上海地铁场中路站基坑支护设计文献综述
2020-06-11 22:21:27
毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告
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文 献 综 述 深基坑支护是一门理论性和实践性都很强的技术。它涉及到岩石力学、水文地质学、结构力学、钢筋混凝土结构学等学科,主要研究岩土的强度和变形、支护结构的强度以及支护结构的共同作用等问题[1]。 深基坑支护结构设计与施工,影响因素众多,土层分布及其物理力学性能、周围的环境、地下水情况、施工条件和施工方法、气候等因素都会对支护结构产生影响;再加上荷载取值和计算理论值等方面的问题,如施工过程中稍有疏忽或未严格按照设计规定的工况进行施工,都易导致基坑事故[2,3]。 1.1 基坑工程设计的基本原则 基坑支护结构应采用分项系数表示的极限状态设计表达式进行设计,其设计原则是[5]:(1) 安全可靠;(2) 经济合理;(3) 技术可行;(4) 施工方便。 1.2 基坑支护体系方案选择依据 基坑支护的依据:规范;岩土工程规范;基坑支护工程勘察报告;基坑支护结构设计资料;工程地质和水文地质资料;场地周边环境及地下管线状况;基坑深度[6]。 1.3 基坑主要支挡方法、技术类型 支护结构的传统方法是钢板桩加支撑系统或钢板桩锚拉系统,其优点是材料可以回收,但拔出板桩时会引起土体的变形。 挡土系统:常用的有钢板桩、钢筋混凝土板桩、深层水泥搅拌桩、钻孔灌注桩、地下连续墙。其功能是形成支护排桩或支护挡土墙阻挡坑外土压力。 挡水系统:常用的有深层水泥土搅拌桩、旋喷桩、压密注浆、地下连续墙、锁口钢板桩。其功能是阻挡坑外渗水。 支撑系统:常用的有钢管与型钢内撑、钢筋混凝土内支撑、钢与钢筋混凝土组合支撑。其功能是支承围护结构测力与限制结构位移。 目前经常采用的主要基坑支护类型有: (1) 放坡开挖:当场地为一般黏性土或粉土且场地开阔,环境条件允许,经设计验算满足边坡稳定性要求时,可采用局部或全深度的基坑放坡开挖方法[7]。 (2) 水泥土重力式挡墙:重力式挡土墙是依靠墙体自重抵抗土压力作用的一种墙体,所需要的墙身截面较大,一般由砖、石材料砌筑而成。由于重力式挡墙具有结构简单,施工方便,能够就地取材等优点,在土建过程中被广泛采用。根据墙背倾斜向可分为仰斜、直立、俯斜三种形式,俯斜式挡墙所受的土压力作用大,仰斜式所受 的土压力最小。 (3) 土钉墙:土钉墙支护是以较密排列的插筋作为土体的主要补强手段,通过筋体与土体和喷射钢筋网混凝土面层共同作用,形成补强复合土体,达到稳定边坡的目的。 (4) 锚杆:用拉杆锚固支护基坑的开挖或用作抗拔桩抵抗浮托力等的应用已日益普遍。拉锚最大的优点是在基坑内部施工时,开挖土方与支撑互不干扰,尤其是在不规则的复杂施工场所,以锚杆代替挡土横撑,便于施工。这是人们乐于大量使用的主要原因。随着对锚固法的不断改进和使用可靠性的监测手段,使拉锚支护的范围更加广泛[8]。 (5) 排桩维护:排桩的桩型与成桩工艺应根据桩所穿过土层的性质、地下水条件及基坑周边环境要求等选择混凝土灌注桩、型钢桩、钢管桩、钢板桩、型钢水泥土搅拌桩等桩型[9]。 (6) 钢板桩:用槽钢正反扣搭接而组成,或用U型、H型和Z型截面的锁口钢板桩。用打入法打入土中,相互连接形成钢板桩墙,既用于挡土又用于挡水,用于开挖深度3~10m的基坑。钢板桩具有较高的可靠性和耐久性,在完成支挡任务后,可以回收重复利用;与多道钢支撑结合,适合软土地区的较深基坑,施工方便,工期短。但钢板桩刚度比排桩和地下连续墙小,开挖后挠度变形较大,打拔桩振动噪声大,容易引起土体移动,导致周围地基较大沉陷[10]。 (7) 地下连续墙:地下连续墙工艺是近几十年来在地下工程和基础工程中发展起来并应用较广泛的一项技术,一些重大的地下工程和深基础工程是利用地下连续墙工艺完成的,取得了很好的效果。 (8) SMW工法(劲性水泥土搅拌桩):它以劲性水泥土搅拌桩为基础,凡是适合应用水泥土搅拌桩的场合都可以使用劲性桩。特别是适合于以粘土和粉细砂为主的松软地层,对于含砂卵石的地层要经过适当处理后方可采用[6]。 劲性桩是在水泥土搅拌桩中插入受拉材料构成的,常插入H型钢。 (9) 钻孔灌注桩挡墙:直径φ600~φ1000mm,桩长15~30m,组成排桩式挡墙,顶部浇筑钢筋混凝土圈梁,用于开挖深度为6m~13m的基坑。具有噪声和振动小,刚度大,就地浇制施工,对周围环境影响小等优点,适合软弱地层使用;接头防水性差,要根据地质条件从注浆、搅拌桩等方法中选用适当方法解决防水问题,整体刚度较差,不适合兼作主体结构。桩身质量取决于施工工艺及施工技术水平,施工时需作排污处理[8]。 