摘要:基坑支护是一个复杂的结构和岩土工程问题,它技术复杂且综合性很强。基坑支护工程涉及学科多,且有很多不确定因素存在。因此,在大多数工程实践中采用“理论导向,量测定量和经验判断三者结合”的方法进行设计与施工。深入了解深基坑工程的概况,学习应用深基坑常见的支护结构类型及其使用范围,为深基坑支护技术的工程实践提供可资借鉴成果,对保证工程质量,安全、经济地完成建设任务,不断提高深基坑施工的技术层面将具有重大意义。
关键词:深基坑工程 深基坑支护结构类型 过程控制
一深基坑工程概述
随着我国城市建设的飞速发展,各地区高层,超高层建设和大中型地下市政设施逐渐增多。据统计:1980年到1989年的10年间,我国新建高层建筑1000余栋;在1990年至1991年的两年间,新建高层建筑1000余栋,而1992年一年新建的高层建筑就达到1000栋,1993年新开工的高层建筑达到2000栋。从发展的趋势看,我国的高层建筑越来越高,体量越来越大。与此同时,地下空间的开发利用也有了长足的发展,城市地下空间的开发利用是实现城市可持续发展的重要组成部分。
二 深基坑常见支护结构类型及其适应范围
现代大城市的高层建筑基坑具有深、大的特点,挖深一般在15-20m之间,宽度与长度达100m。基坑邻近多有建筑物、道路和管线,施工场地拥挤,在环境安全上又有很高要求,所以过去对基坑支护结构的选型比较单一,基本上均采用柱列式灌注桩或连续墙作为维护结构,当采用明挖法施工时照例采用多道支撑(多道内支撑或多道背拉锚杆)。基坑支护结构选型应考虑结构的空间效应和受力特点,采用有利支护结构材料受力的形式,可根据基坑周边环境、开挖深度、工程地质与水文地质、施工季节及基坑侧壁等级条件选用合适的维护结构体系,选用原则是安全、经济、方便施工。下面着重介绍当前基坑工程中常用的一些支护型式及其适用条件。
2.1放坡开挖
放坡开挖的特点是成本低廉,适用于侧壁安全等级为三级的基坑,是设计时应首先考虑的支护型式,可独立或与以下其他支护结构联合使用。
2.2钢板桩支护
钢板桩应用于建筑深基坑的支护。全国各地虽然应用并不普遍,但它不失为一种施工简单、投资经济的支护方法,但由于钢板桩本身柔性较大,对基坑支护深度达7m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。
2.3土钉墙支护结构
土钉墙是一种新型的支护形式,国内外已在许多基坑支护工程中得到了成功的应用并取得了明显的技术经济效果。
2.4柱列式灌注桩排桩支护
排桩支护是指柱列式间隔布置钢筋混凝土挖孔、钻(冲)孔灌注桩作为主要挡土结构的一种支护形式。柱列式间隔布置包括桩与桩之间有一定净距的疏排布置形式和桩与桩相切的密排布置形式。
2.5地下连续墙结构
地下连续墙结构,适用于侧壁安全等级为一、二、三级的基坑非软土场地。它的形式大致可分为两种:一种是采用分散的板墙,平面上根据墩台外形和荷载状态将它们排列成适当形式,墙顶接筑钢筋混凝土承台;另一种是用板墙围成闭合结构,其平面呈四边形或多边形,墙顶接筑钢筋混凝土盖板。
2.6内支撑和锚杆
内撑式支护结构由支护结构体系和内撑体系两部分组成。支护结构体系常采用钢筋混凝土桩排桩墙、so工法、钢筋混凝土咬合桩和地下连续墙型式。内撑体系可采用水平支撑和斜支撑。水平支撑又分为单层支撑和多层支撑,根据不同开挖深度而选用,当基坑平面面积很大,而开挖深度不太大时,宜采用单层斜支撑。内撑常采用钢筋混凝+支撑和钢管(或型钢)支撑两种。内撑式支护结构适用范围广,可适用各种土层和基坑深度在空间结构体系中的应用。
