[科普中國(guó)]-基坑圍護(hù)

介紹

80年代末，成為上海城市建設(shè)的新趨勢(shì)之一。在建筑物稠密的城市中心，深基坑的開挖成為巖土工程的一個(gè)重要課題?；訃o(hù)體系，是一個(gè)土體、支護(hù)結(jié)構(gòu)相互共同作用的有機(jī)體，由于周圍建筑物及地下管道等因素的制約，對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全性有了更高的要求。不僅要能保證基坑的穩(wěn)定性及坑內(nèi)作業(yè)的安全、方便，而且要使坑底和坑外的土體位移控制在一定范圍內(nèi)，確保鄰近建筑物及市政設(shè)施正常使用。1

重力式攪拌樁擋墻在軟粘土地基中開挖深度為5～7米左右的基坑，應(yīng)用深層攪拌法形成的水泥土樁擋墻，可以較充分利用水泥土的強(qiáng)度，并可利用水泥土防滲性能，同時(shí)作為防滲帷幕。因此，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。水泥土重力式擋墻一般做成格柵形式，按重力式擋墻計(jì)算。廣泛用于開挖深度7米以內(nèi)的深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、管道溝支護(hù)結(jié)構(gòu)、河道支護(hù)結(jié)構(gòu)、地下人行道等。

優(yōu)點(diǎn)80～90年代，水泥土攪拌樁支擋結(jié)構(gòu)得到了廣泛應(yīng)用和進(jìn)一步發(fā)展，已有數(shù)百項(xiàng)工程采用這一新技術(shù)。由于施工時(shí)無(wú)振動(dòng)、無(wú)噪音、無(wú)污染、開挖基坑一般不需要井點(diǎn)降水，也不需要支撐和拉錨，基坑內(nèi)整潔干燥，有利文明施工。基坑周圍地基變形小，對(duì)周圍環(huán)境影響小，因此受到普遍歡迎。

案例1981年，寶鋼緯三路P-5污水處理站是上海地區(qū)利用深層攪拌法作為擋土結(jié)構(gòu)的先導(dǎo)。1983年，上海市人防科研所、同濟(jì)大學(xué)地下工程系等單位在市科委的支持下，提出了“水泥土攪拌樁側(cè)向支護(hù)應(yīng)用技術(shù)研究”的課題，結(jié)合四平路地下車庫(kù)深基坑開挖進(jìn)行試驗(yàn)研究。該基坑的實(shí)際開挖面積為86米×49米，開挖深度5.75米，局部深度6.75米。經(jīng)過(guò)對(duì)水泥攪拌樁的物理力學(xué)特性、影響水泥土抗壓強(qiáng)度的各種因素（水泥摻入比、水泥標(biāo)號(hào)、齡期及養(yǎng)護(hù)條件等），對(duì)水泥土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、滲透系數(shù)等進(jìn)行了試驗(yàn)研究，獲得了許多第一手資料，經(jīng)過(guò)實(shí)際開挖，順利完成了研究任務(wù)。得出結(jié)論為：在場(chǎng)地容許下，開挖深度不大于7.0米的深基坑，在滿足支護(hù)體和機(jī)械操作所需要的場(chǎng)地面積條件下，不論何種土質(zhì)條件，只要精心設(shè)計(jì)（包括支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料配合比設(shè)計(jì)），嚴(yán)格施工，確保施工質(zhì)量，采用水泥土攪拌樁進(jìn)行邊坡支護(hù)都是可以取得成功的。

上海市保險(xiǎn)公司綜合樓雙層地下室基坑，面積1500平方米，實(shí)際開挖深度7米。原計(jì)劃采用鋼板樁加井點(diǎn)降水方案，因其周圍有5層磚混結(jié)構(gòu)居民住宅和4層廠房建筑物，實(shí)施原方案有困難。后改用水泥土攪拌樁邊坡支護(hù)，取得成功，節(jié)約成本30%左右，縮短綜合工期2個(gè)月。

90年代以來(lái)，隨著工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累，水泥土擋土技術(shù)的發(fā)展和提高很快。除格柵狀結(jié)構(gòu)外，又發(fā)展了其他形式或更為節(jié)約的結(jié)構(gòu)方案。1990年，在江蘇路排管工程中，第一次應(yīng)用拱形水泥土支護(hù)結(jié)構(gòu)，該工程開挖深度9米，槽寬4.6米，總長(zhǎng)度120米，采用變斷面水泥拱壁，并在拱腳處設(shè)置兩道支撐。拱形水泥土支護(hù)結(jié)構(gòu)的造價(jià)，低于其他結(jié)構(gòu)形式。以上海合流污水治理工程為例，開挖6.5米深、寬12米的箱涵槽，采用拱形結(jié)構(gòu)的造價(jià)，僅為鋼筋混凝土排樁的一半。