1.4 基坑主要支撑体系与技术类型 所谓支撑体系是指由钢或钢筋混凝土构件组成的用以支撑基坑侧壁的结构体[11]。深基坑的支护体系有两部分组成,一是围护壁,二是基坑内的支撑系统。为施工需要而构筑的深基坑各类支撑系统,既要轻巧又需有足够的强度、刚度和稳定性,以保证施工的安全、经济和方便,因此支撑结构的设计是目前施工方案设计的一项十分重要的内容。 1.5 基坑主要防渗帷幕与降水方法 在软土地区,一般地下水位都比较高,当地层中有厚层饱和淤泥质土、粘质粉土、砂质粉土或粉砂等,基坑开挖时,坑内地下水位必然大大低于四周,周围的地下水向坑内渗流,产生渗透力。为了防止由此产生的渗流破坏,基坑必须有止(降)水方案。 地下水控制的设计和施工应满足支护结构设计要求,应根据场地及周边工程地质条件、水文地质条件和环境条件并结合基坑支护和基础施工方案综合分析确定,地下水控制方法可分为集水明排、降水、截水、和回灌等形式,单独或组合使用。 1.5.1 降水 工程降水是基坑工程的一个难点。由于土质和地下水位的条件不同,基坑开挖的施工方法大不相同。 降水有各种不同的方法,应视工程性质、开挖深度、土质特性及经济等因素进行考虑。在选择和设计基坑降水前,必须由甲方提供工程地质勘察资料,建筑物平面图和立体图,建筑物场地附近房屋平面图等,对于重大工程,设计人员除掌握相应资料外,必须在设计前到工程现场亲自了解,最好能目测各土层的土样,对将来降水工程的布置及其与邻近建筑物的影响有足够的了解。 1.5.2 止水帷幕 采用防水帷幕,用来阻止或限制地下水渗流到基坑中去。采用防水帷幕后,有时还需要在帷幕内或外面降水。常用的防渗帷幕有以下三种: (1) 水泥土搅拌桩连续搭接的水泥土搅拌桩,是一种最常用的防渗止水结构。水泥土挡墙可以同时起到挡土和止水作用。在钻孔桩排桩挡土时,可以用水泥土搅拌桩止水。 (2) 地下连续墙地下连续墙一般能达到自防渗,不会产生渗漏情况。地下连续墙的防渗薄弱点是墙段间的接头部位,在防渗要求较高时,可在墙段接头处的坑外增设注浆防渗。 (3) 水泥和化学灌浆帷幕在透水的土层内,沿基坑喷射水泥化学浆以填充土的孔隙,灌浆孔一个紧靠一个以形成连续防水帷幕。 1.5.3 降水时的注意事项 在城市中由于深基坑降水,使邻近建筑物下的水位也降低,若其下是软弱土层,则将因水位降低而减少土中地下水的浮托力,从而使软弱土层压缩而沉降,影响邻近建筑物和管线,降水的时候应该注意:(1) 井点降水应减缓降水速度,均匀出水;(2) 井点应连续运转,尽量避免间歇和反复抽水;(3) 降水场地外侧设置挡水帷幕,减小降水影响范围;(4) 设置回灌井系统。 采用止水帷幕,将坑外地下水位保持原状,仅在坑内降水。目前,采用钻孔压浆成桩法、地下连续墙、板桩、深层搅拌桩墙等止水结构形式,效果均较好。其入土深度,取决于土层的透水性,防止出现管涌、流砂等问题。
参考文献 [1] 王曙光.深基坑支护事故处理经验录[M].北京:机械工业出版社,2005. [2] 李广信.基坑支护结构上水土压力的分算与合算[J].岩土工程学报,2000,(22):348-352. [3] 黄熙龄.高层建筑地下结构与基坑支护[M]. 北京:宇航出版社,2002. [4] 应惠清,赵志缙.简明深基坑工程设计施工手册[M].北京:国建筑工业出版社,2000. [5] 陈国兴,樊良本,等.基础工程学[M].北京:中国水利出版社,2002. [6] DGJ32/J 12-2005.南京地区地基基础设计规范[S]. [7] 黄强,惠永宁.深基坑支护工程实例集[M].北京:中国建筑工业出版社,1997. [8] JGJ120-2012.建筑基坑支护技术规程[S]. [9] 候学渊,刘建航.基坑工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1997. [10] 刘宗仁,刘雪雁.基坑工程[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2011. [11] 余志成,施文华.深基坑支护设计与施工[M].北京:中国建筑工业出版社,1996. [12] 龚晓南.深基坑工程设计施工手册[M].北京:北京中国工业出版社,1998. [13] 徐至钧等.深基坑支护新技术精选集[M].北京:中国建筑工业出版社,2012. [14] 司徒广.基础工程的降水[M].北京:中国建筑工业出版社,1993. [15] 白玉兰.工程水文地质学[M].北京:中国水利水电出版社,2002. [16] 张永波, 孙新忠. 基坑降水工程[M]. 北京:地震出版社, 2000. |
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