深基坑支護結構設計研究

1、<p>　　深基坑支護結構設計研究</p><p>　　【摘 要】 本文首先闡述了基坑支護的設計內容，其次分析了基坑支護結構的設計原則與方法，同時對支護結構擋墻的選型、支撐體系的選型和支護結構的圍護墻計算這三個方面對深基坑支護進行結構設計，具有一定的參考價值。 </p><p>　　【關鍵詞】深基坑支護；結構設計；探討 </p><p><b>

2、　　1.前言 </b></p><p>　　高層建筑上部結構傳到地基上的荷載很大，為此多建造補償性基礎。為了充分利用地下空間，設計中一般采用設置多層地下室，因此高層建筑的基礎埋深較深，施工時基坑開挖深度較大，許多城市的高層建筑施工都需開挖深度較大的基坑，給施工帶來很多困難，尤其在軟土地區(qū)或城市建筑物密集地區(qū)。施工場地鄰近的已有建筑物、道路、縱橫交錯的地下管線等對沉降和位移很敏感，不允許采用較經(jīng)濟的放坡

3、開挖，而需在人工支護條件下進行基坑開挖。支護結構如何選型、進行合理的布置和設計計算，這些會直接影響如何組織施工，以及施工過程中的支護結構監(jiān)測和環(huán)境保護等問題。 </p><p>　　2.基坑支護的設計內容 </p><p>　　基坑支護的設計內容一般包括：支護體系的方案比較和選型（擋墻和支撐體系）；支護結構的強度和變形驗算。進行設計時應考慮的荷載有：土壓力、水壓力、地面超載、影響范圍內建（

4、構）筑物產(chǎn)生的側向荷載、施工荷載及鄰近基礎工程施工的影響。 </p><p>　　3.基坑支護結構的設計原則與方法 </p><p>　　基坑支護結構設計的原則為：安全可靠；經(jīng)濟合理；便于施工。 </p><p>　　根據(jù)現(xiàn)行國家行業(yè)標準《建筑基坑支護技術規(guī)程》，基坑支護結構應采用分項系數(shù)表示的極限狀態(tài)設計表達式進行設計?；又ёo結構的極限狀態(tài)，分為承載能力極限狀態(tài)

5、和正常使用極限狀態(tài)兩類。承載能力極限狀態(tài)對應于支護結構達到最大承載能力或土體失穩(wěn)、過大變形，導致支護結構或基坑周圍環(huán)境破壞；正常使用極限狀態(tài)對應于支護結構的變形已經(jīng)妨礙地下結構施工或影響基坑周邊環(huán)境的正常使用功能?；又ёo結構均應進行承載力極限狀態(tài)的計算，計算內容包括：①根據(jù)基坑支護形式及其受理特點進行土體穩(wěn)定性計算；②基坑支護結構的受壓、受彎、受剪承載力計算；③當有錨桿和支撐時，應對其進行承載力計算和穩(wěn)定性驗算。對于安全等級為一級和對

6、支護結構變形有限定的二級建筑基坑側壁，尚應對基坑周邊環(huán)境及支護結構變形進行驗算。 </p><p>　　4.支護結構擋墻的選型 </p><p>　　支護結構擋墻的選型，涉及技術因素和經(jīng)濟因素，要從滿足施工要求、減少對周圍的不利影響、施工方便、工期短、經(jīng)濟效益好等幾方面，經(jīng)過技術經(jīng)濟比較后加以確定。而且支護結構擋墻選型要與支撐選型、地下水位降低、挖土方案等配套研究確定。 </p>

7、;<p>　　支護結構中常用的擋墻結構及其適用范圍如下： </p><p><b>　?、?鋼板樁。 </b></p><p>　　鋼板樁常用的有簡易的槽鋼鋼板樁和熱軋鎖口鋼板樁。其中熱軋鎖口鋼板樁的形式有U型、z型、一字型、H型和組合型。我國一般常用者為U型，即互相咬接形成板樁墻，只有在基坑深度很大時才用組合型。 </p><p&g

8、t;　?、?鋼筋混凝土板樁。 </p><p>　　這是一種傳統(tǒng)的支護結構，截面帶企口有一定擋水作用，頂部設圈梁，用后不再拔除，永久保留在地基土中，過去多用于鋼板樁難以拔除的地段。 </p><p>　?、?鉆孔灌注樁排樁擋墻。 </p><p>　　常用直徑為600～1000mm，做成排樁擋墻，頂部澆筑鋼筋混凝土圈梁，設內支撐體系。我國各地都有應用，是支護結構中應

9、用較多的一種。 </p><p>　　灌注樁擋墻的剛度較大，抗彎能力強，變形相對較小，在土質較好的地區(qū)已有7～8m懸臂樁，在軟土地區(qū)坑深不超過14m皆可用之，經(jīng)濟效益較好。但其永久保留在地基土中，可能為日后的地下工程施工造成障礙。由于目前施工時難以做到相切，樁之間留有100～150mm的間隙，擋水效果差，有時與深層攪拌水泥土樁擋墻組合應用，前者抗彎，后者做成防水帷幕起擋水作用。 </p><p

