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基坑支护结构类型及设计

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【摘要】随着我国城市化进程的不断加快,道路地下管网、下穿立交等都会遇到基坑开挖问题。本文主要从市政工程常用基坑支护类型入手,重点对基坑设计要求、内容及依据进行分析,并有针对性地提出了一系列改善措施,以供同行参考。

【关键词】市政工程;基坑支护;结构

1引言

最近几年,因城市道路、立交桥等工程的迅猛发展,城市道路地下管网、下穿立交以及地下泵房等都会遇到基坑开挖问题。在市政工程建设过程中,如何合理选择支护结构,并依据基坑工程特点进行科学设计成为当前基坑工程亟待解决的重要问题。

2常见基坑支护类型

2.1钢板桩支护

钢板桩支护通常又分为工字钢基坑支护和拉森钢板桩支护两种方式:在一般黏质土、砂性土和粒径不大于100mm的砂卵石基坑中,通常会采用工字钢基坑支护方式。采取这种方式能够降低成本,施工过程比较简单,较为节省材料,但是采用这种方式止水性能不够完善。因此当出现地下水位高于基坑底标高的情况时,施工过程中要先进行基坑降排水处理。同工字钢基坑支护方式相比,拉森钢板桩止水性较强,刚度强,同样施工比较简单,而且可以对材料进行重复使用。通常用于抗洪及地下隧道中。但是这种方式在施工过程中噪声较大,在城市内部使用的较少。

2.2钻孔灌注桩

钻孔灌注桩是较早时期出现的一种方式,通过在现场机械钻孔形成桩孔,将预制的钢筋笼放置其中,继而将混凝土灌注成桩,在高层建筑中使用的较为广泛。在这种施工方式中,现场施工的质量对桩的形成有至关重要的影响。

2.3地下连续墙

地下连续墙是由意大利发明并传入到众多国家的施工工艺,地下连续墙是利用各种挖槽设备,在特制泥浆的护壁作用下,在地下挖出窄而深的沟槽,然后在沟槽内放置钢筋笼,并在其内浇筑水下混凝土而形成一道具有防渗挡土和承重功能的、连续的地下墙体。地下连续墙在施工过程中噪声小,防渗透性能好,施工过程的工期较短,因此大型基坑工程多采用这一施工工艺。

2.4SMW工法

SMW工法20世纪70年代在日本发明的一种施工工艺,通过对多轴型钻探搅拌机的利用,能够实现就地钻掘切削土体,待到达预定深度后,边提钻边从钻头处喷出水泥浆,与地基土搅拌混合,然后在水泥混合物凝固前插入H型钢或其他型钢材,以此形成一道具有一定强刚度的、连续完整的、复合均匀无接缝的地下连续墙体。这种方法施工周期短,对环境的影响较小,而且止水性能比较好。通常这种工艺被应用于地下建筑工程中。

3基坑支护结构设计方案的要求及主要内容

3.1基坑支护结构设计方案的要求

建筑施工基坑支护结构设计方案简称为设计方案,它是根据相关的资料文件和规范标准为设计依据,并结合基坑施工周边的地质条件和环境,施工基坑开发的深度等为依据,做出合理的、先进的、实用的、安全的环境保护的方案。并且,在基坑施工处理的使用期限内还要保证基坑周边的建筑、地下设施、道路、管线等安全和正常的使用,保证城市主体建筑的地下结构不受施工的影响。并且还要正确合理的判断施工的参数值和计算结果,从而设定出规范的设计方案数据,并根据行业内的标准对设计的方案进行更新。

3.2基坑支护结构设计方案的主要内容

3.2.1方案设计的基本情况

施工基坑在设计过程中,要写明工程的名称,业主的单位和详细的地址,并且要拟定建筑物的层数,结构特点,高度和基本的建筑形式。地下室的层数和面积,室外与地面的标高,地下室顶板的设计标高,地下室层高和底板的开挖,基坑的深度,面积,周长和周边的环境。支护的采用方法与结构,基坑挡水及降水措施和预计施工的时间等。

3.2.2等级设计

根据基坑开挖的深度和规模,周边的地质条件和环境,采用《基坑支护结构的设计方案与设计的确定办法》,并且在设计的过程中也要根据《建筑基坑支护技术规程》来设计支护结构的使用期限,并不小于一年。

