深基坑支护设计范文

时间:2023-04-02 02:03:15

导语:如何才能写好一篇深基坑支护设计,这就需要搜集整理更多的资料和文献,欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文,供你借鉴。

深基坑支护设计

篇1

关键词:深基坑支护结构模糊选优有限元分析

中图分类号:TV551文献标识码: A

随着工程建设水平的不断提升,建筑工程施工技术发展不断进步,基于对工程建设质量的需求,建筑深基坑工程作为一项系统性的工程内容,越来越受到人们的重视。深基坑工程建设的影响因素复杂,其主要是一种由岩土、结构以及建筑工程施工技术相结合的工程内容。相关研究理论还有待进一步发展,但是由于深基坑工程问题造成的工程事故时有发生,深入开展对其的研究,有助于提升我国工程建设质量与水平。

一、深基坑支护影响因素分析

深基坑工程建设过程中相关影响因素十分复杂,且影响因素之间彼此存在关联。在基坑支护设计优化过程中,需要周全考虑相关因素,仔细筛选与分析基坑工程当中的影响因素,以下是对工程施工中基坑支护影响因素的归类分析:

(一)环境影响因素

1.建筑环境与设施影响因素

建筑深基坑形成多为市中心,其周边建筑物与地下管道对建筑施工影响较大,基坑挖掘只能采取垂直开挖的方式。与此同时,需要注意的是基坑开挖会造成周围建筑物以及地下管线受到影响。

2.工程、水文地质环境因素

基坑工程施工过程中地层因素与水文地质环境情况都会对深基坑支护造成影响。其中,基坑工程建设的底层情况主要包括地层构造、图层与岩土体相关参数等内容,水文情况则包括地下水位与其变化情况。

3.施工影响因素

影响基坑施工的主要因素包括多个方面:施工场所的交通情况与商业活动情况等都是基坑支护方案设计影响因素。施工场地提供的材料与车辆进出等也会影响基坑施工与设计。

(二)主体工程影响因素

在进行深基坑支护设计过程中,应当综合全面了解工程实际情况,形成理性认知,对工程施工过程总形成规模、结构以及施工方式综合掌握。

(三)基坑形状因素,深度因素以及宽度因素。

(四)基坑支护结构造成的载荷影响因素。

(五)现已应用的各种支护技术的特点和适用范围以及施工队伍常用的施工方法、施工设备及施工技术等情况。

(六)相关基坑支护设计依据资料:国家和当地有关基坑支护设计和施工的规范、规程;周围相似基坑工程中的经验和教训。

二、深基坑支护方案设计主要原则

形成深基坑支护方案的主要原则是根据对其影响因素的综合考虑,形成合理的价值分析,并在此基础上做出最优选择。这其中包括:工程施工技术安全性、施工可行性分析;深基坑支护对环境造成的影响分析;施工基坑支护结构造成的施工工期影响分析以及其造成的工程经济型综合对比分析。在具体工程施工过程中,支护方案设计可能形成多套方案。这个过程中,需要对多套方案的可行性问题进行综合考虑,因为不同方案的侧重点各不相同,这就需要根据工程施工需要,选择最优模型。

在选取基坑支护方案的过程中需要进行优选,目的是为了进一步增加支护工作过程中的客观性与科学性。《建筑工程基坑支护技术规程》当中主要对基坑支护工程开展有一定的原则性的规定。针对支护结构进行选型的过程中需要兼顾到工程施工结构的空间效果以及受力特征。基坑支护优选过程中还需要通过对基坑周围环境以及基坑开挖情况等进行综合分析,同时还需要对地质水文情况进行考虑,只有这样才能真正做到选型的科学性与合理性。

基坑支护选型主要包括支挡结构、土钉墙以及重力式水泥土墙等内容。像是选用组合需遵循一定的原则,即为《建筑基坑支护技术规程》。

三、工程深基坑设计模型设计

(一)层次结构确立

确立深基坑支护方案,相关影响因素较多,其中包括工程、水文、建筑、管线、结构等多个方面的内容。总体来看,上述中内容可以被归为几类:经济性、安全稳定性、环境、工程期限、施工难易程度等。本文通过采用建立层次结构的方式形成了深基坑支护方案设计选型内容(如图1.所示)。

图1.建筑深基坑选型采用层次分析法

其中,优选方案当中的总目标主要包括几个方面:安全可靠、工程造价低、工程期限较短、环境因素影响小以及工程施工方便。

另外,准则层的主要因素包括几个方面:安全可靠性(B1)、工程造价(B2)、工程期限(B3)、工程期限(B4)、施工难度(B5)。

(二)确定相关因素权重

1.形成判断矩阵

通过使用标度法以及表1.中所示内容,可以完成对准则层当中相关因素在目标层当中的重要性的分析,通过两两比较及单排序方法完成上述内容。

安全可靠性与工程造价相对最优方案形成的重要性比值表示为1;安全可靠性与工程期限相对最优方案形成的重要性比值表示为4;安全可靠性与环境影响因素相对最优方案形成的重要性比值表示为3;安全可靠性与工程施工难易程度相对最优方案形成的重要性比值表示为5;工程造价与工程期限相对最优方案形成的重要性比值表示为4;工程造价与环境影响因素相对最优方案形成的重要性比值表示为3;工程造价与施工难易程度相对最优方案形成的重要性比值表示为5;

工程期限与环境影响因素相对最优方案形成的重要性比值表示为½;工程期限与施工难易程度相对最优方案形成的重要性比值表示为2;环境影响因素与施工难易程度相对最优方案形成的重要性比值表示为 3(具体内容如下表1.所示)。

表1.比较值情况

A B1 B2 B3 B4 B5

B1 1 1 4 3 5

B2 1 1 4 3 5

B3 1 2

B4 2 1 3

B5 1

由此可以判断出选优矩阵列表:

B=

2.层次排列

通过采用公式(1)具体求得判断矩阵(B)当中的最大特征数据W。

W1===2.268

相同原理,可以求得W2,W3,W4,W5。并在归一化之后,W1=0.350,W2=0.350,W3=0.102,W4=0.142,W5=0.056。

由此,权重向量表示为:

W=(0.350,0.350,0.102,0.142,0.056)

这其中最大特征数值表示为:

max=5.129

总之,综上所述,本文主要通过对工程施工建设过程中深基坑影响因素(安全可靠性、造价、工程期限、环境影响因素、工程施工便捷性)影响支护结构优化方案情况与细部参数相关研究进行分析。通过采用多目标模糊决策方案实现工程深基坑系统的优选,并建立了深基坑支护模型。希望通过对深基坑支护设计情况进行的深入研究,能够进一步提高工程施工水平,提升工程建设质量。

参考文献:

[1]黄贵珍,周东.基于遗传算法的基坑桩锚支护优化设计[J].桂林工学院学报,2000(S1):86-90

[2]贾宁.有限填土静止土压力系数计算方法研究[J].岩土工程学报.2012.7:1333-1337[3]李广信.基坑支护结构上水土压力的分算与合算[J].岩土工程学报,2010,5(3):348-352

[3]李明星.基坑支护体系优化设计分析及应用[J](建筑基坑支护技术规程)JGJ120-2012

[4]阮永芬,叶燎原.用灰色系统理论与方法确定深基坑支护方案.岩土力学与工程学报,2013:1203-1206

[5]贾宁.有限填土静止土压力系数计算方法研究[J].岩土工程学报,2012,7:1333-1337

建筑基坑支护技术规程 JGJ120-2012深基坑支护设计研究

时亮

中交第二公路勘察设计研究院有限公司 湖北武汉 430056,南京中交道路桥梁工程勘察设计有限公司 江苏南京 210000

摘要:建筑深基坑施工作为一项系统性工程内容,其影响因素多元且十分复杂。施工中的支护方案选定不仅对基坑的经济型、稳定性及安全性造成巨大影响,同时也是整个工程安全建设的重要前提。因为,深基坑支护工程设计当中出现微小问题都有可能造成基坑失稳,并引起工程造价增加,因此深基坑支护设计意义重大。本文主要针对深基坑支护设计相关问题进行简要分析,探究深基坑支护方案设计模型建立与优选问题,并对深基坑细部优化情况进行了探讨。

关键词:深基坑支护结构模糊选优有限元分析

中图分类号:TV551文献标识码: A

随着工程建设水平的不断提升,建筑工程施工技术发展不断进步,基于对工程建设质量的需求,建筑深基坑工程作为一项系统性的工程内容,越来越受到人们的重视。深基坑工程建设的影响因素复杂,其主要是一种由岩土、结构以及建筑工程施工技术相结合的工程内容。相关研究理论还有待进一步发展,但是由于深基坑工程问题造成的工程事故时有发生,深入开展对其的研究,有助于提升我国工程建设质量与水平。

一、深基坑支护影响因素分析

深基坑工程建设过程中相关影响因素十分复杂,且影响因素之间彼此存在关联。在基坑支护设计优化过程中,需要周全考虑相关因素,仔细筛选与分析基坑工程当中的影响因素,以下是对工程施工中基坑支护影响因素的归类分析:

(一)环境影响因素

1.建筑环境与设施影响因素

建筑深基坑形成多为市中心,其周边建筑物与地下管道对建筑施工影响较大,基坑挖掘只能采取垂直开挖的方式。与此同时,需要注意的是基坑开挖会造成周围建筑物以及地下管线受到影响。

2.工程、水文地质环境因素

基坑工程施工过程中地层因素与水文地质环境情况都会对深基坑支护造成影响。其中,基坑工程建设的底层情况主要包括地层构造、图层与岩土体相关参数等内容,水文情况则包括地下水位与其变化情况。

3.施工影响因素

影响基坑施工的主要因素包括多个方面:施工场所的交通情况与商业活动情况等都是基坑支护方案设计影响因素。施工场地提供的材料与车辆进出等也会影响基坑施工与设计。

(二)主体工程影响因素

在进行深基坑支护设计过程中,应当综合全面了解工程实际情况,形成理性认知,对工程施工过程总形成规模、结构以及施工方式综合掌握。

(三)基坑形状因素,深度因素以及宽度因素。

(四)基坑支护结构造成的载荷影响因素。

(五)现已应用的各种支护技术的特点和适用范围以及施工队伍常用的施工方法、施工设备及施工技术等情况。

(六)相关基坑支护设计依据资料:国家和当地有关基坑支护设计和施工的规范、规程;周围相似基坑工程中的经验和教训。

二、深基坑支护方案设计主要原则

形成深基坑支护方案的主要原则是根据对其影响因素的综合考虑,形成合理的价值分析,并在此基础上做出最优选择。这其中包括:工程施工技术安全性、施工可行性分析;深基坑支护对环境造成的影响分析;施工基坑支护结构造成的施工工期影响分析以及其造成的工程经济型综合对比分析。在具体工程施工过程中,支护方案设计可能形成多套方案。这个过程中,需要对多套方案的可行性问题进行综合考虑,因为不同方案的侧重点各不相同,这就需要根据工程施工需要,选择最优模型。

在选取基坑支护方案的过程中需要进行优选,目的是为了进一步增加支护工作过程中的客观性与科学性。《建筑工程基坑支护技术规程》当中主要对基坑支护工程开展有一定的原则性的规定。针对支护结构进行选型的过程中需要兼顾到工程施工结构的空间效果以及受力特征。基坑支护优选过程中还需要通过对基坑周围环境以及基坑开挖情况等进行综合分析,同时还需要对地质水文情况进行考虑,只有这样才能真正做到选型的科学性与合理性。

基坑支护选型主要包括支挡结构、土钉墙以及重力式水泥土墙等内容。像是选用组合需遵循一定的原则,即为《建筑基坑支护技术规程》。

三、工程深基坑设计模型设计

(一)层次结构确立

确立深基坑支护方案,相关影响因素较多,其中包括工程、水文、建筑、管线、结构等多个方面的内容。总体来看,上述中内容可以被归为几类:经济性、安全稳定性、环境、工程期限、施工难易程度等。本文通过采用建立层次结构的方式形成了深基坑支护方案设计选型内容(如图1.所示)。

图1.建筑深基坑选型采用层次分析法

其中,优选方案当中的总目标主要包括几个方面:安全可靠、工程造价低、工程期限较短、环境因素影响小以及工程施工方便。

另外,准则层的主要因素包括几个方面:安全可靠性(B1)、工程造价(B2)、工程期限(B3)、工程期限(B4)、施工难度(B5)。

(二)确定相关因素权重

1.形成判断矩阵

通过使用标度法以及表1.中所示内容,可以完成对准则层当中相关因素在目标层当中的重要性的分析,通过两两比较及单排序方法完成上述内容。

安全可靠性与工程造价相对最优方案形成的重要性比值表示为1;安全可靠性与工程期限相对最优方案形成的重要性比值表示为4;安全可靠性与环境影响因素相对最优方案形成的重要性比值表示为3;安全可靠性与工程施工难易程度相对最优方案形成的重要性比值表示为5;工程造价与工程期限相对最优方案形成的重要性比值表示为4;工程造价与环境影响因素相对最优方案形成的重要性比值表示为3;工程造价与施工难易程度相对最优方案形成的重要性比值表示为5;

