深基坑围护方案比较
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简述地铁深基坑施工中两种围护结构的对比分析摘要:介绍了两种地铁围护结构形式,从技术原理、施工工艺、施工周期、经济成本及现场实际施工效果等方面对比分析,简述各自优缺点,为后续相类似工程施工提供选择依据。
关键词:地铁施工,围护结构,排桩+止水帷幕,TRD+H型钢,技术经济对比随着城市化进程加快,城市规模增长、经济实力增强;城市地面交通问题逐步显现、环境污染日益严重。
地铁作为缓解城市交通压力、降低运输能耗、减少环境污染的国际通行手段,正成为大城市公共交通建设的重要内容。
青岛市作为中国东部沿海重要的经济中心城市和港口城市,是沿黄流域和环太平洋西岸重要的国际贸易口岸和海上运输枢纽。
中国电建水利水电第一工程局有限公司承担着青岛市1号线正阳路站及春阳路站建设工作,在工程深基坑施工中,围护结构主要采用“钻孔灌注桩+止水帷幕(旋喷桩)”和“TRD(水泥土搅拌墙)+H型钢”两种围护型式,针对这两种结构形式,结合现场实际施工,以正阳路附属结构B出入口围护结构施工为例,从技术、施工周期及经济等方面简述分析各自优缺点。
一、技术原理对比分析1、钻孔灌注桩+止水帷幕(旋喷桩)钻孔灌注桩是指在工程现场通过钻孔设备在基坑周边形成桩孔,并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩。
高压旋喷桩是利用钻机等设备,把安装在注浆管底部侧面的特殊喷嘴置入土层预定深度,用高压泥浆泵等装置,以20MPa左右的压力把浆液从喷嘴中喷射出去冲击破坏土体,同时借助注浆管的旋转和提升运动而形成圆柱形桩体,经过一定时间的凝固,便在土体中形成圆柱形状,有一定强度、与相邻旋喷桩相互咬合成一体的固结体,从而形成高压旋喷桩的止水帷幕,起到止水及土体加固作用。
钻孔灌注桩和旋喷桩止水帷幕是将两者结合施工,在基坑开挖前,首先在四周进行钻孔灌注桩施工,后在钻孔灌注桩外侧施工旋喷桩,利用两种桩成桩后的材料特性,结合起来形成基坑支护加止水帷幕,从而达到基坑支护、防水及止水的目的。
深基坑围护体系经济指数比较分析摘要:随着我国产业房地产业的飞速发展,土地的资源随越来越稀缺。
为了更有效的提高土地利用率,对基坑的围护结构也提出了更高的要求。
设计单位对基坑进行优化设计,选择最安全、经济合理的基坑围护方案是基坑工程的关键。
本文结合某工程案例,比较分析了深基坑围护施工的经济效益。
关键词:深基坑围护;施工方案;经济指数施工方案的选择是深基坑工程施工前至关重要的一步,直接关系到工程的成败。
事实上,方案选择属于概念设计的范畴,工程管理人员必须综合考虑各方面因素,其中最主要的莫过于经济指标了。
一般情况下,方案设计决策阶段就基本上已经决定了深基坑工程的经济指标。
基于此原因,欲使深基坑支护体系获得一个良好的施工效益,支护方案的优选首当其冲。
对于深基坑设计方案的选择一定要从多角度去权衡分析,在满足结构安全的前提下,要从施工单位施工方面、开发商投资和工期方面考虑,既要满足施工的方便可行,又要保证开发商投资最少、工期最短,这样无论是施工单位还是开发商都会取得很好的经济效益和社会效益。
本文结合某工程案例,对于其施工提出两种可能的方案,在进行经济指标对比后最终给出了合理的方案设计建议。
1工程概况某市宾馆商场西临高架路,是该市中心城区城区的重要地块,整个工程分为南、北两部分,南边为办公商务区,北为酒店、商业商务区。
北块包括a楼五星级商务酒店、b楼精品商场及c楼能源设备中心。
总建筑面积为79447m2,本文论述的是北块内的a楼及b楼的地下车库围护设计方案的经济比较。
