南京工业大学
课程论文
课程名称：高层基础设计
论文题目：高层建筑基础基坑支护-连拱形基坑支护体系
学院：土木工程 学号：1801120629 学生姓名： 班级：土木1206 联系方式：[1**********]
2015年12月30
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高层建筑基础基坑支护-连拱形基坑支护体
系
摘要：分析高层基础支护的发展，介绍高层基础基坑支护的相关基础知识，对连拱形基坑支护体系形式进行介绍、分析、总结。
关键词：高层基础基坑支护；连拱形基坑支护；地下墙（宋小五）
Foundation pit supporting and connecting arch foundation pit supporting system in
high rise building
Abstract : 1Based on the analysis of the development of the high level foundation support, this paper introduces the related basic knowledge of the foundation pit support, and introduces the form of the arch foundation pit support system. o
Keywords : Foundation pit support; even arch foundation pit support; underground wall
引 言
随着经济建设的快速发展，城市用地日益紧张，大型地下工程，越来越深，如地下车库、地下购物中心、高层建筑地下室，等等，这些地下工程施工开挖的需要，尽管基坑工程事先都进行了精心设计，但由于基坑土体有很多不确定因素，基坑支护有关的理论还不完善， 基坑工程是岩土工程中的一个古老而又年轻的课题。深基坑的支护技术随着高层建筑的飞速发展而发展， 新的施工技术和结构设计以及新工艺不断呈现在各地的深基坑开挖、 支护技
术等方面， 设计经验和施工经验日益丰富， 但是多种因素引起的安全问题值得人们尤其是工程技术人员的高度重视， 目前较为常见的有， 由于现在多事小间距的城市建筑， 一些基坑的边缘和已有的建筑之间仅仅十几米， 甚至是几米， 这就大大增加了基础施工的难度，也给周围的环境造成一定的影响， 最后拖延施工工期， 增大施工费用。 还有一种是原有的深基坑支护结构在设计的理论、 原则和公式、工艺等方面已经不能符合现有深基坑的开挖与支护工作的实际要求， 引发基坑工程事故的发生， 给整个工程带来巨大损失。
1 基坑支护的设计
根据施工实际需求设计基坑支护体， 通过
基坑侧壁的安全等级和重要程度的分析进行严谨的方案制定与设计， 应充分做到以下几点： （1 ） 避免盲目套用传统的基坑设计理念， 充分以新的技术、 理念为利用中心， 具体分析具体情况。由于目前在基坑结构设计领域里还没有对深基坑的支护结构公认的计算公式， 基本上一直处于试探的过程。 因此， 该结构设计要求与其他设计领域区别开来， 通过改变传统的设计观念， 充分利用施工中的监测来及时反馈动态的信息来指引整个设计体系的完成。 （2 ） 提高对支护结构理论的学习和认识，重视对材料及理论的试验研究， 通过大量的试验研究来掌握正确的理论。 我国的深基坑支护结构在实验上与发达国家相比还有很多不足之处， 我国经济正处于飞速发展的时期， 高层建筑大量的涌现出来， 虽然能够拥有大量一手施工数据， 但是却严重缺乏对数据的科学测试， 因此无法形成理论， 这一点值得人们高度重视。 （3 ） 加大创新力度， 勇于在支护结构的设计中进行思路的开拓和新的尝试。由于， 深基坑支护的结构由多种元素结合而成， 它们之间互相联系， 而且，基坑支护结构特殊，不同的支护结构被运用在不同的地方， 因此， 设计基坑支护时要从整体出发， 不断发现新的设计思路和设计灵感， 寻求最好
