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摘要:隨著國家綜合國力的提升,各地施工建設相繼發(fā)展起來,尤其是建筑行業(yè)中的巖土工程,而深基坑支護是保證工程安全的重點。文章分析了目前巖土工程中深基坑支護設計的問題,并給出了相應的解決方法。
關鍵詞:巖土工程;深基坑支護;設計
深基坑支護是在施工過程中對地質結構進行加固保護的一種措施,對巖土工程的周邊環(huán)境也有明顯的保護作用。而舊有的深基坑支護設計理論中還存在一些問題,對現(xiàn)代建筑深基坑以及支護工程的適應性較差,還存在由于無法滿足工程需求而導致深基坑事故的出現(xiàn)。因此對于巖土工程工作者來說,需要對深基坑設計中存在的問題進行深入挖掘,尋找合理的解決方案。
1深基坑支護設計存在的問題
1.1計算與實際承受力存在差異
現(xiàn)有深基坑支護結構的承受力計算方法還是以極限平衡理論為基礎,而長久以來工程實施中發(fā)現(xiàn),盡管在理論上部分支護結構的極限平衡理論系數(shù)能達到要求,但支護工程的受力特點較為復雜,實際中容易出現(xiàn)破壞。還存在部分支護結構的安全系數(shù)較低,甚至都無法滿足規(guī)范的要求,但在實際工程中卻能提供足夠的安全保證。極限平衡理論是靜態(tài)的結構理論,但實踐工作中工程建筑后的基礎土體保持著動態(tài)的平衡,而基礎結構本身也存在一定的變化,在時間不斷延長的環(huán)境下,支持強度也持續(xù)性降低,同時表現(xiàn)出形態(tài)的改變[1]。支護結構的計算不符合實際受力是深基坑支護設計的重要問題。
1.2開挖的空間效應問題處理不當
在挖基坑的實踐中,支護結構位移發(fā)生的位置大多為基坑的較長邊,多發(fā)于中間位置,在短邊部分的位移較少。基坑的深度和平面形狀對基坑支護體系的穩(wěn)定性和變形有較大影響。現(xiàn)有的深基坑支護結構設計并沒有充分考慮深基坑開挖的空間效應問題,只是按平面應變假設來設計深基坑支護結構。
1.3沒有選用合適的力學參數(shù)
深基坑支護結構能夠承擔的土壓力的多少對其安全有很大的影響,但計算精確的土壓力又存在一定的困難,因為地質情況是復雜多變的,直到現(xiàn)在還是在使用庫倫公式或朗肯公式。深基坑開挖后,含水率、內摩擦角和粘聚力這三個參數(shù)是可變的,因此選擇土體物理參數(shù)是一個十分復雜的問題。如果在設計支護結構時所取的土體力學參數(shù)不適當,再加上支護結構的實際受力也不能準確的計算出來,這就對設計結果產生了一定的影響。
1.4基坑土體取樣的問題設計
深基坑支護結構時,土層取樣并分析的工作是非常關鍵的,通過對所取土體的分析得到合理的土體物理力學指數(shù),可以為深基坑支護結構提供設計依據(jù)。土體取樣時一般是選在距離深基坑開挖區(qū)域2~3倍的范圍內,按照要求進行勘探取樣。但是通常情況下,為了減少勘探工作量和勘探費用的支出,只鉆取幾個孔。由于地質構造的復雜多變,取得的土樣往往是隨機的、不完全的、不具有代表性,就不能反應出土體的實際情況,導致支護結構的設計不符合實際地質情況。
1.5邊坡堆載的問題
施工單位為了方便施工或者施工場地的限制,在距離基坑不遠的地方堆積大量的施工材料,例如鋼筋、水泥等;混凝土的罐車距離基坑的上口線較近,造成安裝塔吊時出現(xiàn)安全事故。因此設計人員如果沒有考慮到這一點,就會使基坑出現(xiàn)較大的變形,從而造成基坑支護結構設計上的問題。
2深基坑支護設計改進的措施
2.1轉變傳統(tǒng)的設計理念
在我國深基坑支護研究不斷發(fā)展的支持下,積累了較多經驗,同時在實際工程的計數(shù)資料集合方面也做出了不少成績。而以這些基礎研究為依據(jù),為我國巖土支護工程結構的實際承載規(guī)律研究提供了支持。國內外至今沒有一種能精確計算深基坑支護結構設計的計算方法。需要從根本上改變舊有的設計思想,拋棄傳統(tǒng)陳舊已經不適用于現(xiàn)代建筑的方法,構建以實際監(jiān)測數(shù)據(jù)為核心的動態(tài)反饋系統(tǒng),也是現(xiàn)代設計工作者的主要研究目標。
2.2創(chuàng)建新的工程設計方法
傳統(tǒng)設計大多選擇極限平衡理論作為基礎,充分發(fā)揮極限平衡理論的計算,同時結果的參考作用也較高。工程事故的原因有較多是支護結構的變形,極限平衡可以確定結構設計的強度,對工程結構的剛度不能給出確切的數(shù)據(jù)。而巖土工程的深基坑支護變形監(jiān)測主要針對基坑邊坡以及地下管線等,實時分析開挖土方和設計支護的監(jiān)測數(shù)據(jù),對偏差、地下管線變形、沉降變形等進行設計。在實際測量中如果發(fā)現(xiàn)問題,應立即處理,防止變形和滑動繼續(xù)發(fā)展,設計出可靠、能保證安全的施工方案和新的變形控制設計方法。對于新的變形控制方法要重點研究支護結構變形控制的標準,空間效應轉化為平面應變和地面超重的確定,還有其對支護結構的影響。
2.3全程控制基坑支護施工質量
深基坑支護施工過程中,相關的流程和環(huán)節(jié)比較多,任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題后,都會對后期補救造成很大的困難,施工質量直接關系到深基坑質量。因此,必須加強對施工過程的全程化監(jiān)控管理,確保施工人員嚴格按照設計方案進行施工,保證施工質量。在施工前,相關人員要對當?shù)氐牡刭|、此次施工的設計圖紙和施工場地周圍的環(huán)境進行一定的熟悉和了解;施工時,施工人員要規(guī)范操作,禁止出現(xiàn)不標準操作現(xiàn)象。支護單位要嚴格遵守分層分段開挖的施工原則與土方開挖單位做好配合,實際開挖中,一旦出現(xiàn)異常情況就要立即停止施工并采取措施。基坑回填之前一定不能破壞支護層,避免對支護質量產生影響。
3結束語
深基坑支護工程是建筑工程的基礎,也是巖土施工中的核心環(huán)節(jié),是確保建筑工程整體安全的首要前提。因此在巖土工程研究中,深基坑支護設計的研究是必不可少的。只有解決了深基坑支護的現(xiàn)有問題,才能從根本上保證施工的安全問題,使巖土工程順利進行,提升巖土工程整體的質量。
參考文獻:
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作者:馬云峰 單位:機械工業(yè)勘察設計研究院有限公司