淺談深基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計及施工

1、淺談深基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計及施工    摘要：本文對地鐵深基坑支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則、安全等級、準備工作、設(shè)計及施工技術(shù)等進行了深入的分析和研究，具有一定的理論價值和現(xiàn)實意義。 關(guān)鍵詞：地鐵；深基坑；支護結(jié)構(gòu)設(shè)計；施工技術(shù) 中圖分類號：TU74 文獻標識碼：A 文章編號： 一、基坑支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則和實施方法 基坑支護設(shè)計過程中必須堅持經(jīng)濟合理、安全可靠、便于施工的基本原則?；又ёo結(jié)構(gòu)應(yīng)該采取承載力極限狀態(tài)的計算模式，具體計算的內(nèi)容主要包括。(1)按照基坑支護的形式和受理特點進行土體計算，其計算模式具有穩(wěn)定性特點。(2)根據(jù)基坑支護結(jié)構(gòu)的受彎、受壓、受剪的承載

2、力進行計算。(3)當(dāng)有錨桿和支撐的時候，應(yīng)該根據(jù)其穩(wěn)定性和承載力進行計算，針對安全等級為一級的狀況進行重點分析，同時還需要對變形有限定的二級建筑基坑側(cè)壁進行分析研究，另外還要對周邊的基坑環(huán)境和支護變形狀況進行計算。 二、 基坑支護結(jié)構(gòu)和安全等級 按照建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程的規(guī)定，基坑側(cè)壁的安全等級可以劃分成三級.設(shè)計 過程中不同等級所對應(yīng)的重要性系數(shù)也會不同。如果安全等級為一級，產(chǎn)生的破壞后果為支 護結(jié)構(gòu)破壞，過大變形后者土體失穩(wěn)，因此對周圍環(huán)境和地下施工的穩(wěn)定性影響很大，其對 應(yīng)的重要性系數(shù)為1.10，如果安全級別為二級，導(dǎo)致支護結(jié)構(gòu)破壞，過大變形和土體失穩(wěn)， 對周圍環(huán)境和地下施工穩(wěn)定影響一般

3、，其對應(yīng)的重要性系數(shù)為1.00，如果安全級別為三級， 導(dǎo)致支護結(jié)構(gòu)破壞，過大變形和土體失穩(wěn)，對周圍環(huán)境和地下施工穩(wěn)定影響較少，其對應(yīng)的 重要性系數(shù)為0.90。 三、 基坑工程勘察和支護設(shè)計準備 為了能夠正確的對支護結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，同時能夠合理的對基坑工程施工進行組織。事 先必須要對基坑及其周邊的各種環(huán)境進行勘察。即 (1)巖土勘察 (2)水文地質(zhì)勘察 （3）基坑周邊環(huán)境勘察 (4)支護設(shè)計裝備 進行支護結(jié)構(gòu)設(shè)計之前，需要對地下結(jié)構(gòu)設(shè)計資料和設(shè)計方案進行有效的處理。 針對主體工程地下室建筑桿線和平面布置相對位置進行分析，這樣對支撐布置和選擇支付結(jié)構(gòu)類型有著一定的關(guān)系。 主體工程的樁位布置圖設(shè)計，此

4、問題與支撐體系中立柱位置有著很大的關(guān)系。盡量采取工程柱做為立柱從而降低工程成本。 主體結(jié)構(gòu)各層樓板、地下層、底板的布置與標高和地面都有一定的關(guān)系，這樣可以很好的確定開挖深度，能夠很好的選擇圍護墻和換掌等。 四、地鐵深基坑支護變形原理 基坑周圍地層移動對基坑工程產(chǎn)生重要的影響，特別是對基坑工程變形問題控制設(shè)計產(chǎn)生作用，在實際工程項目中有很多工程都是因為支護結(jié)構(gòu)變形過大，導(dǎo)致整個工程項目沒辦法向前推進。具體實施過程中應(yīng)該考慮地層移動的機理，同時還需要對坑底隆起機理和支護結(jié)構(gòu)變形問題進行全面分析。 (一)坑底土體隆起狀況 基層隆起量的大小需要經(jīng)過判斷才能確定，通過對將來建筑物的下沉和基坑的穩(wěn)定性進

5、行判斷，基坑隆起是應(yīng)為按照垂直方向卸荷改變土體原始力而產(chǎn)生的一系列反應(yīng)。坑底土體在卸荷后會產(chǎn)生一種向上的垂直力，開挖過程中基坑內(nèi)外之間的高差不斷的擴大，如果開挖 到一定的程度時，基坑內(nèi)外的土面高差會與地面的各種卸荷超載作用導(dǎo)致基坑內(nèi)移動。 （二)圍護墻位移 維護墻墻體的變形主要是從水平向，向著基坑外圍土體方向轉(zhuǎn)變。從而達到改變原始應(yīng)力狀態(tài)最終引起地層移動?；娱_始開挖的過程中，維護墻的周圍會產(chǎn)生變形，如果在基 坑內(nèi)側(cè)把原有的土壓力去除的時候，那么墻體外側(cè)會產(chǎn)生主動的土壓力。同時基坑的圍護墻 會受到內(nèi)部的被動土壓力作用，導(dǎo)致其出現(xiàn)變形狀況。 五、地鐵深基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計 基坑設(shè)計從其內(nèi)容角度考慮主

