深基坑順向巖層高邊坡支護施工技術(shù)研究目錄TOC\o"1-3"\h\u241651緒論 II39151.1研究背景與意義 II161981.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 II233611.2.1國外研究現(xiàn)狀 II265561.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀 II134251.3研究內(nèi)容 IV321472深基坑高邊坡支護方式 IV172482.1排樁支護 IV167822.2內(nèi)支撐支護 IV324332.3拉錨式支護 V278922.4土釘墻支護 VI28352.5地下連續(xù)墻支護結(jié)構(gòu) VI102892.6重力式水泥土擋墻支護 VII50752.7復(fù)合型支護結(jié)構(gòu) VIII193663深基坑順向巖層高邊坡支護施工關(guān)鍵技術(shù) VIII104853.1工程主要施工措施 VIII255723.1.1鉆孔灌注樁施工措施 VIII222573.1.2預(yù)應(yīng)力錨索施工措施 IX319793.1.3鋼管樁施工措施 X34713.2關(guān)鍵技術(shù)措施 X51483.2.1預(yù)應(yīng)力錨索張拉和試驗 X221393.2.2預(yù)應(yīng)力錨索防腐措施 XI202233.2.3鋼管樁垂直度改進措施 XII85723.2.4鋼管樁根部嵌固措施 XII176884結(jié)論 XIII23421參考文獻 XIV摘要深基坑工程是危險性比較大的一個子項工程，在出現(xiàn)生產(chǎn)安全事故時，造成了非常大的人員傷亡以及經(jīng)濟損失，所以對于深基坑，特別是地質(zhì)條件比較復(fù)雜的基坑來說，對其支護工程施工技術(shù)展開了研究，顯得格外重要。文章接著結(jié)合基坑工程，進行了基坑支護工程中就排樁的研究、地下連續(xù)墻，水泥土墻，土釘墻等、逆作拱墻這些常用深基坑順巖層高邊坡的支護方式分析，把它的設(shè)計計算原理和方法，使用范圍，結(jié)構(gòu)形式等、優(yōu)勢與不足等方面加以綜述。最后，結(jié)合某深基坑順巖層高邊坡在支護施工中遇到的難題，進行了深基坑順向巖層高邊坡支護的鉆孔灌注樁施工研究、對預(yù)應(yīng)力錨索和鋼管樁施工中所用關(guān)鍵施工技術(shù)作了研究與分析。關(guān)鍵詞：深基坑；順向巖層高邊坡；支護施工；鉆孔灌注樁1緒論1.1研究背景與意義隨著人們對基坑工程需求的不斷增加，密集建筑物及周邊環(huán)境，和地下管涵分布限制深基坑工程施工。這些問題與基坑工程的建設(shè)是互相矛盾而又很難協(xié)調(diào)的，如何以協(xié)調(diào)好上述問題為前提，更好地開發(fā)基坑工程，已成為巖土工程中的一個新問題。為了解決上述問題，國內(nèi)學(xué)者已經(jīng)做過不少研究。在借鑒外國理論的前提下，不斷創(chuàng)新，提出我國自己基礎(chǔ)工程有關(guān)理論。根據(jù)大量調(diào)研，概述了國內(nèi)基坑工程的設(shè)計與施工情況，出臺一系列有關(guān)法規(guī)，對國內(nèi)基坑支護的設(shè)計與施工進行了規(guī)范。基坑支護施工結(jié)構(gòu)及措施屬于臨時性保護設(shè)施，旨在對基坑四周坑壁巖層進行加固，使得施工過程得以安全，平穩(wěn)的開展。按照中華人民共和國基坑施工標(biāo)準(zhǔn)《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》中的技術(shù)要求，開展基坑科學(xué)高效建設(shè)，是基坑支護施工中最根本的要求。在我國建筑行業(yè)日益發(fā)展的今天，在基坑施工過程中，各種難點與問題層出不窮，成了影響基坑支護效果的一大障礙。本文就深基坑順向巖層高邊坡支護施工工藝特點以及施工難點進行了分析與研究，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有所裨益。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國外研究現(xiàn)狀國外于20世紀(jì)30年代便開始了深基坑工程方面的理論研究。早期土力學(xué)開創(chuàng)者Terzaghi在進行了大量巖土工程實踐基礎(chǔ)上，相繼提出了有效應(yīng)力原理、土壓力、承載力以及土體穩(wěn)定性分析等理論。