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谈市政地下工程深基坑支护结构设计 【摘 要】 市政工程应社会发展需要呈现出快速开展的趋势,一些地下工程设备逐步被推行,与此同时,也面临着深基坑工程问题。在市政地下工程中,判定支护结构的类型,是深基坑支护结构中的重要部分。本文对市政地下工程深基坑支护结构的设计进行了分析。

/1/view-12286544.htm 【关键词】 市政地下工程;
深基坑支护;
结构设计 引言 在地下施工中,基坑支护结构设计是其中十分重要的部分,由于基坑支护结构设计受到较多因素的影响,在进行设计时需要对其科学性和合理性进行充分考虑,确保施工安全。

一、基坑支护的设计内容 在通常的基坑支护设计中,其设计内容多数是以支护体系的方案比较和造型,支护结构的强度和变形验算为主。同时在设计时还要对土压力、水压力、地面超载、侧向荷载、施工荷载及邻近基础工程施工的影响进行充分地考虑,确保施工时的安全。

二、市政地下工程基坑支护结构的设计原则与方法 在进行地下工程基坑支护结构设计时,需要以安全可靠、经济合理及便于施工作为其设计的基础原则,并在此基础上选择适合的设计方法。在进行地下工程基坑支护结构设计时,需要依据极限状态表达式来进行,同时还要对支护结构的极限状态进行划分,通常以承载能力极限状态和正常使用极限状态为主。承载能力极限状态其所对应的状况时支护结构已达到了最大限度的承载能力或是土体存在着失稳、变形严重从而导致支护结构或基坑周围环境受到破坏。而正常使用极限状态则是指支护结构发生变形已影响到结构施工的或是周边环境的正常使用功能。所以在进行地下工程基坑支护结构设计时,需要对其承载力极限状态进行计算,通过对土体稳定笥、结构承载力及锚杆、支撑的承载力和稳定性进行计算后,从而对极限状态进行掌握。另外对于支护结构变形有限定的基坑侧壁,则还需要验算基坑周边环境及支护结构变形的情况。

三、市政地下工程支护结构挡墙的选型 在地下工程基坑支护结构设计时,对于支护结构挡墙的选型会受到许多因素的影响,所以在选型时需要以满足施工要求为前提,尽可能的减少可能对周边环境所带来的影响,更利于施工及取得较好经济效益方面来进行考虑,在技术方面和经济方面进行相互对比后,选择最佳的挡墙选型。另外在进行挡墙选型时,还要充分的考虑到所选档墙与支撑选型、地下水位及挖土方案的配套性,确保选型的正确性和合理性。

1、钢板桩 比较常用的钢板桩有简易槽钢和热轧锁口两种,而热轧锁口钢板桩其主要以U型、Z型、一字型、H型和组合型等形式为主,通常情况下我国在基坑支护结构设计中多以U型钢板桩为主,通过相互咬接从而形成板桩墙,其他形式的较为少用,组合型的钢板桩往往只是在基坑较深时才能使用。

2、钢筋混凝土板桩 钢筋混凝土板桩应用的时间较为久远,可以称为传统的支护结构,其截面当有一定的挡水作用,而且在使用完后则作地基的一部分留在里面不再拔除。

3、排桩挡墙 目前这种结构在施工中应用较为广泛,其是利用钻孔灌注桩、人工挖孔桩或SMW桩等单根桩体做成排桩挡墙,利用顶部浇筑钢筋混凝土圈梁来设成内支撑体系。由于挡墙具有较大的钢度,抗弯能力较好,具有较小的变形,所以无论是在土质较好地区还是在软土地区都可以使用,而且具有较好的经济性。但由于其需要永久的留在地基土中,所以会对以后地下工程施工造成一定的影响。当前由于技术限制,还无法做到完整的相切,桩之间还有一定的间隙,使挡水效果受到一定的影响,所以在需要进可以将其与深层搅拌水泥土桩挡墙进行组合使用,不仅有效地增强了抗弯能力,而且还起到良好的挡水作用。而其中SMW工法亦称劲性水泥土搅拌桩法,即在水泥土桩内插入H型钢等(多数为H型钢,亦有插入拉森式钢板桩、钢管等),将承受荷载与防渗挡水结合起来,使之成为同时具有受力与抗渗两种功能的支护结构的围护墙。SMW支护结构的支护特点主要为施工时基本无噪音,对周围环境影响小;
结构强度可靠,凡是适合应用水泥土搅拌桩的场合都可使用,特别适合于以粘土和粉细砂为主的松软地层;
挡水防渗性能好,不必另设挡水帷幕;
可以配合多道支撑应用于较深的基坑;
此工法在一定条件下可代替作为地下围护的地下连续墙,在费用上如果能够采取一定施工措施成功回收H型钢等受拉材料;
则大大低于地下连续墙,因而具有较大发展前景。

4、H型钢支柱、木挡板支护挡墙 这种支护结构适用于土质较好、地下水位较低的地区,国外应用较多,国内也有应用。如某大厦深23.5m的深基坑即用这种支护结构,它将长27m的488mm300mm的H型钢按1.1m间距打入土中,用三层土锚拉固。H型钢支柱按一定间距打入,支柱间设木挡板或其他挡土设施,用后可拔出回收重复使用,较为经济,但一次性投资较大。

5、地下连续墙 地下连续墙是当前深基坑施工中应用最多的支护结构,而且对于地下水较高的地区更具有适用性,许多地铁车站由于其紧临地下管线及地下的建筑物及构筑物,所以通常都会选择采用地下连续墙作为支护方案。另外逆作地下连续墙支护结构分层挖土,分层构筑楼板,从根本上改善了传统开挖方法的受力状态。它分层降水并边开挖边构筑墙体,有利于基坑隔水,防止降水对临进建筑的影响。比传统开挖更加安全

6、土钉墙 在进行基坑边坡支护时通常会采用土钉墙,其是将原位土体利用土钉加固后来确保基坑边坡的稳定性,其组成部分是土钉、钢丝网喷射混凝土面板和加固后的原位土体。利用土钉墙进行支护不但具有较好的经济性,而且施工简单,易于结构设计,通常在地下水位以上及具有良好地质条件同时对周边环境要求较宽松时上使用。该方法还可作为永久性结构在需要维持边坡稳定的结构中使用。

四、支撑体系的选型 在地下工程深基坑支护施工中,支撑体系选型主要看基坑的平面尺寸大小、基坑深度、地质情况及支护挡墙结构选型等几个方面来确定。在基坑深度较浅,地下水较深,地质情况较好的情况下可采用悬臂式。在平面尺寸较小时宜优先选用内支撑,支撑可采用钢管和型钢组成。基坑平面较大时可采用内撑式或锚拉式,亦可二者相结合,具体方案还需结合考虑地质情况、支护挡墙结构选型及周围环境等。另外逆作法施工也可以理解为一种另类的支撑体系。适用于地下水位较高,周围作业面紧张、情况复杂的环境。