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深基坑支护结构方案的选择

405 2021-09-26 15:24:25

深基坑支护结构与施工不同于上部结构,除地基土类别的不同外,地下水位的高低、土力学参数大小以及周围环境条件等,都直接与支护结构的选型有关。支护结构的型式选择合理,就能做到安全可靠、施工顺利、缩短工期,带来可观的经济与社会效益,因此结构的型式选择是设计中关键的问题。

北京芳城园停车库基坑支护工程,坑深近13 m,有5家单位投标,其余4家单位采用桩锚支护方案标价约600万元,而中航勘察设计研究院新技术研究所采用新技术土钉墙支护方案,标价300万元,不仅大大节约了投资,而且缩短了工期,在实践中获得成功。

中国建筑科学研究院801工程基坑支护与降水工程,采用招投标,有5家施工单位投标,由于设计方案不同,造价相差极大,最高标价110万元,最低标价只有35万元,高标施工单位采用了-一般的常规设计方案,低标设计单位根据场地的具体情况,采用加强圈梁,中间局部加锚桩拉结,转角处增加斜支撑等一系列构造措施后,钢筋和水泥用量大量减少,缩短了工期,降低了造价,实践证明该方案安全 可靠。

一、优化设计步骤

根据场地工程地质、水文地质条件及周围环境条件,确定安全经济的支护型式,即确定总体支护方案,支护方案应满足抗滑稳定性、抗倾稳定性,抗管涌、抗隆起、构件强度、变形稳定性的设计要求。

方案确定后,还应进行方案具体细节的优化设计,即方法优选。如锚撑点位置优选、桩径与桩距优选、锚杆倾角优选等,以使方案得到完全优化。

优化设计步骤可用图5-117表示。

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二、支护设计方案优选

方案设计时,应根据图5-118所示流程选择方案。

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无支护开挖方案最省钱,应优先考虑,若场地条件不允许,则可考虑采用上部放坡+下部土钉墙支护方案(图5-119)、全部土钉墙方案、上部(放坡)土钉十下部桩方案(图5-120).

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土钉墙支护方案不可行时,可采用单排悬臂桩、双排悬臂桩、水泥搅拌桩方案,在这3种方案中,应优先采用双排悬臂桩。

如悬臂桩支护方案不可行,可采用上部放坡(或土钉)+下部锚桩方案,如图5-121示。当对基坑变形有严格要求时,可采用锚桩方案、内支撑方案、地下连续墙方案,当地下连续墙作为地下室的外墙时,采用地下连续墙方案也能起到节约资金的作用。

在制订方案时,应注意到以下几点∶ 

1. 利用基坑空间效应

在有条件时,基坑平面形状应设计为圆形、椭圆形、抛物线型以及其他组合型式,以充分利用基坑空间效应,达到安全经济的目的。

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2.在基坑拐角处设置斜撑

在拐角处设置斜撑可增加支护结构的稳定性(图5-122),同时对造价影响较小,设计时应优先考虑。

3. 双排桩与单排桩混合布置

当基坑较深,单排悬臂桩不能胜 任时,可用双排桩,但基坑拐角处仍可用 单排桩,图5- 123为单排桩与双排桩混合布置,这种方式比较合理。

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4.圈梁、腰梁合二为一

采用锚桩支护时,锚杆预应力通过腰梁传递到桩上,腰梁施工时需大量钢材,目一般不易拆除,造成很大浪费。

在稳定性满足的前提下。可采用圈梁、腰梁合一技术,桩顶圈梁施工时(圈梁尺寸大一些),将锚杆端头部分打入圈梁内,并预埋套管以便张拉,如图5-124所示。

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5.增大圈梁尺寸

圈梁尺寸越大,则刚度越大,圈梁越能起到单支点的作用和协同桩变形受力的共同作用。因圈粱属地上施工,地上施工费用较低,故增大圈梁尺寸是一种安全经济的好方法。

三、设计方法优选

对锚撑点位置、桩径与桩距、锚杆倾角等具体细节进行优选,以使设计方案达到最优,具体可见本章各节所述优化设计模型。