概述
大量的基坑工程伴隨著城市高層建筑的發(fā)展大量出現(xiàn)。國外,圓形基坑的深度已達(dá)74m(日本),直徑最大的達(dá)98m(日本),而非圓形基坑的深度已達(dá)到地下9層(法國)。國內(nèi),上海88層的金茂大廈,基坑平面尺寸為170m×150m,基坑開挖深度達(dá)到19.5m。上海的匯京廣場,圍護(hù)結(jié)構(gòu)與相鄰建筑最近的距離僅40cm。而無支撐基坑的開挖深度也已達(dá)到了9m。
1、基坑支護(hù)的目的
(1)確;娱_挖和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工安全、順利;
(2)確;优R近建筑物或地下管道正常使用;
(3)防止地面出現(xiàn)塌陷、坑底管涌發(fā)生。
2、基坑支護(hù)的作用
擋土、擋水、控制邊坡變形。
3、基坑工程的基本技術(shù)要求
(1)安全可靠性;
(2)經(jīng)濟(jì)合理性;
(3)施工便利性和工期保證性。
基坑工程具有以下特點(diǎn):
1)建筑趨向高層化,基坑向大課度方向發(fā)展;
2)基坑開挖畫積大,長度與寬度有的達(dá)數(shù)百米,給支撐系絞帶來較大的難度;
3)在軟弱的上層中,基坑開挖會(huì)產(chǎn)生較大的位移和沉降,對周圍建筑物、市政設(shè)施和地下管線造成影響;深基坑施工工期長、場地狹窄,降雨、重物堆放等對墓坑穩(wěn)定性不利;
5}在相鄰場地的施工中,打樁、降水、挖土及基礎(chǔ)澆注混凝土等工序會(huì)相互制約與影響,增加協(xié)調(diào)工作的難度。
樁墻式圍護(hù)體系——將支護(hù)墻(排樁)作為主要受力構(gòu)件;
樁墻式圍護(hù)體系包括板樁墻、排樁、地下連續(xù)墻等。
重力式圍護(hù)體系——充分利用圍護(hù)結(jié)構(gòu)的重力。如重力式水泥土擋墻。
1)無圍護(hù)放坡開挖;
2)樁墻支護(hù):
它由樁墻結(jié)構(gòu)及支護(hù)結(jié)構(gòu)兩部分組成,樁墻結(jié)構(gòu)有鋼板樁、板樁墻、灌注樁排、地下連續(xù)墻;
支護(hù)結(jié)構(gòu)類型有內(nèi)支撐式、外拉錨桿式、地面錨定式、無錨式等。
3)重力式支護(hù)結(jié)構(gòu):
軟土地基可用深攪樁、旋噴樁、樹根樁等形成重力式的擋土結(jié)構(gòu)。
4)中央開挖施工法:先施工基坑四周排樁,樁內(nèi)放坡開挖后施工中央部分基礎(chǔ)工程,待完工后再挖除排樁內(nèi)側(cè)土體,邊挖邊用支撐桿將支護(hù)排樁與中央部分基礎(chǔ)工程支撐起來,最后再施工周邊基礎(chǔ)工程。
5)開槽施工法:與中央開挖施工法施工正好相反,先在坑內(nèi)周邊挖槽,用內(nèi)支撐板樁墻法修筑周邊的基礎(chǔ)工程,形成一道重力式擋土墻,再挖除擋土墻內(nèi)的全部土體,構(gòu)筑中央部分的基礎(chǔ)工程。
6)墻前被動(dòng)區(qū)土體加固法:對于軟土地基深大基坑,為控制擋墻側(cè)向位移,降低護(hù)樁的入土深度,在基坑開挖前用深攪樁、旋噴法對墻前土體進(jìn)行加固,加固深度3~6m,寬度5~9m。
7)逆作法;
8)沉井法;
9)土釘墻支護(hù);
10)組合型支護(hù)。
兩種以上的支護(hù)方法組合起來使用,既能保證支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全又降低成本。如上部放坡,下部樁墻錨桿支護(hù);錨桿與土釘組合;深攪樁與灌注樁排組合;深攪樁中打入H鋼樁組合支護(hù)等。
結(jié)構(gòu)類型
支護(hù)結(jié)構(gòu)類型及其適用范圍
板樁
組合擋土壁
基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)
1. 外力的不確定性;
2. 變形的不確定性;
3. 土性的不確定性;
4. 一些偶然變化所引起的不確定因素。
基坑工程的設(shè)計(jì)內(nèi)容
包括 :環(huán)境調(diào)查及基坑安全等級的確定,圍護(hù)結(jié)構(gòu)選型,圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算,節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì),井點(diǎn)降水、土方開挖方案以及監(jiān)測要求等。
基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所需的基本資料主要有:
工程水文地質(zhì)資料;
場地環(huán)境資料;
所建工程的地下室結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)樁基圖紙等;
與施工條件有關(guān)的資料。
圍護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇和布置
圍護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇的原則:
基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)件在一般情況下不應(yīng)超出工程用地范圍;
基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)件不能影響主體工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件的正常施工;
盡可能采用受力性能較好的圓形、正多邊形和矩形。
圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算
通過設(shè)計(jì)計(jì)算確定圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)力和變形,據(jù)以驗(yàn)算截面承載力和基坑位移。
設(shè)計(jì)計(jì)算必須按不同施工階段的特征分別進(jìn)行驗(yàn)算,同時(shí)應(yīng)考慮前一種工況對后面各種工況內(nèi)力和變形的影響。
圍護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性驗(yàn)算
基坑邊坡總體穩(wěn)定演算;
圍護(hù)墻體抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算;
圍護(hù)墻底面抗滑移驗(yàn)算;
基坑圍護(hù)墻前抗隆起穩(wěn)定驗(yàn)算;
抗豎向滲流驗(yàn)算;
基坑周圍地面沉降及其影響范圍的估計(jì)。
均與圍護(hù)墻的插入土深度有關(guān)。
節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)
合理的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造應(yīng)符合以下條件:
方便施工;
節(jié)點(diǎn)構(gòu)造與設(shè)計(jì)計(jì)算模型中的假設(shè)條件一致;
節(jié)點(diǎn)構(gòu)造應(yīng)起到防止構(gòu)件局部失穩(wěn)的作用;
盡可能減少節(jié)點(diǎn)自身的變形量;
與整體穩(wěn)定相關(guān)的節(jié)點(diǎn)應(yīng)設(shè)置多道防線,同時(shí)要具有良好的節(jié)點(diǎn)延性。
其他土工問題
井點(diǎn)降水
井點(diǎn)降水的作用是:
1)通過降低地下水位消除基坑坡面及坑底的滲水,改善施工作業(yè)條件;
2)增加邊坡穩(wěn)定性,防止坡面和基底的土粒流失,以避免流砂現(xiàn)象;
3)降低水位,防止坑底隆起與破壞;
4)改善基坑的砂土特性,加速土的固結(jié)。
降水的方法有集水明排和井點(diǎn)降水兩類。
土方開挖
其中最重要的要求是每階段的開挖深度與相應(yīng)設(shè)計(jì)工況的計(jì)算模型一致。
強(qiáng)調(diào)先支撐后開挖的原則。
監(jiān)測內(nèi)容有以下幾個(gè)方面:
圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要構(gòu)件的內(nèi)力和變形
基坑周圍土體的變形,邊坡穩(wěn)定及地下水的變化和空隙水壓力的測定等;
對周圍環(huán)境中需要保護(hù)的對象進(jìn)行專門內(nèi)容的觀察和測定。