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狭小场地深基坑支护方案优化设计

2021-09-15 14:08:06
       【摘要】本文针对项目深基坑工程优化设计方案,将“围护桩+立柱+内支撑”优化为“内支撑与地下结构的梁板合二为一”(即“桩墙合一”、“撑板合一”),,缩短了工期,“内支撑”的位置更合理,支护刚度大,支护位移小,基坑更安全。可为今后类似工程提供借鉴。 
       【关键词】复杂环境;深基坑;内支撑;撑板合一;优化设计 


       引言 

       近年来,由于城市建设的发展,城市建筑用地越来越紧张,基坑工程向着开挖面积大,开挖深度深的方向发展,而基坑周围管线密集,建筑物多而且近,周边环境复杂,如何在保证基坑围护结构安全和周边建筑物安全的情况下,加快施工进度,降低成本和减少对环境的影响,减少建筑垃圾的产生成为目前深基坑工程的主要研究方向。本文将介绍中建大厦项目中深基坑支护方案优选的实例,并对优化前后的基坑安全、造价、工期、环境保护等方面进行综合性比较分析。 >>强排的概念、强排定义


       1深基坑支护方案选用分析及优化方法 

       1.2深基坑支护方案的选用原则及优化方法 

支护方法的选用原则可简单的概括为:安全、经济、方便施工和因地制宜。因此,为得到合理的、最优化的选型决策方法是十分必要。 


       2工程案例概况 
       2.1工程概况 
       本工程总建筑面积约为5.7万�O,地上22层、地下三层。基坑四周无放坡空间,周边环境较复杂,北侧为6层砖混结构房屋建筑,基础埋深最大5m。距基坑最近约6.2m。东侧为中学围墙,围墙距基坑边线约2.7m。紧邻围墙为1#、8#办公楼,2#楼、9#教学楼,其中1#办公楼距离基坑边最近约4.6米。西侧院内西南角有泵房和配电房;围墙外为铜陵路高架,基坑距马路约10m。南临和平路,且临基坑路段为过街地下通道,该通道最深约为4m,两侧采用排桩围护,围护桩延坡度深5m;基坑距南侧现场围墙最近约2.9m。 


       3 初选方案设计 

       基坑面积大,形状不规则,圆形支撑具有很大优势。故本基坑考虑采用圆环支撑。 
       (1)围护体系:旋挖灌注桩+人工挖孔灌注桩¢900�L@1800�L交替排桩(两墙合一)。 
       (2)支撑体系:采用三道混凝土圆撑。混凝土设计强度等级为C30;混凝土传力带混凝土强度同主体结构;第一、二、三层支撑中心标高分别为-2.70m、-8.30m、-12.80m。 

       初选方案三道支撑的施工,带来了后期拆除难度较大,工期需要也较多,内支撑的施工与拆除同时产生较长工期及较大造价。 >>探讨暖通空调设计方案问题


深基坑支护方案优化设计-基坑优化设计-支护优化设计-狭小场地深基坑支护方案优化设计


       4 方案优化设计 

       优化设计方案,综合考虑施工狭小,周边环境复杂,工期紧等多方面因素,采取“桩墙合一”、“撑板合一”相结合的基坑支护方式。既包含了初选方案的优点,又解决了初选方案的局限性。第二、三道内支撑采用“撑板合一”的支护技术,避免了内支撑的施工与拆除带来的工期及造价影响,缩短了工期,节约了造价。 
       4.1 “桩墙合一”优化设计 
       基坑支护方案首选地下连续墙,但考虑到地下连续墙高昂的机械台班费,经多方论证,确定了旋挖灌注桩+人工挖孔桩+三道内支撑的支护形式,其中旋挖灌注桩和人工挖孔桩间隔布置,相互咬合,形成止水帷幕。 
       4.2 “撑板合一”优化设计 
       第二道、第三道支撑按照结构设计的板施工图,在环形外直接浇筑地下一层底板,在环形板周边预留甩筋,以备环内梁板结构施工 
       4.3 优化方案技术特点 
       (1)桩墙合一:以旋挖桩和人工挖孔桩相互咬合形成基坑围护桩,等同地下连续墙。既能满足挡土、止水作用,也同时可作为结构地下连续墙使用。 
       (2)撑板合一:支撑体系经过对之前三道内支撑支护体系的优化,确定采用环形内支撑体系,一道混凝土内支撑,两道以永久梁板结构作为内支撑,其中, 
       第一道:基坑四角布置内支撑; 
       第二道、第三道:在环形外直接浇筑地下一层底板,在环形板周边预留甩筋,以备环内梁板结构施工。 
       4.4 优化方案整体施工流程  >>建筑设计中BIM技术的应用
       (1)桩基工程结束后,开始冠梁及连续墙施工,通过连续墙抵抗土侧压力,冠梁处通过预留筋以备第一道支撑施工;进行出土坡道施工及洗车槽施工。 
       (2)土方开挖至第一道支撑梁底标高,支撑梁底采用垫层、梁顶采用钢支模施工第一道支撑梁。 
       (3)土方开挖至第二道支撑板底,采用在板底做垫层;梁通过挖槽及垫层进行第二道板施工;支撑板周围预留甩筋,以备环内梁板结构施工,第三道板同理; 
       (4)土方开挖至地下室负三层底板底部标高,采用在板底做垫层;梁通过挖槽及垫层进行地下室负三层底板施工; 
       (5)进行地下室负三层顶板施工,通过预留的甩筋与已浇筑的梁板结构结合,模架支设加固、梁板钢筋绑扎后浇筑环内梁板结构。地下负二层顶板同理; 
       (6)拆除第一道支撑,进行地下负一层顶板施工。 


       5 结论 

       传统施工方法不适应狭小场地中且环境条件复杂的基坑工程,初选方案满足了支护的需要,但在工期及造价上不合理,“撑板合一”即内支撑与结构梁板合二为一,既能满足支撑的受力,又能满足永久结构的受力,在土方开挖阶段为内支撑,土方开挖完成后则是结构的梁板,这样在施工关键线路上不用先做支撑再做结构梁板,再拆除支撑,缩短了施工工期,“内支撑”的位置更合理,基坑更安全。 >>建筑结构设计优化服务指南


       参考文献: 

       [1] 白蓉.建筑深基础逆作法设计与施工技术研究[D].安徽理工大学.2006 
       [2] 吴洋.基坑支护的优化设计与应用研究[D],南京大学,2013 
       [3] 杨海林.建筑深基坑支护优化设计研究及应用[D].中国地质大学.2013 
       [4] 杨志银,张俊.深圳地区深基坑支护技术的发展和应用[J]. 岩石力学与工程学报. 2006(S2)


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