6、要包括： （一）支護結(jié)構(gòu)擋墻的選項 從支護結(jié)構(gòu)擋墻的角度看，只有對其選項進行合理設(shè)計才能保證施工順利開展，其選 項受到經(jīng)濟因素和技術(shù)因素影響，為了能夠滿足施工的具體要求，達到減少對周圍影響的目 的，需要從工期短、施工方便、經(jīng)濟效益等方面進行綜合考慮。最后進行比較最終確定，支 護結(jié)構(gòu)擋墻選項過程中與地下水位降低、支撐選型、挖土方案等配套進行研究。 （二）支撐體系的選型 如果基坑深度比較大的情況下，懸臂的擋墻變形和強度在一定條件下不能得到很好的 滿足，導(dǎo)致支撐體系受到影響。當(dāng)前使用的支撐體系主要有兩個類型： 基坑外來錨和基坑內(nèi)支撐，基坑外拉錨從功能角度又可以分為土層錨桿拉錨和頂部拉錨，前者主要應(yīng)用

7、于不太深的基坑環(huán)境下，而后者主要用于鋼板樁。把基坑頂部用鋼板樁把鋼絲繩和鋼筋加固在一起，土層錨桿一般使用于較深的基坑。從當(dāng)前的支護結(jié)構(gòu)看，支撐過程中常用的有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)支撐兩大類。鋼結(jié)構(gòu)支撐過程中主要有H 型鋼和圓型鋼桿。具體使用過程中為了能夠減少擋墻的變形概率發(fā)生，需要鋼結(jié)構(gòu)支撐過程中采取液壓千斤頂施加預(yù)頂力。 （三）支護結(jié)構(gòu)的圍護墻計算 （1)抗力和荷載計算 抗力主要作用于擋墻上的水平負荷，主要是指水壓力、土壓力、地面附加負荷等產(chǎn)生 的水平負荷標準值。通過對相關(guān)經(jīng)驗值的分析可以看出，如果沒有經(jīng)驗確定可以按照以下規(guī) 則進行計算： (1)如果是砂土或者碎石土的情況下。如果計算點位于地

8、下水位以上情況時： 如果計算水位位于地下水位以下的時候： 在此式子中 主要代表作用于深度為j z 處得豎向用力的標準值。ai K 代表第i 層土的主動土層壓力系數(shù)。 當(dāng)基坑地下水位比較低的時候，需要進行水位控制，具體控制過程中所用到的公式為： 如果按照以上的計算公式進行計算，如果基坑開挖面以上的水平負荷標準值小于零 的情況下，需要進行重點考慮，當(dāng)取其值為零的情況下，可以對基坑外外側(cè)的豎向應(yīng)力標準值進行分析研究。 如果豎向應(yīng)力標準值口叭按照如下的規(guī)則進行計算的情況為： 通過分析可以看出，如果自重豎向應(yīng)力，如果計算點位于基坑開挖點面以上的情況下， 計算其深度Zj處得自重豎向應(yīng)力為 加果計算點位于基

9、坑開挖面以下的情況時，計算深度的公式可以表示為： 如果地面負荷力負載所引起的豎向應(yīng)力出現(xiàn)的時候，如果支護風(fēng)險結(jié)構(gòu)外側(cè)作用于地面的力處于均勻的情況下，可以對其附件的力進行附加豎向處理，按照這樣的標準所計算的深度應(yīng)力標準值為： 如果距離外側(cè)結(jié)構(gòu)的作用力寬度處于高負荷的情況下，需要對基坑外側(cè)受力情況進行分析研究，內(nèi)側(cè)豎向用力得到保證的情況下可以按照如下的公式進行處理： (2)基坑外側(cè)被動區(qū)水平抗力標準值 如果被動抗力標準值在計算過程中按照砂土和碎石片的模式進行計算所產(chǎn)生的標準 值為： 針對作用于基坑底面以下的豎值方向作用力可以表示為： (3)支護結(jié)構(gòu)的計算 排樁與板墻式支護結(jié)構(gòu) 針對一些比較深的排樁、基坑、地下連續(xù)墻應(yīng)用情況比較多，因此其承受的負載相對比較復(fù)雜化，通常情況下會考慮到水壓力、土壓力、地面超載、影響范圍內(nèi)的建筑物、構(gòu)筑物負荷、施工負荷、臨近基礎(chǔ)工程施工的影響狀況，各種樁柱作為主體結(jié)構(gòu)的重要組成部分， 具體計算過程中必須要考慮上部結(jié)構(gòu)發(fā)生的地震或者負荷作用，具體實施過程中必須結(jié)構(gòu)工程項目的施工實際狀況，按照工程經(jīng)驗對溫度變化情況和混凝土收縮和變化狀況進行具體參 數(shù)計算分析。對地下連續(xù)墻和排樁支護結(jié)構(gòu)破壞問題進行全面分析，其主要包括變形過大、強度破壞、穩(wěn)定性破壞等問題。 按照嵌固深度計算方法 需要對懸臂式嵌入深度狀況進行分析研