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基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中,不同支護(hù)類型的優(yōu)缺點(diǎn)分析
在基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中,不同支護(hù)類型的優(yōu)缺點(diǎn)需結(jié)合地質(zhì)條件、施工環(huán)境、成本及變形控制需求綜合評(píng)估。以下是對(duì)常見支護(hù)類型的詳細(xì)分析:
1. 排樁支護(hù)
結(jié)構(gòu)形式:由混凝土灌注樁、人工挖孔樁或預(yù)制樁組成,可單獨(dú)使用或與止水帷幕(如高壓旋噴樁)結(jié)合。
適用條件:軟土、中等深度基坑(一般<15m),需兼顧擋土與止水。
優(yōu)點(diǎn)
剛度大:樁體抗側(cè)移能力強(qiáng),適用于較深基坑。適應(yīng)性廣:可根據(jù)地質(zhì)調(diào)整樁徑、樁長(zhǎng)和樁間距??膳浜掀渌胧喝缗c錨桿、內(nèi)支撐結(jié)合,增強(qiáng)穩(wěn)定性。
缺點(diǎn)
需止水措施:樁間易滲水,需增設(shè)止水帷幕或高壓注漿。成本較高:樁體施工成本高于土釘墻等,且需配合復(fù)雜工序。施工周期長(zhǎng):成樁需專用設(shè)備(如旋挖鉆機(jī)),工期較長(zhǎng)。
典型問題:在砂土層中易塌孔,需泥漿護(hù)壁;樁間止水失效可能導(dǎo)致管涌。
2. 地下連續(xù)墻
結(jié)構(gòu)形式:現(xiàn)場(chǎng)澆筑的鋼筋混凝土連續(xù)墻體,深度可達(dá)30m以上。
適用條件:超深基坑(>20m)、周邊環(huán)境復(fù)雜(如緊鄰地鐵、建筑物)。
優(yōu)點(diǎn)
止水性能極佳:墻體連續(xù)無接縫,無需額外止水措施。剛度極高:變形小,適用于對(duì)周邊保護(hù)要求高的工程??勺鳛榈叵陆Y(jié)構(gòu)外墻:直接作為地下室墻體,節(jié)省成本。
缺點(diǎn)
成本高昂:成槽機(jī)施工費(fèi)用高,混凝土澆筑要求嚴(yán)格。施工復(fù)雜:需專用設(shè)備,對(duì)復(fù)雜地層(如堅(jiān)硬巖石)適應(yīng)性差。污染風(fēng)險(xiǎn):泥漿處理不當(dāng)可能污染環(huán)境。
典型問題:在軟土中需設(shè)置支撐系統(tǒng)(如鋼支撐),否則易受壓屈曲。
3. 土釘墻
結(jié)構(gòu)形式:通過鉆孔注漿形成土釘,表面噴射混凝土面層。
適用條件:穩(wěn)定土層、地下水位低、淺基坑(<10m)。
優(yōu)點(diǎn)
經(jīng)濟(jì)高效:材料與施工成本低,適合短工期項(xiàng)目。施工便捷:機(jī)械鉆孔與噴射混凝土可快速完成。柔性支護(hù):允許土體適度變形,適用于軟土區(qū)。
缺點(diǎn)
土層要求高:松散砂土、高水位區(qū)易失效,需配合降水或微型樁。變形較大:深基坑中位移可能超過規(guī)范限值(如>30mm)。耐久性問題:噴射混凝土面層易開裂,長(zhǎng)期穩(wěn)定性存疑。
典型問題:超挖或注漿不飽滿會(huì)導(dǎo)致土釘承載力下降。
4. 水泥土攪拌樁
結(jié)構(gòu)形式:通過攪拌機(jī)將水泥漿與土體混合,形成重力式擋墻。
適用條件:軟土、臨時(shí)支護(hù)、臨時(shí)性工程(如基坑深度<7m)。
優(yōu)點(diǎn)
