深基坑支护设计
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深基坑支护设计范文第1篇
1.深基坑支护的设计要求
基坑工程设计和施工总的要求就是要做到设计先进、经济合理、施工方便、安全可靠。基坑支护作为一个结构体系，应要满足稳定和变形的要求，即通常规范所说的两种极限状态的要求，即承载能力极限状态和正常使用极限状态。所谓承载能力极限状态，对基坑支护来说就是支护结构破坏、倾倒、滑动或周边环境的破坏，出现较大范围的失稳。一般的设计要求是不允许支护结构出现这种极限状态的。基坑支护设计相对于承载力极限状态要有足够的安全系数，不致使支护产生失稳，而在保证不出现失稳的条件下，还要控制位移量，不致影响周边建筑物的安全使用。因而，作为设计的计算理论，不但要能计算支护结构的稳定问题，还应计算其变形，并根据周边环境条件，控制变形在一定的范围内。一般的支护结构位移控制以水平位移为主，主要是水平位移较直观，易于监测。水平位移控制与周边环境的要求有关，这就是通常规范中所谓的基坑安全等级的划分，对于基坑周边有较重要的构筑物需要保护的，则应控制小变形，此即为通常的一级基坑的位移要求;对于周边空旷，无构筑物需保护的，则位移量可大一些，理论上只要保证稳定即可，此即为通常所说的三级基坑的位移要求；介于一级和三级之间的，则为二级基坑的位移要求。对于一级基坑的最大水平位移，一般宜不大于30 mm，对于较深的基坑，应小于0.3%H，H为基坑开挖深度。对于一般的基坑，其最大水平位移也宜不大于50mm。一般最大水平位移在30mm内地面不致有明显的裂缝，当最大水平位移在40-50mm内会有可见的地面裂缝，因此，一般的基坑最大水平位移应控制不大于50mm为宜，否则会产生较明显的地面裂缝和沉降，感观上会产生不安全的感觉。一般较刚性的支护结构，如挡土桩、连续墙加内支撑体系，其位移较小，可控制在30mm之内，对于土钉支护，地质条件较好，且采用超前支护、预应力锚杆等加强措施后可控制较小位移外，一般会大于30mm。
2.深基坑支护的设计思路
对于一个深基坑支护结构的设计，要根据拟建工程水文地质条件、设计经验及技术条件，综合考虑国家的经济及法律规定、工期要去、造价要求等来选择最佳设计方案。设计首先应是概念设计，重点在于可行性方案的筛选与优化，对支护结构方案的选择和优化可按以下步骤进行：①对于深基坑不是特别大时，应首先考虑悬臂式支护结构，该结构主要利用基坑地面以下土体提供的土压力来维持支护体系平衡，主要结构形式为桩排支护结构和地下连续墙两类。但深基坑的设计时，一般不考虑悬臂式板桩支挡。如果考虑采用也应当对悬臂式支护结构增加内支撑的方法，使之形成混合式支护结构，支撑形式常采用锚杆拉接或内支撑形式。②其它形式的方案，如钢板桩、土钉、锚杆、拱圈、网状树根桩加固、逆作法等的选择，设计人员应根据工程的具体情况，通过综合分析比较的方法来确定支护结构的种类、平面布置形式及其支护材料。③设计时应充分考虑地下水的影响，它直接关系到设计方案的成败，如基坑土层为渗透系数较高的粉砂、圆砾等土层时，井点降水法是一种经济有效的方法。采用该法不仅可使基坑处于干燥状态而便于施工，还可显著改善土层的物理力学性质，有效减少支护结构的内力和变形，从而可达到节约和安全的目的。有时为了减小降水引起的地面附加沉降或对邻近建(构)筑物造成影响，还可采用井点回灌技术。当底层为渗透系数较小的粘性土、淤泥等土层时，可采用深层搅拌桩和高压旋喷注浆形成止水帷幕。总之，不同的支护结构适应于不同的水文地质条件，因此，应因地制宜选择经济适用的方案。
3.深基坑支护设计中若干技术难点分析
3.1支护结构侧向土压力的计算
