深基坑支護設計范文

時間:2023-04-02 02:03:15

導語:如何才能寫好一篇深基坑支護設計,這就需要搜集整理更多的資料和文獻,歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文,供你借鑒。

深基坑支護設計

篇1

關鍵詞:深基坑支護結構模糊選優有限元分析

中圖分類號:TV551文獻標識碼: A

隨著工程建設水平的不斷提升,建筑工程施工技術發展不斷進步,基于對工程建設質量的需求,建筑深基坑工程作為一項系統性的工程內容,越來越受到人們的重視。深基坑工程建設的影響因素復雜,其主要是一種由巖土、結構以及建筑工程施工技術相結合的工程內容。相關研究理論還有待進一步發展,但是由于深基坑工程問題造成的工程事故時有發生,深入開展對其的研究,有助于提升我國工程建設質量與水平。

一、深基坑支護影響因素分析

深基坑工程建設過程中相關影響因素十分復雜,且影響因素之間彼此存在關聯。在基坑支護設計優化過程中,需要周全考慮相關因素,仔細篩選與分析基坑工程當中的影響因素,以下是對工程施工中基坑支護影響因素的歸類分析:

(一)環境影響因素

1.建筑環境與設施影響因素

建筑深基坑形成多為市中心,其周邊建筑物與地下管道對建筑施工影響較大,基坑挖掘只能采取垂直開挖的方式。與此同時,需要注意的是基坑開挖會造成周圍建筑物以及地下管線受到影響。

2.工程、水文地質環境因素

基坑工程施工過程中地層因素與水文地質環境情況都會對深基坑支護造成影響。其中,基坑工程建設的底層情況主要包括地層構造、圖層與巖土體相關參數等內容,水文情況則包括地下水位與其變化情況。

3.施工影響因素

影響基坑施工的主要因素包括多個方面:施工場所的交通情況與商業活動情況等都是基坑支護方案設計影響因素。施工場地提供的材料與車輛進出等也會影響基坑施工與設計。

(二)主體工程影響因素

在進行深基坑支護設計過程中,應當綜合全面了解工程實際情況,形成理性認知,對工程施工過程總形成規模、結構以及施工方式綜合掌握。

(三)基坑形狀因素,深度因素以及寬度因素。

(四)基坑支護結構造成的載荷影響因素。

(五)現已應用的各種支護技術的特點和適用范圍以及施工隊伍常用的施工方法、施工設備及施工技術等情況。

(六)相關基坑支護設計依據資料:國家和當地有關基坑支護設計和施工的規范、規程;周圍相似基坑工程中的經驗和教訓。

二、深基坑支護方案設計主要原則

形成深基坑支護方案的主要原則是根據對其影響因素的綜合考慮,形成合理的價值分析,并在此基礎上做出最優選擇。這其中包括:工程施工技術安全性、施工可行性分析;深基坑支護對環境造成的影響分析;施工基坑支護結構造成的施工工期影響分析以及其造成的工程經濟型綜合對比分析。在具體工程施工過程中,支護方案設計可能形成多套方案。這個過程中,需要對多套方案的可行性問題進行綜合考慮,因為不同方案的側重點各不相同,這就需要根據工程施工需要,選擇最優模型。

在選取基坑支護方案的過程中需要進行優選,目的是為了進一步增加支護工作過程中的客觀性與科學性。《建筑工程基坑支護技術規程》當中主要對基坑支護工程開展有一定的原則性的規定。針對支護結構進行選型的過程中需要兼顧到工程施工結構的空間效果以及受力特征。基坑支護優選過程中還需要通過對基坑周圍環境以及基坑開挖情況等進行綜合分析,同時還需要對地質水文情況進行考慮,只有這樣才能真正做到選型的科學性與合理性。

基坑支護選型主要包括支擋結構、土釘墻以及重力式水泥土墻等內容。像是選用組合需遵循一定的原則,即為《建筑基坑支護技術規程》。

三、工程深基坑設計模型設計

(一)層次結構確立

確立深基坑支護方案,相關影響因素較多,其中包括工程、水文、建筑、管線、結構等多個方面的內容。總體來看,上述中內容可以被歸為幾類:經濟性、安全穩定性、環境、工程期限、施工難易程度等。本文通過采用建立層次結構的方式形成了深基坑支護方案設計選型內容(如圖1.所示)。

圖1.建筑深基坑選型采用層次分析法

其中,優選方案當中的總目標主要包括幾個方面:安全可靠、工程造價低、工程期限較短、環境因素影響小以及工程施工方便。

另外,準則層的主要因素包括幾個方面:安全可靠性(B1)、工程造價(B2)、工程期限(B3)、工程期限(B4)、施工難度(B5)。

(二)確定相關因素權重

1.形成判斷矩陣

通過使用標度法以及表1.中所示內容,可以完成對準則層當中相關因素在目標層當中的重要性的分析,通過兩兩比較及單排序方法完成上述內容。

安全可靠性與工程造價相對最優方案形成的重要性比值表示為1;安全可靠性與工程期限相對最優方案形成的重要性比值表示為4;安全可靠性與環境影響因素相對最優方案形成的重要性比值表示為3;安全可靠性與工程施工難易程度相對最優方案形成的重要性比值表示為5;工程造價與工程期限相對最優方案形成的重要性比值表示為4;工程造價與環境影響因素相對最優方案形成的重要性比值表示為3;工程造價與施工難易程度相對最優方案形成的重要性比值表示為5;

工程期限與環境影響因素相對最優方案形成的重要性比值表示為½;工程期限與施工難易程度相對最優方案形成的重要性比值表示為2;環境影響因素與施工難易程度相對最優方案形成的重要性比值表示為 3(具體內容如下表1.所示)。

表1.比較值情況

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

由此可以判斷出選優矩陣列表:

B=

2.層次排列

通過采用公式(1)具體求得判斷矩陣(B)當中的最大特征數據W。

W1===2.268

相同原理,可以求得W2,W3,W4,W5。并在歸一化之后,W1=0.350,W2=0.350,W3=0.102,W4=0.142,W5=0.056。

由此,權重向量表示為:

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

這其中最大特征數值表示為:

max=5.129

總之,綜上所述,本文主要通過對工程施工建設過程中深基坑影響因素(安全可靠性、造價、工程期限、環境影響因素、工程施工便捷性)影響支護結構優化方案情況與細部參數相關研究進行分析。通過采用多目標模糊決策方案實現工程深基坑系統的優選,并建立了深基坑支護模型。希望通過對深基坑支護設計情況進行的深入研究,能夠進一步提高工程施工水平,提升工程建設質量。

參考文獻:

[1]黃貴珍,周東.基于遺傳算法的基坑樁錨支護優化設計[J].桂林工學院學報,2000(S1):86-90

[2]賈寧.有限填土靜止土壓力系數計算方法研究[J].巖土工程學報.2012.7:1333-1337[3]李廣信.基坑支護結構上水土壓力的分算與合算[J].巖土工程學報,2010,5(3):348-352

[3]李明星.基坑支護體系優化設計分析及應用[J](建筑基坑支護技術規程)JGJ120-2012

[4]阮永芬,葉燎原.用灰色系統理論與方法確定深基坑支護方案.巖土力學與工程學報,2013:1203-1206

[5]賈寧.有限填土靜止土壓力系數計算方法研究[J].巖土工程學報,2012,7:1333-1337

建筑基坑支護技術規程 JGJ120-2012深基坑支護設計研究

時亮

中交第二公路勘察設計研究院有限公司 湖北武漢 430056,南京中交道路橋梁工程勘察設計有限公司 江蘇南京 210000

摘要:建筑深基坑施工作為一項系統性工程內容,其影響因素多元且十分復雜。施工中的支護方案選定不僅對基坑的經濟型、穩定性及安全性造成巨大影響,同時也是整個工程安全建設的重要前提。因為,深基坑支護工程設計當中出現微小問題都有可能造成基坑失穩,并引起工程造價增加,因此深基坑支護設計意義重大。本文主要針對深基坑支護設計相關問題進行簡要分析,探究深基坑支護方案設計模型建立與優選問題,并對深基坑細部優化情況進行了探討。

關鍵詞:深基坑支護結構模糊選優有限元分析

中圖分類號:TV551文獻標識碼: A

隨著工程建設水平的不斷提升,建筑工程施工技術發展不斷進步,基于對工程建設質量的需求,建筑深基坑工程作為一項系統性的工程內容,越來越受到人們的重視。深基坑工程建設的影響因素復雜,其主要是一種由巖土、結構以及建筑工程施工技術相結合的工程內容。相關研究理論還有待進一步發展,但是由于深基坑工程問題造成的工程事故時有發生,深入開展對其的研究,有助于提升我國工程建設質量與水平。

一、深基坑支護影響因素分析

深基坑工程建設過程中相關影響因素十分復雜,且影響因素之間彼此存在關聯。在基坑支護設計優化過程中,需要周全考慮相關因素,仔細篩選與分析基坑工程當中的影響因素,以下是對工程施工中基坑支護影響因素的歸類分析:

(一)環境影響因素

1.建筑環境與設施影響因素

建筑深基坑形成多為市中心,其周邊建筑物與地下管道對建筑施工影響較大,基坑挖掘只能采取垂直開挖的方式。與此同時,需要注意的是基坑開挖會造成周圍建筑物以及地下管線受到影響。

2.工程、水文地質環境因素

基坑工程施工過程中地層因素與水文地質環境情況都會對深基坑支護造成影響。其中,基坑工程建設的底層情況主要包括地層構造、圖層與巖土體相關參數等內容,水文情況則包括地下水位與其變化情況。

3.施工影響因素

影響基坑施工的主要因素包括多個方面:施工場所的交通情況與商業活動情況等都是基坑支護方案設計影響因素。施工場地提供的材料與車輛進出等也會影響基坑施工與設計。

(二)主體工程影響因素

在進行深基坑支護設計過程中,應當綜合全面了解工程實際情況,形成理性認知,對工程施工過程總形成規模、結構以及施工方式綜合掌握。

(三)基坑形狀因素,深度因素以及寬度因素。

(四)基坑支護結構造成的載荷影響因素。

(五)現已應用的各種支護技術的特點和適用范圍以及施工隊伍常用的施工方法、施工設備及施工技術等情況。

(六)相關基坑支護設計依據資料:國家和當地有關基坑支護設計和施工的規范、規程;周圍相似基坑工程中的經驗和教訓。

二、深基坑支護方案設計主要原則

形成深基坑支護方案的主要原則是根據對其影響因素的綜合考慮,形成合理的價值分析,并在此基礎上做出最優選擇。這其中包括:工程施工技術安全性、施工可行性分析;深基坑支護對環境造成的影響分析;施工基坑支護結構造成的施工工期影響分析以及其造成的工程經濟型綜合對比分析。在具體工程施工過程中,支護方案設計可能形成多套方案。這個過程中,需要對多套方案的可行性問題進行綜合考慮,因為不同方案的側重點各不相同,這就需要根據工程施工需要,選擇最優模型。

在選取基坑支護方案的過程中需要進行優選,目的是為了進一步增加支護工作過程中的客觀性與科學性。《建筑工程基坑支護技術規程》當中主要對基坑支護工程開展有一定的原則性的規定。針對支護結構進行選型的過程中需要兼顧到工程施工結構的空間效果以及受力特征。基坑支護優選過程中還需要通過對基坑周圍環境以及基坑開挖情況等進行綜合分析,同時還需要對地質水文情況進行考慮,只有這樣才能真正做到選型的科學性與合理性。

基坑支護選型主要包括支擋結構、土釘墻以及重力式水泥土墻等內容。像是選用組合需遵循一定的原則,即為《建筑基坑支護技術規程》。

三、工程深基坑設計模型設計

(一)層次結構確立

確立深基坑支護方案,相關影響因素較多,其中包括工程、水文、建筑、管線、結構等多個方面的內容。總體來看,上述中內容可以被歸為幾類:經濟性、安全穩定性、環境、工程期限、施工難易程度等。本文通過采用建立層次結構的方式形成了深基坑支護方案設計選型內容(如圖1.所示)。

圖1.建筑深基坑選型采用層次分析法

其中,優選方案當中的總目標主要包括幾個方面:安全可靠、工程造價低、工程期限較短、環境因素影響小以及工程施工方便。

另外,準則層的主要因素包括幾個方面:安全可靠性(B1)、工程造價(B2)、工程期限(B3)、工程期限(B4)、施工難度(B5)。

(二)確定相關因素權重

1.形成判斷矩陣

通過使用標度法以及表1.中所示內容,可以完成對準則層當中相關因素在目標層當中的重要性的分析,通過兩兩比較及單排序方法完成上述內容。

安全可靠性與工程造價相對最優方案形成的重要性比值表示為1;安全可靠性與工程期限相對最優方案形成的重要性比值表示為4;安全可靠性與環境影響因素相對最優方案形成的重要性比值表示為3;安全可靠性與工程施工難易程度相對最優方案形成的重要性比值表示為5;工程造價與工程期限相對最優方案形成的重要性比值表示為4;工程造價與環境影響因素相對最優方案形成的重要性比值表示為3;工程造價與施工難易程度相對最優方案形成的重要性比值表示為5;

