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摘 要:进入21世纪以来,我国国民经济持续稳固增长,城市化进程不断推进,人们由横向的发展城市规模开始转变成为横向的发展城市规模,由地上空间的开发过渡到地下空间的开发中去,在进行地下空间的开发过程中,传统单一的支护方式不能符合如今繁琐复杂的基坑设计,因此人们为了顺应地下基坑的设计开始采用多种支护方式进行统一的应用。下面文章详细的概述了现在我国基坑支护型式和基坑工程设计中发现的问题,通过我国某处的一个超大基坑工程作为研究案例,科学的阐述了目前多种支护型式的基坑支护设计在多种因素限制下的成果,希望为支护型式方案和基坑工程的设计进行指导。
关键词:基坑工程设计;多种支护型式;应用分析
伴随着城市化进程的不断加快,城市地下空间的开发受到人们的广泛关注,很多的建筑工程施工企业开始加大对地下空间开发的建设力度,尤其在对地下城市基坑工程规划设计的过程中方案和施工也变得复杂起来。要想设计出科学合理的基坑需要考虑的因素有很多,主要包括基坑支护的安全系数、基坑区域的地质特点、基坑的面积和基坑施工的技术等,许多的城市基坑设计不单单由设计人员完成,而是很多的部门进行可行性和可操作性的探讨,对基坑开挖带来的社会问题、环境问题和安全问题等进行充分的考虑。因此,传统单一的支护方式不能符合现在基坑设计的复杂工艺要求,很普遍的使用多种支护型式在超大基坑工程里的组合设计进行应用。
一、超大基坑的支护型式
(一)目前我国建筑企业通常采用的基坑支护型式
在基坑工程施工环节里,对超大基坑的支护型式一般是下面几种:挂壁式、放坡开挖式、重力式、内部支撑式、外力拉锚式、土钉墙等,但是我国基坑工程实际施工的过程中一般采取的是放坡开挖式、土钉墙和复合土钉墙等,这些多元化的基坑支护型式极大的丰富了施工手段,满足了施工技术全面性的要求。
(二)基坑支护发展的新型技术
进入新世纪以来,基坑支护的技术紧跟时代的发展,出现了新型的基坑支护技术:第一种是SMW施工技法,这个施工技法就是人们常说的水泥搅拌桩墙,具体的施工技艺就是把水泥土桩从内部插入标号H的钢,把承载的力与放渗透的力进行结合,最终形成了可以承受压力与防止渗透的多功能支护结构围墙。SMW施工技法的支护强度承载力高,有效防止渗透,而且对于周边的影响较小,但是SMW对施工要求比较高,内部插入的钢不能进行二次回收利用,工程的投入资金比较大。
第二种是TRD施工技法,这个技法是我国从日本引入的,基本的施工步骤就是通过链锯式刀具箱笔直的插入到地下,通过横向的匀速移动,经过链条连带刀具进行循环运动,搅拌混台原图以其注入到水泥浆,最终形成了有厚度、强度的立体墙。TRD的施工技法形成的防护墙厚度、面积非常匀称,平整,整体墙壁的受力均衡。
第三种是中心岛式施工技法,主要是从基坑的中间开始施工,向四周扩散,把周边的土方清理,最后清理中心的土方,这个方式一般被应用到大型的基坑工程中,优点是基坑的挖土和运土速度进程快,但缺点也显而易见就是会增加支护的承载力度,可能会导致基坑支护的变形。
二、基坑支护设计过程中存在的问题
(一)超深基坑设计对于岩土体力学参数的要求
伴随着城市地下空间开发和超高层建筑的发展,基坑挖掘的深度也越来越深,很多的城市建筑基坑挖掘深度突破了30米,例如我们知道的上海世博变电站基坑挖掘深度34米、深圳平安大厦基坑挖掘深度32.5米,有了这些超深基坑的挖掘案例,表现了我国对于基坑挖掘技术的发展。超深基坑的受力改变了地基的受力标准,对土力学的现场试验和现场研究提出了很多现实的问题,例如超深基坑支护型式中土压力的承载范围;超深基坑对土质地貌的影响等,而且要想精确土的力度承载力和土的压迫数据,就必须要有实际的过程设计参数作为基础,才能确保超深基坑工程挖掘的安全性。
