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关键词:深基坑
1.深基坑支护类型选择
深基坑支护不仅要求确保边坡的稳定,而且要满足变形控制要求,以确保基坑周围的建筑物、地下管线、道路等的安全。如今支护结构日臻完善,出现了许多新的支护结构形式与稳定边坡的方法。
根据本地区实际情况,经比较采用钻孔灌注桩作为挡土结构,由于基坑开采区主要为粘性土,它具有一定自稳定结构的特性,因此护坡桩采用间隔式钢筋混凝土钻孔灌注桩挡土,土层锚杆支护的方案,挡土支护结构布置如下:(1)护坡桩桩径600mm,桩净距1000mm;(2)土层锚杆一排作单支撑,端部在地面以下2.00mm,下倾18°,间距1.6m;(3)腰梁一道,位于坡顶下2.00m处,通过腰梁,锚杆对护坡桩进行拉结;(4)桩间为粘性土不作处理。
2.深基坑支护土压力
深基坑支护是近些年来才发展起来的工程运用学科,新的完善的支护结构上的土压力理论还没有正式提出,要精确地加以确定是不可能的。而且由于土的土质比较复杂,土压力的计算还与支护结构的刚度和施工方法等有关,要精确地确定也是比较困难的。目前,土压力的计算,仍然是简化后按库仑公式或朗肯公式进行。常用的公式为:
主动土压力:
Eα=1/2γH2tg2(45°-Φ/2)-2CHtg(45°-Φ/2)+2C2/γ
工中:Eα——主动土压力(KN),γ——土的容重,采用加权平均值。H——挡土桩长(m)。Φ——土的内摩擦角(°)。C——土的内聚力(KN)。
被动土压力:EP=1/2γt2KPCt
式中:EP——被动土压力(KN),t——挡土桩的入土深度(m),KP——被动土压力系数,一般取K2=tg2(45°-Φ/2)。
由于传统理论存在达些不足,在工程运用时就必须作经验修正,以便在一定程度上能够满足工程上的使用要求,这也就是从以下几个方面具体考虑:
2.1.土压力参数:尤其抗剪强度C/Φ的取值问题。抗剪强度指标的测定方法有总应力法和有效应办法,前者采用总应力C、Φ值和天然重度γ(或饱和容量)计算土压力,并认为水压力包括在内,后者采用有效应力C、Φ及浮容量γ计算土压力,另解水压力,即是水土分算。总应办法应用方便,适用于不透水或弱透水的粘土层。有效应力法应用于砂层。
2.2.朗肯理论假定墙背与填土之间无摩擦力。这种假设造成计算主动土压力偏大,而被动土压力偏小。主动土压力偏大则是偏安全的,而被动土压力偏小则是偏危险的。针对这一情况,在计算被动土压力时,采用修正后的被动土压力系数KP,因为库仑理论计算被动土压力偏大。因此采用库仑理论中的被动土压力系数擦角δ,克服了朗肯理论在此方面的假定。可以求得修正后的KP是:KP=〔CosΨDCosδ[KF)]-Sin(Ψo+δ)SinΨo〕2
式中是按等值内摩擦角计算,对粘性土取ΦD=Φ是根据经验取值,δ一般为1/3Φ-2/3Φ。
2.3.用等值内摩擦角计算主动土压力。在实践中,对于抗深在10m内的支护计算,把有粘聚力的主动土压力Eα,计算式为:E=1/2CHtg2(45°-Φ/2)+2C2/γ。
用等值内摩擦角时,按无粘性土三角形土压力并入Φo,E=1/2γH2tg(45°-Φ/ 2),而E=E由此可得:tg(45°-[SX(]Φo2= rH2tg2(45°-Ψ/2)-4CHtg(45°-Ψ/2)+4C2/r2rH2
2.4.深基坑开挖的空间效应。基坑的滑动面受到相邻边的制约影响,在中线的土压力最大,而造近两边的压力则小,利用这种空间效应,可以在两边折减桩数或减少配筋量。
2.5.重视场内外水的问题。注意降排水,因为土中含水量增加,抗剪强度降低,水分在较大土粒表面形成剂,使摩擦力降低,而较小颗粒结合水膜变厚,降低了土的内聚力。
综上所述,结合本场地地质资料以及所选择的基抗支护形成,水压力和土压力分别按以下方式计算:
2.5.1.水压力:因支护桩所处地层主要为粘性土层,且为硬塑中密状态,另开挖前已作降水处理,故认为此压力采用水土合算是可行的。
2.5.2.土压力:桩后主动土压力,采用朗肯主动土压力计算,即:Eα=1/2γH2tg2(45°-Φ/2)-2CHtg(45°-Φ/2)+2C2/γ
桩前被动土压力,采用修正后的朗肯被动土压力计算,即:EP=1/2γt2KP+2KP Ct.
式中:KP=〔CosΨCosδ-Sin(Ψ+δ)SinΨ〕2
3.护坡桩的设计
该工程支护结构主要采用钢筋混凝土钻孔灌注桩加斜土锚的设计方案,桩的直径为600mm,桩间净距为1000mm.考虑基坑附近建筑屋的影响,还有环城南路上机车等动截荷的影响,支护设计时,笔者参照部分支护结构设计的相关情形取地面均布载荷q=40KN/m,:
3.1.桩上侧土压力:①桩后侧主动土压力,因为桩后土为三层(杂添土、粘土、粉粘土)所以计算时采用加权平均值的C、Φ、γ,Φ=21.32,得:Eα=4.7H2-2.76H+108.49;②桩前侧被动土压力:因为桩前侧土为两层(粘土层、粉质粘土层),所以计算时应采用加权平均值的C′、Φ′、γ′,得:EP=33.89676t2+104.5t;③均布载荷对桩的侧压力:由公式Eq=qKaH,得:Eq=18.672H.
3.2.桩插入深度确定:计算前须作如下假设:(1)锚固点A无移动;(2)灌注桩埋在地下无移动;(3)自由端因较浅不作固定端,按地下简支计算。
3.2.1.建立方程:对铰点(锚固点)A求矩,则必须满足:ΣMA=0
所以有:1KEP(23t+h-a)=Eq〔23 (h+t)-a〕+Ep(h+t2-α)q
式中:K为安全系数,取2,得:8.31t3+82.97t2-138.75t=114.12
3.2.2.插入深度及柱长计算:根据实际情况t取最小正解;t=1.99m.
