建筑工程深基坑支护工程中存在的问题分析

1、建筑工程深基坑支护工程中存在的问题分析    摘要：基坑工程的变形包括相邻基坑附近地区由于基坑的开挖和降水，引起地面下沉变形，同时也包括基坑支护结构本身的向基坑内倾变形等问题。本文就建筑工程深基坑支护工程中存在的问题进行了分析。关键词：深基坑；地下水；时空效应前言基坑工程是岩土工程、结构工程以及施工技术互相交叉的学科，是多种复杂因素交互影响的系统工程，是理论上尚待发展的综合技术学科。随着我国高层、超高层建筑的发展和人们对地下空间的开发和利用日益增多，基坑工程不仅数量增多，而且向着更大、更深的方向发展，随之支护结构设计计算、施工中的许多问题逐步凸现出来。1

2、 土水压力的计算1.1 传统深基坑侧土压力计算理论与方法的分析传统深基坑侧土压力的计算理论主要以朗肯理论和库仑理论为基础，这两种理论无论在基本假设上，还是在计算原理上都存在一些缺陷。主要表现为 实际深基坑工程围护墙通常不满足古典土压力理论的假设条件； 古典土压力理论没有考虑围护墙的变形过程，而仅以墙体位移达到使墙后土体出现极限状态的平衡条件为计算依据。实际上围护墙变形通常达不到使土体出现极限平衡状态的位移值，且其变形是随开挖的深入而变化的，土压力也随着变化； 没有考虑两端壁处存在的空间效应。因此，所计算的侧土压力只是近似的，有时误差甚至很大。目前随着计算技术的发展以及深基坑工程中环境效应问题的

3、日益突出，考虑围护墙与土体共同作用来计算侧土压力，并在设计中预先估计围护墙位移的方法，例如弹性地基梁法（土抗力法）和有限元法等日益受到重视。此外，传统深基坑侧土压力的计算方法没有顾及深基坑坑内外通常存在较大水位差的实际情况，忽视了渗流效应对土压力的影响等问题。1.2 影响支护结构上水土压力的若干因素基坑开挖中，支护结构上的土压力与经典的朗肯、库仑土压力理论及其方法比较，在应力路径、参数取值及边界条件方面有很大的不同。造成实际结构内力比理论计算值小得多的原因可能有以下一些。（1）土体的应力状态和应力路径的影响中主应力的影响。常规三轴应力中2 = 3 ，在基坑支护结构之后的土体应力状态是三维的，中

4、主应力对强度的影响是显著的。小围压情况下土的强度指标。研究表明在小围压情况下土的强度指标偏高许多。在地表以下 10m 范围内，土的实际围压小于 l00kPa ，而室内的试验常用的围压都在 l00kPa 以上，这样低估了土的强度指标。土的超固结。如果地基土是正常固结土，在开挖减压后由于其平均主应力与围压减少而变成超固结状态的土。在围压不大时，强度包线提高，减少了主动土压力，增加了被动土压力。基坑内土体中的残余应力。一般计算土压力时，基坑内的垂直应力是从坑底算起的自重应力，实际上，由于基坑开挖面积是有限的，基坑以下土体的垂直向应力应当是从原地面算起的自重应力加上由于开挖引起的“负附加应力”。（2）

5、孔隙水压力的影响开挖引起的负超静孔压。在基坑内逐层开挖时，造成土体卸载，围压减少，支护结构前移，支护结构后土体侧胀,基坑下土体向上回弹，这将在土体中形成负使各部分土体均有膨胀的趋势。这将在土体中形成负超静孔隙水压力，对于渗透系数较小土层,这种负孔压将持续长时间,它改变了支护结构上的荷载和抗力的大小和分布,快速的施工有利于利用这种负孔压。墙后土体中的毛细饱和区。处于地下水位以上的毛细饱和区内其孔隙水压力也是负值,是一种吸力.对于粉细砂、粉质粘土和粉质砂土这个区域是比较厚的，它将形成“假粘聚力”明显减少了墙后土压力。人工降低地下水位产生的渗透力。在人工降水的情况下，渗透力主要是向外向下的，有利于减

