1 復合土釘墻支護技術

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(1) 主要技術內容

復合土釘墻是20 世紀90 年代研究開發成功的一項深基坑支護新技術。它是由普通土釘墻與一種或若干種單項輕型支護技術(如預應力錨桿、豎向鋼管、微型樁等)或截水技術(深層攪拌樁、旋噴樁等)有機組合成的支護截水體系,分為加強型土釘墻,截水型土釘墻,截水加強型土釘墻三大類。復合土釘墻具有支護能力強,適用范圍廣,可作超前支護,并兼備支護、截水等性能,是一項技術先進,施工簡便,經濟合理,綜合性能突出的深基坑支護新技術。

(2) 技術指標

復合土釘墻目前尚無技術標準,其主要組成要素普通土釘墻、預應力錨桿、深層攪拌樁、旋噴樁等應符合國家行業標準《建筑基坑支護技術規程》JGJ120-99 等技術標準的要求。另外,微型樁一般樁徑Φ250~Φ300,間距0.5~2.0m,骨架可采用鋼筋籠或型鋼,端頭伸入坑底以下2.0~4.0m。豎向鋼管一般Φ48~Φ60,壁厚3~5mm。復合土釘墻在水位以下和軟土中,采用Φ48、厚3.5mm 鋼花管土釘,直接用機械打入土中,并從管中高壓注漿壓入土體。

(3) 適用范圍

復合土釘墻可用于回填土、淤泥質土、粘性土、砂土、粉土等常見土層;可在不降水條件下采用,解決了在城市建設中因環境限制不宜人工降水的難題;在無環境限制時,可垂直開挖與支護,易于在場地狹小的條件下方便施工;在工程規模上,深度20m 以內的深基坑均可根據具體條件,靈活、合理地推廣使用。

2 預應力錨桿施工技術

(1) 主要技術內容

將拉力傳遞到穩定的巖層或土體的錨固體系。錨桿的一端與巖土體或結構物相連,另一端錨固在巖土體層內,并對其施加預應力,以承受巖土壓力、水壓力、抗浮、抗傾覆等所產生的結構拉力,用以維護巖土體或結構物的穩定。它通常包括桿體(由鋼絞線、鋼筋、特殊鋼管等筋材組成)、灌漿體、錨具、套管和可能使用的聯接器。預應力錨桿施工包括:鉆孔、預應力鋼筋制作安放、灌漿、外錨頭制作及張拉與鎖定。

(2) 技術指標

預應力錨桿施工技術指標應符合標準《錨桿噴射混凝土支護技術規范》GB50086 -2001、《建筑基坑支護技術規程》JGJ122-99、《巖土錨桿設計與施工規范》(送審稿-2004)等的規定。通常錨桿鉆孔直徑為130~160mm,荷載設計值為200~3000kN。

(3) 適用范圍

預應力錨桿廣泛的應用于各類巖土體加固工程,如:隧道與地下洞室的加固、巖土邊坡加固、深基坑支護、混凝土壩體加固、結構抗浮、抗傾覆,各種結構物穩定與錨固等。

3組合內支撐技術

(1) 主要技術內容

組合內支撐技術是建筑基坑支護的一項新技術, 它是在混凝土內支撐技術的基礎上發展起來的一種內支撐結構體系, 主要利用組合式鋼結構構件截面靈活可變、加工方便等優點,其具有以下特點:適用性廣,可在各種地質情況和復雜周邊環境下使用;施工速度快;支撐形式多樣;計算理論成熟;可拆卸重復利用, 節省投資。

(2) 適用范圍

適用于周圍建筑物密集, 相鄰建筑物基礎埋深較大, 周圍土質情況復雜,施工場地狹小, 軟土場地等深大基坑。

4 型鋼水泥土復合攪拌樁支護結構技術

(1) 主要技術內容

型鋼水泥土復合攪拌樁支護結構同時具有抵抗側向土水壓力和阻止地下水滲漏的功能,主要用于深基坑支護。其制作工藝是:通過特制的多軸深層攪拌機自上而下將施工場地原位土體切碎,同時從攪拌頭處將水泥漿等固化劑注入土體并與土體攪拌均勻,通過連續的重疊搭接施工,形成水泥土地下連續墻;在水泥土硬凝之前,將型鋼插入墻中,形成型鋼與水泥土的復合墻體。實際工程應用中主要有兩種結構形式:I 型是在水泥土墻中插入斷面較大H 型,主要利用型鋼承受水土側壓力,水泥土墻僅作為止水帷幕,基本不考慮水泥土的承載作用和與型鋼的共同工作,型鋼一般需要涂抹隔離劑,待基坑工程結束之后將H 型鋼拔除,以節省鋼材。II 型是在水泥土墻內外兩側應力較大的區域插入斷面較小的工字鋼等型鋼,利用水泥土與型鋼的共同工作,共同承受水土壓力并具有止水帷幕的功能。該技術具有以下技術特點:施工時對鄰近土體擾動較少,故不致于對周圍建筑物、市政設施造成危害;可做到墻體全長無接縫施工、墻體水泥土滲透系數k 可達10-7cm/s,因而具有可靠的止水性;成墻厚度可低至550mm,故圍護結構占地和施工占地大大減少;廢土外運量少,施工時無振動、無噪聲、無泥漿污染;工程造價較常用的鉆孔灌注排樁的方法約節省20%~30%。