根据《建筑结构设计手册》及综合地质资料,取安全系数为1.2,所以桩的总长度为:L=h+1 .5t=8.5+1.21.99=12.4(m)
3.3.锚拉力的计算:由于桩长已求出,对整个桩而言,由于力平衡原理可以求出A点的锚拉力,ΣFA=0,即:Eα+Eq=Ep+TA,取t=1.99解得:TA=194.35(KN)
4.土层锚定设计
锚固点埋深α=2m,锚杆水平间距1.6m,锚杆倾角18°,这是因为考虑到:(1)基坑附近有环城南路和建筑物的存在,倾角小,锚杆的握裹力易满足;(2)支护所在粘土层较厚,并且均一,可作为锚定区;(3)粘土层的下履层(粉质粘土层、粉砂层、圆砾层)都是饱水且较薄。
4.1.土层锚杆抗拔计算:土层锚杆锚固端所在的粘土层:c=47.7kpΨ=20.72°r=20 .13kN/m2
4.1.1.土层锚杆锚非固端段长度的确定:
由三角关系有:BF=sin(45°-Φ/2)/sin(45°-Φ/2+a)·(H-a-d)代入数据计算得:BF=5.06 m
4.1.2.土层锚杆锚段长度的确定:该土层锚杆采用非高压灌浆,则主体抗压强度按下面公式计算:r=C+(1/2)rhtgΨ。式中:r——埋深h处的抗剪强度,K——安全系数1.5,d——锚杆孔径,取0.12m,锚固段长度L=17.98m
【关键词】深基坑;支护设计;探讨
随着我国经济建设的迅速发展,城市建设步伐也在不断加快,伴随而来的是城市建设用地日益减少,现在已受到政府和社会各界的广泛关注。目前,城市建设的发展越来越重视地下空间的开发和利用,高层建筑地下结构越来越深,坡度越来越陡,并且很多深基坑边坡紧邻现有建筑物,由此而引发诸多的环境岩土工程问题及工程事故,不仅危及工程安全,造成巨大的人员伤亡和经济损失而且影响城市道路交通、供电供气、通讯等,引起社会不安。因此,深基坑的支护设计与施工成为了高层建筑突显的一个技术热点和难点。
1、深基坑工程现状分析
1.1、深基坑设计在城市发展中变得越来越重要
近年来,城市中的建筑密度随着城市现代化的推进而增大,随着高层建筑的不断兴建,深基坑开挖支护问题日益突出,地下空间的利用也变得尤为重要。地铁,是一个城市更进一步的标志性宏伟工程。如今无锡也加入到了地铁的新建中,想要在如此多的高楼大厦中打通时空的便捷的地下通道,不得不为此接受严峻的考验。
1.2、基坑越挖越深
住宅楼旁边“见缝插针”建高楼,开挖的深基坑令不少居民担心已有建筑的安全问题。基坑越挖越深,面积也越来越大,最深的为地下三层,面积达到10万平方米以上。或为了使用方便,或因为地皮昂贵,或为了符合城管规定及人防需要,建筑投资者不得不向地下发展。现在在大城市、沿海地区尤其是特区,地下3~4层已很寻常,5~6层也有。因此基坑深度多在10~16m间,在20m左右的也为数不少。因而深基坑开挖支护及对邻近建筑、道路及设施的影响日益为工程师们所关注,研究开发出许多好的措施。但是基坑开挖深度越来越深,开挖环境日益复杂,设计及施工人员经常遇到新的问题及新的挑战,从而使基坑工程的成功率降低。事故发生率更高。
1.3、基坑周围环境复杂
随着城市化的发展,对深基坑的设计支护要求越来越高,有些在重要高层和超高层建筑集中在人口稠密、建筑物密集的地方,并紧靠重要市政公路。而此处原有建筑结构陈旧,地上与地下管线密布。因此,对于专业人员的技术要求也更高,基坑开挖不仅要保证基坑本身的稳定,也要保证周围的建筑物和构筑物不受破坏。
1.4、基坑支护方法众多
诸如人工挖孔桩,预制桩,深层搅拌桩,钢板桩,地下连续墙,内支撑,各种桩、板、墙、管、撑同锚杆联合支护,此外还有锚钉墙等。
1.5、基坑工程的风险性大
基坑工程的成功率较低,一旦基坑支护失效,常造成邻近房屋、地下管线及道路的开裂,引发工程纠纷,甚至出现严重的破坏,造成重大的经济损失及人员的伤亡。
2、深基坑支护设计中存在的问题探讨
2.1、支护结构设计中土体的物理力学参数选择不当
深基坑支护结构所承担的土压力大小直接影响其安全度,但由于地质情况多变且十分复杂,要精确地计算土压力目前还十分困难,至今仍在采用库伦公式或朗肯公式。关于土体物理参数的选择是一个非常复杂的问题,尤其是在深基坑开挖后,含水率、内摩擦角和粘聚力三个参数是可变值,很难准确计算出支护结构的实际受力。在深基坑支护结构设计中,如果对地基土体的物理力学参数取值不准,将对设计的结果产生很大影响。土力学试验数据表明:内磨擦角值相差5°,其产生的主动土压力不同;原土体的内凝聚力与开挖后土体的内凝聚力,则差别更大。施工工艺和支护结构形式不同,对土体的物理力学参数的选择也有很大影响。
2.2、基坑土体的取样具有不完全性
在深基坑支护结构设计之前,必须对地基土层进行取样分析,以取得土体比较合理的物理力学指标,为支护结构的设计提拱可靠的依据。一般在深基坑开挖区域内,按国家规范的要求进行钻探取样。为减少勘探的工作量和降低工程造价,不可能钻孔过多。因此,所取得的土样具有一定的随机性和不完全性。但是,地质构造是极其复杂、多变的、取得的土样不可能全面反映土层的真实性。因此,支护结构的设计也就不一定完全符合实际的地质情况。
2.3、基坑开挖存在的空间效应考虑不周
大量的实测资料表明:基坑周边向基坑内发生的水平位移是中间大两边小。深基坑边坡的失稳,常常以长边的居中位置发生。说明深基坑开挖是一个空间问题。传统的深基坑支护结构的设计是按平面应变问题处理的。对一些细长条基坑来讲,这种平面应变假设是比较符合实际的,而对近似方形或长方形深基坑则差别比较大。所以,在未进行空间问题处理前而按平面应变假设设计时,支护结构要适当进行调整,以适应开挖空间效应的要求。
2.4、支护结构设计计算与实际受力不符
目前,深基坑支护结构的设计计算仍基于极限平衡理论,但支护结构的实际受力并不那么简单。工程实践证明,有的支护结构按极限平衡理论设计计算的安全系数,从理论上讲是绝对安全的,但有时却发生破坏;有的支护结构安全系数虽然比较小,甚至达不到规范的要求,但在实际工程中却满足要求。极限平衡理论是深基坑支护结构的一种静态设计,而实际上开挖后的土体是一种动态平衡状态,也是一个土体逐渐松弛的过程,随着时间的增长,土体强度逐渐下降,并产生一定的变形。所以,在设计中必须充分考虑到这一点。
3、深基坑支护设计应做到以下几点
(1)充分利用新技术、新理念,具体事物具体分析,不要生搬硬套传统的设计理念。在现今的深基坑支护结构的设计领域,还没有公认的、权威的的计算公式,基本上都是摸着石头过河。深基坑支护结构的设计要区别其他设计领域,要改变传统观念,利用施工监测反馈动的态信息指引设计体系。
(2)重视支护结构理论和材料的试验研究,实践是检验真理的唯一标准。正确的理论必须建立在大量试验研究的基础之上。在深基坑支护结构的实验方面,我国与发达国家有较大距离,还有大量的路要走。不过,我国由于经济的飞速发展,大量高层超高层建筑拔地而起,所以积累了拥有大量的第一手施工数据,但缺少科学的测试数据,无法形成理论,我们以后一定要重视。
(3)勇于创新,设计支护结构时,开拓思路,多进行新的尝试。在施工中深基坑支护结构各元素往往是相互结合的,各结构相互结合,这就要求我们从全局出发,寻求新的设计思路,探索更好的计算方法。
4、结语:
建筑基坑的开挖与支护结构是一个系统工程,设计工程地址、水文地质、工程结构、建筑材料等。支护结构又是由若干具有独立功能的体系组成的整体。因此,无论是结构设计还是施工组织设计都应从整体出发,将各部分协调好,才能保证它的安全可靠、经济合理。
参考文献:
关键词:软土;基坑 ;支护;优化设计
中图分类号: TV551 文献标识码: A
大多数城市都进行着规模较大的旧城改造工程,而给在繁华的城市内进行深基坑的开挖问题提出了的新的挑战,如何控制因为深基坑开挖而产的环境效应问题,进而促进深基坑的开挖技术的研究与发展,提出了许多先进的设计方案、计算方法,和众多新的施工工艺,同时也出现了许多先进技术的成功工程实例,比如,环球金融中心和金茂大厦等超高层建筑的圆满完成;然而不可回避的事实是,由于基坑工程本身的复杂性以及设计和施工管理的不当,基坑工程在施工中发生事故的可能性仍然非常高。