a楼和b楼地下车库连成一体,地下车库设地下二层,整个地下室东西向距离约为l10m,南北向距离约为110m,车库南侧在地下二层连通本工程南块的地下人防车库连通,西侧在地下一层同c楼能源设备中心连通。
地下车库坡道分别位于车库西北、东南角。
根据建筑设计及相关设计资料,设计±0.000相当于绝对标高+5.800m,天然地面整平后绝对标高为+4.100m,相当于相对标高-1.700m,a楼宾馆部分地下室垫层底标高为-9.950 m,其余部分垫层底标高为-9.750m。
深基坑的支护方案引言深基坑是指深度超过一定限度(一般指15m以上)的地下基坑工程。
由于基坑深度较大,土壤的自重和侧面土压力对基坑的稳定性产生较大影响,因此需要采取有效的支护措施来确保基坑工程的安全和顺利进行。
本文将介绍几种常见的深基坑支护方案。
基础支护方案1.土钉墙土钉墙是一种常见的基础支护方案,通过在土体中钻孔插入钢筋,再注入混凝土,形成钢筋混凝土墙体。
土钉墙主要用于软弱土层的基础支护,能够有效控制土体滑移和侧面变形。
土钉墙施工简单、成本低,适用于大多数基坑工程。
2.钢支撑钢支撑是一种常用的基础支护方案,通过钢材制作承重结构,支撑和固定基坑周边土体。
钢支撑能够承受较大的荷载,对土体变形的控制效果明显。
钢支撑可以按需安装和拆除,适用于多次使用的基坑工程。
地面支护方案1.桩墙桩墙是一种常见的地面支护方案,通过在土体中打入一系列的桩,再将桩之间的空隙灌注混凝土形成墙体。
桩墙能够有效控制土体塌方和侧方滑移的发生,是较为常用的地面支护方法之一。
桩墙施工工艺复杂,但对基坑的围护效果较好。
2.桩-板组合支护桩-板组合支护是以桩墙为主体,结合横向连接板进行支撑。
这种支护方式既能够充分发挥桩墙的围护效果,又能够增强土体整体的刚度和稳定性。
桩-板组合支护可以适应不同地质条件和基坑尺寸的需求,是一种较为灵活和有效的地面支护方案。
深层支护方案1.圆筒挤土桩圆筒挤土桩是一种深层支护方案,通过挖坑后,将套管桩降入到坑底土层,随后再以挤土方式将套管桩驱入土层。
圆筒挤土桩能够提供较大的承载力和刚度,能够有效抵抗土体坍塌和桩身侧移。
圆筒挤土桩适用于大坑深挖工程,对土层的开挖和支护效果显著。
2.预应力锚杆预应力锚杆是一种常用的深层支护方案,通过在土体中灌注锚杆,并施加预应力力量,使土体形成一个稳定的整体。
预应力锚杆能够有效抵抗土体的变形和滑移,对深基坑的支撑效果较好。
预应力锚杆适用于复杂地质条件和大围护深度的基坑工程。
结论深基坑的支护方案需要根据具体工程的地质条件和基坑深度来选择。
深基坑支护类型、适用范围及施工要求(一)灌注桩排桩支护通常由支护桩、支撑(或土层锚杆)及防渗帷幕等组成。
排桩根据支撑情况可分为悬臂式支护结构、锚拉式支护结构、内撑式支护结构和内撑-锚拉混合式支护结构。
当以上支护方式都不适合时,可以考虑采用双排桩形式。
1、适用条件:基坑侧壁安全等级为一级、二级、三级;适用于可采取降水或止水帷幕的基坑。
除悬臂式支护适用于浅基坑外,其他几种支护方式都适用于深基坑。
2、施工要求:(1)灌注桩排桩应采取间隔成桩的施工顺序,已完成浇筑混凝土的桩与邻桩间距应大于4倍桩径,或间隔施工时间应大于36h。
(2)灌注桩顶应充分泛浆,高度不应小于500mm;水下灌注混凝土时混凝土强度应比设计桩身强度提高一个强度等级进行配制。
(3)灌注桩外截水帷幕宜采用单轴、双轴或三轴水泥土搅拌桩;截水帷幕与灌注桩排桩桩间的净距宜小于200mm;采用高压旋喷桩时,应先施工灌注桩,再施工高压旋喷截水帷幕。
