对深基坑设计施工研究.doc

1、对深基坑设计施工研究摘要：本文从深基坑设计理论、特点入手，具体分析了深基坑设计施工中存在的一些问题，并对深基坑支护工程今后的技术应用进行了探讨，以供参考。 关键词：深基坑；设计施工；压力 Abstract: This paper starts from the deep foundation pit design theory, characteristics, analyzes some problems existing in the design and construction of deep foundation pit, and the technology of deep fou

2、ndation pit engineering in the future are discussed, for reference. Key words: deep foundation pit design and construction; pressure; 中图分类号:S611 文献标识码：A 文章编号： 前言 深基坑开挖与支护结构是一个系统工程，涉及工程地质、水文地质、工程结构、施工工艺和施工管理它是集土力学、水力学和结构力学于一体的综合性学科。支护结构又是由若干具有独立功能的体系组成的整体、正因为如此，无论是结构设计还是施工组织都应从整体功能出发，将各部分协调好，才能达到安全可靠

3、、经济合理的目的。 1 基坑支护的设计 基坑支护体设计要根据实际施工需求，结合基坑侧壁安全等级及重要性系数科学严谨的制定设计方案，应充分做到以下几点： 1.1 充分利用新技术、新理念，具体事物具体分析，不要生搬硬套传统的设计理念。 在现今的深基坑支护结构的设计领域，还没有公认的、权威的的计算公式，基本上都是摸着石头过河。深基坑支护结构的设计要区别其他设计领域，要改变传统观念，利用施工监测反馈动态信息指引设计体系。1.2 重视支护结构理论和材料的试验研究，实践是检验真理的唯一标准。 正确的理论必须建立在大量试验研究的基础之上。在深基坑支护结构的实验方面，我国与发达国家有较大距离，还有大量的路要走

4、。不过，我国由于经济的飞速发展，大量高层超高层建筑拔地而起，所以积累了拥有大量的第一手施工数据，但缺少科学的测试数据，无法形成理论，我们以后一定要重视。 1.3 勇于创新，设计支护结构时，开拓思路，多进行新的尝试。 在施工中深基坑支护结构各元素往往是相互结合的，各结构相互结合，这就要求我们从全局出发，寻求新的设计思路，探索更好的计算方法。 基坑支护是一种特殊的结构方式，具有很多的功能。不同的支护结构适应于不同的水文地质条件，因此，要根据具体问题，具体分析，从而选择经济适用的支护结构。 2 基坑工程的特点 基坑工程是一项综合性很强的系统工程，它不仅需要岩土工程的知识，也需要结构工程的知识，它需要

5、岩土工程与结构工程技术人员密切配合才能创造出良好的工程。基坑工程涉及土力学中稳定、变形及渗流三个基本课题，三者熔融在一起，需要综合处理。根据笔者的总结，深基坑工程的主要特点有以下五点： (1)建筑倾向高层化，基坑向大深度方向发展。 (2)基坑开挖面积大，长度与宽度有的达数百米，给支撑体系带来了较大的难度。 (3)在软弱的土层中，基坑开挖会产生较大的位移和沉降，对周围建筑物、市政建设和地下管线造成影响。 (4)深基坑施工工期长，场地狭窄，降雨、重物堆放等对基坑稳定性不利。 (5)在相邻场地的施工中，打桩、降水、挖土及基础浇注混凝土等工序会相互制约与影响，增加协调工作的难度。 3 基坑施工中遇到的

6、问题 3.1 基坑边坡坍塌。 这种情况一般发生在基坑施工阶段和基坑支护施工刚结束不久。在北京朝阳区洼里某一工地，基坑支护刚完工不到两天，边坡从上至下整体坍塌，长度达五十余米。究其原因，支护施工单位没有经过合理的设计，也没有严格按设计施工，从坍塌的坡面看，尽管是土钉支护，但是没有按土钉支护规范进行。大多数土钉没有注浆，只是打了一些孔把钢筋插进去；有些土钉虽然注了浆，但是孔内浆体没有注满；有些土钉孔位置根本没有打孔，只是将土钉杆体直接击入土体。 3.2 边坡水平位移较大。 一些基坑边坡水平位移较大，达到 4cm 以上，并且经监测，水平位移还在继续加大。面对此种情况，结构主体施工单位停止了地下主体施

