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随着我国城乡建设规模的不断升级,地面以上的空间已经日趋饱和,人们便开始寻求城市地下发展的空间,对其进行开发利用。首当其冲的便是基坑工程,至上世纪90年代,高层建筑的建造、大型市政设施的施工及大量地下空间的开发促使基坑工程快速发展,相关工程技术逐渐走向成熟,伴随着地下开发层次不断的深入,基坑的规模越来越大,进入21世纪以后基坑工程呈现“大、深、紧、近”等特点,其对技术的要求也越来越高,尤其是在较复杂的水文地质条件下,如何高效的、经济的解决基坑支护等方面的问题,地质工程界的学者和工程施工技术人员进行了不断地努力,取得了许多丰硕的成果积累了大量的经验,使得新工艺、新技术、新方法不断涌现。本文较为详细的介绍了天津地区地基土的分布特征、工程地质条件、水文地质条件、基坑支护的技术方法,结合其实践重点分析了SMW工法基坑支护技术在天津市地区地铁线路施工基坑支护中的应用。该工法是soilmixing wall的缩写,是使水泥类悬浊液在原地层中与土体搅拌混合形成墙体的技术。该工法于1976年在日本问世,在几十年间该工法在日本施工已达到1000多万平米,约占各种工法施工地下连续墙的50%左右。采用水泥土搅拌桩改良软土层的性状,起到止水的功能然后在水泥土混合体未结硬前插入型钢作为其应力补强材料,增强水泥土墙的抗剪强度,发挥挡土功能;支护结束以后,其型钢全部回收,既节约了资源还降低了该工程的成本,这与我国现在所倡导的建立资源节约型社会相适应。
在本论文的第二章详细介绍了基坑支护体系,基坑支护工程是一个古老而具有时代特点的岩土工程课题。建筑基坑工程是岩土工程的一部分,该工程是指建筑物或构筑物地下部分施工时,需开挖基坑,进行施工降水和基坑周边的围挡,同时要对基坑四周的建筑物、构筑物、道路、地下管线进行监测和维护,确保正常、安全施工的一项综合性工程。论文主要对天津地区的地基土的分布特征、基坑支护结构类型等进行分析研究。在收集、整理、分析的地形地貌、水文地质及工程地质资料的基础上,详细的阐述了天津市地区的工程地质条件、水文地质条件,对建筑场地地基土层进行了系统的描述,为天津地区基坑支护工程中采用SMW工法作了全面的优化与参考。近几年,天津市区及滨海新区的飞速发展,使得高层建筑及地铁线路越来越多。由于天津市毗邻渤海,地下水极其丰富,其土质主要为杂填土,粉土及淤泥粘土。怎么在该软土地区水位较高的情况下进行深基坑的施工,已经成为工程技术人员的难题。鉴于此情况,结合天津地铁二号线咸阳路站工程实例,本文着重对深基坑的支护结构-SMW工法的施工进行了理论探讨与实践分析。无论是经济效益,还是社会效益,都取得了显著的成果。
在本论文的第三章、第四章详细介绍了SMW工法的施工工艺及在天津基坑支护中的应用实践,施工表明该工法适用于各类土层包括砂砾层、岩层、卵石层。其以多轴型钻孔搅拌机在现场一定位置向一定深度进行钻孔,在钻头处喷出水泥系固化剂而与地基土自上而下、自下而上反复进行混合搅拌,在各施工单元之间则采取部分重叠搭接施工,在水泥土混合体未结硬之前插入H型钢或钢板作为补强材料,与水泥土结硬形成具有一定强度和刚度的、完整连续的、无接缝地下连续墙体,该工法的水泥用量远远小于钻孔灌注桩的水泥用量,止水性能也很好,其渗透系数可达到10-6级,对周围的地层影响也相对较小,并且施工效率高,可以缩短工期,与传统工艺相比,其产生的废土较少,使用H型钢等材料做芯材,使其墙体具有较大的抗弯能力,使其由防渗墙变成防渗的挡土墙,实现一墙多用。通过本论文的研究,为广大的施工技术人员今后在沿海软土地区使用SMW工法这种新型深基坑围护结构提供了宝贵的实践经验,也为天津市区级滨海新区的深基坑工程的施工与优化设计提供一个范例,使深基坑支护结构的形式不断完善,促进其理论合理、科学的发展,以减少深基坑工程事故的发生,获得更好的经济与社会效益。
本工程的设计及施工的成功实施说明了该工法在软土地区的应用是可行的;将该工法与软土地区常用的地下连续墙支护、钻孔灌注桩支护、土钉墙喷锚网支护、水泥搅拌桩止水帷幕等工艺进行了成本核算、工期比较,该工法具有较强的可操作性,并且造价低。预计SMW工法在天津及广大软土地区的基坑工程施工中具有更广阔的应用前景。