(二)土压力计算模式的应用
在进行基坑支护结构力度承载的数据测算时,必须要明确支护结构作用力的承载力度,采取支护结构里面的土压力进行计算,一定要保障支护结构土压力的承载数值和分布区域满足实际建设的支护结构设计。现在常用的基坑支护结构计算土压力的方式有下面几种:一种是把三角形结构作为挡土墙的主动承载结构,被动的部分对三脚形挡土压力进行测算;一种是在基坑表面上设置挡土墙承受主动的土压力,基坑底部采取矩形的结构承受被动土压力;还有一种是对挡土墙直接测算土压力。选取合适的土压力测算模式对于基坑支护设计有很大的影响。
(三)基坑变形和沉降的问题
现在我国进行基坑挖掘工程都会有特定的基坑等级系数进行评定的,明确的规定了基坑变形的规定值,但是不能有效的使基坑挖掘结合区域的地貌特征和环境因素,没有充分考虑到基坑的沉降和位移,造成基坑的实时监测出现误差,不能进行工作的有效指导,基坑变形的数据一般是下面两个因素确立的,一个是基坑支护结构允许的最大值变形;一个是基坑周围地貌特征环境因素允许的最大值变形。
三、基坑工程案例实况研究
(一)工程案例简介
这个基坑工程的建筑主体对象是大型的办公和商业建筑,占据土地面积65000平方米左右,设立了三层的地下室,基坑挖掘深度是15米,基坑支护长度达到720米,整个过程的施工环境非常复杂,基坑北侧有城市道路和正在施工的地铁工程,东侧也有施工的地铁工程,南侧有轻轨和广场基坑。整个基坑工程的施工环境复杂,要充分考虑基坑施工对于周边环境的影响。
(二)基坑地质概况
这个基坑施工的区域,地质由上而下地质类型分别是填土层、淤泥土层、粉质粘土砂、全风化岩带土层、强风化岩带土层和中风化岩带土层、微风化岩带土层。
(三)基坑支护设计的方案
1.基坑设计考虑因素.这个基坑工程方案的设计首先要考虑到工程设计的难点就是基坑施工环境的复杂,充分考虑到基坑开挖对于周边的影响,尤其是对地铁工程的影响。基坑挖掘的地质条件差,要考虑到沉降和坍塌的现象。
2.基坑支護型式分析.基坑支护型式的选择要从整体出发,充分考虑到基坑周围的环境和基坑的地质状况,由于基坑挖掘的面积范围较大,要注意基坑南侧和广场基坑连通不采取支护出现受力不均衡的问题,不应该采用内部支撑的方式和预应力锚索的施工方式,而是需要使用中心岛式和逆作法的施工方案。
(四)基坑支护的计算数据分析
在进行基坑施工的过程中,选择了合适的基坑支护型式,就要对支护型式承载力度进行科学的数据分析,使基坑工程的设计更加规范合理。
结束语:
总之,基坑工程的设计不仅由设计人员完成,而是很多的部门进行可行性和可操作性的探讨,對基坑开挖带来的社会问题、环境问题和安全问题等进行充分的考虑才完成的。因此,传统单一的支护方式不能符合现在基坑设计的复杂工艺要求,很普遍的使用多种支护型式在超大基坑工程里的组合设计进行应用。
在进行地下空间的开发过程中,传统单一的支护方式不能符合如今繁琐复杂的基坑设计,因此人们为了顺应地下基坑的设计开始采用多种支护方式进行统一的应用。我国的基坑工程发展比较完备,伴随着城市化进程的加深,基坑工程所需要的技术和设计水平也越来越高,基坑出现的问题也越来越多,面临的挑战也越来越大。
参考文献:
[1] 张玉成,杨光华,胡海英等.多种支护型式在超大深基坑工程设计中的组合应用[J].岩土工程学报,2014,(z2):198-204.
[2] 张玉成,杨光华,胡海英等.多种支护型式在超大深基坑工程设计中的组合应用[C].2014:198-204.