工程期限与环境影响因素相对最优方案形成的重要性比值表示为½;工程期限与施工难易程度相对最优方案形成的重要性比值表示为2;环境影响因素与施工难易程度相对最优方案形成的重要性比值表示为 3(具体内容如下表1.所示)。

表1.比较值情况

A B1 B2 B3 B4 B5

B1 1 1 4 3 5

B2 1 1 4 3 5

B3 1 2

B4 2 1 3

B5 1

由此可以判断出选优矩阵列表:

B=

2.层次排列

通过采用公式(1)具体求得判断矩阵(B)当中的最大特征数据W。

W1===2.268

相同原理,可以求得W2,W3,W4,W5。并在归一化之后,W1=0.350,W2=0.350,W3=0.102,W4=0.142,W5=0.056。

由此,权重向量表示为:

W=(0.350,0.350,0.102,0.142,0.056)

这其中最大特征数值表示为:

max=5.129

总之,综上所述,本文主要通过对工程施工建设过程中深基坑影响因素(安全可靠性、造价、工程期限、环境影响因素、工程施工便捷性)影响支护结构优化方案情况与细部参数相关研究进行分析。通过采用多目标模糊决策方案实现工程深基坑系统的优选,并建立了深基坑支护模型。希望通过对深基坑支护设计情况进行的深入研究,能够进一步提高工程施工水平,提升工程建设质量。

参考文献:

[1]黄贵珍,周东.基于遗传算法的基坑桩锚支护优化设计[J].桂林工学院学报,2000(S1):86-90

[2]贾宁.有限填土静止土压力系数计算方法研究[J].岩土工程学报.2012.7:1333-1337[3]李广信.基坑支护结构上水土压力的分算与合算[J].岩土工程学报,2010,5(3):348-352

[3]李明星.基坑支护体系优化设计分析及应用[J](建筑基坑支护技术规程)JGJ120-2012

[4]阮永芬,叶燎原.用灰色系统理论与方法确定深基坑支护方案.岩土力学与工程学报,2013:1203-1206

篇2

关键词:深基坑;支护变形控制;设计;分析

随着建筑行业的迅猛发展,建筑工程的数量与日俱增,而深基坑正是在建筑工程数量较多的情况下使用的一种关键性技术。这也是保证建筑工程质量与安全的重要技术措施。为了保证深基坑正常发挥作用,就要对其进行支护,因此,需要对深基坑进行合理设计,避免其发生变形,如果支付变形,会直接影响到工程的施工质量与安全。在这种情况下深基坑支护变形控制设计,就非常重要。其中深基坑支护变形控制设计,既包括支护本身的结构设计也涵盖了与之相邻的建筑、管线和道路,而本文主要是针对支护本身的变形控制设计进行分析探讨。

1.深基坑支护变形控制设计的具体要求分析

深基坑支护变形控制设计在具体设计中,要具有一定的依据,主要是深基坑的尺寸,最大荷载力,附近建筑环境、道路环境、管线环境以及地理地质条件等。为了符合设计标准,要在一定的设计要求之下进行合理设计。具体如下:

1.1技术要求

深基坑支护变形控制设计,(1)要具备一定的抗滑稳定性,抗倾覆稳定性,同时要达到抗管涌和抗隆起的要求。[1](1)要对深基坑支护结构强度进行合理设计,保证强度是实际变形量与深基坑支护变形控制设计的要求相符合。

1.2投资要求

要根据工程实际情况进行综合分析,研究,制定科学的深基坑支护变形控制设计方案,设计的每个环节造价最低,在保证设计方法符合工程施工标准的基础上,尽量减少投资,降低造价,提高工程的经济效益。

1.3工期要求

深基坑支护变形控制设计,要结合施工具体情况,对施工程序,施工标准,每个施工环节的具体期限等有一个明确的标记,尽量使施工简洁快速,提高施工效率,缩短工期,避免延误工期。

1.4深基坑周围的环境要求

深基坑支护变形控制设计,不能只考虑深基坑本身情况,还要关注与之联系密切的周围环境。注意周围环境对深基坑变形的实际要求。保证在深基坑施工时,其周围的建筑、管保、道路等发生位移、沉降和倾斜的程度都在规定范围之内,避免对其周围的各种建筑、管线、道路造成损害和严重的影响。

2.深基坑支护变形控制设计方案分析

2.1科学建立深基坑支护变形控制设计模型

深基坑支护变形控制设计,一般需要建立科学的设计模型,对整个设计方案进行完整的呈现,便于发现问题,方便修改,以保证设计的科学性和合理性。[2]建立深基坑支护变形控制设计模型,一般主要包括四个设计要素:一是设计变量的确定。首先要根据实际情况,正确选取深基坑支护的具体形状和参数等数据信息,对相关数据信息进行分析、比较,为优化深基坑支护变形控制设计提供参考依据。二是明确目标。深基坑支护变形控制设计,要确定一个明确的目标,要具备一个目标函数。在深基坑支护变形控制设计的整个过程中,要有一个完整的整体目标,有目的地进行设计,而且这个目标的设定要具有科学性与合理性,同时,造价上要保证最低。三是确定一个约束条件。基坑支护变形控制设计,需要对设计的变量进行科学取值,在取值的过程中,不能没有限制,任意选取,要保证具备一个合理的约束条件,保证取值的科学性和规范性。四是要建立一个数学模型。在深基坑支护变形控制设计中,要建立一个完整的数学模型,有利于保证设计的精准性。要根据设计变量,列出相应的函数,再根据设定的约束条件,优化数学模型,在限制条件下,选取一个适当的变量,从而使函数值最佳。

2.2合理设计单支点锚桩

首先要合理选择锚点的具置,这也是保证单支点锚桩设计最优的前提,[3]接着就是锚桩截面的设计,要在改变锚点受力情况,改变锚杆位置的基础上,使反弯点的弯矩值大概一致,然后把这个具体的值作为锚桩截面设计的具体依据。一般锚桩的位置与深基坑的顶端越接近,其产生的位移距离就越小。所以,在对锚桩位置进行选择时,压尽量减少锚杆的位移距离,同时要保证深基坑顶端的位移距离尽可能的小。此外,还要算出深基坑支护的入土深度、最大正弯矩和向弯矩,以此作为参考数据,准确选择深基坑支护的最优位置,确定最佳锚桩截面积和锚点承受力,从而保证单支点锚桩设计的合理性、准确性。

2.3优化设计多支点锚桩

在多支点锚桩的设计过程中,(1)挖掘基坑到第一道锚杆的位置,保证深基坑支护呈悬臂状态,接着对支护桩的内力和桩顶位移距离进行准确计算,然后根据实际情况的变化,做出适当调节,使其达到设计的标准,保证设计方案合理。[4](2)在正确确定第一道锚杆的位置之后,对第二根锚杆的锚杆的位置进行确定。在实际确认过程中,要对第一道锚杆的撑反力进行计算,一般采用弹性抗力有限原发计算方法,接着对锚点的受力和锚桩顶端的位移进行计算,最后对第二根锚杆的最大位移和支护结构的内力进行计算。(3)以此类推,在确定第一根和第二根锚杆位置的基础上,深基坑挖至坑底进行标高,根据实际情更合理调整锚撑点的位置进行调整。从而使多支点锚桩的设计更加科学。

3.深基坑支护变形控制的策略分析

3.1保证嵌固深度

在对深基坑支护变形进行控制的过程中,根据观察分析发现,围护桩嵌固深度不断增加的过程中,桩体发生的水平位移和深基坑底的隆起程度就会相应减小,其中,深基坑底隆起减小的程度要比桩体发生的水平位移减少的程度大。[5]当嵌固深度达到一定程度和标注时,桩底慢慢地不再发生变形,如果桩长继续延长,降低围护桩变形的作用也不再明显,但是对减少深基坑底隆起还是具有一定的作用。为了更好地控制深基坑支护变形,要保证嵌固的具体深度。

3.2强化支撑的位置设置

深基坑支护变形受到很多因素的影响,其中支撑的位置变化对其影响很大。一旦深基坑支付支撑的位置发生变化,必将引起深基坑支护变形的发生。支撑位置变化的具体程度直接影响着深基坑支护变形的程度。因此,在对深基坑支护结构进行设计时,要根据深基坑支付结构的内力和变形的具体影响,结合深基坑施工空间环境等各方面的因素,进行综合考虑,从而正确设置支撑的位置,尽量避免其大幅度的变化。

3.3控制支撑刚度

深基坑支护变形与支撑刚度的变化也具有一定的关系,通过实际研究发现,支撑刚度的增加会减小围护桩水平位移的最大值,但是不会对深基坑支护位移发生过大的变化,因此,可以根据实际情况,适当采取增加支撑刚度的方式,进一步控制深基坑支护变形。

3.4合理设置隔离墙

深基坑技术一般是应用于数量较多的建筑群,因此,在施工过程中,面临的施工环境比较复杂。更好地发挥的深基坑的实际作用,为了防止深基坑变形,要采取深基坑支护,为了进一步控制支护变形,需要根据实际情况合理设置隔离墙。隔离墙的设置很大程度上能够起到加固深基坑的作用,但是如果设置不合理,很可能会适得其反,不但不会发挥加固作用,还会加重深基坑的变形,因此,在实际设置中,要综合分析施工实际,结合各种影响因素,保证隔离墙设置的科学性、合理性。

3.5对深基坑坑底进行加固

对基坑坑底的土体进行加固,是控制深基坑支护变形的重要途径之一。加固的具体方法一般是在坑底增加土体,主要采用裙边加固法、抽条加固法和二者结合的加固法,通过加固作用,保持坑底的稳定性,从而控制深基坑支护变形。

结论

在现代建筑工程建设中,深基坑技术发挥着重要作用,但深基坑支护变形控制设计的水平,对深基坑施工质量的影响很大,因此,要在实际设计中,根据设计的具体要求,根据设计的具体程序和要点,不断优化设计方案,采取有效的措施,加强对深基坑支护变形控制的力度,从而整体上提高建筑工程的质量,促进建筑行业又好又快发展。

参考文献:

[1]吕三和.深基坑支护变形控制设计与研究[D].中国海洋大学,2003.

[2]张钦喜,孙家乐,刘柯.深基坑锚拉支护体系变形控制设计理论与应用[J].岩土工程学报,1999,21(2):161-165.

[3]宋建平.深基坑支护变形控制设计与研究[J].低碳世界,2015,35:129-130.

[4]李腾.深基坑变形分析及支护结构优化设计[D].石家庄铁道大学,2015.

篇3

关键词:基坑支护;内支撑;建筑方案;工程策划;分区开挖;分坑

桩基坑支护设计及项目整体开发策划对于每一个项目而言均具有非常重要的作用,它受制于多个方面,关乎着整个项目的开发销售计划和工程的顺利实施。文章以深圳湾填海片区的地铁红树湾物业开发项目(即深湾汇云中心项目)基坑工程为例,重点介绍了临近地铁车站、隧道的超大深基坑在进行支护结构的设计选型时,除了保证自身的稳定和安全的同时,重点考虑注意事项,并主动适应业态复杂的大型地铁上盖综合体,在前期面对建筑方案调整、分期开挖、分期销售的整体开发需求,又可以控制地铁的位移变形,使其不超过相关规定。

1工程概况

红树湾物业开发项目位于深圳湾南侧,东临深湾二路,南临白石四道,西临深湾一路,北临白石三道。拟建项目用地面积约6.8万m2,为办公、酒店、公寓及大型商业功能的大型地铁上盖综合体项目,总建筑面积近60万m2;项目中间被配套的市政道路分为东西两区,东西区在地下相通;东区为4层地下室,其中地下一、二层与上部四层裙房形成一个近10万m2的大型购物中心,南侧9/11号线车站与北侧2号线下沉广场通过项目地下二层斜向联通实现站外换乘。周边环境相对复杂,西南侧地下室边线距离地铁11号线隧道边线仅4.4~6.8m,南侧大部分(除西南侧)地下室边线紧贴9号线与11号线换乘车站;东北侧地下室边线距离地铁2号线隧道边线约7~28m,西北侧紧邻地铁2号线车站(局部位置紧邻下沉广场)。该项目基坑东西长约320m、东西长约分别是190m/130m,平面形状大致呈较不规则的四边形,支护周长约980m,基坑开挖深度约为12.34~20.08m,基坑面积约5.4万m2,其余大部分占地为地铁车站共用,是典型的临近地铁的超大深基坑(见图1)。

