淺談建筑深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計

陳威宇

摘 要：近年來，高層建筑的興起，有效地推動了建筑施工技術(shù)的發(fā)展，深基坑支護(hù)是當(dāng)前建筑施工中廣泛應(yīng)用的重要技術(shù)，對于施工的安全性和質(zhì)量具有直接的影響，所以加強(qiáng)建筑深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計具有極其重要的意義。文章從基坑支護(hù)的設(shè)計內(nèi)容、原則、方法入手，分析了深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計時檔墻選型及支撐體系選型，并進(jìn)一步對支護(hù)結(jié)構(gòu)的圍護(hù)墻計算進(jìn)行了具體的闡述。

關(guān)鍵詞：深基坑支護(hù)；結(jié)構(gòu)設(shè)計；探討

目前在建筑施工中，基坑支護(hù)設(shè)計是其中十分重要的部分，由于基坑支護(hù)設(shè)計受到較多因素的影響，所以在進(jìn)行設(shè)計時需要對其設(shè)計的科學(xué)和合理進(jìn)行充分的考慮，確保施工的安全。

1 基坑支護(hù)的設(shè)計內(nèi)容

在通常的基坑支護(hù)設(shè)計中，其設(shè)計內(nèi)容多數(shù)是以支護(hù)體系的方案比較和造型，支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和變形驗算為主。同時在設(shè)計時還要對土壓力、水壓力、地面超載、側(cè)向荷載、施工荷載及鄰近基礎(chǔ)工程施工的影響進(jìn)行充分地考慮，確保施工時的安全。

2 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則與方法

在進(jìn)行基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計時，需要以安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理及便于施工作為其設(shè)計的基礎(chǔ)原則，并在此基礎(chǔ)上選擇適合的設(shè)計方法。在進(jìn)行基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計時，需要依據(jù)極限狀態(tài)表達(dá)式來進(jìn)行，同時還要對支護(hù)結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)進(jìn)行劃分，通常以承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)為主。承攬能力極限狀態(tài)其所對應(yīng)的狀況時支護(hù)結(jié)構(gòu)已達(dá)到了最大限度的承載能力或是土體存在著失穩(wěn)、變形嚴(yán)重從而導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)或基坑周圍環(huán)境受到破壞。而正常使用極限狀態(tài)則是指支護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生變形已影響到結(jié)構(gòu)施工的或是周邊環(huán)境的正常使用功能。所以在進(jìn)行基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計時，需要對其承載力極限狀態(tài)進(jìn)行計算，通過對土體穩(wěn)定笥、結(jié)構(gòu)承載力及錨桿、支撐的承載力和穩(wěn)定性進(jìn)行計算后，從而對極限狀態(tài)進(jìn)行掌握。另外對于支護(hù)結(jié)構(gòu)變形有限定的基坑側(cè)壁，則還需要驗算基坑周邊環(huán)境及支護(hù)結(jié)構(gòu)變形的情況。

3 支護(hù)結(jié)構(gòu)擋墻的選型

在基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計時，對于支護(hù)結(jié)構(gòu)擋墻的選型會受到許多因素的影響，所以在選型時需要以滿足施工要求為前提，盡可能的減少可能對周邊環(huán)境所帶來的影響，更利于施工及取得較好經(jīng)濟(jì)效益方面來進(jìn)行考慮，在技術(shù)方面和經(jīng)濟(jì)方面進(jìn)行相互對比后，選擇最佳的擋墻選型。另外在進(jìn)行擋墻選型時，還要充分的考慮到所選檔墻與支撐選型、地下水位及挖土方案的配套性，確保選型的正確性和合理性。

3.1 鋼板樁

比較常用的鋼板樁有簡易槽鋼和熱軋鎖口兩種，而熱軋鎖口鋼板樁其主要以U型、Z型、一字型、H型和組合型等形式為主，通常情況下我國在基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計中多以U型鋼板樁為主，通過相互咬接從而形成板樁墻，其他形式的較為少用，組合型的鋼板樁往往只是在基坑較深時才能使用。

3.2 鋼筋混凝土板樁

鋼筋混凝土板樁應(yīng)用的時間較為久遠(yuǎn)，可以稱為傳統(tǒng)的支護(hù)結(jié)構(gòu)，其截面當(dāng)有一定的擋水作用，而且在使用完后則作地基的一部分留在里面不再拔除。

3.3 鉆孔灌注樁排樁擋墻

目前這種結(jié)構(gòu)在施工中應(yīng)用較為廣泛，其是做成排樁擋墻，利用頂部澆筑鋼筋混凝土圈梁來設(shè)成內(nèi)支撐體系。由于擋墻具有較大的鋼度，抗彎能力較好，具有較小的變形，所以無論是在土質(zhì)較好地區(qū)還是在軟土地區(qū)都可以使用，而且具有較好的經(jīng)濟(jì)性。但由于其需要永久的留在地基土中，所以會對以后地下工程施工造成一定的影響。當(dāng)前由于技術(shù)限制，還無法做到完整的相切，樁之間還有一定的間隙，使擋水效果受到一定的影響，所以在需要進(jìn)可以將其與深層攪拌水泥土樁擋墻進(jìn)行組合使用，不僅有效地增強(qiáng)了抗彎能力，而且還起到良好的擋水作用。

