深基坑支護設計
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深基坑支護設計范文第1篇
1.深基坑支護的設計要求
基坑工程設計和施工總的要求就是要做到設計先進、經濟合理、施工方便、安全可靠。基坑支護作為一個結構體系，應要滿足穩定和變形的要求，即通常規范所說的兩種極限狀態的要求，即承載能力極限狀態和正常使用極限狀態。所謂承載能力極限狀態，對基坑支護來說就是支護結構破壞、傾倒、滑動或周邊環境的破壞，出現較大范圍的失穩。一般的設計要求是不允許支護結構出現這種極限狀態的。基坑支護設計相對于承載力極限狀態要有足夠的安全系數，不致使支護產生失穩，而在保證不出現失穩的條件下，還要控制位移量，不致影響周邊建筑物的安全使用。因而，作為設計的計算理論，不但要能計算支護結構的穩定問題，還應計算其變形，并根據周邊環境條件，控制變形在一定的范圍內。一般的支護結構位移控制以水平位移為主，主要是水平位移較直觀，易于監測。水平位移控制與周邊環境的要求有關，這就是通常規范中所謂的基坑安全等級的劃分，對于基坑周邊有較重要的構筑物需要保護的，則應控制小變形，此即為通常的一級基坑的位移要求;對于周邊空曠，無構筑物需保護的，則位移量可大一些，理論上只要保證穩定即可，此即為通常所說的三級基坑的位移要求；介于一級和三級之間的，則為二級基坑的位移要求。對于一級基坑的最大水平位移，一般宜不大于30 mm，對于較深的基坑，應小于0.3%H，H為基坑開挖深度。對于一般的基坑，其最大水平位移也宜不大于50mm。一般最大水平位移在30mm內地面不致有明顯的裂縫，當最大水平位移在40-50mm內會有可見的地面裂縫，因此，一般的基坑最大水平位移應控制不大于50mm為宜，否則會產生較明顯的地面裂縫和沉降，感觀上會產生不安全的感覺。一般較剛性的支護結構，如擋土樁、連續墻加內支撐體系，其位移較小，可控制在30mm之內，對于土釘支護，地質條件較好，且采用超前支護、預應力錨桿等加強措施后可控制較小位移外，一般會大于30mm。
2.深基坑支護的設計思路
對于一個深基坑支護結構的設計，要根據擬建工程水文地質條件、設計經驗及技術條件，綜合考慮國家的經濟及法律規定、工期要去、造價要求等來選擇最佳設計方案。設計首先應是概念設計，重點在于可行性方案的篩選與優化，對支護結構方案的選擇和優化可按以下步驟進行：①對于深基坑不是特別大時，應首先考慮懸臂式支護結構，該結構主要利用基坑地面以下土體提供的土壓力來維持支護體系平衡，主要結構形式為樁排支護結構和地下連續墻兩類。但深基坑的設計時，一般不考慮懸臂式板樁支擋。如果考慮采用也應當對懸臂式支護結構增加內支撐的方法，使之形成混合式支護結構，支撐形式常采用錨桿拉接或內支撐形式。②其它形式的方案，如鋼板樁、土釘、錨桿、拱圈、網狀樹根樁加固、逆作法等的選擇，設計人員應根據工程的具體情況，通過綜合分析比較的方法來確定支護結構的種類、平面布置形式及其支護材料。③設計時應充分考慮地下水的影響，它直接關系到設計方案的成敗，如基坑土層為滲透系數較高的粉砂、圓礫等土層時，井點降水法是一種經濟有效的方法。采用該法不僅可使基坑處于干燥狀態而便于施工，還可顯著改善土層的物理力學性質，有效減少支護結構的內力和變形，從而可達到節約和安全的目的。有時為了減小降水引起的地面附加沉降或對鄰近建(構)筑物造成影響，還可采用井點回灌技術。當底層為滲透系數較小的粘性土、淤泥等土層時，可采用深層攪拌樁和高壓旋噴注漿形成止水帷幕。總之，不同的支護結構適應于不同的水文地質條件，因此，應因地制宜選擇經濟適用的方案。
3.深基坑支護設計中若干技術難點分析
3.1支護結構側向土壓力的計算