2项目建筑方案演变过程

红树湾项目2014年初确定了中标方,其建筑方案为南北侧地铁通过地上、地下敞开式斜交换乘的方式将地块分为两片(见图2)。在2014年底通过公开招标的方式引入合作开发方万科后,设计单位与方案深化单位结合万科开发理念,针对项目原方案商业面积零散不满足设置体量较大的商业Mall的需求,以及商业和公寓各类出入口不能在四周主干道设置的现实情况,在项目地块中间代建的市政配套道路上设置出入口,并实现东西侧功能上的动静隔离。初步确定了西侧4栋公寓加一栋办公,东区两栋较矮办公和一栋350m超高层办公的平面格局,但保留了地上、地下的换乘通道(见图3)。后期由于地上地下的换乘通道对地下商业的影响和总平出入口影响太大而被迫放弃(见图4)。再后期由于西区公寓景观和视线的要求,以及新消防规范的实施而。

3对支护设计选型的影响和演变

3.1围护结构的选型过程

红树湾项目基坑支护设计和工程管理工作在开展初期,结合项目南北侧临近已运营地铁线路、周边道路、场地地质条件等情况进行常规设计,在初步优化方案的基础上,将地下室边界条件实现稳定。基坑北侧临近已运营的地铁2号线,基坑南侧紧邻即将运营的地铁9号线及11号线,初步分析不具备采用常规放坡或排桩锚索的条件,基坑在填海区范围内且整体基坑面积超过5万m2。为了避免开挖过程中大面积卸载和开挖后的空间效应不对地铁造成较大的影响,要求围护结构必须要有足够的刚度,所以在南北两侧的维护结构首选地下连续墙;而东西两侧靠近市政道路,具备放坡或设置排桩锚索的条件,从整体支护和经济角度初步选择排桩锚索体系。同时,止水在基坑工程中起着至关重要的作用。由于地连墙需穿越砂层等强透水层,若止水效果不佳,坑内发生渗漏甚至绕渗现象等引起的涌水涌砂,将导致基坑位移过大,抗倾覆、抗隆起及整体稳定等安全系数均大幅度降低,严重影响基坑安全,并使临近的地铁产生较大的变形及沉降甚至隧道管片结构受损,造成极大的安全隐患。故最终否决了基坑东西两侧采用排桩加锚索的维护结构。特别需要说明的是,由于南侧9号线和11号线车站是两线换乘共用一个车站,其开挖深度与开发项目基坑深度相当。根据南侧地铁9号线原设计单位提供的图纸,原地连墙的嵌固深度基本满足要求,且考虑到该车站是一个宽约40m、长约600m的大型地下刚体。该地连墙承受的水、土压力远小于东西两侧,如果在南侧为项目基坑设置一道地连墙对项目地下室的布局和功能也影响非常大。在基坑设计单位复核了原地连墙嵌固深度和内支撑条件,并经车站原设计确认,并得到地铁相关部门和技术专家多轮沟通、协调后,本着受力明晰、可靠、经济合理的原则,南侧的围护结构利用了这道既有的地下连续墙。根据以上分析情况,为了保证围护结构的刚度及整体止水效果,本基坑的围护结构确定采用地下连续墙来兼具挡土及截水的双重作用。其中,南侧利用既有的地下连续墙,西侧及西北侧新设计地下连续墙(见图6)。新旧地连墙连接处设置若干旋喷桩的型式来进行衔接和补强。图中地下连续墙的嵌固深度和截面,以及配筋,由于建筑方案地下室的层数和深度不稳定,而无法准确的设计;但此时可以做一些前期工程准备工作和场地清理等工作。

3.2分坑桩的提出和内支撑结构的设置思路

在保证基坑安全的同时,需要严格控制地铁的变形位移使其不超过相关的保护规定是本项目基坑内支撑设计的重中之重,所以本基坑的支撑体系由设计、业主、施工方原则上确定为刚度较大的钢筋混凝土内支撑。在前期结合图3方案中各个塔楼的相对位置,使得所设计的内支撑尽量减少对塔楼地下结构的干扰;以及尽早实现开工的目的,在稳定了方案地下室轮廓后由业主配合设计单位积极开展支护结构地下连续墙的设计及施工准备。由于基坑东西向长约320m、南北向约130~190m,基坑的变形具有长边效应,即基坑在开挖过程中,其长边中间位置附近的变形位移往往是最大的。本基坑北侧长边的中部,正好紧贴地铁二号线红树湾车站与盾构隧道的交界处,车站的刚度显然远大于由预制管片拼装的隧道结构,判断分析后认为该处为基坑周边最薄弱和敏感的部位,在与地铁技术委员会初步沟通时被地铁相关专家所认可,并要求在此处设置一道分坑桩。同时,本基坑西侧和东侧的支护深度和层数也均不相同而且施工进度要求不一致,场地西侧的开发施工进度较为急迫,完工时间预定要比东侧提前约一年左右。再者在项目西侧的2号线车站与项目有约100m长、10m深的下沉广场范围是空缺,无法有效为基坑内支撑体系提供反力,使得北侧的水、土压力不能直接有效的传递和平衡到南侧。因此,针对本基坑的需求和特点,设计单位在项目中间代建的市政道路位置,也即基坑东西区在地下室三层与四层交界处设置一道分坑桩,形成东侧和西侧两个相对较小的基坑,能独立施工互不影响,且可以有效的控制和减小地铁车站和隧道连接处的变形。内支撑的布置需要结合本项目的特点,应对其具体的型式进行深入细致的分析,在分坑桩的基础上,提出了三种内支撑的型式。由于建筑方案和工程策划一直在演变和细化中,也需要开发商各个职能部门多角度、多维度的深度参与,内支撑方案最初是常规意义上的概念设计选型,采用环型砼内支撑(见图7)、单环加对撑和角撑(见图8)、对撑和角撑(见图9)等形式。中东区环撑虽让出了超高成塔楼,但环撑直径太大达到近150m,西区小环撑没考虑下沉广场的不利影响,以及对撑超长不稳定,后经设计院复核计算上述三个方案均有较多技术问题和限制条件而调整了设计思路。

3.3内支撑结构分区支护设计的优化

在东西两个基坑的前提下,考虑下沉广场的不利因素,将西区基坑将内支撑的形式稳定在四个边角处,设置了四块大角撑。起初在其中部区域,设置了呈十字状的两个大对称来平衡两侧的土压力。在南边既有地下连续墙的区域,由于紧贴着地体9号线和11号线的换乘车站的结构刚体,土压力并不大,所以仅设置边桁架来进行支撑。在北边2号线下沉广场的区域,由于基坑外侧并无实土来提供相应的支撑反力,故在这一区域不设置内支撑。为了保证足够的支撑刚度且满足中部高层塔楼的顺利施工,结合场地形状,东区内支撑结构采用双圆环的环撑型式(见图10)。支撑型式带来的问题是西区基坑中东西向起到主撑作用的中部对撑,长度超过180m,对于对撑的刚度削弱较大,控制变形特别是平衡环撑的能力很低,不能有效的抵抗东区环撑传来的巨大推力且影响了部分塔楼地下室结构的施工。针对上述缺点,以及开挖施工、方便拆换撑的考虑下,逐步进行了相应的优化(见图11)。①西侧基坑取消十字状大对撑,仅在四个边角处设置四块大对撑,加强了支护刚度,并有利于塔楼地下室结构的施工;②根据下沉广场处的最新建筑调整方案,将其与本项目的地下室直接连通,仅设置高压旋喷桩进行止水,地连墙断开处可通过设置若干根灌注桩组成的“墩体结构”来进行加强。但支撑型式在技术层面仍然存在一定的缺点:不管是角撑还是圆环撑,都设置了过多的连系梁,导致产生了过多的冗余结构,使得传力体系过于繁复不明晰;同时也加大了施工和拆撑难度,降低了施工效率,也较多的将西区B栋塔楼压在东南角撑下面,东区环撑也对超高层巨柱有所限制。

3.4内支撑结构对项目整体开发策划的影响

后续随着建筑方案的逐步稳定,将西区局部车库、公交场站上提至地面裙房的方案调整,使得西区地下室减少一层从而大大减少土方开挖深度和土方量,同时也使西区内支撑的道数也稳定为两道,项目整体策划分期开发和施工销售节奏也越来越明晰、投资方立足于市场大环境计划将一期四栋公寓率先推出销售,实现资金的部分回笼。为此西区基坑和结构主体先期施工对基坑支护设计提出了更高的要求,设计方案在业主工程管理方、营销方、成本和施工方的共同介入下,为满足上述目标设计单位结合建筑平面各栋塔楼的具置,将内撑尽量错开塔楼,错不开的进行局部转换,经计算复核共同确定下述原则:西区采用相对独立可单独拆除的角撑,并实现西区坑内空间最大化,使得后续地下室施工时不受内支撑拆换撑和地下室结构施工限制的B、C、D、E栋公寓产品,属于一期分期图(见图12),可以顺利往上施工塔楼结构,以便于快速达到销售所需要的施工节点,同时也可先施工西区的角撑并实现土方开挖,和主体柱基础的施工。东区采用环撑可以使得东区工期最长的J座超高层塔楼的核心筒不受环撑影响,个别受影响的巨柱在环撑处的砼撑结构局部预留孔洞,在孔洞周边就近实现结构转换和补强。在东区由于根据需要设置三道环撑,在完成底板施工后350m超高陈塔楼的结构也不受整体拆换撑和地下室结构施工的影响而直接可以顺利冲出地面,对超高层塔楼的主体结构的快速施工奠定了基础。优化图(见图13)。后期在支撑型式基础上,施工方提出尽量规整、施工和拆除方便,以及施工场地少、希望在撑上提供一些材料堆场及交通运输的组织的需求。以及从施工策划角度西区基坑先土方开挖施工至首道撑底,再施工支撑桩和塔楼桩基础,然后施工二道撑、再开挖土方和其下底板各工序;东区基坑比西区相对较慢,从而在东西区各工序间可以顺利实现流水。根据施工方的部分意见以及后期精细化计算后,进行了下面两方面的相关优化:①西区减少了一些基坑角撑的连系梁,使其传力体系更加明晰;②东区取消了圆环撑的三角形连系梁,直接将辐射撑支承在圆环撑上,受力简单明确、有利于土压力的传递。由于本工程的圆环撑(内径125m、外径140m)在图13东、西区砼内支撑优化中平面示意图二深圳乃至国内都尚无较多先例,在满足计算的前提下,于三道环形内支撑和角撑上部重要部位加设结构楼板,以增加环撑和角撑的整体面外刚度,同时也可基本满足施工方提出的施工场地不足的问题;后续经过设计方的精心计算和参与各方的共同努力,在大部分受力较大的角部区域增加了300厚结构加强板,最终演变成的内支撑施工图(见图14)。

3.5地铁保护对支护方案的要求和影响

由于地铁设施对沉降和变形是按毫米级别来控制的,所以基坑支护设计的重中之重是采用何种方式有效控制地铁设施的变形,并取得地铁集团技术中心的认可。本项目基坑支护设计基本完善前后,主动按深圳地铁保护条例的要求,与地铁技术委员会专家沟通并上会审议。经专家评审,在基坑西南角的AC段(基坑与地铁11号线隧道间)和基坑北侧的OP段(基坑与2号线隧道间西侧)土体先采用袖阀管注浆进行加固后才开始基坑的施工。根据地铁保护条例的要求设计单位还提交了华南理工大学采用大型岩土有限元软件—MIDAS/GTS建立三维模型进行整体模拟的计算结果,最终的支护方案计算结果满足地铁相关要求。同时要求在基坑开挖、地下室施工的全过程对地铁车站、隧道和基坑进行有效不间断的监测;后期第三方隧道监测数据显示隧道的变形比理论计算要大,但仍在可控范围内,根据地铁技术委员会的再次审议,建议在北侧2号线隧道与基坑间土体在原设计部分加固的基础上,整体进行了隧道外袖阀管注浆加固,并要求在稳定隧道变形的前提下方可完成三道环撑下靠近地铁隧道的土方(见图15)。

4结束语

本基坑工程于2015年5月开始施工,目前西区基坑已完成地下室及上部主体的施工,而东区基坑已完成第三道支撑和其下土方的施工,正在进行后续底板的浇捣。根据施工现场的反馈,基坑内部无渗漏、支护结构变形较小,地铁结构的变形也在地铁相对可控范围内,整体支护效果良好。

