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基坑工程设计内容

315 2021-09-07 10:37:58

基坑工程设计前所取得的资料应满足《建筑基坑工程技术规范》(YB925897)3.0.1~ 3.0.2的有关规定。在基坑工程设计中应包括支护体系选型、围护结构的强度、变形计算、场地内外土体稳定性、渗透稳定性、降水要求、挖土要求、监测内容等,应注意避免"工况"和"计算项目"两方面可能的"漏项",从而导致基坑失误。在施工过程中。尤其在软土地基中施工时,应该研究挖土的方法、过程以及支撑与挖土的配合。设计的基坑工程基本功能应满足∶地下工程施工空间要求及安全;主体工程地基及桩基安全及环境安全(包括相邻建筑物 ,构筑物及地下共用设施等)。基坑.工程设计与施工工作程序可参考图 1-4 所示的步骤进行。

一、支护体系选型

支护体系选型;包括围护墙体和支撑 (或锚杆)结构两个体系所用材料和型式的选择及布置方式。应该根据工程规模、主体工程特点、场地条件、环境保护要求、岩土工程勘察资料、土方开挖方法以及地区工程经验等因素,经综合分析比较,在确保安全可靠的前提下,选择切实可行、经济合理的方案。

围护墙体和支撑结构的布置应遵循以下原则∶

1.基坑支护结构的构件(包括围护墙、隔水帷幕和锚杆)在一般情况下不应超出工程用地范围。否则应事先征得政府主管部门或相邻地块业主的同意;

2.基坑支护结构构件不能影响主体工程结构构件的正常施工;

3.有条件时基坑平面形状尽可能采用受力性能较好的圆形、正多边形和矩形。

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二、支护结构设计计算

通过设计计算确定支护结构构件的内力和变形。用于验算截瓦承载力和基坑位移。计算模型的假设条件必须符合支护结构的具体情况,所采用的有关参数应根据工程的具体条件和种区的工作经验确定。由干支打构的内力和形随着施工的进展而不断变化。因此设计计算必须按不问施工阶段的特征分别井行验算。同时应考虑前一种工况对后面各工况内力和变形的影响。

三、极限状态下基坑支护结构稳定性验算

基坑工程的极限状态应分为承载打极限状态和U正常使用极限状态。 承载力极阳限状态包括土体稳定、围护结构破坏和支撑锚固系统失效;正常使用极限状态包括基坑变形不影响相邻地下结构,相邻建筑、管线和道路 等正常使用。

稳定性验算通常应包括以下内容;

1.基坑边坡总体稳定验算。防止由于围护墙插入深度不够,使基坑边坡沿着墙底地基中某一一滑动面产生整体滑动。

2.围护墙体抗倾覆稳定验算、防止开挖面以下地基水平抗力不足,使墙体产生绕前趾倾倒。

3.围护墙底面抗滑移验算。防止墙体底面与地基接触面上的抗剪强度不足,使墙体底面产生滑移。

4.基坑围护墙前抗隆起稳定验算。防止围护墙旅部地基强度 不足。 产生向基坑内涌土。 

5.抗渗流验算。在地下水较高的地区,在基坑内外水头差或者坑底以下可能存在的承压水头作用下,防止由于地下水竖向渗流使开挖面以下地基土的被动抗力和地基承载力失效。

6.基坑周围地面沉降及其影响范围的估计。

以上各项稳定验算内容都与围护墙的插入深度有关,最后确定的围护墙埋入深度应同时满足以上各项验算要求。以上第 (2)、(3)项验算主要针对重才式围护墙,对于有支撑或锚拉的桩墙支护结构。也.应验算墙前被动保力、防止墙体下部产 生过大变形。

支护结构稳定验算是在变形极限状态下的验算,所以都用主动土压力和被动土压力值进行计算。影响支护结构稳定的外界因素很多,各种变形现象往往不是完全独立存在的。目前一般都采取控制安全度的方法,用半经验、半理论公式分项验算。 右时对同—个项目还要用多种方法进行验算,以达到总体上的稳定。

四、节点设计

在基坑工程中,经常发生由于支护结构局部节点构造不合理或由 子施工不注意面导致基坑过大变形,甚至危及整体安全。因此必须充分重视节点设计这环节。合理的节点构造应符合以下条件∶①方便施工;②)节点构造与设计计算模型中的假设 条件一致;③)节点构造应起到防止构件局部失稳的作用;在④∶尽可能减少节点自身的变形量;⑤)与整体稳定相关的节点应设置多道防线,同时要有良好的节点延性。

五、井点降水

在地下水位较高的地区,降水是基坑设计必须考虑的一项内容,可以分为基坑内降水和基坑外降水两种情况。 放坡开挖或无隔水帷囊的支护开挖通常在基坑外降水;围护墙设置隔水帷幕时通常采取坑内降水。降水深度通常控制在基坑开挖面以下 0,5~1.0m,过深时容易引起渗流所带来的不利影响。常用的井点类型有轻型井点、多级轻型井点、喷射井点及深井并点, 应该根据基坑规模、开挖深度和土层渗透性并结合地区经验选择。当基坑开挖深度小于 3m 时,通常可采用明沟排水,大于 3m 时宜采用井点降水。

六、土方开挖

不适当的开挖方式往往是造成基坑事故的重要原因。 支护结构设计一方面应为土方开挖创造条件,同时应对开挖方式提出要求。 其中最重要的要求是每阶段的开挖深度与相应设计厂况的计算模型—致。 强调先支撑 〈武锚定) 厅后开挖的原则。每次挖到规定深度后。 应及时架设支撑,·般情况下不宜超过 48h,以防地基土塑性变形的发展。对于大型基坑应结合主体丁程情,采取在平面 上分段。深度 |分层的开按方式。这样可以较为有效地减八事故的发 .生和对环境的影响。

七、监测

基坑工程的监测内容一般包括比以下几方面;①支护结构主要构件的内 力和变形,如支撑轴向力测定。墙顶的水平位移和垂直位移。 墙体竖向的变形曲线测定,以及立柱的沉降或回弹等; ②基坑周围土体的变形、边坡稳定以及地下水位的变化和空隙水压力的测定等,必要时还应测定 坑底土的回弹情况;③对周围环境中需要保护的对象进行专门内容的观察和测定,如基坑附近的建筑物或构筑物,重要历史文物以及市政管线(包括煤气管、上下水管、通讯电缆、高压电,缆等)和道路、桥梁、隧道等。通过监测可以验证支护结构设计的合理性。监测工作是基坑工程中不可忽视的 一项重要工程内容。