LeungE等人率先將數(shù)值模擬引入到建筑深基坑邊坡支護中，提出了墻土接觸的接觸單元來描述墻土的接觸屬性。TanY和WangD以上海環(huán)球金融中心大樓深基坑中島開發(fā)方式為研究對象，分析研究中島圓柱軸隨外圍周邊基坑開挖的變形特征，并探討了不同開挖尺寸對擋土墻后土壓力的潛在影響。XuP、HanY和DuanH對黃河沖積地貌鄭州紫金山地鐵站基坑開挖和主站結(jié)構(gòu)施工期間轉(zhuǎn)移段和標(biāo)準(zhǔn)段周圍的水位對土體沉降和支護結(jié)構(gòu)橫向變形的穩(wěn)定變化率和凍結(jié)的關(guān)系進行研究。Wang.W和YanJ等人通過對現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，結(jié)合FLAC3D提出沖積軟弱土層深基坑邊坡支護的合理參數(shù)。Valipour等將伊朗某工程深基坑項目作為研究背景，通過運用分步考核權(quán)重比分析法（SWARA）和復(fù)雜比例評估法（COPRAS）這兩種方法，對其進行風(fēng)險評估分析，強調(diào)了風(fēng)險評估對保障深基坑工程施工質(zhì)量安全的重要意義。1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀在我國，基坑支護研究開始比較晚。改革開放以來，經(jīng)濟迅速發(fā)展，全國各地出現(xiàn)許多高層建筑。在北京、上海、廣州建設(shè)的幾個大型項目開始有了對基坑支護的方案選擇、邊坡穩(wěn)定性、邊坡受力情況等研究。李志偉和鄭剛在考慮土體小應(yīng)變剛度的情況下，對基坑周圍剛度各不相同的建筑物因基坑開挖而產(chǎn)生的形變進行了研究。得出結(jié)論：當(dāng)剛度不同的建筑物跨越坑外沉降槽最低點和上凸曲率最大點時，建筑物墻體均將產(chǎn)生最大拉應(yīng)變。楊敏等對由于基坑開挖而導(dǎo)致的地面沉降予以仔細研究，結(jié)合實際工程中得到的數(shù)據(jù)，研究了在不同工況下的地面沉降情況，通過最大沉降量與側(cè)向位移的線性關(guān)系以及地面沉降量的分布曲線，得出了計算基坑開挖導(dǎo)致的地面沉降量的方法。施有志等以實際工程為研究背景，在考慮土體小應(yīng)變剛度行為的同時，充分考慮了基坑、地基、基礎(chǔ)以及上部結(jié)構(gòu)的共同影響作用，以構(gòu)建三維有限元模型的方式，對因基坑開挖而導(dǎo)致的周邊建筑物形變進行了模擬計算，并且將柱底支座位移疊加至上部結(jié)構(gòu)上，成為上部結(jié)構(gòu)強迫位移，進行結(jié)構(gòu)內(nèi)力以及構(gòu)件配筋的分析和驗算，對基坑附近建筑的安全性予以綜合性評價。并得出結(jié)論：對于基坑附近的建筑物，其越緊靠基坑的部分受基坑開挖的影響越大。在基坑開始施工后，建筑物的變形主要是指向基坑方向的水平位移及豎向沉降，且水平位移自上而下逐步減小，地下室部分主要表現(xiàn)為沉降變形。戴標(biāo)兵等將上海某采用逆作法施工的基坑工程作為研究背景，通過對墻后土壓力、基坑坑底隆起、墻體應(yīng)力和圍護墻水平位移等方面的實測數(shù)據(jù)，進一步提出了如何優(yōu)化逆作法施工的具體措施。李鏡培等等以實際工程作為研究背景，在運用框架逆作法進行某大規(guī)模深基坑工程施工過程中，對土體的變形特性和基坑施工對周邊環(huán)境造成的不良影響進行了細致的分析。通過對得到的監(jiān)測數(shù)據(jù)研究分析得出結(jié)論：框架逆作法可以限制基坑變形，并有效降低施工對周邊環(huán)境的影響。陳書申結(jié)合軟土地層特點以及深基坑邊坡支護結(jié)構(gòu)工作機理，提出了充分考慮擋土結(jié)構(gòu)位移、土體強度、開挖深度等條件下土壓力的計算方法。宋林輝等在計算深基坑邊坡支護結(jié)構(gòu)變形的過程中，采用泰勒級數(shù)法推導(dǎo)支護結(jié)構(gòu)撓度計算公式，并用支護結(jié)構(gòu)的變形值來推導(dǎo)土體變形值，最后通過土體的變形得出土壓力值。楊永新等針對采用土釘支護的基坑，研究分析在基坑開挖中土壓力受基坑位移和土釘支護結(jié)構(gòu)變形量的影響，在考慮基坑水平位移及支護結(jié)構(gòu)變形的情況下，重新推導(dǎo)出了土壓力的計算方式和分布形式，并結(jié)合工程實例加以驗證。李海珍等運用有限元方法研究了土體內(nèi)摩擦角、變形模量以及位移大小等對土壓力分布造成的影響，提出了改進后的土壓力計算方法，并和有限元方法計算得出的結(jié)果加以比較。