微型桩加固是指用桩施工机械或其他小型设备在土中形成直径不大于300mm的树根桩、预制混凝土桩或钢管桩。《地处规范》指出:微型桩加固适用于既有建筑物地基加固或新建建筑的地基处理。微型桩加固后的地基,当桩与承台整体连接时,可按桩基础设计;桩与基础部整体连接时,可按复合地基设计。直径宜为150~300mm,桩长不宜超过30m,对新建建筑宜采用直桩型或斜桩网状布置。......
2023-08-28
基槽(坑)或管沟开挖时,如果土质或周围场地条件允许,采用放坡开挖往往是比较经济的。但是,如果在建筑物稠密的地区施工,有时不允许按规定的坡度进行放坡,或深基槽 (坑)开挖时,放坡所增加的土方量过大,就需要用设置土壁支撑的施工方法,以保证土方开挖顺利进行和安全,并减少对相邻已有建筑物的不利影响。
土壁支承方法根据工程特点、土质条件、开挖速度、地下水位和施工方法等不同情况,可以选择钢(木)支撑、钢 (木)板桩、钢筋混凝土护坡桩和钢筋混凝土地下连续墙等。
(一) 钢(木) 支撑
开挖基槽(坑)或管沟常用的钢(木)支撑有横撑式支撑和锚碇式支撑等。
1.横撑式支撑
在开挖狭窄的基槽(坑)或管沟时,可采用横撑式支撑,见图4-1。横撑式支撑根据挡土板放置方式的不同,可以分为水平挡板支撑和垂直挡板支撑。水平挡板支撑由水平挡土板、竖楞木和横撑三部分组成,它又可分为断续式和连续式两种。断续式水平挡土板支撑[见图4-1 (a)]在湿度小的黏性土及挖土深度小于3m时采用。连续式水平挡板支撑用于较潮湿的或散粒的土,挖土深度可达5m。垂直挡板支撑 [见图4-1 (b)]用于松散的和潮湿度很高的土,挖土深度不限。
采用横撑式支撑时,应随挖随撑,支撑牢固。施工中应经常检查,如有松动变形等现象,应及时加固或更换。支撑的拆除,应按回填土顺序依次进行。多层支撑拆除时,应按自下而上的顺序,在下层支撑拆除并回填土完成后才能拆除上层的支撑。拆除支撑时,应防止附近建筑物和构筑物等产生下沉和破坏,必要时应采取妥善的保护措施。
2.锚碇式支撑
当基坑宽度较大时,横撑自由长度(跨度)过大而稳定性不足或采用机械挖土基坑内不允许有水平支撑阻拦时,则可设置锚碇式支撑,见图4-2,即用拉锚来代替横撑,锚桩应设置在土体破坏棱体范围以外,以保证锚碇不失去应有的作用。
图4-1 横撑式支撑
(a)水平挡板支撑;(b)垂直挡板支撑
1—水平挡土板;2—竖楞木;3—工具式横撑;4—竖直挡土板;5—横楞木
图4-2 锚碇式支撑
1—柱桩;2—挡土板;3—锚桩;4—拉杆;5—回填土;φ—土的内摩擦角
(二) 板桩支撑
板桩是一种支护结构,可用它来抵抗土和水所产生的水平压力,既挡土又挡水。当开挖的基坑较深,地下水位较高又有可能出现流砂现象时,如果未采用井点降水方法,则宜采用板桩打入土中,使地下水在土中渗流的路线延长,降低水力坡度,阻止地下水渗入基坑内,从而防止流砂产生。在靠近原有建筑物开挖基槽(坑)时,为了防止原有建筑物基础下沉,通常也采用打板桩方法进行支护。
板桩的种类有钢板桩、木板桩和钢筋混凝土板桩等。钢板桩在临时工程中可重复多次使用,打设方便、强度高、应用最广泛。
钢板桩是由带锁口或钳口的热轧型钢制成,把这种钢板桩互相连接就形成钢板桩墙,可用于挡土和挡水。常用的钢板桩有平板桩与波浪形板桩 (通常称为 “拉森”板桩)两类,见图4-3。平板桩容易打入地下,挡水和承受轴向力的性能良好,但长轴方向抗弯能力较小;波浪形板桩挡水和抗弯性能都较好。
图4-3 常用的钢板桩
(a)平板桩;(b)波浪形板柱 (“拉森”板桩)
板桩支撑根据有无设置锚碇结构分为不锚碇板桩和有锚碇板桩两类。无锚碇板桩即为悬壁式板桩,这种板桩对于土的性质、荷载大小等非常敏感,由于它仅依靠入土部分的土压力来维持板桩的稳定,所以其高度一般不大于4m,否则就不经济,这种板桩仅适用较浅的基坑土壁支护。有锚锭板桩是在板桩上部用拉锚装置加以固定,以提高板桩的支护能力。单锚板桩是常用的有锚锭板桩的一种支护形式,它是由板桩、横梁、拉杆、锚锭桩和螺母等组成,见图4-4,钢板桩顶端通过横梁(槽钢)、钢拉杆、螺母固定在锚锭桩上。
图4-4 单锚板桩
1—钢板桩 (“拉森”板桩);2—横梁 (槽钢)3—钢拉杆;4—锚碇桩;5—垫板;6—螺母
单锚板桩的设计主要取决于板桩入土深度、截面弯矩和锚杆拉力三个要素,应使板桩支护结构的强度和稳定性有足够的保证。
工程实践表明,单锚板桩破坏主要有下列几种情况,见图4-5。
(1)板桩底端向外移动。当板桩入土深度不够或由于挖土超深及坑底土过于软弱等,在土压力作用下,都可能产生板桩绕拉锚点转动,使板桩底端向外移动,见图4-5 (a)。
