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土石方工程基坑支护结构选型

futao 土方工程 2019-05-09 619 0
川渝拆除17713551981

土石方工程基坑支护结构选型

支护结构形式的选择应综合工程地质与水文地质条件、地下结构设计、基坑平面及开挖深度、周边环境和坑边荷载、场地条件、施工季节、支护结构使用期限等因素,选型时应考虑空间效应和受力条件的改善,采用有利于支护结构材料受力性状的形式。在软土场地可局部或整体对坑底土体进行加固,或在不影响基坑周边环境的情况下,采用降水措施提高土的抗剪强度和减小水土压力。设计时可按表6-2选用支挡式结构、土钉墙、重力式水泥土墙或采用上述形式的组合。常用的几种支护结构如图6-1所示。

表6-2支护结构选型

表6-2支护结构选型


图6-1支护结构的几种基本类型

图6-1支护结构的几种基本类型

(a)桩墙结构;(b)重力式结构;(c)土钉墙结构;(d)拱墙结构

1围护墙结构选型

支护结构包括围护墙和支撑,围护墙的类型见表6-3。

表6-3围护墙选型

表6-3围护墙选型

2支撑体系选型

对于排桩、板墙式支护结构,当基坑深度较大时,为使围护墙受力合理和受力后变形控制在一定范围内,需沿围护墙竖向增设支承点,以减小跨度。如在坑内对围护墙加设支承称为内支撑;如在坑外对围护墙设拉支承,则称为拉锚(土锚)。

内支撑受力合理、安全可靠、易于控制围护墙的变形,但内支撑的设置给基坑内挖土和地下室结构的支模和浇筑带来一些不便。需通过换撑加以解决。用土锚拉结围护墙,坑内施工无任何阻挡。位于软土地区土锚的变形较难控制,且土锚有一定长度,在建筑物密集地区如超出红线尚需专门申请。一般情况下,在土质好的地区,如具备锚杆施工设备和技术,应发展土锚;在软土地区为便于控制围护墙的变形,应以内支撑

为主。对撑式的内支撑如图6-2所示。支护结构的内支撑体系包括腰梁或冠梁(围檀)、支撑和立柱。腰梁固定在围护墙上,将围护墙承受的侧压力传给支撑(纵、横两个方向)。支撑是受压构件,长度超过一定限度时稳定性不好,所以中间需加设立柱,立柱下端需稳固,立即插入工程桩内,实在对不准工程桩,只得另外专门设置桩(灌注桩)。

图6-2对撑式的内支撑

图6-2对撑式的内支撑

1一腰梁;2一支撑;3一立柱;

4一桩(工程桩或专设桩);5-围护墙

1.内支撑分类

内支撑按照材料分为钢支撑和混凝土支撑两类。

(1)钢支撑。钢支撑常用者为钢管支撑和型钢支撑两种。钢管支撑多用p609钢管,有多种壁厚(10mm、12mm、14mm)可供选择,壁厚大者承载能力高。亦有用较小直径钢管者,如80、p406钢管等;型钢支撑多用H型钢,有多种规格以适应不同的承载力。如图6-3所示。不过作为一种工具式支撑,要考虑能适应多种情况。在纵、横向支撑的交叉部位,可用上下叠交固定;亦可用专门加工的“十”字形定型接头,以便连接纵、横向支撑构件。前者纵、横向支撑不在一个平面上,整体刚度差;后者则在一个平面上,刚度大,受力性能好。

图6-3型钢支撑构造

图6-3型钢支撑构造

(a)示意图;(b)纵横支撑连接;(c)支撑与立柱连接1一钢板桩;2一型钢围擦;3一连接板;4一斜撑连接件;5一角撑;6一斜撑;7一横向支撑;

8一纵向支撑;9一三角托架;10一交叉部紧固件;11一立柱;12一角部连接件

钢支撑的优点是安装和拆除方便、速度快,能尽快发挥支撑的作用,减小时间效应,使围护墙因时间效应增加的变形减小;可以重复使用。多为租赁方式,便于专业化施工;可以施加预紧力,还可根据围护墙变形发展情况,多次调整预紧力值以限制围护墙变形发展。其缺点是整体刚度相对较弱,支撑的间距相对较小;由于两个方向施加预紧力,使纵、横向支撑的连接处处于铰接状态。

