结合实例探讨基坑支护结构设计

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 结合实例探讨基坑支护结构设计 摘 要：基坑支护是一种特殊的 结构方式，具有很多功能，不同的支护 结构适应于不同的水文地质等条件，因 此要根据具体问题，具体分析。本文结 合工程实例介绍了高层建筑物的地基深 基坑支护结构设计特点和原则及重点阐 述了设计方案，仅供同行参考。 中国论文网 /2/view-12834473.htm 关键词：基坑；支护结构；高层 建筑；设计分析 中图分类号： TV551.4 文献标 识码： A 文章编号： 基坑开挖和支护方案设计是施工 方案中的重要部分，它直接影响到施工 进度。质量安全和经济效益，但是基坑 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 的支护结构设计问题迄今为止还没有得 到很好的解决。目前急需一种能够适应 不同建筑环境的计算合理、安全可靠的 基坑支护设计方法，因此，对地基基坑 支护结构设计方法的研究越来越具有实 际意义。 1 基坑支护结构设计特点 为提高支护工程设计水平，并制 定适当的施工组织设计，应了解高层建 筑物地基深基坑支护工程的以下特点： (1)基坑支护结构强度破坏可能危 及周围建筑物安全，支护结构的变形亦 可能引起基坑周围构筑物的破坏，因此， 设计中需给予综合考虑； (2)一般在基坑开挖与支护的同时 还需采取必要的降水措施，以减少支护 的结构上的侧压力和避免坑底隆起，但 同时又需防止降水对周围建筑物的影响； (3)施工场地狭窄，邻近建筑物和 地下设施多，基础施工(如开挖、降水、 打支护桩等)可能危及其安全或影响正 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 常使用，事先应妥善考虑，采取相应的 预防措施； (4)基础埋深往往不同，如主楼基 础较深，裙楼基础较浅，要合理安排施 工顺序，一般宜按先深后浅的顺序进行 施工。 2 基坑支护工程设计原则 21 设计状态 高层建筑的地基深基坑的支撑结 构的设计主要考虑下面两种状态： (1)承载能力的极限设计状态，主 要指的是支撑的结构和被支护土体的破 坏、基坑底失稳和管涌等导致的地基土 体或者是支护结构的破坏。图 l 是几种 典型的桩锚支护结构的破坏装填，包括： 挡土结构受弯破坏(见图 1a)；嵌入 深度不足，挡土结构趾部嵌固被动抗力 不够造成的破坏(见图 lb)；上述两种 现象伴随发生(见图 1c)；锚杆抗拉拔 失效及边坡整体失稳(见图 ld)；地下 水造成的坑底隆起或管涌(见图 1e)。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 图 1 支护系统的破坏极限 (2)正常使用极限状态，这一设计 极限状态指的是支撑结构的变形很大， 有可能会使得基坑周围环境的平衡状态 破坏从而会产生不良的影响。 2.2 地基基坑的安全等级 高层建筑基坑支撑结构的设计可 以根据表 1 采用相应的安全等级和重要 性系数指标。 安全等级 破坏后果 一级 支护结构破坏对基坑周边 环境影响很严重 1.10 二级 支护结构破坏对基坑周边 环境影响很小，但对本地工程地下结构 施工影响严重 1.00 三级 支护结构破坏对基坑周边 环境及地下结构施工影响不严重 0.95 表 1 地基的基坑安全等级重要性 系数 2.3 设计内容 依据上述两种极限状态的要求， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 高层建筑的深基坑支撑设计的内容应包 括： (1)依据支撑的形式及其受力的特 点进行稳定计算； (2)基坑支撑结构的受压、受弯和 受剪承载力的计算； (3)如果有锚杆或者内支撑结构设 计时，要对其进行承载力的计算和稳定 性的验算； (4)对一级高层建筑的基坑，还应 进行支撑结构水平位移的计算。 