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浅谈基坑支护结构的类型与设计原则

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维普资讯 http://www.cqvip.com 60 内蒙古石油化工 2008年第6期 浅谈基坑支护结构的类型与设计原则 丁 磊,于希平 (内蒙古轻化工业设计院有限责任公司) 摘要:基坑支护的类型有多种,合理选择基坑支护型式,是基坑支护设计的的首要工作,应根据地 质条件,周边环境的要求及不同支护型式的特点、造价等综合确定。基坑支护设计相对于承载力极限状 态要有足够的安全系数,不致使支护产生失稳,而在保证不出现失稳的条件下,还要控制位移量,不致影 响周边建筑物的安全使用。 关键词:基坑支护;承载力极限状态;安全系数;柔性支护;刚性支护 我国大量的深基坑工程始于20世纪8O年代,随 着城市高层建筑的迅速发展,地下停车场、高层建筑 埋深、人防等各种需要,高层建筑需要建设一定的地 下室,由于都是在城市中进行开挖,基坑周围通常存 在交通要道、已建建筑或管线等各种构筑物,这就涉 泥土柱状加固体挡墙。水泥土围护墙优点:便于机械 化快速挖土;具有挡土、止水的双重功能I较经济I施 工中无振动、无噪音、污染少、挤土轻微。水泥土围护 墙的缺点是位移相对较大,厚度较大。 1.3 高压旋喷桩 及到基坑开挖的一个很重要内容,要保护其周边构 筑物的安全使用。而一般的基坑支护大多又是临时 结构、投资太大也易造成浪费,但支护结构不安全又 势必会造成工程事故。因此,如何安全、合理地选择 合适的支护结构并根据基坑工程的特点进行科学的 设计是基坑工程要解决的主要内容。以下简单介绍 当前基坑工程中常见的支护结构类型及不同地基土 条件下的基坑工程支护结构选型原则。 1基坑支护的类型及其特点和适用范围 1.1 放坡开挖 高压旋喷桩所用的材料亦为水泥浆,它是利用 高压经过旋转的喷嘴将水泥浆喷入土层与土体混合 形成水泥土加固体,相互搭接形成排桩,用来挡土和 止水。高压旋喷桩的施工费用要高于深层搅拌水泥 土桩,但其施工设备结构紧凑、体积小、机动性强、占 地少,并且施工机具的振动很小,噪音也较低,不会 对周围建筑物带来振动的影响和产生噪音等公害, 但施工中有大量泥浆排出,容易引起污染。 1.4槽钢钢板桩 适用于周围场地开阔,周围无重要建筑物,只要 求稳定,位移控制五严格要求,价钱最便宜,回填土 方较大。 1.2深层搅拌水泥土围护墙 深层搅拌水泥土围护墙是采用深层搅拌机就地 将土和输入的水泥浆强行搅拌,形成连续搭接的水 过低,蒸发器压力降低,大量冷剂水不能被吸收,造 成溴化锂溶液浓度上升,容易结晶;溶液量减少,则 可能导致溶液泵吸空。当低温水出口温度过高时,冷 剂水量减少,冷剂水泵频繁启停。通常,较大的制冷 负荷变化可能导致此种情况的出现。 低温水的流量和水质对机组的影响同冷却水有 相似的结论,但对制冷量影响不大。值得注意的是, 对于工艺系统中含氨的用户,应严格防止系统中的 氨泄漏至低温水中,造成传热铜管大面积被腐蚀的 严重后果。 3结束语 分析外界环境对制冷机运行的影响,对协调工 这是一种简易的钢板桩围护墙,由槽钢正反扣 搭接或并排组成。其特点为:槽钢具有良好的耐久 性,基坑施工完毕回填土后可将槽钢拔出回收再次 使用;施工方便,工期短;不能挡水和土中的细小颗 粒,在地下水位高的地区需采取隔水或降水措施,抗 弯能力较弱,多用于深度≤4m的较浅基坑或沟槽, 顶部宜设置一道支撑或拉锚,支护刚度小,开挖后变 作蒸汽、冷却水、低温水和制冷量之间的关系有一定 的指导意义。通过合理控制外界运行条件,可以获得 较大的制冷量和稳定的运行状况,同时可以有效地 延长制冷机的使用寿命。 [参考文献] [1] 戴永庆.澳化锂吸收武制冷技术及应用EM]. 北京:机械工业出版社,1998. Ez]郑玉清,吴进发,耿惠彬.两效溴化锂制冷机及 应用[M].北京:机械工业出版社,1990. E33 邢建军,魏明,杜雪梅.制冷剂电器仪表控制系 统改造[J].包钢科技,2004,31:3. The Influences of Outside Environment on Lithium Bromide Refri2erat0rs L Shang gong。。L Yah—c^ ‘卵 , 以ⅣG ^口0一qing (1.Baotou Light Industry Vocational Technical College,Baotou 014045,PRC; 2.Inner Mongolia Chemical Engineering Professional College,Hohhot O10011,PRC) Abstract:The working principle of Lithium Bromide Refrigerators were introduced briefly in this artieal and the influences of outside environment on l ithium Bromide Refrigerators were analyzedKey words:Lithium Bromide Refrigerator;0utside environment;Influence 收稿日期:2oo8一O2—14 维普资讯 http://www.cqvip.com 2008年第6期 丁磊等 浅谈基坑支护结构的类型与设计原则 61 形较大。 1.5钢筋混凝土板桩 钢筋混凝土板桩具有施工简单、现场作业周期 短等特点,曾在基坑中广泛应用,但由于钢筋混凝土 板桩的施打一般采用锤击方法,振动与噪音大,同时 沉桩过程中挤土也较为严重,在城市工程中受到一 定限制。Yc#l、,其制作一般在工厂预制,再运至工地, 成本较灌注桩等略高。但由于其截面形状及配筋对 板桩受力较为合理并且可根据需要设计,目前已可 制作厚度较大(如厚度达500mm以上)的板桩,并 有液压静力沉桩设备,故在基坑工程中仍是支护板 墙的一种使用形式。 1.6钻孔灌注桩 钻孑L灌注桩围护墙是排桩式中应用最多的一 种,在我国得到广泛的应用。多用于坑深7~15m的 基坑工程,在我国北方土质较好地区已有8~9m的 臂桩围护墙。钻孑L灌注桩支护墙体的特点有:施工时 无振动、无噪音等环境公害,无挤土现象,对周围环 境影响小;墙身强度高,刚度大,支护稳定性好,变形 小;当工程桩也为灌注桩时,可以同步施工,从而施 工有利于组织、方便、工期短;桩问缝隙易造成水土 流失,特别时在高水位软粘土质地区,需根据工程条 件采取注浆、水泥搅拌桩、旋喷桩等施工措施以解决 挡水问题;适用于软粘土质和砂土地区,但是在砂砾 层和卵石中施工困难应该慎用;桩与桩之间主要通 过桩顶冠梁和围檩连成整体,因而相对整体性较差, 当在重要地区,特殊工程及开挖深度很大的基坑中 应用时需要特别慎重。 1.7 地下连续墙 通常连续墙的厚度为600mm、800mm、 lO00mm,也有厚达1200mm的,但较少使用。地下连 续墙刚度大,止水效果好,是支护结构中最强的支护 型式,适用于地质条件差和复杂,基坑深度大,周边 环境要求较高的基坑,但是造价较高,施工要求专用 设备。 1.8 土毒丁墙 土钉墙是一种边坡稳定式的支护,其作用与被 动的具备挡土作用的上述围护墙不同,它是起主动 嵌固作用,增加边坡的稳定性,使基坑开挖后坡面保 持稳定。 