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巖溶場地基坑支護包絡性設計

發布時間:2019-04-25   |  所屬分類:建筑設計:論文發表  |  瀏覽:  |  加入收藏

  這篇論文主要介紹的是巖溶場地基坑支護包絡性設計的內容,本文作者就是通過對基坑支護包絡性設計的相關內容做出詳細的闡述與介紹,特推薦這篇優秀的文章供相關人士參考。

巖溶場地基坑支護包絡性設計

  [關鍵詞]巖溶;基坑支護;包絡設計

  地下空間的開發利用存在大量的巖土工程問題,基坑支護是其中最為重要的巖土工程問題之一。近年,深度超過15m的基坑在貴州極為常見,一些深基坑的建設為地區建設總結了一定的經驗,同時也暴露了巖溶地區深基礎支護設計相關問題。在我國,巖溶問題是滇、黔、桂地區工程地質中常見的主要問題,其對工程建設的影響多已歸納總結。同時,許多在發展中遇到的新問題尚未及時更新,可供借鑒參考的經驗多為前人總結。特別是許多近年新發展的問題如深基坑的專門研究較少。深基坑是拓展城市空間,節約用地、集約用地的有效途徑,在貴州山區今后深基坑問題將是工程建設中重要的基礎性問題之一,基坑將會越建越深,越建越大,特別是隨著許多城市軌道交通的建設,基坑問題將更為突出。作為巖溶地區,深基坑的支護設計直接關系到基坑的安全,工程的投資,工程運營等各方面。本文主要以貴陽某深基坑支護設計為例,對其完成過程中遇到的問題進行分析總結,同時結合巖溶地區其他類似工程經驗,歸納出一些巖溶地區深基坑支護設計的共性問題,并得出一些經驗,為今后類似工程建設提供可借鑒參考的工程經驗。

  1工程概況

  1.1工程基本情況

  擬建物地下建筑面積99191.50m2,有4~5層地下室,地下室設計深度為16.2m,19.8m。整個場地內不存在建構筑物,南側、北側、西側緊鄰場地紅線的坡頂存在市政管線、道路。市政道路離坡頂在16~21m之間,距離較遠。基坑邊坡按永久性邊坡考慮,邊坡安全等級為一級,邊坡為一級邊坡。工程環境條件較復雜。

  1.2場地工程地質、水文地質概況

  (1)巖體風化不均,巖體節理裂隙較發育,巖體較破碎,邊坡巖體多為Ⅲ-Ⅳ類。巖體總體自穩性較好,局部穩定性差。(2)場地覆蓋土層以紅粘土為主,厚薄分布不均,總體厚度大,土體自穩性差。(3)場地巖溶強發育,坡體巖土體均勻性差。(4)場地地下水位埋藏淺,水頭最大高達20m。巖體賦水條件較好,富水性較豐富。基坑涌水量Q=2604m3/d。受巖溶發育影響,地下水不穩定。

  2基本設計思路及方案

  2.1設計思路

  (1)工程治理遵循“以人為本,安全經濟”的基本原則,確保邊坡治理后邊坡的整體和局部的穩定性,保證下步施工安全及坡頂建構筑物的安全。(2)利用包絡性設計原則,充分優化設計方案。確保支護方案的合理性及精確性。(3)本邊坡須遵循“動態設計,信息化施工”的原則。

  2.2設計方案

  (1)根據邊坡的巖土特征及構造特征,本次支護設計可采用的支護方法有:排樁+錨索+掛網噴射混凝土護面、坡率法+錨桿+掛網噴射混凝土護面、坡率法+錨索+格構+掛網噴射混凝土護面。(2)考慮經濟、安全并重的原則,各段坡體根據結構特點采取不同的支護結構形式。

  3包絡性設計

  3.1基于工程地質條件的包絡性設計

  本次邊坡設計中,仍然按以往的經驗,將邊坡的工程地質條件作為邊坡分段的第一要素。根據邊坡的巖土組成,將邊坡分成不同高度、不同巖土厚度、不同巖土組成及分布進行分段。在進行穩定分析時,除采用C、φ值計算側壓力、下滑力外,增加等效內摩擦角分析計算。本構模型建立時,除按工況采用圓弧、折線、平面進行穩定分析計算外,尚對局部受巖溶影響的巖質坡體進行楔形滑動穩定分析。對溶槽區域的土體,采取楔形滑移穩定分析,充分利用側向約束對土體穩定的有利影響。分別對各種寬度及深度的溶槽充填土進行穩定分析計算。并根據計算結果進行歸納分析,劃分不需要防護、簡單防護、重點防護三類溶槽的寬度及深度。針對紅粘土“上硬下軟”的特性,對不同土體厚度,根據土體性狀豎向分布規律,將土質坡體劃分為5~8m,8~10m,10~12m,大于12m共4個坡高進行穩定分析計算,并根據計算結果采取不同的支護結構。5~8m坡體穩定系數均處于基本穩定至穩定狀態,主要采取坡率法+掛網噴混凝土的治理方式;8~10m坡體穩定系數均處于極限穩定狀態,主要采取坡率法+錨桿+掛網噴混凝土的治理方式;10~12m坡體穩定系數均處于欠穩定狀態,主要采取坡率法+預應力錨索+格構+掛網噴混凝土的治理方式;大于12m坡體穩定性極差,且下部均分布有厚度較大的軟塑粘土,主要采取排樁+預應力錨索+格構+掛網噴混凝土的治理方式。針對巖質坡體風化不均勻,上部較為破碎,中下部較完整,局部受巖溶影響破碎的特點,將坡體總體分為整體穩定、整體不穩定及局部不穩定3大類。同時,根據坡體巖體風化豎向分布特點,對表層巖體10m以內采取預應力錨索+格構+掛網噴混凝土的支護方式為主;對中下部10m以下采取系統錨桿+掛網噴混凝土為主的支護方式;對局部欠穩定或不穩定的楔形滑塊采取支護錨桿或預應力錨索進行局部加強。

