淺述基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的類型及設(shè)計(jì)原則

1、淺述基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的類型及設(shè)計(jì)原那么我國大量的深基坑工程始于20世紀(jì)80年代,由于城市高層建筑的迅速開展,地下停車場(chǎng)、高層建筑埋深、人防等各種需要,高層建筑需要建設(shè)一定的地下室.近幾年,由于城市地鐵工程的迅速開展地鐵車站、局部區(qū)間明挖等也涉及大量的基坑工程,在雙線交叉的地鐵車站,基坑深達(dá)20-30m水利、電力也存在著地下廠房、地下泵房的基坑開挖問題.無論是高層建筑還是地鐵的深基坑工程,由于都是在城市中進(jìn)行開挖,基坑周圍通常存在交通要道、已建建筑或管線等各種構(gòu)筑物,這就涉及到基坑開挖的一個(gè)很重要內(nèi)容,要保護(hù)其周邊構(gòu)筑物的平安使用.而一般的基坑支護(hù)大多又是臨時(shí)結(jié)構(gòu)、投資太大也易造成浪費(fèi),但支護(hù)結(jié)構(gòu)不

2、平安又勢(shì)必會(huì)造成工程事故.因此,如何平安、合理地選擇適宜的支護(hù)結(jié)構(gòu)并根據(jù)基坑工程的特點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)是基坑工程要解決的主要內(nèi)容.以下簡(jiǎn)單介紹當(dāng)前基坑工程中常見的支護(hù)結(jié)構(gòu)類型及不同地基土條件下的基坑工程支護(hù)結(jié)構(gòu)選型原那么.1、基坑支護(hù)的類型及其特點(diǎn)和適用范圍1、1放坡開挖適用于周圍場(chǎng)地開闊,周圍無重要建筑物,只要求穩(wěn)定,位移限制五嚴(yán)格要求,價(jià)錢最廉價(jià),回填土方較大.1、2深層攪拌水泥土圍護(hù)墻深層攪拌水泥土圍護(hù)墻是采用深層攪拌機(jī)就地將士和輸入的水泥漿強(qiáng)行攪拌,形成連續(xù)搭接的水泥土柱狀加固體擋墻.水泥土圍護(hù)墻優(yōu)點(diǎn)：由于一般坑內(nèi)無支撐,便于機(jī)械化快速挖土；具有擋土、止水的雙重功能；一般情況下較經(jīng)濟(jì)；施

3、工中無振動(dòng)、無噪音、污染少、擠土稍微,因此在鬧市區(qū)內(nèi)施工更顯由優(yōu)越性.水泥土圍護(hù)墻的缺點(diǎn)：首先是位移相對(duì)較大,尤其在基坑長(zhǎng)度大時(shí),為此可采取中間加墩、起拱等舉措以限制過大的位移；其次是厚度較大,只有在紅線位置和周圍環(huán)境允許時(shí)才能采用,而且在水泥土攪拌樁施工時(shí)要注意預(yù)防影響周圍環(huán)境.1、3高壓旋噴樁高壓旋噴樁所用的材料亦為水泥漿,它是利用高壓經(jīng)過旋轉(zhuǎn)的噴嘴將水泥漿噴入土層與土體混合形成水泥土加固體,相互搭接形成排樁,用來擋土和止水.高壓旋噴樁的施工費(fèi)用要高于深層攪拌水泥土樁,但其施工設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、占地少,并且施工機(jī)具的振動(dòng)很小,噪音也較低,不會(huì)對(duì)周圍建筑物帶來振動(dòng)的影響和產(chǎn)生噪

4、音等公害它可用于空間較小處,但施工中有大量泥漿排生,容易引起污染.對(duì)于地下水流速過大的地層,無填充物的巖溶地段永凍土和對(duì)水泥有嚴(yán)重腐蝕的土質(zhì),由于噴射的漿液無法在注漿管周圍凝固,均不宜采用該法.1、4槽鋼鋼板樁這是一種簡(jiǎn)易的鋼板樁圍護(hù)墻,由槽鋼正反扣搭接或并排組成.槽鋼長(zhǎng)68m,型號(hào)由計(jì)算確定.其特點(diǎn)為：槽鋼具有良好的耐久性,基坑施工完畢回填土后可將槽鋼拔由回收再次使用；施工方便,工期短；不能擋水和土中的細(xì)小顆粒,在地下水位高的地區(qū)需采取隔水或降水舉措；抗彎水平較弱多用于深度w4m的較淺基坑或溝槽,頂部宜設(shè)置一道支撐或拉錨；支護(hù)剛度小,開挖后變形較大.1、5鋼筋混凝土板樁鋼筋混凝土板樁具有施工