支护结构的计算，首先是土压力的取值问题。土压力的分布和计算，目前国内普遍采用古典的朗肯土压力理论，且假定支护结构是竖直的，土压力的作用方向水平，墙背光滑，不计土体对支护体的摩阻力。朗肯土压力理论用到支护结构计算上时，由于该理论的主动土压力和被动力土压力是建立在极限平衡状态概念的基础上。据现有的研究结果表明，达到被动土压力的位移一般为达到主动土压力位移的10-50倍。在实际工程中，由于支护结构常常不允许产生达到被动极限平衡状态时所需要的位移，实际的被动土压力一般均低于被动极限值。因此，在进行支护结构计算时，用朗肯土压力理论计算所得到的被动土压力是偏大的，使用时需要折减。折减系数的取值与被动区上体的土质和支护结构的型式密切相关，应根据被动区土体的土质和支护结构型式，以及对支护结构位移限制的程度，采用不同的折减系数。譬如对水泥土重力式挡墙，当被动区的土层为淤泥质粘土时，折减系数宜取0.5-0.6；当被动区土层为砂性土或被动区土体已经过水泥搅拌桩改良时，折减系数可取0.75-0.85。对于被动土压力的计算，如考虑土体的弹性抗力作用，会更接近于实际。由于土的弹塑性性质，其抗力问题比较复杂，目前仍普遍按弹性地基的假定进行计算，通常采用文克勒假定的弹性地基上竖直梁的计算方法。
3.2用H.B1um理论计算悬臂式板桩墙支护结构
悬臂式板桩墙支护结构的内力计算，目前多用H.Blum理论来求解。此理论假定坑底出现的被动土压力近似地发生在弯点下面，并在这部分阻力的中心处(C点)用一个反力Rc来代替，支护桩插入深度t0用X来表示，它必须满足围绕C点使∑Hc=0的条件。由于土的阻力是向板桩方向逐渐增加，使用∑Hc=0的等式时会得到一个较小的插入深度，H.Blum建议计算所得的X增加20%，即插入深度t0=u+1.2X。为简化计算，H.Blum提供了理论计算曲线图，避免了多次方程求解，为计算提供了方便。
3.3土水压力的计算
传统深基坑侧上压力的计算理论主要以朗肯理论和库仑理论为基础，这两种理论无论在基本假设上，还是在计算原理上都存在一些缺陷。主要表现为：①实际深基坑工程围护墙通常不满足古典土压力理论的假设条件。②古典土压力理论没有考虑围护墙的变形过程，而仅以墙移达到使墙后土体出现极限状态的平衡条件为计算依据.实际上围护墙变形通常达不到使土体出现极限平衡状态的位移值，且其变形是随开挖的深入而变化的，上压力也随着变化。此外，传统深基坑侧土压力的计算方法没有顾及深基坑坑内外通常存在较大水位差的实际情况，忽视了渗流效应对土压力的影响等问题。在设计时，应当注意影响土水压力的若干因素。具体包括：土体的应力状态和应力路径、孔隙水压力、边界条件等。
4.结语
由于基坑设计与水文地质、工程地质条件密切相关，地基土参数的试验方法、取值、地下水的影响往往是确定支护结构设计的因素，设计人员首先应该当根据水工地质勘察的结果和自身的岩土工程设计经验，综合设计难点和要点以及对工期、造价等要求，来确定基坑支护设计方案。
【参考文献】
深基坑支护设计范文第2篇
关键词:深基坑 支护 工艺
中图分类号:TU19 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)09(a)-0080-01
1合理设计支护的意义
经济的腾飞,城市的发展,高层建筑越来越多。在具体的工程中我们发现,深基坑开挖和开挖后地下室的施工还存在着坑边坡土方易失稳的现象,通过大量的工程实践分析其成因,大概有这么几个:(1)对有丰富的地表水,同时地下水水位较高的土层实施基坑开挖,没有进行有效的降、排水措施,导致受到地表水以及地下水的影响出现土体湿化,内聚力降低的现象;(2)开挖基坑过深,但是放坡偏少,开挖不同土层时,没有注意到土的特性的不同,应该对应地放成不同的坡度;(3)虽然实施了边坡支护,不过选择措施不合适,不能满足现场和设计的要求,支护没有起到相应的作用;(4)如果基坑坡顶存在太大的堆载,附近有动荷载,容易导致坡体内剪切应力增大而出现土方失稳。
