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​基坑工程中的基本概念介绍

330 2021-03-15 10:59:27


为了进行高层建筑地下室、地铁车站和地下停车场、商场、仓库、变电站以及市政排水与污水处理系统等地下工程的施工,需要从地表面向下开挖土体,挖出相应的地下空间。这个为进行建(构)筑物地下部分的施工由地面向下开挖出的空间就是基坑(exca-vations),基坑临空面称为基坑侧壁(side of excavations)


基坑土体的开挖造成周围土体的应力应变状态和地下水体状态发生改变,必然对周边建(构)筑物、地下管线、道路等造成一定的影响。与基坑开挖相互影响的周边建(构)筑物、地下管线、道路、岩土体及地下水体,统称为基坑周边环境(surroundings around excavations)。《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011(以后章节简称GB50007)条文说明中列出了基坑周边典型的环境条件,见图1.1。

为保护地下主体结构施工和基坑周边环境的安全,对基坑采用的临时性支挡、加固、保护与地下水控制的措施,就是基坑支护(retaining and protecting for excavation)。



改革开放以前,基坑开挖规模较小,开挖深度较浅,通常均可采用放坡开挖,或用少量钢板桩进行临时性支护。随着城市建设的发展,地下空间的开发和利用成为一种必然趋势,单个基坑的开挖面积越来越大,开挖深度也越来越深,而且,这些深、大基坑通常都位于周边建筑物密集分布区域,施工场地紧张,周边环境复杂,在基坑平面外没有足够的放坡空间,采用以往临时性简单施工措施已经难于保护地下主体结构施工和基坑周边环境的安全,为此,不得不采用支护结构来保证施工的顺利进行。


支护结构(retaining and protection structure)指的是支挡或加固基坑侧壁的承受荷载的结构。是在建筑物地下工程建造时为确保土方开挖,控制周边环境影响在允许范围内的一种施工措施。通常有两种情况,一种情况是在大多数基坑工程中,基坑支护结构是属于地下工程施工过程中作为一种临时性结构设置的,地下工程施工完成后,即失去作用。另一种情况是基坑支护结构在地下工程施工期间起支护作用,在建筑物建成后的正常使用期间,作为建筑物的永久性构件继续使用。


至今,工程实践中已发展多种支护结构,如∶支挡式结构(retaining structure)、双排桩(double-row-piles wall)、土钉墙(soil nailing wall)和复合土钉墙(composite soil nailing wall)、重力式水泥土墙(gravity cement-soil wall)以及上述方式的各类组合支护结构。其中,支挡式结构又有直接采用顶端自由的挡土构件【如支护桩、地下连续墙(diaphragm wall)】作为悬臂式支挡结构,以及采用挡土构件和锚杆、内支撑组合形成的锚拉式和支撑式支挡结构。另外,支护结构与主体结构相结合的逆作法由于具有挡土安全性高、变形小、工期短、经济效益显著等优点而得到大量应用,而具有挡土和截水功能的钻孔咬合桩(也称为 AB桩)支护方式也在许多地方得到应用。


为了避免产生流土(砂)、管涌、突涌等渗流破坏,保证基坑开挖和地下结构的正常施工,保护地下水资源环境,对地下水水位较高、水量较大或存在承压水的基坑,有必要采取截水、降水、排水、回灌等地下水控制(groundwater controlling)措施。