工程期限與環境影響因素相對最優方案形成的重要性比值表示為½;工程期限與施工難易程度相對最優方案形成的重要性比值表示為2;環境影響因素與施工難易程度相對最優方案形成的重要性比值表示為 3(具體內容如下表1.所示)。

表1.比較值情況

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

由此可以判斷出選優矩陣列表:

B=

2.層次排列

通過采用公式(1)具體求得判斷矩陣(B)當中的最大特征數據W。

W1===2.268

相同原理,可以求得W2,W3,W4,W5。并在歸一化之后,W1=0.350,W2=0.350,W3=0.102,W4=0.142,W5=0.056。

由此,權重向量表示為:

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

這其中最大特征數值表示為:

max=5.129

總之,綜上所述,本文主要通過對工程施工建設過程中深基坑影響因素(安全可靠性、造價、工程期限、環境影響因素、工程施工便捷性)影響支護結構優化方案情況與細部參數相關研究進行分析。通過采用多目標模糊決策方案實現工程深基坑系統的優選,并建立了深基坑支護模型。希望通過對深基坑支護設計情況進行的深入研究,能夠進一步提高工程施工水平,提升工程建設質量。

參考文獻:

[1]黃貴珍,周東.基于遺傳算法的基坑樁錨支護優化設計[J].桂林工學院學報,2000(S1):86-90

[2]賈寧.有限填土靜止土壓力系數計算方法研究[J].巖土工程學報.2012.7:1333-1337[3]李廣信.基坑支護結構上水土壓力的分算與合算[J].巖土工程學報,2010,5(3):348-352

[3]李明星.基坑支護體系優化設計分析及應用[J](建筑基坑支護技術規程)JGJ120-2012

[4]阮永芬,葉燎原.用灰色系統理論與方法確定深基坑支護方案.巖土力學與工程學報,2013:1203-1206

篇2

關鍵詞:深基坑;支護變形控制;設計;分析

隨著建筑行業的迅猛發展,建筑工程的數量與日俱增,而深基坑正是在建筑工程數量較多的情況下使用的一種關鍵性技術。這也是保證建筑工程質量與安全的重要技術措施。為了保證深基坑正常發揮作用,就要對其進行支護,因此,需要對深基坑進行合理設計,避免其發生變形,如果支付變形,會直接影響到工程的施工質量與安全。在這種情況下深基坑支護變形控制設計,就非常重要。其中深基坑支護變形控制設計,既包括支護本身的結構設計也涵蓋了與之相鄰的建筑、管線和道路,而本文主要是針對支護本身的變形控制設計進行分析探討。

1.深基坑支護變形控制設計的具體要求分析

深基坑支護變形控制設計在具體設計中,要具有一定的依據,主要是深基坑的尺寸,最大荷載力,附近建筑環境、道路環境、管線環境以及地理地質條件等。為了符合設計標準,要在一定的設計要求之下進行合理設計。具體如下:

1.1技術要求

深基坑支護變形控制設計,(1)要具備一定的抗滑穩定性,抗傾覆穩定性,同時要達到抗管涌和抗隆起的要求。[1](1)要對深基坑支護結構強度進行合理設計,保證強度是實際變形量與深基坑支護變形控制設計的要求相符合。

1.2投資要求

要根據工程實際情況進行綜合分析,研究,制定科學的深基坑支護變形控制設計方案,設計的每個環節造價最低,在保證設計方法符合工程施工標準的基礎上,盡量減少投資,降低造價,提高工程的經濟效益。

1.3工期要求

深基坑支護變形控制設計,要結合施工具體情況,對施工程序,施工標準,每個施工環節的具體期限等有一個明確的標記,盡量使施工簡潔快速,提高施工效率,縮短工期,避免延誤工期。

1.4深基坑周圍的環境要求

深基坑支護變形控制設計,不能只考慮深基坑本身情況,還要關注與之聯系密切的周圍環境。注意周圍環境對深基坑變形的實際要求。保證在深基坑施工時,其周圍的建筑、管保、道路等發生位移、沉降和傾斜的程度都在規定范圍之內,避免對其周圍的各種建筑、管線、道路造成損害和嚴重的影響。

2.深基坑支護變形控制設計方案分析

2.1科學建立深基坑支護變形控制設計模型

深基坑支護變形控制設計,一般需要建立科學的設計模型,對整個設計方案進行完整的呈現,便于發現問題,方便修改,以保證設計的科學性和合理性。[2]建立深基坑支護變形控制設計模型,一般主要包括四個設計要素:一是設計變量的確定。首先要根據實際情況,正確選取深基坑支護的具體形狀和參數等數據信息,對相關數據信息進行分析、比較,為優化深基坑支護變形控制設計提供參考依據。二是明確目標。深基坑支護變形控制設計,要確定一個明確的目標,要具備一個目標函數。在深基坑支護變形控制設計的整個過程中,要有一個完整的整體目標,有目的地進行設計,而且這個目標的設定要具有科學性與合理性,同時,造價上要保證最低。三是確定一個約束條件。基坑支護變形控制設計,需要對設計的變量進行科學取值,在取值的過程中,不能沒有限制,任意選取,要保證具備一個合理的約束條件,保證取值的科學性和規范性。四是要建立一個數學模型。在深基坑支護變形控制設計中,要建立一個完整的數學模型,有利于保證設計的精準性。要根據設計變量,列出相應的函數,再根據設定的約束條件,優化數學模型,在限制條件下,選取一個適當的變量,從而使函數值最佳。

2.2合理設計單支點錨樁

首先要合理選擇錨點的具置,這也是保證單支點錨樁設計最優的前提,[3]接著就是錨樁截面的設計,要在改變錨點受力情況,改變錨桿位置的基礎上,使反彎點的彎矩值大概一致,然后把這個具體的值作為錨樁截面設計的具體依據。一般錨樁的位置與深基坑的頂端越接近,其產生的位移距離就越小。所以,在對錨樁位置進行選擇時,壓盡量減少錨桿的位移距離,同時要保證深基坑頂端的位移距離盡可能的小。此外,還要算出深基坑支護的入土深度、最大正彎矩和向彎矩,以此作為參考數據,準確選擇深基坑支護的最優位置,確定最佳錨樁截面積和錨點承受力,從而保證單支點錨樁設計的合理性、準確性。

2.3優化設計多支點錨樁

在多支點錨樁的設計過程中,(1)挖掘基坑到第一道錨桿的位置,保證深基坑支護呈懸臂狀態,接著對支護樁的內力和樁頂位移距離進行準確計算,然后根據實際情況的變化,做出適當調節,使其達到設計的標準,保證設計方案合理。[4](2)在正確確定第一道錨桿的位置之后,對第二根錨桿的錨桿的位置進行確定。在實際確認過程中,要對第一道錨桿的撐反力進行計算,一般采用彈性抗力有限原發計算方法,接著對錨點的受力和錨樁頂端的位移進行計算,最后對第二根錨桿的最大位移和支護結構的內力進行計算。(3)以此類推,在確定第一根和第二根錨桿位置的基礎上,深基坑挖至坑底進行標高,根據實際情更合理調整錨撐點的位置進行調整。從而使多支點錨樁的設計更加科學。

3.深基坑支護變形控制的策略分析

3.1保證嵌固深度

在對深基坑支護變形進行控制的過程中,根據觀察分析發現,圍護樁嵌固深度不斷增加的過程中,樁體發生的水平位移和深基坑底的隆起程度就會相應減小,其中,深基坑底隆起減小的程度要比樁體發生的水平位移減少的程度大。[5]當嵌固深度達到一定程度和標注時,樁底慢慢地不再發生變形,如果樁長繼續延長,降低圍護樁變形的作用也不再明顯,但是對減少深基坑底隆起還是具有一定的作用。為了更好地控制深基坑支護變形,要保證嵌固的具體深度。

3.2強化支撐的位置設置

深基坑支護變形受到很多因素的影響,其中支撐的位置變化對其影響很大。一旦深基坑支付支撐的位置發生變化,必將引起深基坑支護變形的發生。支撐位置變化的具體程度直接影響著深基坑支護變形的程度。因此,在對深基坑支護結構進行設計時,要根據深基坑支付結構的內力和變形的具體影響,結合深基坑施工空間環境等各方面的因素,進行綜合考慮,從而正確設置支撐的位置,盡量避免其大幅度的變化。

3.3控制支撐剛度

深基坑支護變形與支撐剛度的變化也具有一定的關系,通過實際研究發現,支撐剛度的增加會減小圍護樁水平位移的最大值,但是不會對深基坑支護位移發生過大的變化,因此,可以根據實際情況,適當采取增加支撐剛度的方式,進一步控制深基坑支護變形。

3.4合理設置隔離墻

深基坑技術一般是應用于數量較多的建筑群,因此,在施工過程中,面臨的施工環境比較復雜。更好地發揮的深基坑的實際作用,為了防止深基坑變形,要采取深基坑支護,為了進一步控制支護變形,需要根據實際情況合理設置隔離墻。隔離墻的設置很大程度上能夠起到加固深基坑的作用,但是如果設置不合理,很可能會適得其反,不但不會發揮加固作用,還會加重深基坑的變形,因此,在實際設置中,要綜合分析施工實際,結合各種影響因素,保證隔離墻設置的科學性、合理性。

3.5對深基坑坑底進行加固

對基坑坑底的土體進行加固,是控制深基坑支護變形的重要途徑之一。加固的具體方法一般是在坑底增加土體,主要采用裙邊加固法、抽條加固法和二者結合的加固法,通過加固作用,保持坑底的穩定性,從而控制深基坑支護變形。

結論

在現代建筑工程建設中,深基坑技術發揮著重要作用,但深基坑支護變形控制設計的水平,對深基坑施工質量的影響很大,因此,要在實際設計中,根據設計的具體要求,根據設計的具體程序和要點,不斷優化設計方案,采取有效的措施,加強對深基坑支護變形控制的力度,從而整體上提高建筑工程的質量,促進建筑行業又好又快發展。

參考文獻:

[1]呂三和.深基坑支護變形控制設計與研究[D].中國海洋大學,2003.

[2]張欽喜,孫家樂,劉柯.深基坑錨拉支護體系變形控制設計理論與應用[J].巖土工程學報,1999,21(2):161-165.

[3]宋建平.深基坑支護變形控制設計與研究[J].低碳世界,2015,35:129-130.

[4]李騰.深基坑變形分析及支護結構優化設計[D].石家莊鐵道大學,2015.

篇3

關鍵詞:基坑支護;內支撐;建筑方案;工程策劃;分區開挖;分坑

樁基坑支護設計及項目整體開發策劃對于每一個項目而言均具有非常重要的作用,它受制于多個方面,關乎著整個項目的開發銷售計劃和工程的順利實施。文章以深圳灣填海片區的地鐵紅樹灣物業開發項目(即深灣匯云中心項目)基坑工程為例,重點介紹了臨近地鐵車站、隧道的超大深基坑在進行支護結構的設計選型時,除了保證自身的穩定和安全的同時,重點考慮注意事項,并主動適應業態復雜的大型地鐵上蓋綜合體,在前期面對建筑方案調整、分期開挖、分期銷售的整體開發需求,又可以控制地鐵的位移變形,使其不超過相關規定。

1工程概況

紅樹灣物業開發項目位于深圳灣南側,東臨深灣二路,南臨白石四道,西臨深灣一路,北臨白石三道。擬建項目用地面積約6.8萬m2,為辦公、酒店、公寓及大型商業功能的大型地鐵上蓋綜合體項目,總建筑面積近60萬m2;項目中間被配套的市政道路分為東西兩區,東西區在地下相通;東區為4層地下室,其中地下一、二層與上部四層裙房形成一個近10萬m2的大型購物中心,南側9/11號線車站與北側2號線下沉廣場通過項目地下二層斜向聯通實現站外換乘。周邊環境相對復雜,西南側地下室邊線距離地鐵11號線隧道邊線僅4.4~6.8m,南側大部分(除西南側)地下室邊線緊貼9號線與11號線換乘車站;東北側地下室邊線距離地鐵2號線隧道邊線約7~28m,西北側緊鄰地鐵2號線車站(局部位置緊鄰下沉廣場)。該項目基坑東西長約320m、東西長約分別是190m/130m,平面形狀大致呈較不規則的四邊形,支護周長約980m,基坑開挖深度約為12.34~20.08m,基坑面積約5.4萬m2,其余大部分占地為地鐵車站共用,是典型的臨近地鐵的超大深基坑(見圖1)。

