工程師論文范文巖土工程中的深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

　　基坑工程是指為保證基坑施工、主體地下結(jié)構(gòu)的安全和周?chē)h(huán)境不受損害而采取的支護(hù)結(jié)構(gòu)、降水和土方開(kāi)挖與回填，包括勘察、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)測(cè)和檢測(cè)等，稱(chēng)為基坑工程。本文是一篇工程師論文范文，主要論述了巖土工程中的深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)。

　　摘要：基坑工程是整個(gè)高層建筑的重要組成部分，對(duì)深基坑支護(hù)的施工重在施工過(guò)程的控制，因此要求嚴(yán)格審查設(shè)計(jì)圖紙，提高工程的技術(shù)人員水平，以及對(duì)基坑地質(zhì)情況的了解程度，從而基坑施工的順利開(kāi)展。本文探討了巖土工程中，深基坑的支護(hù)設(shè)計(jì)，以供參考。

　　關(guān)鍵詞：巖土工程,深基坑,支護(hù),設(shè)計(jì)

　　1引言

　　在基坑施工中，為防止基坑發(fā)生塌方事故，保證施工的安全性，通常需要對(duì)巖土工程基坑開(kāi)挖采取適當(dāng)?shù)闹ёo(hù)措施。建筑的基坑支護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)綜合考慮工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件、基坑開(kāi)挖深度以及周邊環(huán)境造成的側(cè)壁位移，還包括基坑周邊荷載、支護(hù)結(jié)構(gòu)使用期限等因素，最終做到合理設(shè)計(jì)、精心施工。

　　2巖土工程深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方法分析

　　2.1創(chuàng)新和完善工程設(shè)計(jì)理念

　　我國(guó)的巖石工程施工深基坑支護(hù)技術(shù)已逐漸成熟，也開(kāi)始總結(jié)出深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)和規(guī)律，在當(dāng)前這樣的形勢(shì)下，必須及時(shí)預(yù)防和明確巖土工程施工中深基坑支護(hù)相關(guān)問(wèn)題，及時(shí)采取相應(yīng)有效的解決措施，保證巖土工程施工整體質(zhì)量，但對(duì)我國(guó)來(lái)說(shuō)，還沒(méi)有足夠完善的深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念以及標(biāo)準(zhǔn)制度，針對(duì)施工當(dāng)中的土壓力分布情況來(lái)說(shuō)，往往通過(guò)朗肯理論要明確，而針對(duì)支護(hù)樁數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)，往往通過(guò)等值梁方法來(lái)確定。在這些傳統(tǒng)的計(jì)算方法下，計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性是比較低的。所以，在當(dāng)前的深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中，必須對(duì)以往的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行完善，創(chuàng)造出以施工監(jiān)測(cè)為核心的動(dòng)態(tài)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體系。

　　2.2加強(qiáng)變形觀測(cè)并及時(shí)補(bǔ)救

　　在實(shí)際的深基坑支護(hù)當(dāng)中，往往會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形的問(wèn)題，不僅有邊坡變形問(wèn)題，還有地下管線變形問(wèn)題等。只有加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)施工情況的監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)的計(jì)算，才能及時(shí)掌握支護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)用情況，從而研究出基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)變形情況等。針對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)偏差來(lái)說(shuō)，要及時(shí)進(jìn)行參數(shù)校正，還要及時(shí)采取相應(yīng)有效的補(bǔ)救對(duì)策。且針對(duì)變形觀測(cè)人員來(lái)說(shuō)，要保證工作足夠細(xì)心認(rèn)真，一旦發(fā)現(xiàn)異樣，要及時(shí)上報(bào)并及時(shí)采取處理措施，從根本上保證工程施工安全性。

