软土地基深基坑支护设计的相关探讨.pdf

软土地基深基坑支护设计的相关探讨王 茜(合肥市勘察院有限责任公司安徽 合肥)收稿日期:作者简介:王茜()女安徽萧县人硕士工程师主要从事深基坑支护设计工作摘 要:为探讨软土地基深基坑支护设计结合工程实例和理论实践立足软土地基深基坑支护设计方案的选择分析了具体的设计要点 分析结果表明软土地基深基坑支护设计具有很强的综合性而且设计难度比较大需要综合考虑多方面因素才能设计出高质量、科学合理的软土地基深基坑支护方案保证软土地基深基坑支护质量为工程项目施工建设提供稳定的基础支撑关键词:软土地基深基坑支护设计钻孔灌注桩中图分类号:文献标志码:文章编号:():/引 言软土地基普遍具有含水量大、承载力差等特点深基坑支护难度大每种深基坑支护技术都有其独特的优缺点和适用范围需要结合实际情况通过多种设计方案相互对比的方法选择出最佳的支护方案再进行有针对性的设计才能保证软土地基深基坑支护效果 很多建筑工程建成投入使用不久就出现了基础不均匀沉降或者裂缝、倾斜等问题主要原因是在深基坑支护中采取的设计方案不符合工程所在区域水文地质条件的要求 基于此开展软土地基深基坑支护设计的相关探讨就显得尤为必要 工程概述 工程简介某工程项目规模比较大基坑平面尺寸为 仅仅地下室占地面积就达到 由 栋(、)单体建筑共同组成 栋建筑工程不设地下室 栋和 栋都设置了 层地下室其中地下 层的标高为 地下 层的标高为 基坑开挖的深度在 属于典型的深基坑工程项目 水位地质条件为掌握本工程所在区域的水文地质条件在正式设计和施工前采取钻探法和室内土工实验法对本区域的水文地质条件进行勘察分析 分析结果表明本工程地质条件从上到下依次为杂填土、黏土、淤泥、淤泥质黏土 地下水主要为上部浅层黏土中的孔隙潜水和下部埋藏比较深圆砾层中的微承压水 其中上部浅层黏土中的孔隙水由大气降水和周围的河水进行补给具有明显的季节特性该层的渗透系数为/而下层圆砾层微承压水的埋深比较大在地下 左右对本工程深基坑开挖和支护造成的影响比较小但施工场地中水对钢筋和混凝土具有弱腐蚀性 周围环境在深基坑开挖和支护中需要对周围的环境进行全面分析作为开挖和支护的限制条件以免在进行开挖和支护中破坏既有建筑和既有管线的安全性及稳定性 案例工程而言深基坑东侧为已经通车运行的铁路线路最近的人行道到深基坑的距离只有 道路靠近深基坑一侧布设有大量的管线深基坑北侧为规划道路道路红线到深基坑的距离为 南侧为大型文化广场是城市的重点市政工程项目主体结构到深基坑的距离为 西侧为 建筑工程 软土地基深基坑支护设计方案的选择在进行软土地基深基坑支护设计中需要先确定出具体的深基坑支护方案再进行有针对性的设计就案例工程而言适用的深基坑支护方案有以下三种)方案一:土钉墙 放坡支护 主要是通过土钉墙和周围土体相互融合(见图)形成复合体来加固软土深基坑当土体发生变形时通过土钉和接触面的摩擦力促使土钉被动受拉利用土钉受拉工作面来约束和加固软土从而达到提升土地承载力和稳定性的目的提升软土地基的变形岩性 此种软土地基深基坑支护方式比较适用于地下水位以上或者是经过人工降水后的黏土、粉土等深基坑支护中 如果遇到淤泥质土或者是饱和软土则需要采取复合型土钉墙支护方案 放坡基坑侧壁安全等级至少为三级 保证施工现场具有放坡的条件既能独立使用也可以与其他结构相互联合使用如果遇到地下水位高于坡脚的现象需要先进行降排水处理再进行放坡支护图 土钉墙 放坡支护施工示意图(单位:)方案二:型钢板桩 钢桁架 选择高强度 型钢板通过打入法压入到软土深基坑中形成具有一定强度的钢板桩墙体此种深基坑支护方式既能很好地挡土又可以起到止水挡水的作用 多应用在深基坑深度在 的软土地基深基坑支护中如果深度太大会增加打入的难度增加施工成本 此种软土地基深基坑支护方案最大的优势是具有很高的可靠性和耐久性当深基坑施工完成之后可拔出继续使用采取多道钢支撑相互结合的方法可很好地应用在软土地基深基坑支护中而且操作方法比较简单施工工期比较短 但 型钢钢板桩的强度要低于排桩和地下连续墙深基坑开挖之后挠度变性比较大在 型钢板桩插打和拔出时形成的噪声和震动比较大会引起土体移动影响周围居民的日常休息 