結(jié)果證實，經(jīng)改進后的土壓力計算方法得到的非極限狀態(tài)結(jié)果與有限元方法得到的結(jié)果整體一致。陳永才結(jié)合南京生態(tài)公園項目基坑工程實例，闡述了為避免對臨近地鐵造成不良影響而采用的TRD水泥土攪拌墻和可以降低能耗的“樁墻合一”施工技術(shù)。通過該工程具體實踐證明，上述技術(shù)能夠縮短工期，降低工程造價，減小對基坑周邊環(huán)境的影響。王允恭等在上海的仙樂斯廣場項目的基坑施工中，通過運用鋼管支護附加預(yù)應(yīng)力技術(shù)，縮短了施工工期。同時，工程中使用的鋼管支護大部分材料均可回收利用，具有極為可觀的綜合效益。1.3研究內(nèi)容本文先是概述國內(nèi)外基坑工程中基坑開挖、基坑降水、基坑支護方面的理論發(fā)展和技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀，對深基坑施工的控制重點加以分析。然后結(jié)合基坑工程對基坑支護工程就排樁、地下連續(xù)墻、水泥土墻、土釘墻、逆作拱墻這幾種常見的基坑支護方式進行分析，將其設(shè)計計算原理及方法、使用范圍、結(jié)構(gòu)形式、優(yōu)缺點等進行總結(jié)。最后結(jié)合基坑支護施工過程中出現(xiàn)的疑難問題，對基坑支護中鉆孔灌注樁、預(yù)應(yīng)力錨索以及鋼管樁的施工所采用的關(guān)鍵施工技術(shù)進行研究分析。2深基坑高邊坡支護方式2.1排樁支護排樁支護結(jié)構(gòu)在復(fù)雜情況下基坑支護中最為普遍，通常是沿著基坑邊線方向設(shè)置成一排樁，構(gòu)成排樁支護結(jié)構(gòu)。排樁支護結(jié)構(gòu)具有更廣泛的應(yīng)用范圍，通常常用于基坑開挖深度在7~15m左右的基坑工程中，且排樁支護結(jié)構(gòu)可與其他支護結(jié)構(gòu)組合使用，在基坑開挖較深的情況下，可以考慮配合錨桿使用、所述內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)配合使用。排樁支護結(jié)構(gòu)具有成本低廉，施工方便等特點、剛度大的優(yōu)點。實際項目中，排樁支護結(jié)構(gòu)可以采用間隔式布置方式、相切式排列，交錯式排列、搭接式布置，雙排式布置等、格柵式排列及其他形式，排樁支護結(jié)構(gòu)的分類參見圖2-1。通常間隔式布置的支護形式應(yīng)用最為廣泛，在地下水位低時、在土質(zhì)條件良好的情況下，可以直接利用，地下水位高時，降水措施可先行，如不能降水，需設(shè)防水措施后方可應(yīng)用。在工程現(xiàn)場條件不充分，不能設(shè)止水措施的情況下，可以是搭接式布置，實現(xiàn)止水效果。雙排式排列支護相比間隔式排列、搭接式布置支護結(jié)構(gòu)具有較大的抗彎剛度、總體抗側(cè)移能力較強。圖2-1排樁支護結(jié)構(gòu)類別2.2內(nèi)支撐支護內(nèi)支撐支護結(jié)構(gòu)分為內(nèi)支撐體系和支護結(jié)構(gòu)體系兩種，內(nèi)支撐體系在結(jié)構(gòu)的受力形式上可以分為水平支撐體系和斜支撐體系，水平支撐體系也有單層和多層之分，單層支撐體系在基坑面積大的情況下是合適的、不太深基坑工程，在實踐中，可以根據(jù)開挖深度等現(xiàn)場情況，選用適當(dāng)?shù)幕又ёo體系，內(nèi)支撐支護結(jié)構(gòu)圖見圖2.2。內(nèi)支撐體系按其材料類別可分為鋼筋混凝土支撐與鋼管支撐。鋼筋混凝土支撐剛度較大，整體變形很小，可同時受壓和受拉，可調(diào)整的平面尺寸及布置形式，給土體開挖預(yù)留了更大的空間。鋼管支撐只受壓不受拉，且不適合作為基坑的第一道支撐，本實用新型具有便于拆卸，可重復(fù)使用的優(yōu)點。鋼筋混凝土支撐可配鋼管支撐，第1道支撐為鋼筋混凝土。圖2.2內(nèi)支撐支護結(jié)構(gòu)示意圖內(nèi)支撐支護結(jié)構(gòu)具有如下優(yōu)勢：容易把控施工質(zhì)量；材料性能得到充分發(fā)揮，實現(xiàn)經(jīng)濟合理；適合多種情況的基坑，其中軟土地基。類似地，內(nèi)支撐支護結(jié)構(gòu)還存在著缺陷等問題：支撐所需時間達強度且占工期；在大范圍挖掘土體過程中，支撐的出現(xiàn)增加了挖掘工作進行的困難；挖得深，挖掘機械的進出場就繁瑣。內(nèi)支撐支護結(jié)構(gòu)具有更廣泛的應(yīng)用范圍，當(dāng)基坑平面大小不是很大時、當(dāng)基坑四周具備布置圍護結(jié)構(gòu)條件時，內(nèi)基坑支護形式可以在各種土質(zhì)中進行、開挖深度基坑都能應(yīng)用。