不过不管什么原因一旦导致深基坑边坡土失稳,将造成局部或大面积塌陷、滑塌,使地基土层受到扰动,承载力降低,施工困难,甚至影响到周边建筑物和设施的安全。但由于考虑到基坑支护是临时性结构,因此,必须对基坑边坡进行具体分析,采取经济且合理的支护措施。
2深基坑工程的内容
2.1 现场勘察
勘察对具体的施工方法的选择和施工顺序起到指导作用,是工程质量和安全的重要保障,通过勘察来确定施工场地的岩土参数与地下水参数,对其随地层位移的限值作出分析;同时也要调查场地附近和周边的建筑设施、地下埋设物和城市道路设施等等外部施工环境。
2.2 支护结构设计
这个方面的内容包括挡土墙围护结构、支承体系以及土体加固等几个部分的设计。同时也要注意与基坑工程的施工方案紧密结合起来搞好支护结构设计,设计必须以勘察和调查结果为主要依据,其中囊括了当地的经验,场地的土体及地下水状况,场地四周环境,安全所允许的地层变形限值等等,还要结合考虑工期和成本因素。
2.3 截水、降水
对于埋置有潜水型、承压型等类型地下水的建筑厂地,其深基坑工程尚可以通过止水帷幕和坑内降水措施,为顺利基抗开挖做好准备,同时也可以保护基坑四周的环境。
2.4 支护的施工与基坑开挖
这是具体的内容,工程降水、土方工程和工程的施工组织设计与实施都属于这个内容。
2.5 预测地层位移与保护周边工程
土体和支护结构的性能与地下水的变化是地层产生位移的原因,不过施工工序和施工过程也有可能产生地层位移。需要及时的检测,一旦发现预测的变形超过了工程允许值,必须对支护结构设计与施工方案进行再商讨和修改,如果地层位移比较大,对周边的重要工程设施应该采取专门的保护或和必要的加固措施。
2.6 现场监测
不能等工程结束后,出现土方明显失稳时再进行补救,应该在工程的实施过程中,及时地进行检测,根据监测的信息和数据,有序地指导整个过程的施工。
3支护系统功能分类
按照功能可以将支护系统分为以下三类。
3.1 截水系统
该系统的功能是阻挡坑外渗水,常见的处理措施有:深层水泥搅拌桩、地下连续墙、压密注浆、旋喷桩,以及锁口钢板桩形成截水帷幕等等。
3.2 挡土系统
该系统的功能是形成支护挡土墙或者是形成支护排桩来阻挡坑外土的压力,常见的处理措施有:深层水泥搅拌桩、钢板桩、钻孔灌注桩、钢筋混凝土板桩,以及地下连续墙等等。
3.3 支撑系统
该系统的功能是限制围护结构位移同时支承围护结构侧力,常见的处理措施有:钢筋混凝土内支撑、钢管与型钢内支撑和钢与钢筋混凝土组合支撑等等。
4深基坑支护方法及适用性分析
4.1 钢板桩支护
该工艺的主要材料是由带锁口或钳口的热轧型钢制成的钢板桩,其截面形式常见的有U形、Z形和直腹板型三种,在实施中把这种钢板桩互相连接就形成钢板桩墙,其施工简单,所以被广泛应用于挡土和截水。
其施工的缺点是施工时容易引起相邻地基的变形和产生噪声振动,严重影响了周围环境影响,不宜在人口密集、建筑密度很大的地区使用;另外,其柔性较大,对支撑或锚拉系统设置要求很高,一旦设置上有一定的偏离,会导致较大的变形,不宜用于深度大于7m的基坑支护。
4.2 深层搅拌支护
该工艺是利用水泥作为固化剂,机械进行搅拌,把固化剂和软土剂拌和到一块,固化剂和软土之间发生多个物理化学反应后逐步硬化,成型后是具有水稳定性、整体性和一定强度的水泥土桩墙。适用于除了机质土、泥炭质土以外的多种土层的直接使用,对有机质土、泥炭质土,通过试验后再确定。