支護結構的計算，首先是土壓力的取值問題。土壓力的分布和計算，目前國內普遍采用古典的朗肯土壓力理論，且假定支護結構是豎直的，土壓力的作用方向水平，墻背光滑，不計土體對支護體的摩阻力。朗肯土壓力理論用到支護結構計算上時，由于該理論的主動土壓力和被動力土壓力是建立在極限平衡狀態概念的基礎上。據現有的研究結果表明，達到被動土壓力的位移一般為達到主動土壓力位移的10-50倍。在實際工程中，由于支護結構常常不允許產生達到被動極限平衡狀態時所需要的位移，實際的被動土壓力一般均低于被動極限值。因此，在進行支護結構計算時，用朗肯土壓力理論計算所得到的被動土壓力是偏大的，使用時需要折減。折減系數的取值與被動區上體的土質和支護結構的型式密切相關，應根據被動區土體的土質和支護結構型式，以及對支護結構位移限制的程度，采用不同的折減系數。譬如對水泥土重力式擋墻，當被動區的土層為淤泥質粘土時，折減系數宜取0.5-0.6；當被動區土層為砂性土或被動區土體已經過水泥攪拌樁改良時，折減系數可取0.75-0.85。對于被動土壓力的計算，如考慮土體的彈性抗力作用，會更接近于實際。由于土的彈塑性性質，其抗力問題比較復雜，目前仍普遍按彈性地基的假定進行計算，通常采用文克勒假定的彈性地基上豎直梁的計算方法。
3.2用H.B1um理論計算懸臂式板樁墻支護結構
懸臂式板樁墻支護結構的內力計算，目前多用H.Blum理論來求解。此理論假定坑底出現的被動土壓力近似地發生在彎點下面，并在這部分阻力的中心處(C點)用一個反力Rc來代替，支護樁插入深度t0用X來表示，它必須滿足圍繞C點使∑Hc=0的條件。由于土的阻力是向板樁方向逐漸增加，使用∑Hc=0的等式時會得到一個較小的插入深度，H.Blum建議計算所得的X增加20%，即插入深度t0=u+1.2X。為簡化計算，H.Blum提供了理論計算曲線圖，避免了多次方程求解，為計算提供了方便。
3.3土水壓力的計算
傳統深基坑側上壓力的計算理論主要以朗肯理論和庫侖理論為基礎，這兩種理論無論在基本假設上，還是在計算原理上都存在一些缺陷。主要表現為：①實際深基坑工程圍護墻通常不滿足古典土壓力理論的假設條件。②古典土壓力理論沒有考慮圍護墻的變形過程，而僅以墻移達到使墻后土體出現極限狀態的平衡條件為計算依據.實際上圍護墻變形通常達不到使土體出現極限平衡狀態的位移值，且其變形是隨開挖的深入而變化的，上壓力也隨著變化。此外，傳統深基坑側土壓力的計算方法沒有顧及深基坑坑內外通常存在較大水位差的實際情況，忽視了滲流效應對土壓力的影響等問題。在設計時，應當注意影響土水壓力的若干因素。具體包括：土體的應力狀態和應力路徑、孔隙水壓力、邊界條件等。
4.結語
由于基坑設計與水文地質、工程地質條件密切相關，地基土參數的試驗方法、取值、地下水的影響往往是確定支護結構設計的因素，設計人員首先應該當根據水工地質勘察的結果和自身的巖土工程設計經驗，綜合設計難點和要點以及對工期、造價等要求，來確定基坑支護設計方案。
【參考文獻】
深基坑支護設計范文第2篇
關鍵詞:深基坑 支護 工藝
中圖分類號:TU19 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2011)09(a)-0080-01
1合理設計支護的意義
經濟的騰飛,城市的發展,高層建筑越來越多。在具體的工程中我們發現,深基坑開挖和開挖后地下室的施工還存在著坑邊坡土方易失穩的現象,通過大量的工程實踐分析其成因,大概有這么幾個:(1)對有豐富的地表水,同時地下水水位較高的土層實施基坑開挖,沒有進行有效的降、排水措施,導致受到地表水以及地下水的影響出現土體濕化,內聚力降低的現象;(2)開挖基坑過深,但是放坡偏少,開挖不同土層時,沒有注意到土的特性的不同,應該對應地放成不同的坡度;(3)雖然實施了邊坡支護,不過選擇措施不合適,不能滿足現場和設計的要求,支護沒有起到相應的作用;(4)如果基坑坡頂存在太大的堆載,附近有動荷載,容易導致坡體內剪切應力增大而出現土方失穩。