(二)地下连续墙支护地下连续墙可与内支撑、与主体结构相结合(两墙合一)等支撑形式采用顺作法、逆作法、半逆作法结合使用,施工振动小、噪声低,墙体刚度大,防渗性能好,对周围地基扰动小,可以组成具有很大承载力的连续墙。
地下连续墙宜同时用作主体地下结构外墙即“两墙合一”。
1、适用条件:基坑侧壁安全等级为一级、二级、三级;适用于周边环境条件很复杂的深基坑。
2、施工要求:(1)应设置现浇钢筋混凝土导墙。
混凝土强度等级不应低于C20,厚度不应小于200mm;导墙顶面应高于地面100mm,高于地下水位0.5m以上;导墙底部应进入原状土200mm以上;导墙高度不应小于1.2m;导墙内净距应比地下连续墙设计厚度加宽40mm。
(2)地下连续墙单元槽段长度宜为4~6m。
槽内泥浆面不应低于导墙面0.3m,同时应高于地下水位0.5m以上。
(3)水下混凝土应采用导管法连续浇筑。
导管水平布置距离不应大于3m,距槽段端部不应大于1.5m,导管下端距槽底宜为300~500mm;钢筋笼吊放就位后应及时浇筑混凝土,间隔不宜大于4h;现场混凝土坍落度宜为200±20mm,强度等级应比设计强度提高一级进行配制;混凝土浇筑面宜高出设计标高300~500mm。
方案选型1、总体方案选型基坑围护方案的选取,在考虑工程造价、工期、施工操作可行性与方便性的同时,特别需要严格控制基坑与地下室施工过程中产生的变形,降低对周边道路、管线、建筑物的影响,确保整个工程顺利实施。
根据目前基坑方面的设计施工经验与科研技水平,总体方案科研考虑如下几种做法:(1)顺做法:即围护体采用传统的板式围护结构+临时内支撑的形式。
其中板式围护结构可以选用SMW工法、钻孔灌注桩+止水帷幕、地下连续墙;临时内支撑可以采用钢筋混凝土支撑与钢支撑。
顺做法优点:施工工艺成熟,施工方式简单,施工工期一般较逆作法有优势,目前使用最普遍的围护方式。
顺做法缺点:顺做法相对逆作法多增设了临时内支撑,从而增加了总体造价。
(2)逆作法:即利用主体结构的楼板体系作为临时挖土支撑系统,并在楼板上预留出土口。
逆作法的围护体一般都采用地下连续墙作为围护结构,地下连续墙同时作为地下室的外墙,即通常所说的“两墙合一”,同时利用地下室主体结构梁板作为内支撑体系。
逆作法优点:逆作法利用刚度较大的地下室楼板结构体系作为支撑体系,可以有效控制周边围护体的变形,同时节省了临时内支撑的费用,基坑开挖深度较大时,在经济上比顺做法占优势。
逆作法缺点:逆作法目前尚缺乏小型、灵活、高效的小型挖土机械,使挖土的难度增大,土方开挖比较困难,施工难度大,相应工期也比较长。
该方法施工缝多,在接茬上处理不好对结构质量与防渗漏有一定影响,逆作法支撑位置受地下室层高的限制,如遇较大层高的地下室,有时需另设水平支撑或加大围护墙的断面及配筋,增加工程造价。
采用逆作法时由于开挖与施工的交错进行,逆作结构的自身荷载由立柱直接承担并传递至地基,则对中柱桩的布置设计、沉降量的控制等要求很高。
总之,只有考虑上部结构与地下室同时开工时,可以选择此方法。
2.围护结构选型深基坑工程一般采用板式支护体系。
板式支护体系由围护墙结构、支撑与围檩体系,以及防渗与止水结构等组成。
适合本工程基坑开挖深度的围护结构有型钢水泥土搅拌桩墙、钻孔灌注桩+止水帷幕、地下连续墙,其中地下连续墙既可以作为临时围护结构,也可采用兼做地下室外墙的“两墙合一”形式。
深基坑基坑护壁方案
1.基坑边缘围护结构:在基坑开挖边缘用钢筋混凝土预制框架围护结
构围住,这个围护结构按照不同的地质情况有多种形式,如悬臂式护坡、
箱形结构等。
2.护坡:在基坑边缘进行护坡处理,以确保土方不会陷落到基坑内。
护坡可以采用不同的方案,如土工布护坡、钢筋混凝土墙护坡等。
3.土方支护:基坑开挖过程中,根据地质条件和基坑深度,采取不同
的土方支护方式。
