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浅谈深基坑支护结构技术类型及选型方法

  中图分类号TU93
  深基坑工程在地下工程的不断发展过程中日益增多,而了解深基坑支护结构技术类型,掌握深基坑结构选型方法是保证深基坑安全的前,直接关系到整个工程的安全、工期和费用,甚至人们的生命财产和切身利益。本文结合深基坑的特点,详细阐述了几种深基坑支护结构技术类型及选型方法。
  关键词深基坑 支护结构 技术类型 选型
  深基坑工程是一项系统的工程,主包括深基坑支护结构的设计与施工、土方开挖、地下水控制、工程监测和周围环境保护等内容;深基坑工程具有很强的知识性、技术性、综合性,其中包含了强度、稳定和变形等问题,涉及工程地质、土力学、基础工程、结构力学、工程结构、施工技术等学科;深基坑工程相关许多不确定性、模糊性因素,具有较强的个性和实践性。
  在当今新的时代环境下,深基坑工程又呈现出许多新的特点。特别是深基坑支护结构,它虽然属于临时性建筑,但它直接关系到整个工程的安全、工期和费用。总结起来,深基坑工程具有以下特点深基坑支护体系具有较大 的风险性,因为其一般是临时结构,安全储备较小;深基坑工程的区域性比较强;深基坑工程具有很强的个性及实践性;深基坑工程综合性强;深基坑工程具有较强的时空效应;深基坑工程是系统工程;深基坑工程具有环境效应。因此,了解深基坑支护结构技术类型,并且合掌握深基坑结构选型方法尤为重。
  一、深基坑支护结构类型
  一般的深基坑支护结构类型主有以下几种
  1、排桩支护。排桩桩掉型应根据工程与水文地质条件及当地施工条件确定,桩径应通过计算确定。一般人工挖孔桩桩径不宜小于8mm,冲(钻)孔灌注桩桩径不宜小于6mm。
  排桩中心距可根据桩受力及桩间土稳定条件确定,一般取1.2~2.d(d为桩径),砂性土或粘土中宜采用较小桩距。
  排桩支护的桩间土,当土质较好时,可不进行处理,否则应采用横挡板、砖墙、挂钢丝网喷射砼面层等措施维护桩间土的稳定。当桩间渗水时,应在护面上设泄水孔。
  排桩桩顶应设置钢筋砼压顶梁,并宜沿基坑成封闭结构。压顶梁工作高度(水平方向)宜与排桩桩径相同,宽度(垂直方向)宜在.5~.8d(d——排桩桩径)之间,排桩主筋应伸入压顶梁3~35d(d——主筋直径),压顶梁可按构造配筋。排桩与顶梁的砼强度等级不宜低于C2。
  2、钢板桩支护。钢板桩支护工程是指在运用钢板桩在施工的过程中到达基坑支护的作用的施工过程。钢板桩施工在码头、货场、护岸、山石、固定、防波堤、导流堤、浮标、船坞、水闸、引水管、地基、防渗墙、挡水墙等等永久性建筑物,以及挖掘挡土墙,土沙崩溃防止板、临时护岸、围堰工程、封闭、临时中心岛等临时性构筑物等过程中经常被应用。用于基坑支护的钢板桩,进行外观表面缺陷、长度、宽度、厚度、高度、端头矩形比、平直度和锁口形状等检验、对桩上影响核打设的焊接件割除(有割孔、断面缺损应补强)。有严重锈蚀,量测断面实际厚度,予以折减。
  3、地下连续墙支护。当在软土层中基坑开挖深度大于1 米、周围相邻建筑或地下管线对沉降与位移求较高时常采用地下连续墙作基坑的支护结构。地下连续墙具有如下优点
   ①墙体刚度大、整体性好, 因而结构和地基变形较小,可用于超深的支护结构;
   ②适用于各种地质条件。特别是遇到砂卵石地层或求进入风化岩层时, 钢板桩难于施工, 可采用地下连续墙支护;
   ③可减少工程施工时对环境的影响。但是造价高、对废浆液难于处理。就到考试
  4、土钉墙支护。土钉墙是由天然土体通过土钉墙就地加固并与喷射砼面板相结合,形成一个类似重力挡墙以此来抵抗墙后的土压力;从而保持开挖面的稳定,这个土挡墙称为土钉墙。土钉墙是通过钻孔、插筋、注浆来设置的,一般称砂浆锚杆,也可以直接打入角钢、粗钢筋形成土钉。土钉墙的做法与矿山加固坑道用的喷锚网加固岩体的做法类似,故也称为喷锚网加固边坡或 喷锚网挡墙,建筑基坑与护坡技术规程JGJ12-99 正式定名为土钉墙。
  土钉墙应用于基坑开挖支护和挖方边坡稳定有以下特点(1) 形成土钉复合体、显著高边坡整体稳定性和承受边坡超载的能力。(2) 施工设备简单,由于钉长一般比锚杆的长度小的多,不加预应力所以设备简单。(3) 随基坑开挖逐层分段开挖作业,不占或少占单独作业时间,施工效率高,占用周期短。(4) 施工不需单独占用场地,对现场狭小,放坡困难,有相邻建筑物时显示其优越性。(5) 土钉墙成本费较其他支护结构显著降低。(6) 施工噪音、振动小,不影响环境。(7) 土钉墙本身变形很小,对相邻建筑物影响不大。
  
  二、 深基坑支护结构选型方法