4.1本基坑支护设计主要从下面几个方面来综合考虑

(1)审慎对待临近的地铁设施,无论在基坑支护设计、施工、建筑方案的深化以及后续的桩基础施工过程中,都要将保护地铁放在首要位置;同时需要与地铁相关部门做好充分的沟通和协调。(2)支护结构是否受周边场地,地块道路、地铁等限制条件,能否采用排桩锚索、放坡等支护形式,在两三种可选方案的情况下应进行综合比选,应选用安全性较高的方案,建议在临近地铁的基坑优先采用较为可靠的内支撑受力体系。(3)基坑东西向单边长度约320m,为避免长边效应采用分仓法设计,便于分坑分区域施工;从工程策划角度使得地下室较浅、公寓较低的西区实现提前施工;考虑东区基坑更深、还有施工周期最长的350m超高层塔楼等因素,支护方案应重点考虑在拆除时对项目整体施工组织以及各工序合理流水的影响。(4)重视支护结构平面定位与地下室外边线和项目红线及周边环境的关系合理设计。(5)基坑支护应配合业主各个相关方,充分沟通,共同介入和研究建筑方案,避免被动接受输入条件;及时沟通和掌握相关规划、报建方面的信息,尽可能将施工速度最快、销售有前置需求的单元或塔楼,尽量布置在不受内支撑影响的范围内。(6)对于支护桩、地连墙及后期工程桩的选型和施工方法也需要采用考虑减少抽降水和振动的成桩工艺,最大限度的减少对周边地铁的影响。

4.2本工程实践总结

项目前期,在满足建筑规划需求的前提下,多从工程策划、营销、施工等多角度调整建筑布局和方案,使得西区塔楼的平面布局尽量避开内支撑,并提前考虑各个塔楼的桩基础的设计是很有必要的;在首道撑梁底标高处基本可以具备各个塔楼桩基础的施工,尽快开挖并施工第二道内支撑,从而在不完成西侧全部地下室封底的施工策划下,最终实现不受内支撑影响的4栋塔楼(B、C、D、E)从规划报建、分期、到提前介入塔楼的施工、完成具备销售形象、到实现快速销售的目的是有可以实现的。在整个过程中对基坑设计逐步调整和优化,要避免由支护设计方单方面设计的局面,需要在业主设计部、项目部、工程部、营销部以及施工方等全面、及时、持续介入的情况下,让基坑设计方综合各方意见,逐步达到以营销、设计、施工为前置的项目基坑支护设计和工程策划目标,为项目整体开发奠定坚实可控的基础。经过2015年4月基坑开始支护设计开始,到后期的西区基坑的开挖施工,比常规工程策划和设计管理思路实施的施工进度提前约6个月,至2016年底,项目西区销售型公寓基本具备销售的形象进度、东区基坑底板封底的目标,取得了良好的经济效益和社会效应,为项目后续的开发建设奠定了坚实基础。根据过程中第三方监测数据反映,基坑的变形在设计可控范围内,但北侧地铁2号线隧道想基坑内的水平位移和沉降超过计算值,这与模拟计算有较大不符。这可能与填海区在沿道路下有较多抛石层,在施工桩基础和后期西区拆除内支撑时局部采用炮击破除法引起的震动有关,需继续探讨相关因素和计算模拟的假定合适与否。类似工程应多加关注和避免。

参考文献:

[1]刘晨,丘建金,李爱国,等.软土地区临近地铁车站的深大基坑支护设计选型分析[J].广东土木与建筑,2016,23(1):54-57.

[2]刘晨,丘建金,李爱国,等.软土地区深大基坑分区支护的设计分析[J].工程技术研究,2016,(5):32-35.

[3]深圳市市政设计研究院有限公司.深圳地铁红树湾站上盖物业开发项目岩土工程勘察报告(详细勘察阶段)[R].2014,(12).

[4]华南理工大学建筑设计研究院.深圳地铁红树湾站上盖物业开发项目基坑施工对邻近地铁的安全评估报告[R].2015,(9).

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关键词:深基坑;支护设计;监理控制

在深基坑工程施工中,因为其结构型式有多种多样,因此针对不同的结构类型,使用一些有针对性的监测方法是非常有必要的。这样监测工作可以在不同的工况情况下进行,与此同时,在不同的施工阶段操作也不会影响施工的进度,通过实践证明,这种施工方法和理念是比较科学而有效的,接下来就对基坑安全监测的原理和方法进行详尽的分析。

一、深基坑支护设计要点

在建筑工程中进行支护结构设计中,必须充分考虑到超孔隙水压力对土体的影响,否则对工程质量有很大影响。在提取土体各项物理性质时,为了保证取值的可靠性,施工完成后及时对土体做原位测试,这样就可以得到现场真实数据,保证设计质量。在进行深基坑设计中[1],支护结构承担很大的压力,土质情况复杂,施工中存在很多不确定性因素,因此必须将含水率、内摩擦角、粘聚力参数确定好,准确计算出支护结构的实受力。当前支护形式主要有两种,分别是内撑式、拉锚式,对于拉锚式而言,其每根锚杆都是单独作用的,主要依靠土体锚固作用,从而形成很好的水平承载力,各个锚杆依靠腰梁进行联系,保证围护桩墙的平衡度。对于内撑式而言,一般都使用井字梁加立柱的形式,在此基础上,立柱、支撑梁、排桩墙构成一个很好的空间框架结构。在这种情况下水平支撑梁不仅有单根支撑的作用,而是通过整体形式进行支撑。支撑作用。

二、深基坑支护监理控制工作要点

1.三重管高压旋喷桩、冠梁监理要点应用高压旋喷桩技术,必须做好技术规划,不同技术之间衔接要合理,为了保证施工质量,整个操作流程都要进行监理,在不同技术上进行流程方面的设计,这一点是基坑开挖支护施工的核心,因此必须予以高度的重视。通常监理工作要注意五个方面,第一方面,针对施工现场,要将地面上的垃圾、杂质等进行处理,保证表面的整洁度,然后使用钻机做好定位操作,对地面进行成孔施工,在孔洞内加入注浆管,为以后水泥浆液的导入做好准备。第二方面,在完成对水泥浆液的导入工作后,对已经完成喷射注浆的管道,可以将管道拔出,做好后续的移位工作,保证上述操作的质量之后,严格按照设计施工要求[2],完成剩下的桩体施工,最后进行质量检查。第三方面,结合有关设计图纸的要求,对桩的位置进行了严格的控制,同时检查了导正架和地面的垂直度,以此来确保桩体不会发生超过设计要求的位移量。第四方面,如果使用材料质量不合格,那么施工工艺再先进,也不能保证施工质量,因此对所使用的水泥进行了严格的检查,试验合格后才被使用到施工中,必须把握好质量关。第五方面,每台的机组人员都要安排专职人员进行施工参数的记录,如果记录和检查中自动记录仪出现故障,要转变方法,采用人工记录,对出现的错误进行修复,保证得到阐述的准确性,方便以后的施工操作。2.喷射混凝土监理要点使用清水完成注入试验后,判定注浆管没有任何问题,满足施工要求后,就可以进行浆液的注射操作。操作中使用高压将水泥浆注入到管道中,注入方式为从下到上,在注入浆液时要控制好压力,保证注浆的平稳性,在注入的过程中,相关人员要对整个过程进行监督,例如时刻观察注浆的压力值,监视电机的转速值等,同时对相关数据进行记录,保证注浆的质量,同时为以后的科学研究收集资料。在注浆操作进行一段时间后,其各项工作参数都很稳定,技术人员可以提高注浆的速度,提高整体的工作效率。在注浆时为了保证浆液的密实度,要一边提速一边旋转。3.土方开挖监理工作要点在进行比较大的建筑深基坑挖掘工作之前,一定要做好监理工作,保证土方开挖的质量。对施工现场进行勘察,派遣专业人员做好水文地质的勘察工作,记录其周围环境的特点,和市政有关人员做好项目的沟通工作,从中了解是否存在地下管线,以及地下管线的具置。勘察了解施工现场的基本情况之后,就要制定一个合理的施工方案[3],最终目的就是确保工程的顺利实施。进行深基坑土方的挖掘工作中,监理人员要清楚,必须遵循先支后挖的操作原则,如果监理中违背这一原则,要求现场工作人员立即停止施工。根据有关的设计方案,制定好整体挖掘土方的流程,比如先挖好所需要的沟槽,然后在沟槽口部做好支撑,接着才能继续进行挖掘工作,针对不同的地质情况,可以进行分层开挖,或者是开展土方开挖施工,最终才能保证施工的质量。4.支护桩的监理要点在支护桩施工监理工作中,检查现场质检人员到岗情况,对使用的机械、设备、材料进行监管,检查混凝土的搅拌、配比和浇筑质量,做好监理旁站记录工作。混凝土运输到现场后,对坍落度、均匀性进行检查,如果不合格必须进行二次搅拌,监理人员必须及时督促施工单位做好现场取样,预留试块,并做好旁站监理记录和监理日记,保存旁站监理原始资料。整个支护桩完成施工操作后,当试块达到设计强度就可以进行桩检测,检测内容有桩身质量、桩位偏差等,对桩承载力进行检查,保证施工质量。

三、深基坑监测

进行深基坑监测工作中,一定要将基坑、周边建筑的变形情况进行监测,监测工作严格按照设计要求,工程中的相关规范编制监测方案,监测时涉及到的内容有监控的目的,监测的基本内容,监测使用的方法,监测中的精度标准,合理的设置监测点,制度科学的监测周期,设置好监控报警值,这些工作很好的制定,才能保证整个监测工作的质量。具体监测过程中,每间隔20到30米就可以设置一个监测点。深基坑挖掘工作有很大难度,而且技术要求比较高,因此管理人员应该实时对基坑挖掘工作进行监测,这样不仅能掌握挖掘的具体情况,同时可以避免发生一些突发问题,及时发生了类似问题也能做到及时发现,及时处理,避免让这些问题继续扩大,在通常情况下,施工部门必须制定一个完善的监管方案,方案中要交代工程的概况,同时还应该把施工目的和监测内容交代清楚,为了让该措施的作用最大化,需要制定一个反馈机制,对方案中的问题进行弥补和补充。监测执行过程中,必须达到按时监测,对监测得到的数据及时汇报,或者在内部网络平台共享,提高工作效率。发现数据异常,或者达到设计预警值后,能够及时发现并采取处理措施,对监测数据可以使用表格形式进行统计,还可以利用曲线方式进行表达,这样不同监测点出现的变形都会在掌握之中。

总结

通过以上对深基坑支护设计、监理控制技术分析,发现其对基坑施工质量有很大影响,随着科学技术的进步,人们对建筑工程的要求增加,在一些大城市中不仅有地下一层到地下两层三层的建筑,而且还出现了地下五六层的建筑,那么其基坑的深度要在10m到20m之间,整体的施工难度可想而知,为此要对现有的基坑支护技术做进一步的完善,保证工程质量的安全性和稳定性。

参考文献

[1]黄金林.浅议岩土工程深基坑支护设计与质量控制[J].商情,2015(16):282-282.

[2]赵福滨.浅议岩土工程深基坑支护设计与质量控制[J].建材发展导向:上,2014(6):191-192.

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关键词 建筑工程深基坑支护施工管理

1、建筑工程深基坑支护简介

随着地下建筑工程的不断发展,深基坑工程得到越来越多的发展和利用。所谓深基坑工程,就是开挖深度超过一定规模的工程。它包含了基坑的土方开挖、施工机械的利用以及降水防水等方面的,所有的这些,共同组成了建筑工程地下深基坑支护的全部内容。

随着地下建筑工程开挖深度的不断增加,开挖土方的面积越来越大,建筑工程支护施工的难度也相应的不断加大。建筑工程深基坑工程是一个很复杂的问题,它包含的许多不确定的因素和内容,涉及到土力学中的变形、稳定、强度以及防水等方面的内容,需要我们不断地加以研究和在施工中总结经验,使深基坑工程的施工技术得到不断的完善。

2、深基坑支护设计和施工现状

目前的建筑施工,其中的深基坑支护因其专业性较强,一般都分包给了岩土专业施工公司,比较大的公司一般是当地的勘察、设计、施工单位,另外还有一些规模和实力较强的专业公司,当前市场上,个人岩土公司也有一些。

从设计和施工资质上看:比较大的岩土专业施工公司既有施工资质又有设计资质;而一些小的岩土专业施工公司只有施工资质,而没有设计资质,这种情况在当前的岩土工程施工中为数较多。最近两年,一些业主为了提前开工等多种因素,在招标时改变常规,对地下岩土工程部分在结构主体招标前先进行招标,随之而来出现了一些新现象:许多大的建筑总承包单位为了抢占市场,纷纷参与了投标,一些大的建筑总承包单位进入了岩土工程施工。然而,不论是业主还是监理单位,他们都忽视了建筑总承包单位一般都没有岩土工程设计资质的问题,这给将来的施工造成了很多隐患。