常用的支护方式有挡墙支护、钢支撑支护、土钉墙支护等。
4.排水系统:在基坑开挖过程中,要及时排除地下水,以减少水压对
于土体的影响,保证基坑的稳定。
排水系统一般包括排水井、排水管道等。
5.监测系统:在基坑开挖和护壁过程中,要设置监测系统对基坑和支
护结构进行实时监测,以及时发现问题并采取相应措施。
监测系统可以包
括地下水位监测、支撑结构监测等。
此外,还可以考虑采用混凝土护壁桩、梁式护壁等。
但总体来说,深
基坑基坑护壁方案的设计需要根据具体的工程情况、地质条件、土体性质
等进行综合考虑和设计。
在进行深基坑基坑护壁方案设计时,需要充分考虑不同地质条件和现
场实际情况,确保护壁结构的稳定性和可靠性。
同时,施工人员还应具备
一定的专业知识和丰富的经验,以确保基坑施工顺利进行,达到预期的安
全目标。
深基坑围护结构中 SMW 桩和钻孔灌注桩施工对比贾红霞【摘要】介绍了杭州南站站房工程基坑围护结构中SMW工法桩和玻璃纤维钢筋钻孔灌注桩施工技术,通过对特殊条件下深基坑围护结构中SMW工法桩和钻孔灌注桩的比较分析,作出了合理的施工方法及施工安排,确保可以在较短的工期内保质保量地完成基坑围护的施工。
%Introduction of pit enclosure structure in Hangzhou South Railway Station building engineering SMW pile and bored pile construction comparison,maker easonable construction method and construction arrangement through comparative analysis of deep foundation pit retaining structure in the SMW pile and bored pile,ensure that can be in a relatively short period quality quantity and to the completion of the construction of foundation pit.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】2页(P74-74,75)【关键词】深基坑;围护结构;SMW工法桩;钻孔灌注桩【作者】贾红霞【作者单位】中铁三局集团公司第五工程公司,山西晋中 030600【正文语种】中文【中图分类】TU4631.1 工程概况杭长应急工程基坑范围,即杭州南站Ⓒ轴~轴中间城市通廊和出站地道基坑。
整个基坑呈长方形,基坑总面积(含放坡面积)3 574 m2。
根据设计文件,本基坑分两部分施作,分别为Ⅰ-1期杭长应急工程、Ⅰ-2期杭长杭甬连接段。
深基坑常用围护结构的优缺点分析及选择要】随着城市人口越来越多,地铁作为一种不受道路情况影响,能快速、安全运送乘客的交通系统被广泛运用。
地铁深基坑围护结构作为地铁车站施工的一个不可忽视的重要环节,如何确定安全可靠、经济适用的围护结构形式,尤为重要。
本文从围护结构的作用、形式、选择参考因素以及经济合理性等多方面详细阐述了如何选择一个合理使用的围护结构,同时简单讲述了在基坑围护结构施工时的注意事项,以期能够在大家进行类似工程的施工时起到一定的指导作用。
关键词】地铁深基坑围护结构随着城市人口的集中化,以及个人私有车辆的普及,城市交通情况日益紧张,为了改善人们的出行条件,各大城市也纷纷开始地下轨道交通工程的规划建设。
地铁拥有快捷、舒适、准时等优点,深受广大人民的喜爱。