2項目建筑方案演變過程

紅樹灣項目2014年初確定了中標方,其建筑方案為南北側地鐵通過地上、地下敞開式斜交換乘的方式將地塊分為兩片(見圖2)。在2014年底通過公開招標的方式引入合作開發方萬科后,設計單位與方案深化單位結合萬科開發理念,針對項目原方案商業面積零散不滿足設置體量較大的商業Mall的需求,以及商業和公寓各類出入口不能在四周主干道設置的現實情況,在項目地塊中間代建的市政配套道路上設置出入口,并實現東西側功能上的動靜隔離。初步確定了西側4棟公寓加一棟辦公,東區兩棟較矮辦公和一棟350m超高層辦公的平面格局,但保留了地上、地下的換乘通道(見圖3)。后期由于地上地下的換乘通道對地下商業的影響和總平出入口影響太大而被迫放棄(見圖4)。再后期由于西區公寓景觀和視線的要求,以及新消防規范的實施而。

3對支護設計選型的影響和演變

3.1圍護結構的選型過程

紅樹灣項目基坑支護設計和工程管理工作在開展初期,結合項目南北側臨近已運營地鐵線路、周邊道路、場地地質條件等情況進行常規設計,在初步優化方案的基礎上,將地下室邊界條件實現穩定。基坑北側臨近已運營的地鐵2號線,基坑南側緊鄰即將運營的地鐵9號線及11號線,初步分析不具備采用常規放坡或排樁錨索的條件,基坑在填海區范圍內且整體基坑面積超過5萬m2。為了避免開挖過程中大面積卸載和開挖后的空間效應不對地鐵造成較大的影響,要求圍護結構必須要有足夠的剛度,所以在南北兩側的維護結構首選地下連續墻;而東西兩側靠近市政道路,具備放坡或設置排樁錨索的條件,從整體支護和經濟角度初步選擇排樁錨索體系。同時,止水在基坑工程中起著至關重要的作用。由于地連墻需穿越砂層等強透水層,若止水效果不佳,坑內發生滲漏甚至繞滲現象等引起的涌水涌砂,將導致基坑位移過大,抗傾覆、抗隆起及整體穩定等安全系數均大幅度降低,嚴重影響基坑安全,并使臨近的地鐵產生較大的變形及沉降甚至隧道管片結構受損,造成極大的安全隱患。故最終否決了基坑東西兩側采用排樁加錨索的維護結構。特別需要說明的是,由于南側9號線和11號線車站是兩線換乘共用一個車站,其開挖深度與開發項目基坑深度相當。根據南側地鐵9號線原設計單位提供的圖紙,原地連墻的嵌固深度基本滿足要求,且考慮到該車站是一個寬約40m、長約600m的大型地下剛體。該地連墻承受的水、土壓力遠小于東西兩側,如果在南側為項目基坑設置一道地連墻對項目地下室的布局和功能也影響非常大。在基坑設計單位復核了原地連墻嵌固深度和內支撐條件,并經車站原設計確認,并得到地鐵相關部門和技術專家多輪溝通、協調后,本著受力明晰、可靠、經濟合理的原則,南側的圍護結構利用了這道既有的地下連續墻。根據以上分析情況,為了保證圍護結構的剛度及整體止水效果,本基坑的圍護結構確定采用地下連續墻來兼具擋土及截水的雙重作用。其中,南側利用既有的地下連續墻,西側及西北側新設計地下連續墻(見圖6)。新舊地連墻連接處設置若干旋噴樁的型式來進行銜接和補強。圖中地下連續墻的嵌固深度和截面,以及配筋,由于建筑方案地下室的層數和深度不穩定,而無法準確的設計;但此時可以做一些前期工程準備工作和場地清理等工作。

3.2分坑樁的提出和內支撐結構的設置思路

在保證基坑安全的同時,需要嚴格控制地鐵的變形位移使其不超過相關的保護規定是本項目基坑內支撐設計的重中之重,所以本基坑的支撐體系由設計、業主、施工方原則上確定為剛度較大的鋼筋混凝土內支撐。在前期結合圖3方案中各個塔樓的相對位置,使得所設計的內支撐盡量減少對塔樓地下結構的干擾;以及盡早實現開工的目的,在穩定了方案地下室輪廓后由業主配合設計單位積極開展支護結構地下連續墻的設計及施工準備。由于基坑東西向長約320m、南北向約130~190m,基坑的變形具有長邊效應,即基坑在開挖過程中,其長邊中間位置附近的變形位移往往是最大的。本基坑北側長邊的中部,正好緊貼地鐵二號線紅樹灣車站與盾構隧道的交界處,車站的剛度顯然遠大于由預制管片拼裝的隧道結構,判斷分析后認為該處為基坑周邊最薄弱和敏感的部位,在與地鐵技術委員會初步溝通時被地鐵相關專家所認可,并要求在此處設置一道分坑樁。同時,本基坑西側和東側的支護深度和層數也均不相同而且施工進度要求不一致,場地西側的開發施工進度較為急迫,完工時間預定要比東側提前約一年左右。再者在項目西側的2號線車站與項目有約100m長、10m深的下沉廣場范圍是空缺,無法有效為基坑內支撐體系提供反力,使得北側的水、土壓力不能直接有效的傳遞和平衡到南側。因此,針對本基坑的需求和特點,設計單位在項目中間代建的市政道路位置,也即基坑東西區在地下室三層與四層交界處設置一道分坑樁,形成東側和西側兩個相對較小的基坑,能獨立施工互不影響,且可以有效的控制和減小地鐵車站和隧道連接處的變形。內支撐的布置需要結合本項目的特點,應對其具體的型式進行深入細致的分析,在分坑樁的基礎上,提出了三種內支撐的型式。由于建筑方案和工程策劃一直在演變和細化中,也需要開發商各個職能部門多角度、多維度的深度參與,內支撐方案最初是常規意義上的概念設計選型,采用環型砼內支撐(見圖7)、單環加對撐和角撐(見圖8)、對撐和角撐(見圖9)等形式。中東區環撐雖讓出了超高成塔樓,但環撐直徑太大達到近150m,西區小環撐沒考慮下沉廣場的不利影響,以及對撐超長不穩定,后經設計院復核計算上述三個方案均有較多技術問題和限制條件而調整了設計思路。

3.3內支撐結構分區支護設計的優化

在東西兩個基坑的前提下,考慮下沉廣場的不利因素,將西區基坑將內支撐的形式穩定在四個邊角處,設置了四塊大角撐。起初在其中部區域,設置了呈十字狀的兩個大對稱來平衡兩側的土壓力。在南邊既有地下連續墻的區域,由于緊貼著地體9號線和11號線的換乘車站的結構剛體,土壓力并不大,所以僅設置邊桁架來進行支撐。在北邊2號線下沉廣場的區域,由于基坑外側并無實土來提供相應的支撐反力,故在這一區域不設置內支撐。為了保證足夠的支撐剛度且滿足中部高層塔樓的順利施工,結合場地形狀,東區內支撐結構采用雙圓環的環撐型式(見圖10)。支撐型式帶來的問題是西區基坑中東西向起到主撐作用的中部對撐,長度超過180m,對于對撐的剛度削弱較大,控制變形特別是平衡環撐的能力很低,不能有效的抵抗東區環撐傳來的巨大推力且影響了部分塔樓地下室結構的施工。針對上述缺點,以及開挖施工、方便拆換撐的考慮下,逐步進行了相應的優化(見圖11)。①西側基坑取消十字狀大對撐,僅在四個邊角處設置四塊大對撐,加強了支護剛度,并有利于塔樓地下室結構的施工;②根據下沉廣場處的最新建筑調整方案,將其與本項目的地下室直接連通,僅設置高壓旋噴樁進行止水,地連墻斷開處可通過設置若干根灌注樁組成的“墩體結構”來進行加強。但支撐型式在技術層面仍然存在一定的缺點:不管是角撐還是圓環撐,都設置了過多的連系梁,導致產生了過多的冗余結構,使得傳力體系過于繁復不明晰;同時也加大了施工和拆撐難度,降低了施工效率,也較多的將西區B棟塔樓壓在東南角撐下面,東區環撐也對超高層巨柱有所限制。

3.4內支撐結構對項目整體開發策劃的影響

后續隨著建筑方案的逐步穩定,將西區局部車庫、公交場站上提至地面裙房的方案調整,使得西區地下室減少一層從而大大減少土方開挖深度和土方量,同時也使西區內支撐的道數也穩定為兩道,項目整體策劃分期開發和施工銷售節奏也越來越明晰、投資方立足于市場大環境計劃將一期四棟公寓率先推出銷售,實現資金的部分回籠。為此西區基坑和結構主體先期施工對基坑支護設計提出了更高的要求,設計方案在業主工程管理方、營銷方、成本和施工方的共同介入下,為滿足上述目標設計單位結合建筑平面各棟塔樓的具置,將內撐盡量錯開塔樓,錯不開的進行局部轉換,經計算復核共同確定下述原則:西區采用相對獨立可單獨拆除的角撐,并實現西區坑內空間最大化,使得后續地下室施工時不受內支撐拆換撐和地下室結構施工限制的B、C、D、E棟公寓產品,屬于一期分期圖(見圖12),可以順利往上施工塔樓結構,以便于快速達到銷售所需要的施工節點,同時也可先施工西區的角撐并實現土方開挖,和主體柱基礎的施工。東區采用環撐可以使得東區工期最長的J座超高層塔樓的核心筒不受環撐影響,個別受影響的巨柱在環撐處的砼撐結構局部預留孔洞,在孔洞周邊就近實現結構轉換和補強。在東區由于根據需要設置三道環撐,在完成底板施工后350m超高陳塔樓的結構也不受整體拆換撐和地下室結構施工的影響而直接可以順利沖出地面,對超高層塔樓的主體結構的快速施工奠定了基礎。優化圖(見圖13)。后期在支撐型式基礎上,施工方提出盡量規整、施工和拆除方便,以及施工場地少、希望在撐上提供一些材料堆場及交通運輸的組織的需求。以及從施工策劃角度西區基坑先土方開挖施工至首道撐底,再施工支撐樁和塔樓樁基礎,然后施工二道撐、再開挖土方和其下底板各工序;東區基坑比西區相對較慢,從而在東西區各工序間可以順利實現流水。根據施工方的部分意見以及后期精細化計算后,進行了下面兩方面的相關優化:①西區減少了一些基坑角撐的連系梁,使其傳力體系更加明晰;②東區取消了圓環撐的三角形連系梁,直接將輻射撐支承在圓環撐上,受力簡單明確、有利于土壓力的傳遞。由于本工程的圓環撐(內徑125m、外徑140m)在圖13東、西區砼內支撐優化中平面示意圖二深圳乃至國內都尚無較多先例,在滿足計算的前提下,于三道環形內支撐和角撐上部重要部位加設結構樓板,以增加環撐和角撐的整體面外剛度,同時也可基本滿足施工方提出的施工場地不足的問題;后續經過設計方的精心計算和參與各方的共同努力,在大部分受力較大的角部區域增加了300厚結構加強板,最終演變成的內支撐施工圖(見圖14)。

3.5地鐵保護對支護方案的要求和影響

由于地鐵設施對沉降和變形是按毫米級別來控制的,所以基坑支護設計的重中之重是采用何種方式有效控制地鐵設施的變形,并取得地鐵集團技術中心的認可。本項目基坑支護設計基本完善前后,主動按深圳地鐵保護條例的要求,與地鐵技術委員會專家溝通并上會審議。經專家評審,在基坑西南角的AC段(基坑與地鐵11號線隧道間)和基坑北側的OP段(基坑與2號線隧道間西側)土體先采用袖閥管注漿進行加固后才開始基坑的施工。根據地鐵保護條例的要求設計單位還提交了華南理工大學采用大型巖土有限元軟件—MIDAS/GTS建立三維模型進行整體模擬的計算結果,最終的支護方案計算結果滿足地鐵相關要求。同時要求在基坑開挖、地下室施工的全過程對地鐵車站、隧道和基坑進行有效不間斷的監測;后期第三方隧道監測數據顯示隧道的變形比理論計算要大,但仍在可控范圍內,根據地鐵技術委員會的再次審議,建議在北側2號線隧道與基坑間土體在原設計部分加固的基礎上,整體進行了隧道外袖閥管注漿加固,并要求在穩定隧道變形的前提下方可完成三道環撐下靠近地鐵隧道的土方(見圖15)。

4結束語

本基坑工程于2015年5月開始施工,目前西區基坑已完成地下室及上部主體的施工,而東區基坑已完成第三道支撐和其下土方的施工,正在進行后續底板的澆搗。根據施工現場的反饋,基坑內部無滲漏、支護結構變形較小,地鐵結構的變形也在地鐵相對可控范圍內,整體支護效果良好。

