巖土工程師備考資料：基坑圍護(hù)(1)

　　80年代末，開發(fā)利用地下空間，建設(shè)多層地下室、地下鐵道、地下商業(yè)街等各種地下建筑，成為上海城市建設(shè)的新趨勢之一。在建筑物稠密的城市中心，深基坑的開挖成為巖土工程的一個重要課題?；訃o(hù)體系，是一個土體、支護(hù)結(jié)構(gòu)相互共同作用的有機(jī)體，由于周圍建筑物及地下管道等因素的制約，對支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全性有了更高的要求。不僅要能保證基坑的穩(wěn)定性及坑內(nèi)作業(yè)的安全、方便，而且要使坑底和坑外的土體位移控制在一定范圍內(nèi)，確保鄰近建筑物及市政設(shè)施正常使用。

　　90年代初，由于設(shè)計、施工不當(dāng)，發(fā)生了多起深基坑工程事故。僅1992～1994年，就發(fā)生了30余項，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和不良后果。浦東地區(qū)良豐大廈攪拌樁壩體的圓弧式整體滑動;齊魯大廈攪拌樁壩體的傾覆破壞;良友大廈由于鄰近供銷大廈打工程樁使圍護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生超大水平位移，導(dǎo)致工程樁的大位移及斷裂;服飾中心由于支撐施工未按設(shè)計要求，導(dǎo)致支撐失穩(wěn)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生“踢腳”破壞等。特別嚴(yán)重的是廣東路、福建路處的昌都大廈，深基坑地下連續(xù)墻圍護(hù)，在開挖到基底深度13米，第三道支撐未及支護(hù)時，突然在廣東路一側(cè)發(fā)生坍落，折斷了2條電力電纜，1條煤氣管，1輛重車跌落坑內(nèi)，估計造成的損失達(dá)上億元，形成上海建筑史上少見的大事故。這些事故引起了上海市政府和工程界的高度重視。1993年，市建委批準(zhǔn)上海市勘察設(shè)計協(xié)會巖土工程委員會負(fù)責(zé)編寫上海市標(biāo)準(zhǔn)《基坑工程設(shè)計規(guī)程》，對基坑工程的設(shè)計和施工，提出了更嚴(yán)格的要求。

　　重力式攪拌樁擋墻

　　在軟粘土地基中開挖深度為5～7米左右的基坑，應(yīng)用深層攪拌法形成的水泥土樁擋墻，可以較充分利用水泥土的強(qiáng)度，并可利用水泥土防滲性能，同時作為防滲帷幕。因此，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。水泥土重力式擋墻一般做成格柵形式，按重力式擋墻計算。廣泛用于開挖深度7米以內(nèi)的深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、管道溝支護(hù)結(jié)構(gòu)、河道支護(hù)結(jié)構(gòu)、地下人行道等。

　　80～90年代，水泥土攪拌樁支擋結(jié)構(gòu)得到了廣泛應(yīng)用和進(jìn)一步發(fā)展，已有數(shù)百項工程采用這一新技術(shù)。由于施工時無振動、無噪音、無污染、開挖基坑一般不需要井點降水，也不需要支撐和拉錨，基坑內(nèi)整潔干燥，有利文明施工?；又車鼗冃涡。瑢χ車h(huán)境影響小，因此受到普遍歡迎。

