基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則及結(jié)構(gòu)選型淺析

1、<p>　　基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則及結(jié)構(gòu)選型淺析</p><p>　　【摘要】基坑開挖過程中不同的工程所采用的基坑支護(hù)形式不同。本文分析了工程中常見支護(hù)結(jié)構(gòu)類型、適用條件以及基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的承載力極限狀態(tài)原則和正常使用極限狀態(tài)原則，最后根據(jù)筆者多年工作經(jīng)驗(yàn)提出基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)選型。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】基坑；支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則選型 </p><p>

2、　　中圖分類號(hào)： TV551.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： </p><p>　　深基坑支護(hù)是近些年來才發(fā)展起來的工程運(yùn)用學(xué)科，相比上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)工程還不夠成熟，新的、完善的支護(hù)結(jié)構(gòu)土壓力理論還沒有正式提出，多半依靠傳統(tǒng)的土力理論及地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，使得基坑工程從設(shè)計(jì)到施工，都存在著較大的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)因?yàn)榕c各地區(qū)土質(zhì)、支護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度和施工方法等有關(guān)，結(jié)果往往不是不安全就是偏于保守甚至導(dǎo)致浪費(fèi)。特別在城市中進(jìn)行開挖時(shí)，基

3、坑周圍通常存在交通要道及各種構(gòu)筑物，這就涉及到基坑開挖中一個(gè)很重要的內(nèi)容：要保護(hù)周邊構(gòu)筑物的安全。同時(shí)，基坑支護(hù)常作為臨時(shí)結(jié)構(gòu)，經(jīng)濟(jì)問題也同樣重要。 </p><p>　　一、常用基坑支護(hù)類型的特點(diǎn)及其適用范圍 </p><p><b>　　1、放坡開挖 </b></p><p>　　特點(diǎn)：施工方便，造價(jià)低，場(chǎng)地條件要求較高，防護(hù)強(qiáng)度不高，受氣

4、候影響較大。適用范圍：在基坑開挖深度較淺時(shí)，若施工現(xiàn)場(chǎng)不需考慮相鄰構(gòu)筑物安全和正常使用時(shí)，可以優(yōu)先考慮采用該種方法。該方法適用于周圍場(chǎng)地開闊，地下水位較低，周圍無(wú)重要的構(gòu)筑物，基坑位移控制要求不嚴(yán)格，只要求穩(wěn)定的工程。但當(dāng)?shù)叵滤惠^高時(shí)，就必須結(jié)合井點(diǎn)或隔水帷幕等措施共同使用。 </p><p><b>　　2、地下連續(xù)墻 </b></p><p>　　特點(diǎn)：支護(hù)剛度

5、大，止水效果好，但造價(jià)較高，需專業(yè)的設(shè)備。適用范圍：適用于地質(zhì)條件差和復(fù)雜，基坑深度大，周圍環(huán)境要求較高的基坑。條件允許的情況下配合上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，既起到了基坑支護(hù)的作用，當(dāng)基坑施工結(jié)束后還可以作為上部結(jié)構(gòu)的一部分，既安全又節(jié)約。 </p><p>　　3、深層攪拌水泥土圍護(hù)墻 </p><p>　　作為一種原位土體加固方法，深層攪拌水泥土圍護(hù)墻應(yīng)用廣泛。深層攪拌水泥土是利用深層攪拌

6、機(jī)械在軟弱地基內(nèi)，邊鉆進(jìn)邊往軟土中噴射漿液或者霧狀粉體，同時(shí)借助攪拌軸旋轉(zhuǎn)攪拌，使噴入軟土中的漿液或霧狀粉體與軟土能充分拌和在一起，形成強(qiáng)度比天然土體高得多，并具有整體性和穩(wěn)定性的樁體，由若干這種樁體和樁周圍土構(gòu)成水泥擋土墻。 </p><p>　　特點(diǎn)：施工中無(wú)振動(dòng)；無(wú)噪聲；污染少；擠土輕微；基坑內(nèi)無(wú)支護(hù)，便于機(jī)械開挖；兼顧擋土、止水雙重功能，一般情況下較為經(jīng)濟(jì)；但是其位移相對(duì)較大(特別在長(zhǎng)基坑時(shí))，注意采取中

7、間加墩、起拱等措施加以限制，另外其厚度較大，只有在周圍環(huán)境允許時(shí)才能采用。在水泥攪拌樁施工時(shí)要注意防止污染周邊環(huán)境。 </p><p>　　適用范圍：主要適用于地質(zhì)條件稍差，地基土承載力不宜大于150 kPa，基坑深度不大于6 m時(shí)；因?yàn)槠涫┕o(wú)振動(dòng)、無(wú)噪聲、污染少的特點(diǎn)，在市區(qū)中施工更能顯示其優(yōu)越性。 </p><p><b>　　4、SMW工法 </b></

