造价员土建工程:措施项目3
三、土壁支护
基坑坑壁支护有三种类型:加固型支护、支挡型支护以及两种类型支护结合使用的混合型支护。应根据工程特点、土质条件、地下水位、开挖深度、施工方法及相邻建筑等情况,经技术经济比较后选定。
(一)加固型支护
加固型支护是对基坑边坡滑动棱体范围及其附近土体进行加固,改善其物理力学性能,使其成为具有一定强度和稳定性的土体结构,从而保证边坡稳定,并兼有抗渗作用。
1.深层搅拌水泥土桩墙支护
深层搅拌法是利用深层搅拌机在边坡土体需要加固的范围内,将软土与固化剂强制拌和,使软土硬结成具有整体性、水稳性和足够强度的水泥加固土,称为水泥土搅拌桩。
深层搅拌法由于将固化剂和原地基土搅拌混合,不存在水对周围地基的影响,不会使地基侧向挤出,故对临近已有的建筑影响较小,施工时无振动和噪声,不污染环境;加固后土体重度不变,使软弱下卧层不产生附加沉降。它适用于淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高且地基承载力标准不大于120kPa粘性土等软土地基加固。深层搅拌法利用的固化剂为水泥,掺入量为加固土体重的7%~15%。
深层搅拌法加固机理:深层搅拌法加固软土地基的过程,是水泥加固土的物理化学反应过程。由于水泥掺量仅占加固土重的7%~15%,水泥的水解和水化反应是在具有一定活性的土层中进行,其硬化速度缓慢而且复杂。水泥水解和水化反应生成不溶的呈细分散状态的凝胶体;发生离子交换和团粒作用,使大量土颗粒形成较大的土团粒,又由于凝胶体的强烈的吸附活性,将土团粒进一步结合起来,形成坚固的连接,发生硬凝反应生成不溶于水的稳定结晶矿物,增大了土的强度和稳定性。土中拌入水泥使土粒间的孔隙大量为水泥和水化物填充,并不断向周围伸长,相互连接,从而形成具有一定强度的空间蜂窝结构。
深层搅拌法的施工工艺:深层搅拌机械就位——预搅下沉——喷浆搅拌提升——重复搅拌下沉——重复搅拌提升直至孔口。
2.高压喷射旋喷桩支护
高压喷射注浆法是利用工程钻机钻孔至设计处理的深度,采用高压发生装置,通过安装在钻杆端部的特殊喷嘴,向周围土体喷射固化剂,将软土与固化剂强制混合,使其胶结硬化后在地基中形成直径均匀的圆柱体。固化后的圆柱体称为旋喷桩。
高压喷射注浆法分为旋转喷射注浆法(旋喷法)和定向喷射注浆法(定喷法),主要用于加固地基,提高地基承载力,改善土的物理力学性能,组成防水帷幕。适用于处理淤泥、淤泥质土、砂土、粘性土、黄土和碎石土等地基。高压喷射注浆法利用的固化剂为水泥。
高压喷射注浆法加固机理:高压喷射加固的固化剂浆液通过装在钻杆侧面的喷嘴喷出后,具有很大的动能,形成高速高压的射流,冲击破坏土体,使土与固化剂浆液搅拌混合,凝固成圆柱状的固结体。喷射加固的有效喷射长度愈长,搅拌土的距离就愈大,可形成较大直径的喷射加固体
高压喷射注浆法的施工工艺:钻机就位——钻孔——插管——喷射注浆——拔管冲洗。高压喷射注浆法采用高压发生设备及钻机,对于坚硬土层则采用地质钻机。其喷射方法分为单管法、二重管法和三重管法。
(二)支挡型支护
支挡型支护是利用设置在基坑土壁上的支挡构件承受土壁的侧压力及其他荷载,保持土体结构的稳定。
1.土钉支护
土钉支护是以土钉作为主要受力构件的边坡支护技术,它由密集的土钉群、被加固的原位土体、喷射的混凝土面层和必要的防水系统组成。又称土钉墙。
土钉是用作加固或同时锚固原位土体的细长杆件。通常采取土层中钻孔,置入变形钢筋并沿孔全长注浆的方法做成。土钉依靠与土体之间界面粘结力或摩擦力,在土体发生变形的条件下被动受力,主要是受拉力作用。
(1)土钉支护的构造和特点
土钉支护由土钉、面层和防水系统组成。
土钉采用直径16~32mm的螺纹钢筋;与水平面夹角一般为5°~20°;长度在非饱和土中宜为基坑深度的0.6~1.2倍,软塑粘性土中宜为基坑深度的1.0倍;水平间距和垂直间距相等且乘积应不大于6m2,非饱和土中为1.2~1.5m,坚硬粘土或风化岩中可为2m,软土中为1m;土钉孔径为70~120mm,注浆强度不低于10MPa。
面层采用喷射混凝土,强度等级应不低于C20,厚度80~200mm,配置的钢筋网采用直径6~10mm的钢筋,间距150~300mm。
土钉与混凝土面层必须有效地连接成整体,混凝土面层应深入基坑底部不少于0.2m。
土钉支护具有以下特点:材料用量和工程量少,施工速度快;施工设备和操作方法简单;施工操作场地较小,对环境干扰小,适合在城市地区施工;土钉与土体形成复合土体,提高了边坡整体稳定性和承受坡顶荷载能力,增强了土体破坏的延性,利于安全施工;土钉支护位移小,对相邻建筑物影响小;经济效益好。
土钉支护适用于地下水位以上或经降水措施后的砂土、粉土、粘土等土体中。
