泵站深基坑支护结构设计探究
来源:用户上传
作者: 李娜
[摘 要]近年来，泵站建设事业飞速发展，对其深基坑支护结构设计提出了新的要求，因此研究其相关课题有着重要意义。本文首先对相关内容做了概述，分析了泵站深基坑支护工程的多方面特点，并结合相关实践经验，从深基坑支护结构的设计计算，以及深基坑支护结构的设计思路两个角度，就深基坑支护结构的设计要点展开了探讨。
[关键词]泵站；深基坑；支护结构；设计
中图分类号：TU753 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）14-0128-01
一、前言
作为泵站方面的一项重要工作，其深基坑支护结构的设计占据着至关重要的地位。该项课题的研究，将会更好地提升泵站深基坑支护结构设计的实践水平，从而对该项工作的整体效果提供可靠保障。
二、概述
随着经济的高速发展，水资源的战略地位愈来愈重要，水资源的高效利用和有效管理越来越得到国家政府的高度重视。各级政府先后出台了水资源调度及综合利用、水土保持、按用途优化用水及海水淡化等方针政策，并以此来解决日益严重的水危机问题。而泵站是水的唯一人工动力来源，作为重要的工程措施，它在水资源的合理调度和管理中起着不可替代的作用。同时，泵站在防洪、排涝和抗旱减灾以及工农业用水和城乡居民生活用水等方面发挥着重要作用。因此，泵站是解决洪涝灾害、干旱缺水、水环境恶化这三大水资源问题的有效工程措施之一。
泵站与其他水利建筑物不同，它无需修建挡水和引水建筑物，对资源和环境无影响，受水源、地形、地质等条件的影响较小，且具有投资省、成本低、工期短、见效快、灵活机动等优点。国家把泵站工程建设列为优先考虑的重点，特别是大型泵站的建设工程。然而大型泵站地基处理方案很多，选用合适的地基处理方案对泵站的工期、经济性更为重要。泵站由于开挖比较深，常常采用沉井、基坑大开挖等方式来处理。泵站深基坑的支护方案已成为泵站设计时不可忽视的重要环节，尤其当与其他建筑物相邻时，为确保相邻建筑物的安全，更应采取切实可靠的支护措施。在此重点探讨大型泵站深基坑支护工程的特点、方案选择及注意问题。
三、泵站深基坑支护工程的特点
泵站深基坑工程是岩土工程、结构工程、环境工程等相互交叉、多种复杂因素相互影响的系统工程，是理论与实践都有待发展的综合技术科学。区域性明显，工程地质及水文地质条件不同，其深基坑工程的区域差异性更为突出。
泵站深基坑工程施工周期较长，而且从开挖到完成地面以下的全部隐蔽工程，常常会遇到降雨、周边堆载、振动等诸多不利影响，安全保障度的随机性大，技术复杂性远甚于永久性的基础结构或上部结构。基坑本身的深度、平面形状随着时间的推移及外界条件的变换，对稳定性和变化会有较大的影响。因此，对深基坑工程的时空效应问题应保持高度的重视。
泵站深基坑支护系统的选型影响因素众多，无论采用何种形式的支护结构，对支护结构的强度、嵌入深度、支护受力及构造都应进行设计和详细的验算，并且对施工过程实施跟踪监测，将信息及时反馈。深基坑支护结构系统的选型设计应满足安全可行、经济合理、环境保护、施工便捷这四个基本要求，在详细结构设计时还应对这四个基本要求选择各种具体的评价指标来评价深基坑支护系统方案的优劣。
在深基坑的支护结构分析中，主要有两类，一是支挡型，二是加固型。其中支挡型包括放坡开挖与挡土支护开挖两种。放坡开挖是一种最经济、简单且速度快的支护类型，在满足条件的基坑施工中，应优先采用；挡土支护开挖，主要是保证基坑周围的建筑物，能够保证施工设备的安全，而设置的能够承受基坑土压力及其他施工荷载的支档结构，这种结构也被称为支护结构，合理设置并进行土方开挖，控制地下水位，需要掌握其对主体结构的影响，避免支护结构出现过大变形或构件破坏而导致支护体系崩溃。
