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深基坑圓形環(huán)梁水平支撐的設計與應用

2008-12-04 15:35    【  【打印】【我要糾錯】

  在當前應用的深基坑支護體系中,對于深基坑軟土地基或城市改造密集建設區(qū)的基坑支護,采用圓形環(huán)梁內支撐系統(tǒng)的已越來越多,并向超大直徑環(huán)形支撐發(fā)展。目前,環(huán)形支撐已由單層發(fā)展為兩層,環(huán)梁直徑已由十幾米發(fā)展到上百米,已發(fā)展到適應任何平面形狀,平面支撐已由單圓發(fā)展為雙圓或多圓桁架。其施工及監(jiān)測方法也日臻完善。本文通過浙江嘉興某深基坑施工支護結構的介紹,淺述深基坑圓形環(huán)梁水平支撐的設計與應用。

  一、圓形環(huán)梁支撐的應用范圍及優(yōu)越性

  鋼筋混凝土圓形環(huán)梁框架支撐體系通常由圍檁、圓形環(huán)梁、連系梁(腹桿)和立柱組成一個平面封閉系統(tǒng)。對于近似正方形、圓形平面的基坑,基坑尺寸較小的可采用內切圓環(huán)形支撐;對于尺寸較大的可采用中間為一環(huán)形梁的輻射形內支撐體,或采用兩者相結合的方法。

  其優(yōu)越性在于:

  1)該體系基坑中間無支撐網(wǎng)蓋,使大型挖土機械可直接進入坑內進行大規(guī)模土方挖運,提供了80%以上的大空間,便于地下室施工,材料吊運不受限制,測量放線視線寬闊,使整個地下室的建造費用降低;工期縮短,有利于質量和安全管理。

  2)該體系是一個空間體系,將坑側水平推力通過圍檁、邊桁架和環(huán)梁轉化為環(huán)梁的軸向受壓力,變形性能優(yōu)異,整體剛度好,整個結構工程量較小,拆除量也小,支護結構總體費用較其他體系可降低20%~30%.

  二、圓形環(huán)梁水平支撐體系的設計與運用

  1、工程概況

  嘉興某深基坑工程,基礎埋深裙樓約10.85米,主樓12.45米,長、寬分別為87米及82米,整個基坑近似正方形。

  2、基坑圍護方案

  該工程基坑周邊環(huán)境較寬松,基坑邊線距離已建建筑有一定距離,且工程場地以強度和完整性較好的黏性土為主。雖然基坑開挖深度在10.85米~12.45米之間,但考慮到上述特征,盡量降低造價,采用“深坑”化“淺坑”的思路。在基坑邊大面積卸土5.3米左右,卸土寬度10米以上,則深度由原來的10.85~12.45米減少到卸載后的5.55~7.15米左右。對于6.5米左右的深度,基坑又近似正方形,采用排樁+1道圓形環(huán)梁支撐體系,對于大面積卸土所造成的5.3米左右的高差的淺坑采用復合土釘進行支護。

  具體方案:

  1)止水帷幕。采用SMW工法的三頭水泥攪拌樁,樁徑為Φ850,淺坑區(qū)樁長10.1米,深坑區(qū)樁長為13米;

  2)土釘支護。淺坑區(qū)(頂部-0.4米至-5.7米標高)采用復合土釘圍護形式,土釘采用4道Φ48×3.0鋼管,面層100厚噴射C20細石混凝土并內鋪雙向鋼筋網(wǎng)片;

  3)排樁。采用鉆孔灌注樁,強度等級C30,樁徑Φ750@900有效樁長12.05~13.35米;

  4)鋼筋混凝土圓形環(huán)梁支撐體系?紤]酒店基坑近似正方形,故在離地面5.8米(-6.2米)處設置一道圓形鋼筋混凝土環(huán)梁,其斷面為1600×1000,內圓半徑R=41.05米,東西側與基坑圍護樁的圍檁相切,南北側及其余部分施以桁架式腹桿將圓形環(huán)梁與圍檁及圍護樁形成整體,圓形環(huán)梁下設28根立柱,立柱為Φ800的鉆孔灌注樁,-14.15米以上配以4L125×10及4-400×200×8加工成斷面為450×450的格構柱。圍檁1400×1000,連系梁700×800和600×800,C30混凝土。

  3、結構受力分析

  主動土壓力取值采用固結快剪峰值指標,地面施工超荷為20公斤/平方米,地下水位為-0.5米,采用朗肯土壓力計算公式,考慮水土分算。結構受力分析考慮了五種工況:工況一:土方自地面開挖至支撐底;工況二:澆筑鋼筋混凝土支撐;工況三:土方挖至底板墊層底;工況四:筑地下室底板,在底板與圍護樁之間設傳力帶;工況五:拆除鋼筋混凝土支撐。

  4、封閉圓形環(huán)梁框架支撐體系設計與施工要求

  1)必須重視環(huán)梁的平面外穩(wěn)定問題,環(huán)撐下立柱位置應準確,要確保其施工質量,防止變形過大或沉降太大引起整體失穩(wěn)或破壞。

  2)必須確保防水圍護的施工質量防止?jié)B漏水,保持坑外的地下水位正常才可保證鄰近建筑物、管線、道路等不會因為地下水位下降而產生下沉、位移、裂縫破壞。

  3)土方開挖前應編制合理正確的開挖方案,應采用分層、對稱同步開挖,對環(huán)梁和圍護結構逐步加載,均勻受力,使施工工況與設計工況相符合。避免因單向挖土、不分層或不對稱挖土造成環(huán)撐和樁頂受力不均衡、位移過大,以及使構件節(jié)點應力的集中和多變引起變截面接合處裂縫。

  4)環(huán)梁混凝土澆筑宜一次連續(xù)成型,使強度同步發(fā)展,并宜使用微膨脹混凝土,避免超長大體積環(huán)梁混凝土和不留施工縫產生收縮裂縫問題。必須達到設計強度的80%以后方可繼續(xù)挖土。

  5)開挖土方與環(huán)撐施工要緊密銜接,不允許開挖土方后遲遲不澆筑環(huán)撐,引起圍護壁的過大變形。

  6)利用監(jiān)測信息化手段,科學合理地指導基坑開挖施工,確保土體開挖過程中圍護結構、周圍建筑物及地下管線等的安全,及時預報施工中出現(xiàn)的問題。

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