5、簡(jiǎn)單、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)周期短等特點(diǎn)曾在基坑中廣泛應(yīng)用,但由于鋼筋混凝土板樁的施打一般采用錘擊方法,振動(dòng)與噪音大,同時(shí)沉樁過程中擠土也較為嚴(yán)重,在城市工程中受到一定限制.此外,其制作一般在工廠預(yù)制,再運(yùn)至工地,本錢較灌注樁等略高.但由于其截面形狀及配筋對(duì)板樁受力較為合理并且可根據(jù)需要設(shè)計(jì),目前已可制作厚度較大如厚度達(dá)500mm以上的板樁,并有液壓靜力沉樁設(shè)備,故在基坑工程中仍是支護(hù)板墻的一種使用形式.1、6鉆孔灌注樁鉆孔灌注樁圍護(hù)墻是排樁式中應(yīng)用最多的一種,在我國得到廣泛的應(yīng)用.具多用于坑深715m的基坑工程,在我國北方土質(zhì)較好地區(qū)已有89m的臂樁圍護(hù)墻.鉆孔灌注樁支護(hù)墻體的特點(diǎn)有：施工時(shí)無振動(dòng)、無噪音

6、等環(huán)境公害,無擠土現(xiàn)象,對(duì)周圍環(huán)境影響小；墻身強(qiáng)度高,剛度大,支護(hù)穩(wěn)定性好,變形??；當(dāng)工程樁也為灌注樁時(shí),可以同步施工,從而施工有利于組織、方便、工期短；樁間縫隙易造成水土流失,特別時(shí)在高水位軟粘土質(zhì)地區(qū),需根據(jù)工程條件采取注漿、水泥攪拌樁、旋噴樁等施工舉措以解決擋水問題；適用于軟粘土質(zhì)和砂土地區(qū),但是在砂礫層和卵石中施工困難應(yīng)該慎用；樁與樁之間主要通過樁頂冠梁和圍楝連成整體,因而相對(duì)整體性較差當(dāng)在重要地區(qū),特殊工程及開挖深度很大的基坑中應(yīng)用時(shí)需要特別慎重.1、7地下連續(xù)墻通常連續(xù)墻的厚度為600mm800mm1000mm也有厚達(dá)1200mm勺,但較少使用.地下連續(xù)墻剛度大,止水效果好,是支護(hù)

7、結(jié)構(gòu)中最強(qiáng)的支護(hù)型式,適用于地質(zhì)條件差和復(fù)雜,基坑深度大,周邊環(huán)境要求較高的基坑,但是造價(jià)較高,施工要求專用設(shè)備.1、8土釘墻土釘墻是一種邊坡穩(wěn)定式的支護(hù),其作用與被動(dòng)的具備擋土作用的上述圍護(hù)墻不同,它是起主動(dòng)嵌固作用,增加邊坡的穩(wěn)定性,使基坑開挖后坡面保持穩(wěn)定.土釘墻主要用于土質(zhì)較好地區(qū),我國華北和華東北部一帶應(yīng)用較多,目前我國南方地區(qū)亦有應(yīng)用,有的已用于坑深10m以上的基坑,穩(wěn)定可靠、施工簡(jiǎn)便且工期短、效果較好、經(jīng)濟(jì)性好、在土質(zhì)較好地區(qū)應(yīng)積極推廣.1、9SMWC法SMW工法亦稱勁性水泥土攪拌樁法,即在水泥土樁內(nèi)插入H型鋼等多數(shù)為H型鋼,亦有插入拉森式鋼板樁、鋼管等,將承受荷載與防滲擋水結(jié)合

