1K413020 明挖基坑施工
1K413021掌握深基坑支護結構與變形控制
基坑工程是由地面向下開挖一個地下空間，深基坑四周一般設置垂直的擋土圍護結構，圍護結構一般是在開挖面基底下有一定插入深度的板（樁）墻結構；板（樁）墻有懸臂式、單撐式、多撐式。支撐結構是為了減小圍護結構的變形，控制墻體的彎矩；分為內撐和外錨兩種。本條文主要以地鐵車站為主介紹基坑開挖支護與變形控制。
一、圍護結構
（一）基坑圍護結構體系
1．基坑圍護結構體系包括板（樁）墻、圍檁（冠梁）及其他附屬構件。板（樁）墻主要承受基坑開挖卸荷所產生的土壓力和水壓力，并將此壓力傳遞到支撐，是穩定基坑的一種施工臨時擋墻結構。
2．地鐵基坑所采用的圍護結構形式很多，其施工方法、工藝和所用的施工機械也各異；因此，應根據基坑深度、工程地質和水文地質條件、地面環境條件等，特別要考慮到城市施工特點，經技術經濟綜合比較后確定。
（二）深基坑圍護結構類型
1．在我國應用較多的有板柱式、柱列式、重力式擋墻、組合式以及土層錨桿、逆筑法、沉井等。
2．不同類型圍護結構的特點見表1K413021-1。
(1)工字鋼樁圍護結構
作為基坑圍護結構主體的工字鋼，一般采用iso號、iss號和I 60號大型工字鋼。基坑開挖前，在地面用沖擊式打樁機沿基坑設計邊線打人地下，樁間距一般為1．O～1. 2m。若地層為飽和淤泥等松軟地層也可采用靜力壓樁機和振動打樁機進行沉樁。基坑開挖時，隨挖土方隨在樁間插入50mm厚的水平木板，以擋住樁間土體。基坑開挖至一定深度后，若懸臂工字鋼的剛度和強度都夠大，就需要設置腰梁和橫撐或錨桿（索），腰梁多采用大型槽鋼、工字鋼制成，橫撐則可采用鋼管或組合鋼梁。
工字鋼樁圍護結構適用于黏性土、砂性土和粒徑不大于lOOmm的砂卵石地層；當地下水位較高時，必須配合人工降水措施。打樁時，施工噪聲一般都在lOOdB以上，大大超過環境保護法規定的限值。因此，這種圍護結構一般宜用于郊區距居民點較遠的基坑施工中。當基坑范圍不大時，例如地鐵車站的出入口，臨時施工豎井可以考慮采用工字鋼做圍護結構。
·(2)鋼板樁圍護結構
鋼板樁強度高，樁與樁之間的連接緊密，隔水效果好，可重復使用。因此，沿海城市如上海、天津等地區修建地下鐵道時，在地下水位較高的基坑中采用較多；北京地鐵一期工程在木樨地過河段也曾采用過。
鋼板樁常用斷面形式，多為U形或Z形。我國地下鐵道施工中多用U形鋼板樁，其沉放和拔除方法、使用的機械均與工字鋼樁相同，但其構成方法則可分為單層鋼板樁圍堰、雙層鋼板樁圍堰及屏幕等。由于地鐵施工時基坑較深，為保證其垂直度且方便施工，并使其能封閉合龍，多采用帷幕式構造。
(3)鉆孔灌注樁圍護結構
鉆孔灌注樁一般采用機械成孔。地鐵明挖基坑中多采用螺旋鉆機、沖擊式鉆機和正反循環鉆機等。對正反循環鉆機，由于其采用泥漿護壁成孔，故成孔時噪聲低，適于城區施工，在地鐵基坑和高層建筑深基坑施工中得到廣泛應用。
(4)深層攪拌樁擋土結構
深層攪拌樁是用攪拌機械將水泥、石灰等和地基土相拌合，從而達到加固地基的目的。作為擋土結構的攪拌樁一般布置成格柵形，深層攪拌樁也可連續搭接布置形成止水帷幕。
(5) SMW樁
SMW樁擋土墻是利用攪拌設備就地切削土體，然后注入水泥類混合液攪拌形成均勻的擋墻，最后，在墻中插入型鋼，即形成一種勁性復合圍護結構。
這種圍護結構的特點主要表現在止水性好，構造簡單，型鋼插入深度一般小于攪拌樁深度，施工速度快，型鋼可以部分回收、重復利用。
(6)地下連續墻
地下連續墻主要有預制鋼筋混凝土連續墻和現澆鋼筋混凝土連續墻兩類，通常地下連續墻一般指后者。地下連續墻有如下優點：施工時振動小、噪聲低，墻體剛度大，對周邊地層擾動小；可適用于多種土層，除夾有孤石、大顆粒卵礫石等局部障礙物時影響成槽效率外，對黏性土、無黏性土、卵礫石層等各種地層均能高效成槽。
地下連續墻施工采用專用的挖槽設備，沿著基坑的周邊，按照事先劃分好的幅段，開挖狹長的溝槽。挖槽方式可分為抓斗式、沖擊式和回轉式等類型。在開挖過程中，為保證槽壁的穩定，采用特制的泥漿護壁。泥漿應根據地質和地面沉降控制要求經試配確定，并在泥漿配制和挖槽施工中對泥漿的相對密度、黏度、含砂率和pH等主要技術性能指標進行檢驗和控制。每個幅段的溝槽開挖結束后，在槽段內放置鋼筋籠，并澆筑水下混凝土。然后將若干個幅段連成一個整體，形成—個連續的地下墻體，即現澆鋼筋混凝土壁式連續墻。
二、支撐結構類型
（一）支撐結構體系
1．內支撐一般由各種型鋼撐、鋼管撐、鋼筋混凝土撐等構成支撐系統；外拉錨有拉錨和土錨兩種形式。
2．在軟弱地層的基坑工程中，支撐結構承受圍護墻所傳遞的土壓力、水壓力。支撐結構擋土的應力傳遞路徑是圍護（樁）墻-圍檁（冠梁）-支撐，在地質條件較好的有錨固力的地層中，基坑支撐可采用土錨和拉錨等外拉錨形式。
3.在深基坑的施工支護結構中，常用的支撐系統按其材料可分為現澆鋼筋混凝土支撐體系和鋼支撐體系兩類，其形式和特點見表1K413021-2。
現澆鋼筋混凝土支攆體系由圍檁（圈梁）、支撐及角撐、立柱和圍檁托架或吊筋、立柱，托架錨固件等其他附屬構件組成。
鋼結構支撐（鋼管、型鋼支撐）體系通常為裝配式的，由圍檁、角撐、支撐、預應力設備（包括千斤頂自動調壓或人工調壓裝置）、軸力傳感器、支撐體系監測監控裝置、立柱樁及其他附屬裝配式構件組成。
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