[3] 王曙光,陆培毅,顾晓鲁等.基坑工程设计中的专家系统[J].岩土力学,2000,21(3):278-280.
[4] 王浩然,徐中华.复杂环境条件下的基坑工程设计与实测分析[J].地下空间与工程学报,2011,07(5):968-976.
[5] 龚晓南.关于基坑工程的几点思考[J].土木工程学报,2005,38(9):99-102,
关键词:基坑工程设计;多种支护型式;应用分析
伴随着城市化进程的不断加快,城市地下空间的开发受到人们的广泛关注,很多的建筑工程施工企业开始加大对地下空间开发的建设力度,尤其在对地下城市基坑工程规划设计的过程中方案和施工也变得复杂起来。要想设计出科学合理的基坑需要考虑的因素有很多,主要包括基坑支护的安全系数、基坑区域的地质特点、基坑的面积和基坑施工的技术等,许多的城市基坑设计不单单由设计人员完成,而是很多的部门进行可行性和可操作性的探讨,对基坑开挖带来的社会问题、环境问题和安全问题等进行充分的考虑。因此,传统单一的支护方式不能符合现在基坑设计的复杂工艺要求,很普遍的使用多种支护型式在超大基坑工程里的组合设计进行应用。
一、超大基坑的支护型式
(一)目前我国建筑企业通常采用的基坑支护型式
在基坑工程施工环节里,对超大基坑的支护型式一般是下面几种:挂壁式、放坡开挖式、重力式、内部支撑式、外力拉锚式、土钉墙等,但是我国基坑工程实际施工的过程中一般采取的是放坡开挖式、土钉墙和复合土钉墙等,这些多元化的基坑支护型式极大的丰富了施工手段,满足了施工技术全面性的要求。
(二)基坑支护发展的新型技术
进入新世纪以来,基坑支护的技术紧跟时代的发展,出现了新型的基坑支护技术:第一种是SMW施工技法,这个施工技法就是人们常说的水泥搅拌桩墙,具体的施工技艺就是把水泥土桩从内部插入标号H的钢,把承载的力与放渗透的力进行结合,最终形成了可以承受压力与防止渗透的多功能支护结构围墙。SMW施工技法的支护强度承载力高,有效防止渗透,而且对于周边的影响较小,但是SMW对施工要求比较高,内部插入的钢不能进行二次回收利用,工程的投入资金比较大。
第二种是TRD施工技法,这个技法是我国从日本引入的,基本的施工步骤就是通过链锯式刀具箱笔直的插入到地下,通过横向的匀速移动,经过链条连带刀具进行循环运动,搅拌混台原图以其注入到水泥浆,最终形成了有厚度、强度的立体墙。TRD的施工技法形成的防护墙厚度、面积非常匀称,平整,整体墙壁的受力均衡。
第三种是中心岛式施工技法,主要是从基坑的中间开始施工,向四周扩散,把周边的土方清理,最后清理中心的土方,这个方式一般被应用到大型的基坑工程中,优点是基坑的挖土和运土速度进程快,但缺点也显而易见就是会增加支护的承载力度,可能会导致基坑支护的变形。
二、基坑支护设计过程中存在的问题
(一)超深基坑设计对于岩土体力学参数的要求
伴随着城市地下空间开发和超高层建筑的发展,基坑挖掘的深度也越来越深,很多的城市建筑基坑挖掘深度突破了30米,例如我们知道的上海世博变电站基坑挖掘深度34米、深圳平安大厦基坑挖掘深度32.5米,有了这些超深基坑的挖掘案例,表现了我国对于基坑挖掘技术的发展。超深基坑的受力改变了地基的受力标准,对土力学的现场试验和现场研究提出了很多现实的问题,例如超深基坑支护型式中土压力的承载范围;超深基坑对土质地貌的影响等,而且要想精确土的力度承载力和土的压迫数据,就必须要有实际的过程设计参数作为基础,才能确保超深基坑工程挖掘的安全性。
(二)土压力计算模式的应用