地铁的施工总体来说包括车站及区间两大部分,其中地铁车站作为乘客乘坐地铁的构筑物,对地铁运营起到了至关重要的作用。
根据车站与地面相对位置关系分为高架车站、地面车站及地下车站,其中以地下车站居多。
地下车站的施工不可避免的存在深基坑开挖的问题,为了给基坑开挖及车站结构施作提供一个安全、稳定的工作环境,通常在基坑外侧先行施作围护结构,本文就主要针对围护结构的选择提出一些建议。
1 基坑围护体系的定义及几种主要形式基坑围护结构体系包括板(桩)墙、围檩(冠梁)及其他附属构件。
板(桩)墙主要承受基坑开挖卸荷所产生的土压力和水压力,并将此压力传递到支撑,是稳定基坑的一种施工临时挡墙结构。
地铁基坑所采用的围护结构形式很多,其施工方法、工艺和所用的施工机械也各异;因此,应根据基坑深度、工程地质和水文地质条件、地面环境条件等,特别要考虑到城市施工特点,经技术经济综合比较后确定。
我国常用的围护结构分为以下几种:(1)桩板式墙板式桩:通常采用H型钢背后加水平挡板的方式形成支护。
优点是造价低、施工简单、有障碍物时可改变间距;缺点是止水性差,地下水位高的地方不适用,坑壁不稳的地方不适用。
深基坑围护方案比较
1、基坑围护方案技术比较
工程基坑面积约18000m2,基坑边长约600m,地下二层,基坑开挖深度约12~13m,属一级基坑。
根据上海市宝山地区的地质情况,本基坑可选用三种围护方法。
分别为钻孔灌注桩排桩围护、SMW工法、地下连续墙围护。
三种方法的分述如下:
1). 钻孔灌注桩排桩结构
施工方案:采用Ф900@1100mm钻孔灌注桩,混凝土设计强度为水下C35砼,墙外采用两排Ф700@500双轴搅拌桩止水。
坑内沿围护桩四周4.2m范围内采用Ф700@500双轴搅拌桩加固,加固深度为基坑开挖面以下5m。
桩顶设1000×800mm钢砼圈梁。
支撑体系采用两道钢筋混凝土支撑加立柱。
钻孔灌注桩排桩结构基坑开挖后图例:
钻孔灌注桩排桩结构剖面示意图如下:
钻孔灌注桩排桩结构缺点:止水搅拌桩加固占地大;不易利用灌注桩排桩做地下室侧墙的外模板,需要留有一定回填空间;因此在场地有限的条件下不宜采用。
2).SMW工法 SMW工法简介:是以多轴型钻掘搅拌机在现场向一定深度进行钻掘,同时在钻头处喷出水泥浆强化剂与地基土反复混合搅拌,在各施工单元之间则采取重叠搭接施工,然后在水泥土混合体未结硬前插入H型钢(或钢筋土预制构件)作为强度补强材料,至水泥结硬,便形成一道具有一定强度和刚度的、连续完整的、无接缝的地下墙体。
SMW工法现场图例:
施工方案:SMW工法三轴水泥土搅拌桩,桩径Ø1000@750mm。
内插焊接H
型钢,型钢中心距为750mm,型钢插入后顶标高伸入圈梁0.50m。
桩顶设1200×1000mm钢砼圈梁。
坑内沿围护桩四周4.2m范围内采用Ф700@500双轴搅拌桩加固,加固深度为基坑开挖面以下5m。
支撑体系采用两道钢筋混凝土支撑加立柱。
SMW工法优点:
施工不扰动邻近土体,不会产生邻近地面下沉、房屋倾斜、道路裂损及地下设施移位等危害;墙体全长无接缝,从而有更可靠的止水性;所需工期较短;废土外运量少。
SMW工法缺点:
水泥土强度控制不严会造成基坑失稳;不易利用水泥土维护墙做地下室侧墙的外模板,需要留有一定回填空间,因此在场地有限的条件下不宜采用;围护结构变形相对前两种围护大。
拔出H型钢时有较大的振动和噪音,拔出后维护墙有一定变形。
3).地下连续墙
地下连续墙吊放钢筋笼图例:
施工方案:地下连续墙800mm厚,连续墙相邻槽段之间采用柔性接头连接,墙身有效长度为导墙下24m,混凝土设计强度为水下C30砼,抗渗等级S8。
坑外地下连续墙相邻槽段接缝处采用Ф800@600旋喷止水桩,每个槽段连