3 工程实例 3.1 工程概况 某楼为一地下 2 层地上 8 层建筑， 负 2 层的高为 3.5m，负 1 层层高为 3.8m，总建筑高度为 21.55m。该建筑 为预应力混凝土的板柱框架的结构，柱 基础为人工挖孔灌注桩。该建筑场地呈 现西低东高的缓坡形，东西方向最大的 高差 3.45m。地基的基坑最大开挖深度 是 11.35m，最小的开挖深度是 7.95m。 该建筑工程的场地的地基主要组 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 成为残积含砂粉质粘土、粘土质砾砂和 强风化安山玢岩，地基的等级为 3 级。 场地勘探深度的 9.55m 范围内地基土无 地下水，但是地基填土底部向坑内部渗 水。当地的标准冻结深度是 2.05m。场 地内地基土由上至下分为 3 层： (1)混填土质层：土质十分的疏松， 主要构成为建筑垃圾及部分生活垃圾物， 非常容易坍塌，土层 1.84.0m 厚；(2) 粘土质角砾层：土质稍不均匀，中下部 以角砾为主，上部的碎石含量比较多， 粘性土出现局部集中；角砾为坚硬可塑 状，稍湿或湿，为强冻涨土，土层 1.72.6m 厚；(3)含砂粉质粘土层：土 质较不均匀，局部为粉质粘土，主要为 含砂粉质性粘土，砾砂成分都是安山玢 岩风化物；粘性土是可塑坚硬的状态， 湿性，无摇振的反应；从上到下力学性 质逐渐加强，砂砾的含量呈递增趋势， 同下层呈渐变过渡的关系。 依据对该建筑场地的土原位的测 试和土工试验的综合分析，确定该场地 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 土(岩)层承载力的特征值为：(1) 粘土质 角砾(洪坡积 )： =205kPa；(2) 含砂粉质 粘土： =235kPa；(3) 强风化安山玢岩： =505kPa。 3.2 高层建筑的基坑支撑结构设 计方案 支撑结构设计分为允许顶部的变 形和不允许顶部的变形。若建筑基坑边 距相邻建筑物十分的近，则基坑开挖后 不允许基坑的顶部产生水平向位移，这 时支护的结构所承受的水平推力是属静 土压力；因支撑结构产生的水平压力不 小于静土压力，基坑开挖后桩顶不会产 生水平向的变形，挡桩一侧的土压力仍 然维持为静土压力。若允许桩顶产生水 平向的位移，随着变形的不断发展，桩 侧的土压力将逐渐降低，土体内的最大 剪应力面上的抗剪阻力将达到极限值， 此时静土压力降低到主动土压力值，支 撑的结构处于临界极限的状态。若变形 继续的增加，滑动的土体将会由静止摩 擦阻力变为滑动的摩阻力，土颗粒之间 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 的粘聚力将消失，抗滑力会减小，因此， 支撑结构力要与结构的变形相协调。该 高层建筑工程的局部地基支撑结构平面 图如图 2 所示。施工为了保证地下室结 构工程的顺利进行和地基基坑开挖过程 中相邻宅楼的安全，依据施工场地的地 质条件，施工方利用负 1、2 层已建成 的楼盖和钢筋砼柱作为了横向支撑的支 座，用带有钢板翼缘的型钢立柱支撑的 结构与负 1 层以下钢筋砼外墙施工整体 化考虑轴所管区域地基基坑支护 结构设计的方案。 沿着基坑的边缘拟建挡土墙设一 座 1500mm 间距的 I25b 型钢质立柱， 各个立柱翼缘之间采用用厚为 20mm 的 钢板焊接成一体，且来用水平撑杆与负 1、2 层已建成部分的楼盖或柱相连，水 平撑杆则由 214a 的槽钢对焊而成。设 计果图如图 2。 （a） 1-1 剖面图 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 (b)2-2 剖面图 图 2 地基支护结构设置方法田 本工程采取与地下层外墙整体化 考虑的基坑支撑设计的方案，合理实用 地解决了在保证工程进度的前提下，高