　　1981年，寶鋼緯三路P-5污水處理站是上海地區(qū)利用深層攪拌法作為擋土結(jié)構(gòu)的先導(dǎo)。1983年，上海市人防科研所、同濟(jì)大學(xué)地下工程系等單位在市科委的支持下，提出了“水泥土攪拌樁側(cè)向支護(hù)應(yīng)用技術(shù)研究”的課題，結(jié)合四平路地下車庫深基坑開挖進(jìn)行試驗研究。該基坑的實際開挖面積為86米×49米，開挖深度5.75米，局部深度6.75米。經(jīng)過對水泥攪拌樁的物理力學(xué)特性、影響水泥土抗壓強(qiáng)度的各種因素(水泥摻入比、水泥標(biāo)號、齡期及養(yǎng)護(hù)條件等)，對水泥土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、滲透系數(shù)等進(jìn)行了試驗研究，獲得了許多第一手資料，經(jīng)過實際開挖，順利完成了研究任務(wù)。得出結(jié)論為：在場地容許下，開挖深度不大于7.0米的深基坑，在滿足支護(hù)體和機(jī)械操作所需要的場地面積條件下，不論何種土質(zhì)條件，只要精心設(shè)計(包括支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計和材料配合比設(shè)計)，嚴(yán)格施工，確保施工質(zhì)量，采用水泥土攪拌樁進(jìn)行邊坡支護(hù)都是可以取得成功的。

　　1983年，上海人防科研所等單位對11個工程進(jìn)行統(tǒng)計表明，基坑圍護(hù)技術(shù)的社會經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。上海市機(jī)電貿(mào)易大廈地下室基坑面積為3440平方米，實際開挖深度為7.0米，原已打了一排鋼筋混凝土板樁，化了100多萬元，尚需支撐、拉錨、二級井點降水，施工作業(yè)有困難。其南邊的金山閣酒家距基坑最近處只有3米左右，邊坡位移必須嚴(yán)格控制，后經(jīng)研究，改用水泥土攪拌樁加固邊坡，取消支撐、拉錨和井點降水，不僅邊坡穩(wěn)定可靠，確保了周圍建筑物和地下重要管線的安全，而且節(jié)約工程費(fèi)用30%以上，縮短工期1個多月。

　　上海市保險公司綜合樓雙層地下室基坑，面積1500平方米，實際開挖深度7米。原計劃采用鋼板樁加井點降水方案，因其周圍有5層磚混結(jié)構(gòu)居民住宅和4層廠房建筑物，實施原方案有困難。后改用水泥土攪拌樁邊坡支護(hù)，取得成功，節(jié)約成本30%左右，縮短綜合工期2個月。

　　90年代以來，隨著工程實踐經(jīng)驗的積累，水泥土擋土技術(shù)的發(fā)展和提高很快。除格柵狀結(jié)構(gòu)外，又發(fā)展了其他形式或更為節(jié)約的結(jié)構(gòu)方案。1990年，在江蘇路排管工程中，第一次應(yīng)用拱形水泥土支護(hù)結(jié)構(gòu)，該工程開挖深度9米，槽寬4.6米，總長度120米，采用變斷面水泥拱壁，并在拱腳處設(shè)置兩道支撐。拱形水泥土支護(hù)結(jié)構(gòu)的造價，低于其他結(jié)構(gòu)形式。以上海合流污水治理工程為例，開挖6.5米深、寬12米的箱涵槽，采用拱形結(jié)構(gòu)的造價，僅為鋼筋混凝土排樁的一半。

　　上海地鐵新龍華站整個洞口引道長60米、開挖深度3.1～5.21米的槽段，設(shè)計用水泥土攪拌樁支護(hù)坑壁。由于土質(zhì)很差，常用的水泥土攪拌樁支護(hù)難以滿足要求，為此在槽底增設(shè)加固攪拌樁。每隔3.75米打設(shè)1條與擋墻垂直的加固樁，加固樁僅在開挖深度下噴漿，兩端與擋墻相接，形成能支撐兩側(cè)墻體的橫撐。

　　水泥攪拌樁和鋼板樁復(fù)合，水泥攪拌樁與鉆孔灌注樁復(fù)合，都是以水泥攪拌樁阻水，鋼板樁或鉆孔灌注樁擋土的結(jié)構(gòu)。上海國際購物中心的基坑支護(hù)，就是采用水泥攪拌樁和鋼板樁復(fù)合形式。水泥攪拌樁和鉆孔灌注樁的復(fù)合形式，則是一種常用的支護(hù)結(jié)構(gòu)，開挖深度10米以內(nèi)的基坑，使用十分普遍。

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