(2) 技術指標

水泥土地下連續墻按《地基處理技術規程》J220-2002 相關要求施工。水泥土強度宜大于1MPa,水泥土滲透系數k 宜大于10-6mm/s。水泥土墻厚宜大于550mm,且應符合當地對水泥土止水帷幕厚度的要求和施工技術的要求。型鋼的斷面、長度和在水泥土墻中的位置應由設計計算確定。型鋼材質須滿足國家相關規范的要求。

(3) 適用范圍

該技術可在粘性土、粉土、砂礫土使用,目前在國內主要在軟土地區有成功應用。該技術目前可在開挖深度15m 下的基坑圍護工程中應用。

5  凍結排樁法進行特大型深基坑施工技術

(1) 主要技術內容

基礎凍結排樁法的基本思路是:以含水地層凍結形成的凍結帷幕墻為基坑的封水結構,以排樁及內支撐系統為抵抗水土壓力的受力結構,充分發揮各自的優勢特點。在施工深、大基坑時,采用排樁作為結構支撐體系工藝成熟,凍結帷幕具有良好的封水性能,兩種技術的結合不僅解決了基礎維護結構的嵌巖問題而且解決了封水問題,施工可操作性強。兩種技術的結合既是優勢互補,又是一種大膽的技術創新。為了保護凍結墻體,增加封水深度減少基底涌水量和揚壓力,通過凍結孔外側設置的多個注漿孔在一定標高范圍內形成注漿帷幕。同時考慮到凍結過程中凍土體積膨脹會產生一定的凍脹力,為降低凍脹力對排樁結構的影響,在凍結孔外側距其中心一定位置處插花布設多個卸壓孔,施工中需要注意的問題:

① 在凍結過程中土的體積膨脹將對排樁產生較大的水平凍脹壓力。

② 排樁靠基坑內側在基坑開挖過程中與空氣接觸后,溫度將急劇上升;而另外一側與凍土墻體接觸溫度非常低,排樁因兩側巨大溫差將產生的溫度應力。

③ 凍土墻體達到設計厚度后,如何對其進行有效控制從而避免產生更大的凍脹力。

④ 巖土力學基本理論的不成熟,設計計算所采用的數學力學模型巖土體的實際應力-應變狀態常存在著較大的差距,必須加強工程監測,通過信息化施工及時發現問題,保證工程安全。

(2) 技術指標

根據深大基坑施工的技術難點和特點凍結排樁法施工,各分項工程的主要技術指標如下:

① 排樁垂直度:1/200;

② 排樁充盈系數:5%;

③ 排樁平面位置偏差:±50px;

④ 凍結管垂直度:表土0.3%;巖層0.5%;

⑤ 鹽水溫度:積極凍結期-25~-28℃;維護凍結期-22~25℃;

⑥ 設計冷凝溫度:30℃;

⑦ 凍結壁平均溫度:-7℃;

(3) 適用范圍

凍結止水適應于各種不良地質情況,并且基坑越深,其經濟上、工期上的優勢也就越大,特別是地下水豐富的軟土地層就更具有優越性。適用于25-50 米的大型和特大型基坑(矩形、圓形和其他幾何形狀)的施工。

6 高邊坡防護技術程

(1) 主要技術內容

經過采用極限平衡法、數值分析方法對邊坡穩定性進行分析計算,得出保證高邊坡穩定所需要的錨固力。通過在坡體內施工預應力錨索、打入一定數量的系統錨桿(土釘)或注漿加固對邊坡進行處治。系統預應力錨索為主動受力,單根錨索設計錨固力可高達3000KN,是高邊坡深層加固防護的主要措施。系統錨桿(土釘)對邊坡防護的機理相當于螺栓的作用,是一種對邊坡進行中淺層加固的手段。根據滑動面的埋深確定邊坡不穩定塊體大小及所需錨固力,一般多用預應力錨(索)桿有針對性的進行加固防護。為防治邊坡表面風化、沖蝕或弱化,主要采取植物防護、砌體封閉防護、噴射(網噴)混凝土等作為坡面防護措施。

(2) 技術指標

根據邊坡高度、巖體性狀、構造及地下水的分布,判斷潛在滑移面的位置。選擇適宜的計算方法確定所需的錨固力并給出整體安全系數。采用加固防護措施提高邊坡的穩定性。主要技術指標為:

錨索錨固力:500~3000KN

錨桿錨固力:100~500KN

噴射混凝土:強度不低于C20

錨(索)桿固定方式:可采用機械固定、灌漿(膠結材料)固定、擴張基底固定方式,根據粘結強度確定錨固力設計值。

在實際工程中,要結合邊坡坡度、高度、水文地質條件、邊坡危害程度合理選擇防護措施,提高地層軟弱結構面、潛在滑移面的抗剪強度,改善地層的其它力學性能,并加固危巖,將結構物—地層形成共同工作的體系,提高邊坡穩定性。

(3) 適用范圍

高度大于30m 的巖質高陡邊坡、高度大于15m 的土質邊坡、水電站側岸邊坡、船閘、特大橋橋墩下巖石陡壁、隧道進出口仰坡等。