超深基坑支护新突破:50米级地下连续墙施工关键技术
随着城市地下空间开发向纵深发展,50米级超深基坑成为常态。在这一领域,地下连续墙技术迎来关键突破,其在于了三大技术瓶颈:
1.成槽与槽壁稳定控制:传统设备难以保证超深槽段的垂直精度与槽壁稳定。突破点在于采用大功率、高精度双轮铣槽机,配合智能导向系统实时纠偏;同时研发复合泥浆体系,在超深、高承压水地层中形成泥皮护壁,确保槽壁在漫长施工周期内坚如磐石。
2.超深钢筋笼安全吊装:50米级钢筋笼重量与长度剧增,整体吊装风险巨大。创新采用“分节制作、空中对接”工艺,结合BIM模型模拟与大型履带吊机智能协同,实现百米高空毫米级对接,大幅提升效率与安全性。
3.接头与严苛防渗保障:超深地连墙接头是防渗生命线。技术突破体现在广泛应用高精度H型钢接头,并优化其定位与刷壁工艺;在关键部位引入十字钢板接头或套铣接头,显著提升接头抗剪与止水性能;同时采用超声波透射法等检测技术,对墙体质量进行“体检”。
这些关键技术的成熟应用,标志着我国在超深基坑支护领域取得重大进展,为特大型地铁枢纽、超高层建筑深基础及大型地下能源设施的建设,提供了至关重要的安全与技术保障,有力支撑了城市空间向立体化、深层化拓展的战略需求。
好的,这里是对深基坑支护技术“排桩+内支撑”与“地下连续墙”在选型省钱方面的对比分析:
省钱策略:在满足安全、变形控制要求的前提下,选择综合成本的方案。
1.“排桩+内支撑”的省钱优势:
*材料成本较低:排桩(钻孔灌注桩、预制桩等)本身是线状结构,单位延米混凝土和钢筋用量通常显著低于实心板状的地下连续墙。
*施工设备及效率:排桩施工设备(旋挖钻、冲击钻、静压桩机等)相对常见,租赁或购置成本可能低于大型、的地下连续墙成槽机(如抓斗、铣槽机)。排桩施工速度通常更快,工期缩短可节省间接成本(管理费、设备租赁费等)。
*内支撑的灵活性:钢支撑可回收周转使用,摊销成本较低(尤其对多基坑项目或支撑层数多时)。混凝土支撑虽不可回收,但截面尺寸和配筋可优化设计。内支撑体系在平面上布置相对灵活,可避开局部障碍物。
*地质适应性(有利条件下):在土层稳定、地下水不丰富、无需特别深嵌固的地层中,排桩施工简便、成本可控。
2.“地下连续墙”的省钱潜力:
*“两墙合一”效应:这是地下连续墙省钱点。当设计为“两墙合一”(即同时作为基坑支护结构和地下室外墙)时,可以完全省去地下室外墙的建造费用(包括土方开挖、模板、混凝土、防水、回填等)。在深基坑、大型地下室项目中,这笔节省的费用往往非常巨大,足以抵消甚至远超其作为支护结构本身的较高成本。
*减少支撑/锚索费用:地下连续墙自身刚度极大,变形控制好。对于不太深的基坑,可能只需1-2道支撑甚至无需支撑(悬臂),或仅需较少的锚索,节省了内支撑/锚索的材料、施工和拆除费用。
*复杂地质/环境下的优势:在深厚软土、高承压水、砂层、临近重要建(构)筑物等对止水、变形要求极高的场景下,地下连续墙的可靠性和止水性能是排桩难以比拟的。虽然其单方造价高,但避免了因排桩止水失败、变形过大导致的风险处理费用(如抢险、赔偿、工期延误),从风险成本角度看可能更“省钱”。
*施工空间受限:当红线紧贴边界或场地极其狭窄无法施作锚索时,地下连续墙(结合内支撑)可能是可行方案,此时其成本具有合理性。
选型更省钱的决策要点:
1.基坑深度与规模:
*浅~中等深度基坑:优先考虑排桩+内支撑(尤其钢支撑),成本通常更低。