1
的计算方法， 通过分析具体的问题来选择更为合适经济的支护结构。
“连拱形基坑支护体系” , 由现浇带肢连拱形薄壁钢筋砼地下连续墙及装配式连拱形钢管砼内撑组成( 见图 1) 。本支护体系
2 深基坑支护工程施工
施工基坑的支护工作要对工程所在地周围
的环境以及地理条件、 基坑的开挖规模、 工程的类型和支护的结构多种因素进行综合考虑。 保证支护结构稳定， 根据周围环境， 控制抗体在一定范围内的变形。其中， 关键要控制基坑稳定和地面的变形， 同时控制地下水，适时合理的对方案做调整， 设计和施工过程需要注意的有： （1 ） 施工支护体工作时， 尽量控制对环境的污染。 （2 ） 由于施工附近的建筑物以及地下管线给基坑的施工带来限制和影响， 因此， 施工中要考虑减少最好避免对周围设施的影响， 保证其他设施的正常运行。 （3 ） 合理规划并安排施工的流程， 保证施工的顺畅运转， 提高对人员和工序的调度效率。
3. 常见基坑支护结构类型：
水泥挡土墙式 排桩与板墙式 边坡稳定式
4. 深基坑支护的基本要求：
确保支护结构能起挡土作用，基坑边坡保持稳定；
确保相邻的建（构）筑物、道路、地下管线的安全，不因土体的变形、沉陷、坍塌受到危害；
通过排水降水等措施，确保基础施工在地下水位以上进行。
在支护结构设计中首先要考虑周边环境的保护，其次要满足本工程地下结构施工的要求，再则应尽可能降低造价、便于施工。
采用连拱形支护结构形式, 射水成槽地下连续墙 ,装配式内撑, 并考虑了利用连拱形地下连续
墙作为地下室永久性的承重 、 挡土、 防渗结构, 因而可取得保证安全 、缩短工期、降低造价的良好效果 。 符合“建筑业 10项新技术”中深基坑支护技术的发展方向 ,即“内支撑应逐步实现工具化 、模数化、系列化 , 以便重复使用; 挡土结构尽量与永久性结构相一致 。” 5.2 基坑支护设计与施工应考虑综合效益 在确保安全的前提下, 应尽量做到支护结构施工与基坑土方开挖、 地下室结构施工都方便, 缩短工期、降低造价, 并使这些目标得到合理的平衡, 以期取得最佳的综合
5. 连拱形基坑支护体系
下面重点介绍一下连拱形基坑支护体系 , 这由现浇钢筋混凝土连拱形薄壁地下墙和装配式钢管混凝土连拱形内支撑组成 。它是以提高基坑工程的综合效益为目标而提出的一种新型基坑支护体系。 5.1概述
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经济效益 。现在常用的基坑支护往往只作为一种保证施工安全的临时措施来考虑 , 存在着施工不方便 、占用工期长、一次性使用投资大 、综合效益差的缺点 。因此, 寻求提高基坑支护的综合效益是十分必要的 。“连拱形基坑支护体系”就是根据上述目标的综合要求, 经过反复探索研究、 优化筛选提出的一种新型基坑支护体系。 5.3 连拱形基坑支护体系的设计原理
连拱形支护体系, 其传力途径 ( 见图 2、图 3) 是 : 基坑侧壁( 中部) 的土侧压力 q 0 传给连拱形地下墙的拱圈 , 并转化为拱圈的轴压力 N , 传给拱脚 。在拱脚( 桩) 处 ,该轴压力可分解为垂直坑壁向压力 V 和平行坑壁向水平推力 H , 相邻拱圈的水平推力相互抵消, 竖向压力( 土压力) 由拱脚桩承担, 拱脚桩承受的土压力的一部分 , 通过传力杆传给拱形内撑。另一部分由基坑底部以下的土体承担。拱脚桩作为集中承担土侧压力的受弯构件, 产生的弯矩极大。应加大其截面的有效高度 ,以减小配
