文档介绍：第七章明挖基坑支护结构设计
胡华
基坑工程概述
基坑是为了修筑建筑物的基础或地下室、埋设市政工程的管道以及开发地下空间(如地铁车站。地下商场)等所开挖的地面以下的坑。
基坑支护工程是指在基坑开挖时,为了保证坑壁不致坍塌、保护主体地下结构的安全以及使周围环境不受损害所采取的工程措施的总称。
基坑开挖施工有两种,有支护基坑工程和无支护基坑工程。无支护基坑工程一般在场地空旷、基坑开挖深度较浅、。环境要求不高的情况下才采用,如放坡开挖,这时主要考虑边坡稳定和排水问题。
随着城市的发展,建筑物基础深度加大,建筑物及地下管线等越来越密集,可施工的空间越来越小,而且有环境的要求,所以现在多采用有支护的基坑开挖施工。
随着我国城市化的快速发展,城市地下空间的开发利用在节约土地资源、调节城市土地使用结构、城市现代化基础设施建设、防灾救火和国防建设等方面将发挥越来越重要的作用。可以说,没有城市地下空问的有效开发利用就没有城市的可持续发展,这样也势必带来大规模的深基坑工程问题,也对深基坑开挖与支护提出了更高、更严格的要求;
深基坑工程是基础工程和地下工程施工中的一个古老而又崭新的课题。在中国,20世纪80年代以前我国的高层和多层建筑的地下室多为3m--4m左右深的单层地下室,深基坑工程数量较少。随着我国国民经济和城市建设的高速发展,进入80年代后期以来,为了充分利用地皮,高层、超高层建筑如春笋般拔地而起。由于建筑结构设计、建筑使用功能及人防工程的要求,深基坑开挖深度越来越深,开挖面积也越来越大。如上海金茂大厦,地上88层,,㎡。自90年代以来,大量的城市高层建筑开始出现,一些大城市,如北京、上海、广州地铁工程也相继全面展开。90年代中期以后,各地纷纷组织技术力量进行了深基坑工程技术标准的编制工作。在各地基坑支护技术的工程实施和理论研究的基础上,两本国家行业标准:
同时由于基坑工程的区域性、不确定性、个体差异性及复杂性等特点,工程事故仍时有发生。
基坑工程中深、大、地面与地下复杂条件下深基坑开挖施工与基坑安全稳定性分析与维护问题己成为当今工程界的热点、难点和重点问题之一。
深基坑工程特点
(1)深基坑工程具有很强的区域性
岩土工程区域性强。如黄土地基、砂土地基、软粘土地基等工程地质和水文地质条件不同的地基中,深基坑工程差异性很大,即使是同一城市不同区域也有差异。由于岩土性质千变万化,地质埋藏条件和水文地质条件极其复杂,造成勘察数据离散性很大,精确度低。因此,深基坑开挖要因地制宜,不能简单地完全照搬经验。
(2)深基坑工程具有很强的个性
深基坑工程与基坑相邻建筑物、构筑物及市政地下管网的位置、抵御变形的能力、重要性以及周围场地条件有关。因此,对深基坑工程安全等级进行分类、对支护结构允许变形规定统一的标准是非常困难的。
(3)基坑工程具有很强的综合性
深基坑工程涉及土力学中强度、变形和整体稳定、渗流等基本课题,往往需要综合处理。有的基坑工程土压力引起支护结构的稳定性问题是主要矛盾,有的土中渗流引起土体破坏是主要矛盾,有的基坑周围地面变形是主要矛盾。深基坑工程是岩土工程、结构工程及施工技术相互交叉的学科,是多种复杂因素相互影响的系统工程,是理论上尚待发展的综合性学科。
(4)深基坑工程具有较强的时空效应
深基坑的深度和平面形状,对深基坑的稳定性和变形有较大影响。在深基坑设计中,要注意深基坑工程的空间效应。软土土体,特别是软粘土,具有较强的蠕变性。作用在支护结构上的土压力随时间变化,蠕变将使土体强度降低,使土坡稳定性减小,故基坑开挖时应注意其时空效应。
(5)深基坑工程具有较强的环境效应
深基坑工程的开挖,必将引起周围地基中地下水位变化和应力场的改变,导致周围地基土体的变形,对相邻建筑物、构筑物及市政地下管线产生影响,严重的将危及相邻建筑物、构筑物及市政地下管网的安全与正常使用。施工过程中还会产生噪声和浮尘,土方及材料运输会干扰交通,对周围环境和居民生活都有较大影响。
(6)深基坑工程工程量大及工期紧
深基坑开挖深度一般较大,工程量比浅基坑增加很多。降雨以及开挖土体暴露时间长,都对结构稳定不利。因此,抓紧施工工期,不仅是施工管理上的要求,它对减小基坑变形、周围环境的变形及减少事故都具有特别的意义。
(7)深基坑工程质量要求高
深基坑开挖的区域也就是将来地下结构施工的区域,有时其支护结构还是地下永久结构的一部分,而地下结构的好坏又将直接影响到上部结构。所以,必须保证深基坑工程的质量,才能保证地下结构和上部结构的工程质量。
(8)深基坑工程具有较大的风险性
深基坑工程是个临时工程,安全储备相对较小,因此风险性较大。由于深基坑工程技术复杂,