深基坑工程技术讲座(5).pdf
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1、深基坑工程技术讲座(5) 沈保汉 (北京市建筑工程研究院) 第五讲 硬质地基地区常用的支护结构类型 511 硬质地基的特性 硬质地基主要指岩层(包括硬质岩石和软 质岩石)和卵砾石层。 岩石按饱和单轴抗压强度 fr划分其坚硬程度应符合表511的规定。 岩石坚硬程度表511 fr(M Pa) 6060303015 155 5 坚硬程度坚硬岩较坚硬岩较软岩软岩极软岩 单轴抗压强度受岩石的风化程度影响极 大。我国沿海的一部分地区和台湾地区岩层埋 藏较浅。 卵砾石层为碎石士层中的亚类,其密实度 可分为密实、 中密和稍密三类,其可钻性分别为 钻进极困难、 较困难和较容易。我国成都地区, 卵石层顶面距地表4
2、9m ,北京西部地区,卵石 层顶面距地表大约为5 8m 。 512 确定硬质地基地区挡土支护结构类 型的基本原则 (1)在本讲座前几讲中已谈到深基坑挡土 支护结构大致可分为止水性和非止水性两类。 软土地区大多数设计都采用止水性工法,但对 于硬质地基深基坑开挖则是两种工法并行使 用。 硬质地基地层具有紧密坚实、 承载能力高和 压缩性低等特点,不致引起开挖面塑性隆起、 砂 涌、 上举以及因降水而衍生周边地面沉降等问 题。 非止水性工法须配合施工场地全面降水,挡 土桩(墙)不承受水压力,故其断面远小于止水 性工法挡土桩(墙)的断面,符合经济原则。 因此 从设计安全性、 施工可行性和造价经济性等几 方
3、面综合考虑,对于硬质地基埋藏较浅的地区, 采用非止水性挡土支护结构往往是最合理的选 择。如果在地表和硬质地基之间有一层较厚的 软土层,且地下水位较高,此种场合则应采用止 水性挡土支护结构。 (2)硬质地基的工程特性差异较大,应奔着 “因地制宜” 的原则,针对不同的硬质地基,采用 不同的挡土支护结构及不同的施工工艺和施工 方法。 513 砂卵石地区挡土支护结构类型 现以成都市区为例。成都市区地基土主要 由岷江水系第四系全新统河流冲洪积层(Q al 4) 的粉质粘土、 粉土、 砂、 卵石及上更新统冰水沉 积(Q al 4)卵石、 砂构成,上覆人工填土,下覆白垩 系泥岩(K2g)。人工杂填土和素填土
4、厚度为215 410m;粉土厚度为110215m;粉细砂厚度 为015310m;卵石层总厚度为1520m ,上部 为厚度015210m ,稍密,卵石层,下为中密及 密实,卵石层顶面距地表410910m;泥岩离地 表约2025m;地下水埋深11031 0m 。 成都市区高层建筑基础或地下室底板一般 放置在中密及密实卵石层上;由于地下水位很 浅,砂卵石为含水层,含水层厚度与卵石厚度相 近,地下水渗透性一般在1020m?d。为了便 于深基坑施工,通常必须将地下水降至基坑开 挖深度以下。 另一方面由于人工填土、 粉土和砂 的内摩擦角均较小,粘聚力也很小,稳定性很 差,是挡土支护结构设计与施工不可忽视的
5、重 要环节。现将成都市的一些挡土支护结构类型 的选择,列于表512。 514 岩层地区挡土支护结构类型 51411 青岛地区挡土支护结构实例 青岛市万海商业城建在填海造地地带, 53 层,建筑总面积1516万m 2, 两层地下室,采用 箱形基础,基坑开挖深度达 9m 多。地表下新近 杂填土厚度为31606140m ,密实程度差,结构 松散,孔隙度大,透水性好;杂填土以下为厚度 25 第24卷- 2 建筑技术开发 1997年4月 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 21403160m的海陆
6、交互沉积的淤泥质中细 砂层;在上述的松散第四系堆积物之下为花岗 岩,强风化带较薄,地基承载力标准值fk = 1000kPa中等风化带的承载力标准值fk= 1500 2500kPa,均视为无压缩的硬质岩石地基。场 区地下水属第四系孔隙潜水,水位埋深4100 5120m。 成都市深基坑挡土支护结构的主要类型表512 挡土支护 结构类型 开挖深 度(m) 做 法优 缺 点实 用 例 打入式预制 桩或工字 钢桩 57 适用于入卵石层深度小于 2m 的情况。 采用打入式300300 预制桩或36号工字钢桩,间 距7001000mm,挖土后将 桩间灌注同厚度的混凝土形 成连续墙体 打桩速度快;如果要求进入