一、我国深基坑支护工程中存在的主要问题
1.支护结构计算模型分析
当前应用最广泛的基坑支护结构计算模型有平面框架计算模型和不协调空间计算模型旧。
(1)平面框架计算模型旧是将支护结构体系采用平面分析,选用一个适合的支撑刚度,得到一个每延米的支撑力,再将每延米的支撑力作为每一层支撑体系的外荷载,对支护结构进行平面框架内力分析。其主要存在以下几点不足:①很难选择一个适当的每延米支撑刚度;②对于约束点的选取主要靠工程实际经验,如果约束点不巧取在最大位移点,就会与实际情况存在着偏差;③将基坑支护空间问题转化为平面问题,这与基坑支护结构的实际受力情况相差较大。
(2)不协调空间计算模型 是指将深基坑施工中的支护结构看成一个空间的排架系统,其底部视为铰支,铰支位置由平面分析进行确定,而平面分析采用“nl”法。这种方法主要存在如下几个缺点:①该模型适用于对称开挖而实际基坑开挖中很难做到对称开挖;②将铰支点看成是反弯点,而实际反弯点并非是位移零点,这与实际情况有相当大的出入;③实际基坑施工中的支撑刚度是不能确定的,因此对支撑等效刚度的选取会导致帽梁、围令与维护墙之间的位移不协调。
2.支护结构监控报警值分析
在深基坑支护结构的监测过程中对各项检查项目的监控报警值的确定是一件及其重要的工作。在每一项工程监测中,都应当根据工程的实际情况和设计计算书先确定相应的监控报警值,用来确定支护结构的变形和基坑周围的土移是否超过了允许的范围,以此来判断基坑是否处于安全状态,进而对支护方案进行优化或改变以确保基坑施工的安全。
二、基坑开挖与支护现状及特点
(1) 基坑开挖越来越深。有的是为了施工的方便,有的因为昂贵的地价,再就是为了符合当地政府规定和人防需要,建筑物不得不向地下发展。过去城市中修建2层地下室也非常少见。但现在的大城市尤其是沿海城市和特区,3~4层地下建筑物已很常见,5~6层也有。因此基坑深度多在10~16m间,甚至20m的也有许多。
(2)工程地质条件越来越差。这一点在某些沿海经济开发区较为突出。
(3)基坑周边的环境较为复杂。高层和超高层的建筑大多集中在人口密集、建筑物密度大的地方,还多处于市政公路旁边。原来的建筑结构陈旧复杂,地上和地下管网分布密集。因此,基坑开挖不仅要保证基坑本身的稳定,也要保证周围的建筑物和构筑物不受破坏。
(4)基坑支护方法和种类多。如人工挖孔桩,钢板桩,预制桩和深层搅拌桩,还有地下连续墙等,内支撑包括各种桩、墙、板、管和撑同锚杆的联合支护等等。
(5)基坑工程的成功率较低。一旦基坑支护出现事故,会成邻近房屋、地下管道和管线及道路的开裂,甚至引发工程纠纷,或出现严重的破坏,造成人员伤亡和重大经济损失。
三、建议及对策
1.坚持分层分段开挖与支护的原则
一般情况下,边坡破坏是从局部开始,然后逐渐扩大。首先产生局部破坏的部位为突破点。当结构中部分土体应力达到甚至超过它的强度时,突破点就开始发生破坏,并引起其周围的土体性质的变化,进而引起临近部位土体应力值的升高,从而扩大破坏面积。高层建筑的飞速发展,使基坑越挖越深,边坡也更加陡立(一般约为80~90°左右)。边坡开挖后,不仅破坏了自然土体的三向受力状态,而且在开挖面周围产生高能区。部分能量会传给开挖面周围的土体,也就成为土体变形的动力。相对直立的边坡工程,如果开挖深度过大,高能区积聚的能量也非常大,有可能成为破坏的突破点进而造成塌方。所以,施工过程中必须控制开挖面的深度与长度,并快速进行支护,达到消除和控制破坏突破点扩张程度。分层分段开挖并支护有利于边坡能量的释放。前期开挖掘层段的能量有一部分通过锚体传到土层较深部位,部分留在边坡相对浅的部位。当下阶段开挖后,该能量就被新的开挖段释放和吸收。所以,分层分段开挖并支护的施工方法也会释放能量,使得开挖能量较少留在坡面,这有利于整个破会面的稳定。边坡层段开挖的大小应作为设计的重要内容,在分析土体力学性能、边坡附加荷载分布的基础上预测突破点可能产生的部位,这是划分层段的重要依据。据此绘出每一坡面的层段开挖图,作为施工依据,并在施工中根据具体情况进行调整。
2.信息反馈是基坑施工的重要组成部分
信息反馈是指两个方面:一是指在坡面开挖中,对表现出来的地下水分布、地质构造、水位变化和地下未知建筑物的信息反馈;二是指施工过程中,对边坡应力监测和位移信息的反馈。而在施工中发生侧移的原因有:
(1)土力学的模糊性:土的层面结构多变,影响因素多,物理力学性能分散性大。其结构计算原理及各种参数取值有较大的模糊性,不可能一次计算到位
(2)在外力作用下产生变形。
(3)施工过程中土体的不稳定。
3.支护结构改革和创新
(1)根据受力情况改变结构的形式。闭合拱圈挡土、连拱式基坑支护,都是应用空间支护结构,充分利用拱的性质,即减小土对桩基的侧向压力,也把结构受弯转换为拱圈受压,充分发挥混凝土的受压特性,不仅提高了支护效果,也降低了支护的费用。
(2)从施工方法上改变。桩墙合一地下室逆作法,是将地下室墙和基坑支护桩合在一起,以地下室的梁板作为支护,从上往下施工,同时地下室的外墙也在施工。它的优点是节省资金,在高水位地区和地下水丰富区域,还要做防水帷幕。
(3)发展新的支护方法。近几年,锚钉墙法和喷锚网支护法在工程中应用了很多,表现出一定的经济效益。它不要一根管、一根桩、一根撑、一块板,以尽可能保持并提高、最大限度地利用基坑边壁土体固有力学强度,变土体荷载为支护结构体系的一部分。它主动支护土体,并与土体共同工作,具有施工简便、机动、快速、适用性强、灵活、随挖随支、挖完支完、安全经济高效等特点。它的工期比传统法短一至两个月以上,工程造价降低10%~30%左右。
4.进一步研究基坑支护理论
可以看到,随着国民经济的飞速发展和城市现代化的进程,基坑工程的可靠性成为高层建筑亟待解决的问题。因此进一步探讨基坑支护的方法和计算理论,尤其是新型支护方法的计算理论,乃为工程实际所急需。如喷锚网支护法、锚钉墙法。
5.探讨基坑护壁抢险技术
如前所述,基坑工程的破坏率较高。因此,施工过程信息反馈技术,对进行基坑支护抢险有重要意义。当发现基坑护壁出现失效时,采用的办法大多是回填土方或停止开挖等,收效甚微。因此在支护设计和确定施工得方案时,就一定要考虑基坑支护的抢险措施。如基坑护壁帷幕漏水化学灌浆抢险技术,具有简单、经济。快速和有效的特点,是目前基坑漏水涌砂最好的抢险补救方法。
结语
在随着我国的经济不断的高速发展,工程建设方面的投资额度也在不断地增加,各类的高层建筑同时也逐年增加,随之而来的便是各种深基坑不断地涌现,那么在深基坑的支护方案设计的时候,就不仅仅是在技术上可以满足基坑的安全稳定性这样就可以了,而应该是我做到根据现场的实际情况来设计出一种可以在技术上可行并且在经济上合理的优化方案,这样就能为国家节约每一分钱,为祖国的经济可持续发展做出我们应有的贡献。
参考文献
[1]. 王马 浅谈对深基坑开挖支护现状分析 [期刊论文] . 2012年
关键词: 深基坑支护支护设计施工技术
中图分类号: TU74文献标识码: A
前言
在我国很多的城市建设过程中,尤其是大型的商业建筑,通常会在底层建设几层地下室来对建筑本身的需求进行满足。但是在地下室建设的过程中,为了使得工程的顺利开展,就必须要使用基坑技术来起到安全保护作用,防止基坑周围出现一些变形,给工程的实施带来不良的影响。在具体的施工过程中,因为有很多因素的存在,使得对基坑的支护工程中遭遇到很多困难,使得建筑工程的具体施工过程产生了很多的影响,所以,我们需要对建筑工程中的基坑支护技术水平进行提高,使得其能满足建设过程中的需要。
一、深基坑支护的概述
1深基坑支护的特点
随着高层建筑的不断发展,深基坑支护工程的范围也在不断扩大,数量也在不断增加。目前,深基坑支护具有以下几个特点:(1)随着基坑形式的变化而变化,形式多种多样;(2)属于临时性工程,贯穿于基坑施工的始终,施工周期长;(3)施工的规模较大,且成本相对较高;(4)地质条件复杂多变,施工条件差。