2.3拉錨式支護拉錨支護結(jié)構(gòu)采用排樁支護、地下連續(xù)墻與其他擋土結(jié)構(gòu)和錨固體系一起構(gòu)成支護結(jié)構(gòu)。排樁，地下連續(xù)墻是基坑支護結(jié)構(gòu)，把錨桿的一端固定在支護結(jié)構(gòu)上，另一端連接遠端的土層內(nèi)錨固件，利用錨固件和土體之間摩擦力把錨桿，支護結(jié)構(gòu)、土體構(gòu)成了一穩(wěn)定整體，以達到穩(wěn)定基坑側(cè)壁的目的。拉錨式支護結(jié)構(gòu)分為錨桿式和地面拉錨式兩種形式，拉錨式支護結(jié)構(gòu)圖見圖2.3。圖2.3拉錨式支護結(jié)構(gòu)示意圖地面拉錨式是一種支護結(jié)構(gòu)，因其要求基坑外側(cè)的地面安裝錨固物，所以要求施工場地要大，該支護結(jié)構(gòu)位于砂土層中、在粘土層都可以應(yīng)用。錨桿式支護結(jié)構(gòu)位于砂土層中、在粘土層也是如此，通常是根據(jù)基坑開挖深度等情況，布置單層或多層錨桿。拉錨式支護結(jié)構(gòu)對于深基坑來說、淺基坑都適用，用于復(fù)雜不規(guī)則深基坑工程較為常見。因未設(shè)內(nèi)支撐支護結(jié)構(gòu)，在拉錨式支撐結(jié)構(gòu)的施工過程中，挖土器械的操作空間大、出土量大、機械進出非常方便，本實用新型大大提高工作效率。然而拉錨式支護結(jié)構(gòu)在應(yīng)用范圍上也同樣存在著一定的局限性，這種支護結(jié)構(gòu)在基坑四周存在建筑物和管線的情況下，是不可取的，此外，軟黏土因土體流變而不能提供連續(xù)錨固力，因此，軟黏土上不應(yīng)該采用拉錨式的支護結(jié)構(gòu)。2.4土釘墻支護在土體中打入土釘，將鋼筋網(wǎng)敷設(shè)于土的表面，噴入混凝土和土釘、混凝土面層，土體配合組成復(fù)合體，實現(xiàn)了基坑邊坡穩(wěn)定的目的，該復(fù)合體被稱為土釘墻支護結(jié)構(gòu)?；又ёo結(jié)構(gòu)的安全等級在2級，3級時，基坑工程場地狹小，可以考慮采用土釘墻的支護結(jié)構(gòu)，土釘墻支護結(jié)構(gòu)圖見圖2.4。土釘墻支護結(jié)構(gòu)在粘性土中是適用的、粉土和有一定黏性的砂土，對淤泥質(zhì)土、砂礫卵石土層中、掘進后不能形成自穩(wěn)土層，不宜使用。當(dāng)土釘支護結(jié)構(gòu)分別采用，適用于非軟土基坑，基坑深度不含地下水或降水處理，深度一般不超過12m。土釘墻與地下連續(xù)墻相比，其結(jié)構(gòu)變形較大、較大的內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)等等，對深度較深的、工程條件較為復(fù)雜基坑工程，土釘支護結(jié)構(gòu)需與其他支護結(jié)構(gòu)相結(jié)合，也就是復(fù)合土釘墻結(jié)構(gòu)。土釘墻支護結(jié)構(gòu)具有更好的整體穩(wěn)定性和更低廉的成本，施工工藝簡單，可以配合土方開挖進行流水施工，與其他支護形式相比較，節(jié)約了施工時間。但是土釘墻支護結(jié)構(gòu)在基坑范圍之外可能占據(jù)部分空間，因此，對基坑周邊存在高大建筑物或者設(shè)置重要管線的工程，通常不適宜使用。圖2.4土釘墻支護結(jié)構(gòu)示意圖2.5地下連續(xù)墻支護結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻支護結(jié)構(gòu)不僅具有擋土和擋水的作用，而且還有承重的作用，常見形式一般為壁板式、U形、T形、TT形、格形等。地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)是近幾年被廣泛采用的原因，歸功于其諸多優(yōu)點，它具有如下優(yōu)點:（1）地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)具有應(yīng)用范圍廣、剛度高的特點，與其他支護結(jié)構(gòu)比較，變形較小，在各環(huán)境中砂土、軟黏土均可，也可在超深基坑或其他重要基坑工程中發(fā)揮重要作用。（2）震動小，施工過程中無大噪音產(chǎn)生，不侵占紅線以外用地，對周圍環(huán)境影響小。（3）地下連續(xù)墻作為一種整體澆筑式的建筑，具有優(yōu)良的防滲性能和擋土與擋水的雙重功能。