7、卵 石层深度较大时不仅施工困 难,而且震动较大,影响邻近 建筑物 四川糖油公司底楼地下室采 用300300预制桩护壁,挖 土深5m;红光电子管厂彩坡 配料厂房扩建工程,采用36 号工字钢桩护壁,挖土深 5m 悬臂式冲 孔灌注桩 13 用冲击钻机成孔,泥浆护壁, 水下灌注混凝土成桩,桩径为 8002000mm;挖土时桩间用 100mm厚混凝土或喷抹钢丝 网水泥砂浆形成封闭的护壁 优点:不降水即可施工;成桩 质量较高;基坑变形小。缺点: 泥浆对施工现场污染较大,给 挖土造成一定影响;造价较人 工挖孔桩高 成都大酒店二期工程、 新世纪 广场及亚太广场等二、 三层地 下室均采用此种类型;是成都 采用最
8、广泛的类型之一 悬臂式人工 挖孔灌注桩 14 先降水后挖孔、成桩,桩径 10001200mm;挖土时桩间 用100mm厚混凝土或喷抹钢 丝网水泥砂浆形成封闭的护 壁 优点:能在狭窄场地及贴近建 筑物施工;施工速度快;工程 造价低。缺点:施工稍一疏忽, 可能会发生人身伤亡事故 省政协活动中心、 东珠大厦、 新时代广场附楼、 四川金融大 厦等一至三层地下室均采用 此种类型;也是成都采用最广 泛的类型之一 锚杆排桩 挡土结构 1321 主 桩 通 常 采 用 直 径 为 1000mm的冲孔灌注桩或直 径为1200mm的人工挖孔桩; 开挖深度为1317m时采用 一层锚杆;开挖深度为17 21m时采用二
9、层锚杆;第一层 锚杆设在- 51 5m 左右处,第 二层锚杆设在- 11m左右处。 锚杆常打在卵石层。因此第一 层锚杆都用 50mm地质钻 杆,既作钻杆又作锚筋;第二 层锚杆,成孔时采用导管跟 进,用钢胶线作锚筋 优点:锚杆进入卵石层,锚固 力大;造价相对较低;可以有 效地限制基坑侧壁开裂,减少 对临近建筑物和构筑物的危 害。缺点:在卵石层打锚杆施 工难度较大,对锚杆机性能的 选择要求较高;与土方施工交 叉较多,施工周期较长 光大国际大厦、 金丽总府大厦 和海外交流中心均为三层地 下 室,开 挖 深 度 分 别 为 151 7m 、151 2m 和1511m,主 桩为冲孔灌注桩或人工挖孔 桩,
10、采 用 一 层 锚 杆,孔 径 130mm,用50地质钻杆作 为锚筋。民兴金融大厦四层半 地下室,挖深17195m,采用两 层锚杆,孔径130mm,第一层 锚杆在- 6m处,锚筋为50 地质钻杆;第二层在- 11m处 锚筋一半为50地质钻杆, 另一半为钢铰线 地面水平 拉结与挡 土桩结构 622 在挡土桩顶部设一横向刚度 较大的钢筋混凝土圈梁,然后 每隔一桩或3- 4根桩设一个 由桩顶内向滑动面外锚拉基 础,其与挡土桩通过水平拉结 相连 优点:由悬臂桩改变为拉结 桩,改善挡土桩受力状态,可 减少桩径和配筋,从而降低工 程造价;减少挡土桩变形。缺 点:因锚拉基础需设在稳定区 内,故要有一定场地
11、岷山饭店地下室挖深为- 612 - 819m,一侧设11根直径 1000mm的冲孔灌注桩,间距 3m,在15m处设3个锚拉基 础。 川信商贸大厦 挖 土 深 2213m,一 侧 设 直 径 为 1200mm人工挖孔桩,每隔一 桩在后面 4m 处加一深 9m 直 径为900mm挖孔桩作锚拉桩 支撑排桩 挡土结构 21 采用井字式或圆形及弧形支 撑体系 优缺点见本讲座第2讲表212温资大厦、 四川电视塔、 民兴 大厦(局部 ), 川宾安置大厦均 采用此类型 根据上述条件,该基坑采用钢管桩与旋喷 桩组合防渗护壁结构。其设计原理和具体做法 如下。先施打有一定间距 (1m )的钢管桩(直径 为108mm
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