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支护结构的设计原则与类型

328 2021-08-18 14:21:18

深基坑和浅基坑的界限没有明确规定,有认为超过 5m 为深基坑,一般认为 6m 为深浅基坑的界线较为合适。

本书主要叙述深基坑中的支护结构,它包含承受水、土压力的围护墙(桩)、支撑(或上层锚杆)、围檩、防渗帷幕等结构体系的设计与施工。

支护结构设计的原则为∶

1)安全可靠∶ 满足支护结构本身强度、稳定性以及变形的要求,确保周围环境的安全; 2)经济合理性; 在支护结构安全可靠的前提下,要从工期、材料、设备、 人工以及环境保护等方面综合确定具有明显技术经济效果的方案;

3)施工便利并保证工期∶ 在安全可靠经济合理的原则下,最大限度地满足方便施工(如合理的支撑布置,便于挖土施工),缩短工期。

支护结构通常是作为临时性结构, 一俟基础施工完毕即失去作用。有些支护结构的材料可以重复利用,如钢板桩及其工具式支撑。但也有一些支护结构就永久埋在地下,如钢筋混凝土板桩、灌注桩、水泥土搅拌桩和地下连续墙等。还有在基础施工时作为基坑的支护结构,施工完毕即为永久结构物的一个组成部分,成为复合式地下室外墙,如地下连续墙等。

围护墙的类型主要有∶

1)深层搅拌水泥土挡墙,将土和水泥强制拌和成水泥土桩,结硬后成为具有一定强度的整体壁状挡墙,用于开挖深度 3~6m 的基坑;

2)钢板桩,用槽钢正反扣搭接组成,或用 U 型和 乙型截面的锁口钢板桩。用打入法打入土中,完成支挡任务后,可以回收重复使用,用于开挖深度 3~10m 的基坑;

3)钢筋混凝+板桩,桩长 6~12m,打至地下后,顶部浇筑钢筋混凝土圈梁后,设置一道支撑或拉锚,用于开挖深度 3~6m 的基坑;

4)钻孔灌注桩挡墙,直径 φ600~ φ1000mm,桩长 15~30m,组成排桩式挡墙,顶部浇筑钢筋混凝土圈梁,用于开挖深度为 6~13m 的基坑;

5)地下连续墙,在地下成槽后,浇筑混凝土,建造具有较高强度的钢筋混凝土挡墙,用于开挖深度达 10m 以上的基坑或施工条件较困难的情况。


4.目前支护结构设计施工中的一些问题

国内外大量工程实践的经验表明,许多工程的最危险阶段不一定是在正常使用阶段,而是在建造阶段和老化阶段。对许多工程事故常常发生在施工阶段而言,其原因除了施工质量没有保证、施工方法发生了不合理的改变、人为错误等原因外,重要原因之一是由于对环境、地质、荷载等因素认识不足而导致设计和施工中的某种失误和疏忽所致。

深基坑支护设计与施工是一项系统工程,必须具有结构力学、 土力学、地基基础、地基处理、原位测试等多种学科知识,同时要有丰富的施工经验,并结合拟建场地的土质和周围环境情况,才能制定出因地制宜的支护结构方案和实施办法。

近几年来,高层建筑与市政建设处于大发展时期,由于设计与施工队伍对当地的深基坑施工特点不够熟悉,因而发生了一些事故。为避免这些事故的发生,应从如下几方面进行总结,并改进这些方面的工作。

(1)设计方面 设计时首先对地质资料(包括流砂、暗沟、洞穴、承压水层等)了解清楚,查明周围各种地下管线、建筑物或构筑物的使用要求。

如对 上海粉质十及粉砂十尤应注意流砂问题。如有—工程。基坑深度不过 10m。钻孔桩 d800m,长 22~25m,墙后宽1.7m、长 17m 的水泥十搅拌桩。由干地质条件差,地下 4~ 10m 多为砂质粉十, 而目地下有老的防空洞,以致有的钻孔,桩钻不到设计标高而造成隐患。在施工过程中发生严重流砂现象,影响周围民房,产生很大裂缝。后采取高压注浆、旋喷桩、灌黄砂和干水泥等措施,并加快施工进度得以解决。

根据基坑的I开挖深度选择合适的围护结构与支撑系统。坑内十体加固后,无疑能提高十体的水平基床系数和基坑的稳定性以及减少围护结构的位移和弯矩。支撑类型除了惯用的井字形加角撑的形式以外,还可采用圆形、椭圆形钢筋混凝土环梁封闭式框架支撑结构。目前对深大基坑支撑体系的材料常采用钢筋混凝土,由于在拆除时需要爆破,使用受到限制。因此,对深大基坑,有用钢结构逐步取而代之的趋势。

(2)施工方面 在施工中发生事故的原因大致是∶ 施工质量问题; 超挖问题;施工管理问题等等。

支撑结构不合理,施工质量差。如钢管支撑支点数量少,联接不牢固;有的钢管与斜撑、专撑焊接质量不好。经常发生焊缝拉裂。 有的1钢管使用多年。壁厚变薄。 结果部分铋钢管变形大,节点遭破坏,而后整体破坏。

超挖是基坑施工中的"大敌",有些工程没有做到先撑后挖,而是一挖到底、先挖后撑的不良施工方法,往往会发生险情甚至事故。

挖土前两周,要进行坑内降水以保证坑内的良好施工条件。当坑内开挖不降水,由于开挖坡度较陡和挖土振动的影响,土的强度有所降低,土体将发生滑动,导致围护墙倾斜,工程桩位移,甚至桩身断裂。

现场施工管理,目前往往是工程总包一家,支撑系统一家,开挖土方另一家,三家如何协调,稍有疏忽就会出事。不能做到先撑后挖,而是超挖或支撑跟不上,往往与上述管理体制有关系。管理上的层层分包、多层分包,更容易发生偷工减料而引起事故。

(3)监测方面 深基坑施工中的监测工作是指导施工、避免事故发生的必要措施,也是进行信息化施工的手段; 监测也是检验设计理论的正确性和发展设计理论的重要依据,近年来。 有的深基坑工程为了节约而不安排监测。或减少监测费用; 有的工程对测试数据不认真分析,或者分析水平不高。因而造成各种大大小小的事故和不应有的损失。

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