　　2.3建立變形控制的新的工程設(shè)計(jì)方法

　　目前，設(shè)計(jì)人員用的極限平衡原理是一種簡(jiǎn)便實(shí)用的常用設(shè)計(jì)方法，其計(jì)算結(jié)果具有重要的參考價(jià)值。但是，將這種設(shè)計(jì)方法用于深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，只能單純滿足支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度要求，而不能保證支護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度。眾多工程事故就是因?yàn)橹ёo(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過(guò)大的變形而造成的，由此可見(jiàn)，評(píng)價(jià)一個(gè)支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案優(yōu)劣，不僅要看其是否滿足強(qiáng)度的要求，而且還要看其是否產(chǎn)生環(huán)境問(wèn)題，關(guān)鍵在于其變形大小。鑒于上述實(shí)際，在建立新的變形控制設(shè)計(jì)法時(shí)，應(yīng)著重研究支護(hù)結(jié)構(gòu)變形控制的標(biāo)準(zhǔn)、空間效應(yīng)轉(zhuǎn)化為平面應(yīng)變和地面超載的確定及其對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的影響等問(wèn)題。

　　2.4大力開(kāi)展支護(hù)結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)研究

　　正確的理論必須建立在大量試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上。有些支護(hù)結(jié)構(gòu)工程在支護(hù)工程過(guò)程中，雖然所積累起來(lái)的技術(shù)資料較為豐富，但缺乏科學(xué)的測(cè)試數(shù)據(jù)，因而難以進(jìn)行科學(xué)合理的分析，無(wú)法順利上升到理論高度，是一個(gè)較大的劣勢(shì)。開(kāi)展支護(hù)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)研究，其內(nèi)容主要包括實(shí)驗(yàn)室模擬試驗(yàn)與工程現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，開(kāi)展試驗(yàn)雖然需要耗費(fèi)部分的資金，但因?yàn)樯罨又ёo(hù)工程本身投資巨大，如果能夠在進(jìn)行科學(xué)試驗(yàn)之后，再設(shè)計(jì)，將會(huì)達(dá)到節(jié)省可觀經(jīng)費(fèi)的作用。因此，工程現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)非常必要，通過(guò)工程實(shí)踐所積累的大量測(cè)試數(shù)據(jù)，能夠用于對(duì)同類(lèi)工程的順利開(kāi)展奠定基礎(chǔ)，從而為理論研究、建立新的計(jì)算方法等，提供可靠的第一手資料。

　　2.5創(chuàng)新支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算方法

　　高層建筑的飛速發(fā)展，給深基坑結(jié)構(gòu)支護(hù)帶來(lái)了一場(chǎng)技術(shù)革命。在成功應(yīng)用鋼板樁、鋼筋混凝土板樁、鉆孔灌注樁擋墻、地下連續(xù)墻等支護(hù)結(jié)構(gòu)之后，又創(chuàng)新了雙排樁、土釘、組合拱帷幕、旋噴土錨、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土多孔板等新的支護(hù)結(jié)構(gòu)。而這些支護(hù)結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，其結(jié)構(gòu)形式計(jì)算模型的建立、計(jì)算簡(jiǎn)圖的選取、設(shè)計(jì)方法的科學(xué)化發(fā)展等，仍然是當(dāng)前新型支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要解決的問(wèn)題。

　　2.6設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力錨索受力及冠梁

　　在基坑開(kāi)挖的過(guò)程中，往往會(huì)在基坑的底部產(chǎn)生隆起，并導(dǎo)致基坑四周的初始應(yīng)力場(chǎng)出現(xiàn)變化，進(jìn)而引起變形。通過(guò)持續(xù)開(kāi)挖，增加支護(hù)樁兩側(cè)的應(yīng)力，并同時(shí)在內(nèi)外土體面上適當(dāng)增加支護(hù)結(jié)構(gòu)，在進(jìn)行開(kāi)挖時(shí)，可以通過(guò)在水平方向上增加樁體負(fù)擔(dān)的方式，控制樁的水平位移。在設(shè)計(jì)計(jì)算預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)的過(guò)程中，需要重視對(duì)于材料參數(shù)的選擇。依據(jù)基坑的周邊狀況、支護(hù)結(jié)構(gòu)和安全等級(jí)，可以對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)置，具體內(nèi)容包括周?chē)牡缆返乇砹芽p、沉降問(wèn)題;預(yù)應(yīng)力錨索的內(nèi)力;監(jiān)測(cè)地下水位;排樁樁頂發(fā)生的豎向、水平位移等。在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要重視對(duì)于排樁的維護(hù)設(shè)計(jì)，要求主要由圍檁和冠梁組成，保證排樁的圍護(hù)體具備足夠的剛度，并合理選擇整體構(gòu)造形式。為了避免頂部發(fā)生較大變形，可以將冠梁設(shè)置于基坑支護(hù)樁的頂部;為了提升基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)整體剛度，則應(yīng)當(dāng)采用基坑頂部的澆筑混凝土冠梁方式，以控制甚至降低基坑支護(hù)樁的變形問(wèn)題。在開(kāi)挖軟土，或?qū)τ谏疃认鄬?duì)較大的復(fù)雜巖土體基坑施工中，建議將冠梁設(shè)計(jì)于支護(hù)樁的頂部，從而提升高支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全性，建議選擇內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)。

