深基坑支護(hù)工程設(shè)計(jì)一般要經(jīng)歷設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作、方案設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)等階段,下面結(jié)合自己的幾年的工作經(jīng)歷寫(xiě)幾點(diǎn)體會(huì)。
一、設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作
1、收集相關(guān)資料
接到一項(xiàng)設(shè)計(jì)任務(wù)后,首先要做的工作就是收集相關(guān)資料,包括場(chǎng)地現(xiàn)狀地形圖、地質(zhì)勘察報(bào)告、建筑總平面圖、地下室平面(剖面)圖、建筑基礎(chǔ)及基礎(chǔ)底板結(jié)構(gòu)圖,周邊若有建(構(gòu))筑物或地下管線的還要收集場(chǎng)地周邊建(構(gòu))筑物的地基基礎(chǔ)圖紙(包括基礎(chǔ)形式、埋深、平面布置等)和地下管線的圖紙。
收集到上述資料后,應(yīng)認(rèn)真理解、消化有關(guān)圖紙,并做好以下幾件事情:
(1)確定基坑底開(kāi)挖標(biāo)高,初步了解基坑各側(cè)的開(kāi)挖深度;
(2)重點(diǎn)關(guān)注地下室外墻與場(chǎng)地紅線的相對(duì)位置關(guān)系,以確定有無(wú)放坡空間的可能;
(3)閱讀地質(zhì)勘察報(bào)告,掌握整個(gè)場(chǎng)地大致地質(zhì)分布情況,重點(diǎn)關(guān)注有無(wú)砂(礫)層、軟弱土層及基巖深度,若有砂(礫)層、軟弱土層等,查看其土層描述及標(biāo)貫擊數(shù)情況,初步掌握其巖土力學(xué)性質(zhì)。
(4)根據(jù)管線資料,了解管線分布情況,尤其分布在1.5~2.0倍坑深范圍內(nèi)的管線分布情況。
2、踏勘現(xiàn)場(chǎng)
踏勘現(xiàn)場(chǎng)是進(jìn)行基坑工程設(shè)計(jì)很重要的一步現(xiàn)場(chǎng)工作,很多年輕的同志不以為然,認(rèn)為坐在辦公室看場(chǎng)地地形圖就可以了,其實(shí)這是錯(cuò)誤的。只有親自踏勘現(xiàn)場(chǎng),才能充分了解現(xiàn)場(chǎng)情況,做到了然于胸,在后面確定支護(hù)設(shè)計(jì)方案時(shí)才能抓住重點(diǎn),做到有的放矢。那么踏勘現(xiàn)場(chǎng)時(shí)要注意哪些方面呢:
(1)前面通過(guò)資料收集已初步掌握?qǐng)龅丶t線的與地下室外墻的距離管線,踏勘現(xiàn)場(chǎng)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注,現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)有無(wú)放坡的可能以及放坡的大概坡率及空間。
(2)沿著場(chǎng)地紅線察看一周,看周邊建(構(gòu))筑物的情況以及與紅線的大致位置關(guān)系,增加感性認(rèn)識(shí),察看時(shí)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注周邊建(構(gòu))筑物的結(jié)構(gòu)形式(是框架結(jié)構(gòu)還是磚砌結(jié)構(gòu)、樓層高度)、建筑物墻體有無(wú)舊裂縫、建筑物現(xiàn)在的使用情況及周邊地面有無(wú)裂縫、下沉等現(xiàn)象,同時(shí)察看周邊地下管線情況,看看還有沒(méi)有其它遺漏的重要管線,有的話應(yīng)及時(shí)通知業(yè)主進(jìn)行補(bǔ)測(cè)。察看時(shí)不僅做好相應(yīng)記錄還要拍攝照片作為留底依據(jù),有條件的話可攝像作為留底依據(jù)。
(3)現(xiàn)場(chǎng)踏勘時(shí)還應(yīng)查看場(chǎng)地地形情況,看看現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地形與業(yè)主提供的地形圖是否吻合,如有出入應(yīng)做好標(biāo)記同時(shí)通知業(yè)主進(jìn)行地形修測(cè)。
(4)現(xiàn)場(chǎng)踏勘還應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地地形、地貌條件,結(jié)合地質(zhì)勘察報(bào)告,從總體上全面掌握?qǐng)龅氐牡刭|(zhì)變化情況,設(shè)計(jì)時(shí)做到了然于胸。