4.1本基坑支護設計主要從下面幾個方面來綜合考慮

(1)審慎對待臨近的地鐵設施,無論在基坑支護設計、施工、建筑方案的深化以及后續的樁基礎施工過程中,都要將保護地鐵放在首要位置;同時需要與地鐵相關部門做好充分的溝通和協調。(2)支護結構是否受周邊場地,地塊道路、地鐵等限制條件,能否采用排樁錨索、放坡等支護形式,在兩三種可選方案的情況下應進行綜合比選,應選用安全性較高的方案,建議在臨近地鐵的基坑優先采用較為可靠的內支撐受力體系。(3)基坑東西向單邊長度約320m,為避免長邊效應采用分倉法設計,便于分坑分區域施工;從工程策劃角度使得地下室較淺、公寓較低的西區實現提前施工;考慮東區基坑更深、還有施工周期最長的350m超高層塔樓等因素,支護方案應重點考慮在拆除時對項目整體施工組織以及各工序合理流水的影響。(4)重視支護結構平面定位與地下室外邊線和項目紅線及周邊環境的關系合理設計。(5)基坑支護應配合業主各個相關方,充分溝通,共同介入和研究建筑方案,避免被動接受輸入條件;及時溝通和掌握相關規劃、報建方面的信息,盡可能將施工速度最快、銷售有前置需求的單元或塔樓,盡量布置在不受內支撐影響的范圍內。(6)對于支護樁、地連墻及后期工程樁的選型和施工方法也需要采用考慮減少抽降水和振動的成樁工藝,最大限度的減少對周邊地鐵的影響。

4.2本工程實踐總結

項目前期,在滿足建筑規劃需求的前提下,多從工程策劃、營銷、施工等多角度調整建筑布局和方案,使得西區塔樓的平面布局盡量避開內支撐,并提前考慮各個塔樓的樁基礎的設計是很有必要的;在首道撐梁底標高處基本可以具備各個塔樓樁基礎的施工,盡快開挖并施工第二道內支撐,從而在不完成西側全部地下室封底的施工策劃下,最終實現不受內支撐影響的4棟塔樓(B、C、D、E)從規劃報建、分期、到提前介入塔樓的施工、完成具備銷售形象、到實現快速銷售的目的是有可以實現的。在整個過程中對基坑設計逐步調整和優化,要避免由支護設計方單方面設計的局面,需要在業主設計部、項目部、工程部、營銷部以及施工方等全面、及時、持續介入的情況下,讓基坑設計方綜合各方意見,逐步達到以營銷、設計、施工為前置的項目基坑支護設計和工程策劃目標,為項目整體開發奠定堅實可控的基礎。經過2015年4月基坑開始支護設計開始,到后期的西區基坑的開挖施工,比常規工程策劃和設計管理思路實施的施工進度提前約6個月,至2016年底,項目西區銷售型公寓基本具備銷售的形象進度、東區基坑底板封底的目標,取得了良好的經濟效益和社會效應,為項目后續的開發建設奠定了堅實基礎。根據過程中第三方監測數據反映,基坑的變形在設計可控范圍內,但北側地鐵2號線隧道想基坑內的水平位移和沉降超過計算值,這與模擬計算有較大不符。這可能與填海區在沿道路下有較多拋石層,在施工樁基礎和后期西區拆除內支撐時局部采用炮擊破除法引起的震動有關,需繼續探討相關因素和計算模擬的假定合適與否。類似工程應多加關注和避免。

參考文獻:

[1]劉晨,丘建金,李愛國,等.軟土地區臨近地鐵車站的深大基坑支護設計選型分析[J].廣東土木與建筑,2016,23(1):54-57.

[2]劉晨,丘建金,李愛國,等.軟土地區深大基坑分區支護的設計分析[J].工程技術研究,2016,(5):32-35.

[3]深圳市市政設計研究院有限公司.深圳地鐵紅樹灣站上蓋物業開發項目巖土工程勘察報告(詳細勘察階段)[R].2014,(12).

[4]華南理工大學建筑設計研究院.深圳地鐵紅樹灣站上蓋物業開發項目基坑施工對鄰近地鐵的安全評估報告[R].2015,(9).

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關鍵詞:深基坑;支護設計;監理控制

在深基坑工程施工中,因為其結構型式有多種多樣,因此針對不同的結構類型,使用一些有針對性的監測方法是非常有必要的。這樣監測工作可以在不同的工況情況下進行,與此同時,在不同的施工階段操作也不會影響施工的進度,通過實踐證明,這種施工方法和理念是比較科學而有效的,接下來就對基坑安全監測的原理和方法進行詳盡的分析。

一、深基坑支護設計要點

在建筑工程中進行支護結構設計中,必須充分考慮到超孔隙水壓力對土體的影響,否則對工程質量有很大影響。在提取土體各項物理性質時,為了保證取值的可靠性,施工完成后及時對土體做原位測試,這樣就可以得到現場真實數據,保證設計質量。在進行深基坑設計中[1],支護結構承擔很大的壓力,土質情況復雜,施工中存在很多不確定性因素,因此必須將含水率、內摩擦角、粘聚力參數確定好,準確計算出支護結構的實受力。當前支護形式主要有兩種,分別是內撐式、拉錨式,對于拉錨式而言,其每根錨桿都是單獨作用的,主要依靠土體錨固作用,從而形成很好的水平承載力,各個錨桿依靠腰梁進行聯系,保證圍護樁墻的平衡度。對于內撐式而言,一般都使用井字梁加立柱的形式,在此基礎上,立柱、支撐梁、排樁墻構成一個很好的空間框架結構。在這種情況下水平支撐梁不僅有單根支撐的作用,而是通過整體形式進行支撐。支撐作用。

二、深基坑支護監理控制工作要點

1.三重管高壓旋噴樁、冠梁監理要點應用高壓旋噴樁技術,必須做好技術規劃,不同技術之間銜接要合理,為了保證施工質量,整個操作流程都要進行監理,在不同技術上進行流程方面的設計,這一點是基坑開挖支護施工的核心,因此必須予以高度的重視。通常監理工作要注意五個方面,第一方面,針對施工現場,要將地面上的垃圾、雜質等進行處理,保證表面的整潔度,然后使用鉆機做好定位操作,對地面進行成孔施工,在孔洞內加入注漿管,為以后水泥漿液的導入做好準備。第二方面,在完成對水泥漿液的導入工作后,對已經完成噴射注漿的管道,可以將管道拔出,做好后續的移位工作,保證上述操作的質量之后,嚴格按照設計施工要求[2],完成剩下的樁體施工,最后進行質量檢查。第三方面,結合有關設計圖紙的要求,對樁的位置進行了嚴格的控制,同時檢查了導正架和地面的垂直度,以此來確保樁體不會發生超過設計要求的位移量。第四方面,如果使用材料質量不合格,那么施工工藝再先進,也不能保證施工質量,因此對所使用的水泥進行了嚴格的檢查,試驗合格后才被使用到施工中,必須把握好質量關。第五方面,每臺的機組人員都要安排專職人員進行施工參數的記錄,如果記錄和檢查中自動記錄儀出現故障,要轉變方法,采用人工記錄,對出現的錯誤進行修復,保證得到闡述的準確性,方便以后的施工操作。2.噴射混凝土監理要點使用清水完成注入試驗后,判定注漿管沒有任何問題,滿足施工要求后,就可以進行漿液的注射操作。操作中使用高壓將水泥漿注入到管道中,注入方式為從下到上,在注入漿液時要控制好壓力,保證注漿的平穩性,在注入的過程中,相關人員要對整個過程進行監督,例如時刻觀察注漿的壓力值,監視電機的轉速值等,同時對相關數據進行記錄,保證注漿的質量,同時為以后的科學研究收集資料。在注漿操作進行一段時間后,其各項工作參數都很穩定,技術人員可以提高注漿的速度,提高整體的工作效率。在注漿時為了保證漿液的密實度,要一邊提速一邊旋轉。3.土方開挖監理工作要點在進行比較大的建筑深基坑挖掘工作之前,一定要做好監理工作,保證土方開挖的質量。對施工現場進行勘察,派遣專業人員做好水文地質的勘察工作,記錄其周圍環境的特點,和市政有關人員做好項目的溝通工作,從中了解是否存在地下管線,以及地下管線的具置。勘察了解施工現場的基本情況之后,就要制定一個合理的施工方案[3],最終目的就是確保工程的順利實施。進行深基坑土方的挖掘工作中,監理人員要清楚,必須遵循先支后挖的操作原則,如果監理中違背這一原則,要求現場工作人員立即停止施工。根據有關的設計方案,制定好整體挖掘土方的流程,比如先挖好所需要的溝槽,然后在溝槽口部做好支撐,接著才能繼續進行挖掘工作,針對不同的地質情況,可以進行分層開挖,或者是開展土方開挖施工,最終才能保證施工的質量。4.支護樁的監理要點在支護樁施工監理工作中,檢查現場質檢人員到崗情況,對使用的機械、設備、材料進行監管,檢查混凝土的攪拌、配比和澆筑質量,做好監理旁站記錄工作。混凝土運輸到現場后,對坍落度、均勻性進行檢查,如果不合格必須進行二次攪拌,監理人員必須及時督促施工單位做好現場取樣,預留試塊,并做好旁站監理記錄和監理日記,保存旁站監理原始資料。整個支護樁完成施工操作后,當試塊達到設計強度就可以進行樁檢測,檢測內容有樁身質量、樁位偏差等,對樁承載力進行檢查,保證施工質量。

三、深基坑監測

進行深基坑監測工作中,一定要將基坑、周邊建筑的變形情況進行監測,監測工作嚴格按照設計要求,工程中的相關規范編制監測方案,監測時涉及到的內容有監控的目的,監測的基本內容,監測使用的方法,監測中的精度標準,合理的設置監測點,制度科學的監測周期,設置好監控報警值,這些工作很好的制定,才能保證整個監測工作的質量。具體監測過程中,每間隔20到30米就可以設置一個監測點。深基坑挖掘工作有很大難度,而且技術要求比較高,因此管理人員應該實時對基坑挖掘工作進行監測,這樣不僅能掌握挖掘的具體情況,同時可以避免發生一些突發問題,及時發生了類似問題也能做到及時發現,及時處理,避免讓這些問題繼續擴大,在通常情況下,施工部門必須制定一個完善的監管方案,方案中要交代工程的概況,同時還應該把施工目的和監測內容交代清楚,為了讓該措施的作用最大化,需要制定一個反饋機制,對方案中的問題進行彌補和補充。監測執行過程中,必須達到按時監測,對監測得到的數據及時匯報,或者在內部網絡平臺共享,提高工作效率。發現數據異常,或者達到設計預警值后,能夠及時發現并采取處理措施,對監測數據可以使用表格形式進行統計,還可以利用曲線方式進行表達,這樣不同監測點出現的變形都會在掌握之中。

總結

通過以上對深基坑支護設計、監理控制技術分析,發現其對基坑施工質量有很大影響,隨著科學技術的進步,人們對建筑工程的要求增加,在一些大城市中不僅有地下一層到地下兩層三層的建筑,而且還出現了地下五六層的建筑,那么其基坑的深度要在10m到20m之間,整體的施工難度可想而知,為此要對現有的基坑支護技術做進一步的完善,保證工程質量的安全性和穩定性。

參考文獻

[1]黃金林.淺議巖土工程深基坑支護設計與質量控制[J].商情,2015(16):282-282.

[2]趙福濱.淺議巖土工程深基坑支護設計與質量控制[J].建材發展導向:上,2014(6):191-192.

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關鍵詞 建筑工程深基坑支護施工管理

1、建筑工程深基坑支護簡介

隨著地下建筑工程的不斷發展,深基坑工程得到越來越多的發展和利用。所謂深基坑工程,就是開挖深度超過一定規模的工程。它包含了基坑的土方開挖、施工機械的利用以及降水防水等方面的,所有的這些,共同組成了建筑工程地下深基坑支護的全部內容。

隨著地下建筑工程開挖深度的不斷增加,開挖土方的面積越來越大,建筑工程支護施工的難度也相應的不斷加大。建筑工程深基坑工程是一個很復雜的問題,它包含的許多不確定的因素和內容,涉及到土力學中的變形、穩定、強度以及防水等方面的內容,需要我們不斷地加以研究和在施工中總結經驗,使深基坑工程的施工技術得到不斷的完善。

2、深基坑支護設計和施工現狀

目前的建筑施工,其中的深基坑支護因其專業性較強,一般都分包給了巖土專業施工公司,比較大的公司一般是當地的勘察、設計、施工單位,另外還有一些規模和實力較強的專業公司,當前市場上,個人巖土公司也有一些。

從設計和施工資質上看:比較大的巖土專業施工公司既有施工資質又有設計資質;而一些小的巖土專業施工公司只有施工資質,而沒有設計資質,這種情況在當前的巖土工程施工中為數較多。最近兩年,一些業主為了提前開工等多種因素,在招標時改變常規,對地下巖土工程部分在結構主體招標前先進行招標,隨之而來出現了一些新現象:許多大的建筑總承包單位為了搶占市場,紛紛參與了投標,一些大的建筑總承包單位進入了巖土工程施工。然而,不論是業主還是監理單位,他們都忽視了建筑總承包單位一般都沒有巖土工程設計資質的問題,這給將來的施工造成了很多隱患。

從承包模式看:深基坑支護施工一般都實行分包,有些是業主直接將深基坑工程分包給了專業公司,然后納入總承包單位管理;而另一種模式是業主將深基坑任務交給了總承包單位,而由總承包單位進行分包。前一種模式因業主將任務直接分包,故在總包單位管理時易出現管理難的問題,而后一種模式容易出現工程質量問題。

