降和孔压消散规律。结果表明:桩间土发生的沉降最大,水泥土搅拌桩下的路基沉降影响范围在桩头附近;路堤填筑时地基孔压会一定程度增大,路堤填筑完成后,孔压消散较快且基础存在工后沉降现场。韩超越[5]以某应用了中压喷射水泥搅拌桩技术的工程为例,对该施工过程进行分析,研究表明该新型水泥土复合搅拌桩技术具有造价低、施工快捷、质量易控等优点。付佰勇等[6]基于某工程开展了原位载荷板试验,研究了由碎石垫层和深层水泥搅拌桩构成的复合地基的沉降变形规律。

2.3 钢板桩支护

钢板桩支护是一种由桩身有锁口的钢板桩经连接后形成钢板桩墙的深基坑支护方法。李广等[7]基于某工程实例,提出了拉森钢板桩墙作为主体结构的深基坑支护方法,并对该结构的构件进行了计算和设计,为该地区的相关工程提供一定经验参考。何琪明等[8]以某地道基坑为例,该工程采用了钢管桩和U型钢板桩的组合板桩支护形式,通过研究表明,这种新型组合板桩支护形式相较于传统工法的桩支护,显著降低了造价,缩短了工期,同时该新型组合板桩拆换便捷,适合狭长的地道基坑。胡超等[9]以某失稳基坑为例,提出了被动土压力发挥系数,计算了两种工况下螺旋钻静压拉森钢板桩支护的安全系数,分析了螺旋钻孔径大小对计算结果的影响。

2.4 土钉墙支护

土钉墙支护是一种由基坑内壁土体通过土钉墙加固后,再通过喷混加固后形成挡土墙,从而提高基坑结构稳定性的深基坑支护方法。丁晓斌[10]以某工程为例,对复合土钉墙技术在基坑支护工程中适用的土质范围、设计选型、施工技术及施工要点进行介绍,最后以试验验证了复合土钉墙技术满足基坑支护规范要求,并对其优势进行了分析总结。董建华等[11]通过理论推导研究了季节性冻土边坡冻胀效应下土钉支护结构沿土钉长度方向的剪应力和轴力分布变化规律,并将理论值和实测值进行对比分析。研究结果表明:推导理论值与现场实测值和数值计算结果在总体趋势上保持一致;土钉长度方向的轴力分布曲线呈现为两端小中间大的抛物线状,且轴力峰值对应剪应力为零处。陈兵等[12]基于理论模型,利用有限元软件建立特殊边界条件下的土钉支护季节性冻土边坡在地震荷载作用下的数值模型,对比分析了夏、冬两个季节时的加速度、位移和土钉轴力变化规律。

2.5 地下连续墙支护

地下连续墙支护的具体实施方法:在工程开挖土方之前,用特制的挖槽机械在泥浆护壁下每次开挖一定长度的沟槽,清槽后将钢筋笼吊入,向沟槽内浇筑混凝土形成单元槽段,最后将一个个单元槽段合筑成一道连续的钢筋混凝土墙壁,用来达到截水、防渗以及承重的目的。薛洪松等[13]以采用地下连续墙止水措施的某地铁站为例,通过数值模拟研究了该地下连续墙止水措施引起的导洞拱顶沉降、水平净空收敛和应力分布的变化规律。研究结果表明:地下连续墙施工主要引起导洞拱顶沉降发生变化,对导洞水平净空影响较小,其应力分布在施工前后有较大差异。苏继超等[14]对某地区上软下硬地层的地铁地下连续墙深基坑为例,通过布置监测点监测地下深基坑的变形情况,从基坑挖深、支撑施工工序和土体加固这3个方面的地下连续墙深基坑变形规律进行研究。丰土根等[15]以某悬挂式地下连续墙深基坑支护工程为例,运用软件模拟基坑的动态开挖过程,研究地下连续墙墙体的深部水平位移和墙体抗弯能力的演变规律,并与实测数据进行对比分析,最后提出了合理的墙体厚度及埋深取值建议。刘新荣等[16]以某暗埋隧道深基坑工程为例,利用有限元软件建立数值计算模型,计算不同地连墙厚度、地连墙入土深度及横向支撑布置形式对内撑式地连墙支护结构中地连墙侧向位移和支撑轴力分布的影响,最后提出了合理的支护参数取值建议。

3 结论与展望

深基坑支护技术为建筑的稳定性和安全性提供了很大的保障。目前国内外常见的深基坑支护技术主要由排桩支护、深层搅拌支护、钢板桩支护、土钉墙支护以及地下连续墙支护这5种组成。对于不同类型及支护要求的基坑工程,应结合实际选择合适的深基坑支护方法,可以在保证施工质量的同时,提高施工效率。现阶段,在原有的技术基础上,深基坑支护技术又有了进一步的发展和变革,但仍需要各建筑企业通过不断学习与实践,对原有技术中的不足之处进行完善,以求技术水平得到新的提升。

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