6、少主动土压力和增加被动土压力。（3）边界条件的影响基坑支护的三维效应。基坑中的长、宽、高之比一般不是很大，也不完全是平面应变问题。如果坑壁中部的土体向外位移,两端的土体基本固定不动，土层间将产生摩擦力,这种拱效应对于增加被动土压力特别明显。另一方面,三维的基坑支护结构形成框架结构，将横向力转化成轴向力，这大大约束了支护结构的变形，减少其中弯矩及钢筋应力。支护结构与土间的摩擦力。支护结构与土间的摩擦主动土压力减少、墙前被动土压力增加，考虑这一因素,对于板桩和砂土，其前部的被动土压力的提高是显著的。土层间的约束作用。在墙后土体中不同土层间的水平位移不同，土层间也存在着摩擦力和拱效应。这增加了整体稳

7、定性,尤其是在浅层粘性土与砂土互层情况。2地下水对基坑工程的影响在支护结构的设计中，无论是采用规范中的水土合算或水土分算的方法，地下水的存在和状态都会影响水平荷载的取值大小。对水压力的估计不当，可能直接造成支护结构的失效或过大的位移。地下水可能引起锚杆或土钉与周围土体之间握裹力的降低，从而降低抗拔力；地下水的存在可能造成施工的困难；地下水的存在可能降低支护体系的整体稳定性；地下水控制不当可能造成基坑侧壁土体的流失，造成潜蚀，严重时造成体积很大的“老虎洞”，威胁体系的整体稳定性；对坑底土质为粉土或砂类土时，可能达成基底的管涌或基底抗隆起失效；可能由于施工降水不当，造成基坑侧面变形过大，引起邻近建

8、筑、道路或地下设施的破坏。3基坑工程的时空效应与变形控制时空效应是基坑工程的重要特征，其平面形状，、开挖深度、周围环境与荷载条件、暴露时间长短都对其受力与变形有重要影响，尤其在软土地区由于开挖和降水会引起土中水的改变，土骨架又具有蠕变特征，因此应当考虑其空间受力状态和随时间而改变应力与变形状态。实践证明，科学地制定考虑时空效应的开挖和支撑的施工设计方案，能可靠、合理地利用土体本身在开挖过程中控制位移的潜力，达到控制坑周地层位移以及保护环境目的。从而改变目前基坑中为控制坑周地层位移而不合理地采用昂贵的地基加固做法。这是安全经济地解决基坑施工过程中稳定和变形问题的一条很有发展前途的技术途径。考虑时

9、空效应的软土基坑工程设计方法的主要特点是：从工程实用性和可靠性出发，在基坑围护结构中（档墙、支撑及挡墙被动区加固土体）的内力及变形计算中仍采用目前一般所用的较简单的弹性力学模型和设计参数项目，但对其中反映基坑变形总体效应的最主要的综合参数，基坑挡墙被动区的水平基床系数，则按一定的地质和施工条件，做出经验性的修正。此综合参数主要是土的力学性能指标和每一步基坑挖土的空间尺寸、暴露时间及开挖深度的函数，其数值是根据在一定施工条件下，基坑开挖中所测出基坑交形数据经反分析而得出的一个考虑了时空效应的等效水平基床系数。考虑时空效应的基坑施工方法的主要特点是：根据基坑工程设计所选定的主要施工参数，按基坑规模

10、、几何尺寸、支撑形式、开挖深度和地基加固条件，提出详细的可操作的开挖与支撑的施工程序及施工参效。开挖与支撑的施工工序基本是按分层、分步，对称、平衡及限时的原则而制定的，最主要的施工参数是分层开挖的层数、每层开挖深度以及每层开挖中基坑挡墙被动区土体开挖后、挡墙未支撑前的暴露的宽度及高度。4 结语基坑工程的变形包括相邻基坑附近地区由于基坑的开挖和降水，引起地面下沉变形，同时也包括基坑的开挖和降水，引起地面下沉变形，同时也包括基坑支护结构本身的向基坑内倾变形等问题，前者目前估算的方法有经验法、试验法及数值分析法；后者则除一般估算外，主要通过信息化施工，进行现场监测掌握、控制支护结构变形量。    相关论文    · 浅谈建筑工程造价审核过程中的几个