的范围, 以达到连拱支座力系的平衡, 如调
整有困难, 计算的剩余推力略大于三角桁架传来的土侧压力 , 有少量不平衡 ,则不平衡力由端部土体承担 ,由于土层的横向刚度往往都大于竖向刚度 , 不会产生过大的变形。
5.4 本支护体系的特点和适用条件
连拱形支护体系是在吸取以往不同基坑支
筋量 。承受传力杆传来的土侧压力的拱形内撑, 在拱圈转化为轴压力 ,传给拱脚支座。在拱形内支撑平面内 , 该轴压力可分解为沿拱座中心连线的水平推力 H 和垂直拱座中心连线向压力 V , 拱脚水平推力大部分被邻拱的竖向压力抵消, 剩余的水平推力与三角桁架传来的基坑端部土侧压力相互抵消 , 从而保持了力系的平衡和结构的稳定 。简而言之, 就是基坑一侧的中部的土侧压力与邻侧的端部的土侧压力达到了相互平衡 ( 见图4) 。在设计时 , 可以调整内支撑拱圈与三角桁架承受土侧压力
3
护的优点, 克服存在的缺点 ,经分析、研究 、综合后而提出的。因而 , 它具备一系列的特点:
1) 传力直接 地下墙拱脚桩承受的土压力通过传力杆直接传给内支撑拱圈, 取消了传统的环梁( 围檩) 。
2) 拱形结构, 受力合理, 能充分发挥材料的特性 。在连拱形地连墙的拱脚处, 水平推力相互抵消 ,在内支撑拱脚支座处, 相邻拱
的水平推力大部分被竖向压力相互抵消 , 这都有利于结构体系的内外力系保持平衡和结构保持稳定。
3) 工期大大缩短连拱形内撑由于采用工具化构件, 装配式施工, 安装拆除均很方便, 不需要现浇结构的养护和凿除时间 , 工期大大缩短。且基坑空间开敞 ,便于土方开挖与地下室结构施工 ,可加快地下室施工进度 。
4) 支护体系由于力系自身平衡 , 且结构刚度大、 变形小, 基坑对周边环境的影响也小。
5) 工程造价大大降低 。本体系应用范围广 , 一般土层的基坑均能适用。尤其适用软土地层基坑 。装配式连拱形内支撑,
除与
连拱形地下墙配合使用外 ,稍加改变 , 还可与其他桩墙 , 地下墙配套使用。由于采用拼装方式 , 可长可短, 运用灵活。因此 , 对各种不同形状大小的基坑均有较好的适应性 。特别对于基坑面积大, 开挖深度大的基坑 ,其经济效益更为明显, 对于深度不大的基坑 , 连拱形地连墙也可不加内支撑, 成悬臂状态使用 。
连拱形基坑支护体系, 传力直接, 受力合理, 充分利用材料的特性 ,支护结构及地下室施工都很方便 。该体系刚度大, 变形小 ,可以说 ,这是一种工程质量和安全有保证、造价低 、 工期短 、综合效益好的支护体系 , 它符合基坑支护技术的发展方向 ,因而是一种很有发展前景的基坑支护体系。
6. 总结
建筑工程中的基坑工程是一个事关工程全局的重要组成部分，使工程施工全过程顺利进行的前提， 是整个工程的开端。深基坑安全性能直接关系着高层建筑的安全和稳定以及它的长久性，因此，要从支护设计还有施工这两个方面进行深基坑的支护工作， 保证质量达标， 同时加大对深基坑施工技术的意识提升和研究意义的深刻体会。
参 考 文 献
1. 许富科. 高层建筑基础设计探讨. 甘肃科技纵横.2003年（第32卷）第1期
2. 詹集明. 连拱形基坑支护体系—对一种新型支护体系的探讨. 岩土工程技术2000 年第 3 期 3. 李白琼. 浅谈高层建筑深基坑支护施工. 建筑科学.2014 年第 32 期
4. 严耿升，侯智斌等. 内撑式倒挂壁法对兰州市深基坑支护适用性的现场试验研究. 工程勘察2014年第1期
5. 许文通. 试论深基坑支护施工中的问题与解决对策. 建筑科学.2014 年第 2 期
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南京工业大学
课程论文
课程名称：高层基础设计
论文题目：高层建筑基础基坑支护-连拱形基坑支护体系