接处设3根,成“品”字形布置。
墙顶设1000×800 mm钢砼圈梁。
支撑体系采用两道钢筋混凝土支撑加立柱。
地下连续墙结构剖面示意图如下:
地下连续墙缺点:
造价略高于SMW 工法,开槽时可能造成道路裂损等危害。
地下连续墙优点:
刚度大,变形小,维护可靠,防水性能好。
可利用地下连续墙作为地下室侧墙的外模板,节约空间,节省回填费用和工期。
4).地下连续墙的“两墙合一”
地下连续墙的“两墙合一”是使作为基坑维护结构的地下连续墙兼作永久使用阶段的地下室结构外墙,以达到降低成本的目的。
但本工程防水等级初步估计为二级,需要另做衬砌,因此经济效益不明显。
“两墙合一”一般和“逆作法”同时应用。
逆作法指地下室的施工顺序是自
上而下,和传统的自下而上的施工工序相反,所以称为逆作法。
逆作法可利用地下室楼盖作为水平支撑,理论上可地下地上同时施工节约工期,但逆作法竖向支撑采用的是钢结构构件,梁柱节点设计和施工复杂,后浇混凝土施工质量不易保证。
挖土工作条件差,效率低。
梁板底部修整工作量大。
逆作法的技术难度和管理难度使得工期和质量不易保证,造价也不一定节约。
结合本工程的建筑场地、建筑高度和建筑规模等情况,建议不采用。
2、基坑围护方案经济比较:
四种围护方案经济分析比较(基坑边长按600m计算)
1.钻孔灌注桩,墙外加水泥搅拌桩止水帷幕
围护方法分项工程名称数量(m3)综合单价(元)总价(万元)
灌注桩
灌注桩8663 1460 1264.8 搅拌桩(止水)18240 120 218.8 搅拌桩12600 130 163.8 钢筋砼圈梁480 1230 59.1 结构外墙(550mm)3959 1230 487
回填
砂石料4320 150 64.8
素混凝土396 500 19.8
钻孔灌注桩围护总造价为:2278万元。
(不包括支撑体系)
2.SMW工法
围护方法分项工程名称数量综合单价(元)总价
SMW工法
SMW工法14400m3276 397.4 型钢(打拔) 3012.8t 1600 482.0 型钢(租赁) 3012.8t 480 144.6 搅拌桩12600m3130 163.8 钢筋砼圈梁720m31230 88.5 结构外墙(550mm)3959m31230 487
回填
砂石料4320 150 64.8
素混凝土396 500 19.8
备注:型钢超过三个月按照每天8元/t计算,5个月工期计算。
SMW工法围护总造价为:1848万元。
(不包括支撑体系)
3.地下连续墙(非两墙合一)
围护方法分项工程名称
数量
(m3)
综合单价(元)总价
地下连续墙地下连续墙(800mm)11520 1400 1612.8 旋喷桩2700 360 97.2
搅拌桩12600m3130 163.8 钢筋砼圈梁480 1230 59.1 结构外墙(450mm)3240 1230 398.5
地下连续墙围护总造价为:2331.4万元。
(不包括支撑体系)4.地下连续墙(两墙合一)
围护方法分项工程名称
数量
(m3)
综合单价(元)总价
地下连续墙地下连续墙(800mm)11520 1400 1612.8 旋喷桩2700 360 97.2
搅拌桩12600m3130 163.8 钢筋砼圈梁480 1230 59.1
地下连续墙围护总造价为:1932.9万元。
(不包括梁板底部修整、应用钢结构等增加的费用)
3、基坑围护方案技术经济比较表:
围护方法占地是否需
要回填
刚度变形防水性能
预估造价
(万元)
钻孔灌注桩
大是中中中2278
SMW工法
中是小大中1848地下连续墙
(非两墙合
一)
小否大小好2331
地下连续墙
(两墙合一)
小否中中中1933。