論深基坑開挖中的巖土工程問題[權(quán)威資料]

論深基坑開挖中的巖土工程問題 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 摘要：基礎(chǔ)牢固與否是關(guān)系到建筑物安全穩(wěn)定的首要問題，而基礎(chǔ)施工大多從基坑開挖開始。實(shí)踐證明，基坑開挖工作是否順利，不僅影響基礎(chǔ)施工質(zhì)量，而且影響施工周期與工程造價(jià)。基坑開挖過程中，常遇到基坑壁位移過大或滑移倒塌、坑底卸荷回彈 (或隆起 )、坑底滲流 (或突涌 )、流砂等影響基坑穩(wěn)定性問題。為防止或抑制這些問題，使基坑開挖與基礎(chǔ)施工順利進(jìn)行，需要采取相應(yīng)的防護(hù)措施。 關(guān)鍵詞 :深基 坑；基坑支護(hù)；基坑降水 Abstract: the explicitness or not is related to the safety and stability of the building of the first question, and foundation construction mostly from foundation pit excavation began. Practice proves that the foundation pit excavation work is smooth, not only influence foundation construction quality, and influence the construction period and the project cost. In the process of foundation pit excavation, often meet wall displacement of foundation pit excessive or sliding collapsed, den unloading rebound (or uplift), den seepage (or sudden surge), flow sand for foundation pit stability problem of influence. To prevent or suppress these problems, so that foundation pit excavation and foundation of the smooth construction, the need to take the corresponding prevention measures. Keywords: deep foundation pit； Foundation pit supporting； Foundation pit dewatering TV551.4A 1 基坑支護(hù)及其土壓力 1.1 基坑支護(hù) 在房屋建筑與構(gòu)筑物的基坑開挖中，尤其是城市中的基坑開挖，由于場(chǎng)地的局限性，大多為有側(cè)壁支護(hù)基坑的開挖，即基坑側(cè)壁常要求垂直開挖，如果不采取支護(hù)措施，一般基坑側(cè)壁 土體是不穩(wěn)定的。基坑支護(hù)工程的作用主要有： 節(jié)約施工空間 (不放坡開挖 )； 保護(hù)相鄰部位已有構(gòu)筑物與地下設(shè)施的安全； 減小基底隆起； 利用支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行地下水控制； 利用支護(hù)結(jié)構(gòu)作為永久性結(jié)構(gòu)的一部分等。 1.2 土壓力分析 目前對(duì)土壓力大小的計(jì)算，一般采用朗肯土壓力理論或庫侖土壓力理論。但在實(shí)際工程中，情況遠(yuǎn)比該理論的假定條件復(fù)雜得多。其一，土對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的壓力不僅與土本身的工程性質(zhì)（如 C 、值）有關(guān)，而且還與支護(hù)結(jié)構(gòu)的性質(zhì)特別是剛度有關(guān)，因此土壓力的大小與分布狀態(tài)實(shí)際上是被支護(hù)土體與支護(hù)結(jié)構(gòu) 之間相互作用的結(jié)果。實(shí)測(cè)結(jié)果表明，支護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度與支撐方式不同，土壓力大小及其分布都有一定的區(qū)別。