其缺点是基坑开挖深度不宜大于6m。
4.3 排桩支护
该工艺是柱列式间隔布置钢筋混凝土挖孔、钻(冲)孔灌注桩作为主要挡土结构的一种支护形式。在实施过程中,柱列式间隔布置又有桩与桩之间疏排布置和密排布置两种形式。
灌注桩施工简便,不需要大型机械,实施中可以采用用机械钻孔或者人工挖孔,没有打入桩的噪声、振动和挤压周围土体带来的危害,成本较地下连续墙低。当基坑深在8m到14m之间,对周围环境要求不十分严格时,多考虑采用排桩支护。
4.4 地下连续墙
该工艺具有整体刚度大的特点和良好的止水防渗效果,适用于地下水位以下的软粘土与砂土等多种地层条件和复杂的施工环境,尤其是基坑底面以下有深层软土需将墙体插入很深时,因此在国内外的地下工程中得到广泛的应用,并取得较好的社会效益和经济效益。
其缺点就是地下连续墙在坚硬土体中开挖成槽会有较大困难,尤其是遇到岩层需要特殊的成槽机具,施工费用较高。
4.5 土钉墙支护
该工艺是一种新的技术,用于土体开挖和边坡稳定,由于经济、可靠且施工快速简便,土钉墙支护施工速度快、用料省、造价低,与其他桩墙支护相比,工期可缩短50%以上,节约造价60%左右。已在我国得到迅速推广和应用。
不过土体具有临时自稳能力是土钉支护使用的前提要求,所以,土钉墙在应用上受到一定的地质条件限制。其适用于非软土场地和二、三级基坑,不宜使用于基坑深度大于12m的情形。
5结语
“十坡九塌因为水”,截水、降水在基坑边坡支护施工中尤其要引起注意。另外,施工中要与周围建筑的业主沟通好,尽量不要对周围环境产生太大的影响,合理选择好支护施工工艺,确保工程的质量安全的前提下,尽量节约成本。
参考文献
深基坑支护设计范文第3篇
【关键词】高层建筑；深基坑;支护；设计
一、工程概述及周边环境条件
1、工程概况
本项目南北长109.00m,东西宽39.60～46.00m,大致呈梯形,主楼19层和裙楼7层。框剪结构,基础类型拟采用独立基础或条基。由于受已有道路、建筑的限制,土方的开挖放坡较小,需采用近似垂直开挖,为保证基础施工的安全,需采用基坑支护。
二、基坑支护设计方案
按照设计原则及设计依据,考虑工程现场条件和地质情况及需要着重解决的问题,本工程可采用的支护方式有:(1)桩锚联合支护;(2)超前微型桩复合土钉墙支护;(3)土钉墙支护。
1、桩锚联合支护
基坑东侧边坡分一级开挖,深度9.5m,建筑物距基坑口距离约9.0m,基础埋深较浅,且在建筑物与坑口间有一条水泥混凝土道路通过,存在有活荷载作用,边坡安全性要求较高。由于受环境条件的限制,基坑采用垂直开挖,边坡设置桩锚支护,桩间喷射厚10cm的C20砼面层。
基坑南侧与东侧有着相似的环境条件,支护结构可按东侧执行。
2、护坡桩
（1）护坡桩布置
在基坑开挖线外侧0.6m位置处的坡顶布置φ600mm钢筋砼桩1排,单桩长度24.53m,间距1.2m。桩顶设计标高+0.50m(自然地面),钢筋笼采用通长配筋,主筋为15φ25HRB335钢筋,加强箍筋按φ14@2000沿笼长均布,螺旋筋按10@150设置,钢筋笼主筋保护层50mm。
（2）护坡桩施工技术要点
①钻进成孔时控制好桩长、桩径、垂直度,桩体垂直度偏差≯1%,桩位偏差≯50mm。②在钻孔过程中和成孔后均应不断置换泥浆进行清孔,清孔完毕立即进行成孔质量检查验收,对每根桩的孔位、孔深、孔径和沉渣应及时检查,填写施工记录,桩径允许偏差≤30mm,泥浆密度应为1.05～1.10kg/L。检查成孔质量合格后,应尽快安装钢筋笼、浇注水下混凝土。
（3）混凝土灌注
①保证灌注过程机械性能可靠,钢筋笼与桩孔中心基本重合。
②导管使用前必须认真检查导管的密封性能及同心度,并检查导管连接的可靠性。
