【矿业实务】顾士东 教材精讲班教案18-第一篇-第4章-4.3.1-基坑围护结构类型及应用

4.3基坑工程施工本节内容包括五目，18页内容，每年一般考3-5分左右，重点在基坑支护和排水。4.3.1基坑围护结构类型及应用4.3.2基坑工程稳定性分析方法：新增4.3.3基坑开挖施工与技术要求4.3.4坑开挖土方工程施工设备及其选用4.3.5基坑施工防排水方法及其应用4.3.1基坑围护结构类型及应用基坑支护是为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全，对基坑侧壁及周边环境采用的临时性支挡、加固与保护措施。常见的基坑支护形式主要有：支挡式结构、土钉墙、重力式水泥土墙、放坡等等1）支挡式结构适于一级、二级及三级的基坑安全等级。需要隔水的基坑，挡土构件采用排桩时，应同时采用隔水帷幕2）土钉墙适于二级及三级的基坑安全等级3）重力式水泥土墙适于二级及三级的基坑安全等级4）放坡适于二级的基坑安全等级知识点一、支挡式支护结构1）横撑式土壁支撑开挖较窄的沟槽，多用横撑式土壁支撑。根据挡土板的不同，分为水平挡土板式以及垂直挡土板式两类。湿度小的黏性土挖土深度小于3m时，可用间断式水平挡土板支撑；对松散、湿度大的土可用连续式水平挡土板支撑，挖土深度可达5m。对松散和湿度很高的土可用垂直挡土板式支撑，其挖土深度不限。2）重力式水泥土墙在基坑侧壁形成一个具有相当厚度和重量的刚性实体结构，以其重量抵抗基坑侧壁土压力，以达到挡土的目的。重力式水泥土围护墙具有挡土、止水的双重功能，且坑内无支撑可方便机械化快速挖土。缺点：不宜用于深基坑，基坑深度一般不宜大于6m；位移相对较大，3）钢板桩板桩有槽钢钢板桩、热轧锁扣钢板桩等类型。（1）槽钢钢板桩：由槽钢正反扣搭接或并排组成。一般用于深度不超过4m的基坑；不能完全止水，一般适用于小型工程。（2）热轧锁口钢板桩：钢板桩材料质量可靠，在软土地区打设方便，施工速度快而且简便；有一定的挡水能力；可多次重复使用4）板桩式支护结构亦称型钢横挡板围护墙，由工字钢（H形钢）和横挡板组成。横挡板直接承受水土压力。型钢横挡板围护墙多用于土质较好、地下水位较低的地区。5）重力式支护结构注：教材此处缺序号指主要通过加固基坑周边土形成一定厚度的重力式墙，以达到挡土的目的。深层搅拌水泥土围护墙是采用深层搅拌机就地将土和输入的水泥浆强行搅拌，形成连续搭接的水泥土挡墙。水泥土围护墙的优点是坑内一般无需支撑，便于机械化快速挖土；水泥土围护墙具有挡土、止水的双重功能，通常较经济，且施工中无振动、无噪声、污染少、挤土轻微。但是，水泥土围护墙的位移相对较大，同时其厚度较大，只有在周围环境允许时才能采用，施工时还要注意防止影响周围环境。知识点二、板桩墙支护结构板式支护结构由两大系统组成：挡墙系统和支撑（或拉锚）系统。悬臂式板桩支护结构则不设支撑（或拉锚）。挡墙系统常用的材料有钢板桩、槽钢、钢筋混凝土板桩、灌注桩及地下连续墙等。板桩墙的施工，根据挡墙系统的形式选取相应的方法。一般钢板桩、混凝土板桩采用打入法，而灌注桩及地下连续墙则采用就地成孔（槽）现浇的方法支撑系统一般采用大型钢管、H型钢或格构式钢支撑，也可采用现浇钢筋混凝土支撑。拉锚系统材料一般用钢筋、钢索、型钢或土锚杆。知识点三、喷锚支护喷锚支护由喷混凝土和锚杆组成。在基础开挖后，清洗裸露岩面，然后立刻喷上一层厚3～8cm的混凝土，防止围岩松动。如果这层混凝土不足以支护围岩，则根据情况施筑锚杆支护，或再加厚混凝土的喷层。1）喷射混凝土的施工技术要求（1）喷混凝土的工艺过程，一般由供料、供压风和供水三个系统组成。（2）喷混凝土施工前应首先撬除危石，清洗岩面。第一层喷完之后，常加设锚杆，必要时再挂钢筋网，然后再喷第二层以至第三层混凝土。