不過不管什么原因一旦導致深基坑邊坡土失穩,將造成局部或大面積塌陷、滑塌,使地基土層受到擾動,承載力降低,施工困難,甚至影響到周邊建筑物和設施的安全。但由于考慮到基坑支護是臨時性結構,因此,必須對基坑邊坡進行具體分析,采取經濟且合理的支護措施。
2深基坑工程的內容
2.1 現場勘察
勘察對具體的施工方法的選擇和施工順序起到指導作用,是工程質量和安全的重要保障,通過勘察來確定施工場地的巖土參數與地下水參數,對其隨地層位移的限值作出分析;同時也要調查場地附近和周邊的建筑設施、地下埋設物和城市道路設施等等外部施工環境。
2.2 支護結構設計
這個方面的內容包括擋土墻圍護結構、支承體系以及土體加固等幾個部分的設計。同時也要注意與基坑工程的施工方案緊密結合起來搞好支護結構設計,設計必須以勘察和調查結果為主要依據,其中囊括了當地的經驗,場地的土體及地下水狀況,場地四周環境,安全所允許的地層變形限值等等,還要結合考慮工期和成本因素。
2.3 截水、降水
對于埋置有潛水型、承壓型等類型地下水的建筑廠地,其深基坑工程尚可以通過止水帷幕和坑內降水措施,為順利基抗開挖做好準備,同時也可以保護基坑四周的環境。
2.4 支護的施工與基坑開挖
這是具體的內容,工程降水、土方工程和工程的施工組織設計與實施都屬于這個內容。
2.5 預測地層位移與保護周邊工程
土體和支護結構的性能與地下水的變化是地層產生位移的原因,不過施工工序和施工過程也有可能產生地層位移。需要及時的檢測,一旦發現預測的變形超過了工程允許值,必須對支護結構設計與施工方案進行再商討和修改,如果地層位移比較大,對周邊的重要工程設施應該采取專門的保護或和必要的加固措施。
2.6 現場監測
不能等工程結束后,出現土方明顯失穩時再進行補救,應該在工程的實施過程中,及時地進行檢測,根據監測的信息和數據,有序地指導整個過程的施工。
3支護系統功能分類
按照功能可以將支護系統分為以下三類。
3.1 截水系統
該系統的功能是阻擋坑外滲水,常見的處理措施有:深層水泥攪拌樁、地下連續墻、壓密注漿、旋噴樁,以及鎖口鋼板樁形成截水帷幕等等。
3.2 擋土系統
該系統的功能是形成支護擋土墻或者是形成支護排樁來阻擋坑外土的壓力,常見的處理措施有:深層水泥攪拌樁、鋼板樁、鉆孔灌注樁、鋼筋混凝土板樁,以及地下連續墻等等。
3.3 支撐系統
該系統的功能是限制圍護結構位移同時支承圍護結構側力,常見的處理措施有:鋼筋混凝土內支撐、鋼管與型鋼內支撐和鋼與鋼筋混凝土組合支撐等等。
4深基坑支護方法及適用性分析
4.1 鋼板樁支護
該工藝的主要材料是由帶鎖口或鉗口的熱軋型鋼制成的鋼板樁,其截面形式常見的有U形、Z形和直腹板型三種,在實施中把這種鋼板樁互相連接就形成鋼板樁墻,其施工簡單,所以被廣泛應用于擋土和截水。
其施工的缺點是施工時容易引起相鄰地基的變形和產生噪聲振動,嚴重影響了周圍環境影響,不宜在人口密集、建筑密度很大的地區使用;另外,其柔性較大,對支撐或錨拉系統設置要求很高,一旦設置上有一定的偏離,會導致較大的變形,不宜用于深度大于7m的基坑支護。
4.2 深層攪拌支護
該工藝是利用水泥作為固化劑,機械進行攪拌,把固化劑和軟土劑拌和到一塊,固化劑和軟土之間發生多個物理化學反應后逐步硬化,成型后是具有水穩定性、整體性和一定強度的水泥土樁墻。適用于除了機質土、泥炭質土以外的多種土層的直接使用,對有機質土、泥炭質土,通過試驗后再確定。
