淺談深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工

1、淺談深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工    摘要：本文對(duì)地鐵深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則、安全等級(jí)、準(zhǔn)備工作、設(shè)計(jì)及施工技術(shù)等進(jìn)行了深入的分析和研究，具有一定的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。 關(guān)鍵詞：地鐵；深基坑；支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；施工技術(shù) 中圖分類號(hào)：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： 一、基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則和實(shí)施方法 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)過程中必須堅(jiān)持經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、便于施工的基本原則?；又ёo(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)該采取承載力極限狀態(tài)的計(jì)算模式，具體計(jì)算的內(nèi)容主要包括。(1)按照基坑支護(hù)的形式和受理特點(diǎn)進(jìn)行土體計(jì)算，其計(jì)算模式具有穩(wěn)定性特點(diǎn)。(2)根據(jù)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的受彎、受壓、受剪的承載

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

3、，其對(duì)應(yīng)的重要性系數(shù)為1.00，如果安全級(jí)別為三級(jí)， 導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞，過大變形和土體失穩(wěn)，對(duì)周圍環(huán)境和地下施工穩(wěn)定影響較少，其對(duì)應(yīng)的 重要性系數(shù)為0.90。 三、 基坑工程勘察和支護(hù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)備 為了能夠正確的對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)能夠合理的對(duì)基坑工程施工進(jìn)行組織。事 先必須要對(duì)基坑及其周邊的各種環(huán)境進(jìn)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(hù)設(shè)計(jì)裝備 進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之前，需要對(duì)地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)資料和設(shè)計(jì)方案進(jìn)行有效的處理。 針對(duì)主體工程地下室建筑桿線和平面布置相對(duì)位置進(jìn)行分析，這樣對(duì)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(jì)，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(biāo)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(hù)墻和換掌等。 四、地鐵深基坑支護(hù)變形原理 基坑周圍地層移動(dòng)對(duì)基坑工程產(chǎn)生重要的影響，特別是對(duì)基坑工程變形問題控制設(shè)計(jì)產(chǎn)生作用，在實(shí)際工程項(xiàng)目中有很多工程都是因?yàn)橹ёo(hù)結(jié)構(gòu)變形過大，導(dǎo)致整個(gè)工程項(xiàng)目沒辦法向前推進(jìn)。具體實(shí)施過程中應(yīng)該考慮地層移動(dòng)的機(jī)理，同時(shí)還需要對(duì)坑底隆起機(jī)理和支護(hù)結(jié)構(gòu)變形問題進(jìn)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(duì)將來建筑物的下沉和基坑的穩(wěn)定性進(jìn)

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)?？拥淄馏w在卸荷后會(huì)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(kuò)大，如果開挖 到一定的程度時(shí)，基坑內(nèi)外的土面高差會(huì)與地面的各種卸荷超載作用導(dǎo)致基坑內(nèi)移動(dòng)。 （二)圍護(hù)墻位移 維護(hù)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(dá)到改變?cè)紤?yīng)力狀態(tài)最終引起地層移動(dòng)?；娱_始開挖的過程中，維護(hù)墻的周圍會(huì)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(shí)候，那么墻體外側(cè)會(huì)產(chǎn)生主動(dòng)的土壓力。同時(shí)基坑的圍護(hù)墻 會(huì)受到內(nèi)部的被動(dòng)土壓力作用，導(dǎo)致其出現(xiàn)變形狀況。 五、地鐵深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 基坑設(shè)計(jì)從其內(nèi)容角度考慮主

6、要包括： （一）支護(hù)結(jié)構(gòu)擋墻的選項(xiàng) 從支護(hù)結(jié)構(gòu)擋墻的角度看，只有對(duì)其選項(xiàng)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)才能保證施工順利開展，其選 項(xiàng)受到經(jīng)濟(jì)因素和技術(shù)因素影響，為了能夠滿足施工的具體要求，達(dá)到減少對(duì)周圍影響的目 的，需要從工期短、施工方便、經(jīng)濟(jì)效益等方面進(jìn)行綜合考慮。最后進(jìn)行比較最終確定，支 護(hù)結(jié)構(gòu)擋墻選項(xiàng)過程中與地下水位降低、支撐選型、挖土方案等配套進(jìn)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(qiáng)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(gè)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(hù)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(hù)結(jié)構(gòu)的圍護(hù)墻計(jì)算 （1)抗力和荷載計(jì)算 抗力主要作用于擋墻上的水平負(fù)荷，主要是指水壓力、土壓力、地面附加負(fù)荷等產(chǎn)生 的水平負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)值。通過對(duì)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)值的分析可以看出，如果沒有經(jīng)驗(yàn)確定可以按照以下規(guī) 則進(jìn)行計(jì)算： (1)如果是砂土或者碎石土的情況下。如果計(jì)算點(diǎn)位于地

8、下水位以上情況時(shí)： 如果計(jì)算水位位于地下水位以下的時(shí)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(biāo)準(zhǔn)值。ai K 代表第i 層土的主動(dòng)土層壓力系數(shù)。 當(dāng)基坑地下水位比較低的時(shí)候，需要進(jìn)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(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，如果基坑開挖面以上的水平負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)值小于零 的情況下，需要進(jìn)行重點(diǎn)考慮，當(dāng)取其值為零的情況下，可以對(duì)基坑外外側(cè)的豎向應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行分析研究。 如果豎向應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值口叭按照如下的規(guī)則進(jìn)行計(jì)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(jì)算點(diǎn)位于基坑開挖點(diǎn)面以上的情況下， 計(jì)算其深度Zj處得自重豎向應(yīng)力為 加果計(jì)算點(diǎn)位于基

9、坑開挖面以下的情況時(shí)，計(jì)算深度的公式可以表示為： 如果地面負(fù)荷力負(fù)載所引起的豎向應(yīng)力出現(xiàn)的時(shí)候，如果支護(hù)風(fēng)險(xiǎn)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(duì)其附件的力進(jìn)行附加豎向處理，按照這樣的標(biāo)準(zhǔn)所計(jì)算的深度應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值為： 如果距離外側(cè)結(jié)構(gòu)的作用力寬度處于高負(fù)荷的情況下，需要對(duì)基坑外側(cè)受力情況進(jìn)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(jìn)行處理： (2)基坑外側(cè)被動(dòng)區(qū)水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值 如果被動(dòng)抗力標(biāo)準(zhǔn)值在計(jì)算過程中按照砂土和碎石片的模式進(jìn)行計(jì)算所產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn) 值為： 針對(duì)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(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算 排樁與板墻式支護(hù)結(jié)構(gòu) 針對(duì)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(fù)載相對(duì)比較復(fù)雜化，通常情況下會(huì)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(fù)荷、施工負(fù)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(jì)算過程中必須要考慮上部結(jié)構(gòu)發(fā)生的地震或者負(fù)荷作用，具體實(shí)施過程中必須結(jié)構(gòu)工程項(xiàng)目的施工實(shí)際狀況，按照工程經(jīng)驗(yàn)對(duì)溫度變化情況和混凝土收縮和變化狀況進(jìn)行具體參 數(shù)計(jì)算分析。對(duì)地下連續(xù)墻和排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞問題進(jìn)行全面分析，其主要包括變形過大、強(qiáng)度破壞、穩(wěn)定性破壞等問題。 按照嵌固深度計(jì)算方法 需要對(duì)懸臂式嵌入深度狀況進(jìn)行分析研