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摘要：随着城市建设和经济发展的推动，深基坑工程的广泛应用，是需要我们去深入了解研究的。在建筑施工过程中的安全事故时有发生，所以要保证基坑的土方施工安全，除采取必要的安全技术措施和应急预案外，还需要合理安排施工顺序，加强管理，使基坑支护及土方开挖能形成有效的流水施工，减少基坑暴露时间。
关键词
前言
深基坑工程是指开挖深度超过5m( 含5m) 或地下室三层以上( 含三层) , 或深度虽未超过5m( 含5m) , 但地质条件和周围环境及地下管线极其复杂的工程。在施工中, 深基坑工程是一个危险性较大的分部工程, 它包括: 土方开挖、降水排水、基坑支護、止水帷幕、临边防护等工作内容, 且在深基坑施工过程中受水文地质、周边环境、气候
1 基坑支护结构类型
随着高层建筑的发展,深基坑支护技术得到许多行业和部门的关注和积极参与,是一个非常活跃的技术领域,目前,关于深基坑支护结构的设计计算方法正在不断的完善和发展,就计算受力性质不同主要可归为3 类:重力式、悬臂式、支撑式。
经过工程实践的筛选,形成了适合于不同地质条件和基坑深度的经济合理的支护结构体系。
水泥土搅拌桩和土钉墙是我国目前的5m 以内,后者乃至10m 以内首选的支护形式,土层条件好时,15m 左右基坑亦经常使用。前者既能挡土又能挡水,后者较多地应用于地下水位较低或者地下水位能够被疏干降低的场区。水泥土搅拌桩有好几种布置型式:实体式、空腹式、格构式、拱型或拱型加钻孔灌注桩,既可以浆喷也可以粉喷。土钉墙可以单独使用,也可以与其它支护型式联合使用。
对于5～10m 深软土基坑,常采用钻(冲、挖) 孔桩、沉管灌注桩或钢筋砼预制桩等,并可作各种布置,如需防渗止水时,则辅之以水泥土搅拌桩、化学灌浆或高压注浆形成止水帷幕,有时亦用钢板桩或H 型钢桩。当基坑深度大于10m 时,可考虑采用地下连续墙,或SMW工法连续墙,并根据需要设置支撑或锚杆。遇特殊结构物(如地铁盾构的工作井、排水泵站、取水构筑物等) 则采用沉井或沉箱。在建筑物基坑中也有用沉箱的。
上述基坑支护体系选型完全是在近20 年中在大量的工程实践中逐渐形成的。它与国外及港台地区常倾向于采用地下连续墙有所不同。诚然,地下连续墙的优越性早已为世界公认。在大深度基坑和复杂的工程环境下非它莫属。唯其造价较高,需综合考虑。
2 支撑体系出现了多种型式
目前常用的支撑体系按其受力性能和形状大致可分为:单跨压杆式、多跨压杆式、双向多跨压杆式、水平桁架式、水平框架式、竖向斜撑、平面斜角撑、井字撑与斜角撑结合、大直径环梁与辐射状支撑相结合或与周边桁架相结合等;同时可充分发挥圆形、椭圆形、抛物线形和拱杆的力学性能,从中采用其中一种或多种形状相结合的形式。支撑体系出现了多种型式,可根据不同的基坑形状、平面尺寸、开挖深度、施工方法等需要,灵活地进行设计。上海虹桥万都大厦多边形基坑采用直径92. 3m 的环梁与周边框架相结合的支撑体系,是迄今国内最大的环形支撑体系。此类体系能将不均匀的径向土、水压力转化为环向压应力,使支护结构处于最佳受力状况,在限制土体变形方面也能获得最佳效果。为避免整个体系向上拱起而失稳,将整个体系设计成锅底形,使环梁的标高低于坑周圈梁。同时,对支撑体系的温度应力不能忽视。
3 锚杆技术
岩土锚杆是一种埋入地层深处的受拉杆件,它的一端与工程结构物相连,另一端锚固在地层内并通过对其施加预应力,以承受由土压力、水压力等所产生的结构拉力,以维持工程结构物的稳定。岩土锚固能充分发挥岩土能量,调用和提高岩土的自身强度和自稳能力,大大减轻结构物自重,节约工程材料,并能保证工程施工的安全与工程结构的稳定,具有显著的经济效益和社会效益。
