内支撑系统的设计与施工技术

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内支撑系统的设计与施工技术

摘要:

在基坑支护专项工程中,最常用的形式包括两种,一种是内支撑结合围护墙的形式,一种是锚杆结合围护墙的形式。其中内支撑结合围护墙形式的作用机理是利用支撑在围护墙内部的内支撑体系有效的传递外部水土压力。由于两端围护墙所受到的侧向水土压力可以直接由内支撑体系平衡,由此其构造相对于其他围护结构来说简单安全并且受力明确,是深基坑支护中经常采用的一种形式。

关键词:

内支撑;基坑;施工技术

在常用的内支撑体系中,按构造形式可将其分为水平内支撑形式和竖向内支撑形式。由于内支撑结构形式构造简单安全并且受力明确,因此在深基坑开挖时经常采用内支撑进行支护,尤其是针对在工程地质条件比较差的软淤泥质土中开挖基坑面积较大、深度较深的情况下,由于其可以有效的节约基坑外侧的空间,同时可以有效的控制基坑变形及提高围护结构的抗破坏及抗变形能力,因此在深基坑开挖与围护施工时常采用内支撑的结构形式。支撑体系常用型式有单层或多层平面支撑体系和竖向斜撑体系。因单层或多层平面支撑体系受力明确,构造形式安全简单,同时可以直接用来平衡作用于围护墙两端所受到的水土压力,因此在基坑开挖当中使用较为广泛。但当基坑开挖尺寸较大时,由于其自身的弹塑性变形以及其受到外界温度的影响,其对基坑稳定及安全所产生的不利因素应加以考虑。竖向斜撑体系的作用是将围护墙所受的水平力通过斜撑传到基坑中部先浇筑好的斜撑基础上。其施工流程是:围护墙完成后,先对基坑中部的土方采用放坡开挖,其后完成中部的斜撑基础,并安装斜撑,在斜撑的支挡作用下,再挖除基坑周边留下的土坡,并完成基坑周边的主体结构。针对一些开挖形状较为复杂,并且尺寸较大的基坑,采用斜支撑相对于采用单层或多层的平面支撑体系来说较为方便,同时也可以有效的节约建筑材料,但在计算墙体位移时,应合理的考虑基坑周围土体变形等不利因素所产生的影响。

1工程概况

中国平安金融大厦工程由39层主楼和4层裙楼组成。主楼采用SRC框架-钢核心筒结构体系,裙楼采用钢筋混凝土框架结构体系,均设置3层地下室;基础采用桩筏基础,工程桩均采用钻孔灌注桩。主楼基础底板厚度2.5m,裙楼基础底板厚度1.5m。工程基坑面积约为18000m2,基坑开挖深度主楼区域约为17.90m,裙楼区域约为16.90m,属超大型深基坑工程,基坑保护等级为一级。

2基坑开挖设计方案

由于本工程位于城市繁华地段,开挖深度达,对周边建筑沉降要求、环保要求十分严格,为了满足基坑开挖变形要求、周边建筑物沉降要求以及环保要求,设计采用地下连续墙作为该基坑的外部围护结构,在基坑开挖施工时可以同时起到挡水及挡土的作用,并且在基础结构施工完成后其可以作为永久性的地下室外部围墙。基坑围护体地下连续墙厚度综合主体结构使用要求,周围环境条件以及基坑开挖阶段水平位移的控制要求等因素进行计算确定,在裙楼区域采用800mm厚地下连续墙作为基坑围护结构,主楼区域及临近地铁侧采用1000mm厚度的地下连续墙。在内支撑设计方面,基坑支护采用竖向三道钢筋混凝土内支撑,对撑布置,由于其布置形式具有安全可靠、受力明确等优点,因此在土方开挖及出土时可以节省大部分时间,提高施工效率。同时由于内支撑为钢筋混凝土结构形式,因此其承载能力、抗变形能力及抗破坏能力都较高。可以有效的减小基坑变形,并同时提高基坑的稳定性及安全性。基坑开挖到坑底后再由下而上顺作地下室结构,并相应拆除支撑系统

3支撑体系设计

基坑竖向设置三道水平钢筋混凝土支撑系统,钢筋混凝土内支撑可发挥其混凝土材料抗压承载力高、变形小、刚度大的特点,对减小围护体水平位移,并保证围护体整体稳定具有重要作用,同时第一道支撑对撑位置又可作为施工中挖、运土用的栈桥,方便了施工,降低了施工技术措施费。通过施工时对基坑变形位移的监控,基坑坡顶水平、竖直位移均小于10mm,满足规范设计要求。

4总结

现浇钢筋混凝土内支撑由于其刚度大,整体性好,可以采取灵活的布置方式适应于不同形状的基坑,而且不会因节点松动而引起基坑的位移,施工质量相对容易得到保证,所以使用面也较广。但是混凝土内支撑在现场需要较长的制作和养护时间,制作后不能立即发挥支撑作用,需要达到一定的强度后,才能进行其下土方作业,施工周期相对较长。同时,混凝土内支撑采用爆破方法拆除时,对周围环境(包括震动、噪音和城市交通等)也有一定的影响,爆破后的清理工作量也很大,支撑材料不能重复利用。因此,提高混凝土的早期强度,提高材料的经济性,研究和采用装配式预应力混凝土内支撑结构是今后值得研究的课题。

参考文献

[1]龚晓南.地基处理手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2000.

[2]上海市建筑施工行业协会工程质量安全专业委员会.围护结构工程质量竣工资料实例[M].上海:同济大学出版社,2006.

[3]林宗元主编.岩土工程治理手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2005.

[4]史佩栋,高大钊,桂业琨主编.高层建筑施工基础工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2000.

[5]李广信主编.高等土力学[M].北京:清华大学出版社,2004.

作者:张福龙 梁潇文 单位:陕西铁路工程职业技术学院