成本低廉:材料簡(jiǎn)單,施工機(jī)械輕便。止水效果較好:連續(xù)墻體可阻隔地下水。環(huán)保性佳:無泥漿污染,適用于市區(qū)敏感區(qū)域。
缺點(diǎn)
抗側(cè)壓力弱:墻體強(qiáng)度低(一般1~2MPa),易開裂變形。工期長(zhǎng):分層攪拌施工速度慢,受天氣影響大。整體性差:接頭處易滲漏,需設(shè)置格柵或型鋼增強(qiáng)。
典型問題:在含礫石地層中攪拌困難,成墻質(zhì)量不穩(wěn)定。
5. 放坡開挖
結(jié)構(gòu)形式:階梯式放坡,坡率根據(jù)土質(zhì)確定(如砂土1:1,黏土1:0.75)。
適用條件:土質(zhì)良好、地下水位低、場(chǎng)地開闊的淺基坑(<5m)。
優(yōu)點(diǎn)
經(jīng)濟(jì)性最優(yōu):無需支護(hù)結(jié)構(gòu),直接開挖。施工簡(jiǎn)單:無需大型設(shè)備,適合短工期。便于排水:自然放坡利于地表水排泄。
缺點(diǎn)
占用空間大:坡體體積增加土方量,密集區(qū)無法實(shí)施。變形不可控:軟土中易發(fā)生滑移或坍塌。適用性窄:僅限淺基坑和簡(jiǎn)單地質(zhì)條件。
典型問題:坡頂超載(如堆土、車輛)易引發(fā)失穩(wěn)。
6. 內(nèi)支撐系統(tǒng)
結(jié)構(gòu)形式:鋼支撐(鋼管、型鋼)或混凝土支撐組成的網(wǎng)格體系。
適用條件:大深度基坑(>15m)、軟土地區(qū)、周邊環(huán)境敏感。
優(yōu)點(diǎn)
變形控制強(qiáng):支撐剛度大,可有效限制基坑位移(<20mm)。適應(yīng)性強(qiáng):可配合樁錨支護(hù)或地下連續(xù)墻使用。靈活性高:可分區(qū)開挖,靈活調(diào)整施工順序。
缺點(diǎn)
成本高:鋼材用量大,混凝土支撐拆除費(fèi)用高。工期影響:支撐拆除需等待混凝土強(qiáng)度達(dá)標(biāo),延誤后續(xù)施工。施工復(fù)雜:需精準(zhǔn)計(jì)算支撐軸力,安裝精度要求高。
典型問題:鋼支撐銹蝕需防腐處理,混凝土支撐可能因收縮產(chǎn)生裂縫。
支護(hù)類型選擇關(guān)鍵因素
地質(zhì)條件:軟土優(yōu)先選地下連續(xù)墻或內(nèi)支撐;砂土需防滲透,可選排樁+止水帷幕。巖石地層可采用錨桿或微型樁,避免攪拌樁。環(huán)境要求:鄰近建筑物時(shí),地下連續(xù)墻或樁錨支護(hù)更優(yōu)。環(huán)保敏感區(qū)宜用水泥土攪拌樁或放坡。經(jīng)濟(jì)性:淺基坑選土釘墻或放坡;深基坑需權(quán)衡內(nèi)支撐與地下連續(xù)墻成本。工期:土釘墻施工快,適合緊急工程;地下連續(xù)墻工期長(zhǎng)但可兼作結(jié)構(gòu)墻。
剛性支護(hù)(地下連續(xù)墻、排樁):變形小但成本高,適用于復(fù)雜深基坑。柔性支護(hù)(土釘墻、放坡):經(jīng)濟(jì)但變形大,適合簡(jiǎn)單淺基坑。組合支護(hù)(樁錨、樁撐):平衡經(jīng)濟(jì)性與控制能力,是中等深度基坑的首選。
實(shí)際設(shè)計(jì)中需結(jié)合數(shù)值模擬(如有限元分析)和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè),動(dòng)態(tài)優(yōu)化支護(hù)方案,確保安全與經(jīng)濟(jì)性的統(tǒng)一。
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