基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計原則和結(jié)構(gòu)選型

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基坑支護

中國西部科技2023年1月（上旬）第08卷第01期總第162期

基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計原則和結(jié)構(gòu)選型

汪軍

（深圳地質(zhì)建設(shè)工程公司，廣東深圳518028）

摘要：基坑開挖過程中不同的工程所采用的基坑支護形式不同。本文分析了工程中常見支護結(jié)構(gòu)類型、適用條件以及基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計的承載力極限狀態(tài)原則和正常使用極限狀態(tài)原則，最終根據(jù)筆者多年工作經(jīng)驗提出基坑支護結(jié)構(gòu)選型。

基坑支護

開發(fā)應(yīng)用

擋土結(jié)構(gòu)及支撐軸力的變化過程，采用這些方法得到的結(jié)果用于多道支撐的深基坑擋土結(jié)構(gòu)分析時內(nèi)力較實際狀況的誤差比較大，所以現(xiàn)在一般采用有限元法進行擋土墻的內(nèi)力分析，用這種方法可以有效的計入基坑開挖過程中的多種因素，如作用在擋土支護結(jié)構(gòu)上被動土壓力和主動側(cè)的土壓力的變化，支撐隨開挖深度的增加，其架設(shè)數(shù)量的變化，支撐架設(shè)前的擋土結(jié)構(gòu)的位移以及架設(shè)支撐后支撐軸力的變化和擋土結(jié)構(gòu)的位移，支撐預(yù)加軸力對擋土結(jié)構(gòu)內(nèi)力變化的影響，以及空間作用下?lián)跬两Y(jié)構(gòu)的空間效應(yīng)等問題。有限元法可以有效、安全、經(jīng)濟的優(yōu)化擋土結(jié)構(gòu)形式和開挖過程中的合理化。擋土結(jié)構(gòu)有限元分析法主要有兩種，即“彈性桿系有限元法〞和“連續(xù)介質(zhì)有限元法〞。

有限元法就是將土體、支護結(jié)構(gòu)進行單元劃分，通過數(shù)值模擬，從而得到支護結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、位移，也可以算出整個土體的位移場和應(yīng)力場。它的優(yōu)點在于能充分的考慮土體的性質(zhì)，采用不同的模型、邊界條件，從而更加真實的反映實際狀況;對于分步施工過程可以采用動態(tài)模擬計算，可對每一步開挖的應(yīng)力和位移作出分析。采用空間三維有限元分析還可以較好的對基坑的整體形狀作出模擬，對一些角撐、圈梁和圍檁模擬。

有限元法在50年代出現(xiàn)，從70年代開始應(yīng)用在基坑工程領(lǐng)域并且取得了很大的成果。目前在我國主要采用的還是“彈性桿系有限元法〞，由于它計算模型簡單，參數(shù)易取，結(jié)果可靠。最近幾年來，隨著計算機技術(shù)的不斷提高，特別是一些通用的有限元計算軟件的進入，使得“連續(xù)介質(zhì)有限元法〞得到了越來越廣泛的運用。我們不但可以對基坑進行二維有限元分析，而且可以進行三維空間模擬。不但可以對土體進行線彈性分析，而且還深入到彈塑性階段，可以更加真實的模擬支護結(jié)構(gòu)的受力特點。4基坑支護結(jié)構(gòu)選型

深基坑支護的目的與要求是確?？颖诜€(wěn)定，施工安全；確保鄰近建筑物、構(gòu)筑物和管線安全；有利于挖土及地下室的建造；支護結(jié)構(gòu)施工便利、經(jīng)濟合理。

支護體系的選用原則是安全、經(jīng)濟、便利施工，選用支護體系要因地制宜。

安全不僅指支護體系本身安全，保證基坑開挖、地下結(jié)構(gòu)施工順利，而且要保證鄰近建(構(gòu))筑物和市政設(shè)施的安全和正常使用。經(jīng)濟不僅是指支護體系的工程費用，而且要考慮工期，考慮挖土是否便利，考慮安全儲存是否足夠，應(yīng)采用綜合分析，確定該方案是否經(jīng)濟合理。便利施工也應(yīng)是支護體系的選用原則之一。便利施工可降低挖土

費用，而且可以節(jié)省工期、提高支護體系的可靠性。

一個優(yōu)秀的支護體系設(shè)計，要做到因地制宜，根據(jù)基坑工程周邊建(構(gòu))筑物對支護體系變位的適應(yīng)能力，選用合理的支護型式，進行支護結(jié)構(gòu)體系設(shè)計。一致的地質(zhì)條件，一致的挖土深度，允許圍護結(jié)構(gòu)變位量不同，滿足不同變形要求的不同的支護體系的費用相有效期可能很大。優(yōu)秀的設(shè)計，應(yīng)能較好地把握支護結(jié)構(gòu)安全變位量，使支護體系安全，周邊建筑物不受影響，費用又小。

支護體系一般為施工過程中臨時構(gòu)筑物，設(shè)計中不宜采用較大的安全系數(shù)，但適當(dāng)?shù)陌踩珒Υ孢€是需要的。安全系數(shù)取1.0，對于某個具體工程不一定出問題，但宏觀地看，對一個地區(qū)，工程事故數(shù)量就可能不少。從安全與經(jīng)濟兩方面考慮，可以在采用較小的安全儲存條件下，在施工過程中加強監(jiān)測，并備有應(yīng)急措施，以保證在事故苗頭出現(xiàn)時，采取措施，確保安全施工。

一般講，軟粘土地基中基坑工程要側(cè)重處理支護體系圍護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性問題，或者說處理好擋土問題;地下流水位較高的砂性土地基中基坑工程要側(cè)重處理好水的問題，如何降低地下水位，如何設(shè)置好止水帷幕，軟粘土地基中基坑工程支護體系失穩(wěn)往往是支護結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。引起支護結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的原因好多，有設(shè)計方面的原因，也有施工方面的原因，也有對地質(zhì)條件了解不明白的原因。滲透性較大的地基中基坑工程支護體系失敗往往是水的問題未處理好。要根據(jù)地基土質(zhì)狀況合理選用支護體系。5總結(jié)

本文主要分析了工程中常見支護結(jié)構(gòu)類型、適用條件以及基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)