1.9 SMW工法 SMW工法亦称劲性水泥土搅拌桩法,即在水 泥土桩内插入H型钢等(多数为H型钢,亦有插入 拉森式钢板桩、钢管等),将承受荷载与防渗挡水结 合起来,使之成为同时具有受力与抗渗两种功能的 支护结构的围护墙。SMW支护结构的支护特点主 要为:施工时基本无噪音,对周围环境影响小;结构 强度可靠,凡是适合应用水泥土搅拌桩的场合都可 使用,特别适合于以粘土和粉细砂为主的松软地层; 挡水防渗性能好,不必另设挡水帷幕;可以配合多道 支撑应用于较深的基坑;此工法在一定条件下可代 替作为地下围护的地下连续墙,在费用上如果能够 采取一定施工措施成功回收H型钢等受拉材料;则 大大低于地下连续墙,因而具有较大发展前景。 1.10基坑支护选型小结 基坑支护型式的合理选择,是基坑支护设计的 的首要工作,应根据地质条件,周边环境的要求及不 同支护型式的特点、造价等综合确定。一般当地质条 件较好,周边环境要求较宽松时,可以采用柔性支 护,如土钉墙等;当周边环境要求高时,应采用较刚 性的支护型式,以控制水平位移,如排桩或地下连续 墙等。同样,对于支撑的型式,当周边环境要求较高 地质条件较差时,采用锚杆容易造成周边土体的扰 动并影响周边环境的安全,应采用内支撑型式较好; 当地质条件特别差,基坑深度较深,周边环境要求较 高时,可采用地下连续墙加逆作法这种最强的支护 型式。基坑支护最重要的是要保证周边环境的安全。 2基坑支护的设计要求 基坑支护作为一个结构体系,应要满足稳定和 变形的要求,即通常规范所说的两种极限状态的要 求,即承载能力极限状态和正常使用极限状态。所谓 承载能力极限状态,对基坑支护来说就是支护结构 破坏、倾倒、滑动或周边环境的破坏,出现较大范围 的失稳。一般的设计要求是不允许支护结构出现这 种极限状态的。而正常使用极限状态则是指支护结 构的变形或是由于开挖引起周边土体产生的变形过 大,影响正常使用,但未造成结构的失稳。 因此,基坑支护设计相对于承载力极限状态要 有足够的安全系数,不致使支护产生失稳,而在保证 不出现失稳的条件下,还要控制位移量,不致影响周 边建筑物的安全使用。因而,作为设计的计算理论, 不但要能计算支护结构的稳定问题,还应计算其变 形,并根据周边环境条件,控制变形在一定的范围 内。 一般的支护结构位移控制以水平位移为主,主 要是水平位移较直观,易于'gx测。水平位移控制与周 边环境的要求有关,这就是通常规范中所谓的基坑 安全等级的划分,对于基坑周边有较重要的构筑物 需要保护的,则应控制小变形,此即为通常的一级基 坑的位移要求;对于周边空旷,无构筑物需保护的, 则位移量可大一些,理论上只要保证稳定即可,此即 为通常所说的三级基坑的位移要求;介于一级和三 级之间的,则为二级基坑的位移要求。对于一级基坑 的最大水平位移,一般宜不大于30ram,对于较深的 基坑,应小于0.3 H,H为基坑开挖深度。对于一般 的基坑,其最大水平位移也宜不大于50ram。一般最 大水平位移在30ram内地面不致有明显的裂缝,当 最大水平位移在4O一50ram内会有可见的地面裂 缝,因此,一般的基坑最大水平位移应控制不大于 50ram为宜,否则会产生较明显的地面裂缝和沉降, 感观上会产生不安全的感觉。一般较刚性的支护结 构,如挡土桩、连续墙加内支撑体系,其位移较小,可 控制在30ram之内,对于土钉支护,地质条件较好, 且采用超前支护、预应力锚杆等加强措施后可控制 较小位移外,一般会大于30ram。 结论:基坑支护是一种特殊的结构方式,具有很 多的功能。不同的支护结构适应于不同的水文地质 条件,因此,要根据具体问题,具体分析,从而选择经 济适用的支护结构。 [参考文献] [1] 工程建设规范汇编、地基基础设计规范、钢筋 混凝土结构设计规范. 

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