钢桁架支撑结构的安装和拆除都比较方便且材料消耗量比较小能够提前施加预应力来控制深基坑的变形施工速度非常快可有效缩短施工工期 但钢桁架支撑的整体刚度比较差需要在两个方向上同时施加预应力如果不能同时施加或者力度控制不足会导致纵杆和横杆在连接位置出现铰接状态影响软土地基深基坑支护的稳定性)方案三:钻孔灌注桩 内支撑 此种软土地基深基坑支护方案可很好地应用在软土地基中开挖深度在 的深基坑都可以采取此种支护方式 而在具体施工中形成的震动和噪音比较小能够形成刚度很大的支护结构而且对周围环境造成的影响也比较小见图 图 中()为安设导管(导管底部与孔底之间留出 空隙)()悬挂隔水栓使其他导管内面紧贴()灌入首批混凝土()前段铁丝隔水栓入落孔底()连续灌注混凝土上提导管()混凝土灌注完毕拔出护管 但这种方式施工速度比较慢接头位置防水性略差对注浆和钢筋笼施工质量有很高的要求 软土地基深基坑支护效果取决于施工工艺和施工技术水平 内支撑支护是软土地基深基坑支护中常用的支护形式内支撑可以直接平衡两端围护墙上所受的侧压力构造简单受力明确最大的优势是刚度大基坑变形较小对周边环境的影响小图 钻孔灌注桩支护施工示意图三种施工方案都具有各自的优点和特点具体的优缺点对比情况如表 所示表 三种施工方案优缺点对比表方案优点缺点方案一经济提升深基坑整体稳定性和承载力对周围环境造成的影响比较大受雨水的影响大方案二施工方便工期短速度快操作简单整体刚度和稳定性较差振动噪声大方案三振动噪声小刚度大稳定性好对周围环境造成的影响小接头防水性较差施工速度慢 本工程地质条件从上到下依次为杂填土、黏土、淤泥、淤泥质黏土周围建筑到深基坑的距离比较小因此对深基坑支护的稳定性和强度有很好的要求要求土地变形小、不均匀沉降小水平位移小 为同时满足这些要求在考虑周围环境和水文地质条件从考虑经济和环境保护本工程在软土地基深基坑支护中采取了方案三 软土地基深基坑支护设计的要点分析 分区支护就案例工程而言规模比较大基坑平面尺寸为 仅地下室占地面积就达到 为保证深基坑支护设计的质量和科学性需要采取分区支护设计的方法主要的分区依据是深基坑开挖的深度、水文地质条件、深基坑周围环境等 案例工程在整个深基坑支护范围内水文地质分比较均匀深基坑周边地梁都采取了上翻形式和承台下翻形式 深基坑开挖深度为计算到板底和承台底 对周边承台比较小而且分布稀疏出到板底标高对承台尺寸较大且分布较密集处取到承台底部标高 因此本深基坑支护设计中分为三个设计分区分布是 区、区、区深基坑的开挖深度为 、挡土结构设计在本工程深基坑支护中采取了钻孔灌注桩 内支撑的支护挡土结构设计参数为:区深基坑开挖深度为 可采取桩径为 的钻孔灌注桩间距控制在 桩长为 区深基坑开挖深度为 可采取桩径为 的钻孔灌注桩间距控制在 桩长为 区深基坑开挖深度为 可采取桩径为 的钻孔灌注桩间距控制在 桩长为 内支撑采用 的钢筋混凝土支撑支撑垂直间距为 水平间距约 深基坑高低差设计本工程电梯井都布设在基坑中间位置承台尺寸为 承台底部和周边底板按照 设计控制高差为 围护方案可采取钢板桩结合小角撑和对撑支护进行处理 支撑体系设计在深基坑自护支撑竖向布置时需要能够有效控制软土地基的变形既包括浅层土地变形又包括深层土体变形而且桩身的弯矩也必须合理 而且支撑之间的间距要合理布局深基坑开挖机械设备和运输车辆能够顺利通过并保证每层楼板施工的方便性以及更换的支撑的有效性 在案例工程深基坑支护中共计布设了 根支撑立柱桩其中工程桩 根其余都是钻孔灌注桩并在坑底以上位置采取“口”字形格构钢柱保证钢柱插入钻孔灌注桩的深度不小于 通过焊接的方法将构柱和钢筋笼焊接成一个整体并在钢构柱之上布设止水钢片 止水钢片需要等深基坑开挖设计标高之后在基坑底部焊接到底板中部位置 深基坑支护监测设计本工程位于软土地基之上而且周围的环境比较复杂在深基坑开挖和支护中存在很多不确定性因素以及难以抗拒的因素容易引起深基坑支护结构失稳甚至是失去应有的作用引起深基坑坍塌影响施工进度甚至是造成人员伤亡 为解决这一问题本工程深基坑支护设计中非常注重深基坑支护监测设计以便实时掌握深基坑变形、围护结构受力情况等 