其缺點是基坑開挖深度不宜大于6m。
4.3 排樁支護
該工藝是柱列式間隔布置鋼筋混凝土挖孔、鉆(沖)孔灌注樁作為主要擋土結構的一種支護形式。在實施過程中,柱列式間隔布置又有樁與樁之間疏排布置和密排布置兩種形式。
灌注樁施工簡便,不需要大型機械,實施中可以采用用機械鉆孔或者人工挖孔,沒有打入樁的噪聲、振動和擠壓周圍土體帶來的危害,成本較地下連續墻低。當基坑深在8m到14m之間,對周圍環境要求不十分嚴格時,多考慮采用排樁支護。
4.4 地下連續墻
該工藝具有整體剛度大的特點和良好的止水防滲效果,適用于地下水位以下的軟粘土與砂土等多種地層條件和復雜的施工環境,尤其是基坑底面以下有深層軟土需將墻體插入很深時,因此在國內外的地下工程中得到廣泛的應用,并取得較好的社會效益和經濟效益。
其缺點就是地下連續墻在堅硬土體中開挖成槽會有較大困難,尤其是遇到巖層需要特殊的成槽機具,施工費用較高。
4.5 土釘墻支護
該工藝是一種新的技術,用于土體開挖和邊坡穩定,由于經濟、可靠且施工快速簡便,土釘墻支護施工速度快、用料省、造價低,與其他樁墻支護相比,工期可縮短50%以上,節約造價60%左右。已在我國得到迅速推廣和應用。
不過土體具有臨時自穩能力是土釘支護使用的前提要求,所以,土釘墻在應用上受到一定的地質條件限制。其適用于非軟土場地和二、三級基坑,不宜使用于基坑深度大于12m的情形。
5結語
“十坡九塌因為水”,截水、降水在基坑邊坡支護施工中尤其要引起注意。另外,施工中要與周圍建筑的業主溝通好,盡量不要對周圍環境產生太大的影響,合理選擇好支護施工工藝,確保工程的質量安全的前提下,盡量節約成本。
參考文獻
深基坑支護設計范文第3篇
【關鍵詞】高層建筑；深基坑;支護；設計
一、工程概述及周邊環境條件
1、工程概況
本項目南北長109.00m,東西寬39.60～46.00m,大致呈梯形,主樓19層和裙樓7層。框剪結構,基礎類型擬采用獨立基礎或條基。由于受已有道路、建筑的限制,土方的開挖放坡較小,需采用近似垂直開挖,為保證基礎施工的安全,需采用基坑支護。
二、基坑支護設計方案
按照設計原則及設計依據,考慮工程現場條件和地質情況及需要著重解決的問題,本工程可采用的支護方式有:(1)樁錨聯合支護;(2)超前微型樁復合土釘墻支護;(3)土釘墻支護。
1、樁錨聯合支護
基坑東側邊坡分一級開挖,深度9.5m,建筑物距基坑口距離約9.0m,基礎埋深較淺,且在建筑物與坑口間有一條水泥混凝土道路通過,存在有活荷載作用,邊坡安全性要求較高。由于受環境條件的限制,基坑采用垂直開挖,邊坡設置樁錨支護,樁間噴射厚10cm的C20砼面層。
基坑南側與東側有著相似的環境條件,支護結構可按東側執行。
2、護坡樁
（1）護坡樁布置
在基坑開挖線外側0.6m位置處的坡頂布置φ600mm鋼筋砼樁1排,單樁長度24.53m,間距1.2m。樁頂設計標高+0.50m(自然地面),鋼筋籠采用通長配筋,主筋為15φ25HRB335鋼筋,加強箍筋按φ14@2000沿籠長均布,螺旋筋按10@150設置,鋼筋籠主筋保護層50mm。
（2）護坡樁施工技術要點
①鉆進成孔時控制好樁長、樁徑、垂直度,樁體垂直度偏差≯1%,樁位偏差≯50mm。②在鉆孔過程中和成孔后均應不斷置換泥漿進行清孔,清孔完畢立即進行成孔質量檢查驗收,對每根樁的孔位、孔深、孔徑和沉渣應及時檢查,填寫施工記錄,樁徑允許偏差≤30mm,泥漿密度應為1.05～1.10kg/L。檢查成孔質量合格后,應盡快安裝鋼筋籠、澆注水下混凝土。
（3）混凝土灌注
①保證灌注過程機械性能可靠,鋼筋籠與樁孔中心基本重合。
②導管使用前必須認真檢查導管的密封性能及同心度,并檢查導管連接的可靠性。