从承包模式看:深基坑支护施工一般都实行分包,有些是业主直接将深基坑工程分包给了专业公司,然后纳入总承包单位管理;而另一种模式是业主将深基坑任务交给了总承包单位,而由总承包单位进行分包。前一种模式因业主将任务直接分包,故在总包单位管理时易出现管理难的问题,而后一种模式容易出现工程质量问题。

从深基坑工程特点看:深基坑开挖深度大,很多深基坑紧邻其它建筑物(或构筑物),施工难度较大,除了合理设计外,必须加强施工管理,确保严格按设计和相关规范施工,必须对基坑边坡和周围建筑物(或构筑物)加强监测,实现信息化施工。

3、建筑工程中深基坑支护存在的问题

目前在建筑工程支护过程中,深基坑支护还存在一系列的问题,简述如下:

(1)深基坑环境复杂性

在设计过程中,根据提供的资料进行深基坑工程支护的设计,由于环境的多样性和复杂性,不可能考虑到实际施工中遇到的各种问题,由于地质调查覆盖的程度不同,现实中存在的软弱地层或涌水地层等可能没有勘查到,在实际中需要多加预防与指定响应的预防措施,以保障支护施工的顺利进行。

(2)设计与施工不达标

由于设计人员的疏忽或认识不足,在进行边坡的设计时存在着一定的问题,但这种情况往往较少发生。最主要的是施工单位在进行施工时,没有严格按照设计要求及相关规范的要求,如在喷射混凝土养护过程中混凝土未按照规范要求进行合理的养护,未达到设计强度要求就进行接下来的支护施工,或者是在土钉支护过程中,锚杆并未达到设计的强度等等,都是经常遇到的;同时边坡面的处理不当,达不到标准要求,以及相关负责人员急功近利,没有做好深基坑施工工序的协调工作,只是盲目的追求施工进度,都会给建筑工程支护带来安全隐患。

4、深基坑支护设计和施工的建议

针对深基坑支护施工中出现的一些情况,为了后续的结构主体施工能够顺利、安全、有序地进行,特对深基坑支护设计和施工提出如下建议:

4.1 明确深基坑支护设计单位

深基坑工程越来越多,而深基坑坍塌的事故也频频发生,为防止深基坑工程事故,地方主管部门出台了许多有关深基坑的强制性文件。所有这些都说明了深基坑工程事故的严重性和做好深基坑工程的重要性。在包括深基坑支护在内的岩土工程专业施工单位,同时一般也是设计单位。只有明确了深基坑支护设计单位,提交了深基坑支护设计单位资质,这在将来的施工中如出现问题时才能容易找到责任单位和责任人,可追溯性强。

4.2 投标和施工时提交深基坑支护设计

深基坑支护施工的依据是深基坑支护设计,故加强深基坑工程设计的审核和监督非常必要。无论在深基坑支护投标时还是在深基坑支护施工之前,都应单独提交深基坑支护设计,设计封面和设计图上均应有设计人、审核人和审批人签字。这样在深基坑支护施工中如出现问题需做设计变更时,才能够很快找到设计人,也便于快速解决问题,同时也便于追究责任。

4.3合理选择支护施工方法

在此,针对深基坑工程的支护形式进行简单的说明和论述。重力式挡土墙支护结构、混合式支护结构和悬臂式支护结构是深基坑支护的三种主要方式,悬臂式支护结构潜入基坑底部的岩体或土体,借助于岩土体的支撑作用保证结构的稳定,适用于基坑开挖深度较小、土质条件较好的情况下,而重力式挡土墙则依靠自身的重量来保证支护结构在各种压力下的平衡,混合式支护结构可以简单的理解为锚杆支护结构,借助于锚杆以及喷射混凝土面层,使深基坑与支护结构形成一个整体,相互作用,保证深基坑支护的安全。如何根据实际情况合理选择施工工艺,在经济的条件下尽可能的保证安全和稳定,是一个重要的研究课题。

5、结语

设计应全面考虑深基坑支护的设计依据和条件,这是做好深基坑支护工程的前提条件。其次,我们应严格按照设计以及规范要求,合理的进行建筑工程深基坑支护的施工,保证支护结构的稳定性和施工安全,深基坑支护施工是工程得以安全、顺利进行的保证,应加强施工过程控制。尽可能的避免出现安全隐患。

参考文献

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关键词: 深基坑;施工现状;问题;建议

Abstract: this paper according to the deep foundation pit supporting some of the problems encountered in construction, and analyzes the reasons, and focuses on the deep foundation pit supporting design and construction experience and puts forward some Suggestions for reference.

Keywords: deep foundation pit; Construction the present situation; Problem; suggest

中图分类号:TU74文献标识码:A 文章编号:

深基坑支护设计和施工现状

目前的建筑施工, 其中的深基坑支护因其专业性较强, 一般都分包给了岩土专业施工公司, 比较大的公司一般是当地的勘察设计施工单位, 另外还有一些规模和实力较强的专业公司, 当前市场上,个人岩土公司也有一些。

从设计和施工资质上看: 比较大的岩土专业施工公司既有施工资质又有设计资质; 而一些小的岩土专业施工公司只有施工资质, 而没有设计资质,这种情况在当前的岩土工程施工中为数较多。最近两年, 一些业主为了提前开工等多种因素, 在招标时改变常规, 对地下岩土工程部分在结构主体招标前先进行招标, 随之而来出现了一些新现象: 许多大的建筑总承包单位为了抢占市场, 纷纷参与了投标, 一些大的建筑总承包单位进入了岩土工程施工。然而, 不论是业主还是监理单位, 他们都忽视了建筑总承包单位一般都没有岩土工程设计资质的问题, 这给将来的施工造成了很多隐患。

从承包模式看: 基坑支护施工一般都实行分包, 有些是业主直接将基坑工程分包给了专业公司, 然后纳入总承包单位管理; 而另一种模式是业主将基坑任务交给了总承包单位, 而由总承包单位进行分包。前一种模式因业主将任务直接分包, 故

在总包单位管理时易出现管理难的问题, 而后一种模式容易出现工程质量问题。

从深基坑工程特点看: 深基坑开挖深度大, 很多深基坑紧邻其它建筑物(或构筑物) , 施工难度较大, 除了合理设计外, 必须加强施工管理, 确保严格按设计和相关规范施工, 必须对基坑边坡和周围建筑物(或构筑物) 加强监测, 实现信息化施工。

2 施工中遇到的问题

2.1基坑边坡坍塌

这种情况一般发生在基坑施工阶段和基坑支护施工刚结束不久。在某一工地, 基坑支护刚完工不到两天, 边坡从上至下整体坍塌,长度达50 余米。纠其原因, 支护施工单位没有经过合理的设计, 也没有严格按设计施工。从坍塌的坡面看, 尽管是土钉支护, 但是没有按土钉支护规范进行。大多数土钉没有注浆, 只是打了一些孔把钢筋去; 有些土钉虽然注了浆, 但是孔内浆体没有注满; 有些土钉孔位置根本没有打孔, 只是将土钉杆体直接击入土体。

2.2边坡水平位移较大

一些基坑边坡水平位移较大, 达到4cm 以上,并且经监测, 水平位移还在继续加大。面对此种情况, 结构主体施工单位停止了地下主体施工, 业主不得不立即召集基坑支护设计、施工单位和专家对基坑重新进行稳定性分析, 并就出现的问题提出处理措施。

2.3 附近建筑物变形

在城市建设中, 很多基坑紧邻建筑物, 处理稍有不当, 附近建筑物就极易变形。一般来说, 建筑物变形都是其地基沉降引起的。建筑物出现较大变形后, 不仅危及楼上的居民或工作人员的安全, 而且也对在施的工程造成威胁, 使得工程难以继续进行下去。

2.4 边坡堆载不明确

基坑支护完成后, 如果不需要地基处理, 则很快就转入了结构主体施工。因可利用场地有限, 同时为了施工方便, 很多钢筋都放在了离基坑上口线不到1m 的位置, 并且堆载量较大; 在进行结构混凝土浇筑时, 混凝土罐车离基坑上口线也较近; 在进行塔吊安装时, 大吨位吊车非常靠近边坡坡顶。结果, 基坑边坡因承受不了太大的压力发生了较大的变形, 有的甚至坍塌。之所以出现如上现象, 主要是因为施工人员不明确基坑坡顶的极限承载力,不明确基坑坡顶容许堆载量与距离的关系。

2.5临建对基坑边坡的影响没有考虑

基坑支护单位在进行基坑支护设计时, 除了特别强调说明外, 坡顶荷载一般考虑较小, 通常为20kPa , 但是等到总承包单位进场时, 由于现场临建需要较多, 同时受场地条件限制, 临建不得不靠近边坡设置, 并且一般都设置2~4 层。对于深基

坑边坡支护, 临建荷载是一个不小的数值, 并且其存在时间较长。因很多临建都是在基坑支护施工一段时间后才搭建的, 故施工各方都忽略了临建荷载对基坑边坡稳定性的影响。很多基坑因临建荷载而发生了不同程度的边坡变形。北京市东城区某一在施工地, 基坑深度达16m 之多, 在基坑支护施工前期, 经基坑变形监测, 水平位移仅几个毫米, 但三层临建办公楼搭建后, 靠近临建的边坡坡顶发生了218cm的水平位移, 根据最近观测, 水平位移仍在继续增大。

3 深基坑支护设计和施工的几点建议

针对深基坑支护施工中出现的一些情况, 为了后续的结构主体施工能够顺利、安全、有序地进行, 特对深基坑支护设计和施工提出如下几点建议。

3.1明确基坑支护设计单位

深基坑工程越来越多, 而深基坑坍塌的事故也频频发生, 为防止深基坑工程事故, 地方主管部门出台了许多有关深基坑的强制性文件。所有这些都说明了深基坑工程事故的严重性和做好深基坑工程的重要性。在包括深基坑支护在内的岩土工程专业施工单位, 同时一般也是设计单位。只有明确了深基坑支护设计单位, 提交了深基坑支护设计单位资质, 这在将来的施工中如出现问题时才能容易找到责任单位和责任人, 可追溯性强。

3.2 投标和施工时提交基坑支护设计

深基坑支护施工的依据是深基坑支护设计, 故加强深基坑工程设计的审核和监督非常必要。无论在基坑支护投标时还是在基坑支护施工之前, 都应单独提交基坑支护设计, 设计封面和设计图上均应有设计人、审核人和审批人签字。这样, 在基坑支护施工中如出现问题需做设计变更时, 才能够很快找到设计人, 也便于快速解决问题, 同时也便于追究责任。

3基坑支护应明确的几个问题

基坑支护不仅负责基坑支护施工阶段的安全与稳定, 同时应考虑到将来的结构施工能顺利、有序地进行。基坑支护设计应包括如下方面的内容。

(1) 基坑坡顶堆载的说明

对于坡顶堆载, 应结合现场实际情况, 充分考虑结构施工阶段现场堆载要求, 在进行基坑支护设计荷载选择时进行全面考虑。在设计说明中, 应明确边坡堆载量与坡顶距离的关系。这样在将来的结构施工时非常明确基坑边坡堆载要求, 有效避免了基坑坡顶过量堆载而导致的基坑边坡变形或破坏。

(2) 临建的布置

在进行基坑设计时, 应结合现场情况, 主动了解或最大可能地考虑总承包单位临建的布置位置,以便在设计时考虑坡顶荷载。

(3) 塔吊的布置与吊装

塔吊的位置选择应根据总承包单位的要求, 但是在基坑支护及土方开挖时必须考虑, 如果布置在槽内, 则需进行塔吊位置处的土方挖除; 如果塔吊布置在基坑边坡处并与基坑边坡下口线重合, 则需考虑塔吊处的土方开挖和边坡支护。在进行塔吊安装时, 基坑支护应给出大吨位吊车离开边坡上口线的最小距离。

3.4 专项施工方案的编制与下发

在基坑支护施工时, 应编制专项施工方案。考虑到上报、审阅与返回周期, 专项施工方案应在施工前几天编制, 并及时上报监理。监理应抓紧批复, 在批复后及时返回施工单位, 以便施工单位能够及时准确下发到各相关部门和人员。施工单位在接到正式批复的施工方案前不得进行施工。在当前的基坑支护施工中, 施工方案未批复前就开始施工的情况时有发生, 这作为深基坑支护规范化施工是应当避免的。

3.5 施工前开总动员会

施工前的施工动员会是很有必要的。参加人员应包括业主现场代表、施工监理、总承包单位主要管理人员、深基坑支护所有施工人员和深基坑支护设计人。会上应介绍各方主要施工负责人员, 明确各方的责任, 强调安全文明施工和施工质量, 让所有施工人员特别是深基坑一线施工人员都有一个明确的安全意识和质量意识。设计人应留下联系方式, 以便在工程出现问题时及时沟通。深基坑支护单位技术负责人和安全员应向所有施工人员进行技术交底和安全交底。通过总动员会, 不仅每个人员都更明确自己的职责, 而且更方便在将来施工中的快速沟通。