学院：土木工程 学号：1801120629 学生姓名： 班级：土木1206 联系方式：[1**********]
2015年12月30
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高层建筑基础基坑支护-连拱形基坑支护体
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摘要：分析高层基础支护的发展，介绍高层基础基坑支护的相关基础知识，对连拱形基坑支护体系形式进行介绍、分析、总结。
关键词：高层基础基坑支护；连拱形基坑支护；地下墙（宋小五）
Foundation pit supporting and connecting arch foundation pit supporting system in
high rise building
Abstract : 1Based on the analysis of the development of the high level foundation support, this paper introduces the related basic knowledge of the foundation pit support, and introduces the form of the arch foundation pit support system. o
Keywords : Foundation pit support; even arch foundation pit support; underground wall
引 言
随着经济建设的快速发展，城市用地日益紧张，大型地下工程，越来越深，如地下车库、地下购物中心、高层建筑地下室，等等，这些地下工程施工开挖的需要，尽管基坑工程事先都进行了精心设计，但由于基坑土体有很多不确定因素，基坑支护有关的理论还不完善， 基坑工程是岩土工程中的一个古老而又年轻的课题。深基坑的支护技术随着高层建筑的飞速发展而发展， 新的施工技术和结构设计以及新工艺不断呈现在各地的深基坑开挖、 支护技
术等方面， 设计经验和施工经验日益丰富， 但是多种因素引起的安全问题值得人们尤其是工程技术人员的高度重视， 目前较为常见的有， 由于现在多事小间距的城市建筑， 一些基坑的边缘和已有的建筑之间仅仅十几米， 甚至是几米， 这就大大增加了基础施工的难度，也给周围的环境造成一定的影响， 最后拖延施工工期， 增大施工费用。 还有一种是原有的深基坑支护结构在设计的理论、 原则和公式、工艺等方面已经不能符合现有深基坑的开挖与支护工作的实际要求， 引发基坑工程事故的发生， 给整个工程带来巨大损失。
1 基坑支护的设计
根据施工实际需求设计基坑支护体， 通过
基坑侧壁的安全等级和重要程度的分析进行严谨的方案制定与设计， 应充分做到以下几点： （1 ） 避免盲目套用传统的基坑设计理念， 充分以新的技术、 理念为利用中心， 具体分析具体情况。由于目前在基坑结构设计领域里还没有对深基坑的支护结构公认的计算公式， 基本上一直处于试探的过程。 因此， 该结构设计要求与其他设计领域区别开来， 通过改变传统的设计观念， 充分利用施工中的监测来及时反馈动态的信息来指引整个设计体系的完成。 （2 ） 提高对支护结构理论的学习和认识，重视对材料及理论的试验研究， 通过大量的试验研究来掌握正确的理论。 我国的深基坑支护结构在实验上与发达国家相比还有很多不足之处， 我国经济正处于飞速发展的时期， 高层建筑大量的涌现出来， 虽然能够拥有大量一手施工数据， 但是却严重缺乏对数据的科学测试， 因此无法形成理论， 这一点值得人们高度重视。 （3 ） 加大创新力度， 勇于在支护结构的设计中进行思路的开拓和新的尝试。由于， 深基坑支护的结构由多种元素结合而成， 它们之间互相联系， 而且，基坑支护结构特殊，不同的支护结构被运用在不同的地方， 因此， 设计基坑支护时要从整体出发， 不断发现新的设计思路和设计灵感， 寻求最好