③導管下入孔中后需測量孔底沉渣和泥漿密度,若未達到要求須進行清孔。灌注砼前用導管進行二次清孔,使孔底沉渣控制在現行規范要求以內。
3、預應力錨桿
（1）預應力錨桿布設，詳見表1
（2）預應力錨桿施工工藝要求
①預應力錨桿參數
錨桿是一種受拉結構體系,其設計參數按其所用材料與其受力狀況進行確定,詳見表1。
②預應力錨桿施工技術要求
錨桿水平向孔距偏差≯50mm,垂直方向孔距誤差≯100mm。錨桿孔深不應小于設計孔深,也不應大于設計長度的1%。
鉆孔底部的偏斜尺寸不應大于錨桿的3%,可用鉆孔測斜儀控制鉆孔方向。
③預應力錨桿注漿技術要求
注漿漿液采用水灰比為0.4～0.5的水泥漿,水泥采用P.O32.5級普通硅酸鹽水泥,必要時可加入一定量的外加劑和摻合料。
注漿采用二次注漿技術,第一次注漿后6～8h內通過注漿管進行二次劈裂注漿。
在注漿壓力過高、注漿量達到設計要求的情況下可以停止注漿,注漿作業開始和中途停止時間較長,在作業時宜用水或稀漿沖洗注漿泵和注漿管道。
漿體硬化不能充滿錨固體時應進行補漿,保證錨桿體質量。
④預應力錨桿張拉技術要求根據開挖時基坑的實測變形情況對預應力錨桿的張拉和鎖定進行動態信息控制,錨桿的張拉與鎖定符合以下要求:錨固段強度>18MPa并達到設計強度的90%后方可進行張拉工作;錨桿張拉順序應考慮對鄰近建筑物和錨桿的影響;預應力錨桿張拉至設計張拉值的0.9～1.0倍以后,再按要求進行鎖定;錨桿張拉控制應力不應超過錨桿體強度值的0.85倍。
4、土釘墻支護
基坑西側與北側邊坡開挖分2級進行,深度分別為5.0、9.5m。坡頂距開挖線外緣1.5m處布置摩擦錨桿1排,長度2.0m,間距1.5m。坡面布置支護土釘6排,水平間距2.0m,垂直間距1.5m,呈梅花形布置,傾角15°,孔徑100mm,配筋采用φ16～22mm的HRB335型號鋼筋制作。
(1)布筋網。分布筋φ8@150mm×150mm,加強筋φ12@1500mm×1500mm縱橫布置。
(2)土釘墻設計參數。按照有關基坑支護規范和技術規程創建工程地質數值模型,利用理正軟件對2個支護剖面的支護結構進行內部穩定性、外部整體穩定性、抗傾覆穩定性等進行數值模擬計算,綜合確定支護土釘的設計參數。
(3)土釘成孔要求。采用錨桿機或人工洛陽鏟成孔,成孔直徑100mm,孔深宜大于設計孔深100mm,成孔角度13°～15°。土方開挖與支護分層分段進行,每層開挖深度≯1.7m,每段開挖長度≯25m。
(4)土釘制作安裝要求。土釘配置鋼筋采用直徑φ12～28mm的HRB335型號鋼筋制作,施工前現場取樣進行材料復試檢測。土釘桿體應沿土釘軸線方向每間隔2m設置一個居中支架,以保證土釘體質量,居中支架采用φ8mmR235型鋼筋制作,并將用作居中支架的鋼筋兩段彎曲成弧形,與土釘鋼筋有效焊接。
(5)注漿要求。根據本工程條件注漿采用水泥漿,水泥采用P.O32.5級普通硅酸鹽水泥。水泥漿液水灰比為0.4～0.55。注漿應從孔底開始灌注,當孔口有漿液流出并加壓穩定后,方可停止注漿。
(6)編扎鋼筋網。鋼筋網片采用φ8mm鋼筋調直,按雙向間距為150mm編扎。搭接長度≮200mm,或采用焊接,并隨坡就平鋪設。鋪好后,應在其上面點焊,使土釘、鋼筋網、加強筋連成一體。
(7)噴射混凝土面層。噴射混凝土的面層強度為C20,噴射混凝土采用P.O32.5級普通硅酸鹽水泥。配合比一般采用水泥∶砂∶碎石質量比為1∶2∶2,水灰比為0.4～0.5,具體參數值由現場確定。噴射混凝土面層厚度100mm,分兩層噴射。
(8)防排水措施。防排水對基坑安全非常重要,一旦有水侵入基坑周圍,將改變坑壁地基土的力學性質及土的受力特征,基坑施工時要求截斷所有通往基坑的水源。掛網噴護面層設置排水口,分別在4m和9m處設2排排水口。
