a) 触变性 ;b) 流变性 ;c) 高压缩性 ;d) 低强度 ;e) 低透 水性 ;f)不均匀性 。 1. 1. 2 软土地基深基坑开挖可能出现的岩土工程问题
a) 由于开挖临空和卸载而引起的边坡土体和支护结构 变形 、基底隆起或整体失稳 ;
收稿日期 :2004 - 04 - 30 作者简介 :李 静 (19672) ,女 ,山东蓬莱人 ,讲师 ,毕业于天津大学土
b) 钻孔灌注桩支护墙是在深基坑工程中应用最多的一 种 。根据目前的施工工艺 ,钻孔灌注桩为间隔排列 ,缝隙不 小于 100 mm ,因此不具备挡水功能 ,需另做挡水帷幕 ,目前 我国应用较多的是厚 112 m 的水泥土搅拌桩 。在地下水位 较低的地区则不需做挡水帷幕 。若基坑周围狭窄 ,不允许在 钻孔灌注桩后再施工 112 m 的水泥土挡水帷幕时 ,可考虑在 水泥土桩中套打钻孔灌注桩 ,常用桩径有 :600 mm、700 mm、 800 mm、900 mm、1000 mm。钻孔灌注桩的优点 :施工无噪声 、
③ 淤泥粉土 7. 0 33. 3 1. 83 1. 05 13. 4 15. 9 8 4. 32 0. 41
④ 淤泥粘土 17. 0 48. 1 1. 73 1. 35 20. 6 9. 2 10 2. 58 0. 53
⑤
粘土夹 粉质粘土
23. 1
35. 8
1. 85
1. 02
17. 1
11. 9
a) 按支撑结构的位置在坑内还是在坑外可分为内支撑 和拉锚 。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 筑带来了一些不便 ,位于软土地区土的变形较难控制 。
b) 按支撑的材料可分为钢支撑和钢筋混凝土支撑两 类 。钢支撑常用者为钢管和型钢两种 。钢管支撑多用 609 钢管 ,有多种壁厚 (10 mm ,12 mm ,14 mm) 可供选择 。壁厚大 者承载力高 。亦有用较小直径钢管者 ,如 580 ,406 钢管等 。 型钢支撑多用 H 型钢 。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 ,使支护墙因 时间效应的增加变形减小 ;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 ,还可根据围护墙发展变形 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 加预应力 ,使纵横向支撑的连续处 ,处于铰接状态 。
软土系指饱和软粘土 ,其天然含水量 W 大于液限 W1 、 孔隙比大 (天然孔隙比 e ≥110) 、压缩性高 (压缩系数 a1 - 2 ≥0105 MPa - 1 ) 、强度低 (不排水抗剪强度 cu ≤30 kPa) 和具有 灵敏结构性的土层 。它包括淤泥和淤泥质粉质粘土 、淤泥质 粉土等 ,我国沿海和沿江的许多城市如上海 、天津 、杭州 、宁 波 、厦门 、武汉 、深圳 、东营等均有软土广泛分布 。 1. 1. 1 软工的工程特性
[ Keywords] Deep foundation excavation ; Soft soil foundation ; Retaining structure
随着我国城市化建设的快速发展 ,高层建筑和市政工程 大量涌现 ,由于深基坑开挖往往发生在商业繁华区 ,场地局 限 ,临近建筑 、道路和地下设施密集 ,使最经济 、最易行的放 坡开挖这一传统技术 ,不再成为可能 ,这样就势必带来了大 规模的深基坑支护工程问题 ,支护结构方案的优选是保证整 个深基坑支护工程顺利进行的关键 。 1 软土地基深基坑支护结构方案的选型 1. 1 软土地基深基坑支护结构的特征
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第 31 卷
李 静等 :软土地基深基坑支护结构方案选型
第8期
无振动 、无挤土 、刚度大 、抗弯能力强 、变形较小 。其缺点是 有时质量不容易控制 ,且造价相对较高 。
c) 地下连续墙是于基坑开挖之前 ,用特殊挖槽设备 ,在 泥浆护壁之下开挖深槽 ,然后下钢筋笼 ,浇筑混凝土形成的 地下土中的混凝土墙 。目前常用厚度为 600 mm、800 mm、 1000 mm ,多用于 - 12 m 以下的深基坑 ,其优点为 :施工时对 周围环境影响小 ,能紧邻建 (构) 筑物等进行施工 ;刚度大 ,整 体性好 ,变形小 ;处理好接头能较好的抗渗止水 ;如用逆作法 施工 ,可实现两墙合一 ,能降低成本 。其缺点是地下连续墙 如单纯用作围护墙 ,只为施工挖土服务则成本较高 ;泥浆需 要妥善处理 ,否则会影响环境 。
e) 综合应用在实际的工作中 ,施工的环境往往很复杂 , 如果单一地选用某种支护方案 ,有时可能达到安全的效果 , 但是不经济 ;有时施土方便 ,但欠安全 。优化的方法是在综 合考虑安全 、经济 、方便施工这三方面的要求后往往就会选 用综合上述若干种支护方案的方法 。 1. 3 软土地基深基坑支撑结构的选型 1. 3. 1 支撑的分类