2深基坑支护的作用
深基坑支护对于建筑工程有着重要的作用,具体表现在:一是可以确保基坑边坡的稳定性,起到防止坍塌和陷落的作用。二是确保深基坑工程在施工过程中,不会受到土体变动产生的影响。三是可以通过排水、截水等措施,将基坑中的水排出,保证基坑工程可以在地下水位以上进行正常施工,切实保证施工的安全。
二、深基坑支护设计中存在的问题
1、支护结构设计计算与实际受力不符
对于深基坑支护结构的设计,国内外至今尚没有一种精确的计算方法,多数是处于摸索和探讨阶段,我国也没有统一的支护结构设计规范。 土压力分布还按库伦或朗肯理论确定,支护桩仍用“等值梁法”进行计算。 其计算结果与深基坑支护结构的实际受力悬殊较大,既不安全也不经济。 另外,由于土层取样过程中存在一定的随机性和不完全性,在土层物理力学指标确定时有时与实际情况相去甚远,不能为支护结构的设计提供可靠的依据。
2、基坑开挖存在的空间效应考虑不周
深基坑开挖中大量的实测资料表明:基坑周边向基坑内发生的水平位移是中间大两边小。 深基坑边坡的欠稳,常常以长边的居中位置发生。 这足以说明深基坑开挖是一个空间问题。 传统的深基坑支护结构的设计是按平面应变问题处理的。 对一些细长条基坑来讲,这种平面应变假设是比较符合实际的,而对近似方形或长方形深基坑则差别比较大。所以,在未进行空间问题处理前而按平面应变假设设计时,支护结构要适当进行调整,以适应开挖空间效应的要求。
3、施工过程与施工设计的差别大
深基坑施工设计中常常对挖土和支护程序有所要求,以减少支护变形,并进行技术交底,而实际施工中往往忽略了交底的重要性,一味抢进度,图局部效益,这就会造成支护结构变形过大,直接影响了工程质量及安全。
三、施工中深基坑支护施工技术
1、锚杆支护施工技术
锚杆支护施工技术,是指在开挖的深基坑墙面或基坑的立壁土层上钻孔,并将钢索、钢筋等抗拉材料放入孔中,灌注浆液进行固定,从而形成抗拉力较强的锚杆。通过这样的方式,可以提高基坑支护体系的抗拉力,保证支护工程结构的稳定,防止出现变形情况,确保施工的安全;还可以有效节约人力、物力资源,降低施工成本。
2、混凝土灌注桩施工技术
混凝土灌注桩的施工采用的是钻孔灌注桩的形式,其具体的施工流程如下:首先,要对钻孔位置进行明确,对场地进行清理和平整,确保钻孔质量。其次,要在将钻孔机安置在合理的位置,制备泥浆。然后,使用钻孔机进行钻孔施工,并对桩孔的孔径和深度等进行严格控制,施工完成后,及时进行桩孔的清理工作。最后,吊放钢筋笼,对混凝土进行浇筑。
3、深基坑排水施工技术
由于基坑工程的深度在地下水位以下,为了避免地下水对于基坑施工的影响,需要采取相应的措施,做好防水排水工作。如果地下水流量较小,可以在支护工程中加入相应的排水工程,将积水排除;而如果地下水流量较大,则需要在施工前,采取适当的措施,降低地下水位,使得基坑工程可以在地下水位以上进行施工。
四、建筑工程中深基坑支护设计需要注意的问题
1合理选择支护方法
在基坑工程实施过程中,有三种支护方式来进行。其中包括了重力式挡土墙支护措施、混合式支护结构及悬臂式支护结构。。这三种结构各有自身的特点,需要在实际的操作过程中加以分析,然后在进行选择:
1.1悬臂式支护结构采取的措施就是在施工过程中若是涉及到岩层当中,可以借助岩层的支撑作用来对结构稳定的保护,这种方式适合那种土质条件比较优良的环境下,另外还适合浅层的开挖。
1.2重力式挡土墙支护措施是对自身的重量做到依靠,使得支护结构在各种压力之下可以对其平衡的保护,
1.3混合式支护结构采用锚杆的方式来进行支护,对锚杆机喷射混凝土面层进行使用,使得其相互之间做到依存
2编制合理的施工安全方案,确保施工安全
为保证施工质量,避免伤亡事故的放生,制定切实可行的施工方案必不可少。施工方案的编制应本着防范于未然的思想,坚持“以人为本、安全第一、预防为主”的基本原则来制定,力求实用性、科学性。在施工现场中,需要对施工人员及管理人员的安全措施都要进行防护,在实施过程中,对于机器的使用及对技术人员的身体状态都需要我们进行检查,使得工作在开展过程得以正常的进行。
3认真重视深基坑四周地面的保护
在挖土过程中要及时做好深基坑四周的保护及深基坑四周地面的保护,在基坑深度的 1―2 倍范围内的地面产生裂缝时,地面水向裂缝中渗漏,会导致土体强度下降,水压增大,使支护结构产生过大的位移。此时要及时采取措施进行堵塞,并要做好地面水的导流工作,防止基坑浸水,减小基坑暴露时间。
4注意基坑开挖的合理性
在建筑基坑工程进行实施的过程中,一般来说都是选择那些土质较软的地方进行开挖,这个时候,开挖带来的土量都是比较多的,并且在对基坑进行开挖的时候,需要对开挖的方式进行可以的选择。一般来说,为了防止开挖出来的土造成堆积,所以在开挖的过程中,需要边挖边运土,为施工提供一个良好的环境,在开挖的过程中加以检测,并且对开挖的速度及进程加以控制。
五、深基坑开挖时需要注意的问题
在建筑工程深基坑的土方开挖之前需要确定土方挖掘的施工组织与施工方案,并采取措施对地下水位、支护结构以及周围的自然环境、人文环境进行保护与监督。在基坑开挖施工中,发现监控数据接近或超过警戒值时,应立即分析原因,准确地找出施工过程中存在的问题及时调整施工步骤,采取相应的对策,以便能有效控制基坑变形,确保基坑安全。当基坑地面的标高比地下水位的沟槽低时,地下水就会渗入基坑内,不仅不利于土方开挖的施工,而且极易引起塌方,使得建筑物遭到破坏。因此,在深基坑土方开挖的过程中,要根据施工场地的水文与地质状况制定科学的施工方案,以保证土方开挖的正常运行。
结语
总之,深基坑工程属于建筑工程的重要组成部分,深基坑工程施工质量的好坏与整个建筑工程是息息相关的。 所以要不断加强建筑工程中的深基坑支护施工技术管理,合理运用施工技术促进建筑工程保质保量的完工,也是确保整个建筑工程的稳定性与安全性的关键所在。良好的深基坑支护施工技术,是整个工程施工顺利的前提与保证,也是整个建筑工程开始的首要环节。所以,必须高度的重视深基坑施工技术的改善和发展。
参考文献:
关键词:深基坑;支护设计;常见问题
引 言
近年来,伴随着社会主义经济建设的迅速发展城市中涌现了大量高层建筑。由于城市地价越来越高,建筑物的拓展空间只有高空以及地下两个方向开发利用。这种可能对建筑基坑的设计计算施工技术理论提出了更严峻的考验,但是与此同时也推动了深基坑工程设计理论以及施工技术的进步。尽管当前已发展了许多种具有特色且实用的基坑支护方法,但是还有许多深基坑支护设计方案依然不安全或者过于保守导致浪费。如何保证深基坑工程的设计能达到既安全又经济,已成为当前岩土工程设计人员不得不考虑的问题。笔者将根据自身总结出来的经验,论述了有关深基坑支护设计过程中仍存在的一些问题并提出处理方案。
1 深基坑支护系统
在城市建筑建设中,由于建筑物密度太大,在建筑深基坑开挖过程中,没有多余地方供边坡放坡之用,所有经常依靠于支护手段来确保基础工程的正常开展。需要支护的结构大致有以下几种形式:
(1)经深层搅拌或高压喷射而形成的水泥墙。这种支护适用于开挖深度小于6m的基坑,此方法施工过程中噪声较小,且抗渗能力较强,能够提高人工降水的效果。
(2)钢筋混凝土的支护桩。目前这种类型的支护应用非常广泛,在加设锚杆的情况下可以用于较深的基坑护坡。
(3)拱圈式增体结构。这种方法合理利用了拱式结构受力均匀的特点,可适于开挖深度在10m左右的基坑。
(4)地下连续墙和沉井结构。这种结构的水平刚度相对较大,并且对周围环境影响小,而且对土层条件适应性强,可以适用于各种深度基坑的开挖,而且还可以做主体结构。
(5)纤维织物袋装土迭垒、土钉墙等方法。
对于支护结构的选择必须根据基坑周边环境、开挖深度、水文地质与工程地质条件等多因素综合考虑。水平方向上的土压力是作用在支护结构上的主要承载,另外土压力大小的确定现在仍沿用以前的土压力理论来确定,但是由于理论的工程实际与假设条件存在有一定的差别,实现主动以及被动土压力都与支挡物的位移有直接的关系,且它大小对试验参数影响也是非常敏感的,所以,要想精准的确定支护系统结构上土压力的大小是非常困难。