8、p><p>　　SMW(Soil Mixing Wall)工法是一種較新的用于取代常規(guī)地下連續(xù)墻做深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工方法，亦稱為勁性水泥土攪拌樁法，即在水泥土樁內(nèi)插入H型鋼等(多數(shù)為H型鋼和鋼管)，將承受荷載與防滲擋水結(jié)合起來，使之成為同時(shí)具有受力與抗?jié)B兩種功能的支護(hù)結(jié)構(gòu)圍護(hù)墻。 </p><p>　　特點(diǎn)：施工速度快，施工噪聲小，對(duì)周邊環(huán)境的影響?。唤Y(jié)構(gòu)強(qiáng)度可靠，擋水防滲性能好；若采取一定

9、的措施能回收H型鋼等材料，施工成本將大大低于常規(guī)地下連續(xù)墻。 </p><p>　　適用范圍：適用于周圍環(huán)境要求較高的松軟地層，其中特別適于以黏土和粉細(xì)砂為主的松軟地層；由于其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度可靠，凡是適合水泥土攪拌樁施工的場(chǎng)合都可以使用。 </p><p><b>　　5、鉆孔灌注樁 </b></p><p>　　特點(diǎn)：施工無(wú)振動(dòng)，施工噪聲小，無(wú)擠土

10、現(xiàn)象；對(duì)周邊環(huán)境影響??；墻體強(qiáng)度高，剛度大，支護(hù)穩(wěn)定性好，變形??；但是，樁與樁之間主要通過樁頂冠梁和圍檁連接，故整體穩(wěn)定性較差；當(dāng)工程樁也為灌注樁時(shí)，可以同步施工，便于組織，工期短；但是在高水位軟黏土質(zhì)地區(qū)，樁間縫隙易造成水土流失，需根據(jù)工程條件合理采用注漿、水泥攪拌樁等施工措施加以解決。 </p><p>　　適用范圍：適用于基坑邊存在重要構(gòu)筑物時(shí)，必要時(shí)配合預(yù)應(yīng)力錨桿(索)使用，效果更佳；適用于軟黏土質(zhì)和砂土

11、地區(qū)，但是在砂礫層和卵石層中施工困難時(shí)應(yīng)慎用。 </p><p><b>　　6、土釘墻 </b></p><p>　　土釘墻由被加固土體、放置在土中的土釘和面板組成。天然土體通過土釘就地實(shí)施加固，并與噴錨混凝土面板相結(jié)合，形成一個(gè)類似重力式擋土墻的擋土結(jié)構(gòu)，以此來抵抗墻后傳來的土壓力和其他荷載，從而保證開挖坡面的穩(wěn)定，我們稱該結(jié)構(gòu)為土釘墻。 </p>

12、<p>　　特點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單；隨基坑開挖而分層分段實(shí)施作業(yè)，施工效率高，且基坑開挖好，土釘墻也同時(shí)建好，成本相對(duì)較低。 </p><p>　　適用范圍：適用于土質(zhì)較好地區(qū)，周邊環(huán)境條件較好時(shí)用此法穩(wěn)定可靠，施工簡(jiǎn)便且工期短，經(jīng)濟(jì)性好。 </p><p>　　二、基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 </p><p>　　基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該根據(jù)其破壞后果的嚴(yán)重性分別采用不

13、同的安全等級(jí)。若破壞后果相當(dāng)嚴(yán)重應(yīng)采用一級(jí)安全等級(jí)，破壞后果嚴(yán)重的采用二級(jí)，破壞后果不嚴(yán)重的采用三級(jí)。基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)通常按照承載力極限狀態(tài)以及正常使用極限狀態(tài)來進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)算。 </p><p>　　1、承載力極限狀態(tài) </p><p>　　我們通常也將承載力極限狀態(tài)稱之為應(yīng)力極限狀態(tài)。包括下列幾種情況： </p><p>　?、倏辜羟衅茐囊鬂M足下式： </p&

14、gt;<p><b>　　τp≤[τp] </b></p><p>　　其中： p為樁所承受的剪應(yīng)力；[τp]為支護(hù)結(jié)構(gòu)的抗剪強(qiáng)度。 </p><p>　?、诳箖A覆破τ壞的極限狀態(tài)要求滿足下式： </p><p><b>　　Ep≥Ea </b></p><p>　　式中：Ep為支護(hù)結(jié)