  1.基本依据 ①基坑侧壁安全等级( 《建筑基坑支护技术规程》 (jgj12-99 和地 基基础设计等级( 《建筑地基基础设计规范》 (gb57-22) ; ②基坑的开挖深度和平面尺寸; ③边坡的设计坡度; ④坑壁土体的物理力学性能; ⑤地下水位状况; ⑥地面荷载的分布及大小,施工荷载及相邻建筑物的荷载; ⑦周围环境(临近建筑物、临近地区的地下管线和地下构筑物的 状况、周围道路交通状况及相邻工地的施工情况等)和施工季节; ⑧设计的容许变形量; ⑨施工因素(施工单位的资质、技术水平和设备状况等) ; ⑩业主对基坑支护的求。 在选择支护结构类型时,综合考虑技术、经济、安全和环境等 求,即做到技术措施得当、经济合理、结构安全和对环境无害。
  2.选型原则依据《建筑基坑支护技术规程》 (jgj12-99) ,进行支护结构选型。
  目前,深基坑支护结构选型的常用方法是人工方法,但近年来也出现了一些
  新的选型方法或选型辅助方法。归结起来,主有以下几种
  ①直接经验判断法。传统的深基坑支护结构选择方法是经验判断法,即设
  计人员根据个人经验和地区特点进行分析、类比和推理,从而得出一个最优实施
  方案。事实上,深基坑工程是一个很复杂的系统,影响因素众多,因素间又相互
  影响和约束,仅用直接经验判断法很难达到既安全又经济的效果。
  ②层次分析法。深基坑支护方案的优劣受众多因素影响,应用层次分析
  原理,将复杂的深基支护方案决策问题层次化,并根据深基坑支护系统的特点建
  立层次结构模型,通过逐层分析比较,选出最优支护方案。
  ③灰色系统理论与方法。根据灰色关联分析原理,将影响待决策的深基
  坑支护方案的众多因素的理想解指标值组成比较数列,影响深基坑支护方案决策
  的实际指标值组成参考数列,根据灰色优化理论模型得出综合的深基坑支护的最
  优支护方案。
  ④模糊综合评判法。模糊综合评判法是一种定性、定量相结合,解决涉
  及多个指标(或因素)的事物的评价问题的方法。在分析深基坑支护方案优选的
  影响因素的基础上,出方案评判的指标体系,应用模糊综合评判理论建立深基
  坑支护方案的模糊优选模型,可以较全面、清晰、有效地评判这一有众多因素制
  约的复杂系统,从而得到最优支护方案。
  ⑤推理网络法。深基坑支护体系的推理网络,是将影响因素与支护方案
  之间的关系形成推理网络图,各种因素对支护方案的影响程度则采用专家排序打
  分的方法确定,然后通过算法和评价,用定性的方法推理决策出优化方案。推理
  网络方法的实质是产生式专家系统的一种拓展和归结。
  ⑥类比学习法。类比学习就是当一个设计对象进入系统后,不是通过规则知识的推理,而是通过与已知工程进行比较,而得出设计方案的一种决策方法。该方法是通过样本库与当前设计的已知属性的模糊距离来实现的,即依据贴近样本和当前设计的已知属性(如基坑几何特征、地质条件、环境条件等),来确定当前设计的未知属性(支护结构类型)。其学习模型包括模糊聚类、模糊识别、模糊匹配和模糊评价四个步骤。把推理网络和类比学习结合起来,一定程度上克服推理网络的主观局限性和类比学习的客观局限性,能更好地用于深基坑支护方案选择。
  ⑦计算机辅助优选方法。近年来,随着计算机技术的发展,利用计算机
  强大的储存和计算功能,基于计算机技术的改良选型方案得到了较大发展。中南
  大学的李廷做了基于关系数据库的专家系统在深基坑支护结构选型中的应用研
  究;现在市场上出现的“深基坑支护之星”软件和同济“启明星”深基坑系列软
  件也都是以人机配合的方式,在计算机上进行半自动或自动设计,对深基坑支护
  结构型式的优化选择有一定的推动作用。
  三、总结
  做好深基坑的设计具有重的现实意义,保证基坑安全的前下降低工程造价,增强市场竞争力,为企业创造更多的利润,为社会创造更大的价值。本文详细探讨了深基坑支护结构技术类型及选型方法。深基坑支护结构选型的影响因素多而且具有较强的模糊性和不确定性,了解深基坑支护结构技术类型及选型方法是做好深基坑工程的前,随着社会的进步,岩土工程的不断发展,深基坑工程将会面临更多的新的问题,做好此项工作,需从业者不断学习,不断实践不断发展。
  参考文献
  1陈军;深基坑支护工程的设计、施工与监测J;湖南大学学报(自然科学版);22年S1期
  2 赵志缙,应惠清.简明深基坑工程设计施工手册M.北京中国建筑工业出版社,2
  5 周忠伟.深基坑支护方案的优选决策J.渤海大学学报,24.375~78
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