二、方案設(shè)計(jì)
1、概念設(shè)計(jì)
一個(gè)好的基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案,首先要確定一個(gè)安全、技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)的概念性方案,那么如何做好概念設(shè)計(jì)則至關(guān)重要。尤其對(duì)剛剛進(jìn)入巖土設(shè)計(jì)行業(yè)的同志來(lái)說(shuō),更要注重這方面的培養(yǎng)和積累,做好概念設(shè)計(jì)也非一日之功,需要時(shí)間和大量工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累。做好概念設(shè)計(jì)要注意以下幾個(gè)方面:
(1)首先應(yīng)根據(jù)基坑開(kāi)挖深度、地質(zhì)條件、周邊環(huán)境以及基坑開(kāi)挖對(duì)周邊的影響大小等因素綜合確定基坑支護(hù)的安全等級(jí)。
(2)認(rèn)真研究地質(zhì)報(bào)告,看看是否有砂層、礫石層等透水層,若有的話首先就要考慮設(shè)計(jì)止水帷幕的問(wèn)題。即使沒(méi)有透水層,也要綜合考慮基坑開(kāi)挖深度及基坑開(kāi)挖對(duì)周邊構(gòu)筑物(或地下管線)造成的土體失水的影響,綜合確定是否需要設(shè)計(jì)止水帷幕。
止水帷幕的選擇常用的有攪拌樁、高壓旋噴樁等,對(duì)于一般的砂層采用攪拌樁即可,若砂層較厚(大于4.0m以上)或是礫石層則要考慮高壓旋噴樁,若此時(shí)支護(hù)形式采用了灌注樁可結(jié)合起來(lái)采用樁間高壓旋噴的形式進(jìn)行止水;有時(shí)對(duì)于一般的粘性土層為防止基坑開(kāi)挖土體失水也會(huì)采用攪拌樁進(jìn)行止水,若此時(shí)粘性土較硬(標(biāo)貫擊數(shù)大于15擊)則攪拌樁可能很難施工下去,應(yīng)考慮用旋噴樁。
研究地質(zhì)報(bào)告時(shí),還應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注有無(wú)軟土層及其分布范圍和埋深情況(軟土層的厚度、位于基坑底部還是上部),對(duì)于有較厚軟土層(大于3.0m)位于基坑底附近的情況要特別慎重。
(3)確定初步支護(hù)形式:根據(jù)場(chǎng)地空間大小,能放坡卸載的盡量放坡卸載,若只能垂直開(kāi)挖,結(jié)合基坑開(kāi)挖深度、地質(zhì)條件及對(duì)周邊環(huán)境的影響選擇支護(hù)形式。這時(shí)個(gè)人的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及當(dāng)?shù)仡愃乒こ痰某晒ψ龇ň惋@得尤為重要,巖土設(shè)計(jì)者在這方面要特別注意積累。
2、巖土參數(shù)的選取
有了初步支護(hù)形式后,就要進(jìn)行相關(guān)計(jì)算了。此時(shí),巖土參數(shù)如何取值顯得尤為重要,通常的做法一般參考地質(zhì)勘察報(bào)告推薦的參數(shù)建議值,對(duì)于感覺(jué)建議值不太合理的參數(shù),就要結(jié)合報(bào)告中關(guān)于地層的地質(zhì)描述情況、揭露的標(biāo)貫擊數(shù)以及土工試驗(yàn)的結(jié)果等綜合確定,以做到去偽存真。當(dāng)然,對(duì)勘察報(bào)告巖土參數(shù)建議值是否合理的判斷,需要一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),這也需要我們的巖土設(shè)計(jì)者在這方面進(jìn)行一定的實(shí)踐積累。
3、計(jì)算和驗(yàn)算
前面根據(jù)經(jīng)驗(yàn)綜合確定了初步的支護(hù)結(jié)構(gòu)形式,接下來(lái)就要通過(guò)計(jì)算的方式來(lái)確定支護(hù)結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確參數(shù),比如樁的嵌固長(zhǎng)度、錨索長(zhǎng)度、土釘長(zhǎng)度及設(shè)計(jì)拉力值等,當(dāng)然此時(shí)應(yīng)根據(jù)需要滿足規(guī)范的相應(yīng)安全系數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)算調(diào)整,如果有條件采用軟件計(jì)算(如理正深基坑、同濟(jì)啟明星等軟件)則將會(huì)大大減小相應(yīng)計(jì)算工作量。。