③导管下入孔中后需测量孔底沉渣和泥浆密度,若未达到要求须进行清孔。灌注砼前用导管进行二次清孔,使孔底沉渣控制在现行规范要求以内。
3、预应力锚杆
（1）预应力锚杆布设，详见表1
（2）预应力锚杆施工工艺要求
①预应力锚杆参数
锚杆是一种受拉结构体系,其设计参数按其所用材料与其受力状况进行确定,详见表1。
②预应力锚杆施工技术要求
锚杆水平向孔距偏差≯50mm,垂直方向孔距误差≯100mm。锚杆孔深不应小于设计孔深,也不应大于设计长度的1%。
钻孔底部的偏斜尺寸不应大于锚杆的3%,可用钻孔测斜仪控制钻孔方向。
③预应力锚杆注浆技术要求
注浆浆液采用水灰比为0.4～0.5的水泥浆,水泥采用P.O32.5级普通硅酸盐水泥,必要时可加入一定量的外加剂和掺合料。
注浆采用二次注浆技术,第一次注浆后6～8h内通过注浆管进行二次劈裂注浆。
在注浆压力过高、注浆量达到设计要求的情况下可以停止注浆,注浆作业开始和中途停止时间较长,在作业时宜用水或稀浆冲洗注浆泵和注浆管道。
浆体硬化不能充满锚固体时应进行补浆,保证锚杆体质量。
④预应力锚杆张拉技术要求根据开挖时基坑的实测变形情况对预应力锚杆的张拉和锁定进行动态信息控制,锚杆的张拉与锁定符合以下要求:锚固段强度>18MPa并达到设计强度的90%后方可进行张拉工作;锚杆张拉顺序应考虑对邻近建筑物和锚杆的影响;预应力锚杆张拉至设计张拉值的0.9～1.0倍以后,再按要求进行锁定;锚杆张拉控制应力不应超过锚杆体强度值的0.85倍。
4、土钉墙支护
基坑西侧与北侧边坡开挖分2级进行,深度分别为5.0、9.5m。坡顶距开挖线外缘1.5m处布置摩擦锚杆1排,长度2.0m,间距1.5m。坡面布置支护土钉6排,水平间距2.0m,垂直间距1.5m,呈梅花形布置,倾角15°,孔径100mm,配筋采用φ16～22mm的HRB335型号钢筋制作。
(1)布筋网。分布筋φ8@150mm×150mm,加强筋φ12@1500mm×1500mm纵横布置。
(2)土钉墙设计参数。按照有关基坑支护规范和技术规程创建工程地质数值模型,利用理正软件对2个支护剖面的支护结构进行内部稳定性、外部整体稳定性、抗倾覆稳定性等进行数值模拟计算,综合确定支护土钉的设计参数。
(3)土钉成孔要求。采用锚杆机或人工洛阳铲成孔,成孔直径100mm,孔深宜大于设计孔深100mm,成孔角度13°～15°。土方开挖与支护分层分段进行,每层开挖深度≯1.7m,每段开挖长度≯25m。
(4)土钉制作安装要求。土钉配置钢筋采用直径φ12～28mm的HRB335型号钢筋制作,施工前现场取样进行材料复试检测。土钉杆体应沿土钉轴线方向每间隔2m设置一个居中支架,以保证土钉体质量,居中支架采用φ8mmR235型钢筋制作,并将用作居中支架的钢筋两段弯曲成弧形,与土钉钢筋有效焊接。
(5)注浆要求。根据本工程条件注浆采用水泥浆,水泥采用P.O32.5级普通硅酸盐水泥。水泥浆液水灰比为0.4～0.55。注浆应从孔底开始灌注,当孔口有浆液流出并加压稳定后,方可停止注浆。
(6)编扎钢筋网。钢筋网片采用φ8mm钢筋调直,按双向间距为150mm编扎。搭接长度≮200mm,或采用焊接,并随坡就平铺设。铺好后,应在其上面点焊,使土钉、钢筋网、加强筋连成一体。
(7)喷射混凝土面层。喷射混凝土的面层强度为C20,喷射混凝土采用P.O32.5级普通硅酸盐水泥。配合比一般采用水泥∶砂∶碎石质量比为1∶2∶2,水灰比为0.4～0.5,具体参数值由现场确定。喷射混凝土面层厚度100mm,分两层喷射。
(8)防排水措施。防排水对基坑安全非常重要,一旦有水侵入基坑周围,将改变坑壁地基土的力学性质及土的受力特征,基坑施工时要求截断所有通往基坑的水源。挂网喷护面层设置排水口,分别在4m和9m处设2排排水口。