三 某工程的深基坑支护技术个案工艺分析
3.1某工程项目深基坑支护技术概况
某大厦,位于某市某区北三环中路,建筑总面积126180m²,地下面积37418m²;建筑总高度103.7m,建筑平面形式呈方形布置,轴线距离东西97.1m,南北101.1m;地下共4层,基坑底最深相对标高-22.7m;基础为钢筋混凝土梁板筏基,裙楼及C塔楼采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构,南部塔楼高层部分采用钢-混凝土组合结构,地下及裙楼混凝土梁内设无粘结预应力筋。
⑴工程地质概况
根据某市城建勘察测绘院提供的该大厦岩土工程勘察报告,该工程拟建场区位于某河洪冲积扇北部,地面标高为45.84～49.14m。
⑵水文概况
本场区地下水对混凝土结构及钢筋混凝土无腐蚀性,对钢结构具有弱腐蚀性。
⑶工程特点
施工场地狭窄;基坑底最深相对标高-22.7m,开挖较深,土方开挖难度大;施工地处繁华街区,施工运输困难;对深基坑支护技术总体要求较高。
3.2支护技术总体方案
经过各种方案的认真讨论,结合工程的地质资料及周边建筑物等实际情况,本工程基坑支护采取混凝土灌注桩、锚杆、锚喷护壁、挡土墙联合支护结构体系。选择此种方式进行基坑支护,可边开挖边支护,不影响工程进度,且无回填量,大大节约成本和工期。
3.3.3支护设计、施工及监测应注意的问题及对策建议
⑴要十分重视地质勘察工作
深基坑支护施工中,监理工程师要认真阅读工程的地质勘察报告,了解基坑开挖所在地的地形、地貌和地质特点,分析可能导致边坡土体滑坡的各种因素,对影响边坡稳定性的关键地段、重要地层和土质指标做到心中有数。
⑵设计方案必须经过技术论证
建筑物的设计一般由正规设计单位负责,支护工程往往被认为是施工措施的一部分而不包含在施工图设计之内,由具备设计资质的支护施工单位白行设计或施工单位委托其他单位设计。
⑶确保基坑支护的施工质量深基坑支护重在过程控制,一旦出现质量问题,事后纠正和补救比较困难。因此,必须严格管理,确保施工质量。
⑷注意地下水或水患的影响很多支护事故都是水的影响造成的。
在基坑开挖过程中,土层滞水、砂土中的微承压水、裂隙水、承压水、管道漏水、地面排水、雨水等处理不当,都会给边坡支护和周围建筑、管线带来危害。
⑸动态监测,推行信息化施工
必须加强观测,进行信息化施工,根据土层位移的时空效应,及时掌握土体变形特性、边坡的稳定状态和支护效果,发现异常情况及时采取措施,预防边坡失稳和周围建筑沉降等事故发生。
四 结论
深基坑工程的施工是一个涉及到地质、水文及气象等条件以及土力学、结构力学、施工组织、管理科学等各个方面知识的系统工程。我国的深基坑工程由于存在地质环境条件变化多样,设计理论和试验方法尚不完善,参数选取不准确等等原因,造成当前深基坑工程的设计施工存在“半理论半经验”的状况。深基坑工程事故的研究是当前深基坑工程研究的热点问题,国内的研究提出了许多的解决方法。
参考文献
[1]孙钧.岩土力学与地下工程结构分析计算的若干进展.力学季刊,2005,vol.26(3):329-338.
[2]赵志络,赵帆.深基坑工程技术的进步与展望.建筑技术,2003,vol.34(2):88-93.
[3]蒋曙杰.逆作法施工在城市地下空间开发中的应用及发展前景述评.建筑施工,2004,vol.26(4):280-283.
[4]门文广.高层建筑逆作法的应用与研究:[硕士学位论文].哈尔滨:哈尔滨工程大学土木学院,2002.