2 设计方案常遇见的问题
2.1 设计依据不够恰当
在当前的设计方案中,有很大一部分设计方案在设计依据一栏中经常发现一部分已废止或不恰当的规范仍在延用,此外还有一些地方法规或地方标准的,必须按地方设计标准执行,其中《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99次之。规范之间的内容或有存在相互矛盾的地方,另外对于设计方案如果能通过之后,现场监理有可能会按照设计依据上提及到的不同规范来要求施工企业,即是从严要求。一个比较完整的设计方案必须包括诸如:设计的方案总体描述(设计参数以及采用的什么支护结构等),必须把有可能出现的问题提及到。这既是设计单位技术的体现又是对自己的保护。
2.2 深基坑的安全等级
基坑的安全等级是衡量支护结构和周边环境对变形的适应能力以及基坑工程对周边环境可能造成的危害程度的量度,对于一个基坑而言,必须根据周边环境,将整个工程合理的分成多个区进行分区处理,然后再根据每个区块的情况,将基坑侧壁分为多个安全等级,力争做到对基坑规划做到更加合理经济。
2.3 确保基坑周围环境足够完善
当前有许多基坑周边环境的条件不够完善,尤其是周边建筑物(构筑物)的基础型式,距离基坑的距离、管线的类型、走向、埋深等。
2.4 基坑设计中技术与经济问题
基坑设计方案没有绝对的对错之分,基坑设计只有越接近极限平衡状态越好。任何设计方案只是一个失效概率问题,没有绝对的最佳方案。这就要求我们设计人员在方案设计中高度重视基坑支护检测结果,监测单位不断反馈的数据,就能积累到一些经验。基坑支护方案往往做不到技术、经济同时兼顾,如果工程没有资金方面的压力的话,对于任何一个工程单位来说都能够做,对于临时工程(基坑工程)来说,业主是非常重视资金方面的投入,经常不愿意投过多的资金,很多业主把基坑支护设计做到“摇而不倒”的境界,虽然这是不可能做到,但是业主必须得深刻地认识到基坑支护工程的重要性与必要性。根据基坑工程安全等级,选用合理的系数来进行计算。
3 计算书中常遇见的问题
3.1 水泥土重力式格挡墙
水泥土重力式挡墙在深基坑围护工程中,是一种较为经济的方案,该支护结构形式具有工程造价低、工期短、止水性好等优点,不需要另外设置止水帷幕。但是是泥土重力式格挡墙的缺点也存在,其要求基坑开挖深度不能太大,否则就会降低其经济效益。在地下水位较高的软土地区,用水泥土支护墙的基坑开挖深度一般不宜超过7m。当基坑开挖深度在5m以下时,才能获得比较好的技术经济效果。
3.2 土钉墙
关键词:岩土工程;深基坑支护;设计
深基坑支护是在施工过程中对地质结构进行加固保护的一种措施,对岩土工程的周边环境也有明显的保护作用。而旧有的深基坑支护设计理论中还存在一些问题,对现代建筑深基坑以及支护工程的适应性较差,还存在由于无法满足工程需求而导致深基坑事故的出现。因此对于岩土工程工作者来说,需要对深基坑设计中存在的问题进行深入挖掘,寻找合理的解决方案。
1深基坑支护设计存在的问题
1.1计算与实际承受力存在差异
现有深基坑支护结构的承受力计算方法还是以极限平衡理论为基础,而长久以来工程实施中发现,尽管在理论上部分支护结构的极限平衡理论系数能达到要求,但支护工程的受力特点较为复杂,实际中容易出现破坏。还存在部分支护结构的安全系数较低,甚至都无法满足规范的要求,但在实际工程中却能提供足够的安全保证。极限平衡理论是静态的结构理论,但实践工作中工程建筑后的基础土体保持着动态的平衡,而基础结构本身也存在一定的变化,在时间不断延长的环境下,支持强度也持续性降低,同时表现出形态的改变[1]。支护结构的计算不符合实际受力是深基坑支护设计的重要问题。
1.2开挖的空间效应问题处理不当
在挖基坑的实践中,支护结构位移发生的位置大多为基坑的较长边,多发于中间位置,在短边部分的位移较少。基坑的深度和平面形状对基坑支护体系的稳定性和变形有较大影响。现有的深基坑支护结构设计并没有充分考虑深基坑开挖的空间效应问题,只是按平面应变假设来设计深基坑支护结构。
1.3没有选用合适的力学参数
深基坑支护结构能够承担的土压力的多少对其安全有很大的影响,但计算精确的土压力又存在一定的困难,因为地质情况是复杂多变的,直到现在还是在使用库伦公式或朗肯公式。深基坑开挖后,含水率、内摩擦角和粘聚力这三个参数是可变的,因此选择土体物理参数是一个十分复杂的问题。如果在设计支护结构时所取的土体力学参数不适当,再加上支护结构的实际受力也不能准确的计算出来,这就对设计结果产生了一定的影响。
1.4基坑土体取样的问题设计
深基坑支护结构时,土层取样并分析的工作是非常关键的,通过对所取土体的分析得到合理的土体物理力学指数,可以为深基坑支护结构提供设计依据。土体取样时一般是选在距离深基坑开挖区域2~3倍的范围内,按照要求进行勘探取样。但是通常情况下,为了减少勘探工作量和勘探费用的支出,只钻取几个孔。由于地质构造的复杂多变,取得的土样往往是随机的、不完全的、不具有代表性,就不能反应出土体的实际情况,导致支护结构的设计不符合实际地质情况。
1.5边坡堆载的问题
施工单位为了方便施工或者施工场地的限制,在距离基坑不远的地方堆积大量的施工材料,例如钢筋、水泥等;混凝土的罐车距离基坑的上口线较近,造成安装塔吊时出现安全事故。因此设计人员如果没有考虑到这一点,就会使基坑出现较大的变形,从而造成基坑支护结构设计上的问题。
2深基坑支护设计改进的措施
2.1转变传统的设计理念
在我国深基坑支护研究不断发展的支持下,积累了较多经验,同时在实际工程的计数资料集合方面也做出了不少成绩。而以这些基础研究为依据,为我国岩土支护工程结构的实际承载规律研究提供了支持。国内外至今没有一种能精确计算深基坑支护结构设计的计算方法。需要从根本上改变旧有的设计思想,抛弃传统陈旧已经不适用于现代建筑的方法,构建以实际监测数据为核心的动态反馈系统,也是现代设计工作者的主要研究目标。
2.2创建新的工程设计方法
传统设计大多选择极限平衡理论作为基础,充分发挥极限平衡理论的计算,同时结果的参考作用也较高。工程事故的原因有较多是支护结构的变形,极限平衡可以确定结构设计的强度,对工程结构的刚度不能给出确切的数据。而岩土工程的深基坑支护变形监测主要针对基坑边坡以及地下管线等,实时分析开挖土方和设计支护的监测数据,对偏差、地下管线变形、沉降变形等进行设计。在实际测量中如果发现问题,应立即处理,防止变形和滑动继续发展,设计出可靠、能保证安全的施工方案和新的变形控制设计方法。对于新的变形控制方法要重点研究支护结构变形控制的标准,空间效应转化为平面应变和地面超重的确定,还有其对支护结构的影响。
2.3全程控制基坑支护施工质量
深基坑支护施工过程中,相关的流程和环节比较多,任何一个环节出现问题后,都会对后期补救造成很大的困难,施工质量直接关系到深基坑质量。因此,必须加强对施工过程的全程化监控管理,确保施工人员严格按照设计方案进行施工,保证施工质量。在施工前,相关人员要对当地的地质、此次施工的设计图纸和施工场地周围的环境进行一定的熟悉和了解;施工时,施工人员要规范操作,禁止出现不标准操作现象。支护单位要严格遵守分层分段开挖的施工原则与土方开挖单位做好配合,实际开挖中,一旦出现异常情况就要立即停止施工并采取措施。基坑回填之前一定不能破坏支护层,避免对支护质量产生影响。
3结束语
深基坑支护工程是建筑工程的基础,也是岩土施工中的核心环节,是确保建筑工程整体安全的首要前提。因此在岩土工程研究中,深基坑支护设计的研究是必不可少的。只有解决了深基坑支护的现有问题,才能从根本上保证施工的安全问题,使岩土工程顺利进行,提升岩土工程整体的质量。
参考文献:
[1]李元海,朱合华.岩土工程施工监测信息系统初探[J].岩土力学,2002,(1):103-106.