15、構(gòu)承受的被動(dòng)土壓力；Ea為支護(hù)結(jié)構(gòu)承受的主動(dòng)土壓力。 </p><p>　?、劭够瑒?dòng)破壞的極限狀態(tài)要求滿足： </p><p><b>　　τs≤[τs] </b></p><p>　　式中：τs為滑動(dòng)面上地基土受到的剪應(yīng)力；[τs]為地基土的抗剪強(qiáng)度。 </p><p>　?、芸箯澠茐牡臉O限狀態(tài)要求滿足： </p

16、><p><b>　　M≤[M] </b></p><p>　　式中：M為支護(hù)結(jié)構(gòu)截面所受的彎矩；[M]為支護(hù)結(jié)構(gòu)的抗彎強(qiáng)度。 </p><p>　　2、正常使用極限狀態(tài) </p><p>　　我們通常也將正常使用極限狀態(tài)稱之為變形極限狀態(tài)。基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)在土側(cè)壓力的作用下若發(fā)生較大位移，那么周圍的地表勢(shì)必會(huì)出現(xiàn)下沉，有可能導(dǎo)

17、致周圍的結(jié)構(gòu)物出現(xiàn)開裂，影響其正常使用。若變形量過大，甚至?xí)斐芍車ㄖ飪A斜、倒塌，地下管線斷裂等情況。因此，在進(jìn)行基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)必須確保支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移量控制在允許范圍以內(nèi)。 </p><p><b>　　三、支護(hù)結(jié)構(gòu)選型 </b></p><p>　　基坑支護(hù)的目的是確?；娱_挖自身坑壁的穩(wěn)定及施工安全；保證周圍臨近結(jié)構(gòu)物、地下管線的安全；便于基坑開挖施工及地

18、下工程建設(shè)；支護(hù)結(jié)構(gòu)受力明確、施工方便、節(jié)約成本。因此，支護(hù)結(jié)構(gòu)選型應(yīng)該本著安全、經(jīng)濟(jì)、合理、因地適宜的原則。安全是基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的核心問題，不僅僅要考慮支護(hù)體系自身的安全，確?；娱_挖施工的順利進(jìn)行，又要保證周圍結(jié)構(gòu)物、地下管線的正常使用。支護(hù)結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性指的也不僅僅是支護(hù)結(jié)構(gòu)自身的造價(jià)，還應(yīng)該考慮到施工工期、安全等各方面的綜合經(jīng)濟(jì)效益。 </p><p>　　一個(gè)好的支護(hù)體系，應(yīng)該要做到因地制宜，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的

19、實(shí)際條件，選用合理的支護(hù)結(jié)構(gòu)形式。在地質(zhì)條件與開挖深度均相同時(shí)，允許支護(hù)結(jié)構(gòu)位移量不同，采用的支護(hù)形式及產(chǎn)生的費(fèi)用有可能相差很大。基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)因?yàn)槭且环N臨時(shí)結(jié)構(gòu)，因此再設(shè)計(jì)時(shí)采用的安全系數(shù)不宜過大，但是，必須由一定的安全儲(chǔ)備。可以從經(jīng)濟(jì)與安全兩個(gè)方面綜合考慮，可采用較低的安全系數(shù)下，加強(qiáng)基坑開挖過程中的堅(jiān)持，并準(zhǔn)備相應(yīng)的應(yīng)急措施，當(dāng)發(fā)現(xiàn)事故的苗頭時(shí)，立即處理，確保安全。 </p><p>　　一般講，軟粘土地基中

20、基坑工程要側(cè)重處理支護(hù)體系圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性問題，或者說處理好擋土問題；地下流水位較高的砂性土地基中基坑工程要側(cè)重處理好水的問題，如何降低地下水位，如何設(shè)置好止水帷幕，軟粘土地基中基坑工程支護(hù)體系失穩(wěn)往往是支護(hù)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。引起支護(hù)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的原因很多，有設(shè)計(jì)方面的原因，也有施工方面的原因，也有對(duì)地質(zhì)條件了解不清楚的原因。滲透性較大的地基中基坑工程支護(hù)體系失敗往往是水的問題未處理好。要根據(jù)地基土質(zhì)情況合理選用支護(hù)體系。 </p>

21、<p><b>　　總結(jié) </b></p><p>　　基坑支護(hù)是一種特殊的結(jié)構(gòu)方式，具有很多功能。不同的支護(hù)結(jié)構(gòu)適應(yīng)于不同的水文地質(zhì)條件，因此要根據(jù)具體問題，具體分析，從而選擇經(jīng)濟(jì)適用的支護(hù)結(jié)構(gòu)。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] 朱俠. 淺談深基坑支護(hù)方案選擇[J]