（4）地下連續(xù)墻不僅可以用作擋土擋水支護結(jié)構(gòu)，還可以用作地下室外墻，在用作地下室外墻時能節(jié)約工程工期和降低造價。除此地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)還存在一定的局限性。例如，施工中就產(chǎn)生了大量的廢泥漿，易造成環(huán)境污染問題；施工技術(shù)比較復(fù)雜，在軟淤泥質(zhì)土這種特殊的地質(zhì)條件下要進行施工是很困難的；僅用作支護結(jié)構(gòu)，沒有用作地下室外墻的情況下，其造價相對其他支護結(jié)構(gòu)很高，十分不經(jīng)濟；如果地下水位在很短的時間內(nèi)會發(fā)生很大的變化，基坑側(cè)邊的安全性可能受到很大的影響，甚至還需重新擬定施工方案。通常地下連續(xù)墻支護結(jié)構(gòu)在下列幾種類型的工程中都有應(yīng)用:（1）開挖深度未超過10m基坑工程；（2）土質(zhì)條件非常復(fù)雜、需要支護結(jié)構(gòu)和周邊土體變形較大的項目；（3）適用于基坑工程施工范圍受限，周邊存在高大建筑物或重要管線等情況；（4）基坑支護結(jié)構(gòu)對抗?jié)B性有特殊要求的項目。2.6重力式水泥土擋墻支護重力式水泥土擋墻支護結(jié)構(gòu)，充分利用原有的地基土，擋水性能良好，具有擋土和擋水的雙重作用。不但如此，重力式水泥土擋墻在施工過程中產(chǎn)生的噪音更低，并且不會對周邊環(huán)境造成大的污染，施工工藝并不復(fù)雜，與其他支護結(jié)構(gòu)相比，施工工期短，節(jié)省材料、造價經(jīng)濟，合理，并且不需要內(nèi)支撐，給土體開挖預(yù)留了充足的場地，方便了施工。而重力式水泥土擋墻對于側(cè)壁土體約束作用微弱，支護結(jié)構(gòu)和周邊土體的變形都比較大，對周邊存在高大建筑物和對變形要求較大的基坑工程應(yīng)謹(jǐn)慎使用。本實用新型提供了一種重力型水泥土擋墻結(jié)構(gòu)，適用于基坑工程，該基坑工程支護結(jié)構(gòu)安全級別為2級，3級，在淤泥質(zhì)土層，砂土層中、適合于砂質(zhì)粘土層，基坑開挖深度不宜大于7m。在實際工程中格柵式支護結(jié)構(gòu)應(yīng)用最為廣泛，該支護結(jié)構(gòu)能約束格柵中土變形，減小了土體豎向沉降位移，格柵式水泥土擋墻式支護結(jié)構(gòu)圖見圖2.5。圖2.5格柵式水泥土擋墻支護結(jié)構(gòu)示意圖2.7復(fù)合型支護結(jié)構(gòu)實際的基坑工程當(dāng)中，因工程條件復(fù)雜，單一基坑支護形式已越來越難適應(yīng)工程要求，復(fù)合型支護結(jié)構(gòu)也相應(yīng)被廣泛采用。復(fù)合型支護結(jié)構(gòu)考慮開挖深度，周圍環(huán)境等、地質(zhì)條件及其他因素和各類支護結(jié)構(gòu)特點，幾種支護形式的組合運用，實現(xiàn)了安全可靠，經(jīng)濟實用的目的、縮短工期等目標(biāo)。基坑工程的不同工段，可以采取多種支護形式，相互配合，切實可行，一起達到基坑側(cè)壁的穩(wěn)定性，復(fù)合型支護結(jié)構(gòu)圖見圖2.6。圖2.6復(fù)合型支護結(jié)構(gòu)示意圖3深基坑順向巖層高邊坡支護施工關(guān)鍵技術(shù)3.1工程主要施工措施3.1.1鉆孔灌注樁施工措施旋挖鉆機用于鉆孔作業(yè)，成孔時，將鋼筋籠置于孔內(nèi)，最后澆筑混凝土。由于樁間距很小，且雜填土部分土質(zhì)較為松散，為了減少成孔作業(yè)過程中鄰樁受到的擾動，防止串孔的出現(xiàn)，該項目采用間隔十幾個1跳挖法。另外在澆筑混凝土的時候，混凝土試件需要按規(guī)范的要求保留，以此為基礎(chǔ)，對混凝土強度進行了評價。具體工藝流程如圖3.1所示。圖3.1鉆孔灌注樁施工流程圖3.1.2預(yù)應(yīng)力錨索施工措施預(yù)應(yīng)力錨索的施工包括鉆孔，錨索的安裝，注漿，腰梁的施工等、錨索的張拉及其他施工環(huán)節(jié)，為了避免注漿不充分飽滿、漿體與錨索錨固效果不充分、注漿的深度不夠等等，二次注漿工藝用于注漿施工。具體工藝流程及構(gòu)造如圖3.2，圖3.3所示。圖3.2預(yù)應(yīng)力錨索施工流程圖圖3.3樁錨構(gòu)造圖3.1.3鋼管樁施工措施鋼管樁支護結(jié)構(gòu)始于和鉆孔灌注樁局部間隔開的平臺上，有的鋼管樁的樁體錨在全風(fēng)化輝綠巖和強風(fēng)化輝綠巖中，有的鋼管樁樁體錨在全風(fēng)化白云巖和強風(fēng)化白云巖中，最深的錨在中風(fēng)化輝綠巖和中風(fēng)化白云巖中。