3.3基坑方案设计的依据与图纸

3.3.1设计的依据

根据基坑开挖的相关资料,在基坑开挖时要具备岩土工程的详细勘察资料,基坑深度现场的地形图和工程路线图。还要拟定建筑的平面图,立体图和剖面图,并根据这些基本的图面对其设计进行布局。并且,在设计时也要根据相关的标准、规程和设计规范,利用电脑软件对基坑开挖的设计方案进行设计。还要对基坑在场地的地下水的补给和排泄进行重点的规划,对各地下水层之间的水力进行联系,使地下水的来源、质量、深埋情况及变化幅度都有一定的了解,从而对基坑的支护结构、开挖和周边环境降低不良的影响。

3.3.2基坑方案设计的图纸

在基坑设计方案的图纸设计时:①要设计图纸的目录,并且要根据支护的总平面设计图来设计方案。②在分段设计剖面图时也要根据剖面的图式来判断排水沟、放坡、线管、标高、止水帷幕、支撑构建、支护构件和离开挖边线3倍与基坑深度范围内的道路、市政管线、建筑物、地层以及其他基础设施。③在建设基坑方案设计图支护结构时,也要对支护结构示意图和配筋图进行标记,局部支护的结构和立面图,大样图也要重点说明。在基层开挖时也要画出其剖面图,并且对降水井和观测井的平面进行布置图设计,标明井的型号和类型。④在平面布置图的设计时还要对其进行监督,监督元件预留平面图和竖形的结构宽度,道路是否能够行使,对大车量行驶的荷载量等。

4基坑支护结构的施工处理措施

4.1钢板桩、钻孔桩和喷粉装备

施工因基坑施工要击打工程桩,就会引起震动,使土壤受到挤压,从而影响高层建筑的正常施工,所以应该在工程桩施工之低碳技术前对附近一侧的钢板进行击打,在击打钢板桩之后,在它的背后做排水沟。钻孔桩的钻孔工作应全部流于工程桩,完成之后再进行敲打施工。以这样的方式作为钻孔桩的主要施工手段,按照施工进度将喷粉桩分阶段的插入在基坑支护施工设计之中。

4.2挖土施工及支撑施工

(1)在第一支撑的制作过程中,要保证钻孔桩安全完成,并且使渣土深度达到一定指标,将一定厚度的准石粉作为支撑面的填充物。这种方式的采用,不仅要考虑运行车辆支撑力度,还要保证机械设备不会被损坏。

(2)要在第一层支撑完成后再开始第二次支撑,并根据千次的计算数据,拟定最安全的挖土深度,进行土方开挖,从而完成大面积降土。而根据对基坑支护工程实际的综合分析结果来看,设定靠近建筑物一侧的钢板桩范围和坑比设计标高要有具体的数值作为挖土深度,并在附近钢板桩处留设土台。因为土台的预留能够增强土坑能力,使钢板桩的安全性能得到了保障。机械挖土能够更有效地加快工程进度,进而提高设备利用率。并且通过实践可以指导这种方式,行之有效的在实际工作中需要帮助工程的施工。

(3)在挖土2d后,才能进行第二层支撑,如果时间拖延将影响支护结构的安全性能。最后,在桩承台施工全部完成之后,要用石粉和石渣回填基坑,保证基坑恢复到第一层支撑的深度,再拆除第二层支撑,并回填土质。

4.3钢板桩的回收及降排水的处理

运用排水沟及集水井联合方式来对基坑上部外围的排水结构进行设置。虽然钢板桩与喷粉桩的抗渗能力较强,但为避免雨水含水量以及少量渗水对于基坑开挖的影响,应该将基坑底的四周用砖砌筑8个井壁,保证砖缝输水。并且井底的标高要低于施工面,要采用纵横链接的排水方式,在井内设置潜水泵。

5结语

综上所述,当前的城市建设发展已经朝着高层性的建筑和高架建设性的公路趋势发展,促使着人们对地下区域的利用率也越来越高。特别是由于城市环境的限制性发展,深基坑支护设计的工程对于一些地下通道,或者一些道路建设区域内的建筑物安全的影响也是越来越重要。因此本文对于其进行详细的研究和分析,具有建设性的现实意义。

参考文献

[1]王凤权.谈基坑支护结构类型的选择与应用[J].黑龙江科技信息,2015(25).

[2]张银根.基坑支护结构在工程实际中的应用探讨[J].建筑设计管理,2011(02).

[3]陈志明.组合式基坑支护结构在基坑施工中的运用[J].福建建筑,2011(08)

作者:李美玲 单位:中国市政工程中南设计研究总院有限公司

基坑支护结构类型及设计责任编辑:冯紫嫣    阅读:人次