内支撑的布置要综合考虑下列因素 : a) 基坑平面形状 、尺寸和开挖深度 ; b) 基坑周围的环保要求和邻近地下工程的施工情况 ; c) 主体工程地下结构的布置 ; d) 土方开挖和主体工程地下结构的施工顺序和施工方法。 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 ,宜采用环形 、便于桁架支 撑 ,受力性能较好 ,亦能提供较大的空间便于挖土 ;对于长方 形基坑 ,宜采用对撑或对撑加角撑 ,安全可靠 ,便于控制变形 。 2 工程实例分析 2. 1 工程概况 新上海国际大厦是由新上海国际大厦有限公司投资兴 建的大型商住楼宇 ,座落于浦东陆家嘴金融开发区 。东邻浦 东南路 ,南毗银都大厦 ,西为拟建的新世界金融大厦 ,北面为 规划道路 。该大厦的上部为框筒结构 ,38 层 ,建筑总高度为 16812 m。地下为 4 层 ,采用桩筏基础 ,主楼和裙房的筏板厚 度分别为 315 m 和 310 m ,在整个筏板下共布置 450 根直径 <800 、长度为 50 m 的钻孔灌注桩作工程桩 。实际基坑开挖 深度为 13. 4 m ,局部为 15. 8 m ,基础平面为 72 m ×76 m ,基础 混凝土量为 1700 m3 。该工程的整个基础处于典型的软土地 基范围 ,其土的分层及物理力学指标如表 1 所示 。
钢筋混凝土支撑 ,是随着挖土的加深 ,根据设计规定的 位置现场支模浇筑而成 。其优点是形状多样性 ,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 , 使围护墙因时间而产生变形增大 ;属一次性的 、不能重复利 用 ;拆除相对困难 ,如果控制爆破拆除 ,有时周围环境不允 许 ,如用人工拆除 ,时间较长 ,劳动强度大 。 1. 3. 2 内支撑布置型式的优选
木系结构专业 ,硕士研究生毕业于石油大学 (华东) 工程力 学专业 ,十几年来 ,一直从事土木工程的教学和研究工作 。
b) 由于开挖造成地下水坡度的陡降使得地下水从侧壁 涌出而产生涌水和流土 ,或者由于承压含水层上伏不透水层 的揭穿而造成坑底管涌和冒砂 ;
c) 由于前两个原因而造成的基坑周边地面 (或地下) 的 变形 ,甚至破坏 。 1. 2 软工地基深基坑支护结构的优选
Li Jing Tong Xing2hua Gao Fu2ju
[ Abstract ] In this paper ,in accordance with the engineering property of soft soil and the basic demands of deep foundation retaining excavation ,combined with the practical engineering ,the selection optimum project in deep foundation retaining excavation of soft soil is researched.
表 1 各层土的物理力学指标
土层 土层 编号 名称
层厚 Πm
含水 量W Π%
重度γ孔隙比 Π(tΠm3) e
塑性 指数
Ip
固结 ΦΠ°
快剪 CΠkPa
压缩模 量 E0 ΠMPa
K0
① 填土 1. 2
② 粉质粘土 3. 2 36. 2 1. 84 1. 03 15. 6 14. 7 12 4. 03 0. 45
第 31 卷第 8 期 2004 年 8 月
建 筑 技 术 开 发
Building Technique Development
Vol. 31 ,No. 8 Aug. 2004
软土地基深基坑支护结构方案选型
李 静 仝兴华 高福聚
[ 石油大学 (华东) ,东营 257061 ]
[摘 要 ] 针对软土地基的工程特性和深基坑支护的基本要求 ,结合工程实例 ,对软土地基深基坑支护结构方案的选型 进行了探讨 。
[ 关键词 ] 深基坑 :软土地基 ;支护结构 [ 中图分类号 ] TU471. 8 [ 文献标识码 ] B [ 文章编号 ] 10012523X(2004) 0820054203
PRIMARY STUDY OF SEL ECTION OPTIMUM PROJECT IN DEEP FOUNDATION RETAINING EXCAVATION OF SOFT SOIL
a) 简易的钢板桩为槽钢等型钢 ,由于截面抗弯能力弱 , 只用于较浅的基坑 ( h ≤4 m) 。且防渗能力弱 ,有时需降水 , 正规的钢板桩为热轧锁口钢板桩 ,其型式有 U 型 、Z 型 、一字 型 、H 型和组合型 。常用者为前两种 ,尤其是 U 型应用最多 。 我国生产的鞍型钢板桩为“拉森式”(U 型) 钢板桩 ,其截面为 400 mm ×310 mm ,每延米桩墙的截面模量为 2042 m3 。钢板 桩由于一次性投资大 ,多以租赁方式租用 ,用后拔出归还 ,钢 板桩的优点是材质可靠 ,打造方便 ,施工速度快有一定挡水 能力 ,可重复使用 ,费用较低 。缺点是刚度较小 ,用于较深基 坑支撑拉锚工作量大 ,如不作足够的拉锚 ,在变形大透水性 大的土层中不能完全挡水 :拔除时带土 ,土层移动会危害周 围环境 。