其二，與一般擋土墻不同，支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移往往受到嚴(yán)格限制，在槽邊存在已有結(jié)構(gòu)與設(shè)施時(shí)更是如此，其位移量往往不允許達(dá)到出現(xiàn)極限狀態(tài)時(shí)的主動(dòng)或被動(dòng)土壓力所要求的位移，那么土壓力的數(shù)值究竟取多大為宜，就需要依據(jù)工程類比與經(jīng)驗(yàn)，實(shí)際中也可進(jìn)行土壓力系數(shù)的調(diào)整來確定土壓力值，即當(dāng)支護(hù)結(jié)構(gòu)經(jīng)受的側(cè)向變形條件不符合主動(dòng)、被動(dòng)極限平衡狀態(tài)條件時(shí)，可將計(jì)算的主動(dòng)或被動(dòng)土壓力系數(shù) Ka、 Kp 分別調(diào)整為 Kma、 Kmp，其調(diào)整值 Kma、（ 主動(dòng)）、 Kmp（被動(dòng)）分別為： Kma=0.5(K0 + Ka)、Kmp=(0.5 0.7)Kp（ K0 為靜止土壓力系數(shù)）。至于土壓力分布，實(shí)測(cè)結(jié)果表明，對(duì)于剛性支護(hù)結(jié)構(gòu)而言，只要其上端的水平位移大于下端位移，主動(dòng)邊和被動(dòng)邊的土壓力都可看成三角形分布。如果位移足夠大，便可按一般的土壓力公式計(jì)算如圖 1-2（ a）。在某些情況下，如擋土結(jié)構(gòu)嵌入深度過淺或坑底土質(zhì)很軟時(shí)，擋土結(jié)構(gòu)下端向坑內(nèi)方向的水平位移可能大于其上端的位移，此時(shí)土壓力沿深度將呈拋物線形分布如圖 1-2（ b），設(shè)計(jì)時(shí)要加以考慮。對(duì)于柔性支護(hù) 結(jié)構(gòu)，由于其本身的變形情況比較復(fù)雜，導(dǎo)致土壓力的分布情況也較為復(fù)雜。 總之，作用于擋土結(jié)構(gòu)上的土壓力取值應(yīng)根據(jù)土壓力類型、支護(hù)結(jié)構(gòu)類型和允許變形、被支護(hù)土體的性質(zhì)、墻與土之間的摩擦力及擋土結(jié)構(gòu)兩面的地面坡度等因素來綜合考慮。 2 基坑穩(wěn)定性分析 2.1 基坑底卸荷回彈（隆起） 基坑開挖是一種卸荷過程，開挖愈深，初始應(yīng)力狀態(tài)的改變就愈大，這就不可避免地引起坑底土體的隆起變形，有的甚至可能由于受到過大的剪應(yīng)力而導(dǎo)致基底隆起失效。在軟至中等強(qiáng)度的粘性土（ Cu=12 50KPa）中進(jìn)行深基坑開挖時(shí)，基坑底抗隆起穩(wěn)定性可按下式進(jìn)行驗(yàn)算（計(jì)算模式如圖 2-1 所示）： 2.2 基坑底滲透穩(wěn)定性 如果基坑在粘性土中開挖，且坑底下有承壓水存在時(shí)，當(dāng)上覆土層減到一定程度時(shí)，承壓水水頭壓力便沖破基坑底板造成滲流（或突涌）現(xiàn)象?；拥卓?jié)B流穩(wěn)定性可按下式驗(yàn)算： 為使基坑底不因滲流而喪失穩(wěn)定性，一般要求 1.2 如果驗(yàn)算的 1.2 ,應(yīng)采取必要的措施，如降水等。 2.3 基坑流砂問題 當(dāng)基坑底以上粘性土中夾有砂或粉土，且地下水位較高，基坑開挖揭露這些 夾層時(shí)；或者當(dāng)基坑底部為砂土或粉土、隨著基坑開挖加深，水力坡度加大，當(dāng)動(dòng)水壓力超過砂土或粉土顆粒自重使土顆粒懸浮時(shí)，砂或粉土與水一起涌出基坑中，便產(chǎn)生流砂現(xiàn)象。是否產(chǎn)生流砂現(xiàn)象可按下式驗(yàn)算： 當(dāng)實(shí)際水力坡度 I 大于 Icr 時(shí)，將發(fā)生流砂現(xiàn)象，實(shí)際中還要考慮一個(gè)大于 1.0 的安全系數(shù)。影響流砂現(xiàn)象的因素較多，主要是土的顆粒級(jí)配、結(jié)構(gòu)及埋藏條件等。當(dāng)深挖時(shí)水力坡度超過臨界水力坡度，又具有以下條件時(shí)，就更容易產(chǎn)生流砂現(xiàn)象。 （ 1）土的顆粒組成中，粘粒含量小于 10%，粉、砂粒含量大于 75% 。 （ 2）土的不均勻系數(shù)小于 5。 （ 3）土的含水量大于 30% 。 （ 4）土的孔隙比大于 0.75（或土的孔隙度大于43%）。 （ 5）在粘性土有砂夾層的土層中，砂土或粉土層的厚度大于 25cm 。 2.4 基坑邊坡整體穩(wěn)定性 在房屋建筑與構(gòu)筑物的基坑開挖中，在沒有采用支護(hù)結(jié)構(gòu)之前，基坑邊坡（一般為粘性土）整體穩(wěn)定性一般采用極限平衡理論中的條分法（多采用瑞典條分法）進(jìn)行估算，從而可確定最危險(xiǎn)的滑動(dòng)面。對(duì)于采用支護(hù)結(jié)構(gòu)的基坑，穩(wěn)定性驗(yàn)算仍采用條分法，驗(yàn)算 時(shí)應(yīng)將支護(hù)結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的抗滑力矩計(jì)入總的抗滑力矩之中。 