鋼管樁的施工操作有測量放樣，鉆孔，鋼管安裝等、清孔注漿等待鉆機到位后進行，鉆進作業(yè)前應(yīng)復(fù)核孔位，這樣才能保證鋼管樁的定位不出錯。具體工藝流程如圖3.4所示。圖3.4鋼管樁施工流程圖3.2關(guān)鍵技術(shù)措施3.2.1預(yù)應(yīng)力錨索張拉和試驗預(yù)應(yīng)力錨索張拉鎖定問題是預(yù)應(yīng)力錨索在施工操作中最重要問題，它的成敗，直接關(guān)系到預(yù)應(yīng)力錨索對樁錨支護結(jié)構(gòu)所起到拉力的大小。由于該項目地質(zhì)條件復(fù)雜，在鉆孔過程中，可能使土體產(chǎn)生應(yīng)力釋放或者擾動。同時在高壓注漿的實施過程中等等，還可導(dǎo)致相應(yīng)應(yīng)力變化。因此，開展錨索的現(xiàn)場試驗勢在必行，由此得出了較可靠的技術(shù)參數(shù)，驗證了錨索錨固效果。另外，因該工程基坑安全等級達到1級，根據(jù)規(guī)范及設(shè)計要求，還要做現(xiàn)場張拉試驗。具體的試驗方法闡述如下:錨索張拉試驗（極限抗拔力試驗）：這種測試也稱為基本測試，需先于錨索工程的正式施工操作。主要用于判定錨索極限承載力及參數(shù)是否合理。根據(jù)該項目地質(zhì)條件，強風(fēng)化白云巖中、強風(fēng)化輝綠巖等，在中風(fēng)化白云巖和中風(fēng)化灰綠巖上分別進行了三組錨索的拉拔試驗，拉拔試驗設(shè)備等、材料必須與正式施工一模一樣，各組實驗均實現(xiàn)了錨索的破壞，為了確定錨索極限抗拔力及錨固體對巖層極限摩阻力的標(biāo)準(zhǔn)值。各組實驗選取了3根7Φ5鋼絞線，鉆孔直徑130mm，鉆孔深5m，拉拔試驗設(shè)備與正規(guī)的施工設(shè)備是完全一致的。根據(jù)所得試驗數(shù)據(jù)，可以對施工錨索的長度進行調(diào)節(jié)。錨索驗收試驗等：本實驗是錨索施工完成后進行、在張拉前，主要為了進一步批準(zhǔn)錨索有無滿足設(shè)計要求承載能力。通過本實驗，可以認(rèn)為，錨索受力超過設(shè)計荷載后，錨索短期錨固性能研究，并可求得錨索在達到設(shè)計要求后的安全系數(shù)。試驗中預(yù)應(yīng)力錨索最大載荷為軸向拉力1.4倍設(shè)計值。錨索（地質(zhì)鉆桿）要隨機抽取5%（且不少于3根）驗收試驗。最后，根據(jù)《巖土錨桿（索）技術(shù)規(guī)程》，（CECS22-2005）9.4.6項有關(guān)要求時，確定錨索驗收合格與否。驗收試驗時，每根不合格品錨索都需要按要求補2根檢測，若補加后測試尚有不合格者，進而得出該批錨索均未達到標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)論，所有的驗收試驗都應(yīng)該做，不合格品錨索需進行補打。經(jīng)抽樣驗收試驗，符合有關(guān)條款及標(biāo)準(zhǔn)條件，為了下一步的張拉鎖定和封錨施工能夠持續(xù)進行。3.2.2預(yù)應(yīng)力錨索防腐措施就基坑支護工程而言，預(yù)應(yīng)力錨索做為其中的一個重點構(gòu)件，多用臨時性的無粘結(jié)鋼絞線，防腐等級一般在II級，錨索施工結(jié)束到外墻回填之前，是預(yù)應(yīng)力錨索的外露期，錨頭一生銹，會使預(yù)應(yīng)力錨索喪失其原有的物理性能，帶來了更大的風(fēng)險。針對非腐蝕環(huán)境下臨時性錨索，一般用涂防腐油脂來保護外露錨具及承壓板。但是，工程實際中，涂敷防腐油脂預(yù)應(yīng)力錨索裸露段防護方法，其實際有效期往往不足1年，預(yù)應(yīng)力錨索外露期越長，工程將存在支護結(jié)構(gòu)不同程度破壞的潛在風(fēng)險，且補強困難，具體體現(xiàn)在以下兩點：（1）防腐油脂無效時，預(yù)應(yīng)力錨索的外露段或者自由段出現(xiàn)了嚴(yán)重的銹蝕，造成預(yù)應(yīng)力錨索鋼絞線斷絲或者折斷等事故，引起預(yù)應(yīng)力損失；（2）對超期采用基坑支護時，一般用補張拉，對預(yù)應(yīng)力錨索預(yù)應(yīng)力損失進行補償。并且當(dāng)防腐油脂發(fā)生故障時，可能會使錨索裸露的張拉段產(chǎn)生嚴(yán)重的銹蝕，當(dāng)千斤頂受預(yù)應(yīng)力時被拉，導(dǎo)致了不可修補的結(jié)果。