3.6 施工过程控制

深基坑支护施工中, 应加强过程控制。施工中必须严格按照基坑支护设计、基坑支护施工组织设计、技术交底和相关规范等进行施工。施工中如出现异常情况, 应由现场技术负责人根据情况的性质和大小,向基坑支护设计人汇报, 设计人应及时根据现场实际情况进行设计变更, 将问题消灭在萌芽中。

3.7 地下水的控制

“十坡九塌因为水”, 这应该作为所有深基坑支护人员的警言名句, 我们必须加强对地下水的控制。

对于边坡内土体积水, 宜疏不宜堵, 除了采用降水方式降低地下水位外, 而且还应在基坑边坡上每隔一定距离设置泄水孔。施工时必须保证泄水孔的质量, 保证基坑边坡土体内积水快速从泄水孔排出。否则, 坡内土体则会因积水饱和而导致基坑变形乃至破坏。

在基坑开挖之前, 应加快地下水的抽降, 以保证基坑开挖的正常进行和基础底板的正常施工。当能保证基础底板正常施工后, 应严格限制地下水的继续抽降, 其一, 地下水对附近建筑物(或构筑物) 影响较明显, 过度的降水会使其发生沉降、变

形乃至破坏; 其二, 在我国的很多城市中, 因城市建设不断抽取地下水, 形成了较大的降水漏斗, 现在, 我国的地下水资源比较贫缺, 尤其是大中型城市供水紧张情况更为严峻。据最近报道, 我国正面临50 年以来的最严重枯水期, 故珍惜地下水资源是我们每个人的责任和义务。

4深基坑支护施工预案

对易发生的情况和可能预见出现的问题做预案设计,有些预还应经过审批。有了充分的应急准备,遇有异常情况时,才能及时调整施工措施,若出现紧急情况时,必须采取果断措施,采取回填反压、坡顶卸载等其他预备措施,目的是要阻断事态的发生,再进行加固处理,消除隐患后发可继续施工。

5 结语

对于深基坑支护设计和施工必须加强管理, 要做好深基坑支护设计和施工, 需从以下几方面着手解决。

(1) 设计应全面考虑深基坑支护的设计依据和条件, 这是做好深基坑支护工程的前提条件。

(2) 深基坑支护应重视设计, 加强对设计的全面管理; 投标时应单独提供基坑支护设计。

(3) 基坑支护施工是工程得以安全、顺利进行的保证, 应加强施工过程控制。

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关键词:深基坑;支护结构;土钉墙;有限元法;基坑降水

Abstract: with the development of economic construction and people living standard rise, in recent years, all kinds of architecture and civil engineering of China is rapid development, multi-storey buildings and high-rise buildings, underground garage, basement, metro stations, engineering construction, will face the deep foundation pit engineering. Follow the structure of the foundation pit supporting engineering design is very important, according to the characteristics of the engineering for the design of scientific, reasonable selection is an important guarantee of safety of foundation pit supporting structure. This article first analyzes the characteristics of deep foundation pit engineering, and then lists the types of deep foundation pit supporting structure, finally in detail from four aspects discusses the main points of the deep foundation pit supporting design.

Key words: deep foundation pit; Supporting structure; Soil nailing wall; The finite element method; The foundation pit precipitation

中图分类号:TU753文献标识码:A文章编号:2095-2104(2013)

深基坑工程的特点

(一)风险大

深基坑支护体系一般是临时结构,安全储备较小,具有较大的风险性。深基坑工程施工过程中应进行监测,并应有应急措施。在施工过程中一旦出现险情,需要及时抢险。

(二)深基坑工程具有很强的区域性

如软粘土地基、黄土地基等工程地质和水文地质条件不同的地基中其差异性很大。同一城市不同区域也有差异。深基坑工程的支护体系设计与施工和土方开挖都要因地制宜,根据本地情况进行,外地的经验可以借鉴,但不能简单搬用。

(三)深基坑工程具有很强的个性

深基坑工程的支护体系设计与施工和土方开挖不仅与工程地质水文地质条件有关,还与基坑相邻建(构)筑物和地下管线的位置、抵御变形的能力、重要性,以及周围场地条件等有关。有时保护相邻建(构)筑物和市政设施的安全是深基坑工程设计与施工的关键。这就决定了深基坑工程具有很强的个性。

(四)深基坑工程综合性强

它不仅需要岩土工程知识,也需要结构工程知识,需要土力学理论、测试技术、计算技术及施工机械、施工技术的综合。

(五)深基坑工程具有较强的时空效应

深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。在深基坑支护体系设计中要注意基坑工程的空间效应。

深基坑支护结构的类型

(一)钢板桩支护

钢板桩应用于建筑深基坑的支护,是一种施工简单,投资经济的支护方法。在软土地区过去应用较多,但由于钢板桩本身柔性大,因此对基坑支护深度达7 m 以上软土地层,基坑支护不宜采用钢板桩支护,除非设置多层支撑或锚拉杆,但应考虑到地下室施工结束后钢板桩拔除时对周围地基和地表变形的影响。

(二)地下连续墙

地下连续墙是在泥浆护壁的条件下分槽段构筑的钢筋混凝土墙体。由于地下连续墙具有整体刚度大和防渗性好,适用于地下水位以下的软粘土和砂土多种地层条件和复杂的施工环境,尤其是基坑底面以下有深层软土需将墙体插入很深的情况。因此在国内外的地下工程中得到广泛应用,并且随着技术的发展和施工方法及机械的改进,地下连续墙发展到既是基坑施工时的挡墙围护结构,又能作为拟建主体结构的侧墙。

(三)内支撑和锚杆

目前支护结构的内支撑,常用的有钢结构支撑和钢筋混凝土结构支撑两类,钢结构支撑多用圆钢管和大规格的型钢。为减少挡墙的变形,用钢结构支撑时可用液压千斤顶施加预应力。钢筋混凝土支撑是近几年深基坑施工中发展起来的一种支撑形式,它多用土模或模板随着挖土逐层现浇,截面尺寸和配筋根据支撑布置和杆件内力大小而定,它刚度大、变形小,能有力地控制挡墙变形和周围地面的变形,宜用于较深基坑或周围环境要求较高的地区。

(四)土钉墙支护

土钉墙围护结构是边开挖基坑边在土坡面上铺设钢筋网,并通过喷射混凝土形成混凝土面板,从而形成加筋土重力式挡墙起到挡土作用。适用于地下水位以上或人工降水后的粘性土、粉土、杂填土,不适用于淤泥质及地下水位下且未经降水处理的土层,周围管线密集的基坑也应慎用。

(五)深层搅拌水泥土桩支护

深层搅拌水泥土桩是用特制的进入土深层的深层搅拌机将喷出的水泥浆固化剂与地基土进行原位强制拌合制成水泥土桩,相互搭接,硬化后即形成具有一定强度的壁状挡墙,既可挡土又可形成隔水帷幕,对于平面呈任何形状、开挖深度不很深的基坑,皆可用作支护结构,比较经济。

深基坑支护结构设计的要点

(一)深基坑支护结构的设计计算

1、静力平衡法与等值梁法

利用墙前后土压力的极限平衡条件,求出支护结构的插入深度和结构内力等,从理论上说,首先支护结构前后土压力是否达到极限状态是很难确定的,尤其是被动土压力情况有很大的推测性,实际工程测试已证明了这一点;其次该类方法并未考虑结构与土体变形,而变形对土压力重分布及结构内力有很大影响,故该类方法正逐渐失去它原有的地位,但对于简单基坑开挖,静力平衡法中一些简化使计算变得简单,可以凭经验使用。

2、弹性地基梁的m法及弹塑有限元法

m法的优点是考虑了支护结构与土体的变形,但也有一些问题有待解决,如计算时一般工程的参数m难以通过试验确定,现有文献提供的取值范围各地区差别较大,该参数虽按弹性体来计算变形,物理意义明确,但实际参数m 则是一个反映弹性的综合指标。工程实践表明,在软土中的悬臂桩支护采用m法计算位移与实测位移有很大差异,实测位移值可达计算值的几倍,这说明桩后土体变形已不再属于弹性范围。

此外,m法无法直接确定支护结构的插入深度,通常假定试算有很大的随意性,有时桩底落在软弱土层中,还须经验来修正。

有限单元法作为今后基坑支护设计计算的发展方向,其优点是不但考虑了土体与支护结构的变形,而且可得出塑性区的分布,从而判断支护结构的整体稳定性。但选取合理的本构模型与计算参数,以及塑性区范围与稳定性之间的定量关系均缺乏经验。在结构计算方面,建立了能考虑基坑围护结构和土压力的空间非线性共同作用理论及其计算方法,并编成程序方便高效地完成基坑维护工程的计算。

(二)深基坑支护结构的设计思路

对于一个支护结构的设计,首先要根据拟建工程的自然地形、地质条件、当地的经验及技术条件,综合考虑来选择一个最适合的设计方案。它应当符合国家的经济技术方针、政策法规和规范、规定等,且技术先进、安全可靠、造价经济、施工方便。因此设计首先应是概念设计,重点在于可行性方案的筛选与优化,对支护结构方案的选择和优化可按以下步骤进行:

1、对于深度不大的基坑支护工程,应首先考虑悬臂式支护结构,该结构主要利用基坑地面以下土体提供的土压力来维持支护体系平衡,主要结构形式为桩排支护结构和地下连续墙两类,当边坡土质较好,地下水位较低时可利用桩排支护结构。

2、地下连续墙因具有良好的抗弯性、防渗性和整体性,且对周围环境影响较小,对地层条件适应性强,墙体长度可任意调节,适用于各种深度基坑的开挖,同时还可采用逆作法施工,因此被广泛采用。

3、悬臂式板桩支挡的优点是不需构筑与拆除支撑结构,同时为土方作业和基础施工提供较自由的操作空间。

4、当基坑较浅或被动区土层性质较好时,悬臂式板桩支护方案较为经济合理;而当基坑较深或被动区土层性质较差时,桩插入深度较大,桩径与配筋量也相对较大,该方案就相对不经济,同时悬臂式支挡的侧向位移一般稍大,这也是需要注意的。

5、在基坑开挖深度相对较大,且对边坡变形要求较高时,就应考虑对悬臂式支护结构增加内支撑的方法,使之形成混合式支护结构,支撑形式常采用锚杆拉接或内支撑形式。

6、如悬臂式支挡不妥当,则可考虑其它形式的方案,如钢板桩、土钉、锚杆、拱圈、网状树根桩加固、逆作法等。设计人员应根据工程的具体情况,通过综合分析比较的方法来确定支护结构的种类、平面布置形式及其支护材料。

(三)深基坑设计中的两个关键问题

1、关于土压力计算参数问题

重力密度、内磨擦角Ψ、粘聚力C,是计算土压力时的重要参数,这些参数均是由工程地质勘察所提供的。《工业与民用建筑工程地质勘察规范》T规定了工程地质勘察分为3 个阶段:选址勘察、初步勘察、详细勘察。这3 项勘察是以选址和为建筑物基础设计与处理提供资料为目的的。目前,人们进行深基坑支护结构设计时所用的土压力参数也均是来自“详细勘察”(或初步勘察)报告之中。而“详细勘察”的布点一般均在建筑物基础周边线以内,而深基坑支护结构承受的主动土压力是来自建筑基础周边线以外的土体。因此用“详细勘察”所提供的土压力参数做为深基坑支护结构设计的依据是不充分的,尤其是在地质条件复杂的场地中更是如此。

深基坑支护结构作为一种临时性的施工结构,它所需的参数应由“施工勘察”提供,在《工业与民用建筑工程地质勘察规范》中虽提出了“对工程地质条件复杂或有特殊要求的重大建筑地基尚应进行施工勘察”但在具体规定的施工勘察的内容(《规范》45 条)中只包括了“⋯.提供地层渗透系数K,实测基底回弹、隆起或土的侧向位移,以及临近建筑物的附加沉降⋯.提供其与地基土摩擦系数F⋯⋯”等,而未对深基坑支护结构设计所需的土压力参数提出要求。同样,在《高层建筑箱型基础设计与施工规》勘察要求一章中亦未做出明确具体的规定。

2、关于环梁内的弯矩问题

在应用环梁做深基坑支护时, 有的设计按环梁内没有弯矩只有压力考虑。按结构力学的理论,环形刚架只有在承受均匀分布的法向力时,环梁内弯矩才为零,(轴向压力为qr)。但在环梁用于基坑支护时这两个条件大多不能满足,一是基坑多为矩形、多边形,土压力是沿槽边长度分布的,每一段环梁所对应的槽边长度不等。如在矩形槽的角部,单位长度的环梁对应的槽边长度就较长,因此环梁所受荷载必然是不均匀的。在挖槽时不分层对称均匀开挖,也会使环梁受力不均。另外当环梁外有支撑杆时,支撑杆为一个个的集中力,也不符和布而荷载的假设。这样环梁内必然有弯矩。现在的问题是这种弯矩的大小在哪个数量级上,是否可以忽略不计而只按受压或构造要求对环梁配筋。