(2)板桩弯曲破坏。板桩本身断面太小,刚度;不够,在土压力作用下失稳而弯曲破坏,见图4-5(b)。
(3)锚锭系统破坏。锚锭系统破坏可能是拉杆强度不够被拉断,也可能是锚锭桩失效等,使板桩在土压力作用下向前倾倒,使土体滑动,见图4-5 (c)。
图4-5 板桩破坏情况
(a)板桩底端向外移动;(b)板桩弯曲破坏;(c)锚碇系统破坏
1—板桩;2—拉杆;3—锚碇;4—堆土;5—破坏面
此外,也可能因为软黏土发生圆弧滑动而引起整个板桩墙的破坏。
后两种破坏情况常常是由于施工时,大量弃土无计划堆置于板桩后面的地面上所引起的,尤其是在雨季施工时更容易发生这种情况,因此,要特别注意这一点。
板桩施工时要正确选择打桩方法、打桩机械和流水段划分,以便使打设后的板桩墙有足够的刚度和良好的挡水作用。对封闭式的钢板桩墙要求做到墙面平直、平面尺寸准确,封闭合拢好。打桩流水段大小的划分直接影响合拢点的数量和误差积累。如流水段长则合拢点少,而误差积累大,封闭合拢时需调整的范围就大;如流水段短,则合拢点多,积累误差小,轴线位置较准确,但封闭合拢时调整次数多。一般情况下,打桩流水段大小,要根据打桩工程规模和打桩机械的特点加以正确划分。
钢板桩的打设,通常采用下面的方法:
(1)单独打入法。此法是从板桩墙一角开始逐根打入,直至打桩工程结束。其优点是桩打设时不需要辅助支架,施工简便,打设速度快;缺点是易使桩的一侧倾斜,且误差积累后不容易纠正。因此,这种打法只适于对板桩墙质量要求一般,且板桩长度较小(如小于10m)的情况。
图4-6 围檩插桩
1—围檩桩;2—围檩;3—两端先打入的定位钢板桩
(2)围檩插桩法。此法是打桩前先在地面上沿板桩墙两侧每隔一定距离打入围檩桩,并在其上面安装单层围檩 (见图4-6)或双层围檩,然后根据钢围檩上的画线,将钢板桩逐根插入,并以10~20 根桩为一组,每组桩打设时,先将两端的钢板桩打入地下,作为定位板桩,而后再按阶梯状打设其他钢板桩。这样一组一组地进行打设。这种打桩方法的优点是可以减少桩倾斜误差积累,防止板桩过大的倾斜和扭转,且易于实现封闭合拢,板桩墙施工质量较好。其缺点是插桩的自立高度较大,要注意插桩的稳定和施工安全。一般情况下多采用此法打设板桩墙。如果对板桩墙质量要求很高时,可以采用双层围檩插桩法。
(三) 土层锚杆
当开挖深度大的基坑采用钢板桩、钢筋混凝土桩作坑壁支撑时,若受周围场地限制,挡土桩顶端既不能做拉锚、又不能作悬臂桩,在这种情况下,采用土层锚杆是一种比较好的方法。
图4-7 土层锚杆示意图
1—钻孔;2—拉杆;3—锚固体;4—锚头;5—挡土桩;6—主动滑动面;7—基坑;l1—非锚固段长度;l2—锚固段
土层锚杆是由锚头、拉杆和锚固体等组成,见图4-7。锚杆根据主动滑动面分为锚固段 (有效锚固长度)和非锚固段(自由长度)。施工时,先在基坑侧壁钻倾孔(沿水平线向下倾斜10°~45°),然后在孔中插入拉杆(螺纹钢筋、高强度钢丝束或钢绞线等),再灌注水泥砂浆,必要时进行预应力张拉锚固。
土层锚杆一端插入土层中,另一端与挡土桩拉结,借助锚杆与土层的摩擦阻力产生的水平抗力来抵抗土的侧压力,维护挡土桩的稳定。
土层锚杆的类型主要有以下几种:
(1)一般灌浆锚杆。用水泥砂浆 (或水泥浆)灌注入孔中,将拉杆锚固于地层内部,拉杆所承受的拉力通过锚固段传递到周围地层中。
(2)预压锚杆。它与一般灌浆锚杆不同的是在灌浆时施加一定压力,在压力下水泥砂浆渗入孔壁四周的裂缝中,并在压力下固结,从而使锚杆具有较大的抗拔力。
(3)预应力锚杆。先对锚固段用快凝水泥砂浆进行一次压力灌浆,然后将锚杆与挡土桩相连接,并施加预应力和锚固,最后再在非锚固段进行不加压力的灌浆。这种锚杆往往用于穿过松软地层而锚固在稳定的土层中,并使穿过的地层和砂浆都受有预加压力,在土压力作用下,可以减少挡土桩的位移。
(4)扩孔锚杆。一般土层锚杆钻孔直径为90~130mm,如用特制的内部扩孔钻头扩大锚固段的钻孔直径,一般可将直径加大3~5 倍,或用炸药爆扩法扩大钻孔端头,均可提高锚杆的抗拔力。这种扩孔锚杆主要用于松软土层中。
深基础施工中,采用挡土桩并加设单层或多层锚杆,以维护坑壁稳定,防止塌方,保证施工安全,改善施工条件、加快施工进度等起着很大的作用。土层锚杆是一项新技术,在我国北京、上海等地一些高层建筑深基础施工中,已成功地加以应用,并取得了良好的效果。
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