三、施工中应急措施
考虑到基坑工程的特殊性,施工中要采取以下措施:
(1)保证坡面按设计放坡率放坡,禁止超挖,基坑开挖时分层分段进行,最下层土方开挖时要分段预留土墩,保证基坑安全;
(2)施工中加强基坑及周边环境变形观测工作,发现异常及时进行设计变更,以确保基坑安全。
四、结语
1、土方开挖与边坡支护同步进行,缩短了工期。
深基坑支护设计范文第4篇
深基坑支护不仅要求确保边坡的稳定,而且要满足变形控制要求,以确保基坑周围的建筑物、地下管线、道路等的安全。如今支护结构日臻完善,出现了许多新的支护结构形式与稳定边坡的方法。
根据本地区实际情况,经比较采用钻孔灌注桩作为挡土结构,由于基坑开采区主要为粘性土,它具有一定自稳定结构的特性,因此护坡桩采用间隔式钢筋混凝土钻孔灌注桩挡土,土层锚杆支护的方案,挡土支护结构布置如下:(1)护坡桩桩径600mm,桩净距1000mm;(2)土层锚杆一排作单支撑,端部在地面以下2.00mm,下倾18°,间距1.6m;(3)腰梁一道,位于坡顶下2.00m处,通过腰梁,锚杆对护坡桩进行拉结;(4)桩间为粘性土不作处理。
2.深基坑支护土压力
深基坑支护是近些年来才发展起来的工程运用学科,新的完善的支护结构上的土压力理论还没有正式提出,要精确地加以确定是不可能的。而且由于土的土质比较复杂,土压力的计算还与支护结构的刚度和施工方法等有关,要精确地确定也是比较困难的。目前,土压力的计算,仍然是简化后按库仑公式或朗肯公式进行。常用的公式为:
主动土压力:
Eα=1/2γH2tg2(45°-Φ/2)-2CHtg(45°-Φ/2)+2C2/γ
工中:Eα——主动土压力(KN),γ——土的容重,采用加权平均值。H——挡土桩长(m)。Φ——土的内摩擦角(°)。C——土的内聚力(KN)。
被动土压力:EP=1/2γt2KPCt
式中:EP——被动土压力(KN),t——挡土桩的入土深度(m),KP——被动土压力系数,一般取K2=tg2(45°-Φ/2)。
由于传统理论存在达些不足,在工程运用时就必须作经验修正,以便在一定程度上能够满足工程上的使用要求,这也就是从以下几个方面具体考虑:
2.1.土压力参数:尤其抗剪强度C/Φ的取值问题。抗剪强度指标的测定方法有总应力法和有效应办法,前者采用总应力C、Φ值和天然重度γ(或饱和容量)计算土压力,并认为水压力包括在内,后者采用有效应力C、Φ及浮容量γ计算土压力,另解水压力,即是水土分算。总应办法应用方便,适用于不透水或弱透水的粘土层。有效应力法应用于砂层。
2.2.朗肯理论假定墙背与填土之间无摩擦力。这种假设造成计算主动土压力偏大,而被动土压力偏小。主动土压力偏大则是偏安全的,而被动土压力偏小则是偏危险的。针对这一情况,在计算被动土压力时,采用修正后的被动土压力系数KP,因为库仑理论计算被动土压力偏大。因此采用库仑理论中的被动土压力系数擦角δ,克服了朗肯理论在此方面的假定。可以求得修正后的KP是:KP=〔CosΨDCosδ[KF)]-Sin(Ψo+δ)SinΨo〕2
式中是按等值内摩擦角计算,对粘性土取ΦD=Φ是根据经验取值,δ一般为1/3Φ-2/3Φ。
2.3.用等值内摩擦角计算主动土压力。在实践中,对于抗深在10m内的支护计算,把有粘聚力的主动土压力Eα,计算式为:E=1/2CHtg2(45°-Φ/2)+2C2/γ。
用等值内摩擦角时,按无粘性土三角形土压力并入Φo,E=1/2γH2tg(45°-Φ/ 2),而E=E由此可得:tg(45°-[SX(]Φo2= rH2tg2(45°-Ψ/2)-4CHtg(45°-Ψ/2)+4C2/r2rH2
