文档介绍：第二章深基坑工程的支护结构
一、支护结构的作用与构成
高层建筑上部结构传到地基上的荷载很大,为此多建造补偿性基础。为了充分利用地下空间,有的设计有多层地下室,所以高层建筑的基础埋深较深,施工时基坑开挖深度较大,如北京外经贸委综合楼为—、北京的京城大厦为—、北京中银大厦为—;上海金茂大厦为—、上海银冠大厦为—、武汉中南商业广场为—、深圳鸿昌广场为—。许多城市的高层建筑施工都需开挖深度较大的基坑,给施工带来很多困难,尤其在软土地区或城市建筑物密集地区。施工场地邻近的已有建筑物、道路、纵横交错的地下管线等对沉降和位移很敏感,不允许采用较经济的放坡开挖,而需在人工支护条件下进行基坑开挖。对支护结构如何选型、合理的布置和计算、如何组织施工,以及施工过程中的支护结构监测和环境保护等,就是本章需要研究的问题。
支护结构的设计和施工,影响因素众多,如土层种类及其物理力学性能、地下水情况、周围形境、施工条件和施工方法、气候等因素都对支护结构产生影响;再加上荷载取值的精确性和计算理论方面存在的问题,要想使支护结构的设计完全符合客观实际,目前还存在一定的困难。为此,如施工过程稍有疏忽或未严格按照设计规定的工况进行施工,都易产生恶性事故,造成巨大的经济损失和社会影响,并严重拖延工期,在这方面已有不少教训。为此,虽然支护结构多数皆届施工期间挡土、挡水、保护环境等所用的临时结构,但其设计和施工都要采取极端摈重的态度,在保证施工安全的前提下,尽力做到经济合理和便于施工。
支护结构的种类很多,其构成亦各异:⑦重力式水泥土挡墙式通常以挡墙的自重和刚度保护基坑壁,既挡土又挡水,一般不设内支撑,个别情况下必要时亦可辅以内支撑,以加大基坑的支护深度;②排桩与板墙式由板桩、排桩(有的地区加止水帷幕)或地下连续墙等用作挡墙,另设内支撑或外拉的土层锚杆;②边坡稳定式有土钉墙和喷锚支护,是一种利用加固后的原位土体来维护基坑边坡土体稳定的支护方法,由土钉(锚杆)、钢丝网喷射混凝土面板和加固后的原位土体三部分组成。除上述三类支护结构外,还有其他一些形式,有时还可以两种类型混合应用,如上面用土钉墙下面用排桩支护等。
二、支护结构的选型
支护结构设计的第一步即支护结构选型,根据基坑的安全等级、开挖深度、周围环境情况、土层及地下水位,根据工程经验或专家系统并经过经济比较,正确地选择支护结构形式。
(一) 基坑侧壁的安全等级
根据我国的行业标准“建筑基坑支护技术规程”(报批稿),基坑根据其破坏后果的严重程度,分为表2—2所示的三级安全等级,在计算时要分别取用不同的重要性系数。
(二) 基坑工程勘察要求
为使支护结构的设计和施工有据可依,在进行地基勘察阶段,对需进行支护的基坑工程,宜按下列要求进行勘察:确定勘察范围时,宜在开挖边界外按开挖深度的1—2倍范围内布置勘探点,对软土,勘探范围尚宜扩大。当开挖边界外无法布置勘探点时,应通过调查取得相应资料。应查明基坑开挖深度及挡墙边界附近范围内的暗滨、地下管线及障碍物的分布及埋藏情况,当使用浅层小螺纹钻孔勘探难以查明时,可采用浅层物探方法进行普查。
勘探点的间距视地层条件而定,可在15—30m范围内选择,地层变化较大时,应增加勘探点以查明地层分布规律。
勘探点的深度,应满足支护结构的设计要求。在软土地区,为满足支护结构稳定性验算的要求,,对重要的基坑工程宜穿透淤泥质软弱土层。
勘探时还要查明开挖范围及邻近场地地下水含水层和隔水层的层位、埋深和分布情况;查明各含水层(包括上层滞水、潜水、承压水)的补给条件和水力联系。同时要分析施工过程中水位变化对支护结构和基坑周边环境的影响,提出应采取的措施。
进行基坑工程勘察时,岩土工程测试参数应包括:土的常规物理试验指标;直接剪切试验测定固结快剪指标∮,c值;室内或原位试验测试渗透系数K等。
对基坑周边环境的勘查,应包括下述内容:
(1)查明基坑开挖影响范围内的建(构)筑物的结构类型、层数、基础类型、埋深、基础荷藏及上部结构现状;
(2)查明基坑周边的各类地下设施,包括上水、下水、电缆、煤气、污水、雨水、热力等管线、管道的分布和性状;
(3)查明场地周围邻近地区池表水的汇流和排泄情况;地下水管渗漏情况及对基坑开挖的影响;
(4)查明场地四周道路与基坑的距离、车辆载重、道路的构造与重要程度。
(三) 支护结构的形式
支护结构按其工作机理和挡墙形式,一般分为图2—14所示的一些类型。下面简单介绍各种形式支护结构的特点及其适用范围,供支护结构选型时参考。
1. 挡墙的选型
支护结构中常用的挡墙结构有下列一些类型: