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基坑支护广义上包括挡土结构、隔水帷幕、支承技术、降水技术及环境保护技术等方面。
(1)挡土结构。包括重力坝、钢筋混凝土地下连续墙、劲性水泥土桩等。
①重力坝:用深层搅拌、旋喷等工艺形成的水泥土重力坝挡土和隔水,可不用支承,上海博物馆工程基坑就采用该类型挡土结构,深度达到9.8m。
②钢筋混凝土地下连续墙:这种工艺在世界上已经有50年历史,可以挡土和隔水,有现场浇筑与成槽后插入预制地下墙两种。对于现场浇筑地下墙,我国已做到深度60m,有的国家已经在考虑生产成槽能力200m以上的水平多轴式回转钻机,壁厚可达到4m,预制地下墙深度可达30m。
③劲性水泥土桩(SMW工法):在水泥土排桩内插入型钢,以型钢受力,水泥土作为隔水帷幕。此法在日本使用较多。
(2)隔水帷幕。有水泥土排桩、注浆帷幕、薄型地下连续墙等。日本最近制成称之为TRUST-21型的成槽机,成槽最小壁厚仅为0.2m,深度200m,采用泥浆固化成壁。
(3)支承技术。主要包括以下几种支承技术:
①型钢支撑:传统采用。
②钢筋混凝土支撑:为适应不规则基坑的体形并使挖土有较大空间,在我国特别是在上海地区创造与发展了一种钢筋混凝土支撑体系,有对撑、角撑、排撑及拱形、环圈形支撑。上海最大环圈直径达92m,天津施工建成了直径一百余米的大环圈。采用钢筋混凝土支撑体系的优点是一次性投入少,适应性强;最大的缺点是只能一次性使用,社会资源浪费大,爆破拆除时对环境有影响。
③双向双股复加预应力钢管支撑:双股井字形接头可以解决传统的钢支撑空间小的缺点,以方便挖土。双向施加预应力还可以针对土的流变特性,复加预应力控制变形。在一些重要地段,特别是在地铁隧道边的深基坑施工都采用此法。
④土锚杆(土钉)拉锚:在挡土结构处侧向向基坑外土体深部打入锚杆,可以加预应力,以达到锚桩挡土的目的。这种方法一般适用于土质较好的大型深基坑。
(4)降水技术。地下水位较高的地区和较深的基坑都需要采取降水措施,常用的有:轻型井点,可深至3~7m;喷射井点,可深至7~15m;深井及加真空深井,可深至10m以下;大口径明排水管井,在土质好的北京等地区常有应用。
(5)环境保护技术。主要包括以下技术:
①井点回灌技术:目的是控制基坑外的水位,防止坑外管线、道路、建筑物产生固结沉降。
②堵漏技术:目的是控制向基坑内渗水,有各种即时堵漏及注浆技术。
③信息监测与信息化施工技术:基坑支护的应力-应变计算往往由于参数选取不准,计算值有时只能是一个参考值。为保护环境,需在工程进行中监测即时变形,并采取可靠的即时加固措施,以防事故发生。应用计算机,可以提供施工过程中支护体系及环境的受力状态及变形数据,由于信息技术及各种加固技术的提高,已经可以实现毫米级的变形控制。调节变形的技术手段主要有:可以在基坑内外进行双液快硬注浆;可以对支撑施加预应力或增加支撑;也可以调整挖土速度及支撑施工的程序,即充分考虑土体变形的时空效应,以施工速度的变化来减小变形。