對(duì)于樁、墻式圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基坑，其整體穩(wěn)定性可按下式驗(yàn)算： 當(dāng)無地下水時(shí)， 當(dāng)坑內(nèi)外有地下水位差時(shí)（圖 2-4） 為保證基坑的整體穩(wěn)定，一般要求，如果粘性土中不計(jì)滲流力作用時(shí)，應(yīng)滿足。對(duì)于支護(hù)樁、圓弧切樁時(shí)每延米中樁產(chǎn)生的抗滑力矩 Mp由下式和圖 2-4 計(jì)算確定。 當(dāng)滑動(dòng)弧面切于錨桿時(shí)，應(yīng)計(jì)入弧外錨桿抗拉力對(duì)圓心產(chǎn)生的抗滑力矩。 3 地下水控制 3.1 基坑降水 基坑降水常用的方法 是明溝排水和井點(diǎn)降水。明溝排水就是在基坑內(nèi)或基坑外設(shè)置排水溝、集水井（坑），用抽水設(shè)備將地下水從集水井（坑）中排出。井點(diǎn)降水是將帶有濾管的降水工具沉沒到基坑四周的土中，利用各種抽水工具，在不擾動(dòng)土結(jié)構(gòu)情況下，將地下水位下降至基坑底部以下，以利基坑的開挖。井點(diǎn)降水在深基坑中應(yīng)用較廣。 1）井點(diǎn)管的埋設(shè)深度 井點(diǎn)管的埋深必須滿足使地下水位下降到基坑底面以下 0.5 1.0m 的要求，可由下式確定（圖 3-1）： 3.2 基坑總涌水量 當(dāng)矩形基坑的長(zhǎng)寬比小于 5，或基坑寬度小 于抽水影響半徑 R 的兩倍時(shí)，基坑的總涌水量 Q（ m3/d）為： 3.3 降水引起的地面沉降 地下水位下降后， 地基應(yīng)力發(fā)生變化， 地面出現(xiàn)沉降， 井點(diǎn)降水引起周圍地面的最終沉降可按下式計(jì)算： 基坑降水引起的地基變形加上基坑開挖本身引起的地基變形， 對(duì)周圍的建筑物、 地下管線以及其他設(shè)施必然產(chǎn)生影響， 當(dāng)環(huán)境對(duì)這類影響的承受能力有限時(shí)， 必須采取措施以減輕或防止對(duì)周圍環(huán)境的影響， 如在降水井與受保護(hù)對(duì)象之間設(shè)置回灌井、 回灌砂井、 砂溝或設(shè)置固體帷幕、 水力帷幕等。 3.4 監(jiān)測(cè)工作 在基坑降水過程中， 必須做好監(jiān)測(cè)工作， 監(jiān)測(cè)內(nèi)容主要包括： 對(duì)降水井應(yīng)定時(shí)測(cè)定地下水位， 及時(shí)掌握井內(nèi)地下水位的變化， 確保水泵正常運(yùn)行； 在基坑中心或群井干擾最小處及基坑四周， 宜布設(shè)一定數(shù)量的觀測(cè)孔， 定時(shí)測(cè)定地下水位， 掌握基坑內(nèi)外地下水位的變化； 臨近基坑的建筑物及各類地下管線應(yīng)設(shè)置沉降點(diǎn)， 定時(shí)觀測(cè)其沉降， 掌握沉降量及變化趨勢(shì)。 3.5 基坑隔水 基坑隔水就是采取隔離地下水的措施， 阻止地下水向基坑內(nèi)流動(dòng)。主要措施有地下連續(xù)墻、 連續(xù)排列的排樁墻、 隔水 帷幕、 坑底水平封底隔水等。 結(jié)束語 總之，由于場(chǎng)地的局限性，基坑側(cè)壁常要求垂直開挖，我們要保護(hù)其周邊構(gòu)筑物的安全使用、投資太大易造成浪費(fèi)，但支護(hù)結(jié)構(gòu)不安全又勢(shì)必會(huì)造成工程事故。如何安全、合理地選擇合適的支護(hù)結(jié)構(gòu)并根據(jù)基坑工程的特點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)是基坑工程要解決的主要內(nèi)容。 參考文獻(xiàn) 注冊(cè)巖土工程師必備規(guī)范匯編（ 2003 年版修訂縮印本） ,北京：中國建筑工業(yè)出版社， 2003 高大釗主編，深基坑工程，北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2002 常士驃、張?zhí)K民主 編，工程地質(zhì)手冊(cè)（第四版），北京：中國建筑工業(yè)出版社， 2002 閱讀相關(guān)文檔 :試論污水廠大體積抗?jié)B混凝土水池的施工技術(shù) 公路路基翻漿的成因及防治措施 工程地質(zhì)勘察中的水文地質(zhì)問題分析 濉溪經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)鴻源煤化鐵路專用線工程方案研究 內(nèi)蒙古鄂爾多斯某新建辦公樓加固工程實(shí)例 論城市園林景觀設(shè)計(jì) 淺析建設(shè)工程合同形式對(duì)工程造價(jià)的影響 公路上跨鐵路立交橋鉆孔樁施工質(zhì)量管理與安全監(jiān)控 當(dāng)前環(huán)境下建筑節(jié)能技術(shù)選擇及其政策 建筑工程中低壓電