*超深基坑、超大地下室:“两墙合一”的地下连续墙综合成本优势显著,是。
2.“两墙合一”可行性:项目是否允许且需要地下连续墙兼作结构外墙?这是决定性的经济因素。
3.地质水文条件:
*土层好、地下水少:排桩+内支撑经济性好。
*软土、流砂、承压水丰富、性地层:地下连续墙虽然单价高,但成功率高、风险小,综合成本可能更优。
4.环境要求(变形与止水):
*临近敏感建筑、管线:对变形控制要求极高时,地下连续墙的刚度优势使其成为(从而可能更经济)的选择。止水要求严苛时,连续墙是。
5.工期要求:排桩施工通常更快,缩短工期可省钱。连续墙成槽效率是关键。
6.支撑体系:钢支撑可周转则成本优势大。混凝土支撑或锚索成本需具体计算比较。
结论:
没有“更省钱”的技术,关键在于匹配项目特征。对于一般深度、地质条件尚可、无需“两墙合一”的项目,“排桩+内支撑”(尤其钢支撑)通常是更经济的选择。对于超深、超大基坑、地质水文条件复杂、环境敏感、尤其可实现“两墙合一”的项目,地下连续墙虽然初期支护造价高,但通过节省外墙费用、降低风险和减少支撑,其全寿命周期综合成本往往更具优势,是更“省钱”的明智之选。终决策必须基于详细的地勘、设计计算和的成本效益分析。
基坑支护混凝土强度等级误区:C30vsC35对支护刚度的影响
在基坑支护结构(如灌注桩、地下连续墙)设计中,普遍存在一个认知误区:认为提高混凝土强度等级(如从C30升至C35)能显著提升支护结构的整体刚度,从而更好地控制基坑变形。这种观点忽略了支护结构刚度的影响因素。
误区剖析
1.混淆强度与刚度:混凝土强度等级(C30、C35)主要反映的是其抗压强度极限值,是材料抵抗破坏的能力指标。而支护结构的刚度(K)是其抵抗变形的能力,对于受弯构件(如支护桩墙),其抗弯刚度(EI)由材料弹性模量(E)和截面惯性矩(I)共同决定。
2.弹性模量(E)增长有限:混凝土的弹性模量(E)与其立方体抗压强度(fcu)相关,但并非线性倍增。例如:
*C30混凝土:E≈3.00×10⁴MPa
*C35混凝土:E≈3.15×10⁴MPa
*提升幅度仅约5%。
3.刚度(EI)提升微乎其微:支护结构刚度K∝EI。当截面尺寸(决定I值)不变时,仅靠将混凝土从C30提升至C35:
*EI提升幅度≈E提升幅度≈5%。
*这种微小的刚度提升,在控制基坑变形(位移量与刚度成反比)方面效果极其有限,几乎可忽略不计。
刚度提升的途径:截面尺寸
*截面惯性矩(I)是刚度的决定性因素。I值与构件截面尺寸(如桩径、墙厚)的四次方成正比(如圆形截面I=πD⁴/64)。
*实例对比:
*将桩径从1.0m增至1.1m(+10%),I值增加约46%,刚度显著提升。
*混凝土从C30升至C35(E+5%),截面不变,I不变,刚度仅+5%。
结论与建议
试图通过提高混凝土强度等级(如C30至C35)来显著提升基坑支护刚度是一个明显的误区。其效果远不如适度增加支护构件的截面尺寸(桩径、墙厚)。设计中应:
1.优先优化几何尺寸:通过增大截面尺寸来获取显著的刚度提升。
2.强度等级满足承载即可:根据结构内力计算确定所需的低强度等级(常为C30),盲目提高强度不仅对刚度贡献微小,还会增加成本和脆性风险。
3.综合设计考量:支护设计需系统考虑地质、开挖深度、周边环境、支撑体系等,刚度控制的在于结构体系的合理选型和尺寸优化,而非混凝土强度等级的微小提升。