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所屬欄目:物理論文 發布日期:2010-10-28 08:25 熱度:
摘要:在支護系統中,支護狀態的動態監測與控制是一個不容忽視的重要環節。監測的內容一般包括基坑土體的位移,支護結構的變形與內力,地下水位的變化,坑周建筑物與構筑物沉降、傾斜、開裂及工作狀況等。在深基坑開挖施工時,基坑支護絕對不能忽視,否則必然會造成較大的損失,并談到了其施工管理的重點。
關鍵詞:軟土基坑,支護系統,設計,施工重點
1基坑支護系統與一般工程結構的區別
基坑支護系統除了支護結構之外,還包括工程措施(如止水、排水、降水措施)、施工組織管理、支護監測控制等。因此,基坑支護系統除了包括支護結構之外,還應包括工程措施、施工組織、工程監控等方面的內容。這些方面與支護結構有機地聯系,甚至是密不可分的。在基坑支護系統中,有些人往往只重視支護結構設計,而忽視其余,以致在實施過程中釀成事故。
除了某些與建筑物基礎或地下室結合成整體的支護結構外,一般來說,基坑支護結構屬于臨時性工程設施,其安全度水準和使用基準周期與一般建筑結構相比顯然是不同的。在許多情況下,支護結構除了要保證基坑本身的安全之外,還要保證毗鄰的建筑物、構筑物、地下管線等設施的安全。因此,對于支護結構安全度的考慮,需要根據具體情況進行分析,綜合權衡,不可一概而論。由于基坑支護系統具有臨時性、動態性與復雜性的特點,因此在基坑支護系統中,概念設計比計算設計(或參數設計)更為重要。
2基坑支護系統設計的基本原則
基坑支護系統必須滿足安全性、經濟性與可行性這3個基本要求。安全性、經濟性、可行性三者的關系是辯證統一、不可偏廢的。基坑支護系統設計的基本原則是:在滿足安全的要求與可行的前提下,使基坑支護系統的總投資最少(此處總投資,除了基坑支護結構本身的建造與拆除費用之外,還包括卸土、排水、止水、降水、護坡、應急措施、動態監測、毗鄰建筑物或構筑物觀察及加固,以及后續工序與工期影響附加值等)。
3基坑支護系統的設計思路與施工重點
如上所述,基坑支護系統首先應著眼于概念設計,著眼于可行方案的篩選與優化。這是在基坑支護系統設計中需要重點考慮的。為了正確決策,設計者必須充分了解和分析場地工程土質情況及環境情況。根據基坑支護系統的特點和基本原則,一般可按如下思路對支護方案進行選擇和優化。
3.1從經濟的原則出發,設計者首先應考慮放坡開挖。
如果基坑深度不大,而環境條件又許可,這一方案是最經濟的。如果條件受到某些限制,也可以采用局部放坡或部分放坡。在非放坡方案中,在開挖之前如有條件適當卸去一定厚度的場地土,往往能有效減少主動土壓力,收到良好的經濟效果。對于某些粉質土和砂質土,采用井點降水,可以顯著改善土體的物卵力學性質,從而有效地減少放坡量,提高基坑的穩定性。放坡開挖方案中,妥善解決地面帶水的組織排放以及放坡面的保護,是非常重要的。
3.2如果沒有條件實施放坡開挖,那就需要考慮對邊坡進行支擋。對于深度較淺的基坑,條件許可時,對基坑周圍土體本身進行加固處理(一般采用水泥攪拌樁)形成重力式擋墻,是一種比較經濟的支擋方案。有時為了節約,水泥攪拌樁可按格構式排列。需要注意的是,在選定此方案時,應對土體的可攪拌性作出判斷。對于密度程度較高的粉體質土和砂質土,以及含有較多障礙物的雜填土,應當慎重抉擇。