上海地鐵新龍華站整個(gè)洞口引道長(zhǎng)60米、開挖深度3.1～5.21米的槽段，設(shè)計(jì)用水泥土攪拌樁支護(hù)坑壁。由于土質(zhì)很差，常用的水泥土攪拌樁支護(hù)難以滿足要求，為此在槽底增設(shè)加固攪拌樁。每隔3.75米打設(shè)1條與擋墻垂直的加固樁，加固樁僅在開挖深度下噴漿，兩端與擋墻相接，形成能支撐兩側(cè)墻體的橫撐。

水泥攪拌樁和鋼板樁復(fù)合，水泥攪拌樁與鉆孔灌注樁復(fù)合，都是以水泥攪拌樁阻水，鋼板樁或鉆孔灌注樁擋土的結(jié)構(gòu)。上海國(guó)際購(gòu)物中心的基坑支護(hù)，就是采用水泥攪拌樁和鋼板樁復(fù)合形式。水泥攪拌樁和鉆孔灌注樁的復(fù)合形式，則是一種常用的支護(hù)結(jié)構(gòu)，開挖深度10米以內(nèi)的基坑，使用十分普遍。

地下連續(xù)墻地下連續(xù)墻支護(hù)技術(shù)，已廣泛應(yīng)用于民用建筑、工業(yè)廠房和市政工程，包括建筑物的地下室、地下變電站、地下鐵道車站、盾構(gòu)工作井、頂管工作井、引水或排水隧道防滲墻、地下停車場(chǎng)、地下商場(chǎng)、地下水庫(kù)、大型污水泵站等。

優(yōu)點(diǎn)地下連續(xù)墻的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)鄰近建筑物和地下管線的影響較小，施工時(shí)無(wú)噪音、無(wú)振動(dòng)，屬低公害的施工方法。

案例據(jù)1990年統(tǒng)計(jì)，上海應(yīng)用壁式地下連續(xù)墻的工程，已有50余個(gè)，其中有開挖最深達(dá)31米的寶鋼鐵皮坑工程，直徑最大達(dá)64米的人民廣場(chǎng)地下變電站，不用支撐和拉錨采用雙層地下墻的皮爾金頓浮法玻璃廠熔窯坑，平面尺寸最大的人民廣場(chǎng)地下停車場(chǎng)和地下商城，還有地下墻既承受水平方向水、土壓力，又承受上部建筑物垂直荷重的上海電信大樓和地鐵新閘路站等。上海地鐵一號(hào)線11個(gè)地下車站的外墻結(jié)構(gòu)，均采用地下連續(xù)墻。上海地鐵新客站車站的長(zhǎng)度為202米，凈寬22.6米，基坑開挖深度12.4米，地下墻深為20.5米，壁厚65厘米，支撐采用直徑580毫米鋼支撐兩道，分別設(shè)在-3.60米和-9.10米處，支撐水平間距3米?；邮┕r(shí)在墻外輔以輕型井點(diǎn)降水，車站結(jié)構(gòu)分兩層，上層為站廳，下層為站臺(tái)，底板下設(shè)倒濾層，以減少底板反力。在基坑施工過(guò)程中，進(jìn)行了原位量測(cè)，量測(cè)的內(nèi)容有地下墻的側(cè)壓力、地下墻的變位、地下墻的內(nèi)力、支撐軸力、基坑隆起、墻外地層變位及孔隙水壓、底板反力及鋼筋應(yīng)力等。

延安東路隧道暗埋段106號(hào)地下墻基坑工程，平面呈Y型，地處鬧市區(qū)，鄰近建筑物離基坑最近的僅6.4米。基坑跨度20米，基坑開挖深度最深12米，地下墻深度20～22米，墻厚65厘米?；娱_挖時(shí)，采用4道支撐，分別設(shè)在-1.0米、-3.5米、-6.0米、-8.5米處。基坑開挖中，對(duì)墻體位移、支撐軸力和地表沉降監(jiān)測(cè)，結(jié)果表明，第一道支撐軸力最小，第二道支撐軸力為640千牛，第三、四道支撐軸力為750千牛，墻體水平變位最大值為5厘米，約為開挖深度的0.5%，地表沉降最大值為1～2厘米，約為開挖深度的0.1～0.2%左右，安全系數(shù)高。

樁列式擋墻鉆孔灌注樁作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)承受水土壓力，是深基坑開挖常用的一種圍護(hù)形式，根據(jù)不同的地質(zhì)條件和開挖深度可做成懸臂式擋墻、單撐式擋墻、多層支撐式擋墻等。它的排列形式有一字形相接排列、間隔排列、交錯(cuò)相接排列、搭接排列、或是混合排列，常見的排列方式是一字板間隔排列，并在樁后采用水泥土攪拌樁、旋噴樁、樹根樁等阻水。這樣的結(jié)構(gòu)形式較為經(jīng)濟(jì)，阻水效果較好。大部分開挖深度在7～12米左右的深基坑，采用鉆孔灌注樁擋土，水泥土攪拌樁阻水，普遍獲得成功。