8、起來,使之成為同時(shí)具有受力與抗?jié)B兩種功能的支護(hù)結(jié)構(gòu)的圍護(hù)墻.SMW支護(hù)結(jié)構(gòu)的支護(hù)特點(diǎn)主要為：施工時(shí)根本無噪音,對(duì)周圍環(huán)境影響?。唤Y(jié)構(gòu)強(qiáng)度可靠,但凡適合應(yīng)用水泥土攪拌樁的場(chǎng)合都可使用,特別適合于以粘土和粉細(xì)砂為主的松軟地層；擋水防滲性能好不必另設(shè)擋水帷幕；可以配合多道支撐應(yīng)用于較深的基坑；此工法在一定條件下可代替作為地下圍護(hù)的地下連續(xù)墻,在費(fèi)用上如果能夠采取一定施工舉措成功回收H型鋼等受拉材料；那么大大低于地下連續(xù)墻,因而具有較大開展前景.1、10基坑支護(hù)選型小結(jié)基坑支護(hù)型式的合理選擇,是基坑支護(hù)設(shè)計(jì)的的首要工作,應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件,周邊環(huán)境的要求及不同支護(hù)型式的特點(diǎn)、造價(jià)等綜合確定.一般當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件

9、較好,周邊環(huán)境要求較寬松時(shí),可以采用柔性支護(hù),如土釘墻等；當(dāng)周邊環(huán)境要求高時(shí),應(yīng)采用較剛性的支護(hù)型式,以限制水平位移,如排樁或地下連續(xù)墻等.同樣,對(duì)于支撐的型式,當(dāng)周邊環(huán)境要求較高地質(zhì)條件較差時(shí),采用錨桿容易造成周邊土體的擾動(dòng)并影響周邊環(huán)境的平安,應(yīng)采用內(nèi)支撐型式較好；當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件特別差,基坑深度較深,周邊環(huán)境要求較高時(shí),可采用地下連續(xù)墻加逆作法這種最強(qiáng)的支護(hù)型式.基坑支護(hù)最重要的是要保證周邊環(huán)境的平安.2、基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)要求基坑支護(hù)作為一個(gè)結(jié)構(gòu)體系,應(yīng)要滿足穩(wěn)定和變形的要求,即通常標(biāo)準(zhǔn)所說的兩種極限狀態(tài)的要求,即承載水平極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài).所謂承載水平極限狀態(tài),對(duì)基坑支護(hù)來說就是支護(hù)結(jié)

10、構(gòu)破壞、傾倒、滑動(dòng)或周邊環(huán)境的破壞,生現(xiàn)較大范圍的失穩(wěn).一般的設(shè)計(jì)要求是不允許支護(hù)結(jié)構(gòu)由現(xiàn)這種極限狀態(tài)的.而正常使用極限狀態(tài)那么是指支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形或是由于開挖引起周邊土體產(chǎn)生的變形過大,影響正常使用,但未造成結(jié)構(gòu)的失穩(wěn).因此,基坑支護(hù)設(shè)計(jì)相對(duì)于承載力極限狀態(tài)要有足夠的平安系數(shù),不致使支護(hù)產(chǎn)生失穩(wěn),而在保證不由現(xiàn)失穩(wěn)的條件下,還要限制位移量,不致影響周邊建筑物的平安使用.因而,作為設(shè)計(jì)的計(jì)算理論,不但要能計(jì)算支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定問題,還應(yīng)計(jì)算其變形,并根據(jù)周邊環(huán)境條件,限制變形在一定的范圍內(nèi).一般的支護(hù)結(jié)構(gòu)位移限制以水平位移為主,主要是水平位移較直觀,易于監(jiān)測(cè).水平位移限制與周邊環(huán)境的要求有關(guān),這就是

11、通常標(biāo)準(zhǔn)中所謂的基坑平安等級(jí)的劃分,對(duì)于基坑周邊有較重要的構(gòu)筑物需要保護(hù)的,那么應(yīng)限制小變形,此即為通常的一級(jí)基坑的位移要求；對(duì)于周邊空曠,無構(gòu)筑物需保護(hù)的,那么位移量可大一些,理論上只要保證穩(wěn)定即可,此即為通常所說的三級(jí)基坑的位移要求；介于一級(jí)和三級(jí)之間的,那么為二級(jí)基坑的位移要求.對(duì)于一級(jí)基坑的最大水平位移,一般宜不大于30mm對(duì)于較深的基坑,應(yīng)小于%H,H為基坑開挖深度.對(duì)于一般的基坑,其最大水平位移也宜不大于50mm一般最大水平位移在30mm內(nèi)地面不致有明顯的裂縫,當(dāng)最大水平位移在40-50mm內(nèi)會(huì)有可見的地面裂縫,因此,一般的基坑最大水平位移應(yīng)限制不大于50mm為宜,否那么會(huì)產(chǎn)生較明顯的地面裂縫和沉降,感觀上會(huì)產(chǎn)生不平安