在加固型的支护结构，主要使用土工材料或其他加筋体，水泥土挡墙等，将基坑以外土体加固形成强度更高的整体，通过分析实际情况选用合适的加固方法，综合考虑挖土面的深度、水文地质条件等，达到最好的支护效果，使其更加合理和规范。
四、深基坑支护结构设计的要点
1.深基坑支护结构的设计计算
（一）静力平衡法与等值梁法
利用墙前后土压力的极限平衡条件，求出支护结构的插入深度和结构内力等，从理论上说，首先支护结构前后土压力是否达到极限状态是很难确定的，尤其是被动土压力情况有很大的推测性，实际工程测试已证明了这一点；其次该类方法并未考虑结构与土体变形，而变形对土压力重分布及结构内力有很大影响，故该类方法正逐渐失去它原有的地位，但对于简单基坑开挖，静力平衡法中一些简化使计算变得简单，可以凭经验使用。
（二）弹性地基梁的m法及弹塑有限元法
m法的优点是考虑了支护结构与土体的变形，但也有一些问题有待解决，如计算时一般工程的参数m难以通过试验确定，现有文献提供的取值范围各地区差别较大，该参数虽按弹性体来计算变形，物理意义明确，但实际参数m则是一个反映弹性的综合指标。工程实践表明，在软土中的悬臂桩支护采用m法计算位移与实测位移有很大差异，实测位移值可达计算值的几倍，这说明桩后土体变形已不再属于弹性范围。
有限单元法作为今后基坑支护设计计算的发展方向，其优点是不但考虑了土体与支护结构的变形，而且可得出塑性区的分布，从而判断支护结构的整体稳定性。但选取合理的本构模型与计算参数，以及塑性区范围与稳定性之间的定量关系均缺乏经验。在结构计算方面，建立了能考虑基坑围护结构和土压力的空间非线性共同作用理论及其计算方法，并编成程序方便高效地完成基坑维护工程的计算。
2.深基坑支护结构的设计思路
对于一个支护结构的设计，首先要根据拟建工程的自然地形、地质条件、当地的经验及技术条件，综合考虑来选择一个最适合的设计方案。因此设计首先应是概念设计，重点在于可行性方案的筛选与优化，对支护结构方案的选择和优化可按以下步骤进行：
（一）对于深度不大的基坑支护工程，应首先考虑悬臂式支护结构，该结构主要利用基坑地面以下土体提供的土压力来维持支护体系平衡，主要结构形式为桩排支护结构和地下连续墙两类，当边坡土质较好，地下水位较低时可利用桩排支护结构。
（二）地下连续墙因具有良好的抗弯性、防渗性和整体性，且对周围环境影响较小，对地层条件适应性强，墙体长度可任意调节，适用于各种深度基坑的开挖，同时还可采用逆作法施工，因此被广泛采用。
（三）悬臂式板桩支挡的优点是不需构筑与拆除支撑结构，同时为土方作业和基础施工提供较自由的操作空间。
（四）当基坑较浅或被动区土层性质较好时，悬臂式板桩支护方案较为经济合理；而当基坑较深或被动区土层性质较差时，桩插入深度较大，桩径与配筋量也相对较大，该方案就相对不经济，同时悬臂式支挡的侧向位移一般稍大，这也是需要注意的。
（五）在基坑开挖深度相对较大，且对边坡变形要求较高时，就应考虑对悬臂式支护结构增加内支撑的方法，使之形成混合式支护结构，支撑形式常采用锚杆拉接或内支撑形式。
五、结语
综上所述，加强对泵站深基坑支护结构设计的研究分析，对于其良好整体效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的实践中，应该加强对泵站深基坑支出结构设计关键要素的重视，并注重具体设计实施方案切实可行。
参考文献
[1] 董利华.某大厦深基坑支护方案的修改与施工[J].嘉兴学院学报.2014（30）：10-11.
[2] 李自明.复合支护形式在深基坑支护中的应用[J]山西建筑.2014（02）：120-121.
[3] 韩智勇.浅谈深基坑边坡喷锚支护在岩土工程施工中的应用[J].郑铁科技.2015（08）：85-86.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-7311225.htm
