谈谈高层建筑的深基坑支护.doc

谈谈高层建筑的深基坑支护高层建筑是反映一个城市经济发展和社会进步的重要标志。在中国，一谈到高层，人们往往会首先联想到上海、北京、广州，高层建筑在人们的观念都和这些大都市相联系，国际亦然，可见高层建筑多代表了一个城市的社会形象。何所谓高层建筑，我国对于高层建筑在高层建筑混凝土结构技术规程中规定，房屋高度超过28米的，或者10层及10层以上的建筑物为高层。建筑物高度超过100米时，不论住宅建筑或公共建筑，均为超高层。随着建筑市场的不断发展和土地资源的不断开发，高层建筑将是城市建设中的主要建筑形式。高层建筑能如此广泛的应用到城市建设中，自然有其突出的特点：1、在相同的建设场地内，建造高层建筑可以获得更多的建筑面积，可以部分解决城市用地和地价高涨的问题。因此，高层建筑更多的得到开发企业和投资商的支持和认可。设计精美的高层建筑可以为城市增加景观，但是高层建筑太多、太密集也会对城市带来热岛效应，玻璃幕墙过多的高层建筑群还可能造成光污染。2、在建筑面积与建设场地面积相同比值的情况下，建造高层建筑比多层建筑能够提供更多的空闲地面，将这些空闲地面用做绿化和休息场地，有利于美化环境，并带来更充足的日照、采光和通风效果。人们生活水平的提高，对生活质量的要求也更高，已经不单纯满足于有房屋住，而是要更美丽、更舒适的生存空间，尤其是绿化、日照等生活环境也成为人们对住房的选择条件。3、从城市建设和管理的角度看，建筑物向高空延伸，可以缩小城市的平面规模，缩短城市道路和各种公共管线的长度，从而节省城市建设与管理的投资。一个城市高层建筑的多少尤其是超高层建筑的数量直接代表了一个城市的经济发展水平，合理的规划和设计还可以使高层建筑达到美化城市环境的效果。4、高层建筑中的竖向交通一般由电梯完成，从建筑防火的角度看，高层建筑的防火要求要高于中低层建筑，但也因此增加了高层建筑的工程造价和运行成本。5、从结构受力特性来看，侧向荷载（风荷载和地震作用）在高层建筑分析和设计中将起着重要的作用，特别是超高层建筑中将起主要作用。因此，高层建筑的结构分析和设计要比一般的中低层建筑复杂的多。有鉴于高层建筑的广泛和趋势，作为工程类从业人员，需要更多的了解和掌握高层建筑与中低层建筑的区别和侧重点。千里之行始于足下，万丈高楼平地起，基础对每个工程都是相当的重要，由于高层建筑上部结构传到地基上的荷载很大，为此多建造补偿性基础，而为了充分利用地下空间，高层建筑一般都设计有地下室，有的更是多层地下室，所以高层建筑的基础埋深较深，施工时基坑开挖深度较大，都需要进行基坑支护，所以，简单的谈谈对高层建筑的基坑支护。一、深基坑支护结构的形式支护结构的种类很多，按照工作原理和挡墙形式，一般分为以下类型：1、 水泥土墙式，一般有深层搅拌水泥土桩和高压旋喷桩；2、 排桩与板墙式，又可以细分为板桩式、排桩式、板墙式和组合式。钢板桩、钢筋混凝土板桩、型钢横挡板都属于板桩式；钢管桩、预制钢筋混凝土桩、钻孔灌注桩、挖空灌注桩则属于排桩式；板墙式有现浇地下连续墙和与之装配式地下连续墙；组合式则有SMW工法和高应力加筋都会你土墙；3、 边坡稳定式，土钉墙和喷锚支护都属于边坡稳定式；4、 逆做拱墙式。二、支护结构的选型选型是支护结构设计的第一步，也是非常关键的一步，需要考虑基坑的安全等级、开挖深度、周围环境情况、土层及地下水位，并根据工程经验或专家系统并经过经济比较，才能正确选择支护结构的形式。1、基坑侧壁的安全等级基坑根据其破坏后果的严重程度，分为三级安全等级，在选型和计算时要选用不同的重要性系数0。而有特殊要求的建筑基坑侧壁安全等级还要根据具体情况进行确定。基坑侧壁安全等级和重要性系数0安全等级破坏后果重要性系数0一级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响很严重1.10二级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响很一般1.00三级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响不严重0.902、基坑工程勘察要求为使支护结构的设计和施工有据可依，对需进行基坑支护的工程，在勘察时就应充分考虑将来支护时对勘测资料的需求，对拟建建筑物的周边环境、土质等均进行勘察。