深基坑支护设计展望

发布时间:2021-11-27 13:19:59

深基坑支护设计的展望 摘要:岩土工程中深基坑的开挖与支护结构涉及工程地质、工 程结构、建筑材料、施工工艺和施工管理等多方面。支护结构又是 由若干具有独立功能的体系组成的整体,所以无论是结构设计还是 施工组织都应当从整体功能出发,只有将各组成部分协调好,才能 确保它的安全可靠、经济合理。 关键词:岩土工程、支护设计、深基坑 一、基坑支护结构设计: 要提高基坑工程的设计水*与工程质量,必须有一个好的设计 计算理论作为依据,必须选择一个合理的支护结构形式。支护结构 的形式各式各样,在不同的地质环境、不同的建筑材料、不同的施 工条件等情况下,会采用不同的支护结构形式。就目前而言,国内 对支护结构形式的分类并无统一标准。根据支护结构受力特点,考 虑设计计算模型,常常将基坑支护结构分为四大类:悬臂式支护结 构、混合式支护结构、重力式挡土墙结构、拱圈式支护结构。 ⑴、悬臂式支护结构 悬臂式支护结构是利用基坑面以下的被动水土压力维持支护结 构的*衡,它的计算简图类似于一根埋在土中的悬臂粱。在基坑开 挖深度不太大的情况下可以满足要求,其主要的应用形式有以下几 点: ①、柱列式混凝土灌注桩 利用并列的混凝土灌注桩组成的支护结构,一般采用人工挖孔 或机械钻孔而成,由于施工简单,墙体刚度较大,造价比较低,在 浅基坑工程中用的较多。郭文爱等人利用最小势能原理推导出桩顶 最大位移的解析解,采用正交试验设计分析基坑深度、嵌固深度系 数、桩间距、坡顶超载及弹性抗力系数“m”五个因素对桩顶最大 水*位移的影响程度和各个参数的灵敏度。这种方法能很好的控制 桩顶最大水*位移。 ②、钢板桩支护墙 钢板桩支护墙采用一种特制的型钢(截面形状一般采用 u 形或 z 形),利用打桩机打入地下构成一道连续的板墙。钢板桩支护具有 很高的强度、刚度和锁口功能,水密性好,施工简便,能适应多种 *面形状和土壤,可减少基坑开挖土方量,有利于施工机械化作业 和排水,可以回收反复利用在等。 钢板桩可采用等值梁法及弹性抗力法设计计算,也有人将弹性 抗力法进行修正应用于工程中,充分考虑了钢板的拉伸和弯曲刚 度。施工中要加强钢板桩的内支撑、横向、纵向联接,并对各个焊 点严格检查,以确保整体的稳定性和变形最小。钢板桩目前在软土、 水中均有应用,并取得了很大的成功。 ⑵、混合式支护结构 当基坑工程开挖深度较大或对变形要求较高时,在悬臂结构的 基础上,可以通过增加支撑体系或锚拉体系形成混合支护结构,其 主要运用形式有桩墙一内支撑、土钉墙等。 ①、土钉墙 土钉墙是一种充分利用土体自支承能力的支护结构,其作用与 被动的具备挡土作用的上述支护墙不同,它是起主动嵌固作用,增 加边坡的稳定性,使基坑开挖后坡面保持稳定。而土钉问的变形则 通过钢筋网喷射混凝土面层给予约束。在基坑开挖深度较深时,土 钉墙的最危险圆弧滑动往往入土较深,整体稳定性很难满足安全要 求,为此有人采用柱列式排桩与土钉墙联合使用,使排桩在土钉墙 基坑支护中起到抗滑效应。利用作用力和反作用力的原理,可求出 排桩对土钉墙所提供的抗滑力矩,由此可求出存在排桩时的土钉墙 的整体稳定性。 ②、桩墙一拉锚式支护 拉锚式支护结构是由桩、墙体系和锚固体系两部分组成。桩、 墙一般采用排桩或地下连续墙,锚固体系采用锚杆式和地面拉锚式 两种。地面拉锚式在坑周地面设置垂直锚杆或锚桩,用钢丝绳或钢 筋直拉坑壁桩墙结构。其作用机理是利用支护结构的承载力和锚的 支撑力来保持支护体系的稳定。 拉锚式支护结构常采用等值梁法计算内力,对于多层锚杆支护 常将反弯点以上的上段梁作为多跨连续梁,求解时应按连续梁进行 分析,采用结构力学的弯矩分配法进行求解。在考虑变形问题时一 般采用弹性支点法。目前,工程界提出多种简易计算方法,如苏王 升提出用力法作为锚杆排桩受力分析计算的一种方法。这种方法利 用结构力学方法来求解排桩各支点的力,比弹性支点法简化了计算 过程,有利于用计算机进行计算,更易于实际应用。 二、支护与降水设计方案: 贸易商品交易市场塔楼设计采用桩伐基础,基坑设计深度为 -13.90m(其中电梯井深度为-17.40m),其面积约为 2800m2,场区 东部约 30m 处是一层民宅区,场区南部约 35m 处为干将路,场区西 部约 40m 处是白莲花园,花园中有白莲河,河深 1.8m。塔楼深基坑 围护方案为:先采用放坡开挖至-5.90m,从-5.90 至于-13.9m, 这 8m 深的地层采用钻孔灌注桩( 桩径φ 800mm,桩长 16.5m,桩中心 间距 950mm)及钢筋混凝土水*支撑的围护结构。 ⑴、为确保基坑支护支撑结构的安全,设计采用射流泵式轻型 井点法降低坑外水位,坑内用管井疏干静储水(图 1)。坑外井管埋 入深度 10.5m, 井点距离 1.50m,沿基坑四周在标高-5.90m 处布设 4 套射流式喷射井点(图 2),坑内布设 4 口管井,使用潜水泵抽吸 静储水,在基坑施工电梯井阶段,在四周布设一套轻型井点降水设 施,进一步降低地下水位,保证电梯井的施工。 该方案实施后,基坑顺利开挖至设计深度,过坡稳定,坑底干 燥,保证了塔楼地下部分土建施工的顺利进行,达到了预期的降水 效果。 ⑵、降水方案的成功经验 1、对场区的水文地质条件有了彻底准确的认识和了解,采取了 有效的降水方案。 2、根据场区周围无高层建筑的实际情况,采取大范围降低地下 水位的方案,效果明显。 3、降水方案严格按设计要求进行施工,保证了工程的施工质量。 三、深基坑支护设计的进展: ⑴、支护结构的试验研究 正确的理论必须建立在大量试验研究的基础上。但是,在深基 坑支护结构方面,我国至今还缺乏系统的科学试验研究。开展支护 结构的试验研究(包括实验室模拟试验和工程现场试验)。虽然要耗 费部分资金,但由于深基坑支护工程投资巨大。如经过科学试验再 进行设计时,肯定会节省可观的经费。因此,工程现场试验是非常 必要的。通过工程实践积累大量的测试数据,可对同类工程的成功 打好基础,为理论

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