[2]丁声敏,康爱群.岩土工程施工中深基坑支护问题探究[J].世界有色金属,2016,(1):34-35.
关键词:深基坑边坡支护;施工管理;支护设计
建筑工程深基坑开挖与边坡支护是一项技术性复杂、危险性高的综合性施工过程,其过程控制的好坏不仅影响本工程的人员与设备安全,更是会对周边既有建(构)筑物的安全使用造成威胁,特别是在软土地区,深基坑开挖工程的施工存在很大的危险性,塌方、倾斜等安全事故常有发生。因此,做好建筑工程深基坑开挖与边坡支护技术的研究与管理,保障人员人身与财产安全,对于我国现代化建设事业的长远发展具有深远的意义。
1对深基坑支护工程相关概念的简要概述
什么是深坑支护工程呢?深坑支护是对整个建筑过程起到保护作用的工程,当建筑工程进行到地下施工的阶段时,建筑单位可以通过挖基坑、降水措施以及对周围坑壁进行围挡,就能对施工环境起到保护作用,在施工的过程中还要对施工环境周围的建筑物、路况以及地下管道进行定期检查以维护,只有这样才能保证建筑工程的安全性、可靠性以及稳定性。[1]深基坑边坡支护工程主要分为对维护体系进行安排以及挖掘两个方面。围护结构属于临时的结构,安全储备不足,并且具有较大的风险性。因此,围护结构必须能够对基坑外界没有开挖的土体起到保护、稳定的作用,确保施工现场周围的建筑物、地下管道不会遭到破坏,最关键的是确保整个施工作业环境处于地下水位之上。[2]深基坑支护工程不仅对边坡的稳定性有着极高的要求,而且其还对边线控制做出了要求。
2对当前深基坑支护设计和施工中存在的问题分析
(1)当前,建筑企业在进行深基坑支护施工过程中,缺乏对整个工程的规划。通常,建筑企业将建筑工程中的深基坑支护工程使用分包设计和管理的模式,将深基坑支护工程分包给相关的岩土单位,然后再对其进行管理和协调。但是在实际的过程中,建筑企业无法对其进行全面的监督和管理,这种模式不能有效保证深基坑支护工程的施工质量,给后续的建筑工程埋下了安全隐患。(2)建筑单位没有实行规范的投标机制。目前,进行深基坑支护施工的专业公司主要分为两种,其中一种为规模较大的岩土施工地质勘查企业。另一种为规模较小的私人岩土企业。随着建筑行业的深入发展,建筑单位为了加快施工进度,就导致不能对深基坑支护设计以及施工进行规范、合理的管理,最终对深基坑支护设计与施工造成了严重的影响,给整个建筑工程埋下了隐患。随着建筑市场竞争愈演愈烈,有些建筑单位为了赢得更多的市场,没有对深基坑支护设计和施工单位进行全面的考察,就允许其参与了建筑工程的招投标,这就导致没有合格施工资质的承包商混入其中,为深基坑支护设计与施工带来了一系列的问题。
3深基坑工程施工单位必须对深基坑支护工程进行
严格的施工管理深基坑工程施工单位必须要进行专项施工方案的编制。深基坑工程施工单位必须按照已经制定的设计要求,再根据工程的设计情况进行专项施工方案的编制工作。专项施工方案的主要内容要包括常规的施工内容、执行规则、流程以及在设计方案中已经制定的施工程序和技术手段;土方挖掘、运输方案;维护地面建筑、地表水以及地下水的方法等。深基坑工程施工单位必须要进行专项施工方案的审批。专项施工方案的审批工作主要由建筑单位的技术负责人进行审批,再由总监理负责人进行审查工作,还要建立人数不低于五人的专家组对专项施工方案进行评审,最终上报给相关的安全监督单位。专项施工方案一旦经过相关部门审批通过之后,就不能再私自修改、改变。[3]如果在施工的过程中发现问题,应该立即交由相关的监督、设计、检测单位进行处理,将专项施工方案修改之后还要交由相关的审查部门进行审批。对深基坑边坡支护工程实施阶段的管理。建筑单位必须安排相关的监督部门、监理单位对深基坑边坡支护工程进行质量及安全管理,保证深基坑边坡支护工程的安全性以及稳定性,坚决禁止在不安全的施工环境中进行,对在不具备安全环境进行施工的单位要做出相应的处罚,防止违章施工、盲目施工现象的发生。监督部门、监理单位还要对深基坑边坡支护工程进行定期以及不定期的检查,加大监督力度。工程质量进度部门必须将深基坑边坡支护工程质量管理加入工程质量安全监管程序,只有这样才能有效保证深基坑边坡支护工程的工程质量。建筑单位要注意严禁在基坑深度2倍距离范围之内放置塔吊等大型工程设备,而且不能建造工人宿舍。如果必须在基坑深度2倍距离范围之内安置办公用房、放置生产材料等,必须将由专业的深基坑工程设计单位进行精确的分析计算,再得出相关注意事项之后才能实施;深基坑工程施工单位必须采取有效措施对基坑进行加固,经由专业部门作出加固方案后,才能进行加固工程。深基坑工程施工单位必须预先建立应急处理机制。深基坑工程施工单位必须预先制定紧急事故处理预案。一旦深基坑工程施工过程中出现安全问题时,相关单位、相关负责人必须根据实际情况立即采取事先制定的应急措施,坚决避免更严重的事故发生,还要向有关安全监督部门进行汇报,不能拖延甚至隐瞒不报。深基坑工程施工单位在施工期间必须做好安全监测工作。深基坑工程施工单位必须建立相关的监测单位对施工过程进行监测,监测单位必须具有专业的监测水平。
监测单位要结合监测报告、施工工程环境、地质条件、基坑安全等级等因素制定出更加科学、合理的监测方案。深基坑工程施工单位还要安排专业的监测人员对施工过程以及边坡安全情况进行实时监督,还要做出全面的监测记录。一旦监测采集数据到达了报警接线的时候,就必须通知有关部门,防止问题扩大。
4结语
综上所述,深基坑边坡支护工程能够对建筑工程地下施工阶段提供可靠的安全保障,因此,建筑单位必须对深基坑边坡支护设计与施工管理给予足够的重视。
作者:黄一湛 单位:广东省地质局第三地质大队
参考文献:
[1]高继宏.潘克辉.深基坑支护设计与施工管理[J].云南建筑,2015.