一般来说，对与高层建筑的地基勘测阶段有以下要求：确定勘察范围时，宜在开挖边界外按开挖深度的12倍范围内布置勘探点，对软土，勘探范围更应扩大。当开挖边界外无法布置勘探点时，应通过调查去点相应资料。勘探时查明基坑开挖深度及挡墙边界附近范围内的暗浜、地下管线及障碍物的分布和埋藏情况，当使用浅层效螺纹钻孔勘探难以查明时，可采用浅层物探方法进行普查。勘探点的间距视地层条件确定，可在1530米范围内选择，地层变化较大时，应增加勘探点以查明地层分布规律。勘探点的深度，应满足支护结构的设计要求。在软土地区，为满足支护结构稳定性验算的要求，深度一般不宜小于基坑开挖深度的2.5倍，对重要的基坑宜穿透淤泥质软弱土层。勘探时还要查明开挖范围及附近场地地下水含水层和隔水层的层位、埋深和分布情况；查明各含水层的补给条件和水力联系。同时要分析施工过程中水位变化对支护结构和基坑周边环境的影响，提出应采取的措施。进行基坑工程勘察时，岩土工程测试参数应包括：土的常规物理试验指标；直接剪切试验测定固结快剪指标，c值；室内或原位试验测试渗透系数K等。对基坑周边环境的勘察，应包括以下内容：1）查明基坑开挖影响范围内的建（构）筑物的结构类型、层数、基础类型、埋深、基础荷载及上部结构现状；2）查明基坑周边的各类地下设施，包括上水、下水、电缆、煤气、污水、雨水、热力等管线、管道的分布和性状；3）查明场地四周道路与基坑的距离、车辆载重、道路的构造与重要程度。3、支护结构的选型对支护结构选型，应该了解各种支护结构形式的特点，并综合高层建筑基础工程的具体情况，并进行经济评价从而进行选型确定。支护结构一般是考虑挡墙的选型，当基坑深度较大，挡墙在强度和变形方面不能满足要求时，需要增设支撑系统，就需涉及进行支撑（拉锚）的选型。支护结构挡墙的选型，设计技术因素和经济因素，要从满足施工要求、减少对周围的不利影响、施工方便、工期短、经济效益好等几方面，经过慎重的技术经济比较后加以确定，而且支护结构挡墙选型要与支撑选型、地下水位降低、挖土方案等配套研究确定。常用支护结构挡墙的形式一般有水泥挡土墙、钻孔灌注桩挡墙和地下连续墙三种；支撑系统分为基坑内支撑和基坑外拉锚两类：基坑内支撑常用的有钢结构支撑和钢筋混凝土结构支撑两类，基坑外拉锚又分为顶部拉锚与土层锚杆拉锚。4、荷载与抗力计算荷载与抗力的计算对应于支护结构，相应分为挡墙的计算与支撑系统的计算。由于支护结构的荷载与抗力计算专业性很强，这里不做具体叙述，只简单谈谈挡墙的水平荷载。作用与挡墙上的水平荷载，主要是土压力、水压力和地面附加荷载产生的水平荷载。要精确计算土压力很困难，因为影响因素很多，它不仅取决于土质，还与挡墙的刚度、施工方案、基坑空间尺寸、无支撑时间的长短、气候条件等有关。因此，精确的计算土压力是困难的，只能根据具体情况选用较合理的计算公式，并进行必要的修正，获取理论上的土压力。详见建筑基坑支护技术规程(JGJ 120-99)。目前计算土压力多用朗金土压力理论。其基本假定是：1、挡墙背竖直、光滑；2、墙后为砂性填土，且表面水平并无限长；3、墙对破坏楔体无干扰。该理论由于未考虑墙背和填土间的摩擦力，求得的主动土压力偏大，而被动和土压力偏小，用于设计维护墙偏于安全。在设计计算时，要针对不同的支护结构形式进行不同的计算，一般说来包括以下几点：1、水平荷载标准值：作用在挡墙上的水平荷载，需要考虑土压力、水压力、和地面附加荷载产生的水平荷载；2、基坑外侧竖向应力标准值；3、基坑内侧被动区水平抗力标准值；4、挡墙的计算：（1）挡墙嵌固深度计算（2）墙体厚度计算（3）内力与变形计算（4）挡墙结构计算5、支撑体系的设计与计算（1）支撑体系结构的选择和机构体系布置（2）支撑体系结构的内力和变形计算（3）支撑体系构件的强度和稳定计算（4）支撑体系的节点设计三、尾言深基坑支护，深基坑支护是一门专业性非常强的