(2)混凝土支撑。随着挖土的加深,根据设计规定的位置现场支模浇筑而成。其优点是形状多样,可浇筑成直线、曲线构件。可根据基坑平面形状,浇筑成最优化的布置形式;整体刚度大,安全可靠,可使围护墙变形小,有利于保护周围环境;可方便地变化构件的截面和配筋,以适应其内力的变化。其缺点是支撑成型和发挥作用时间长,时间效应大,使围护墙因时间效应而产生的变形增大;属一次性的,不能重复利用;拆除相对困难,如用控制爆破拆除,有时周围环境不允许,如用人工拆除,时间较长、劳动强度大。混凝土支撑的混凝土强度等级多为C30,截面尺寸经计算确定。

对平面尺寸大的基坑,在支撑交叉点处需设立柱,在垂直方向支承平面支撑。立柱可为四个角钢组成的格构式钢柱,下端最好插入作为工程桩使用的灌注桩内,插入深度不宜小于2m,如立柱不对准工程桩的灌注桩,立柱就要作专用的灌注桩基础。

在软土地区有时在同一个基坑中,上述两种支撑同时应用。为了控制地面变形、保护好周围环境,上层支撑用混凝土支撑;基坑下部为了加快支撑的装拆、加快施工速度,采用钢支撑。

2.内支撑的布置

内支撑的布置要综合考虑下列因素。

(1)基坑平面形状、尺寸和开挖深度。

(2)基坑周围的环境保护要求和邻近地下工程的施工情况。

(3)主体工程地下结构的布置。

(4)土方开挖和主体工程地下结构的施工顺序和施工方法。

支撑布置不应妨碍主体工程地下结构的施工,为此事先应详细了解地下结构的设计图纸。对于大的基坑,基坑工程的施工速度,在很大程度上取决于土方开挖的速度,为此,内支撑的布置应尽可能便利土方开挖,尤其是机械下坑开挖。

支撑体系在平面上的布置形式,有角撑、对撑、边桁架式、框架式、环形等,如图6-4所示。有时在同一基坑中混合使用,如角撑加对撑、环梁与边桁(框)架、环梁加角撑等。主要是因地制宜,根据基坑的平面形状和尺寸设置最适合的支撑。

图6-4支撑的平面布置形式

图6-4支撑的平面布置形式

(a)角撑;(b)对撑;(c)边桁架式;(d)框架式;(e)环梁与边桁(框)架;(f)角撑加对撑一般情况下,对于平面形状接近方形且尺寸不大的基坑,宜采用角撑,使基坑中间有较大的空间,便于组织挖土。对于形状接近方形但尺寸较大的基坑,采用环形或桁架式、边框架式支撑,受力性能较好,亦能提供较大的空间便于挖土。对于长片形的基坑宜采用对撑或对撑加角撑,安全可靠,便于控制变形。

钢支撑多为角撑、对撑等直线杆件的支撑,混凝土支撑由于为现浇,任何形式的支撑皆便于施工。

支撑在竖向的布置(图6-5),主要取决于基坑深度、围护墙种类、挖土方式、地下结构各层楼盖和底板的位置等。基坑深度越大,支撑层数越多,使围护墙受力合理,不产生过大的弯矩和变形。支撑设置的标高要避开地下结构楼盖的位置,以便于支模浇筑地下结构时换撑。支撑多数布置在楼盖之下和底板之上,其间净距离B最好不小于600mm。支撑竖向间距还与挖土方式有关,如人工挖土,支撑竖向间距A不宜小于3m,如挖土机下坑挖土,A最好不小于4m,特殊情况例外。

在支模浇筑地下结构时,在拆除上面一道支撑前,先设换撑,换撑位置都在底板上表面和楼板标高处。如靠近地下室外墙附近楼板有缺失时,为便于传力,在楼板缺失处要增设临时钢支撑。换撑时需要在换撑(多为混凝土板带或间断的条块)达到设计规定的强度、起支撑作用后才能拆除上面一道支撑,换撑工况在计算支护结构时亦需加以计算。

图6-5支撑竖向布置

图6-5支撑竖向布置


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