10、>　　④ H型鋼支柱、木擋板支護擋墻。 </p><p>　　這種支護結構適用于土質較好、地下水位較低的地區(qū)，國外應用較多，國內也有應用。如北京京城大廈深23.5m的深基坑即用這種支護結構，它將長27m的488mm× 300mm的H型鋼按1.1m間距打入土中，用三層土錨拉固。H型鋼支柱按一定間距打入，支柱間設木擋板或其他擋土設施，用后可拔出回收重復使用，較為經(jīng)濟，但一次性投資較大。 </p&

11、gt;<p><b>　　⑤ 地下連續(xù)墻。 </b></p><p>　　地下連續(xù)墻已成為深基坑的主要支護結構擋墻之一，國內大城市深基坑工程利用此支護結構為多，常用厚度為600～1000mm，目前也可施工厚度450mm的，上海至今已完成100多萬平方米地下連續(xù)墻。尤其是地下水位高的軟土地區(qū)，當基坑深度大且鄰近的建（構）筑物、道路和地下管線相距甚近時，往往是首先考慮的支護方案。上

12、海地鐵的多個車站施工中都采用地下連續(xù)墻。 </p><p><b>　?、?土釘墻。 </b></p><p>　　土釘墻是一種利用土釘加固后的原位土體來維護基坑邊坡土體穩(wěn)定的支護方法。它由土釘、鋼絲網(wǎng)噴射混凝土面板和加固后的原位土體三部分組成。該種支護結構簡單、經(jīng)濟、施工方便，是一種較有前途的基坑邊坡支護技術，適用于地下水位以上或經(jīng)降水后的粘性土或密實性較好的砂土地

13、層，基坑深度一般不大于15m。杭州地鐵的多個大型車站都采用土釘墻施工工藝。 </p><p>　　除上述者外，還有用人工挖孔樁（我國南方地區(qū)應用不少）、打入預制鋼筋混凝土樁等支護結構擋墻。近年來SMW法（水泥土攪拌連續(xù)墻）在我國已成功應用，有一定發(fā)展前途。北京還采用了樁墻合一的方案，即將支護樁移至地下結構墻體位置，軸線樁既承受側向土壓力又承受垂直荷載，軸線樁間增加一些擋土樁承受土壓力，樁間砌墻作為地下結構外墻，收

14、到較好的效果，目前亦得到推廣。 </p><p>　　5.支撐體系的選型 </p><p>　　當基坑深度較大，懸臂的擋墻在強度和變形方面不能滿足要求時，即需增設支撐系統(tǒng)。支撐系統(tǒng)分兩類：基坑內支撐和基坑外拉錨?；油饫^又分為頂部拉錨與土層錨桿拉錨，前者用于不太深的基坑，多為鋼板樁，在基坑頂部將鋼板樁擋墻用鋼筋或鋼絲繩等拉結錨固在一定距離之外的錨樁上。土層錨桿錨固多用于較深的基坑。 &l

15、t;/p><p>　　目前支護結構的內支撐常用的有鋼結構支撐和鋼筋混凝土結構支撐兩類。鋼結構支撐多用Φ609圓鋼管和H型鋼。為減少擋墻的變形，用鋼結構支撐時可用液壓千斤頂施加預應力。 </p><p>　　6.支護結構的圍護墻計算 </p><p>　　（1）荷載與抗力計算 </p><p>　　作用于擋墻上的水平荷載，主要是土壓力、水壓力和地面

16、附加荷載產(chǎn)生的水平荷載。要求精確計算土壓力是困難的，因為影響因素根多，它不僅取決于土質，還與擋墻的剛度、施工方法、基坑空間尺寸、無支撐時間的長短、氣候條件等有關?？筛鶕?jù)《建筑基坑支護技術規(guī)程》的規(guī)定，對荷載和抗力按所列公式進行計算。 </p><p>　?。?）支護結構計算 </p><p>　　對于較深的基坑，排樁、地下連續(xù)墻圍護墻應用最多，其承受的荷載比較復雜，一般應考慮土壓力、水壓力

17、、地面超載、影響范圍內的地面上建筑物和構筑物荷載、施工荷載、鄰近基礎工程施工的影響（如打樁、基坑土方開挖、降水等）。作為主體結構一部分時，應考慮上部結構傳來的荷載及地震作用，需要時應結合工程經(jīng)驗考慮溫度變化影響和混凝土收縮、徐變引起的作用以及時空效應。排樁和地下連續(xù)墻支護結構的破壞，包括強度破壞、變形過大和穩(wěn)定性破壞。其強度破壞或變形過大包括：拉錨破壞或支撐壓曲，過多地增加了地面荷載引起的附加荷載，或土壓力過大、計算有誤，引起拉桿斷裂，

18、或錨固部分失效、腰梁破壞，或內部支撐斷面過小受壓失穩(wěn)。為此需計算拉錨承受的拉力或支撐荷載，正確選擇其截面或錨固體。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]李鐘.深基坑支護技術現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢（一）[J].巖土工程界，2008，（1）. </p><p>　　[2]高大釗，陳漢忠等.深基坑工程[M].北京：機