7、工，业主不得不立即召集基坑支护设计、施工单位和专家对基坑重新进行稳定性分析，并就出现的问题提出处理措施。 3.3 附近建筑物变形。 在城市建设中，很多基坑紧邻建筑物，处理稍有不当，附近建筑物就极易变形。一般来说，建筑物变形都是其地基沉降引起的。建筑物出现较大变形后，不仅危及楼上的居民或工作人员的安全，而且也对在施的工程造成威胁，使得工程难以继续进行下去。 4 深基坑支护的土压力及计算方法 4.1 土压力 土强度指标的选择土的抗剪强度指标 C，与土的固结度有密切的关系，土的固结过程就是土中孔隙水压力的消散过程，对于同一种土，在不同排水条件下进行试验，可以得出不同的抗剪指标 c，故试验条件的选取应

8、尽可能反映地基土的实际工作状态。 在基坑支护设计施工中，对于黏性土，计算围护结构背后由自重应力而产生的主动土压力，采用三轴不排水剪指标较合理。特别对于软黏性土，最好采用现场十字板的原位测试方法确定 C 和 ，因为室内试验的扰动影响太明显，强度指标偏低，使设计过于保守。计算基坑内被动土压力时，一般宜采用三轴固结不排水剪。对于砂土，由于排水固结迅速，对于任何情况，均可采用排水剪指标，或采用固结不排水剪经孔隙水压力修正后的 c 值来计算土压力。 4.2 土压力计算理论及方法 挡土结构物的作用是用来挡住墙后的填土并承受夹自垃土的压力。以下讨论土压力的大小和分布规律的确定方法。以下图分别为三种不同情况的

9、土压力图。当认为墙后填土达到极限平衡状态时，与墙背接触的任一土单元体都处于极限平衡状态，然后根据土单元体处于极限平衡状态时足的条件来建立土压力的计算公式。假设墙本身是刚性的，不考虑墙身的变形、墙后填土延伸到无限远处，填土表面水平值为 0、墙背垂直光滑。用 O1、O2 作摩尔应力圆，如图中应力圆 i 所示 (1)试验结果证实了太沙基理论的定性结论，土压力大小取决于位移的大小和位移方向。 (2)实测结果表明，当变形小于 5H(H 为开挖深度)时，被动土压力仍然能得到充分发挥，所以说，对于深基坑工程的实际变形情况而言，套用一些经验的位移指标来判断墙前土体是否达到被动极限状态，是有局限性的。 (3)在

10、黏性土上的许多基坑支护工程，护坡桩钢筋强度未完全发挥，实际钢筋应力还低于钢筋的设计强度，造成很大浪费，而造成钢筋应力低的原因主要是计算土压力大于实际土压力。实验还表明，把基坑支护结构视为平面不合理，因为基坑工程的“角效应”即士压力的空间效应，对墙体位移有明显的抑制作用。利用这种空间效应可以在两边折减桩数或减少配筋量。 4.3 支护结构计算方法 支护结构的计算方法很多，有：静力平衡法，等值梁法，弹性地基梁的 m 法，弹塑有限元法等等。在此介绍常用的一种情况下的算法，弹性地基梁的 m 法： 基坑工程弹性地基粱法取单位宽度的挡墙作为竖直放置的弹性地基梁，支撑简化为与截面面积、弹性模量和计算长度等有关

11、的二力杆弹簧。弹性地基梁法中土对支挡结构的抗力(地基反力)用土弹簧模拟，地基反力的大小与挡墙的变形有关，即地基反力由水平地基反力系数同该深度挡墙变形的乘积确定。f=mzy，其中，f 为土对支挡结构的水平地基反力，kNm2；m 为比例系数，kNm4;z 为计算深度，m；y 为计算点处挡墙的水平位移,m。弹性地基梁的 m 法优点是考虑了支护结构与土体的变形协调。工程实践表明，在软土中的悬臂桩支护计算采用 m 法，计算位移与实测位移有很大差异，实测位移是计算值的好几倍这说明桩后土体变形已不再属于弹性范围。另外，m 法无法直接确定支护结构的插入深度，通常假定试算有很大的随意性，有时桩底落在软弱土层中，还需经验来修正。 5 结语 深基坑的支护工程要从支护的设计和施工两面着手，确保质量。良好的基坑支护施工技术，是整个工程施工顺利的前提与保证，是整个庞大工程的重要开端。因此，加强对建筑深基坑施工技术的认识与研究意义重大。