工程实践中锚杆的结构形式很多,如按是否预先施加预应力分为预应力锚杆和非预应力锚杆;按锚固机理分为粘结型锚杆、摩擦型锚杆、端头锚固型锚杆和混合型锚杆;按锚固体传力方式分为压力型锚杆、拉力型锚杆、剪力型锚杆;按锚固形态分为圆柱型锚杆、端部扩大型锚杆和连续球体型锚杆等。
锚杆技术以其能为基坑开挖提供较广阔的空间优势,在我国从北到南相继获得应用。自北京地铁西直门车站、北京京广大厦等及上海太平洋大饭店、上海展览中心北馆等分别在北京粉细中砂地层和上海饱和软粘土地层作了系统的测试研究后,各地对其施工工艺、材料选用,乃至拔除方法等又分别作了深入研究。上海、天津先后提出了二次注浆技术、干成孔注浆技术等,有利于在饱和软土中推广应用。近年施工有许多成功的实例。
目前锚杆施工工艺领先于其设计理论。但因施工不当,在东北等地曾发生了若干起严重事故,应予重视。
4 深基坑支护施工技术的发展
目前，城市中深基坑工程常处于密集的既有建筑物、道路桥梁、地下管线、地铁隧道或人防工程的近旁,虽属临时性工程,但其技术复杂性却远甚于永久性的基础结构或上部结构,稍有不慎,不仅将危及基坑本身安全,而且会殃及临近的建构筑物、道路桥梁和各种地下设施,造成巨大损失。从另一方面讲,深基坑工程设计需以开挖施工时的诸多技术参数为依据,但开挖施工过程中往往会引起支护结构内力和位移以及基坑内外土体变形,发生种种意外变化,传统的设计方法难以事先设定或事后处理。
各地基本建设中的各类建筑朝着高、大、深、重等方面的发展势头仍方兴未艾,可以预料,基坑开挖与支护技术的各个方面均将继续得到全面而深入的应用和推广,今后深基坑设计施工技术将可能根据基坑施工发展需要及我国综合经济水平的提高,将继续充实深基坑开挖、支护的施工队伍素质及装备,引进国外新技术,增加技术手段;大力促进与推广动态设计和信息化施工技术,使之在开挖支护工程设计中成为设计指导思想的基调,用在变更改革岩土工程的总体设计构思;深基坑开挖与支护问题对经典土力学理论提出了新的挑战,需要我们深入研究。
关键词
前言
深基坑工程是指开挖深度超过5m( 含5m) 或地下室三层以上( 含三层) , 或深度虽未超过5m( 含5m) , 但地质条件和周围环境及地下管线极其复杂的工程。在施工中, 深基坑工程是一个危险性较大的分部工程, 它包括: 土方开挖、降水排水、基坑支護、止水帷幕、临边防护等工作内容, 且在深基坑施工过程中受水文地质、周边环境、气候
1 基坑支护结构类型
随着高层建筑的发展,深基坑支护技术得到许多行业和部门的关注和积极参与,是一个非常活跃的技术领域,目前,关于深基坑支护结构的设计计算方法正在不断的完善和发展,就计算受力性质不同主要可归为3 类:重力式、悬臂式、支撑式。
经过工程实践的筛选,形成了适合于不同地质条件和基坑深度的经济合理的支护结构体系。
水泥土搅拌桩和土钉墙是我国目前的5m 以内,后者乃至10m 以内首选的支护形式,土层条件好时,15m 左右基坑亦经常使用。前者既能挡土又能挡水,后者较多地应用于地下水位较低或者地下水位能够被疏干降低的场区。水泥土搅拌桩有好几种布置型式:实体式、空腹式、格构式、拱型或拱型加钻孔灌注桩,既可以浆喷也可以粉喷。土钉墙可以单独使用,也可以与其它支护型式联合使用。
对于5～10m 深软土基坑,常采用钻(冲、挖) 孔桩、沉管灌注桩或钢筋砼预制桩等,并可作各种布置,如需防渗止水时,则辅之以水泥土搅拌桩、化学灌浆或高压注浆形成止水帷幕,有时亦用钢板桩或H 型钢桩。当基坑深度大于10m 时,可考虑采用地下连续墙,或SMW工法连续墙,并根据需要设置支撑或锚杆。遇特殊结构物(如地铁盾构的工作井、排水泵站、取水构筑物等) 则采用沉井或沉箱。在建筑物基坑中也有用沉箱的。