　　3巖土工程中深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)實(shí)例分析

　　3.1工程概況

　　某工程的基坑平面面積為140m×75m，地下室的面積為9000m2左右，該工程主體包括了三幢單體結(jié)構(gòu)，其中兩幢設(shè)置有二層地下室，其地下一層的頂層標(biāo)高為-3.85m，地下二層的頂層標(biāo)高則分別是-7.65m與-8.40m，基坑的開(kāi)挖深度處于7.70～9.05m范圍內(nèi)，局部的開(kāi)挖深度(電梯井)則達(dá)到11.20m。此外，一幢設(shè)一層地下室，因此，基坑的開(kāi)挖深度在3.85～5.35m范圍內(nèi)。

　　3.2工程地質(zhì)特征

　　根據(jù)工程的巖土勘察，發(fā)現(xiàn)該項(xiàng)工程的基坑開(kāi)挖范圍內(nèi)，巖土成分主要為雜填土、粘土、淤泥、淤泥質(zhì)粘土等，而各土層巖土工程的指標(biāo)如表1所示。隙水則主要靠的是河水、大氣降水補(bǔ)給等，因而存在季節(jié)性特征。其下層的微承壓水因?yàn)樯疃容^深，約達(dá)到地面以下69m，對(duì)工程基坑無(wú)影響，因而不予考慮。而場(chǎng)地內(nèi)的地下水可能對(duì)混凝土造成腐蝕作用，處于空氣氧氣作用下，會(huì)腐蝕鋼結(jié)構(gòu)。

　　3.3基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

　　(1)支護(hù)分區(qū)，依據(jù)深基坑、巖土性質(zhì)等因素，對(duì)支護(hù)施工區(qū)域進(jìn)行分區(qū)計(jì)算。在該項(xiàng)工程中，土層的條件相對(duì)來(lái)說(shuō)較為平均，可以利用基坑的開(kāi)挖深度，來(lái)計(jì)算承臺(tái)底和板底：就周邊承臺(tái)相對(duì)較小的，可取至底板標(biāo)高;而承臺(tái)相對(duì)較大的則取至臺(tái)底標(biāo)高，即可見(jiàn)該工程三個(gè)分區(qū)的開(kāi)挖深度控制為7.70m、8.30m、9.05m。(2)支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)①擋土體系。分區(qū)一：深度7.70m，使用直徑700mm的鉆孔灌注樁，樁長(zhǎng)為22.4m，設(shè)置的間距為900mm;分區(qū)二：深度達(dá)到8.30m，采用鉆孔灌注樁，樁的直徑為800mm，長(zhǎng)度為24m，設(shè)置間距為1000mm;分區(qū)三：深度是9.05m，也采用的是鉆孔灌注樁，樁的直徑是800mm，長(zhǎng)度為26m，設(shè)置的間距是1000mm。樁身、混凝土強(qiáng)度均要求達(dá)到C25。②支護(hù)體系。設(shè)置兩道混凝土內(nèi)支撐，支撐面的標(biāo)高則分別為-1.60m、-6.35m。支撐結(jié)構(gòu)采用的都是現(xiàn)澆混凝土，要求混凝土的強(qiáng)度達(dá)到C30，支撐截面的尺寸主要有三種，即600×600、800×800、900×900。支撐平面的布置如圖1所示。(3)支護(hù)豎向布置。進(jìn)行豎向支撐布置旨在控制土體的變形與位移，同時(shí)要求合理設(shè)置樁身彎矩。兩道支撐的間距必須保證能夠通過(guò)運(yùn)輸車(chē)輛和挖掘機(jī)械，從而確?？酉伦鳂I(yè)的順利進(jìn)行，方便換撐與樓板施工。工程的支護(hù)機(jī)構(gòu)共設(shè)置了支撐立柱樁48根，均采用的是鉆孔灌注樁，施工之前注意將鋼筋籠、鋼構(gòu)件進(jìn)行焊接，然后一起置入孔內(nèi)。

