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戴斌:综合管廊基坑支护设计要点

工程建设标准化2018-06-12 01:36:36

戴斌

华东建筑设计研究院有限公司上海地下空间与工程设计研究院地基中心副总工程师,院长助理。多年从事地基基础与地下工程的设计与研究,完成基坑支护、地基处理、地基基础等设计项目超过200项,发表论文30余篇,获得国家、省市优秀设计奖20余项。

国家建筑标准设计图集17GL203-1《综合管廊基坑支护》主要编制人。


常用基坑支护结构形式

放坡、重力坝、钢板桩、型钢水泥土搅拌墙和排桩等传统支护形式在综合管廊基坑工程中应用最为广泛。

土钉墙、预应力锚杆(索)等开敞式基坑支护形式,有利于提高预制拼装管廊的吊装和结构施工效率。

发展趋势



预制拼装综合管廊要求尽可能采用开敞式基坑支护体系,便于预制构件吊装拼接。

采用大直径可回收锚索可提供开敞式的基坑作业面,同时可实现锚索的回收,一定条件下可在常规锚杆(索)使用受限的管廊基坑中应用。


混合配筋预应力凝土支护桩(预制先张法预应力管桩)。

围护桩与主体结构结合的“桩墙合一”技术(利用围护桩作为抗拔桩)。


TRD或SMC工法构建的等厚度型钢水泥土搅拌墙

一、放坡开挖


适用条件:

场地具备放坡开挖条件,且放坡开挖不会对周边环境产生不利影响时,管廊基坑可采用放坡开挖。

放坡开挖的坡率与护坡措施应根据地区经验、岩土特性、开挖深度综合确定。

软土地层中采用单级放坡开挖的管廊基坑开挖深度不宜大于4m,采用多级放坡开挖的管廊基坑开挖深度不宜大于7m。

▲管廊基坑放坡开挖实景图

▲常规建筑基坑放坡开挖实景图

采用放坡开挖的基坑,应验算放坡的整体稳定性。多级放坡应同时验算各级放坡和多级放坡的整体稳定性。

基坑边坡位于淤泥、暗浜、暗塘等极软弱的土层时,宜进行土体加固。

采用放坡开挖的基坑工程,应根据土质情况、地下水标高、放坡高度等条件,结合当地工程经验采取合适的护坡措施

开挖阶段应设置必要的排水明沟、盲沟、集水井等地表排水系统及坑内排水系统

▲放坡开挖率允许值参考表


二、土钉墙

构成:土钉墙由土钉、喷射混凝土面层、被加固的原位土体及必要的防排水系统组成;

适用范围:土钉墙不适合用于淤泥质土、淤泥、膨胀土以及强度过低的土(如新近填土),且其适用性应结合地区经验综合确定。

布置及要求:

▲单一土钉墙

▲复合土钉墙

土钉墙的土钉排数、间距、长度、直径等应根据土层条件、基坑开挖的各工况整体稳定性及土钉承载力计算确定;

土钉墙应按分层开挖、分层施做土钉及混凝土面层的步序进行设计和施工;

沿基坑竖向各道土钉宜采用中部长、上下短或上长、下短的布置形式。

土钉不应进入邻近建(构)筑物基础之下。

土钉与水平面夹角应根据土性和施工条件确定。当利用重力向钢筋土钉孔中注浆时,夹角不宜小于15°

单一土钉墙墙面宜适当放坡,坡率1∶i宜取1∶0.3~1∶0.7,不宜大于1∶0.2;当基坑较深、土的抗剪强度较低时,宜取较小的坡率。

对设置水泥土搅拌桩或微型桩的复合土钉墙,应采用垂直墙面,使水泥土搅拌桩或微型桩与土钉墙面层贴合。

土钉墙与管廊外墙净距S应满足管廊结构、防水等施工要求,不宜小于800mm。


成孔注浆型钢筋土钉构造


宜采用洛阳铲人工成孔或机械成孔;

钢筋土钉成孔直径宜取70~120mm。

土钉钢筋宜采用HRB400、HRB500级钢筋,钢筋直径应根据土钉抗拔力设计要求确定。

土钉钢筋连接宜采用搭接焊或绑条焊。

支架应沿土钉全长设置。土钉钢筋保护层厚度不宜小于20mm。

成孔注浆型钢筋土钉的注浆要求:

1) 注浆材料可选用水泥浆或水泥砂浆。水泥浆的水灰比宜取0.5~0.55;水泥砂浆的水灰比宜取0.4~0.45,同时灰砂比宜取0.5~1.0,拌和用砂宜选用中粗砂,按重量计的含泥量不得大于3%;

2) 注浆前应将注浆管插至孔底、由孔底注浆,注浆管端部至孔底的距离不宜大于200mm;注浆及拔管时,注浆管出浆口应始终埋入注浆液面内,应在新鲜浆液从孔口溢出后停止注浆;注浆后,当浆液液面下降时,应进行补浆。


击入式钢管土钉构造

对易塌孔的松散或稍密砂层、稍密的粉土、填土或易缩径的软土宜采用击入式钢管土钉。

钢管土钉宜采用热轧钢管制作。需要接长时,宜采用螺纹接箍连接,并在接箍与管体间焊接牢固。也可采用绑条焊连接。

注浆孔应沿钢管周边对称布置,每个注浆截面的注浆孔宜取2个,注浆孔外应设置倒刺覆盖保护孔口。

倒刺可采用钢管或角钢制作,与土钉钢管夹角宜取20°~30°。

击入式钢管土钉的注浆要求:

1) 注浆材料应采用水泥浆,水泥浆的水灰比宜取0.5~0.6;

2) 注浆压力不宜小于0.6MPa,应在注浆至钢管周围出现返浆后停止注浆,当不出现返浆时,可采用间歇注浆的方法。


土钉墙喷射混凝土面层构造


三、预制混凝土板桩

技术特点:

由钢筋混凝土板桩构件沉桩后形成的组合桩体 。

绿色环保,符合设计标准化、构件部品化、施工机械化为特征的建筑工业化的发展。

刚度较大、施工简易,外形可以根据设计需要制作、榫槽可以解决接缝防水 。

相比钢板桩,不必考虑拔桩。


适用范围:

软土地层中,基坑开挖深度不宜大于10m。

选用时应充分考虑沉桩可行性及挤土效应对周边环境的影响。


预制混凝土板桩可结合内支撑或锚杆形成支护体系。

桩身强度达设计强度的70%以上方可吊运,达到设计强度100%后方可沉桩。

预制钢筋混凝土板桩沉桩宜采用封闭式打入法,即先将板桩全部通过导向架插入桩位使板桩合拢后再打入地下。

基坑转角处的板桩,应根据转角的平面形状设计成相应的异形转角板桩,且转角桩宜比相邻板桩加长2.0m。


预制钢筋混凝土板桩截面宜采用矩形槽榫结合的形式。矩形截面的板桩厚度b由计算确定,一般为200~500mm。

预制钢筋混凝土板桩宽度h宜为400~700mm,当施工条件允许时,宜增加板桩宽度,减少板桩和接缝的数量。

预制钢筋混凝土板桩主筋可根据需要采用非预应力钢筋或预应力钢筋。


内容节选自戴斌综合管廊基坑支护图集PPT及国标图集《综合管廊基坑支护》


17GL203-1 《综合管廊基坑支护》

本图集适用于一般地质条件下明挖综合管廊的基坑支护结构构造。除城市综合管廊工程外,市政工程中的地下过街通道、冶金或化工工程中的工业管廊等地下建(构)筑物亦可参考使用,但同时应符合相关行业技术标准的规定。


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