  3.2基于水文地質條件的包絡性設計

  場地地下水具有埋藏淺,理論用水量大的特點。同時,受巖溶發育影響,地下水的出露及水量又極不均勻。歷來巖溶地區地下水的控制都是基坑降排水的難點之一。眾多工程經驗可知,在巖溶地區如按勘察結果進行統一降排水設計,那勢必造成極大浪費。在一般情況下,巖溶水屬潛水,但通常不具有統一水面,且多以點狀出水為主。根據該特點,在進行基坑降排水設計時,先采取傳統方式進行系統性設計。在進行工程措施布置時,將計算結果中需要的降水井、積水坑、抽排水設備等工程措施進行0.6~0.8的折減,將剩余措施作為后期信息化設計施工的優化空間。同時,根據詳細勘察結果,對場地的巖溶發育進行平面分布規律統計分區,將場地在平面區域劃分為巖溶一般發育及發育2種區域,在2個區域采取不同的措施。在巖溶發育區域,根據理論計算結果布置積水井(坑)、抽排水設備等,在巖溶一般發育區域按上述進行折減布置。

  3.3基于工程環境條件的包絡性設計

  基坑四周的工程環境通常各異。本工程工程環境條件較復雜,針對不同的工程環境條件進行不同治理方案。南側坡頂為山體,不存在市政設施,工程環境條件簡單,但距離紅線較近,且坡高最大達40余m,放坡空間有限,治理方案選擇時,充分利用放坡空間。北側及西側坡頂距市政主干道約13.0~16.0m。坡頂存在一定寬度的空地,可作為放坡空間。治理設計時,充分利用該空間,優先選用坡率法,降低土體側壓力,從而降低支護成本。同時,設計過程中充分與施工單位溝通,確定其臨設布置情況,對臨設布置坡段采取必要的加強措施。對坡頂存在重要市政管線或電桿的位置,進行專門處理。

  3.4其他相關設計

  監測結果是基坑治理中信息化設計施工的重要依據之一。在進行監測設計時,除常規的位移檢測外,尚根據巖溶地區工程地質條件、水文地質條件的特點及基坑本身工程環境條件變化大的特點,有針對性布置監測點,并增加監測內容。在基坑開挖過程中,嚴格記錄坡體出水點平面位置、水量、高程、出水狀態等。并據此對降排水設計進行必要的位置及設備設施調整。根據設計分段對坡體的巖土組成進行詳細記錄,并發現與設計不同之處,及時調整設計方案,達到設計方案最合理。

  4相關經驗總結

  4.1勘察是所有巖土工程設計的基礎

  工程治理除遵循“先勘察,后設計”的基本建設程序外,尚需做到“重勘察、細勘察”。同時,坡體開挖過程中,加強坡體地質描述、分析及總結,實現施工勘察。根據最新勘察結果對方案進行包絡性優化設計。

  4.2巖溶地區巖土工各項異性的特點更為突出

  但巖土工程的理論知識又是以各項同性為理論前提的。在進行巖土工程設計時,豐富的工程經驗是必須。

  4.3在進行巖溶場地基坑邊坡設計時

  盡可能地進行多斷面分析計算,多區段設計出圖。通常10m左右一條分析斷面,10~50m為一個治理分段。切忌采取“一刀切”的最危險斷面包絡性設計方式,這將造成極大的工程浪費。

  4.4充分利用信息化設計施工的原則

  在基坑治理施工過程中,設計人員需全過程參與,及時發現工程地質及水文地質、監測結果的異常及工程環境的改變,作出合理的調整。

  5結束語

  綜上,在進行巖溶場地基坑支護設計時,為保證設計方案的安全、經濟、合理。需遵循“重勘察,勤分段,細設計,全跟蹤,必優化”的方式對基坑進行包絡性設計。

  參考文獻

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  作者:胡鼎培 彭奕人 單位:貴州省建筑設計研究院有限責任公司


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