同时掌握深基坑对周围环境造成的不良影 具体的深基坑支护监测设计方案为:对压顶梁进行水平位移监测沿着压顶梁方向每隔 布设 个水平位移观测点对深基坑深层水平位移进行监测在支护桩外侧布设 个深层位移观测孔确保测斜孔深不能小于钻孔灌注桩的长度可使用测斜仪逐段量测在深基开挖中和地下室主体结构施工中整个支护桩深度范围内支护结构和外侧土体向基坑内的水平位移情况在支撑设计计算内力较大、基坑阳角处等布设支撑轴力监测点在钢筋混凝土支撑浇筑前在主筋上安装钢筋应力计在多根支撑交汇处、地质条件复杂处的立柱上设置立柱变形监测点基坑周围道路沉降观测主要是沿着周围道路每隔 就设置 个沉降观测点为对深基坑周围的建筑沉降情况进行观测在每栋建筑物上都需要至少布设 组沉降观测点在深基坑正式开挖之前进行 次观测作为深基坑支护观测的初始值在深基坑开挖的前期每隔 就需要观测 次在开挖的中期需要每隔 点就观测 次开挖到坑底之后需要每天都至少进行 次观测 尤其是基坑发生较大的位移变形或者是强降雨之后要及时进行观测确认变形不再继续变大后才能继续施工 深基坑支护监测的标准为:桩顶水平位移速率不超过/深层水平位移速率不超过/任何不正常的路面沉陷不能超过 建筑物沉降速率不能超过/差异沉降最大不能超过建筑物高度的 深基坑止水系统设计就案例工程而言在开挖深度范围内和坑底相当深度范围内都是不透水层因此在具体深基坑支护设计中无需进行专门的降水设计只需要进行排水设计即可 在具体设计方法在深基坑顶部自后布设贯通的地面排水沟每隔 开挖布设 口集水井在集水井中布设 个潜水泵地面降水施工废通过排水沟汇总到集水井在集水井中进行一级沉淀之后通过潜水泵输送到市政管网中 为保证深基坑的稳定性和安全性临时开挖的排水沟和集水井到基坑边缘的距离不能低于 结束语结合工程实例探讨了软土地基深基坑支护设计探讨结果表明软土地基深基坑支护设计效果直接关系到整个工程项目施工的质量和结构的稳定性 深基坑水文地质条件不同工程特点和用途不同软土地基深基坑支护方案也不相同需要结合情况通过一系列有效的对比分析选择出最佳的软土地基深基坑支护方案再从每个细节入手进行精细化的设计才能更好地保证软土地基深基坑支护设计效果提升工程项目的总体质量:参 考 文 献:张志豪.膨胀土场地深基坑支护设计与施工控制探讨.工程建设与设计():.任东.非对称受力条件下的深基坑支护设计与实施经验.城市道桥与防洪():.聂建国.复杂环境下深基坑支护设计及施工关键技术应用.山西建筑():.郎艳琪.某地铁深基坑支护设计方案比选及监测分析.中国新技术新产品():.(上接第 页)加强对深基坑周边的现场养护管理在深基坑支护施工过程中工作人员必须紧密注意基坑工程周围土地的平整度和完好度尤其要注意基坑工程周围土地有无发生裂纹 深基坑支护施工技术的管理必须加强对建筑施工过程中深开挖基坑周围土地质量的管理并注重保证基坑工程周围土地工程质量 另外工程管理人员要主动做好地表保护以避免出现因地下水渗透至基坑底部而造成地表裂缝的现象 工程管理人员应结合工程实践制定好开挖基坑周围地面施工的应急措施以保证开挖基坑周围工地不发生危害、工程施工顺利进行 加强施工人员队伍培训深基坑支护等施工方法的使用时对从业人员的标准、熟练标准都很严格这也是保证技术使用有效性的重要基础 因此要选择具备经验的施工队伍来进行施工在进行正规施工之前要进行对从业人员全面的岗前培训内容包括施工要求、工艺把控点和注意事项等 通过制定具体的技术工作目标和安全工作目标帮助施工人员确定作业目标为深基坑保护施工技能的合理运用提供了有利条件 结束语深基坑支护施工方法是目前我国建筑行业深基坑支护工程中最主要的实施方法通过该方法的高效运用将可以更好地提高建筑施工建筑物的安全系数和高度进而确保工程总体的工程质量和安全性 深基坑支护技术在具体实施运用时极易由于各种原因的而限制其实际效果因而需全方位勘测基坑所在区域的地质状况并依据岩土特征制定科学合理的方案才能充分发挥深基坑支护施工技术的作用和价值:参 考 文 献:吴晓红.关于某项目的基坑支护方法.科学技术创新():.吴晓红.某深基坑施工监控方法.科技创新():.伍明浪.深基坑支护施工测量与监测研究.华南地震():.