2.4.深基坑开挖的空间效应。基坑的滑动面受到相邻边的制约影响,在中线的土压力最大,而造近两边的压力则小,利用这种空间效应,可以在两边折减桩数或减少配筋量。
2.5.重视场内外水的问题。注意降排水,因为土中含水量增加,抗剪强度降低,水分在较大土粒表面形成剂,使摩擦力降低,而较小颗粒结合水膜变厚,降低了土的内聚力。
综上所述,结合本场地地质资料以及所选择的基抗支护形成,水压力和土压力分别按以下方式计算:
2.5.1.水压力:因支护桩所处地层主要为粘性土层,且为硬塑中密状态,另开挖前已作降水处理,故认为此压力采用水土合算是可行的。
深基坑支护设计范文第5篇
关键词:深基坑;组合方案;优化设计
随着经济建设的快速发展和人们生活水平的不断提高，近年来，我国的各类建筑得到了迅猛的发展，基坑工程的规模不断增大，开挖的深度也越来越大，但是由于深度较大的基坑往往都是在城市中心，建筑物比较稠密、地下管线很复杂，没有足够的空间提供放坡施工的需要，所以常采用在支护结构保护下的垂直施工方法。目前，支护类型非常多，选择合理的支护型式，需要对深基坑支护工程方案进行优化设计。
1深基坑支护设计现状
当前深基坑支护工程设计中存在的问题主要体现在以下几个方面：①岩土施工中的深基坑支护设计参数在选择上不合理。尤其是对于一些工程项目地质情况较为复杂的项目区域，地质条件复杂、支护的深度较大使得这一偏差越来越大，如无法对岩土施工中的深基坑支护所承受的土压力进行准确的计算则会使得岩土施工中的深基坑支护的安全性大大折扣。②在岩土施工中的深基坑土体取样代表性不强。在岩土施工中的深基坑土质取样中采取的是对项目地的土质进行随机取样，但是由于岩土施工中的深基坑土质的复杂性及土质的不均匀性使得采样所取得的土质数据与项目现场实际情况之间存在着一定的偏差。③对岩土施工中的深基坑开挖的空间效应考虑较少。以往所采用的岩土施工中的深基坑支护在设计时是根据平面应变问题来进行设计的，其能够适应于细长型的岩土施工深基坑支护，但是在应用于长方形的深基坑支护时则无法取得良好的支护效果，因此在岩土施工中的深基坑支护中需要在平面应变进行设计的基础上，对岩土施工中的深基坑支护结构进行一定的调整，以使其能够满足深基坑挖掘的空间效应的要求，确保岩土施工中的深基坑支护的安全性与可靠性。
2深基坑支护工程方案推理机制分析
深基坑支护工程方案推理机制的建立主要包括以下内容：①基坑支护工程组合方案设计，深基坑开挖与支护工程方案种类繁多，各方案的相互匹配可演变出多种整体支护方案和细部结构设计方案。根据各种施工方案的不同特点，对施工方案分类组合，支护方案分类见图1，按可能存在的施工方法构成100余种组合方案供系统筛选，例如代码101、201、301、401、501、601为单排悬壁式透水结构的人工挖孔桩，其余类推；②基坑支护工程系统组合方式及流程，从系统优化理论出发，对支护工程系统中涉及的因素归类，划分相应的研究层次，每个层次划分为若干个既相对独立又相互关联的子系统，系统运行初级子系统所获得的结果作为二级子系统的输入量或边界条件，由此系统进入二级优化，依此类推，直至整个系统优化分析过程的完成。一般说，构成基坑支护系统的第一级要素由支挡结构体、降排水与土方开挖3者构成；③基坑支护方案的确定，基坑支护设计工作主要采用的是直径较大的钻孔灌注桩，结合钢筋混凝土作为支撑的支护设计。能够较好产生止水效果，根据地质实际状况进行现场监测，搜集相应的参考数据，归纳分析数据特点，不断地满足深厚饱和软土区基坑支护设计的要求，实现结构受力均衡，有效的避免事故的发生。对基坑进行分段支护结构设计，确定各分段钻孔灌注桩规格，基坑支护结构的选型要充分地考虑到挖深、桩径、桩间距、嵌固深度以及配筋数量等；④基坑设计计算分析，基坑支护方案设计计算主要采用的是弹性法，能够对不同土层面进行计算，计算结果将会显示基坑支护整体的稳定结构特点，对比《建筑地基基础设计规范》将会充分地了解到安全系数，在进行基坑支护水平位移最大限度监测的时候，主要是通过抛物线法对地表沉降情况进行确定，能够获取到最大数值的差异，要将最大数值控制在《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）的要求。