在进行基坑支护结构力度承载的数据测算时,必须要明确支护结构作用力的承载力度,采取支护结构里面的土压力进行计算,一定要保障支护结构土压力的承载数值和分布区域满足实际建设的支护结构设计。现在常用的基坑支护结构计算土压力的方式有下面几种:一种是把三角形结构作为挡土墙的主动承载结构,被动的部分对三脚形挡土压力进行测算;一种是在基坑表面上设置挡土墙承受主动的土压力,基坑底部采取矩形的结构承受被动土压力;还有一种是对挡土墙直接测算土压力。选取合适的土压力测算模式对于基坑支护设计有很大的影响。
(三)基坑变形和沉降的问题
现在我国进行基坑挖掘工程都会有特定的基坑等级系数进行评定的,明确的规定了基坑变形的规定值,但是不能有效的使基坑挖掘结合区域的地貌特征和环境因素,没有充分考虑到基坑的沉降和位移,造成基坑的实时监测出现误差,不能进行工作的有效指导,基坑变形的数据一般是下面两个因素确立的,一个是基坑支护结构允许的最大值变形;一个是基坑周围地貌特征环境因素允许的最大值变形。
三、基坑工程案例实况研究
(一)工程案例简介
这个基坑工程的建筑主体对象是大型的办公和商业建筑,占据土地面积65000平方米左右,设立了三层的地下室,基坑挖掘深度是15米,基坑支护长度达到720米,整个过程的施工环境非常复杂,基坑北侧有城市道路和正在施工的地铁工程,东侧也有施工的地铁工程,南侧有轻轨和广场基坑。整个基坑工程的施工环境复杂,要充分考虑基坑施工对于周边环境的影响。
(二)基坑地质概况
这个基坑施工的区域,地质由上而下地质类型分别是填土层、淤泥土层、粉质粘土砂、全风化岩带土层、强风化岩带土层和中风化岩带土层、微风化岩带土层。
(三)基坑支护设计的方案
1.基坑设计考虑因素.这个基坑工程方案的设计首先要考虑到工程设计的难点就是基坑施工环境的复杂,充分考虑到基坑开挖对于周边的影响,尤其是对地铁工程的影响。基坑挖掘的地质条件差,要考虑到沉降和坍塌的现象。
2.基坑支護型式分析.基坑支护型式的选择要从整体出发,充分考虑到基坑周围的环境和基坑的地质状况,由于基坑挖掘的面积范围较大,要注意基坑南侧和广场基坑连通不采取支护出现受力不均衡的问题,不应该采用内部支撑的方式和预应力锚索的施工方式,而是需要使用中心岛式和逆作法的施工方案。
(四)基坑支护的计算数据分析
在进行基坑施工的过程中,选择了合适的基坑支护型式,就要对支护型式承载力度进行科学的数据分析,使基坑工程的设计更加规范合理。
结束语:
总之,基坑工程的设计不仅由设计人员完成,而是很多的部门进行可行性和可操作性的探讨,對基坑开挖带来的社会问题、环境问题和安全问题等进行充分的考虑才完成的。因此,传统单一的支护方式不能符合现在基坑设计的复杂工艺要求,很普遍的使用多种支护型式在超大基坑工程里的组合设计进行应用。
在进行地下空间的开发过程中,传统单一的支护方式不能符合如今繁琐复杂的基坑设计,因此人们为了顺应地下基坑的设计开始采用多种支护方式进行统一的应用。我国的基坑工程发展比较完备,伴随着城市化进程的加深,基坑工程所需要的技术和设计水平也越来越高,基坑出现的问题也越来越多,面临的挑战也越来越大。
参考文献:
[1] 张玉成,杨光华,胡海英等.多种支护型式在超大深基坑工程设计中的组合应用[J].岩土工程学报,2014,(z2):198-204.
[2] 张玉成,杨光华,胡海英等.多种支护型式在超大深基坑工程设计中的组合应用[C].2014:198-204.
[3] 王曙光,陆培毅,顾晓鲁等.基坑工程设计中的专家系统[J].岩土力学,2000,21(3):278-280.
[4] 王浩然,徐中华.复杂环境条件下的基坑工程设计与实测分析[J].地下空间与工程学报,2011,07(5):968-976.
[5] 龚晓南.关于基坑工程的几点思考[J].土木工程学报,2005,38(9):99-102,