基坑坑壁支护有三种类型:加固型支护、支挡型支护以及两种类型支护结合使用的混合型支护。应根据工程特点、土质条件、地下水位、开挖深度、施工方法及相邻建筑等情况,经技术经济比较后选定。
(一)加固型支护
加固型支护是对基坑边坡滑动棱体范围及其附近土体进行加固,改善其物理力学性能,使其成为具有一定强度和稳定性的土体结构,从而保证边坡稳定,并兼有抗渗作用。
1.深层搅拌水泥土桩墙支护
深层搅拌法是利用深层搅拌机在边坡土体需要加固的范围内,将软土与固化剂强制拌和,使软土硬结成具有整体性、水稳性和足够强度的水泥加固土,称为水泥土搅拌桩。
深层搅拌法由于将固化剂和原地基土搅拌混合,不存在水对周围地基的影响,不会使地基侧向挤出,故对临近已有的建筑影响较小,施工时无振动和噪声,不污染环境;加固后土体重度不变,使软弱下卧层不产生附加沉降。它适用于淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高且地基承载力标准不大于120kPa粘性土等软土地基加固。深层搅拌法利用的固化剂为水泥,掺入量为加固土体重的7%~15%。
深层搅拌法加固机理:深层搅拌法加固软土地基的过程,是水泥加固土的物理化学反应过程。由于水泥掺量仅占加固土重的7%~15%,水泥的水解和水化反应是在具有一定活性的土层中进行,其硬化速度缓慢而且复杂。水泥水解和水化反应生成不溶的呈细分散状态的凝胶体;发生离子交换和团粒作用,使大量土颗粒形成较大的土团粒,又由于凝胶体的强烈的吸附活性,将土团粒进一步结合起来,形成坚固的连接,发生硬凝反应生成不溶于水的稳定结晶矿物,增大了土的强度和稳定性。土中拌入水泥使土粒间的孔隙大量为水泥和水化物填充,并不断向周围伸长,相互连接,从而形成具有一定强度的空间蜂窝结构。
深层搅拌法的施工工艺:深层搅拌机械就位——预搅下沉——喷浆搅拌提升——重复搅拌下沉——重复搅拌提升直至孔口。
2.高压喷射旋喷桩支护
高压喷射注浆法是利用工程钻机钻孔至设计处理的深度,采用高压发生装置,通过安装在钻杆端部的特殊喷嘴,向周围土体喷射固化剂,将软土与固化剂强制混合,使其胶结硬化后在地基中形成直径均匀的圆柱体。固化后的圆柱体称为旋喷桩。
高压喷射注浆法分为旋转喷射注浆法(旋喷法)和定向喷射注浆法(定喷法),主要用于加固地基,提高地基承载力,改善土的物理力学性能,组成防水帷幕。适用于处理淤泥、淤泥质土、砂土、粘性土、黄土和碎石土等地基。高压喷射注浆法利用的固化剂为水泥。
高压喷射注浆法加固机理:高压喷射加固的固化剂浆液通过装在钻杆侧面的喷嘴喷出后,具有很大的动能,形成高速高压的射流,冲击破坏土体,使土与固化剂浆液搅拌混合,凝固成圆柱状的固结体。喷射加固的有效喷射长度愈长,搅拌土的距离就愈大,可形成较大直径的喷射加固体
高压喷射注浆法的施工工艺:钻机就位——钻孔——插管——喷射注浆——拔管冲洗。高压喷射注浆法采用高压发生设备及钻机,对于坚硬土层则采用地质钻机。其喷射方法分为单管法、二重管法和三重管法。
(二)支挡型支护
支挡型支护是利用设置在基坑土壁上的支挡构件承受土壁的侧压力及其他荷载,保持土体结构的稳定。
1.土钉支护
土钉支护是以土钉作为主要受力构件的边坡支护技术,它由密集的土钉群、被加固的原位土体、喷射的混凝土面层和必要的防水系统组成。又称土钉墙。
土钉是用作加固或同时锚固原位土体的细长杆件。通常采取土层中钻孔,置入变形钢筋并沿孔全长注浆的方法做成。土钉依靠与土体之间界面粘结力或摩擦力,在土体发生变形的条件下被动受力,主要是受拉力作用。
(1)土钉支护的构造和特点
土钉支护由土钉、面层和防水系统组成。
土钉采用直径16~32mm的螺纹钢筋;与水平面夹角一般为5°~20°;长度在非饱和土中宜为基坑深度的0.6~1.2倍,软塑粘性土中宜为基坑深度的1.0倍;水平间距和垂直间距相等且乘积应不大于6m2,非饱和土中为1.2~1.5m,坚硬粘土或风化岩中可为2m,软土中为1m;土钉孔径为70~120mm,注浆强度不低于10MPa。
面层采用喷射混凝土,强度等级应不低于C20,厚度80~200mm,配置的钢筋网采用直径6~10mm的钢筋,间距150~300mm。
土钉与混凝土面层必须有效地连接成整体,混凝土面层应深入基坑底部不少于0.2m。
土钉支护具有以下特点:材料用量和工程量少,施工速度快;施工设备和操作方法简单;施工操作场地较小,对环境干扰小,适合在城市地区施工;土钉与土体形成复合土体,提高了边坡整体稳定性和承受坡顶荷载能力,增强了土体破坏的延性,利于安全施工;土钉支护位移小,对相邻建筑物影响小;经济效益好。
土钉支护适用于地下水位以上或经降水措施后的砂土、粉土、粘土等土体中。
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