　　3.4支護(hù)效果分析

　　在進(jìn)行基坑開(kāi)挖的過(guò)程中，因?yàn)闃堕g噴射混凝土和挖土之間配合不當(dāng)，導(dǎo)致7處樁間流土現(xiàn)象的出現(xiàn)。另外，位于基坑北側(cè)的一座寺廟是不能拆除的，因此設(shè)計(jì)單位對(duì)該處的地下室進(jìn)行了調(diào)整，而該措施造成挖土至第二道支護(hù)標(biāo)高以下時(shí)，也出現(xiàn)了樁間土流失。對(duì)此，工程采取了應(yīng)急措施，即往坑內(nèi)進(jìn)行土方回填，并設(shè)置警戒區(qū)，等到土體基本穩(wěn)定后，使用鋼板焊接對(duì)樁主筋進(jìn)行圍護(hù)。在開(kāi)挖至基底標(biāo)高后，在該部位墊層封底。施工結(jié)束后，基坑周邊也出現(xiàn)了沉降問(wèn)題，但都控制在允許的范圍內(nèi)，因此該工程基坑支護(hù)方案是有效的。

　　4結(jié)語(yǔ)

　　基坑的開(kāi)挖與支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)置對(duì)于一項(xiàng)系統(tǒng)工程而言，至關(guān)重要，而基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)需要綜合土力學(xué)、水力學(xué)、材料才學(xué)以及結(jié)構(gòu)力學(xué)等多項(xiàng)學(xué)科，才能設(shè)計(jì)出具有獨(dú)立功能的結(jié)構(gòu)。因此，必須注意從支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體功能出發(fā)，將各組成部分協(xié)調(diào)好，確保其安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理。

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　　工程師論文投稿期刊推薦《建筑節(jié)能》2007年期刊榮獲中國(guó)"首屆《CAJ-CD規(guī)范》執(zhí)行優(yōu)秀期刊獎(jiǎng)"，并相繼被美國(guó)《化學(xué)文摘》（CA）、《劍橋科學(xué)文摘》、英國(guó)《科學(xué)文摘》（網(wǎng)絡(luò)版，INSPEC）、中國(guó)核心期刊（遴選）數(shù)據(jù)庫(kù)等收錄，為RCCSE中國(guó)核心學(xué)術(shù)期刊（擴(kuò)展版）。通過(guò)宣傳和推介建筑節(jié)能政策與標(biāo)準(zhǔn)，大力推廣建筑節(jié)能技術(shù)與產(chǎn)品，以期加大建筑節(jié)能成熟技術(shù)和產(chǎn)品的推廣和應(yīng)用力度，推動(dòng)建筑節(jié)能技術(shù)的自主創(chuàng)新與發(fā)展，提升我國(guó)建筑節(jié)能技術(shù)水平，為建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)服務(wù)。期刊全面及時(shí)地刊載最新的建筑節(jié)能行業(yè)動(dòng)態(tài)及建筑節(jié)能技術(shù)論文，使廣大讀者能夠便捷地了解建筑節(jié)能行業(yè)的發(fā)展方向與進(jìn)程，并樹(shù)立牢固的建筑節(jié)能意識(shí)。

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