還可發(fā)生于防腐油脂發(fā)生故障之后，在補張拉過程中，由于錨具的原因、錨索銹蝕膨脹等，摩擦系數(shù)增加，造成千斤頂不能有效地施加預(yù)應(yīng)力，影響了補強效果。所以針對以上這類工程中常用的深基坑預(yù)應(yīng)力錨索支護體系進行研究，特別是外露期較長或者可以預(yù)見需進行超期支護補強工程時，須對預(yù)應(yīng)力錨索外露段采取預(yù)先規(guī)劃并強化防腐措施。大量事實表明，當(dāng)防腐油脂發(fā)生故障時，正在補強就不能保證品質(zhì)。該項目采用預(yù)應(yīng)力錨索錨具防腐結(jié)構(gòu)，為解決這些問題提供一種方法，并且經(jīng)工程實踐證明，它具有優(yōu)良的防腐性能。其主要做法是：將預(yù)應(yīng)力錨索暴露錨具和錨索部位于已經(jīng)張拉好的錨索上，采用對應(yīng)規(guī)格熱塑管進行包裹，采用汽油噴燈等來進行加熱，使熱塑管將錨具和錨索緊緊地包覆在一起。因熱縮管是橡膠制品，本發(fā)明耐磨，耐腐蝕，本實用新型能夠有效地起到提高防腐油脂有效期限的作用、推遲預(yù)應(yīng)力錨索裸露部位銹蝕，在延長預(yù)應(yīng)力支護系統(tǒng)服役期，對以后可能采取的補張拉及其他補強措施，提供有利條件。3.2.3鋼管樁垂直度改進措施鋼管樁的施工現(xiàn)在一般使用水井鉆機，本裝置采用機械鉆頭垂直旋進的方法鉆進，以及采用與鼓風(fēng)機相匹配的跟進風(fēng)管吹除孔底沉渣。在鋼管樁設(shè)計實踐中，不斷得到推廣和普及，它在建設(shè)的過程中，發(fā)現(xiàn)的問題越來越大。其中較常見的是鋼管樁垂直度的偏差。其主要原因是如下兩點：一種是鋼管樁，一般用于巖石地質(zhì)范圍基坑支護，而且?guī)r石地質(zhì)中廣泛存在著地質(zhì)硬度不均一的問題、易出現(xiàn)裂隙空洞和軟弱夾層。水井鉆機鉆頭在鉆進到不同硬度區(qū)域時易發(fā)生鉆頭偏移低硬度區(qū)域，現(xiàn)有裝置不能實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)，由此造成成孔垂直度的偏差。另一方面是鋼管樁建成以后，由于它的管身完全鑲嵌在巖石上，常規(guī)手段不能直觀地測出其進入巖石后垂直度，其垂直度有偏差時，一般在第二錨索標(biāo)高處掘進后才能較明顯地檢測到，但是，這個時候已經(jīng)不可能再去調(diào)整了。鋼管樁垂直度偏差帶來的直接影響有三方面：（1）切土面鋼管樁由于垂直度偏差而導(dǎo)致里出外進，但該支護體系一般采用預(yù)應(yīng)力錨索腰梁和鋼管樁面相切的方式進行預(yù)應(yīng)力的傳遞，故預(yù)應(yīng)力錨索張拉過程中，需要增設(shè)腰梁切斷點，使其與未處于同一平面內(nèi)鋼管樁表面相適應(yīng)，直接造成腰梁系統(tǒng)整體性剛度下降，用鋼板和其他焊接連接以及其他補強措施不能補償?shù)难簲帱c；（2）對許多城市內(nèi)部深基坑工程來說，由于場地限制，它的基坑邊緣與結(jié)構(gòu)外墻的間距非常小，許多工程局部連1m以下。一般建筑工程中地下室外墻的根部都有放大角，放大角一般在地下室外墻的邊線以上。且大鋼管樁垂直度偏離，尤其是偏離基坑內(nèi)部時，可能會發(fā)生鋼管樁根部和結(jié)構(gòu)根部放大腳之間發(fā)生沖突，因而處于兩難困境。針對鋼管樁在施工時垂直度易產(chǎn)生偏差的問題，當(dāng)前存在著兩種思維方式，一是自動調(diào)整，一是限位調(diào)整。自動調(diào)整是為了增加水井鉆機的數(shù)字化程度，利用數(shù)控技術(shù)和其他方法，對水井鉆機和其他現(xiàn)有裝備進行了硬件和軟件更新，實現(xiàn)了在施工時鉆頭垂直度的自動調(diào)節(jié)，從而杜絕了鋼管樁垂直度偏差的現(xiàn)象。它具有能完全解決問題的優(yōu)點，不足之處在于開發(fā)成本較高，投入與產(chǎn)出并不是正比的，技術(shù)革新不能適應(yīng)市場需求，也就是內(nèi)動力不足。該項目采取限位調(diào)整的思想，即潛孔鉆鉆具的組合導(dǎo)正裝置的代表。通過利用原水井鉆沖擊器及主鉆桿作為核心骨架，以便導(dǎo)正安裝在沖擊器中的各種直徑的鉆頭、沖擊器導(dǎo)正與主鉆桿導(dǎo)正連接，也就是多重導(dǎo)正措施，組合成成套鉆具組合導(dǎo)正裝置，能夠更好地完成有高垂直度的需求。此法的好處是：一是適用性強，可以在現(xiàn)場按不同項目不同設(shè)計做法，當(dāng)場處理；二是成本低，并取得了較好的使用效果，所產(chǎn)生的質(zhì)量效益，幾乎可以忽略不計改造成本。