从目前发表的有关工程实侧的总结看, 尚未见对环梁内弯矩进行监测取得的资料披露。而使用微机进行计算的结果表明,环梁内的弯矩是不可忽略的,如我们对某12m 槽深,采用双层环梁(眼镜形)的支护结构进行计算的结果显示,第二道环梁内最大弯矩达376kN/m, 产生弯矩的部位在支撑杆(沿环梁外侧间距6.6m)与环梁相交的结点处,对截面1600mm×800mm 的环梁使用上述弯矩进行配筋达18Φ25 钢筋,以至截面双排布置。可见弯矩之大而不可忽略。

(四)深基坑设计中的基坑降水问题

设计时应充分考虑地下水的影响,它直接关系到设计方案的成败,如基坑土层为渗透系数较高的土层( 如粉土、粉砂、圆砾等) 时,井点降水法是一种经济有效的方法。采用该法不仅可使基坑处于干燥状态而便于施工,还可显著改善土层的物理力学性质,有效减少支护结构的内力和变形,从而可达到节约和安全的目的。但要注意场地土质是否适宜井点降水,特别是降水是否会影响周围环境,有时为了减小降水引起的地面附加沉降或对邻近建( 构) 筑物造成影响,还可采用井点回灌技术。当底层为渗透系数较小的土层( 如粘性土、淤泥等) 时,可采用深层搅拌桩和高压旋喷注浆形成止水帷幕,由于深层搅拌桩造价相对较低,故应用较多,无论是降水或止水,地表滞水的处理都不能忽视,地表滞水一般采用排水沟与集水井收集,然后用水泵排除,这对于放坡或局部放坡的基坑尤为重要,同时还应对坡面采取一

定的保护措施。

结语

综上,深基坑支护的类型有很多种,实际工程中需根据各种支护类型的特点并结合工程经验进行选型设计。支护结构设计中要遵循的原则是,基坑支护作为一个结构体系,要满足稳定和变形的要求,即规范所说的承载能力极限状态和正常使用极限状态。因此,基坑支护设计相对于承载力极限状态要有足够的安全系数,不致使支护产生失稳,而在保证不出现失稳的条件下,还要控制位移量,不致影响周边建筑物的安全使用。总之深基坑支护结构设计时要根据不同的水文地质条件,具体问题,具体分析,从而选择经济、适用、安全的支护结构。

参考文献

[1]黄镜华.深基坑支护结构设计理论及工程应用[J].科技信息,2009.35.

[2]窦远明.深基坑支护结构土压力计算理论的发展述评[J].河北工业大学学报,2004.4.

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[关键词]泵站;深基坑;支护结构;设计

中图分类号:TU753 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)14-0128-01

一、前言

作为泵站方面的一项重要工作,其深基坑支护结构的设计占据着至关重要的地位。该项课题的研究,将会更好地提升泵站深基坑支护结构设计的实践水平,从而对该项工作的整体效果提供可靠保障。

二、概述

随着经济的高速发展,水资源的战略地位愈来愈重要,水资源的高效利用和有效管理越来越得到国家政府的高度重视。各级政府先后出台了水资源调度及综合利用、水土保持、按用途优化用水及海水淡化等方针政策,并以此来解决日益严重的水危机问题。而泵站是水的唯一人工动力来源,作为重要的工程措施,它在水资源的合理调度和管理中起着不可替代的作用。同时,泵站在防洪、排涝和抗旱减灾以及工农业用水和城乡居民生活用水等方面发挥着重要作用。因此,泵站是解决洪涝灾害、干旱缺水、水环境恶化这三大水资源问题的有效工程措施之一。

泵站与其他水利建筑物不同,它无需修建挡水和引水建筑物,对资源和环境无影响,受水源、地形、地质等条件的影响较小,且具有投资省、成本低、工期短、见效快、灵活机动等优点。国家把泵站工程建设列为优先考虑的重点,特别是大型泵站的建设工程。然而大型泵站地基处理方案很多,选用合适的地基处理方案对泵站的工期、经济性更为重要。泵站由于开挖比较深,常常采用沉井、基坑大开挖等方式来处理。泵站深基坑的支护方案已成为泵站设计时不可忽视的重要环节,尤其当与其他建筑物相邻时,为确保相邻建筑物的安全,更应采取切实可靠的支护措施。在此重点探讨大型泵站深基坑支护工程的特点、方案选择及注意问题。

三、泵站深基坑支护工程的特点

泵站深基坑工程是岩土工程、结构工程、环境工程等相互交叉、多种复杂因素相互影响的系统工程,是理论与实践都有待发展的综合技术科学。区域性明显,工程地质及水文地质条件不同,其深基坑工程的区域差异性更为突出。

泵站深基坑工程施工周期较长,而且从开挖到完成地面以下的全部隐蔽工程,常常会遇到降雨、周边堆载、振动等诸多不利影响,安全保障度的随机性大,技术复杂性远甚于永久性的基础结构或上部结构。基坑本身的深度、平面形状随着时间的推移及外界条件的变换,对稳定性和变化会有较大的影响。因此,对深基坑工程的时空效应问题应保持高度的重视。

泵站深基坑支护系统的选型影响因素众多,无论采用何种形式的支护结构,对支护结构的强度、嵌入深度、支护受力及构造都应进行设计和详细的验算,并且对施工过程实施跟踪监测,将信息及时反馈。深基坑支护结构系统的选型设计应满足安全可行、经济合理、环境保护、施工便捷这四个基本要求,在详细结构设计时还应对这四个基本要求选择各种具体的评价指标来评价深基坑支护系统方案的优劣。

在深基坑的支护结构分析中,主要有两类,一是支挡型,二是加固型。其中支挡型包括放坡开挖与挡土支护开挖两种。放坡开挖是一种最经济、简单且速度快的支护类型,在满足条件的基坑施工中,应优先采用;挡土支护开挖,主要是保证基坑周围的建筑物,能够保证施工设备的安全,而设置的能够承受基坑土压力及其他施工荷载的支档结构,这种结构也被称为支护结构,合理设置并进行土方开挖,控制地下水位,需要掌握其对主体结构的影响,避免支护结构出现过大变形或构件破坏而导致支护体系崩溃。

在加固型的支护结构,主要使用土工材料或其他加筋体,水泥土挡墙等,将基坑以外土体加固形成强度更高的整体,通过分析实际情况选用合适的加固方法,综合考虑挖土面的深度、水文地质条件等,达到最好的支护效果,使其更加合理和规范。

四、深基坑支护结构设计的要点

1.深基坑支护结构的设计计算

(一)静力平衡法与等值梁法

利用墙前后土压力的极限平衡条件,求出支护结构的插入深度和结构内力等,从理论上说,首先支护结构前后土压力是否达到极限状态是很难确定的,尤其是被动土压力情况有很大的推测性,实际工程测试已证明了这一点;其次该类方法并未考虑结构与土体变形,而变形对土压力重分布及结构内力有很大影响,故该类方法正逐渐失去它原有的地位,但对于简单基坑开挖,静力平衡法中一些简化使计算变得简单,可以凭经验使用。

(二)弹性地基梁的m法及弹塑有限元法

m法的优点是考虑了支护结构与土体的变形,但也有一些问题有待解决,如计算时一般工程的参数m难以通过试验确定,现有文献提供的取值范围各地区差别较大,该参数虽按弹性体来计算变形,物理意义明确,但实际参数m则是一个反映弹性的综合指标。工程实践表明,在软土中的悬臂桩支护采用m法计算位移与实测位移有很大差异,实测位移值可达计算值的几倍,这说明桩后土体变形已不再属于弹性范围。

有限单元法作为今后基坑支护设计计算的发展方向,其优点是不但考虑了土体与支护结构的变形,而且可得出塑性区的分布,从而判断支护结构的整体稳定性。但选取合理的本构模型与计算参数,以及塑性区范围与稳定性之间的定量关系均缺乏经验。在结构计算方面,建立了能考虑基坑围护结构和土压力的空间非线性共同作用理论及其计算方法,并编成程序方便高效地完成基坑维护工程的计算。

2.深基坑支护结构的设计思路

对于一个支护结构的设计,首先要根据拟建工程的自然地形、地质条件、当地的经验及技术条件,综合考虑来选择一个最适合的设计方案。因此设计首先应是概念设计,重点在于可行性方案的筛选与优化,对支护结构方案的选择和优化可按以下步骤进行:

(一)对于深度不大的基坑支护工程,应首先考虑悬臂式支护结构,该结构主要利用基坑地面以下土体提供的土压力来维持支护体系平衡,主要结构形式为桩排支护结构和地下连续墙两类,当边坡土质较好,地下水位较低时可利用桩排支护结构。

(二)地下连续墙因具有良好的抗弯性、防渗性和整体性,且对周围环境影响较小,对地层条件适应性强,墙体长度可任意调节,适用于各种深度基坑的开挖,同时还可采用逆作法施工,因此被广泛采用。

(三)悬臂式板桩支挡的优点是不需构筑与拆除支撑结构,同时为土方作业和基础施工提供较自由的操作空间。

(四)当基坑较浅或被动区土层性质较好时,悬臂式板桩支护方案较为经济合理;而当基坑较深或被动区土层性质较差时,桩插入深度较大,桩径与配筋量也相对较大,该方案就相对不经济,同时悬臂式支挡的侧向位移一般稍大,这也是需要注意的。

(五)在基坑开挖深度相对较大,且对边坡变形要求较高时,就应考虑对悬臂式支护结构增加内支撑的方法,使之形成混合式支护结构,支撑形式常采用锚杆拉接或内支撑形式。

五、结语

综上所述,加强对泵站深基坑支护结构设计的研究分析,对于其良好整体效果的取得有着十分重要的意义,因此在今后的实践中,应该加强对泵站深基坑支出结构设计关键要素的重视,并注重具体设计实施方案切实可行。

参考文献

[1] 董利华.某大厦深基坑支护方案的修改与施工[J].嘉兴学院学报.2014(30):10-11.

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【关键词】基坑支护 设计计算 地下水控制 施工监测

目前,在岩土工程中基坑施工时,为确保施工安全,防止塌方事故发生,必须对开挖的基坑采取支护措施。建筑基坑支护设计与施工应综合考虑工程地质与水文地质条件、基坑类型基坑开挖掘深度、降排水条件、周边环境对基坑侧壁位移的要求,基坑周边荷载、施工季节、支护结构使用期限等因素.做到合理设计、精心施工、经济安全。

1、基坑支护设计问题分析

1.1支护结构设计计算问题

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计算的安全系数,从理论上讲是绝对安全的,但却发生破坏;有的支护结构却恰恰相反,即安全系数虽然比较小,甚至达不到规范的要求,但在实际工程中却获得成功。

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,也是一个松弛过程,随着时间的增长,土体强度逐渐下降,并产生一定的变形。这说明在设计中必须给予充分的考虑,但在目前的设计计算中却常被忽视。

支护结构设计时要考虑由于超孔隙水压力对土体的影响,对土的各项物理力学性质指标取值要慎重,为了使取值更加可靠,最好在工程桩结束后,对土体做原位测试,以取得第一手资料,积累经验,提高工程的设计与施工水平,预防和避免事故的发生。

1.2土体的物理力学参数选择问题

深基坑支护结构所承担的土压力大小接影响其安全度,但由于地质情况多变且十复杂,要精确地计算土压力目前还十分困难,今仍在采用库伦公式或朗肯公式。关于士体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、内摩擦角和粘聚力个参数是可变值,准确计算出支护结构的实受力比较困难。

在深基坑支护结构设计中,如果对地基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。实验数据表明:基坑开挖前、后土体的内摩擦角值一般相差5°,而产生的体的主动土压力也不相同;原土体的内凝力与开挖后土体的内凝聚力,差别也大,一般在6Kpa以上。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取也有很大影响。

1.3支护结构的空间效应问题

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.深基坑边坡失稳常常在长边的居中位置发生.这说明深基坑开挖是一个空间问题。目前,支护结构中支撑的形式很多,但主要有两类:内撑式和拉锚式。对于拉锚式,每根锚杆单独作用,靠土体的锚固作用形成水平承载力,锚杆之问仅靠腰梁联系,维持围护桩墙的平衡。对于内撑式,通常采用井字梁加立柱,这样,排桩墙、支撑梁和立柱就形成一个空间框架结构。尤其当有两道以上的水平支撑时,空间效应就更加明显,这时,水平支撑梁就不仅起单根支撑作用,而是以整体结构的形式起支撑作用。然而,目前在支护结构设计中,完全没有考虑内撑式支护结构的这一空间效应,将内撑式和拉锚式同等看待,即仅仅提供一个水平支撑力,是不合理的。