（3）正确选用配合比对喷混凝土尤其重要。（4）喷混凝土有“干喷”“湿喷”“潮喷”“水泥裹砂（SEC）”等工艺方法。（5）由于喷混凝土的水泥与细骨料相对较多，同时又掺有速凝剂，因此其收缩变形要更为严重。一般混凝土喷层完成后的7d内，均要求喷水养护。（6）喷射混凝土骨料的最大粒径不应大于15mm。喷射混凝土作业应分段分片依次进行，同一分段内喷射顺序应自下而上，一次喷射厚度不宜大于120mm。喷射时，喷头与受喷面应垂直，距离宜为0.8～1.0m,喷射混凝土终凝2h后，应喷水养护。2）地面土层锚杆与锚索的施工技术要求（1）地面土层锚杆和锚索：施加预应力的基坑（边坡）支护形式。可以作为临时性支护或者永久性支护。（2）地面土层锚杆和锚索在使用前，应完成土层各种相关的土质试验；在未经处理的有机质土、液限大于50%的土层及相对密实度小于0.3的土层中，不应采用土层锚杆和锚索作为使用年限超过2年的永久性支护。（3）土层锚杆与锚索的预应力杆体材料宜选用钢绞线、高强度钢丝或高强度螺纹钢筋。（4）土层锚杆上、下层垂直间距不宜小于2m，水平方向间距不宜小于1.5m。上覆土层的厚度不小于4.0m，非锚杆的锚固段长度不宜小于5.0m，锚杆的锚固段长度由计算确定。倾斜锚杆的角度宜在10o～25o，但不应大于45o。（5）采用土层锚杆应充分考虑锚杆或锚索在地下条件防腐问题，不得采用高铝水泥拌制砂浆，不应采用污水和pH值小于4.0酸性水。（6）在不稳定地层或地层受扰动易导致水土流失地层施工锚杆钻孔时（易塌孔），应采用套管跟进成孔。注：此处考频高3）岩石锚杆（1）地面岩层中同样可以使用锚杆进行加固。这种锚杆与土层锚杆相比，长度相对较短，一般不采用预应力；孔径也相对较小，通常岩石锚杆的孔径为30～40mm，土层锚杆或锚索的孔径要求较大，可到150mm左右。（2）目前的锚杆多用粘接式锚固。经常采用砂浆全长粘接（地面较多）锚固或是树脂端头粘接（矿井井下为多）锚固的形式。知识点四、土钉墙土钉墙支护是一种原位土体加固技术，由原位土体、设置在土中的土钉与喷射混凝土面层组成，形成一个类似重力式挡土墙结构，维护开挖面的稳定。土钉支护用于基坑侧壁安全等级宜为二、三级的非软土场地；基坑深度不宜大于12m；当地下水位高于基坑底面时，应采用降水或截水措施。目前在软土场地亦有应用。可以先锚后喷，也可以先喷后锚。知识点五、地下连续墙1）地下连续墙结构特点地下连续墙是先在地面上沿着基坑的周边，在泥浆护壁的情况下开挖一定长度的沟槽，然后将钢筋骨架吊放入沟槽，用导管在充满泥浆的沟槽中流筑混凝土，形成单元墙段。地下连续墙可以用作深基坑的临时支护结构，亦可以同时作为建筑物的地下室外墙。地下连续墙适用于淤泥、黏性土、冲积土、砂性土及粒径50mm以下的砂砾层等多种地质条件，深度可达50m，但是不适用于在岩溶地段、含承压水很高的细砂粉砂地层、很软的黏性土层中。优点：（1）速度快、精度高，并且振动小、噪声低。（2）多功能用途，如防渗、截水、承重、挡土、防爆等。（3）基坑开挖过程的安全性高，支护结构变形较小。（4）墙身具有良好的抗渗能力（5）开挖基坑无需放坡，土方量小；浇筑混凝土无需支模和养护，并可在低温下施工，缩短了施工时间。2）地下连续墙施工工艺与技术要求：（1）制作导墙。沿纵向轴线位置开挖导沟，修筑导墙（2）制备泥浆。泥浆是成槽槽壁稳定的关键，在地下连续墙挖槽中起到护壁、携渣、冷却机具和切土润滑的作用。（3）开挖槽段。槽段长度可根据槽壁的稳定情况及钢筋笼起吊能力确定，一般为4～8m。（4）加工吊装钢筋笼。槽段内的钢筋笼应尽量形成一体（5）接入接头管。段间接头较多采用接头管的连接形式，待混凝土初凝（强度达0.05～0.2MPa）