3.2.4鋼管樁根部嵌固措施鋼管樁與預(yù)應(yīng)力錨索構(gòu)成的聯(lián)合支護體系，屬錨拉式支擋結(jié)構(gòu)，多用于巖石地質(zhì)深基坑支護工程中。其單樁直徑和排樁間距之比在錨拉式支擋結(jié)構(gòu)中相對較小，大部分時間都在0.25以下，但雜填土支護中常用的混凝土灌注樁，其樁徑和排樁間距的比值往往約為1。其主要原因是巖石基坑的地質(zhì)條件相對比較穩(wěn)定，就基坑支護體系而言，主動土壓力不以鋼管樁為主，也就是鋼管樁的剛度可以大幅度減小，同時，正因為如此，鋼管樁的直徑一般比混凝土灌注樁要小很多。鋼管樁嵌固長度占樁長之比很小，且樁體對周邊巖石有效粘接長度小，在當(dāng)前的建設(shè)中，普遍采用的大多是2m，而混凝土灌注樁的嵌固端和圍巖的有效粘結(jié)長度是嵌固端的100%。盡管鋼管樁嵌固端樁體對周邊巖石的有效粘結(jié)長度很短，但是它往往不能確保施工時有效嵌固的形成。究其原因，主要是，鋼管樁樁體的原材是一個封閉筒體，鉆孔時，雖然清孔次數(shù)較多，但是孔底仍然有沉渣堵塞樁底的可能性，造成鋼管樁在灌注漿料時，漿料不能穿過孔底填充至樁外，致使鋼管樁嵌固端樁體對周邊巖石的有效粘結(jié)長度遠不能達到設(shè)計要求如圖3.5所示。圖3.5鋼管樁未形成有效嵌固該項目通過對鋼管樁根部2m以內(nèi)的，間距為400mm梅花狀，開設(shè)有直徑為10mm孔洞，可以有效地解決以上的問題。孔洞存在于鋼管樁樁體加工過程中，用鉆機鉆孔。鋼管樁提升后，漿料注漿。漿體從樁底孔洞向外填充，依靠漿體的自身重力，足以確保鋼管樁嵌固端的樁體在開孔高范圍內(nèi)能有效地粘結(jié)在周邊巖石，起了很好的嵌固河粘結(jié)作用。4結(jié)論總之，基坑工程設(shè)計，施工、監(jiān)測緊密配合，就成了基坑工程中質(zhì)量保證的一個主要因素?；庸こ淌┕で埃紫?，采用有限元軟件對項目進行三維建模，對施工過程進行了模擬，然后對建設(shè)中可能出現(xiàn)的問題進行了預(yù)測，為后期基坑工程的順利進行提供了指導(dǎo)。基坑工程在開工建設(shè)之初，對于支護結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移而言、對周圍土體位移進行了實時的監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)存在的安全隱患，確保基坑工程和周圍環(huán)境安全?；庸こ淘诮ǔ珊螅瑢⒛M結(jié)果和監(jiān)測結(jié)果進行比較，對其差異性進行分析。為類似基坑工程支護方案設(shè)計及現(xiàn)場施工提供參考。在這一章中，首先，對近年來一些常用的深基坑支護形式應(yīng)用，范圍和特點進行闡述。接著針對A工程基坑工程進行研究，較系統(tǒng)地研究了基坑支護工程設(shè)計與施工的關(guān)鍵技術(shù)，對相似地質(zhì)條件下的復(fù)雜深基坑支護工程施工有較大的實踐意義和應(yīng)用價值。參考文獻[1]TanY,WangD.CharacteristicsofaLarge-ScaleDeepFoundationPitExcavatedbytheCentral-LslandTechniqueinShanghaiSoftClay.II：Top-DownConstructionofthePeripheralRectangularPit[J].JournalofGeotangular&GeoenvironmentalEngineering,2013,139(11):1894-1910.[2]XuP,HanY,DuanH,etal.EnvironmentalEffectsInducedbyDeepSubwayFoundationPitExcavationinYellowRiverAlluviallandforms[J].GeotechnicalandGeologicalEngineering,2015,33(6):1587-1594.[3]WangW,YanJ,ZhanZ.ResearchonSupportingOptimizationandApplicationsofDeepFoundationPitintheYellowRiverAlluvialFormationf[J].ChineseJournalofUndergroundSpace&Eengineering,2016.[4]LeungE,NgC.Wallandgroundmovementsassociatedwithde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