從深基坑工程特點看:深基坑開挖深度大,很多深基坑緊鄰其它建筑物(或構筑物),施工難度較大,除了合理設計外,必須加強施工管理,確保嚴格按設計和相關規范施工,必須對基坑邊坡和周圍建筑物(或構筑物)加強監測,實現信息化施工。

3、建筑工程中深基坑支護存在的問題

目前在建筑工程支護過程中,深基坑支護還存在一系列的問題,簡述如下:

(1)深基坑環境復雜性

在設計過程中,根據提供的資料進行深基坑工程支護的設計,由于環境的多樣性和復雜性,不可能考慮到實際施工中遇到的各種問題,由于地質調查覆蓋的程度不同,現實中存在的軟弱地層或涌水地層等可能沒有勘查到,在實際中需要多加預防與指定響應的預防措施,以保障支護施工的順利進行。

(2)設計與施工不達標

由于設計人員的疏忽或認識不足,在進行邊坡的設計時存在著一定的問題,但這種情況往往較少發生。最主要的是施工單位在進行施工時,沒有嚴格按照設計要求及相關規范的要求,如在噴射混凝土養護過程中混凝土未按照規范要求進行合理的養護,未達到設計強度要求就進行接下來的支護施工,或者是在土釘支護過程中,錨桿并未達到設計的強度等等,都是經常遇到的;同時邊坡面的處理不當,達不到標準要求,以及相關負責人員急功近利,沒有做好深基坑施工工序的協調工作,只是盲目的追求施工進度,都會給建筑工程支護帶來安全隱患。

4、深基坑支護設計和施工的建議

針對深基坑支護施工中出現的一些情況,為了后續的結構主體施工能夠順利、安全、有序地進行,特對深基坑支護設計和施工提出如下建議:

4.1 明確深基坑支護設計單位

深基坑工程越來越多,而深基坑坍塌的事故也頻頻發生,為防止深基坑工程事故,地方主管部門出臺了許多有關深基坑的強制性文件。所有這些都說明了深基坑工程事故的嚴重性和做好深基坑工程的重要性。在包括深基坑支護在內的巖土工程專業施工單位,同時一般也是設計單位。只有明確了深基坑支護設計單位,提交了深基坑支護設計單位資質,這在將來的施工中如出現問題時才能容易找到責任單位和責任人,可追溯性強。

4.2 投標和施工時提交深基坑支護設計

深基坑支護施工的依據是深基坑支護設計,故加強深基坑工程設計的審核和監督非常必要。無論在深基坑支護投標時還是在深基坑支護施工之前,都應單獨提交深基坑支護設計,設計封面和設計圖上均應有設計人、審核人和審批人簽字。這樣在深基坑支護施工中如出現問題需做設計變更時,才能夠很快找到設計人,也便于快速解決問題,同時也便于追究責任。

4.3合理選擇支護施工方法

在此,針對深基坑工程的支護形式進行簡單的說明和論述。重力式擋土墻支護結構、混合式支護結構和懸臂式支護結構是深基坑支護的三種主要方式,懸臂式支護結構潛入基坑底部的巖體或土體,借助于巖土體的支撐作用保證結構的穩定,適用于基坑開挖深度較小、土質條件較好的情況下,而重力式擋土墻則依靠自身的重量來保證支護結構在各種壓力下的平衡,混合式支護結構可以簡單的理解為錨桿支護結構,借助于錨桿以及噴射混凝土面層,使深基坑與支護結構形成一個整體,相互作用,保證深基坑支護的安全。如何根據實際情況合理選擇施工工藝,在經濟的條件下盡可能的保證安全和穩定,是一個重要的研究課題。

5、結語

設計應全面考慮深基坑支護的設計依據和條件,這是做好深基坑支護工程的前提條件。其次,我們應嚴格按照設計以及規范要求,合理的進行建筑工程深基坑支護的施工,保證支護結構的穩定性和施工安全,深基坑支護施工是工程得以安全、順利進行的保證,應加強施工過程控制。盡可能的避免出現安全隱患。

參考文獻

篇6

關鍵詞: 深基坑;施工現狀;問題;建議

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

中圖分類號:TU74文獻標識碼:A 文章編號:

深基坑支護設計和施工現狀

目前的建筑施工, 其中的深基坑支護因其專業性較強, 一般都分包給了巖土專業施工公司, 比較大的公司一般是當地的勘察設計施工單位, 另外還有一些規模和實力較強的專業公司, 當前市場上,個人巖土公司也有一些。

從設計和施工資質上看: 比較大的巖土專業施工公司既有施工資質又有設計資質; 而一些小的巖土專業施工公司只有施工資質, 而沒有設計資質,這種情況在當前的巖土工程施工中為數較多。最近兩年, 一些業主為了提前開工等多種因素, 在招標時改變常規, 對地下巖土工程部分在結構主體招標前先進行招標, 隨之而來出現了一些新現象: 許多大的建筑總承包單位為了搶占市場, 紛紛參與了投標, 一些大的建筑總承包單位進入了巖土工程施工。然而, 不論是業主還是監理單位, 他們都忽視了建筑總承包單位一般都沒有巖土工程設計資質的問題, 這給將來的施工造成了很多隱患。

從承包模式看: 基坑支護施工一般都實行分包, 有些是業主直接將基坑工程分包給了專業公司, 然后納入總承包單位管理; 而另一種模式是業主將基坑任務交給了總承包單位, 而由總承包單位進行分包。前一種模式因業主將任務直接分包, 故

在總包單位管理時易出現管理難的問題, 而后一種模式容易出現工程質量問題。

從深基坑工程特點看: 深基坑開挖深度大, 很多深基坑緊鄰其它建筑物(或構筑物) , 施工難度較大, 除了合理設計外, 必須加強施工管理, 確保嚴格按設計和相關規范施工, 必須對基坑邊坡和周圍建筑物(或構筑物) 加強監測, 實現信息化施工。

2 施工中遇到的問題

2.1基坑邊坡坍塌

這種情況一般發生在基坑施工階段和基坑支護施工剛結束不久。在某一工地, 基坑支護剛完工不到兩天, 邊坡從上至下整體坍塌,長度達50 余米。糾其原因, 支護施工單位沒有經過合理的設計, 也沒有嚴格按設計施工。從坍塌的坡面看, 盡管是土釘支護, 但是沒有按土釘支護規范進行。大多數土釘沒有注漿, 只是打了一些孔把鋼筋去; 有些土釘雖然注了漿, 但是孔內漿體沒有注滿; 有些土釘孔位置根本沒有打孔, 只是將土釘桿體直接擊入土體。

2.2邊坡水平位移較大

一些基坑邊坡水平位移較大, 達到4cm 以上,并且經監測, 水平位移還在繼續加大。面對此種情況, 結構主體施工單位停止了地下主體施工, 業主不得不立即召集基坑支護設計、施工單位和專家對基坑重新進行穩定性分析, 并就出現的問題提出處理措施。

2.3 附近建筑物變形

在城市建設中, 很多基坑緊鄰建筑物, 處理稍有不當, 附近建筑物就極易變形。一般來說, 建筑物變形都是其地基沉降引起的。建筑物出現較大變形后, 不僅危及樓上的居民或工作人員的安全, 而且也對在施的工程造成威脅, 使得工程難以繼續進行下去。

2.4 邊坡堆載不明確

基坑支護完成后, 如果不需要地基處理, 則很快就轉入了結構主體施工。因可利用場地有限, 同時為了施工方便, 很多鋼筋都放在了離基坑上口線不到1m 的位置, 并且堆載量較大; 在進行結構混凝土澆筑時, 混凝土罐車離基坑上口線也較近; 在進行塔吊安裝時, 大噸位吊車非常靠近邊坡坡頂。結果, 基坑邊坡因承受不了太大的壓力發生了較大的變形, 有的甚至坍塌。之所以出現如上現象, 主要是因為施工人員不明確基坑坡頂的極限承載力,不明確基坑坡頂容許堆載量與距離的關系。

2.5臨建對基坑邊坡的影響沒有考慮

基坑支護單位在進行基坑支護設計時, 除了特別強調說明外, 坡頂荷載一般考慮較小, 通常為20kPa , 但是等到總承包單位進場時, 由于現場臨建需要較多, 同時受場地條件限制, 臨建不得不靠近邊坡設置, 并且一般都設置2~4 層。對于深基

坑邊坡支護, 臨建荷載是一個不小的數值, 并且其存在時間較長。因很多臨建都是在基坑支護施工一段時間后才搭建的, 故施工各方都忽略了臨建荷載對基坑邊坡穩定性的影響。很多基坑因臨建荷載而發生了不同程度的邊坡變形。北京市東城區某一在施工地, 基坑深度達16m 之多, 在基坑支護施工前期, 經基坑變形監測, 水平位移僅幾個毫米, 但三層臨建辦公樓搭建后, 靠近臨建的邊坡坡頂發生了218cm的水平位移, 根據最近觀測, 水平位移仍在繼續增大。

3 深基坑支護設計和施工的幾點建議

針對深基坑支護施工中出現的一些情況, 為了后續的結構主體施工能夠順利、安全、有序地進行, 特對深基坑支護設計和施工提出如下幾點建議。

3.1明確基坑支護設計單位

深基坑工程越來越多, 而深基坑坍塌的事故也頻頻發生, 為防止深基坑工程事故, 地方主管部門出臺了許多有關深基坑的強制性文件。所有這些都說明了深基坑工程事故的嚴重性和做好深基坑工程的重要性。在包括深基坑支護在內的巖土工程專業施工單位, 同時一般也是設計單位。只有明確了深基坑支護設計單位, 提交了深基坑支護設計單位資質, 這在將來的施工中如出現問題時才能容易找到責任單位和責任人, 可追溯性強。

3.2 投標和施工時提交基坑支護設計

深基坑支護施工的依據是深基坑支護設計, 故加強深基坑工程設計的審核和監督非常必要。無論在基坑支護投標時還是在基坑支護施工之前, 都應單獨提交基坑支護設計, 設計封面和設計圖上均應有設計人、審核人和審批人簽字。這樣, 在基坑支護施工中如出現問題需做設計變更時, 才能夠很快找到設計人, 也便于快速解決問題, 同時也便于追究責任。

3基坑支護應明確的幾個問題

基坑支護不僅負責基坑支護施工階段的安全與穩定, 同時應考慮到將來的結構施工能順利、有序地進行。基坑支護設計應包括如下方面的內容。

(1) 基坑坡頂堆載的說明

對于坡頂堆載, 應結合現場實際情況, 充分考慮結構施工階段現場堆載要求, 在進行基坑支護設計荷載選擇時進行全面考慮。在設計說明中, 應明確邊坡堆載量與坡頂距離的關系。這樣在將來的結構施工時非常明確基坑邊坡堆載要求, 有效避免了基坑坡頂過量堆載而導致的基坑邊坡變形或破壞。

(2) 臨建的布置

在進行基坑設計時, 應結合現場情況, 主動了解或最大可能地考慮總承包單位臨建的布置位置,以便在設計時考慮坡頂荷載。

(3) 塔吊的布置與吊裝

塔吊的位置選擇應根據總承包單位的要求, 但是在基坑支護及土方開挖時必須考慮, 如果布置在槽內, 則需進行塔吊位置處的土方挖除; 如果塔吊布置在基坑邊坡處并與基坑邊坡下口線重合, 則需考慮塔吊處的土方開挖和邊坡支護。在進行塔吊安裝時, 基坑支護應給出大噸位吊車離開邊坡上口線的最小距離。

3.4 專項施工方案的編制與下發

在基坑支護施工時, 應編制專項施工方案。考慮到上報、審閱與返回周期, 專項施工方案應在施工前幾天編制, 并及時上報監理。監理應抓緊批復, 在批復后及時返回施工單位, 以便施工單位能夠及時準確下發到各相關部門和人員。施工單位在接到正式批復的施工方案前不得進行施工。在當前的基坑支護施工中, 施工方案未批復前就開始施工的情況時有發生, 這作為深基坑支護規范化施工是應當避免的。

3.5 施工前開總動員會

施工前的施工動員會是很有必要的。參加人員應包括業主現場代表、施工監理、總承包單位主要管理人員、深基坑支護所有施工人員和深基坑支護設計人。會上應介紹各方主要施工負責人員, 明確各方的責任, 強調安全文明施工和施工質量, 讓所有施工人員特別是深基坑一線施工人員都有一個明確的安全意識和質量意識。設計人應留下聯系方式, 以便在工程出現問題時及時溝通。深基坑支護單位技術負責人和安全員應向所有施工人員進行技術交底和安全交底。通過總動員會, 不僅每個人員都更明確自己的職責, 而且更方便在將來施工中的快速溝通。

3.6 施工過程控制

深基坑支護施工中, 應加強過程控制。施工中必須嚴格按照基坑支護設計、基坑支護施工組織設計、技術交底和相關規范等進行施工。施工中如出現異常情況, 應由現場技術負責人根據情況的性質和大小,向基坑支護設計人匯報, 設計人應及時根據現場實際情況進行設計變更, 將問題消滅在萌芽中。