1.4基坑土体的取样问题

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2―3倍范围内,按相关规范的要求进行钻探取样。由于为了减少勘探的工作量和降低工程造价,不能钻过多钻孔;因此,所取得的土样有时就有一定的随机性和不完全性。但是,地质构造是复杂和多变的,这样取得的土样的数据不具代表性,因此不可能全面反映土层的真实情况。因此,引致支护结构的设计也就不完全符合实际的地质现状。

2、基坑支护施工要点

2.1地下水控制

地下水控制是基坑工程中的一个难点,因土质与地下水位的条件不同,基坑开挖的施工方法大不相同。有时在没有地下水的条件下,可轻易开挖到6m或更深;但在地下水位较高,又是砂土或粉土时,开挖3m也可能产生塌方。所以,对于沿海、沿江等高水位地区或表层滞水丰富的地区来说,深基坑工程的地下水控制的成败是基坑工程成败的关键问题之一。在基坑开挖中,降水排水及止水对工程的安全与经济有重大的影响,多数基坑工程事故与水都有直接或间接的关系。一般情况下软土地区地下水位较高,深基坑工程开挖时,为改善挖土操作条件,提高土体的抗剪强度,增加土体抗管涌、抗承压水、抗流砂的能力,减少对围护体的侧压力,从而提高基坑施工的安全度,往往对坑内、坑外采取降水。

目前,降水主要有轻型井点及多层轻型井点、喷射井点、深井井点、电渗井点等。但降水过程中,由于含水层内的地下水位降低,土层内液压降低,使土体粒间应力,即有效应力增加,从而导致地面沉降,严重时地面沉降会造成相邻建筑物的倾斜与破坏,地下管线的破坏。另外,在坑内降水时,如果降水深度过深,由于水位差增加,易出现管涌,造成工程事故。为此,施工决策前,需要了解施工中可能发生的各种情况及其危害程度,以便提出最佳决策方案,获得最佳经济效益及保障施工安全。为了防止由于降水引起的各类意外事故,可采取以下措施:

(1)基坑四周设置的如果是不渗水挡土墙,可取消坑外降水;

(2)在坑外降水同时,在其外侧(受保护对象之间)同时进行回灌;

(3)尽量减少初期的抽水速度,使降水漏斗线的坡度放缓;

(4)控制坑内降水深度,一般降水深度在基坑开挖面以下0.5m~1.0m;

(5)合理确定挡土墙的入土深度,防止管涌。

2.2深基坑施工监测

当前,基坑支护设计尚无成熟的方法用以计算基坑周围的土体变形,施工中通过准确及时的监测,可以指导基坑开挖和支护,有利于及时采取应急措施,避免或减轻破坏性的后果。

基坑支护监测一般需要进行下列项目的测量:监控点高程和平面位移的测量;支护结构和被支护土体的侧向位移测量;基坑坑底隆起测量;支护结构内外土压力测量;支护结构内外孔隙水压力测量;支护结构的内力测量;地下水位变化的测量;邻近基坑的建筑物和管线变形测量等。深基坑施工监测有如下特点。

(1)时效性

普通工程测量一般没有明显的时间效应。基坑监测通常是配合降水和开挖过程,有鲜明的时间性。测量结果是动态变化的,一天以前(甚至几小时以前)的测量结果都会失去直接的意义,因此深基坑施工中监测需随时进行,通常是1次/d,在测量对象变化快的关键时期,可能每天需进行数次。

基坑监测的时效性要求对应的方法和设备具有采集数据快、全天候工作的能力,甚至适应夜晚或大雾天气等严酷的环境条件。

(2)高精度

普通工程测量中误差限值通常在数毫米,例如60m以下建筑物在测站上测定的高差中误差限值为2.5mm,而正常情况下基坑施工中的环境变形速率可能在0.1mm/d以下,要测到这样的变形精度,普通测量方法和仪器部不能胜任,因此基坑施工中的测量通常采用一些特殊的高精度仪器。

(3)等精度

基坑施工中的监测通常只要求测得相对变化值,而不要求测量绝对值。例如,普通测量要求将建筑物在地面定位,这是一个绝对量坐标及高程的测量,而在基坑边壁变形测量中,只要求测定边壁相对于原来基准位置的位移即可,而边壁原来的位置(坐标及高程)可能完全不需要知道。

由于这个鲜明的特点,使得深基坑施工监测有其自身规律。例如,普通水准测量要求前后视距相等,以清除地球曲率、大气折光、水准仪视准轴与水准管轴不平行等项误差,但在基坑监测中,受环境条件的限制,前后视距可能根本无法相等。这样的测量结果在普通测量中是不允许的,而在基坑监测中,只要每次测量位置保持一致,即使前后视距相差悬殊,结果仍然是完全可用的。

因此,基坑监测要求尽可能做到等精度。使用相同的仪器,在相同的位置上,由同一观测者按同一方案施测。

参考文献

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关键词:基坑支护,岩土参数,空间效应

Abstract: This paper analyses some problems in foundation pit support design, and make relevant treatment. The main issues to be discussed are: 1geotechnical investigation must be carefully and accurately. 2 according to actual conditions of reasonable selection of parameters of rock and soil. 3make full use of the space effect of deep foundation pit support design.

Key words: foundation pit; soil parameter; spatial effect

中图分类号:TU2文献标识码: 文章编号:

前言:随着国民经济建设的迅猛发展,土地的利用率越来越高,高层建筑越来越多,出现了大量的深基坑,深基坑向深、大、密及复杂方向的发展,导致深基坑支护工程是当前建筑行业十分关注的工程热点。作者在基坑支护工程设计和施工实践中总结了大量的经验和教训,本文对基坑支护设计中需注意几个问题进行讨论。

岩土工程勘察要仔细和准确

目前市场上一般不进行基坑支护工程的专项勘察,基坑工程的岩土勘察与主体建筑的地基勘察同时进行。主体建筑勘察时注重基底以下地层物理力学性质,对浅层地基不够重视。特别是分层时容易漏掉软弱土夹层、夹砂薄层等,对基坑支护范围内的不良地质作用,包括暗浜、地下管线、地下电缆、地下上下水、地下障碍物等不重视。当岩土工程条件复杂时,应采用多种勘察测试手段,综合分析和评价土层的特性和设计参数,以取得可靠的岩土工程资料和设计参数。

基坑工程勘察深度一般为(2~3)倍开挖深度(若遇坚硬粘性土、碎石土和岩层等可减小勘察深度),采取不扰动土样与原位测试的竖向间距以1~2m为宜。对于淤泥质土层宜采用薄壁取土器压入取样,以确保取样的质量,也可采用静力触探试验。对砂土和碎石土应进行标准贯入试验或圆锥动力触探试验。松散的人工堆积层应视其成分采取试样或进行轻型动力触探、标准贯入试验或重型动力触探试验。

基坑工程岩土工程勘察时,一定重视地下水问题。地下水主要是浅部的上层滞水、潜水或承压水,因为地下水对基坑工程开挖施工影响较大。基坑工程开挖施工时,经常由于水头差引起的渗漏,有时发生“流砂”和突涌,对基坑工程相邻的建筑物和地下管线带来危害。勘察时必须及时测量地下水的初见水位和静止水位。

结合现场实际情况合理选取岩土参数

在基坑支护设计计算时,主要的岩土参数有粘聚力c、内摩擦角φ、土的重度γ。上述指标是由室内土工试验测出,其中粘聚力c、内摩擦角φ与土的固结度关系密切,对于同一种土,在不同排水条件下进行试验,可以得出不同的抗剪强度指标c和φ,故试验条件的选取应尽可能反映地基土的实际工作状态。按《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012)3.1.14土压力及水压力计算、土的各类稳定性验算时相应的土的抗剪强度指标类别应符合下列规定:

1.对地下水位以上的粘性土、粘质粉土,土的抗剪强度指标应采用三轴固结不排水抗剪强度指标ccu、φcu或直剪固结快剪强度指标ccq、φcq;对地下水位以上的砂质粉土、砂土、碎石土,土的抗剪强度指标应采用有效应力强度指标c’、φ’。

2.对地下水位以下的粘性土、粘质粉土,可采用土压力、水压力合算方法;此时,对正常固结和超固结土,土的抗剪强度指标应采用三轴固结不排水抗剪强度指标ccu、φcu或直剪固结快剪强度指标ccq、φcq;对欠固结土,宜采用有效自重压力下预固结的三轴不固结不排水抗剪强度指标cuu、φuu。对地下水位以下的砂质粉土、砂土、碎石土,应采用土压力、水压力分算方法;此时,土的抗剪强度指标应采用有效应力强度指标c’、φ’;对砂质粉土,缺少有效应力强度指标时,也可采用三轴固结不排水抗剪强度指标ccu、φcu或直剪固结快剪强度指标ccq、φcq代替;对砂土和碎石土,有效应力强度指标φ’可根据标准贯入试验实测击数和水下休止角等物理力学指标取值。

实际基坑支护设计过程中参数选取非常重要,一定要结合实际情况进行合理选取。如填土层较厚时,一般勘察单位是按经验值提供参数,设计时一定要考虑现场是否有上层滞水或地表水、施工用水的渗入的影响,一般水的影响使c、φ值减小,孔隙水压力增大,这样填土中的孔隙被水充填γ值增大,因此设计时c、φ值应适当减少(可取到提供值的0.7~0.9倍),γ值增大1.1倍。对于强风化、中风化岩层的粘聚力c、内摩擦角φ的取值,勘察报告中一般不会给出,设计人员一般根据经验取值。我认为首先考虑岩体的饱和抗压强度特征值Rc和岩体的完整性指数,并计算岩体基本质量指标,确定岩体基本质量级别;由岩体基本质量级别按国标《工程岩体分级标准》表C.0.1查表可得到所需抗剪断峰值强度指标。有时可以参考岩层风化成土后该土层的c、φ进行取值。对岩石地区基坑支护设计时应重视岩体的结构面类型和特点及裂隙发育情况。特别是有孔隙水时应注意土岩接触部位渗水的处理,建议疏堵结合,设置泄水孔很重要。当然各个地方有其经验数值对于基坑支护设计很有用。

地基土水平抗力系数的比例系数m是基坑支护设计常用参数,其值需要通过单桩水平临界荷载试验取得,该试验较少进行。一般设计人员按经验公式计算。根据经验公式计算出来的m值往往偏低,导致计算出来的基坑位移和内力偏大。设计人员应根据经验和参考规范给出的经验值,适当调整m得到更合理的计算结果。

充分利用深基坑支护的空间效应,合理进行设计

深基坑平面形状一般为长方形、矩形,开挖后形成立体空间。基坑边的滑动面与一般支护体的边界条件不同,基坑四周边角的滑动面受相邻边界的制约影响,作用于支护桩背上的土压力不仅与开挖深度有关,而且与开挖长度、宽度有关。实测基坑的位移量表明,在基坑长边方向的中间位移量最大,基坑短边方向位移较均匀,基坑四角位移最小。实践表明,支护结构在基坑开挖后,支护体受力受到空间效应的影响较大,因此应该充分利用基坑的空间效应,在基坑四角可以减少锚杆或支撑以及支护桩的配筋,合理节约配筋。有的部位可以采用疏排桩锚加土钉墙联合支护代替桩锚支护,既能满足支护要求,还可以节约投资。

冠梁是联系支护桩、锚杆或内支撑的水平构件,冠梁需前后配筋,是一个水平受弯的梁。设计时冠梁的刚度对支护结构的内力计算影响较大,在计算冠梁的刚度时,冠梁的计算跨度有较大影响,应该注意正确选择冠梁计算跨度。当基坑的平面长度较大时,单边长度在几十米甚至几百米,而冠梁的截面尺寸宽度、高度一般都不超过1.0m,冠梁的宽度和计算跨度之比达到了几十分之一,水平抗弯刚度较小,几乎可以忽略不计,进行单元计算时完全按没有冠梁进行计算。若基坑边长较小,冠梁的跨度自然就小,冠梁的水平抗弯刚度就会很大,这样支护桩传到冠梁的水平力很大一部分由冠梁承担,锚杆和支撑分担的内力相对减少。可见,基坑设计时输入冠梁的计算跨度,对计算影响很大,因此设计时一定结合现场实际去计算,才能取得合理效果。

五、结束语本文从基坑工程岩土工程勘察、合理选取岩土参数、充分利用基坑空间效应去合理进行设计等方面入手进行讨论,不足之处望同行批评指正。

参考文献:

[1]李志灿,深基坑支护施工技术的探析,建筑科学前沿,2012年8月

[2] 行业标准《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012