[5]张有、欧阳永龙.浅议基坑工程及设计与施工[J].中国矿业,2005(8):79-81.
[6]贺瑞霞.深基坑工程支护结构的现状及发展[J].铁道建筑,2005(12):47
关键词:深基坑工程 深基坑支护结构类型 过程控制
一深基坑工程概述
随着我国城市建设的飞速发展,各地区高层,超高层建设和大中型地下市政设施逐渐增多。据统计:1980年到1989年的10年间,我国新建高层建筑1000余栋;在1990年至1991年的两年间,新建高层建筑1000余栋,而1992年一年新建的高层建筑就达到1000栋,1993年新开工的高层建筑达到2000栋。从发展的趋势看,我国的高层建筑越来越高,体量越来越大。与此同时,地下空间的开发利用也有了长足的发展,城市地下空间的开发利用是实现城市可持续发展的重要组成部分。
二 深基坑常见支护结构类型及其适应范围
现代大城市的高层建筑基坑具有深、大的特点,挖深一般在15-20m之间,宽度与长度达100m。基坑邻近多有建筑物、道路和管线,施工场地拥挤,在环境安全上又有很高要求,所以过去对基坑支护结构的选型比较单一,基本上均采用柱列式灌注桩或连续墙作为维护结构,当采用明挖法施工时照例采用多道支撑(多道内支撑或多道背拉锚杆)。基坑支护结构选型应考虑结构的空间效应和受力特点,采用有利支护结构材料受力的形式,可根据基坑周边环境、开挖深度、工程地质与水文地质、施工季节及基坑侧壁等级条件选用合适的维护结构体系,选用原则是安全、经济、方便施工。下面着重介绍当前基坑工程中常用的一些支护型式及其适用条件。
2.1放坡开挖
放坡开挖的特点是成本低廉,适用于侧壁安全等级为三级的基坑,是设计时应首先考虑的支护型式,可独立或与以下其他支护结构联合使用。
2.2钢板桩支护
钢板桩应用于建筑深基坑的支护。全国各地虽然应用并不普遍,但它不失为一种施工简单、投资经济的支护方法,但由于钢板桩本身柔性较大,对基坑支护深度达7m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。
2.3土钉墙支护结构
土钉墙是一种新型的支护形式,国内外已在许多基坑支护工程中得到了成功的应用并取得了明显的技术经济效果。
2.4柱列式灌注桩排桩支护
排桩支护是指柱列式间隔布置钢筋混凝土挖孔、钻(冲)孔灌注桩作为主要挡土结构的一种支护形式。柱列式间隔布置包括桩与桩之间有一定净距的疏排布置形式和桩与桩相切的密排布置形式。
2.5地下连续墙结构
地下连续墙结构,适用于侧壁安全等级为一、二、三级的基坑非软土场地。它的形式大致可分为两种:一种是采用分散的板墙,平面上根据墩台外形和荷载状态将它们排列成适当形式,墙顶接筑钢筋混凝土承台;另一种是用板墙围成闭合结构,其平面呈四边形或多边形,墙顶接筑钢筋混凝土盖板。
2.6内支撑和锚杆
内撑式支护结构由支护结构体系和内撑体系两部分组成。支护结构体系常采用钢筋混凝土桩排桩墙、so工法、钢筋混凝土咬合桩和地下连续墙型式。内撑体系可采用水平支撑和斜支撑。水平支撑又分为单层支撑和多层支撑,根据不同开挖深度而选用,当基坑平面面积很大,而开挖深度不太大时,宜采用单层斜支撑。内撑常采用钢筋混凝+支撑和钢管(或型钢)支撑两种。内撑式支护结构适用范围广,可适用各种土层和基坑深度在空间结构体系中的应用。
三 某工程的深基坑支护技术个案工艺分析
3.1某工程项目深基坑支护技术概况