3.7 地下水的控制

“十坡九塌因為水”, 這應該作為所有深基坑支護人員的警言名句, 我們必須加強對地下水的控制。

對于邊坡內土體積水, 宜疏不宜堵, 除了采用降水方式降低地下水位外, 而且還應在基坑邊坡上每隔一定距離設置泄水孔。施工時必須保證泄水孔的質量, 保證基坑邊坡土體內積水快速從泄水孔排出。否則, 坡內土體則會因積水飽和而導致基坑變形乃至破壞。

在基坑開挖之前, 應加快地下水的抽降, 以保證基坑開挖的正常進行和基礎底板的正常施工。當能保證基礎底板正常施工后, 應嚴格限制地下水的繼續抽降, 其一, 地下水對附近建筑物(或構筑物) 影響較明顯, 過度的降水會使其發生沉降、變

形乃至破壞; 其二, 在我國的很多城市中, 因城市建設不斷抽取地下水, 形成了較大的降水漏斗, 現在, 我國的地下水資源比較貧缺, 尤其是大中型城市供水緊張情況更為嚴峻。據最近報道, 我國正面臨50 年以來的最嚴重枯水期, 故珍惜地下水資源是我們每個人的責任和義務。

4深基坑支護施工預案

對易發生的情況和可能預見出現的問題做預案設計,有些預還應經過審批。有了充分的應急準備,遇有異常情況時,才能及時調整施工措施,若出現緊急情況時,必須采取果斷措施,采取回填反壓、坡頂卸載等其他預備措施,目的是要阻斷事態的發生,再進行加固處理,消除隱患后發可繼續施工。

5 結語

對于深基坑支護設計和施工必須加強管理, 要做好深基坑支護設計和施工, 需從以下幾方面著手解決。

(1) 設計應全面考慮深基坑支護的設計依據和條件, 這是做好深基坑支護工程的前提條件。

(2) 深基坑支護應重視設計, 加強對設計的全面管理; 投標時應單獨提供基坑支護設計。

(3) 基坑支護施工是工程得以安全、順利進行的保證, 應加強施工過程控制。

篇7

關鍵詞:深基坑;支護結構;土釘墻;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

中圖分類號:TU753文獻標識碼:A文章編號:2095-2104(2013)

深基坑工程的特點

(一)風險大

深基坑支護體系一般是臨時結構,安全儲備較小,具有較大的風險性。深基坑工程施工過程中應進行監測,并應有應急措施。在施工過程中一旦出現險情,需要及時搶險。

(二)深基坑工程具有很強的區域性

如軟粘土地基、黃土地基等工程地質和水文地質條件不同的地基中其差異性很大。同一城市不同區域也有差異。深基坑工程的支護體系設計與施工和土方開挖都要因地制宜,根據本地情況進行,外地的經驗可以借鑒,但不能簡單搬用。

(三)深基坑工程具有很強的個性

深基坑工程的支護體系設計與施工和土方開挖不僅與工程地質水文地質條件有關,還與基坑相鄰建(構)筑物和地下管線的位置、抵御變形的能力、重要性,以及周圍場地條件等有關。有時保護相鄰建(構)筑物和市政設施的安全是深基坑工程設計與施工的關鍵。這就決定了深基坑工程具有很強的個性。

(四)深基坑工程綜合性強

它不僅需要巖土工程知識,也需要結構工程知識,需要土力學理論、測試技術、計算技術及施工機械、施工技術的綜合。

(五)深基坑工程具有較強的時空效應

深基坑的深度和平面形狀對基坑支護體系的穩定性和變形有較大影響。在深基坑支護體系設計中要注意基坑工程的空間效應。

深基坑支護結構的類型

(一)鋼板樁支護

鋼板樁應用于建筑深基坑的支護,是一種施工簡單,投資經濟的支護方法。在軟土地區過去應用較多,但由于鋼板樁本身柔性大,因此對基坑支護深度達7 m 以上軟土地層,基坑支護不宜采用鋼板樁支護,除非設置多層支撐或錨拉桿,但應考慮到地下室施工結束后鋼板樁拔除時對周圍地基和地表變形的影響。

(二)地下連續墻

地下連續墻是在泥漿護壁的條件下分槽段構筑的鋼筋混凝土墻體。由于地下連續墻具有整體剛度大和防滲性好,適用于地下水位以下的軟粘土和砂土多種地層條件和復雜的施工環境,尤其是基坑底面以下有深層軟土需將墻體插入很深的情況。因此在國內外的地下工程中得到廣泛應用,并且隨著技術的發展和施工方法及機械的改進,地下連續墻發展到既是基坑施工時的擋墻圍護結構,又能作為擬建主體結構的側墻。

(三)內支撐和錨桿

目前支護結構的內支撐,常用的有鋼結構支撐和鋼筋混凝土結構支撐兩類,鋼結構支撐多用圓鋼管和大規格的型鋼。為減少擋墻的變形,用鋼結構支撐時可用液壓千斤頂施加預應力。鋼筋混凝土支撐是近幾年深基坑施工中發展起來的一種支撐形式,它多用土模或模板隨著挖土逐層現澆,截面尺寸和配筋根據支撐布置和桿件內力大小而定,它剛度大、變形小,能有力地控制擋墻變形和周圍地面的變形,宜用于較深基坑或周圍環境要求較高的地區。

(四)土釘墻支護

土釘墻圍護結構是邊開挖基坑邊在土坡面上鋪設鋼筋網,并通過噴射混凝土形成混凝土面板,從而形成加筋土重力式擋墻起到擋土作用。適用于地下水位以上或人工降水后的粘性土、粉土、雜填土,不適用于淤泥質及地下水位下且未經降水處理的土層,周圍管線密集的基坑也應慎用。

(五)深層攪拌水泥土樁支護

深層攪拌水泥土樁是用特制的進入土深層的深層攪拌機將噴出的水泥漿固化劑與地基土進行原位強制拌合制成水泥土樁,相互搭接,硬化后即形成具有一定強度的壁狀擋墻,既可擋土又可形成隔水帷幕,對于平面呈任何形狀、開挖深度不很深的基坑,皆可用作支護結構,比較經濟。

深基坑支護結構設計的要點

(一)深基坑支護結構的設計計算

1、靜力平衡法與等值梁法

利用墻前后土壓力的極限平衡條件,求出支護結構的插入深度和結構內力等,從理論上說,首先支護結構前后土壓力是否達到極限狀態是很難確定的,尤其是被動土壓力情況有很大的推測性,實際工程測試已證明了這一點;其次該類方法并未考慮結構與土體變形,而變形對土壓力重分布及結構內力有很大影響,故該類方法正逐漸失去它原有的地位,但對于簡單基坑開挖,靜力平衡法中一些簡化使計算變得簡單,可以憑經驗使用。

2、彈性地基梁的m法及彈塑有限元法

m法的優點是考慮了支護結構與土體的變形,但也有一些問題有待解決,如計算時一般工程的參數m難以通過試驗確定,現有文獻提供的取值范圍各地區差別較大,該參數雖按彈性體來計算變形,物理意義明確,但實際參數m 則是一個反映彈性的綜合指標。工程實踐表明,在軟土中的懸臂樁支護采用m法計算位移與實測位移有很大差異,實測位移值可達計算值的幾倍,這說明樁后土體變形已不再屬于彈性范圍。

此外,m法無法直接確定支護結構的插入深度,通常假定試算有很大的隨意性,有時樁底落在軟弱土層中,還須經驗來修正。

有限單元法作為今后基坑支護設計計算的發展方向,其優點是不但考慮了土體與支護結構的變形,而且可得出塑性區的分布,從而判斷支護結構的整體穩定性。但選取合理的本構模型與計算參數,以及塑性區范圍與穩定性之間的定量關系均缺乏經驗。在結構計算方面,建立了能考慮基坑圍護結構和土壓力的空間非線性共同作用理論及其計算方法,并編成程序方便高效地完成基坑維護工程的計算。

(二)深基坑支護結構的設計思路

對于一個支護結構的設計,首先要根據擬建工程的自然地形、地質條件、當地的經驗及技術條件,綜合考慮來選擇一個最適合的設計方案。它應當符合國家的經濟技術方針、政策法規和規范、規定等,且技術先進、安全可靠、造價經濟、施工方便。因此設計首先應是概念設計,重點在于可行性方案的篩選與優化,對支護結構方案的選擇和優化可按以下步驟進行:

1、對于深度不大的基坑支護工程,應首先考慮懸臂式支護結構,該結構主要利用基坑地面以下土體提供的土壓力來維持支護體系平衡,主要結構形式為樁排支護結構和地下連續墻兩類,當邊坡土質較好,地下水位較低時可利用樁排支護結構。

2、地下連續墻因具有良好的抗彎性、防滲性和整體性,且對周圍環境影響較小,對地層條件適應性強,墻體長度可任意調節,適用于各種深度基坑的開挖,同時還可采用逆作法施工,因此被廣泛采用。

3、懸臂式板樁支擋的優點是不需構筑與拆除支撐結構,同時為土方作業和基礎施工提供較自由的操作空間。

4、當基坑較淺或被動區土層性質較好時,懸臂式板樁支護方案較為經濟合理;而當基坑較深或被動區土層性質較差時,樁插入深度較大,樁徑與配筋量也相對較大,該方案就相對不經濟,同時懸臂式支擋的側向位移一般稍大,這也是需要注意的。

5、在基坑開挖深度相對較大,且對邊坡變形要求較高時,就應考慮對懸臂式支護結構增加內支撐的方法,使之形成混合式支護結構,支撐形式常采用錨桿拉接或內支撐形式。

6、如懸臂式支擋不妥當,則可考慮其它形式的方案,如鋼板樁、土釘、錨桿、拱圈、網狀樹根樁加固、逆作法等。設計人員應根據工程的具體情況,通過綜合分析比較的方法來確定支護結構的種類、平面布置形式及其支護材料。

(三)深基坑設計中的兩個關鍵問題

1、關于土壓力計算參數問題

重力密度、內磨擦角Ψ、粘聚力C,是計算土壓力時的重要參數,這些參數均是由工程地質勘察所提供的。《工業與民用建筑工程地質勘察規范》T規定了工程地質勘察分為3 個階段:選址勘察、初步勘察、詳細勘察。這3 項勘察是以選址和為建筑物基礎設計與處理提供資料為目的的。目前,人們進行深基坑支護結構設計時所用的土壓力參數也均是來自“詳細勘察”(或初步勘察)報告之中。而“詳細勘察”的布點一般均在建筑物基礎周邊線以內,而深基坑支護結構承受的主動土壓力是來自建筑基礎周邊線以外的土體。因此用“詳細勘察”所提供的土壓力參數做為深基坑支護結構設計的依據是不充分的,尤其是在地質條件復雜的場地中更是如此。

深基坑支護結構作為一種臨時性的施工結構,它所需的參數應由“施工勘察”提供,在《工業與民用建筑工程地質勘察規范》中雖提出了“對工程地質條件復雜或有特殊要求的重大建筑地基尚應進行施工勘察”但在具體規定的施工勘察的內容(《規范》45 條)中只包括了“⋯.提供地層滲透系數K,實測基底回彈、隆起或土的側向位移,以及臨近建筑物的附加沉降⋯.提供其與地基土摩擦系數F⋯⋯”等,而未對深基坑支護結構設計所需的土壓力參數提出要求。同樣,在《高層建筑箱型基礎設計與施工規》勘察要求一章中亦未做出明確具體的規定。

2、關于環梁內的彎矩問題

在應用環梁做深基坑支護時, 有的設計按環梁內沒有彎矩只有壓力考慮。按結構力學的理論,環形剛架只有在承受均勻分布的法向力時,環梁內彎矩才為零,(軸向壓力為qr)。但在環梁用于基坑支護時這兩個條件大多不能滿足,一是基坑多為矩形、多邊形,土壓力是沿槽邊長度分布的,每一段環梁所對應的槽邊長度不等。如在矩形槽的角部,單位長度的環梁對應的槽邊長度就較長,因此環梁所受荷載必然是不均勻的。在挖槽時不分層對稱均勻開挖,也會使環梁受力不均。另外當環梁外有支撐桿時,支撐桿為一個個的集中力,也不符和布而荷載的假設。這樣環梁內必然有彎矩。現在的問題是這種彎矩的大小在哪個數量級上,是否可以忽略不計而只按受壓或構造要求對環梁配筋。

從目前發表的有關工程實側的總結看, 尚未見對環梁內彎矩進行監測取得的資料披露。而使用微機進行計算的結果表明,環梁內的彎矩是不可忽略的,如我們對某12m 槽深,采用雙層環梁(眼鏡形)的支護結構進行計算的結果顯示,第二道環梁內最大彎矩達376kN/m, 產生彎矩的部位在支撐桿(沿環梁外側間距6.6m)與環梁相交的結點處,對截面1600mm×800mm 的環梁使用上述彎矩進行配筋達18Φ25 鋼筋,以至截面雙排布置。可見彎矩之大而不可忽略。