关键词:地铁;深基坑;支护结构设计;施工技术
中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:
一、基坑支护结构的设计原则和实施方法
基坑支护设计过程中必须坚持经济合理、安全可靠、便于施工的基本原则。基坑支护结构应该采取承载力极限状态的计算模式,具体计算的内容主要包括。(1)按照基坑支护的形式和受理特点进行土体计算,其计算模式具有稳定性特点。(2)根据基坑支护结构的受弯、受压、受剪的承载力进行计算。(3)当有锚杆和支撑的时候,应该根据其稳定性和承载力进行计算,针对安全等级为一级的状况进行重点分析,同时还需要对变形有限定的二级建筑基坑侧壁进行分析研究,另外还要对周边的基坑环境和支护变形状况进行计算。
二、 基坑支护结构和安全等级
按照《建筑基坑支护技术规程》的规定,基坑侧壁的安全等级可以划分成三级.设计
过程中不同等级所对应的重要性系数也会不同。如果安全等级为一级,产生的破坏后果为支
护结构破坏,过大变形后者土体失稳,因此对周围环境和地下施工的稳定性影响很大,其对
应的重要性系数为1.10,如果安全级别为二级,导致支护结构破坏,过大变形和土体失稳,
对周围环境和地下施工稳定影响一般,其对应的重要性系数为1.00,如果安全级别为三级,
导致支护结构破坏,过大变形和土体失稳,对周围环境和地下施工稳定影响较少,其对应的
重要性系数为0.90。
三、 基坑工程勘察和支护设计准备
为了能够正确的对支护结构进行设计,同时能够合理的对基坑工程施工进行组织。事
先必须要对基坑及其周边的各种环境进行勘察。即
(1)岩土勘察
(2)水文地质勘察
(3)基坑周边环境勘察
(4)支护设计装备
进行支护结构设计之前,需要对地下结构设计资料和设计方案进行有效的处理。
①针对主体工程地下室建筑杆线和平面布置相对位置进行分析,这样对支撑布置和选择支付结构类型有着一定的关系。
②主体工程的桩位布置图设计,此问题与支撑体系中立柱位置有着很大的关系。尽量采取工程柱做为立柱从而降低工程成本。
③主体结构各层楼板、地下层、底板的布置与标高和地面都有一定的关系,这样可以很好的确定开挖深度,能够很好的选择围护墙和换掌等。
四、地铁深基坑支护变形原理
基坑周围地层移动对基坑工程产生重要的影响,特别是对基坑工程变形问题控制设计产生作用,在实际工程项目中有很多工程都是因为支护结构变形过大,导致整个工程项目没办法向前推进。具体实施过程中应该考虑地层移动的机理,同时还需要对坑底隆起机理和支护结构变形问题进行全面分析。
(一)坑底土体隆起状况
基层隆起量的大小需要经过判断才能确定,通过对将来建筑物的下沉和基坑的稳定性进
行判断,基坑隆起是应为按照垂直方向卸荷改变土体原始力而产生的一系列反应。坑底土体在卸荷后会产生一种向上的垂直力,开挖过程中基坑内外之间的高差不断的扩大,如果开挖
到一定的程度时,基坑内外的土面高差会与地面的各种卸荷超载作用导致基坑内移动。
(二)围护墙位移
维护墙墙体的变形主要是从水平向,向着基坑土体方向转变。从而达到改变原始应力状态最终引起地层移动。基坑开始开挖的过程中,维护墙的周围会产生变形,如果在基
坑内侧把原有的土压力去除的时候,那么墙体外侧会产生主动的土压力。同时基坑的围护墙
会受到内部的被动土压力作用,导致其出现变形状况。
五、地铁深基坑支护结构设计
基坑设计从其内容角度考虑主要包括:
(一)支护结构挡墙的选项
从支护结构挡墙的角度看,只有对其选项进行合理设计才能保证施工顺利开展,其选
项受到经济因素和技术因素影响,为了能够满足施工的具体要求,达到减少对周围影响的目
的,需要从工期短、施工方便、经济效益等方面进行综合考虑。最后进行比较最终确定,支
护结构挡墙选项过程中与地下水位降低、支撑选型、挖土方案等配套进行研究。
(二)支撑体系的选型
如果基坑深度比较大的情况下,悬臂的挡墙变形和强度在一定条件下不能得到很好的
满足,导致支撑体系受到影响。当前使用的支撑体系主要有两个类型:
基坑外来锚和基坑内支撑,基坑外拉锚从功能角度又可以分为土层锚杆拉锚和顶部拉锚,前者主要应用于不太深的基坑环境下,而后者主要用于钢板桩。把基坑顶部用钢板桩把钢丝绳和钢筋加固在一起,土层锚杆一般使用于较深的基坑。从当前的支护结构看,支撑过程中常用的有钢筋混凝土结构和钢结构支撑两大类。钢结构支撑过程中主要有H 型钢和圆型钢杆。具体使用过程中为了能够减少挡墙的变形概率发生,需要钢结构支撑过程中采取液压千斤顶施加预顶力。
(三)支护结构的围护墙计算
(1)抗力和荷载计算
抗力主要作用于挡墙上的水平负荷,主要是指水压力、土压力、地面附加负荷等产生
的水平负荷标准值。通过对相关经验值的分析可以看出,如果没有经验确定可以按照以下规
则进行计算:
(1)如果是砂土或者碎石土的情况下。如果计算点位于地下水位以上情况时:
如果计算水位位于地下水位以下的时候:
在此式子中 主要代表作用于深度为j z 处得竖向用力的标准值。ai K 代表第i 层土的主动土层压力系数。
当基坑地下水位比较低的时候,需要进行水位控制,具体控制过程中所用到的公式为:
如果按照以上的计算公式进行计算,如果基坑开挖面以上的水平负荷标准值小于零
的情况下,需要进行重点考虑,当取其值为零的情况下,可以对基坑外外侧的竖向应力标准值进行分析研究。
如果竖向应力标准值口叭按照如下的规则进行计算的情况为:
通过分析可以看出,如果自重竖向应力,如果计算点位于基坑开挖点面以上的情况下,
计算其深度Zj处得自重竖向应力为
加果计算点位于基坑开挖面以下的情况时,计算深度的公式可以表示为:
如果地面负荷力负载所引起的竖向应力出现的时候,如果支护风险结构外侧作用于地面的力处于均匀的情况下,可以对其附件的力进行附加竖向处理,按照这样的标准所计算的深度应力标准值为:
如果距离外侧结构的作用力宽度处于高负荷的情况下,需要对基坑外侧受力情况进行分析研究,内侧竖向用力得到保证的情况下可以按照如下的公式进行处理:
(2)基坑外侧被动区水平抗力标准值
如果被动抗力标准值在计算过程中按照砂土和碎石片的模式进行计算所产生的标准
值为:
针对作用于基坑底面以下的竖值方向作用力可以表示为:
(3)支护结构的计算
①排桩与板墙式支护结构
针对一些比较深的排桩、基坑、地下连续墙应用情况比较多,因此其承受的负载相对比较复杂化,通常情况下会考虑到水压力、土压力、地面超载、影响范围内的建筑物、构筑物负荷、施工负荷、临近基础工程施工的影响状况,各种桩柱作为主体结构的重要组成部分,
具体计算过程中必须要考虑上部结构发生的地震或者负荷作用,具体实施过程中必须结构工程项目的施工实际状况,按照工程经验对温度变化情况和混凝土收缩和变化状况进行具体参
数计算分析。对地下连续墙和排桩支护结构破坏问题进行全面分析,其主要包括变形过大、强度破坏、稳定性破坏等问题。
②按照嵌固深度计算方法