某大厦,位于某市某区北三环中路,建筑总面积126180m²,地下面积37418m²;建筑总高度103.7m,建筑平面形式呈方形布置,轴线距离东西97.1m,南北101.1m;地下共4层,基坑底最深相对标高-22.7m;基础为钢筋混凝土梁板筏基,裙楼及C塔楼采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构,南部塔楼高层部分采用钢-混凝土组合结构,地下及裙楼混凝土梁内设无粘结预应力筋。
⑴工程地质概况
根据某市城建勘察测绘院提供的该大厦岩土工程勘察报告,该工程拟建场区位于某河洪冲积扇北部,地面标高为45.84～49.14m。
⑵水文概况
本场区地下水对混凝土结构及钢筋混凝土无腐蚀性,对钢结构具有弱腐蚀性。
⑶工程特点
施工场地狭窄;基坑底最深相对标高-22.7m,开挖较深,土方开挖难度大;施工地处繁华街区,施工运输困难;对深基坑支护技术总体要求较高。
3.2支护技术总体方案
经过各种方案的认真讨论,结合工程的地质资料及周边建筑物等实际情况,本工程基坑支护采取混凝土灌注桩、锚杆、锚喷护壁、挡土墙联合支护结构体系。选择此种方式进行基坑支护,可边开挖边支护,不影响工程进度,且无回填量,大大节约成本和工期。
3.3.3支护设计、施工及监测应注意的问题及对策建议
⑴要十分重视地质勘察工作
深基坑支护施工中,监理工程师要认真阅读工程的地质勘察报告,了解基坑开挖所在地的地形、地貌和地质特点,分析可能导致边坡土体滑坡的各种因素,对影响边坡稳定性的关键地段、重要地层和土质指标做到心中有数。
⑵设计方案必须经过技术论证
建筑物的设计一般由正规设计单位负责,支护工程往往被认为是施工措施的一部分而不包含在施工图设计之内,由具备设计资质的支护施工单位白行设计或施工单位委托其他单位设计。
⑶确保基坑支护的施工质量深基坑支护重在过程控制,一旦出现质量问题,事后纠正和补救比较困难。因此,必须严格管理,确保施工质量。
⑷注意地下水或水患的影响很多支护事故都是水的影响造成的。
在基坑开挖过程中,土层滞水、砂土中的微承压水、裂隙水、承压水、管道漏水、地面排水、雨水等处理不当,都会给边坡支护和周围建筑、管线带来危害。
⑸动态监测,推行信息化施工
必须加强观测,进行信息化施工,根据土层位移的时空效应,及时掌握土体变形特性、边坡的稳定状态和支护效果,发现异常情况及时采取措施,预防边坡失稳和周围建筑沉降等事故发生。
四 结论
深基坑工程的施工是一个涉及到地质、水文及气象等条件以及土力学、结构力学、施工组织、管理科学等各个方面知识的系统工程。我国的深基坑工程由于存在地质环境条件变化多样,设计理论和试验方法尚不完善,参数选取不准确等等原因,造成当前深基坑工程的设计施工存在“半理论半经验”的状况。深基坑工程事故的研究是当前深基坑工程研究的热点问题,国内的研究提出了许多的解决方法。
参考文献
[1]孙钧.岩土力学与地下工程结构分析计算的若干进展.力学季刊,2005,vol.26(3):329-338.
[2]赵志络,赵帆.深基坑工程技术的进步与展望.建筑技术,2003,vol.34(2):88-93.
[3]蒋曙杰.逆作法施工在城市地下空间开发中的应用及发展前景述评.建筑施工,2004,vol.26(4):280-283.
[4]门文广.高层建筑逆作法的应用与研究:[硕士学位论文].哈尔滨:哈尔滨工程大学土木学院,2002.
[5]张有、欧阳永龙.浅议基坑工程及设计与施工[J].中国矿业,2005(8):79-81.
[6]贺瑞霞.深基坑工程支护结构的现状及发展[J].铁道建筑,2005(12):47