上述基坑支护体系选型完全是在近20 年中在大量的工程实践中逐渐形成的。它与国外及港台地区常倾向于采用地下连续墙有所不同。诚然,地下连续墙的优越性早已为世界公认。在大深度基坑和复杂的工程环境下非它莫属。唯其造价较高,需综合考虑。
2 支撑体系出现了多种型式
目前常用的支撑体系按其受力性能和形状大致可分为:单跨压杆式、多跨压杆式、双向多跨压杆式、水平桁架式、水平框架式、竖向斜撑、平面斜角撑、井字撑与斜角撑结合、大直径环梁与辐射状支撑相结合或与周边桁架相结合等;同时可充分发挥圆形、椭圆形、抛物线形和拱杆的力学性能,从中采用其中一种或多种形状相结合的形式。支撑体系出现了多种型式,可根据不同的基坑形状、平面尺寸、开挖深度、施工方法等需要,灵活地进行设计。上海虹桥万都大厦多边形基坑采用直径92. 3m 的环梁与周边框架相结合的支撑体系,是迄今国内最大的环形支撑体系。此类体系能将不均匀的径向土、水压力转化为环向压应力,使支护结构处于最佳受力状况,在限制土体变形方面也能获得最佳效果。为避免整个体系向上拱起而失稳,将整个体系设计成锅底形,使环梁的标高低于坑周圈梁。同时,对支撑体系的温度应力不能忽视。
3 锚杆技术
岩土锚杆是一种埋入地层深处的受拉杆件,它的一端与工程结构物相连,另一端锚固在地层内并通过对其施加预应力,以承受由土压力、水压力等所产生的结构拉力,以维持工程结构物的稳定。岩土锚固能充分发挥岩土能量,调用和提高岩土的自身强度和自稳能力,大大减轻结构物自重,节约工程材料,并能保证工程施工的安全与工程结构的稳定,具有显著的经济效益和社会效益。
工程实践中锚杆的结构形式很多,如按是否预先施加预应力分为预应力锚杆和非预应力锚杆;按锚固机理分为粘结型锚杆、摩擦型锚杆、端头锚固型锚杆和混合型锚杆;按锚固体传力方式分为压力型锚杆、拉力型锚杆、剪力型锚杆;按锚固形态分为圆柱型锚杆、端部扩大型锚杆和连续球体型锚杆等。
锚杆技术以其能为基坑开挖提供较广阔的空间优势,在我国从北到南相继获得应用。自北京地铁西直门车站、北京京广大厦等及上海太平洋大饭店、上海展览中心北馆等分别在北京粉细中砂地层和上海饱和软粘土地层作了系统的测试研究后,各地对其施工工艺、材料选用,乃至拔除方法等又分别作了深入研究。上海、天津先后提出了二次注浆技术、干成孔注浆技术等,有利于在饱和软土中推广应用。近年施工有许多成功的实例。
目前锚杆施工工艺领先于其设计理论。但因施工不当,在东北等地曾发生了若干起严重事故,应予重视。
4 深基坑支护施工技术的发展
目前，城市中深基坑工程常处于密集的既有建筑物、道路桥梁、地下管线、地铁隧道或人防工程的近旁,虽属临时性工程,但其技术复杂性却远甚于永久性的基础结构或上部结构,稍有不慎,不仅将危及基坑本身安全,而且会殃及临近的建构筑物、道路桥梁和各种地下设施,造成巨大损失。从另一方面讲,深基坑工程设计需以开挖施工时的诸多技术参数为依据,但开挖施工过程中往往会引起支护结构内力和位移以及基坑内外土体变形,发生种种意外变化,传统的设计方法难以事先设定或事后处理。
各地基本建设中的各类建筑朝着高、大、深、重等方面的发展势头仍方兴未艾,可以预料,基坑开挖与支护技术的各个方面均将继续得到全面而深入的应用和推广,今后深基坑设计施工技术将可能根据基坑施工发展需要及我国综合经济水平的提高,将继续充实深基坑开挖、支护的施工队伍素质及装备,引进国外新技术,增加技术手段;大力促进与推广动态设计和信息化施工技术,使之在开挖支护工程设计中成为设计指导思想的基调,用在变更改革岩土工程的总体设计构思;深基坑开挖与支护问题对经典土力学理论提出了新的挑战,需要我们深入研究。