需要对悬臂式嵌入深度状况进行分析研究,对支护结构的内力和外力的计算方法有很
多,针对不同的时间按照不同的计算思路和计算方法进行理论和实践研究,按照计算方法对
计算技术和电子计算机的计算方法进行引用。
参考文献
关键词:商业建筑;深基坑支护;设计
0 引言
随着现代化建设的不断推进,城市用地越来越紧张,因而出现了大量的大、高、深工程,而深基坑支护施工是这些建筑工程中经常需要应用到的施工工程。因此,就要事前做好深基坑支护的设计,以确保深基坑支护的工程,从而巩固整个建筑工程的施工质量。基于此,本文就商业建筑深基坑支护的设计进行了探讨,相信对有关方面的需要能有一定帮助。
1 工程概况及周围建设情况
1.1 工程概况
拟建场地地表高程为784.0,车库基坑底标高767.800,基坑深度16.20m;甲级办公楼基坑底标高766.200,基坑深度17.80m;准甲办公楼基坑底标高767.200,基坑深度16.80m。
场地西侧紧邻在流水的排水渠和道路,基坑上口距排水渠8.0m左右;场地东侧距道路17m;南侧为6层、24层房屋,距离13m~15m,北侧为道路。
基坑平面如图1所示。
1.2 工程地质条件
根据勘察报告提供资料,场区工程地质条件自上而下为:第①层:杂填土:杂色,主要以砖块、白灰渣、水泥块、煤屑等建筑垃圾为主,混有少量生活垃圾。该层物质成分杂乱,结构松散,力学性质不均,该层在场地内均有分布。第②层:粉质黏土:含云母、煤屑、氧化铁、氧化铝等,局部为粉土。呈软塑~可塑状态,具中~高压缩性,土质不均,标准贯入试验实测锤击数介于4.0击~7.0击之间,平均5.3击。第③层:细砂:黄褐~褐灰色,主要矿物成分为石英、长石、云母等。湿~饱和,松散~稍密,颗粒级配不良。实测标贯击数8.0击~15.0击,平均11.1击。夹有粉质黏土、粉土薄层。第④层:粉质黏土:黄褐~褐灰色,含氧化铁、氧化铝等,夹有粉土透镜体。呈可塑~硬塑状态,具中等压缩性。实测标贯击数9.0击~17.0击,平均12.7击。夹有细砂透镜体或薄层。第⑤层:细中砂:褐色,矿物成分主要为石英、长石、云母等,混有粉质黏土及粉土,局部含卵砾石。饱和,稍密~中密状态,颗粒级配一般。实测标贯击数13.0击~24.0击,平均19.7击。第⑥层:根据物理力学性质差异原因可分为2个亚层:第⑥-1层:黄褐,含云母、氧化铁、氧化铝;局部夹有少量细砂。可塑~硬塑状态,中等压缩性。该层实测标贯击数13.0击~23.0击,平均17.9击。第⑥-2层:粉质黏土:黄褐色,含云母、氧化铁、氧化铝;局部夹有细砂。可塑~硬塑状态,中等压缩性。测标贯击数18.0击~28.0击,平均22.9击。
1.3 水文地质条件
本次勘察期间为平水期,实测地下稳定水位位于自然地表下2.6m左右,水位标高781.4m。地下水类型为潜水,水位随季节性变化,年变化幅度在1.00m左右,水流流向由北向南,由西向东,主要受大气降水及侧向径流补给。设计参数取值见表1。
2 基坑支护设计
基坑侧壁安全等级为一级,使用期限为12个月。综合考虑现场的周边环境及岩土层组合条件,为尽可能避免基坑开挖后对周围道路及建筑物的影响,本着“安全可靠、经济合理、技术可行、方便施工”的原则,经过分析、计算和方案比较,基坑采用桩锚、桩+内支撑支护。
2.1 设计方案
(1)支护桩。
支护桩采用混凝土灌注桩,桩径800mm/1000mm,桩长21.5m/24.5m/23.0m/27.0m,桩间距1.4m,桩顶标高780.5m/782.0m,混凝土标号C30。支护桩顶设冠梁,梁宽1000mm/1200mm,高500mm。
(2)锚索。
锚索采用7×15.2×1860级钢绞线,倾角15°,二次高压注浆,注浆体设计强度20MPa,锚索预应力锁定值详见剖面图,张拉值取锁定值的1.1倍~1.15倍。锚索成孔孔径200mm,采用隔孔施工顺序。腰梁采用2根25b工字钢。
(3)混凝土内支撑。
基坑南侧采用角支撑及对撑。内支撑两道,第一道在-5.000m,第二道在-10.000m。支撑梁与支护灌注桩之间设腰梁,支撑各支点设钢格构柱、水平面设联系梁。
第一道腰梁截面800×1400,角撑主支撑750×800,对撑主支撑截面700×700,联系梁500×600;第二道腰梁截面1000×1400,角撑主支撑900×950,对撑主支撑截面800×800,联系梁500×600。混凝土标号C30。
钢格构柱边长460mm,采用4L160×16,立柱下端插入钻孔灌注桩内3.0m,采用灌注桩基础,桩径800mm,混凝土标号C30,见图2。
2.2 计算
(1)承载能力计算。
本文分别采用弹性法和经典法,对灌注桩进行了抗弯、抗剪承载力计算,计算结果均满足规范要求。同时,对灌注桩的整体稳定性、抗倾覆稳定性、抗隆起进行了验算。整体稳定安全系数Ks=1.375;抗倾覆安全系数Ks=1.366≥1.250;验算抗隆起Ks=2.854≥1.800均满足规范要求。
(2)支护结构的内力、位移计算。
本文选用“理正”软件对基坑进行内力和位移计算分析。将开挖全过程分为七种工况。
工况1:开挖至-5.50m;工况2:施工锚索;工况3:开挖至-9.5m;工况4:施工锚索;工况5:开挖至-13.0m;工况6:施工锚索;工况7:开挖至-17.8m。分别分析各工况条件下基坑壁的应力和位移的变化,然后绘出开挖全过程地表沉降图,如图3所示。基坑侧壁变形最大值为51.73mm,地表最大沉降量控制在57mm。
2.3 设计及施工要点
(1)本工程属大型深基坑,开挖深度17.8m,局部电梯井加深2m~4m;周边环境复杂,距离南侧住宅楼不足10m,且住宅楼属于20世纪80年代的砖混住宅,房屋整体性较差,地基处理比较简单,为确保南侧建筑的安全,止水帷幕在南侧采用双排三轴搅拌桩;为防止施工锚索对周边土体产生影响,在南侧采用混凝土内支撑方案。
(2)基坑西侧为排水干渠,为确保施工过程中的安全,锚索施工采用套管跟进工艺,同时必须隔孔施工。
(3)处理由于设计变更带来的问题。
施工接近尾声时,设计院提出了基础图纸变更的问题,欲将部分区域的基坑加深,加深最多为0.9m,加深部位靠近坑边,从而给我们已做好的支护结构带来了问题,加深部分的灌注桩已经施工,无法加深;经计算分析,原灌注桩的嵌固深度不满足计算要求。鉴于这种情况,通过计算,采用局部加锚的方法,安装上腰梁与之固定,以增加支护桩的嵌固能力,确保了加深部分正常施工,满足了设计要求。
3 结语
综上所述,在商业建筑工程中深基坑的支护设计是一个比较复杂的技术工程,因此,为了保障深基坑的施工质量,在施工过程中就需要相关工作人员严格按照建筑工程中相关的施工技术规范,根据建筑工程的实际情况,设计最好的施工方案,以有效的指导工程施工。
参考文献
[1]刘承超.某大型商业区深基坑支护工程的结构设计方案探讨[J].福建建设科技.2011(05).