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岩溶场地基坑支护包络性设计

发布时间:2019-04-25   |  所属分类:建筑设计:论文发表  |  浏览:  |  加入收藏

  这篇论文主要介绍的是岩溶场地基坑支护包络性设计的内容,本文作者就是通过对基坑支护包络性设计的相关内容做出详细的阐述与介绍,特推荐这篇优秀的文章供相关人士参考。

岩溶场地基坑支护包络性设计

  [关键词]岩溶;基坑支护;包络设计

  地下空间的开发利用存在大量的岩土工程问题,基坑支护是其中最为重要的岩土工程问题之一。近年,深度超过15m的基坑在贵州极为常见,一些深基坑的建设为地区建设总结了一定的经验,同时也暴露了岩溶地区深基础支护设计相关问题。在我国,岩溶问题是滇、黔、桂地区工程地质中常见的主要问题,其对工程建设的影响多已归纳总结。同时,许多在发展中遇到的新问题尚未及时更新,可供借鉴参考的经验多为前人总结。特别是许多近年新发展的问题如深基坑的专门研究较少。深基坑是拓展城市空间,节约用地、集约用地的有效途径,在贵州山区今后深基坑问题将是工程建设中重要的基础性问题之一,基坑将会越建越深,越建越大,特别是随着许多城市轨道交通的建设,基坑问题将更为突出。作为岩溶地区,深基坑的支护设计直接关系到基坑的安全,工程的投资,工程运营等各方面。本文主要以贵阳某深基坑支护设计为例,对其完成过程中遇到的问题进行分析总结,同时结合岩溶地区其他类似工程经验,归纳出一些岩溶地区深基坑支护设计的共性问题,并得出一些经验,为今后类似工程建设提供可借鉴参考的工程经验。

  1工程概况

  1.1工程基本情况

  拟建物地下建筑面积99191.50m2,有4~5层地下室,地下室设计深度为16.2m,19.8m。整个场地内不存在建构筑物,南侧、北侧、西侧紧邻场地红线的坡顶存在市政管线、道路。市政道路离坡顶在16~21m之间,距离较远。基坑边坡按永久性边坡考虑,边坡安全等级为一级,边坡为一级边坡。工程环境条件较复杂。

  1.2场地工程地质、水文地质概况

  (1)岩体风化不均,岩体节理裂隙较发育,岩体较破碎,边坡岩体多为Ⅲ-Ⅳ类。岩体总体自稳性较好,局部稳定性差。(2)场地覆盖土层以红粘土为主,厚薄分布不均,总体厚度大,土体自稳性差。(3)场地岩溶强发育,坡体岩土体均匀性差。(4)场地地下水位埋藏浅,水头最大高达20m。岩体赋水条件较好,富水性较丰富。基坑涌水量Q=2604m3/d。受岩溶发育影响,地下水不稳定。

  2基本设计思路及方案

  2.1设计思路

  (1)工程治理遵循“以人为本,安全经济”的基本原则,确保边坡治理后边坡的整体和局部的稳定性,保证下步施工安全及坡顶建构筑物的安全。(2)利用包络性设计原则,充分优化设计方案。确保支护方案的合理性及精确性。(3)本边坡须遵循“动态设计,信息化施工”的原则。

  2.2设计方案

  (1)根据边坡的岩土特征及构造特征,本次支护设计可采用的支护方法有:排桩+锚索+挂网喷射混凝土护面、坡率法+锚杆+挂网喷射混凝土护面、坡率法+锚索+格构+挂网喷射混凝土护面。(2)考虑经济、安全并重的原则,各段坡体根据结构特点采取不同的支护结构形式。

  3包络性设计

  3.1基于工程地质条件的包络性设计

  本次边坡设计中,仍然按以往的经验,将边坡的工程地质条件作为边坡分段的第一要素。根据边坡的岩土组成,将边坡分成不同高度、不同岩土厚度、不同岩土组成及分布进行分段。在进行稳定分析时,除采用C、φ值计算侧压力、下滑力外,增加等效内摩擦角分析计算。本构模型建立时,除按工况采用圆弧、折线、平面进行稳定分析计算外,尚对局部受岩溶影响的岩质坡体进行楔形滑动稳定分析。对溶槽区域的土体,采取楔形滑移稳定分析,充分利用侧向约束对土体稳定的有利影响。分别对各种宽度及深度的溶槽充填土进行稳定分析计算。并根据计算结果进行归纳分析,划分不需要防护、简单防护、重点防护三类溶槽的宽度及深度。针对红粘土“上硬下软”的特性,对不同土体厚度,根据土体性状竖向分布规律,将土质坡体划分为5~8m,8~10m,10~12m,大于12m共4个坡高进行稳定分析计算,并根据计算结果采取不同的支护结构。5~8m坡体稳定系数均处于基本稳定至稳定状态,主要采取坡率法+挂网喷混凝土的治理方式;8~10m坡体稳定系数均处于极限稳定状态,主要采取坡率法+锚杆+挂网喷混凝土的治理方式;10~12m坡体稳定系数均处于欠稳定状态,主要采取坡率法+预应力锚索+格构+挂网喷混凝土的治理方式;大于12m坡体稳定性极差,且下部均分布有厚度较大的软塑粘土,主要采取排桩+预应力锚索+格构+挂网喷混凝土的治理方式。针对岩质坡体风化不均匀,上部较为破碎,中下部较完整,局部受岩溶影响破碎的特点,将坡体总体分为整体稳定、整体不稳定及局部不稳定3大类。同时,根据坡体岩体风化竖向分布特点,对表层岩体10m以内采取预应力锚索+格构+挂网喷混凝土的支护方式为主;对中下部10m以下采取系统锚杆+挂网喷混凝土为主的支护方式;对局部欠稳定或不稳定的楔形滑块采取支护锚杆或预应力锚索进行局部加强。

