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时间:2018-11-08
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1、基坑支护设计的探讨研究随着城市建设的日新月异,城市基坑工程越来越复杂,本文简述了基坑类型,探讨了基坑支护设计存在的问题以及应对措施。关键词:基坑;支护设计;措施1、基坑支护的类型 土壁的稳定,主要是由土体内摩擦阻力和粘结力来保持平衡的。一旦土体失去平衡,土体就会塌方,这不仅会造成人身安全事故,同时会影响工期,有时还会危及附近的建筑物。所以基坑支护设计时工程施工的重点,基坑支护工程是一种特殊的工程构筑物,它具有复杂性、可变性和临时性的特点。无论采用何种支护结构,对支护结构的强度、嵌入深度、支护受力及构造都必须进行设计和详细计算,一定要做到结构可靠、
2、经济合理,确保安全。支护结构包括挡墙和支撑(土锚)两部分。支护形式分为支挡型支护和加固型支护两大类。1.1支挡型支护 支挡型支护目前常用的有钢板桩支护、挡土灌注桩支护、地下连续墙支护、带有内支撑桩排支护等几种形式,而这些支护系统中,往往辅以止水防渗、支撑拉锚、降水排水、挖土卸载等技术措施,使支护方案达到最优效果。 基坑实际开挖深度如在7m以内,应首选悬臂支挡形式。桩长根据地质情况正确进行土压力计算后,确定深入坑底深度,并辅以搅拌桩止水,在坑顶处沿基坑排桩顶部设置压顶梁锁口,以加强桩排和围护结构的整体性和刚度,增加桩身的抗弯强度。1.2加固型支护
3、 加固型支护多采用深层水泥搅拌桩,既可挡土又可形成隔水帷幕,目前已用于8m深的基坑,它特别适用于软土地基,深层搅拌水泥土桩挡墙,按重力式挡土墙设计,要验算基坑滑动稳定性、抗倾覆稳定性和墙身应力等。 挡土墙宽度和插入深度应根据地质资料,通过计算基坑侧壁土压力作用下保持平衡,并应满足抗倾覆、抗隆起、抗滑移和基坑整体稳定性而确定。对于8m以内的基坑可采用4—6排14m水泥搅拌桩,排列一起互相搭接的重叠10—15m具有较大厚度的重力式挡土墙。为了克服搅拌桩抗弯刚度小的弱点,可在桩内插筋,以提高桩体的抗弯、抗剪性能和整体刚度。水泥搅拌桩水泥参量一般为15
4、%左右。水泥搅拌桩具有施工工期较短,它既可挡土,亦可防水,而且造价低廉。2、基坑支护设计存在的问题以及对策2.1支护结构设计计算问题 目前,基坑支护结构的设计计算仍基于极限平衡理论,但支护结构的实际受力并不那么简单。极限平衡理论是深基坑支护结构的一种静态设计,而实际上开挖后的土体是一种动态平衡状态,也是一个松弛过程,随着时间的增长,土体强度逐渐下降,并产生一定的变形。在设计中必须给予充分的考虑,但在目前的设计计算中却常被忽视。 支护结构设计时要考虑由于超孔隙水压力对土体的影响,对土的各项物理力学性质指标取值要慎重,为了使取值更加可靠,最好在工程
5、桩结束后,对土体做原位测试,以取得第一手资料,积累经验,提高工程的设计与施工水平,预防和避免事故的发生。基坑支护结构的问题由其所承担的土压力大小而决定的,但要精确地计算土压力目前还十分困难,至今仍在采用库伦公式或朗肯公式。关于土体物理力学参数的选择也是一个非常复杂的问题,尤其在深基坑开挖后,参数是变值,故很难准确计算出支护结构的实际受力。在支护结构设计中,如果对地基土体的物理力学参数取值不准,将对设计的结果产生很大影响。施工工艺和支护结构形式不同,对土体的物理力学参数的选择是支护结构设计中的关键。2.2支护结构的空间效应问题 深基坑开挖中大量的实
6、测资料表明:基坑周边向基坑内发生的水平位移是中间大两边小。深基坑边坡失稳常常在长边的居中位置发生。这说明深基坑开挖是一个空间问题。目前,支护结构中支撑的形式很多,但主要有两类:内撑式和拉锚式。对于拉锚式,每根锚杆单独作用,靠土体的锚固作用形成水平承载力,锚杆之间仅靠腰梁联系,维持围护桩墙的平衡。对于内撑式,通常采用井字梁加立柱,这样,排桩墙、支撑梁和立柱就形成一个空间框架结构。尤其当有两道以上的水平支撑时,空间效应就更加明显,这时,水平支撑梁就不仅起单根支撑作用,而是以整体结构的形式起支撑作用。 然而,目前在支护结构设计中,完全没有考虑内撑式支护
7、结构的这一空间效应,将内撑式和拉锚式同等看待,是不合理的。传统的深基坑支护结构的设计是按平面应变问题处理的,在支护结构中,支撑的形式及位置对结构的变形和内力有显著的影响,选择合理的支撑形式及位置,对围护结构的稳定性,减少位移及降低造价有很大的作用。 一般的支护结构中,围护桩墙的顶部都设有压顶圈梁,压顶圈梁不但将各单桩联系起来,增强桩间的整体性,而且作为施工人员的通道,为施工提供方便。对排桩墙来说,压顶圈梁加角撑作为第一道水平支撑,与一般水平支撑梁不同,它主要靠梁的抗弯刚度而不是靠钢筋混凝土的抗压刚度提供支撑力。如果基坑的平面形状接近圆形和正方形,
8、则将压顶圈梁及腰梁设计成圆环形是最适合的,这样可以改善支撑梁的受力条件,将弯矩转化为轴力,充分利用混凝土的抗压强度,从而大
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