华新城项目AB地块4号楼基坑支护设计文献综述

 2022-10-30 10:10

文献综述(或调研报告):

随着社会经济水平的提高,人们对居住的环境要求越来越高,从而推动了建筑行业的大力发展。在大量商用、民用建筑拔地而起时,要保证建筑物的质量和施工的安全。其中,深基坑支护是施工的必要技术,发挥着重要的作用。特别是近年来高层建筑规模的不断扩大,加大了深基坑支护的应用力度,从而有效保障了工程质量,延长了建筑物的使用寿命。

基坑工程是为保证基坑施工、主体地下结构的安全和周围环境不受损害而采取的支护结构、降水和土方开挖与回填,包括勘察、设计、施工、监测和检测等。我们将开挖深度大于或等于的基坑一般被划归为深基坑。“深基坑”这一概念是世纪年代在欧美一些国家出现的,年代时,美籍奥地利土力学家太沙基和帕克等人便对开挖问题提出了预估挖方稳定程度和支撑荷载大小的总应力方法,这一原理一直沿用至今,只不过有了许多改进和完善[1]。年代和对深基坑底扳隆起进行了研究,并提出分析方法。年代在一些国家深基坑中开始使用监测设备对支护结构进行监测,分析结构的变形等。几十年的时间里,各国家的许多研究人员都开始研究,使基坑支护取得了很大的进展。

地下空间开发规模逐年增加,且位置多处于城市繁华区域。基坑开挖过程会引起周边建筑、地下结构及管线等所在位置的变形,从而影响上述保护对象的运行安全,一旦对周边建筑设施造成损坏,后果将十分严重。为了在基坑开挖过程中控制变形,减少对基坑周边环境的影响,对面积较大的深基坑多采用分区域、分阶段的开挖方法[2]。通过对开挖时间、空间的设计,将基坑开挖引起的变形控制在安全范围之内。

基坑工程可以分为放坡开挖基坑和有支护基坑。就支护结构面言,可分为自立式支护结构和有撑锚的支护结构[3]。若按支护墙刚度分类,支护结构体系还可分为刚性和柔性两种。刚性支护在基坑开挖过程中变形很小(但位移可能并不小),如重力式水泥搅拌桩支护;柔性支护在基 坑开挖过程中的变形较大,如地下连续墙支护和排桩支护等。

关于深基坑开挖和支护,根据场地及施工条件,供选择的方法很多。基坑支护设计中我们首先要根据岩土勘察报告和结构整体的需求选择适合工程需求的支护形式,然后合理确定影响支护设计的参数以及实测的实验数据,确保以上信息的情况下对支护结构进行计算分析,通过计算分析进行支护结构的设计,设计包括结构截面、入土深度、配筋、稳定性验算、抗倾覆验算等[4]。根据支护型式的不同,其造价也不同,合理选择基坑支护型式对整个工程造价产生影响。

基坑支护包括两个主要的功能一是挡土,二是止水。目前工程所采用的支护结构型式多样,通常可分为桩墙式支护体系和重力式支护体系两大类[5]。而对粉砂和粉土地基的基坑围护主要是地下水处理的问题。地下水处理有两种思路:止水和降水。止水帷幕施工成本较高,有时施工还比较困难,特别当坑内外水位差较大时,止水帷幕的止水效果往往难以保证。有条件降水时应首先考虑采用降水的方法。在降水设计时要合理评估地下水位下降对周围环境的影响。为了减小基坑降水对周围的影响,如需要也可通过回灌提高地下水位。在粉砂、粉土地基地区,有条件采用土钉支护时应首先考虑采用土钉支护。如基坑较深,可采用浅层土钉支护,深部采用排桩墙加锚或加撑支护[6]。

对一个具体的基坑支护工程,能够准确的计算出土压力对工程设计是非常重要的,只有正确计算出土压力才能保证工程的设计安全稳定。在基坑支护结构上最主要的荷载就是土压力,所以说土压力的确定是基坑支护设计的关键问题。经典土压力理论的计算前提是考虑三种极限的状态,即主动、被动、静止三种不同受力状态的土压力。其中计算侧向土压力使用较多的是库伦土压力理论和郎肯理论[7]。经过实际工程的实践说明这两种方法最有实用效果而且比较理想。

对于某特定的基坑工程来说,满足要求的基坑支护型式可以有多个,从单个条件来评价都是满足要求的,但不同的方案在不同的方面优势不同,如果只是做单方面的评价,很难做出选择[8]。因此,合理评价一个基坑支护方案的优劣,或是在几个备选的基坑支护方案中挑选出最优的方案需要综合考察各方面的因素。基坑支护方案的科学性、基坑支护系统的可靠性与稳定性、基坑施工方案的合理性、基坑支护方案的经济性等方面都是方案选择需要考虑的因素。

根据基坑深度不同,适合的基坑支护形式也不同,不同性质的土层,适用的基坑支护形式也不同[9]。排桩或地下连续墙,适于基坑侧壁安全等级一、二、三级,悬臂式结构在软土场地中不宜大于5m,当地下水位高于基坑底面时,宜采用降水、排桩加截水帷幕或地下连续墙。水泥土墙,适合于基坑侧壁安全等级宜为二、三级,水泥土桩施工范围内地基土承级载力不宜大于150kPa,基坑深度不宜大于6m。土钉墙,适合于基坑侧壁安全等级宜为二、三级的非软土场地,基坑深度不宜大于12m,当地下水位高于基坑底面时,宜采用降水或截水措施[10]。

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