1
的计算方法， 通过分析具体的问题来选择更为合适经济的支护结构。
“连拱形基坑支护体系” , 由现浇带肢连拱形薄壁钢筋砼地下连续墙及装配式连拱形钢管砼内撑组成( 见图 1) 。本支护体系
2 深基坑支护工程施工
施工基坑的支护工作要对工程所在地周围
的环境以及地理条件、 基坑的开挖规模、 工程的类型和支护的结构多种因素进行综合考虑。 保证支护结构稳定， 根据周围环境， 控制抗体在一定范围内的变形。其中， 关键要控制基坑稳定和地面的变形， 同时控制地下水，适时合理的对方案做调整， 设计和施工过程需要注意的有： （1 ） 施工支护体工作时， 尽量控制对环境的污染。 （2 ） 由于施工附近的建筑物以及地下管线给基坑的施工带来限制和影响， 因此， 施工中要考虑减少最好避免对周围设施的影响， 保证其他设施的正常运行。 （3 ） 合理规划并安排施工的流程， 保证施工的顺畅运转， 提高对人员和工序的调度效率。
3. 常见基坑支护结构类型：
水泥挡土墙式 排桩与板墙式 边坡稳定式
4. 深基坑支护的基本要求：
确保支护结构能起挡土作用，基坑边坡保持稳定；
确保相邻的建（构）筑物、道路、地下管线的安全，不因土体的变形、沉陷、坍塌受到危害；
通过排水降水等措施，确保基础施工在地下水位以上进行。
在支护结构设计中首先要考虑周边环境的保护，其次要满足本工程地下结构施工的要求，再则应尽可能降低造价、便于施工。
采用连拱形支护结构形式, 射水成槽地下连续墙 ,装配式内撑, 并考虑了利用连拱形地下连续
墙作为地下室永久性的承重 、 挡土、 防渗结构, 因而可取得保证安全 、缩短工期、降低造价的良好效果 。 符合“建筑业 10项新技术”中深基坑支护技术的发展方向 ,即“内支撑应逐步实现工具化 、模数化、系列化 , 以便重复使用; 挡土结构尽量与永久性结构相一致 。” 5.2 基坑支护设计与施工应考虑综合效益 在确保安全的前提下, 应尽量做到支护结构施工与基坑土方开挖、 地下室结构施工都方便, 缩短工期、降低造价, 并使这些目标得到合理的平衡, 以期取得最佳的综合
5. 连拱形基坑支护体系
下面重点介绍一下连拱形基坑支护体系 , 这由现浇钢筋混凝土连拱形薄壁地下墙和装配式钢管混凝土连拱形内支撑组成 。它是以提高基坑工程的综合效益为目标而提出的一种新型基坑支护体系。 5.1概述
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经济效益 。现在常用的基坑支护往往只作为一种保证施工安全的临时措施来考虑 , 存在着施工不方便 、占用工期长、一次性使用投资大 、综合效益差的缺点 。因此, 寻求提高基坑支护的综合效益是十分必要的 。“连拱形基坑支护体系”就是根据上述目标的综合要求, 经过反复探索研究、 优化筛选提出的一种新型基坑支护体系。 5.3 连拱形基坑支护体系的设计原理
连拱形支护体系, 其传力途径 ( 见图 2、图 3) 是 : 基坑侧壁( 中部) 的土侧压力 q 0 传给连拱形地下墙的拱圈 , 并转化为拱圈的轴压力 N , 传给拱脚 。在拱脚( 桩) 处 ,该轴压力可分解为垂直坑壁向压力 V 和平行坑壁向水平推力 H , 相邻拱圈的水平推力相互抵消, 竖向压力( 土压力) 由拱脚桩承担, 拱脚桩承受的土压力的一部分 , 通过传力杆传给拱形内撑。另一部分由基坑底部以下的土体承担。拱脚桩作为集中承担土侧压力的受弯构件, 产生的弯矩极大。应加大其截面的有效高度 ,以减小配
