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市政工程常用的基坑支护类型及设计原则研究

发表时间：2021/4/12 来源：《基层建设》2020年第32期作者：张旭

[导读] 摘要：随着社会的发展和经济水平的提高，市政工程的规模不断扩大，建设项目的功能要求和安全质量标准也越来越高。

        中国市政工程中南设计研究总院有限公司湖北武汉 430010
        摘要：随着社会的发展和经济水平的提高，市政工程的规模不断扩大，建设项目的功能要求和安全质量标准也越来越高。深基坑支护技术的发展和应用为市政工程项目的实施提供了条件，且是影响工程整体质量的重要因素。本文主要研究市政工程常用的基坑支护结构类型及设计原则。
        关键词：市政工程；常用基坑支护结构；设计原则
        引言
        市政工程中基坑支护应保证基坑周边建（构）筑物、地下管线、道路的安全和正常使用，以及地下结构的施工空间。在实际工程中，基坑支护设计必须结合实际工程项目与实际施工技术进行有针对性的选择，需要严格按照设计原则进行，提高设计质量，这也是保证基坑支护结构更好发挥作用的保障[1]。
        一、市政工程常用基坑支护结构的类型
        （一）钢管桩支护
        钢管桩施工技术是深基坑施工技术中非常常见的支护技术。钢管桩对基坑结构的深度要求较低，变形设计简单。整体支撑结构的稳定性具有非常高的优势。因此，钢管桩技术被广泛应用于各种地质环境下的建筑工程深基坑工程中。但对于钢管桩施工技术的应用，必须注意以下几点：
        其一，钢管桩施工工艺上，要注意其断面切割控制。一般情况下，在施工过程中，钢管桩的断面切割需要根据相应的要求进行U形、Z形或直腹板管切割。为防止在实际施工中因砂土进入而引起钢管桩变形或腐蚀，桩间的凹口应用油脂封闭。
        其二，要确保钢管桩的形状符合工程标准。施工中一旦发现钢管桩变形，必须采用顶进法或火烤法进行矫正。
        其三，为保证钢管桩在打桩过程中不发生弯曲，在实际施工中应采取一定的支护和加固处理[2]。必须保证经纬仪能准确控制打桩方向，保证钢管桩的垂直度。
        其四，在钢管桩施工过程中，施工初期必须注意两个钢管桩的施工精度。打桩时应注意测量和校正，以保证打桩过程的标准化和准确性。以保证能为其他钢管桩的后续施工提供参考。另外，当钢管桩达到预定深度时，需要临时加固，防止后续施工对其深度产生不利影响。
        （二）土层锚杆支护
        对于土锚施工技术的应用，主要是要注意对锚杆钻机固定位置的精确控制。在准确定位锚钻的位置后，将水泥浆倒入钻孔中，插入钢绞线，形成保护层，为钻孔外壁提供保护，进而达到基坑外壁支护的效果。在土锚的实际施工中，关键是要根据实际情况设置钻机的位置，在固定前做好准确的测量，并与施工设计方案进行比较修正偏差，应能根据相关标准参数进行调整。其次，为防止钻孔作业在施工过程中受到土层障碍物的阻碍，相关施工人员必须提前做好土壤调查和土结构测量工作[3]。勘察、勘察过程中一旦发现障碍物，应及时反馈信息，并与设计、施工单位认真讨论研究。根据实际情况和障碍物位置制定有效的解决方案，保证深基坑支护施工顺利进行。
        （三）地下连续墙支护
        地下连续墙支护施工技术是一项综合技术含量较高的技术，在实际应用中，可以为建筑工程深基坑支护提供更多的帮助，并减少了固有缺陷和不足，最大限度地提高了深基坑支护强度。其技术难度不高，整体系统也不复杂，但在实际施工中必须注意的是[4]。地下连续墙支护技术的运行需要结合客观条件和有关资料进行认真分析，控制好控制程序，特别是避免施工中出现偏差。
        （四）护坡桩施工技术
        护坡桩施工技术具有高成桩率和操作简单的优点，尤其是在一些具有复杂施工环境的深基坑支护工程中，护坡桩施工技术得到了广泛的应用。在实际施工中，前期需要钻孔技术，反复向钻孔灌注水泥浆，直至成桩。因此，中期施工护坡桩施工工艺需要注意注浆工艺，保证施工人员的专业水平和技术控制的规范化，在施工中，各施工人员必须严格按照工程设计的施工标准进行相关工序的操作，以保证桩的质量[5]。
        二、基坑支护结构的设计原则
        市政工程基坑支护结构的设计中需要遵循三个方面的原则，即稳定原则、强度原则和变形原则。
        其一，基坑支护要保持良好的稳定性，即保证基坑周围的土体稳定，不会产生因土体滑动造成的破坏，也不会由于渗流导致流砂、流土管涌等问题，保证支护结构和支撑体系的稳定性。
        其二，基坑支护要有较高的强度，满足承载能力极限状态设计要求，即支护结构构件或连接件不因超过材料强度而破坏，不因过度变形而不适于继续承受荷载，不出现压屈或局部失稳等问题。基坑支护结构的强度包括支撑体系的强度和锚杆结构的强度，要能够满足构件的强度，符合稳定设计的要求。
        其三，由于基坑开挖的过程中会对原有的地下结构造成一定程度的破坏，包括地层移动以及地下水位变化等等，都会导致地面沉降跟变形，不能超过基坑周围建筑物的变形允许值和地下设施的变形允许值，不能对基坑工程基桩的安全性产生负面影响，也不可以影响地下结构施工。
        杭州地铁1号线工程滨康路站处于滨安路、滨康路和西兴路之间的三角地块内，与滨康路形成60夹角，这里施工环境良好。工程基坑开挖施工中，工程的长度170米，宽度21.7-25.8米。在基坑开挖中很有可能出现变形，因此做好基坑强度变形分析工作。
        在进行基坑强度变形分析中，采用土坑力法，将桩作为弹性地基的梁，地面受水平力的桩H0和力矩M0的桩。进入到土体部分的挠曲线可以用下面的微分方程表示。

        其中，E表示桩的弹性模量；
        I表示桩的界面惯性矩；

表示挠度作用下桩所遭受的地基反力；

表示桩受到水平荷载。
如果地基反力仅仅为深度函数，即

其中，P为地基反力；

其中，b是桩的计算宽度。（图1：以桩代替弹性地基上的梁）

        图1：以桩代替弹性地基上的梁
        结束语
        通过以上的研究可以明确，深基坑支护技术的应用能够最大程度上提高市政工程项目结构的安全性和稳定性，在工程项目基坑施工中具有重要价值。市政工程应按照国家相关深基坑工程施工实际的规定选择深基坑支护结构，遵循设计原则，更好地发挥深基坑支护技术的功能，保证市政工程项目质量。
        参考文献：
        [1] 王文彬.对高层建筑工程深基坑支护施工技术的思考[J].建筑•建材•装饰，2018（14）：109-109.
        [2] 冉隆位，黄勇.建筑工程中深基坑支护施工技术的应用[J].建材与装饰，2018（05）：27-28.
        [3] 张彬.建筑工程中深基坑支护施工技术的应用[J].住宅与房地产，2017（03）：63-64.