  3.2基于水文地质条件的包络性设计

  场地地下水具有埋藏浅,理论用水量大的特点。同时,受岩溶发育影响,地下水的出露及水量又极不均匀。历来岩溶地区地下水的控制都是基坑降排水的难点之一。众多工程经验可知,在岩溶地区如按勘察结果进行统一降排水设计,那势必造成极大浪费。在一般情况下,岩溶水属潜水,但通常不具有统一水面,且多以点状出水为主。根据该特点,在进行基坑降排水设计时,先采取传统方式进行系统性设计。在进行工程措施布置时,将计算结果中需要的降水井、积水坑、抽排水设备等工程措施进行0.6~0.8的折减,将剩余措施作为后期信息化设计施工的优化空间。同时,根据详细勘察结果,对场地的岩溶发育进行平面分布规律统计分区,将场地在平面区域划分为岩溶一般发育及发育2种区域,在2个区域采取不同的措施。在岩溶发育区域,根据理论计算结果布置积水井(坑)、抽排水设备等,在岩溶一般发育区域按上述进行折减布置。

  3.3基于工程环境条件的包络性设计

  基坑四周的工程环境通常各异。本工程工程环境条件较复杂,针对不同的工程环境条件进行不同治理方案。南侧坡顶为山体,不存在市政设施,工程环境条件简单,但距离红线较近,且坡高最大达40余m,放坡空间有限,治理方案选择时,充分利用放坡空间。北侧及西侧坡顶距市政主干道约13.0~16.0m。坡顶存在一定宽度的空地,可作为放坡空间。治理设计时,充分利用该空间,优先选用坡率法,降低土体侧压力,从而降低支护成本。同时,设计过程中充分与施工单位沟通,确定其临设布置情况,对临设布置坡段采取必要的加强措施。对坡顶存在重要市政管线或电杆的位置,进行专门处理。

  3.4其他相关设计

  监测结果是基坑治理中信息化设计施工的重要依据之一。在进行监测设计时,除常规的位移检测外,尚根据岩溶地区工程地质条件、水文地质条件的特点及基坑本身工程环境条件变化大的特点,有针对性布置监测点,并增加监测内容。在基坑开挖过程中,严格记录坡体出水点平面位置、水量、高程、出水状态等。并据此对降排水设计进行必要的位置及设备设施调整。根据设计分段对坡体的岩土组成进行详细记录,并发现与设计不同之处,及时调整设计方案,达到设计方案最合理。

  4相关经验总结

  4.1勘察是所有岩土工程设计的基础

  工程治理除遵循“先勘察,后设计”的基本建设程序外,尚需做到“重勘察、细勘察”。同时,坡体开挖过程中,加强坡体地质描述、分析及总结,实现施工勘察。根据最新勘察结果对方案进行包络性优化设计。

  4.2岩溶地区岩土工各项异性的特点更为突出

  但岩土工程的理论知识又是以各项同性为理论前提的。在进行岩土工程设计时,丰富的工程经验是必须。

  4.3在进行岩溶场地基坑边坡设计时

  尽可能地进行多断面分析计算,多区段设计出图。通常10m左右一条分析断面,10~50m为一个治理分段。切忌采取“一刀切”的最危险断面包络性设计方式,这将造成极大的工程浪费。

  4.4充分利用信息化设计施工的原则

  在基坑治理施工过程中,设计人员需全过程参与,及时发现工程地质及水文地质、监测结果的异常及工程环境的改变,作出合理的调整。

  5结束语

  综上,在进行岩溶场地基坑支护设计时,为保证设计方案的安全、经济、合理。需遵循“重勘察,勤分段,细设计,全跟踪,必优化”的方式对基坑进行包络性设计。

  参考文献

  [1]袁维坤.深基坑支护设计优化及工程实证研究[D].北京:中国地质大学,2009.

  [2]宋志文.新建沈阳南站中央站房轨道层结构设计研究[J].铁道工程学报,2014(6):81–86.

  [3]牛发阳.基于BP神经网络的深基坑工程施工风险管理研究[D].青岛:青岛理工大学,2016.

  [4]丁峤.京城雅苑项目地基基坑开挖与支护工程施工分析[J].建筑工程技术与设计,2018(9):1456–1457.

  [5]李倩.喷锚支护技术在建筑地基基础施工中的运用[J].建筑工程技术与设计,2016(15):404.

  [6]姜海侠.软弱土地基中土钉墙基坑支护施工技术[J].住宅与房地产,2016(18):139.

  作者:胡鼎培 彭奕人 单位:贵州省建筑设计研究院有限责任公司


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