三、施工中應急措施
考慮到基坑工程的特殊性,施工中要采取以下措施:
(1)保證坡面按設計放坡率放坡,禁止超挖,基坑開挖時分層分段進行,最下層土方開挖時要分段預留土墩,保證基坑安全;
(2)施工中加強基坑及周邊環境變形觀測工作,發現異常及時進行設計變更,以確保基坑安全。
四、結語
1、土方開挖與邊坡支護同步進行,縮短了工期。
深基坑支護設計范文第4篇
深基坑支護不僅要求確保邊坡的穩定,而且要滿足變形控制要求,以確保基坑周圍的建筑物、地下管線、道路等的安全。如今支護結構日臻完善,出現了許多新的支護結構形式與穩定邊坡的方法。
根據本地區實際情況,經比較采用鉆孔灌注樁作為擋土結構,由于基坑開采區主要為粘性土,它具有一定自穩定結構的特性,因此護坡樁采用間隔式鋼筋混凝土鉆孔灌注樁擋土,土層錨桿支護的方案,擋土支護結構布置如下:(1)護坡樁樁徑600mm,樁凈距1000mm;(2)土層錨桿一排作單支撐,端部在地面以下2.00mm,下傾18°,間距1.6m;(3)腰梁一道,位于坡頂下2.00m處,通過腰梁,錨桿對護坡樁進行拉結;(4)樁間為粘性土不作處理。
2.深基坑支護土壓力
深基坑支護是近些年來才發展起來的工程運用學科,新的完善的支護結構上的土壓力理論還沒有正式提出,要精確地加以確定是不可能的。而且由于土的土質比較復雜,土壓力的計算還與支護結構的剛度和施工方法等有關,要精確地確定也是比較困難的。目前,土壓力的計算,仍然是簡化后按庫侖公式或朗肯公式進行。常用的公式為:
主動土壓力:
Eα=1/2γH2tg2(45°-Φ/2)-2CHtg(45°-Φ/2)+2C2/γ
工中:Eα——主動土壓力(KN),γ——土的容重,采用加權平均值。H——擋土樁長(m)。Φ——土的內摩擦角(°)。C——土的內聚力(KN)。
被動土壓力:EP=1/2γt2KPCt
式中:EP——被動土壓力(KN),t——擋土樁的入土深度(m),KP——被動土壓力系數,一般取K2=tg2(45°-Φ/2)。
由于傳統理論存在達些不足,在工程運用時就必須作經驗修正,以便在一定程度上能夠滿足工程上的使用要求,這也就是從以下幾個方面具體考慮:
2.1.土壓力參數:尤其抗剪強度C/Φ的取值問題。抗剪強度指標的測定方法有總應力法和有效應辦法,前者采用總應力C、Φ值和天然重度γ(或飽和容量)計算土壓力,并認為水壓力包括在內,后者采用有效應力C、Φ及浮容量γ計算土壓力,另解水壓力,即是水土分算。總應辦法應用方便,適用于不透水或弱透水的粘土層。有效應力法應用于砂層。
2.2.朗肯理論假定墻背與填土之間無摩擦力。這種假設造成計算主動土壓力偏大,而被動土壓力偏小。主動土壓力偏大則是偏安全的,而被動土壓力偏小則是偏危險的。針對這一情況,在計算被動土壓力時,采用修正后的被動土壓力系數KP,因為庫侖理論計算被動土壓力偏大。因此采用庫侖理論中的被動土壓力系數擦角δ,克服了朗肯理論在此方面的假定。可以求得修正后的KP是:KP=〔CosΨDCosδ[KF)]-Sin(Ψo+δ)SinΨo〕2
式中是按等值內摩擦角計算,對粘性土取ΦD=Φ是根據經驗取值,δ一般為1/3Φ-2/3Φ。
2.3.用等值內摩擦角計算主動土壓力。在實踐中,對于抗深在10m內的支護計算,把有粘聚力的主動土壓力Eα,計算式為:E=1/2CHtg2(45°-Φ/2)+2C2/γ。
用等值內摩擦角時,按無粘性土三角形土壓力并入Φo,E=1/2γH2tg(45°-Φ/ 2),而E=E由此可得:tg(45°-[SX(]Φo2= rH2tg2(45°-Ψ/2)-4CHtg(45°-Ψ/2)+4C2/r2rH2