通過(guò)計(jì)算確定好支護(hù)結(jié)構(gòu)的形式后,緊接著就要進(jìn)行相應(yīng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件計(jì)算。根據(jù)前面計(jì)算得到相應(yīng)的支護(hù)結(jié)構(gòu)承受的彎矩值、剪力值等進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件的配筋計(jì)算,此時(shí)要求設(shè)計(jì)值有一定的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算方面的力學(xué)知識(shí)。筆者就曾看到過(guò)很多巖土設(shè)計(jì)值設(shè)計(jì)的基坑支護(hù)樁的配筋與計(jì)算的彎矩完全不匹配的現(xiàn)象,對(duì)于很多學(xué)工程地質(zhì)出身而從事巖土設(shè)計(jì)工作的人來(lái)說(shuō),平時(shí)更要加強(qiáng)這方面知識(shí)的學(xué)習(xí)和積累。平時(shí)有時(shí)間的話可仔細(xì)學(xué)習(xí)下《混凝土規(guī)范》以及一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算手冊(cè)等,有條件的話對(duì)于一些計(jì)算量不大的項(xiàng)目可嘗試著自己手算,然后與軟件計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行比較,慢慢的就會(huì)讓自己積累一些經(jīng)驗(yàn),比如多大的彎矩大概配多大的鋼筋量就會(huì)有一些感性認(rèn)識(shí)。
尤其近年來(lái)隨著基坑深度的加大,越來(lái)越多的支護(hù)形式采用內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)形式,更是要求設(shè)計(jì)人員對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容非常熟悉。
三、施工圖設(shè)計(jì)
當(dāng)完成的前面的支護(hù)形式確定及相應(yīng)的計(jì)算工作后,主要的任務(wù)就是如何用圖紙?jiān)敿?xì)、準(zhǔn)確的表達(dá)出來(lái)設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)思想,換句話說(shuō)此時(shí)的設(shè)計(jì)圖紙要能指導(dǎo)施工,施工單位按照?qǐng)D紙就能生產(chǎn)出產(chǎn)品。此時(shí)要求設(shè)計(jì)者不僅僅對(duì)總體方案了然于胸,還要求設(shè)計(jì)者對(duì)實(shí)現(xiàn)總體方案的細(xì)部有著清楚的認(rèn)識(shí)。除了一些較常用、通用的大樣圖(比如土釘大樣圖、排水溝大樣圖等)外,還應(yīng)針對(duì)具體項(xiàng)目的一些特殊部位畫(huà)出不同的大樣圖,另外對(duì)施工工序有特殊要求的,還應(yīng)通過(guò)圖紙表達(dá)出來(lái)。
總之,要做好基坑工程的設(shè)計(jì),就要有求知的欲望,只有不斷地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題,我們的設(shè)計(jì)水平才能不斷提高。平時(shí)看規(guī)范、工具書(shū)、專業(yè)手冊(cè)(書(shū))、專業(yè)論壇以及其它單位的設(shè)計(jì)圖紙等都是提高我們?cè)O(shè)計(jì)水平的重要手段;平時(shí)勤跑工地,多了解現(xiàn)場(chǎng)施工的工藝、施工的實(shí)際情況等,多與施工技術(shù)人員交流,傾聽(tīng)他們從施工角度提出的專業(yè)意見(jiàn),可以積累自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。有條件的話,也可與當(dāng)?shù)氐耐小<疫M(jìn)行咨詢、請(qǐng)教,不斷開(kāi)闊自己的專業(yè)視野。