(四)深基坑設計中的基坑降水問題

設計時應充分考慮地下水的影響,它直接關系到設計方案的成敗,如基坑土層為滲透系數較高的土層( 如粉土、粉砂、圓礫等) 時,井點降水法是一種經濟有效的方法。采用該法不僅可使基坑處于干燥狀態而便于施工,還可顯著改善土層的物理力學性質,有效減少支護結構的內力和變形,從而可達到節約和安全的目的。但要注意場地土質是否適宜井點降水,特別是降水是否會影響周圍環境,有時為了減小降水引起的地面附加沉降或對鄰近建( 構) 筑物造成影響,還可采用井點回灌技術。當底層為滲透系數較小的土層( 如粘性土、淤泥等) 時,可采用深層攪拌樁和高壓旋噴注漿形成止水帷幕,由于深層攪拌樁造價相對較低,故應用較多,無論是降水或止水,地表滯水的處理都不能忽視,地表滯水一般采用排水溝與集水井收集,然后用水泵排除,這對于放坡或局部放坡的基坑尤為重要,同時還應對坡面采取一

定的保護措施。

結語

綜上,深基坑支護的類型有很多種,實際工程中需根據各種支護類型的特點并結合工程經驗進行選型設計。支護結構設計中要遵循的原則是,基坑支護作為一個結構體系,要滿足穩定和變形的要求,即規范所說的承載能力極限狀態和正常使用極限狀態。因此,基坑支護設計相對于承載力極限狀態要有足夠的安全系數,不致使支護產生失穩,而在保證不出現失穩的條件下,還要控制位移量,不致影響周邊建筑物的安全使用。總之深基坑支護結構設計時要根據不同的水文地質條件,具體問題,具體分析,從而選擇經濟、適用、安全的支護結構。

參考文獻

[1]黃鏡華.深基坑支護結構設計理論及工程應用[J].科技信息,2009.35.

[2]竇遠明.深基坑支護結構土壓力計算理論的發展述評[J].河北工業大學學報,2004.4.

篇8

[關鍵詞]泵站;深基坑;支護結構;設計

中圖分類號:TU753 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2016)14-0128-01

一、前言

作為泵站方面的一項重要工作,其深基坑支護結構的設計占據著至關重要的地位。該項課題的研究,將會更好地提升泵站深基坑支護結構設計的實踐水平,從而對該項工作的整體效果提供可靠保障。

二、概述

隨著經濟的高速發展,水資源的戰略地位愈來愈重要,水資源的高效利用和有效管理越來越得到國家政府的高度重視。各級政府先后出臺了水資源調度及綜合利用、水土保持、按用途優化用水及海水淡化等方針政策,并以此來解決日益嚴重的水危機問題。而泵站是水的唯一人工動力來源,作為重要的工程措施,它在水資源的合理調度和管理中起著不可替代的作用。同時,泵站在防洪、排澇和抗旱減災以及工農業用水和城鄉居民生活用水等方面發揮著重要作用。因此,泵站是解決洪澇災害、干旱缺水、水環境惡化這三大水資源問題的有效工程措施之一。

泵站與其他水利建筑物不同,它無需修建擋水和引水建筑物,對資源和環境無影響,受水源、地形、地質等條件的影響較小,且具有投資省、成本低、工期短、見效快、靈活機動等優點。國家把泵站工程建設列為優先考慮的重點,特別是大型泵站的建設工程。然而大型泵站地基處理方案很多,選用合適的地基處理方案對泵站的工期、經濟性更為重要。泵站由于開挖比較深,常常采用沉井、基坑大開挖等方式來處理。泵站深基坑的支護方案已成為泵站設計時不可忽視的重要環節,尤其當與其他建筑物相鄰時,為確保相鄰建筑物的安全,更應采取切實可靠的支護措施。在此重點探討大型泵站深基坑支護工程的特點、方案選擇及注意問題。

三、泵站深基坑支護工程的特點

泵站深基坑工程是巖土工程、結構工程、環境工程等相互交叉、多種復雜因素相互影響的系統工程,是理論與實踐都有待發展的綜合技術科學。區域性明顯,工程地質及水文地質條件不同,其深基坑工程的區域差異性更為突出。

泵站深基坑工程施工周期較長,而且從開挖到完成地面以下的全部隱蔽工程,常常會遇到降雨、周邊堆載、振動等諸多不利影響,安全保障度的隨機性大,技術復雜性遠甚于永久性的基礎結構或上部結構。基坑本身的深度、平面形狀隨著時間的推移及外界條件的變換,對穩定性和變化會有較大的影響。因此,對深基坑工程的時空效應問題應保持高度的重視。

泵站深基坑支護系統的選型影響因素眾多,無論采用何種形式的支護結構,對支護結構的強度、嵌入深度、支護受力及構造都應進行設計和詳細的驗算,并且對施工過程實施跟蹤監測,將信息及時反饋。深基坑支護結構系統的選型設計應滿足安全可行、經濟合理、環境保護、施工便捷這四個基本要求,在詳細結構設計時還應對這四個基本要求選擇各種具體的評價指標來評價深基坑支護系統方案的優劣。

在深基坑的支護結構分析中,主要有兩類,一是支擋型,二是加固型。其中支擋型包括放坡開挖與擋土支護開挖兩種。放坡開挖是一種最經濟、簡單且速度快的支護類型,在滿足條件的基坑施工中,應優先采用;擋土支護開挖,主要是保證基坑周圍的建筑物,能夠保證施工設備的安全,而設置的能夠承受基坑土壓力及其他施工荷載的支檔結構,這種結構也被稱為支護結構,合理設置并進行土方開挖,控制地下水位,需要掌握其對主體結構的影響,避免支護結構出現過大變形或構件破壞而導致支護體系崩潰。

在加固型的支護結構,主要使用土工材料或其他加筋體,水泥土擋墻等,將基坑以外土體加固形成強度更高的整體,通過分析實際情況選用合適的加固方法,綜合考慮挖土面的深度、水文地質條件等,達到最好的支護效果,使其更加合理和規范。

四、深基坑支護結構設計的要點

1.深基坑支護結構的設計計算

(一)靜力平衡法與等值梁法

利用墻前后土壓力的極限平衡條件,求出支護結構的插入深度和結構內力等,從理論上說,首先支護結構前后土壓力是否達到極限狀態是很難確定的,尤其是被動土壓力情況有很大的推測性,實際工程測試已證明了這一點;其次該類方法并未考慮結構與土體變形,而變形對土壓力重分布及結構內力有很大影響,故該類方法正逐漸失去它原有的地位,但對于簡單基坑開挖,靜力平衡法中一些簡化使計算變得簡單,可以憑經驗使用。

(二)彈性地基梁的m法及彈塑有限元法

m法的優點是考慮了支護結構與土體的變形,但也有一些問題有待解決,如計算時一般工程的參數m難以通過試驗確定,現有文獻提供的取值范圍各地區差別較大,該參數雖按彈性體來計算變形,物理意義明確,但實際參數m則是一個反映彈性的綜合指標。工程實踐表明,在軟土中的懸臂樁支護采用m法計算位移與實測位移有很大差異,實測位移值可達計算值的幾倍,這說明樁后土體變形已不再屬于彈性范圍。

有限單元法作為今后基坑支護設計計算的發展方向,其優點是不但考慮了土體與支護結構的變形,而且可得出塑性區的分布,從而判斷支護結構的整體穩定性。但選取合理的本構模型與計算參數,以及塑性區范圍與穩定性之間的定量關系均缺乏經驗。在結構計算方面,建立了能考慮基坑圍護結構和土壓力的空間非線性共同作用理論及其計算方法,并編成程序方便高效地完成基坑維護工程的計算。

2.深基坑支護結構的設計思路

對于一個支護結構的設計,首先要根據擬建工程的自然地形、地質條件、當地的經驗及技術條件,綜合考慮來選擇一個最適合的設計方案。因此設計首先應是概念設計,重點在于可行性方案的篩選與優化,對支護結構方案的選擇和優化可按以下步驟進行:

(一)對于深度不大的基坑支護工程,應首先考慮懸臂式支護結構,該結構主要利用基坑地面以下土體提供的土壓力來維持支護體系平衡,主要結構形式為樁排支護結構和地下連續墻兩類,當邊坡土質較好,地下水位較低時可利用樁排支護結構。

(二)地下連續墻因具有良好的抗彎性、防滲性和整體性,且對周圍環境影響較小,對地層條件適應性強,墻體長度可任意調節,適用于各種深度基坑的開挖,同時還可采用逆作法施工,因此被廣泛采用。

(三)懸臂式板樁支擋的優點是不需構筑與拆除支撐結構,同時為土方作業和基礎施工提供較自由的操作空間。

(四)當基坑較淺或被動區土層性質較好時,懸臂式板樁支護方案較為經濟合理;而當基坑較深或被動區土層性質較差時,樁插入深度較大,樁徑與配筋量也相對較大,該方案就相對不經濟,同時懸臂式支擋的側向位移一般稍大,這也是需要注意的。

(五)在基坑開挖深度相對較大,且對邊坡變形要求較高時,就應考慮對懸臂式支護結構增加內支撐的方法,使之形成混合式支護結構,支撐形式常采用錨桿拉接或內支撐形式。

五、結語

綜上所述,加強對泵站深基坑支護結構設計的研究分析,對于其良好整體效果的取得有著十分重要的意義,因此在今后的實踐中,應該加強對泵站深基坑支出結構設計關鍵要素的重視,并注重具體設計實施方案切實可行。

參考文獻

[1] 董利華.某大廈深基坑支護方案的修改與施工[J].嘉興學院學報.2014(30):10-11.

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【關鍵詞】基坑支護 設計計算 地下水控制 施工監測

目前,在巖土工程中基坑施工時,為確保施工安全,防止塌方事故發生,必須對開挖的基坑采取支護措施。建筑基坑支護設計與施工應綜合考慮工程地質與水文地質條件、基坑類型基坑開挖掘深度、降排水條件、周邊環境對基坑側壁位移的要求,基坑周邊荷載、施工季節、支護結構使用期限等因素.做到合理設計、精心施工、經濟安全。

1、基坑支護設計問題分析

1.1支護結構設計計算問題

目前,深基坑支護結構的設計計算仍基于極限平衡理論,但支護結構的實際受力并不那么簡單。工程實踐證明,有的支護結構按極限平衡理論計算的安全系數,從理論上講是絕對安全的,但卻發生破壞;有的支護結構卻恰恰相反,即安全系數雖然比較小,甚至達不到規范的要求,但在實際工程中卻獲得成功。

極限平衡理論是深基坑支護結構的一種靜態設計,而實際上開挖后的土體是一種動態平衡狀態,也是一個松弛過程,隨著時間的增長,土體強度逐漸下降,并產生一定的變形。這說明在設計中必須給予充分的考慮,但在目前的設計計算中卻常被忽視。

支護結構設計時要考慮由于超孔隙水壓力對土體的影響,對土的各項物理力學性質指標取值要慎重,為了使取值更加可靠,最好在工程樁結束后,對土體做原位測試,以取得第一手資料,積累經驗,提高工程的設計與施工水平,預防和避免事故的發生。

1.2土體的物理力學參數選擇問題

深基坑支護結構所承擔的土壓力大小接影響其安全度,但由于地質情況多變且十復雜,要精確地計算土壓力目前還十分困難,今仍在采用庫倫公式或朗肯公式。關于士體理參數的選擇是一個非常復雜的問題。尤其是在深基坑開挖后,含水率、內摩擦角和粘聚力個參數是可變值,準確計算出支護結構的實受力比較困難。

在深基坑支護結構設計中,如果對地基體的物理力學參數取值不準,將對設計的結果產生很大影響。實驗數據表明:基坑開挖前、后土體的內摩擦角值一般相差5°,而產生的體的主動土壓力也不相同;原土體的內凝力與開挖后土體的內凝聚力,差別也大,一般在6Kpa以上。施工工藝和支護結構形式不同對土體的物理力學參數的選取也有很大影響。

1.3支護結構的空間效應問題

深基坑開挖中大量的實測資料表明:基坑周邊向基坑內發生的水平位移是中間大兩邊小.深基坑邊坡失穩常常在長邊的居中位置發生.這說明深基坑開挖是一個空間問題。目前,支護結構中支撐的形式很多,但主要有兩類:內撐式和拉錨式。對于拉錨式,每根錨桿單獨作用,靠土體的錨固作用形成水平承載力,錨桿之問僅靠腰梁聯系,維持圍護樁墻的平衡。對于內撐式,通常采用井字梁加立柱,這樣,排樁墻、支撐梁和立柱就形成一個空間框架結構。尤其當有兩道以上的水平支撐時,空間效應就更加明顯,這時,水平支撐梁就不僅起單根支撐作用,而是以整體結構的形式起支撐作用。然而,目前在支護結構設計中,完全沒有考慮內撐式支護結構的這一空間效應,將內撐式和拉錨式同等看待,即僅僅提供一個水平支撐力,是不合理的。