2.4.深基坑開挖的空間效應。基坑的滑動面受到相鄰邊的制約影響,在中線的土壓力最大,而造近兩邊的壓力則小,利用這種空間效應,可以在兩邊折減樁數或減少配筋量。
2.5.重視場內外水的問題。注意降排水,因為土中含水量增加,抗剪強度降低,水分在較大土粒表面形成劑,使摩擦力降低,而較小顆粒結合水膜變厚,降低了土的內聚力。
綜上所述,結合本場地地質資料以及所選擇的基抗支護形成,水壓力和土壓力分別按以下方式計算:
2.5.1.水壓力:因支護樁所處地層主要為粘性土層,且為硬塑中密狀態,另開挖前已作降水處理,故認為此壓力采用水土合算是可行的。
深基坑支護設計范文第5篇
關鍵詞:深基坑;組合方案;優化設計
隨著經濟建設的快速發展和人們生活水平的不斷提高，近年來，我國的各類建筑得到了迅猛的發展，基坑工程的規模不斷增大，開挖的深度也越來越大，但是由于深度較大的基坑往往都是在城市中心，建筑物比較稠密、地下管線很復雜，沒有足夠的空間提供放坡施工的需要，所以常采用在支護結構保護下的垂直施工方法。目前，支護類型非常多，選擇合理的支護型式，需要對深基坑支護工程方案進行優化設計。
1深基坑支護設計現狀
當前深基坑支護工程設計中存在的問題主要體現在以下幾個方面：①巖土施工中的深基坑支護設計參數在選擇上不合理。尤其是對于一些工程項目地質情況較為復雜的項目區域，地質條件復雜、支護的深度較大使得這一偏差越來越大，如無法對巖土施工中的深基坑支護所承受的土壓力進行準確的計算則會使得巖土施工中的深基坑支護的安全性大大折扣。②在巖土施工中的深基坑土體取樣代表性不強。在巖土施工中的深基坑土質取樣中采取的是對項目地的土質進行隨機取樣，但是由于巖土施工中的深基坑土質的復雜性及土質的不均勻性使得采樣所取得的土質數據與項目現場實際情況之間存在著一定的偏差。③對巖土施工中的深基坑開挖的空間效應考慮較少。以往所采用的巖土施工中的深基坑支護在設計時是根據平面應變問題來進行設計的，其能夠適應于細長型的巖土施工深基坑支護，但是在應用于長方形的深基坑支護時則無法取得良好的支護效果，因此在巖土施工中的深基坑支護中需要在平面應變進行設計的基礎上，對巖土施工中的深基坑支護結構進行一定的調整，以使其能夠滿足深基坑挖掘的空間效應的要求，確保巖土施工中的深基坑支護的安全性與可靠性。
2深基坑支護工程方案推理機制分析
深基坑支護工程方案推理機制的建立主要包括以下內容：①基坑支護工程組合方案設計，深基坑開挖與支護工程方案種類繁多，各方案的相互匹配可演變出多種整體支護方案和細部結構設計方案。根據各種施工方案的不同特點，對施工方案分類組合，支護方案分類見圖1，按可能存在的施工方法構成100余種組合方案供系統篩選，例如代碼101、201、301、401、501、601為單排懸壁式透水結構的人工挖孔樁，其余類推；②基坑支護工程系統組合方式及流程，從系統優化理論出發，對支護工程系統中涉及的因素歸類，劃分相應的研究層次，每個層次劃分為若干個既相對獨立又相互關聯的子系統，系統運行初級子系統所獲得的結果作為二級子系統的輸入量或邊界條件，由此系統進入二級優化，依此類推，直至整個系統優化分析過程的完成。一般說，構成基坑支護系統的第一級要素由支擋結構體、降排水與土方開挖3者構成；③基坑支護方案的確定，基坑支護設計工作主要采用的是直徑較大的鉆孔灌注樁，結合鋼筋混凝土作為支撐的支護設計。能夠較好產生止水效果，根據地質實際狀況進行現場監測，搜集相應的參考數據，歸納分析數據特點，不斷地滿足深厚飽和軟土區基坑支護設計的要求，實現結構受力均衡，有效的避免事故的發生。對基坑進行分段支護結構設計，確定各分段鉆孔灌注樁規格，基坑支護結構的選型要充分地考慮到挖深、樁徑、樁間距、嵌固深度以及配筋數量等；④基坑設計計算分析，基坑支護方案設計計算主要采用的是彈性法，能夠對不同土層面進行計算，計算結果將會顯示基坑支護整體的穩定結構特點，對比《建筑地基基礎設計規范》將會充分地了解到安全系數，在進行基坑支護水平位移最大限度監測的時候，主要是通過拋物線法對地表沉降情況進行確定，能夠獲取到最大數值的差異，要將最大數值控制在《建筑基坑工程監測技術規范》（GB50497-2009）的要求。