3基坑支护工程优化设计
3.1工程实例概述
该商业楼初步设计方案打算建设在地下1层，基坑设计的深度约为5.1m，相关配套设备的地下2层深度约为1层深度的2倍。正在使用的地铁站位于2条路的交叉口位置。车站主体外包尺寸为152.3m×17.6m，车站底板深度约16.5m，设计方案中预留的出入口的深度与2层地下设施的设计深度保持一致。交叉的2条道路均为主要干道，配备有相关的居民日常生活中常用的配置设施。其中，受商业楼基坑施工影响较为明显的居民配套设施为预留的雨水管，其施工建设的深度在3m左右。管底距出入口顶板较近，容易遭受到预留出入口在后续施工过程中对其造成的影响。
3.2设计方案的分析与优化
①围护桩墙、支撑的设计参数之间的比较。为了满足设计及计算的信息要求，根据相关规范对基坑稳定性、围护桩墙强度及变形控制等方面的要求，按照实际施工要求及建筑物的基本特征和功能需求设定好围护墙的各个参数。②模型的维度、尺寸以及相关参数。考虑到边界对现有建筑物的影响，统一将模型的边界确定为结构边界外侧25m。土体采用D-P方式进行施工，并在初始应力状态分析及开挖过程模拟阶段对土体赋予不同的弹性模量，围护结构、各层结构板和市政管线采用线弹性板单元进行模拟应用，内支撑结构采用线弹性梁单元模拟。③计算结果。基坑的最大水平位移出现在基坑底面以上接近坑底的部位，与基坑围护桩墙优化分析时常采用的Winkle地基梁法算得的围护墙体变形具有相同的规律。在对基坑施工完成之后，既有预留出入口上方雨水管的变形小于其相邻两侧区域，源于该处水管底部距出入口顶板距离近，而出入口结构沉降小，对雨水管具有类似结构基础的承托作用。为降低基坑施工时该区域水管因较大差异沉降而增加的水管损伤风险，雨水管敷设施工时，已在预留通道两侧各设置1座检修井以增加管线对地层沉降的适应能力。地铁车站的底板变形呈现在近基坑开挖一侧较大，往远处逐渐减小的特征。其中，平面上位于既有预留出入口区域的变形梯度较大，原因为计算模型与所模拟的实际结构具有差异性。
3.3结果分析
通过上述方案的对比分析得出，方案1受到的环境影响较方案2、方案3大，但仍可满足周边建、构筑物的保护要求，特别是运营地铁的安全要求。商业基坑虽然说在设计及施工中面临开挖面积大、与地铁车站及管线的平行段长度长等诸多问题，但基坑与车站平行段间的水平净距位于基坑开挖的显著影响区以外，区基坑与车站既有预留通道的衔接段，基坑的主要变形为横断面方向，即平行于地铁车站的方向，且基坑沿深度方向设置3道内支撑体系，由此对车站的直接影响较小；地铁车站底板埋深大于本基坑的底板深度客观上符合相邻基坑开挖“先深后浅”的基本原则。同时，车站围护墙底的深度较大，对地层位移具有一定的隔断效果。因此，在具体的施工进行之前，优先选择方案1具有很高的商用价值和实践意义，值得各个相关单位关注和采纳。
4结束语
综上所述，需要结合深基坑支护工程施工经验结合工程建设目标的设定建立方案推算比较机制，对编制的施工方案进行比较分析，最终选出最佳的施工方案，保证符合技术要求，满足施工质量。
作者:杨政举 单位:贵州省地矿局112地质大队
参考文献
1杨培明.深基坑工程支护方案的优化设计.现代物业•新建设，2013，12（9）