的范围, 以达到连拱支座力系的平衡, 如调
整有困难, 计算的剩余推力略大于三角桁架传来的土侧压力 , 有少量不平衡 ,则不平衡力由端部土体承担 ,由于土层的横向刚度往往都大于竖向刚度 , 不会产生过大的变形。
5.4 本支护体系的特点和适用条件
连拱形支护体系是在吸取以往不同基坑支
筋量 。承受传力杆传来的土侧压力的拱形内撑, 在拱圈转化为轴压力 ,传给拱脚支座。在拱形内支撑平面内 , 该轴压力可分解为沿拱座中心连线的水平推力 H 和垂直拱座中心连线向压力 V , 拱脚水平推力大部分被邻拱的竖向压力抵消, 剩余的水平推力与三角桁架传来的基坑端部土侧压力相互抵消 , 从而保持了力系的平衡和结构的稳定 。简而言之, 就是基坑一侧的中部的土侧压力与邻侧的端部的土侧压力达到了相互平衡 ( 见图4) 。在设计时 , 可以调整内支撑拱圈与三角桁架承受土侧压力
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护的优点, 克服存在的缺点 ,经分析、研究 、综合后而提出的。因而 , 它具备一系列的特点:
1) 传力直接 地下墙拱脚桩承受的土压力通过传力杆直接传给内支撑拱圈, 取消了传统的环梁( 围檩) 。
2) 拱形结构, 受力合理, 能充分发挥材料的特性 。在连拱形地连墙的拱脚处, 水平推力相互抵消 ,在内支撑拱脚支座处, 相邻拱
的水平推力大部分被竖向压力相互抵消 , 这都有利于结构体系的内外力系保持平衡和结构保持稳定。
3) 工期大大缩短连拱形内撑由于采用工具化构件, 装配式施工, 安装拆除均很方便, 不需要现浇结构的养护和凿除时间 , 工期大大缩短。且基坑空间开敞 ,便于土方开挖与地下室结构施工 ,可加快地下室施工进度 。
4) 支护体系由于力系自身平衡 , 且结构刚度大、 变形小, 基坑对周边环境的影响也小。
5) 工程造价大大降低 。本体系应用范围广 , 一般土层的基坑均能适用。尤其适用软土地层基坑 。装配式连拱形内支撑,
除与
连拱形地下墙配合使用外 ,稍加改变 , 还可与其他桩墙 , 地下墙配套使用。由于采用拼装方式 , 可长可短, 运用灵活。因此 , 对各种不同形状大小的基坑均有较好的适应性 。特别对于基坑面积大, 开挖深度大的基坑 ,其经济效益更为明显, 对于深度不大的基坑 , 连拱形地连墙也可不加内支撑, 成悬臂状态使用 。
连拱形基坑支护体系, 传力直接, 受力合理, 充分利用材料的特性 ,支护结构及地下室施工都很方便 。该体系刚度大, 变形小 ,可以说 ,这是一种工程质量和安全有保证、造价低 、 工期短 、综合效益好的支护体系 , 它符合基坑支护技术的发展方向 ,因而是一种很有发展前景的基坑支护体系。
6. 总结
建筑工程中的基坑工程是一个事关工程全局的重要组成部分，使工程施工全过程顺利进行的前提， 是整个工程的开端。深基坑安全性能直接关系着高层建筑的安全和稳定以及它的长久性，因此，要从支护设计还有施工这两个方面进行深基坑的支护工作， 保证质量达标， 同时加大对深基坑施工技术的意识提升和研究意义的深刻体会。
参 考 文 献
1. 许富科. 高层建筑基础设计探讨. 甘肃科技纵横.2003年（第32卷）第1期
2. 詹集明. 连拱形基坑支护体系—对一种新型支护体系的探讨. 岩土工程技术2000 年第 3 期 3. 李白琼. 浅谈高层建筑深基坑支护施工. 建筑科学.2014 年第 32 期
4. 严耿升，侯智斌等. 内撑式倒挂壁法对兰州市深基坑支护适用性的现场试验研究. 工程勘察2014年第1期
5. 许文通. 试论深基坑支护施工中的问题与解决对策. 建筑科学.2014 年第 2 期
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