3基坑支護工程優化設計
3.1工程實例概述
該商業樓初步設計方案打算建設在地下1層，基坑設計的深度約為5.1m，相關配套設備的地下2層深度約為1層深度的2倍。正在使用的地鐵站位于2條路的交叉口位置。車站主體外包尺寸為152.3m×17.6m，車站底板深度約16.5m，設計方案中預留的出入口的深度與2層地下設施的設計深度保持一致。交叉的2條道路均為主要干道，配備有相關的居民日常生活中常用的配置設施。其中，受商業樓基坑施工影響較為明顯的居民配套設施為預留的雨水管，其施工建設的深度在3m左右。管底距出入口頂板較近，容易遭受到預留出入口在后續施工過程中對其造成的影響。
3.2設計方案的分析與優化
①圍護樁墻、支撐的設計參數之間的比較。為了滿足設計及計算的信息要求，根據相關規范對基坑穩定性、圍護樁墻強度及變形控制等方面的要求，按照實際施工要求及建筑物的基本特征和功能需求設定好圍護墻的各個參數。②模型的維度、尺寸以及相關參數。考慮到邊界對現有建筑物的影響，統一將模型的邊界確定為結構邊界外側25m。土體采用D-P方式進行施工，并在初始應力狀態分析及開挖過程模擬階段對土體賦予不同的彈性模量，圍護結構、各層結構板和市政管線采用線彈性板單元進行模擬應用，內支撐結構采用線彈性梁單元模擬。③計算結果。基坑的最大水平位移出現在基坑底面以上接近坑底的部位，與基坑圍護樁墻優化分析時常采用的Winkle地基梁法算得的圍護墻體變形具有相同的規律。在對基坑施工完成之后，既有預留出入口上方雨水管的變形小于其相鄰兩側區域，源于該處水管底部距出入口頂板距離近，而出入口結構沉降小，對雨水管具有類似結構基礎的承托作用。為降低基坑施工時該區域水管因較大差異沉降而增加的水管損傷風險，雨水管敷設施工時，已在預留通道兩側各設置1座檢修井以增加管線對地層沉降的適應能力。地鐵車站的底板變形呈現在近基坑開挖一側較大，往遠處逐漸減小的特征。其中，平面上位于既有預留出入口區域的變形梯度較大，原因為計算模型與所模擬的實際結構具有差異性。
3.3結果分析
通過上述方案的對比分析得出，方案1受到的環境影響較方案2、方案3大，但仍可滿足周邊建、構筑物的保護要求，特別是運營地鐵的安全要求。商業基坑雖然說在設計及施工中面臨開挖面積大、與地鐵車站及管線的平行段長度長等諸多問題，但基坑與車站平行段間的水平凈距位于基坑開挖的顯著影響區以外，區基坑與車站既有預留通道的銜接段，基坑的主要變形為橫斷面方向，即平行于地鐵車站的方向，且基坑沿深度方向設置3道內支撐體系，由此對車站的直接影響較小；地鐵車站底板埋深大于本基坑的底板深度客觀上符合相鄰基坑開挖“先深后淺”的基本原則。同時，車站圍護墻底的深度較大，對地層位移具有一定的隔斷效果。因此，在具體的施工進行之前，優先選擇方案1具有很高的商用價值和實踐意義，值得各個相關單位關注和采納。
4結束語
綜上所述，需要結合深基坑支護工程施工經驗結合工程建設目標的設定建立方案推算比較機制，對編制的施工方案進行比較分析，最終選出最佳的施工方案，保證符合技術要求，滿足施工質量。
作者:楊政舉 單位:貴州省地礦局112地質大隊
參考文獻
1楊培明.深基坑工程支護方案的優化設計.現代物業•新建設，2013，12（9）