3.3當沒有條件實施放坡開挖,也不宜采用重力式擋墻時,可考慮采用鉆孔灌注樁、沉管灌注樁、挖孔灌注樁、鋼板樁等方法進行支護處理。
3.4隨著地下室層數的增加,基坑開挖越來越深,作為擋土結構所承受的側向力將逐步增加,懸臂式支護和自立擋土已不能滿足要求。為了減少變形,保證支護結構強度安全,必須對擋土結構施加拉錨或支撐,如場地限制,無法拉錨,采用設置內支撐組合支護系統是比較安全的。支撐系統是基坑支護很重要的一環,支撐的方式很多,有對撐和斜撐方式,有鋼支撐和鋼筋混凝土支撐。鋼支撐安裝方便,速度快,而鋼筋混凝土支撐可與圍檁澆搗在一起,是一個剛度很大的支撐系統,對減少支護結構的水平位移十分有利。目前,在各種支護手段之中,地下連續墻是一種非常強有力的支護手段。但其缺點是造價較高。一般來說,當其他支護手段難以滿足要求時,可以考慮采用地下連續墻支護。在地下室設計中,如能將側墻與地下連續墻結合起來,則可以收到良好的經濟效果。這也是拓展地下連續墻應用范圍的一種有效途徑。
3.5在高水位軟土地區,支護系統設計對于地下水及地表滯水的處理非常重要,有時甚至直接關系到設計方案的成敗,設計者必須對此高度重視。基坑場地土層主要為滲透系數較高的土層(如粉土或砂土)時,采用井點法降低地下水位,是一種頗為經濟、有效的方法。采用井點降水,不僅可以使基坑處于干燥狀態,便于施工,而且可以顯著改善土層的物理力學性能,有效減少支護結構的內力和變形,從而達到節約與安全的目的。當土層強度較高或含障礙物較多時,止水帷幕的施工也可能較困難。
3.6在采用井點降水時,有3個問題應當予以考慮:①場地土性質是否適于井點降水;②坑周邊地下水位降低是否會對環境產生明顯的不良影響;③是否能確保井點連續可靠地工作。關于井點降水對環境的影響,應根據工程具體情況進行分析。一般來說,當降水幅度較小、降水土層結構程度較高、孔隙比較小、被影響對象離基坑較遠或對不均勻沉降不很敏感時,降水造成的影響較小;反之,降水可能會造成的影響就較大。此時,可能需要根據具體情況考慮采取回灌、部分止水或被影響對象加固等措施來加以處理。
3.7當場地土層主要為滲透系數比較小的土層(如黏性土或淤泥)時,井點降水難以達到良好效果。此時宜考慮止水(土)帷幕的措施。目前,形成止水(土)帷幕的主要方法是采用水泥攪拌樁、旋噴樁或高壓注漿等處理坑周及其下部土,使之成為滲透系數極小的止水屏障。由于水泥攪拌樁造價相對低一些,所以應用較多。當水泥攪拌樁成樁困難或受場地條件限制時,則可考慮旋噴或高壓注漿。無論采用降水或止水措施,地表滯水的處理在基坑支護系統設計中均不能忽視。地表滯水一般采用排水溝與集水井加以有組織的匯集,然后用水泵排除。對于放坡或局部放坡的基坑,更應該重視,同時還應對坡面采取一定的保護措施。
3.8在基坑支護系統設計中,后續工程的施工組織不可忽視。對于上方開挖順序、開挖方式、機具進出場路線、坑周堆場及機具設備布置(尤其是塔式起重機、混凝土輸送車等),均應有明確、具體、周密的考慮。有的基坑支護工程本身設計得相當不錯,但由于忽視了與之關聯的工序的施工組織管理,從而導致發生事故。
4結語
由于基坑支護系統通常為臨時設施,而且工作狀態和條件比較復雜,不確定因素很多,考慮應急措施是非常重要的。本文著重對土質特點以及基坑支護系統進行了闡述。
文章標題:論基坑支護系統設計與施工重點
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