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连续式水平挡土板支撑施工方法及注意事项

【摘要】:连续式水平挡土板支撑用于较潮湿的或散粒的土,挖土深度可达5m。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。(三)土层锚杆开挖深度大的基坑,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,挡土桩顶端既不能作拉锚、又不能作悬臂桩,在这种情况下,采用土层锚杆是一种好的方法。

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,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方法进行施工,以保证土方开挖的顺利进行和安全,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(图4-1)。横撑式支撑根据挡土板放置方式的不同,可以分为水平挡土板和垂直挡土板式。水平挡土板式支撑由水平挡土板、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[图4-1 (a)]在湿度小的黏性土及挖土深度小于3m时采用。连续式水平挡土板支撑用于较潮湿的或散粒的土,挖土深度可达5m。垂直挡土板支撑[图4-1(b)]用于松散的和潮湿度很高的土,挖土深度不限。

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

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时,应及时加固或更换。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。

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

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(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。

(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(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)波浪形板桩(“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(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(www.chuimin.cn)

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,如图4-5 所示。

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

(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[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[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[图4-5(c)]。

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。

(三)土层锚杆

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,挡土桩顶端既不能作拉锚、又不能作悬臂桩,在这种情况下,采用土层锚杆是一种好的方法。

图4-6 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—锚固段长度

土层锚杆是由锚头、拉杆和锚固体等组成(图4-6)。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。

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,对保证施工安全、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。