岩土工程中的深基坑支护设计问题分析与探究

发表时间:2020/6/4   来源:《建筑科技信息》2020年2期   作者:韩阳
[导读] 文章对岩土工程中的深基坑支护设计问题进行了探讨,以此推动我国岩土工程发展。
        摘要:深基坑支护设计工作非常繁琐,极易遭到很多原因的约束,因此对技术的要求也非常高,为提升基坑支护设计,文章对岩土工程中的深基坑支护设计问题进行了探讨,以此推动我国岩土工程发展。
        关键词:岩土工程;深基坑支护;设计
       
        
引言
        在岩土工程中较为重要的内容是深基坑支护问题,此项问题关系到的区域非常广泛,需整体思考地质地形和建筑材料等问题,深基坑在岩土工程领域的发展也要思考进去。将综合功能发挥到最大化,提升基坑支护设计水平。随着社会的发展,建筑物的密集,地下工程的施工深度逐渐加大,场地狭小无法放开挖的问题随之突出。深度超过6m的深基坑工程越来越多,其勘察与支护设计已成为地下工程中极为重要的环节。但现阶段我国基坑工程的经验主要来自土质基坑工程领域,岩质基坑工程积累的经验较少,且岩质基坑工程没有明确的执行标准。究其原因,主要因为岩石的风化情况强度参数、节理裂隙等因素千差万别,不易制定相应的勘察与支护设计技术标准鉴于工程上遇到的岩质基坑工程多为软质岩石基坑工程,因此,开展软质岩石坑工程的勘察与支护设计研究具有十分重要的实际愈义。本文结合具体工程实例,就软质岩石坑工程的勘察要点与支护设计提出个人观点,以期与同行探讨。
        1深基坑支护的特点
        一般来说,基坑工程属于临时工程,区域性很强,涉及的学科较多,如:结构力学、岩土力学中的强度、变形、稳定、渗流等课题。实践发现,基坑的深度和平面形状对基坑围护体系的稳定性和围护结构的变形等有很大的影响,并且随着基坑开挖深度的增加,作用在支护结构上的岩土压力随时间变化,蠕变将降低土体强度,进而影响基坑的稳定性,因此可以总结出深基坑工程具有临时性、区域性、综合性、时空效应和环境效应的特点。其设计的原则主要有:安全可靠,经济合理性以及施工便利并保证工期。但由于基坑工程的问题较多,其技术复杂,是建筑工程中的一个难点。并且基坑涉及多种学科,又是一项系统工程,因此设计人员必须对土质构造、地质成因、地下水的形成等详细了解。据相关统计数据表明:522例基坑失事工程中,设计原因造成的基坑失事就有213例,占调查总数的40.8%,由此可见设计考虑不周导致基坑失事的概率相当高。
        2岩土工程深基坑支护中的主要设计问题分析
        2.1力学参数的选择不合理
        内摩擦力(C)和凝聚力(P)是研究土体破坏程度的重要性能指标。并且土体的主动、被动土压力计算也要用到这两个指标,可以说土体力学参数的选择直接影响着深基坑支护、施工工艺的选择。但目前在计算数据的选择上往往出现实验室数据与实际偏差较大的问题,主要原因有:试件的土样对,原状土有干扰,直接剪切的实验土样受力是平面的,而实际土受力是空间的。
        2.2基坑土体取样不完全
        深基坑土体的取样具有不完全性。对地基土层进行取样分析试验,取得较为准确的物理力学指标,才能为支护结构的设计提供可靠的依据。但在勘察时一般按照国家规范的要求进行钻探取样,为减少勘察的工作量和降低造价,钻孔数量非常有限,所取土样具有一定的随机性,特别对于地质构造极其复杂、多变的场地,所取得的土样不可能全面反映地基土层的真实性,这可能导致后续支护结构的设计具有一定的偏差,不能完全满足实际。
        2.3设计与实际情况差异较大
        深基坑支护土压力与传统理论的挡土墙土压力有所不同,在目前没有完善的土压力理论指导的情况下,设计中通常沿用传统理论计算,因此存在误差。

在传统土压力理论计算的基础上结合必要的经验修正可以达到实用要求,但这是一个极为复杂的课题,如果脱离实际工程情况,不考虑地质条件、地面荷载的差异,照搬照套相同坑深的支护设计,就会造成过变形差异。所以,支护设计必须综合考虑实际地面可能出现的荷载,包括建筑堆载、载重汽车、临时设施和附近住宅建筑等的影响,获得较为准确的侧向土压力。
        3岩土工程深基坑支护中设计问题改进建议
        3.1采用新型的基坑支护设计方法
        随着深基坑支护技术的不断发展和工程实践摸索,我国逐步掌握了岩土变化支护结构实际受力的规律,深基坑支护结构设计的理论和方法得到了不断完善和健全。但对于岩土深基坑支护结构的实际设计和施工方法,还没有统一的规范和标准,目前仍采用荷载结构法来计算支护桩内力分布,采用朗肯土压力理论来确定土压力分布,运用这些理论所得到的结果与深基坑支护结构的实际受力有着很大的悬殊,因此要适应现代社会的发展,应当转变传统的结构荷载设计方法,逐步引入考虑土体与结构协同作用的有限元分析方法,逐步建立以施工监测为主导的信息反馈动态设计体系,在施工过程中实时监测、分析、预测、反分析、动态设计,在施工过程中优化设计。此外,对于情况复杂的深基坑工程,为了降低工程造价,保证深基坑支护的安全和可靠性,设计人员还可以采用专家论证形式。
        3.2加强变形观测
        随着基坑开挖宽度和深度的不断增加,深基坑的变形监测也越来越重要。其内容主要包括:基坑周围土体沉降、基坑周边收敛、支护结构水平位移等,对这些变形直观而有效的监测方法可采用测量几何量法;监测基坑周围土体沉降和坑底隆起主要采用几何水准法,变形量通常较大。监测精度要求不高时,也可采用全站仪测距三角高程法与水平位移监测同步进行。需要注意的是对于监测数据中存在的偏差问题,要及时校正设计参数,或采取相应的补救、控制措施。对于大的变形要做出可靠的加固设计和施工方案,防止变形继续发展。
        3.3全程控制基坑支护的施工质量
        一方面要严格按照计划方案组织施工。相关施工人员应做到对施工地质资料、施工设计图纸、施工周围环境了然于心,施工过程中不得随意改变锚杆位置、数量、钢筋网间距等内容,对于必须要变更的应经过专家评审后方可变更。另一方面要紧密配合挖土单位,坚持分层分段开挖和分层分段支护的施工原则。土方开挖应坚持以先撑后挖,分层开挖,严禁超挖为原则,以设计的工况为基础,尽量减少开挖过程中土体的扰动范围。并且在基坑回填前,要保证支护层不被破坏,尤其是支护层的坡脚部位。
        4结束语
        综上所述,深基坑支护的设计要综合安全、稳定、经济三方面因素去考虑和改进,既要做到深基坑支护的设计理论与实践相结合,又要善于发现,善于分析,根据实时测算的数据,做到动态设计、信息化施工,这是深基坑支护成功的重点。此外设计工作者还要从岩土工程的整体环境出发,综合考虑工程要求和条件,做出整体施工方案,这样才能保证岩土工程的安全性和稳固性。
        参考文献
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        [4]高文华,杨林德,沈蒲生.软土深基坑支护结构内力与变形时空效应的影响因素分析[J].土木工程学报,2001,34(05):90-96.
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