3.4 H型鋼支柱、木擋板支護(hù)擋墻

這種支護(hù)結(jié)構(gòu)適用于土質(zhì)較好、地下水位較低的地區(qū)，國外應(yīng)用較多，國內(nèi)也有應(yīng)用。如某大廈深23.5m的深基坑即用這種支護(hù)結(jié)構(gòu)，它將長27m的488mm×300mm的H型鋼按1.1m間距打入土中，用三層土錨拉固。H型鋼支柱按一定間距打入，支柱間設(shè)木擋板或其他擋土設(shè)施，用后可拔出回收重復(fù)使用，較為經(jīng)濟(jì)，但一次性投資較大。

3.5 地下連續(xù)墻

地下連續(xù)墻是當(dāng)前深基坑施工中應(yīng)用最多的支護(hù)結(jié)構(gòu)，而且對于地下水較高的地區(qū)更具有適用性，許多地鐵車站由于其緊臨地下管線及地下的建筑物及構(gòu)筑物，所以通常都會選擇采用地下連續(xù)墻作為支護(hù)方案。

3.6 土釘墻

在進(jìn)行基坑邊坡支護(hù)時通常會采用土釘墻，其是將原位土體利用土釘加固后來確保基坑邊坡的穩(wěn)定性，其組成部分是土釘、鋼絲網(wǎng)噴射混凝土面板和加固后的原位土體。利用土釘墻進(jìn)行支護(hù)不信具有較好的經(jīng)濟(jì)性，而且施工簡單，易于結(jié)構(gòu)設(shè)計，通常在地下水位以上及具有良好密實度的砂土地層上使用。

4 支撐體系的選型

在深基坑施工中，當(dāng)深度較大時，則需要利用支撐系統(tǒng)來加強(qiáng)懸臂檔墻的強(qiáng)度的抗變形能力。支撐體系通常分為內(nèi)支撐和外拉錨兩種，對于較淺的基坑施工時采用內(nèi)支撐，利用鋼板樁擋墻將其固定在錨樁上，從而增加強(qiáng)度也有采用圓鋼管和H型鋼來增強(qiáng)擋墻的抗變形能力的，同時為了具有良好的預(yù)頂力，在利用鋼結(jié)構(gòu)支撐時可以采用液壓千斤頂。也有采用鋼筋混凝土支撐結(jié)構(gòu)的。而在深度較大的基坑施工時，才會用到外拉錨。

5 支護(hù)結(jié)構(gòu)的圍護(hù)墻計算

5.1 荷載與抗力計算

支護(hù)結(jié)構(gòu)擋墻需要承載的荷載較多，不僅有土壓力和水壓力，而且還有來自于地面的水平荷載。要想對這些荷載進(jìn)行精確計算具有較大的難度，而且這其中存在著較多的影響因素，特別是土壓力的計算，不光與土質(zhì)有關(guān)，還要考慮到擋墻的剛度、施工方法、基坑空間及氣候條件等等，所以在計算時往往會利用荷載和抗力公式化來進(jìn)行計算。

5.2 支護(hù)結(jié)構(gòu)計算

在設(shè)計時，對于深基坑，由于其地下連續(xù)墻和排樁應(yīng)用的較多，而且所承受的荷載也十分復(fù)雜，不僅需要對通常情況下的荷載進(jìn)行考慮，同時由于支護(hù)結(jié)構(gòu)作為主體結(jié)構(gòu)的一部分，還會受到來自于上部結(jié)構(gòu)所傳來的荷載及地震作用，對于溫度變化和混凝土收縮和徐變所引起的變形及時空效應(yīng)都要進(jìn)行充分的考慮。排樁和地下連續(xù)墻支護(hù)結(jié)構(gòu)的破壞，包括強(qiáng)度破壞、變形過大和穩(wěn)定性破壞。其強(qiáng)度破壞或變形過大包括：拉錨破壞或支撐壓曲，過多地增加了地面荷載引起的附加荷載，或土壓力過大、計算有誤，引起拉桿斷裂，或錨固部分失效、腰梁破壞，或內(nèi)部支撐斷面過小受壓失穩(wěn)。為此需計算拉錨承受的拉力或支撐荷載，正確選擇其截面或錨固體。

6 結(jié)束語

在實際施工中，深基坑支護(hù)可以選擇的類型較多，所以需要根據(jù)施工的具體情況及相關(guān)的工程經(jīng)驗來進(jìn)行選取，同時基坑支護(hù)作為一種結(jié)構(gòu)體系，要設(shè)計時要充分地滿足穩(wěn)定性和變形的要求，具有良好的承載能力。同時在設(shè)計時還要根據(jù)具體的水文和地質(zhì)條件來進(jìn)行分析，從而確保支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和經(jīng)濟(jì)性。

參考文獻(xiàn)

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