1.4基坑土體的取樣問題

在深基坑支護結構設計之前,必須對地基土層進行取樣分析,以取得土體比較合理的物理力學指標,為支護結構的設計提拱可靠的依據。一般在深基坑開挖區域2―3倍范圍內,按相關規范的要求進行鉆探取樣。由于為了減少勘探的工作量和降低工程造價,不能鉆過多鉆孔;因此,所取得的土樣有時就有一定的隨機性和不完全性。但是,地質構造是復雜和多變的,這樣取得的土樣的數據不具代表性,因此不可能全面反映土層的真實情況。因此,引致支護結構的設計也就不完全符合實際的地質現狀。

2、基坑支護施工要點

2.1地下水控制

地下水控制是基坑工程中的一個難點,因土質與地下水位的條件不同,基坑開挖的施工方法大不相同。有時在沒有地下水的條件下,可輕易開挖到6m或更深;但在地下水位較高,又是砂土或粉土時,開挖3m也可能產生塌方。所以,對于沿海、沿江等高水位地區或表層滯水豐富的地區來說,深基坑工程的地下水控制的成敗是基坑工程成敗的關鍵問題之一。在基坑開挖中,降水排水及止水對工程的安全與經濟有重大的影響,多數基坑工程事故與水都有直接或間接的關系。一般情況下軟土地區地下水位較高,深基坑工程開挖時,為改善挖土操作條件,提高土體的抗剪強度,增加土體抗管涌、抗承壓水、抗流砂的能力,減少對圍護體的側壓力,從而提高基坑施工的安全度,往往對坑內、坑外采取降水。

目前,降水主要有輕型井點及多層輕型井點、噴射井點、深井井點、電滲井點等。但降水過程中,由于含水層內的地下水位降低,土層內液壓降低,使土體粒間應力,即有效應力增加,從而導致地面沉降,嚴重時地面沉降會造成相鄰建筑物的傾斜與破壞,地下管線的破壞。另外,在坑內降水時,如果降水深度過深,由于水位差增加,易出現管涌,造成工程事故。為此,施工決策前,需要了解施工中可能發生的各種情況及其危害程度,以便提出最佳決策方案,獲得最佳經濟效益及保障施工安全。為了防止由于降水引起的各類意外事故,可采取以下措施:

(1)基坑四周設置的如果是不滲水擋土墻,可取消坑外降水;

(2)在坑外降水同時,在其外側(受保護對象之間)同時進行回灌;

(3)盡量減少初期的抽水速度,使降水漏斗線的坡度放緩;

(4)控制坑內降水深度,一般降水深度在基坑開挖面以下0.5m~1.0m;

(5)合理確定擋土墻的入土深度,防止管涌。

2.2深基坑施工監測

當前,基坑支護設計尚無成熟的方法用以計算基坑周圍的土體變形,施工中通過準確及時的監測,可以指導基坑開挖和支護,有利于及時采取應急措施,避免或減輕破壞性的后果。

基坑支護監測一般需要進行下列項目的測量:監控點高程和平面位移的測量;支護結構和被支護土體的側向位移測量;基坑坑底隆起測量;支護結構內外土壓力測量;支護結構內外孔隙水壓力測量;支護結構的內力測量;地下水位變化的測量;鄰近基坑的建筑物和管線變形測量等。深基坑施工監測有如下特點。

(1)時效性

普通工程測量一般沒有明顯的時間效應。基坑監測通常是配合降水和開挖過程,有鮮明的時間性。測量結果是動態變化的,一天以前(甚至幾小時以前)的測量結果都會失去直接的意義,因此深基坑施工中監測需隨時進行,通常是1次/d,在測量對象變化快的關鍵時期,可能每天需進行數次。

基坑監測的時效性要求對應的方法和設備具有采集數據快、全天候工作的能力,甚至適應夜晚或大霧天氣等嚴酷的環境條件。

(2)高精度

普通工程測量中誤差限值通常在數毫米,例如60m以下建筑物在測站上測定的高差中誤差限值為2.5mm,而正常情況下基坑施工中的環境變形速率可能在0.1mm/d以下,要測到這樣的變形精度,普通測量方法和儀器部不能勝任,因此基坑施工中的測量通常采用一些特殊的高精度儀器。

(3)等精度

基坑施工中的監測通常只要求測得相對變化值,而不要求測量絕對值。例如,普通測量要求將建筑物在地面定位,這是一個絕對量坐標及高程的測量,而在基坑邊壁變形測量中,只要求測定邊壁相對于原來基準位置的位移即可,而邊壁原來的位置(坐標及高程)可能完全不需要知道。

由于這個鮮明的特點,使得深基坑施工監測有其自身規律。例如,普通水準測量要求前后視距相等,以清除地球曲率、大氣折光、水準儀視準軸與水準管軸不平行等項誤差,但在基坑監測中,受環境條件的限制,前后視距可能根本無法相等。這樣的測量結果在普通測量中是不允許的,而在基坑監測中,只要每次測量位置保持一致,即使前后視距相差懸殊,結果仍然是完全可用的。

因此,基坑監測要求盡可能做到等精度。使用相同的儀器,在相同的位置上,由同一觀測者按同一方案施測。

參考文獻

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關鍵詞:基坑支護,巖土參數,空間效應

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

中圖分類號:TU2文獻標識碼: 文章編號:

前言:隨著國民經濟建設的迅猛發展,土地的利用率越來越高,高層建筑越來越多,出現了大量的深基坑,深基坑向深、大、密及復雜方向的發展,導致深基坑支護工程是當前建筑行業十分關注的工程熱點。作者在基坑支護工程設計和施工實踐中總結了大量的經驗和教訓,本文對基坑支護設計中需注意幾個問題進行討論。

巖土工程勘察要仔細和準確

目前市場上一般不進行基坑支護工程的專項勘察,基坑工程的巖土勘察與主體建筑的地基勘察同時進行。主體建筑勘察時注重基底以下地層物理力學性質,對淺層地基不夠重視。特別是分層時容易漏掉軟弱土夾層、夾砂薄層等,對基坑支護范圍內的不良地質作用,包括暗浜、地下管線、地下電纜、地下上下水、地下障礙物等不重視。當巖土工程條件復雜時,應采用多種勘察測試手段,綜合分析和評價土層的特性和設計參數,以取得可靠的巖土工程資料和設計參數。

基坑工程勘察深度一般為(2~3)倍開挖深度(若遇堅硬粘性土、碎石土和巖層等可減小勘察深度),采取不擾動土樣與原位測試的豎向間距以1~2m為宜。對于淤泥質土層宜采用薄壁取土器壓入取樣,以確保取樣的質量,也可采用靜力觸探試驗。對砂土和碎石土應進行標準貫入試驗或圓錐動力觸探試驗。松散的人工堆積層應視其成分采取試樣或進行輕型動力觸探、標準貫入試驗或重型動力觸探試驗。

基坑工程巖土工程勘察時,一定重視地下水問題。地下水主要是淺部的上層滯水、潛水或承壓水,因為地下水對基坑工程開挖施工影響較大。基坑工程開挖施工時,經常由于水頭差引起的滲漏,有時發生“流砂”和突涌,對基坑工程相鄰的建筑物和地下管線帶來危害。勘察時必須及時測量地下水的初見水位和靜止水位。

結合現場實際情況合理選取巖土參數

在基坑支護設計計算時,主要的巖土參數有粘聚力c、內摩擦角φ、土的重度γ。上述指標是由室內土工試驗測出,其中粘聚力c、內摩擦角φ與土的固結度關系密切,對于同一種土,在不同排水條件下進行試驗,可以得出不同的抗剪強度指標c和φ,故試驗條件的選取應盡可能反映地基土的實際工作狀態。按《建筑基坑支護技術規程》(JGJ120-2012)3.1.14土壓力及水壓力計算、土的各類穩定性驗算時相應的土的抗剪強度指標類別應符合下列規定:

1.對地下水位以上的粘性土、粘質粉土,土的抗剪強度指標應采用三軸固結不排水抗剪強度指標ccu、φcu或直剪固結快剪強度指標ccq、φcq;對地下水位以上的砂質粉土、砂土、碎石土,土的抗剪強度指標應采用有效應力強度指標c’、φ’。

2.對地下水位以下的粘性土、粘質粉土,可采用土壓力、水壓力合算方法;此時,對正常固結和超固結土,土的抗剪強度指標應采用三軸固結不排水抗剪強度指標ccu、φcu或直剪固結快剪強度指標ccq、φcq;對欠固結土,宜采用有效自重壓力下預固結的三軸不固結不排水抗剪強度指標cuu、φuu。對地下水位以下的砂質粉土、砂土、碎石土,應采用土壓力、水壓力分算方法;此時,土的抗剪強度指標應采用有效應力強度指標c’、φ’;對砂質粉土,缺少有效應力強度指標時,也可采用三軸固結不排水抗剪強度指標ccu、φcu或直剪固結快剪強度指標ccq、φcq代替;對砂土和碎石土,有效應力強度指標φ’可根據標準貫入試驗實測擊數和水下休止角等物理力學指標取值。

實際基坑支護設計過程中參數選取非常重要,一定要結合實際情況進行合理選取。如填土層較厚時,一般勘察單位是按經驗值提供參數,設計時一定要考慮現場是否有上層滯水或地表水、施工用水的滲入的影響,一般水的影響使c、φ值減小,孔隙水壓力增大,這樣填土中的孔隙被水充填γ值增大,因此設計時c、φ值應適當減少(可取到提供值的0.7~0.9倍),γ值增大1.1倍。對于強風化、中風化巖層的粘聚力c、內摩擦角φ的取值,勘察報告中一般不會給出,設計人員一般根據經驗取值。我認為首先考慮巖體的飽和抗壓強度特征值Rc和巖體的完整性指數,并計算巖體基本質量指標,確定巖體基本質量級別;由巖體基本質量級別按國標《工程巖體分級標準》表C.0.1查表可得到所需抗剪斷峰值強度指標。有時可以參考巖層風化成土后該土層的c、φ進行取值。對巖石地區基坑支護設計時應重視巖體的結構面類型和特點及裂隙發育情況。特別是有孔隙水時應注意土巖接觸部位滲水的處理,建議疏堵結合,設置泄水孔很重要。當然各個地方有其經驗數值對于基坑支護設計很有用。

地基土水平抗力系數的比例系數m是基坑支護設計常用參數,其值需要通過單樁水平臨界荷載試驗取得,該試驗較少進行。一般設計人員按經驗公式計算。根據經驗公式計算出來的m值往往偏低,導致計算出來的基坑位移和內力偏大。設計人員應根據經驗和參考規范給出的經驗值,適當調整m得到更合理的計算結果。

充分利用深基坑支護的空間效應,合理進行設計

深基坑平面形狀一般為長方形、矩形,開挖后形成立體空間。基坑邊的滑動面與一般支護體的邊界條件不同,基坑四周邊角的滑動面受相鄰邊界的制約影響,作用于支護樁背上的土壓力不僅與開挖深度有關,而且與開挖長度、寬度有關。實測基坑的位移量表明,在基坑長邊方向的中間位移量最大,基坑短邊方向位移較均勻,基坑四角位移最小。實踐表明,支護結構在基坑開挖后,支護體受力受到空間效應的影響較大,因此應該充分利用基坑的空間效應,在基坑四角可以減少錨桿或支撐以及支護樁的配筋,合理節約配筋。有的部位可以采用疏排樁錨加土釘墻聯合支護代替樁錨支護,既能滿足支護要求,還可以節約投資。

冠梁是聯系支護樁、錨桿或內支撐的水平構件,冠梁需前后配筋,是一個水平受彎的梁。設計時冠梁的剛度對支護結構的內力計算影響較大,在計算冠梁的剛度時,冠梁的計算跨度有較大影響,應該注意正確選擇冠梁計算跨度。當基坑的平面長度較大時,單邊長度在幾十米甚至幾百米,而冠梁的截面尺寸寬度、高度一般都不超過1.0m,冠梁的寬度和計算跨度之比達到了幾十分之一,水平抗彎剛度較小,幾乎可以忽略不計,進行單元計算時完全按沒有冠梁進行計算。若基坑邊長較小,冠梁的跨度自然就小,冠梁的水平抗彎剛度就會很大,這樣支護樁傳到冠梁的水平力很大一部分由冠梁承擔,錨桿和支撐分擔的內力相對減少。可見,基坑設計時輸入冠梁的計算跨度,對計算影響很大,因此設計時一定結合現場實際去計算,才能取得合理效果。

五、結束語本文從基坑工程巖土工程勘察、合理選取巖土參數、充分利用基坑空間效應去合理進行設計等方面入手進行討論,不足之處望同行批評指正。

參考文獻:

[1]李志燦,深基坑支護施工技術的探析,建筑科學前沿,2012年8月

[2] 行業標準《建筑基坑支護技術規程》JGJ120-2012