摘要:本文概述了基坑工程的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，針對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，地下水處理，土的抗剪強(qiáng)度取值，土壓力計(jì)算等問題進(jìn)行闡述，結(jié)合某建筑基坑工程設(shè)計(jì)作出分析，對(duì)基坑工程設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。
關(guān)鍵詞:基坑工程;設(shè)計(jì)要點(diǎn);探討
1工程概況及設(shè)計(jì)具備資料
某大跨度體育建筑工程，采用鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，地下1層為設(shè)備層，地上2層為比賽訓(xùn)練館及觀眾席。建筑面積約15000m2，建筑高度約30m，抗震設(shè)防烈度為7度，結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)為二級(jí)。地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為乙級(jí)，樁基礎(chǔ)采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁。基本風(fēng)壓值取0.7KN/m2。基坑工程設(shè)計(jì)包括內(nèi)容多，地下存在不確定因素，設(shè)計(jì)時(shí)需要的資料:巖土工程勘察報(bào)告;建筑物總平面圖及用地紅線圖;建筑物地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)資料及樁基礎(chǔ)或地基處理設(shè)計(jì)資料;基坑周邊建(構(gòu))筑物，地下管線，地下設(shè)施及地下交通工程等的相關(guān)資料;基坑開挖深度(局部有加深部位須明確)等，上述設(shè)計(jì)用資料要求完整準(zhǔn)確。本工程地下1層設(shè)備層，大面積基坑開挖，且基坑開挖深度較深，因設(shè)備要求局部須加深，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載力，穩(wěn)定和變形計(jì)算，基坑周圍支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須保證地下結(jié)構(gòu)施工及基坑周邊環(huán)境的安全。以下是針對(duì)設(shè)計(jì)過程中的幾個(gè)要點(diǎn)進(jìn)行探討性的簡述。
2基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)是在建筑物地下工程建造時(shí)為確保土方開挖，控制周邊環(huán)境影響在允許范圍內(nèi)的一種施工措施。基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的形式很多，主要有樁，墻式支護(hù)結(jié)構(gòu)，如水泥攪拌樁，鋼板樁，鉆孔灌注樁，地下連續(xù)墻等，這些支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算較為成熟，且有施工經(jīng)驗(yàn)，適應(yīng)性強(qiáng)，安全較為可靠;還有其他支護(hù)結(jié)構(gòu)，如水泥土墻，土釘墻等以及其他復(fù)合使用的支護(hù)結(jié)構(gòu)，還要根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)施工。基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的功能是為地下結(jié)構(gòu)的施工創(chuàng)造條件，保證施工安全，并保證基坑周圍環(huán)境得到應(yīng)有的保護(hù)。在進(jìn)行基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)從穩(wěn)定，強(qiáng)度和變形三個(gè)方面滿足設(shè)計(jì)要求。首先基坑周圍土體的穩(wěn)定問題，不要因滲流的影響，而造成流砂，流土，管涌以及支護(hù)結(jié)構(gòu)，支撐體系等的失穩(wěn)，要有防止失穩(wěn)的措施;其次強(qiáng)度問題，支護(hù)結(jié)構(gòu)本身是主要受力構(gòu)件，構(gòu)件要能夠滿足強(qiáng)度和穩(wěn)定設(shè)計(jì)的要求;再次變形問題，在基坑開挖時(shí)，地層移動(dòng)及地下水位變化，會(huì)引起地面的變形，其變形值不大于基坑周邊建筑物，地下設(shè)施的變形允許值，并且不能影響基坑工程基樁的安全及地下結(jié)構(gòu)施工。本工程采用基坑周圍連續(xù)打鋼板樁和外圍打水泥攪拌樁復(fù)合使用的支護(hù)結(jié)構(gòu)，根據(jù)基坑開挖深度，工程地質(zhì)情況，周邊建筑物分布，土壓力大小等，進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確定可行的支護(hù)結(jié)構(gòu)，從安全，經(jīng)濟(jì)，便于施工等方面來考慮，并且設(shè)計(jì)能夠滿足穩(wěn)定，強(qiáng)度和變形三個(gè)方面要求。基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)過程重要環(huán)節(jié)，涉及到工程經(jīng)濟(jì)及安全問題，至關(guān)重要，應(yīng)在各方面有所考慮，做好工程設(shè)計(jì)，創(chuàng)出優(yōu)質(zhì)高效工程。
3地下水處理
地下水控制是很重要的，尤其在高地下水位地區(qū)，對(duì)地下水控制，是基坑工程設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題，如果地下水控制失效，就會(huì)引發(fā)基坑工程事故。在地下水控制設(shè)計(jì)時(shí)，地下水位要控制在基坑面以下0.5m－1.5m處;坑底突涌驗(yàn)算及坑底，側(cè)壁抗?jié)B流穩(wěn)定要滿足要求;要控制坑外地面沉降量及沉降差。基坑地下水位控制設(shè)計(jì)還要與支護(hù)結(jié)構(gòu)同時(shí)考慮，由降水，排水和支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移引起的地層變形和地表沉陷要小于變形允許值。對(duì)于處在高水位地區(qū)，水文地質(zhì)條件復(fù)雜，基坑周邊環(huán)境保護(hù)要求高，特別對(duì)設(shè)計(jì)等級(jí)甲級(jí)的基坑工程，地下水控制需要專項(xiàng)設(shè)計(jì)。從基坑降水設(shè)計(jì)來說，單井降深計(jì)算通常采用解析法所用的公式，使用須注意其適用條件，不能盲目使用，常見的基坑降水計(jì)算資料，是一種較粗略的計(jì)算，解析法不是精確的;還有是數(shù)值法，其計(jì)算技術(shù)有了發(fā)展，應(yīng)用在重大實(shí)際工程中;設(shè)計(jì)等級(jí)甲級(jí)的基坑降水設(shè)計(jì)，采用有限元數(shù)值方法。目前較多基坑工程采用井點(diǎn)降水法優(yōu)點(diǎn)是:可用于不同幾何形狀的基坑，它有防止流砂，穩(wěn)定邊坡的作用，促使土層固結(jié)，土層強(qiáng)度增大，邊坡穩(wěn)定性提高，在含水透水位土層實(shí)施的一種行之有效的方法。本工程采用排水法的井點(diǎn)降水，根據(jù)基坑開挖深度，工程地質(zhì)情況，周邊建筑物分布等來選擇，一方面考慮減少對(duì)周邊環(huán)境的不利影響，另方面盡量減少工程造價(jià)，以達(dá)到安全，經(jīng)濟(jì)，適用效果。基坑施工要采取排水降水措施，采用行之有效的方法對(duì)地下水進(jìn)行處理，特別應(yīng)注重地下水控制。
4土的抗剪強(qiáng)度取值
土的`抗剪強(qiáng)度包括內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值和黏聚力標(biāo)準(zhǔn)值，不同種土，采用不同的試驗(yàn)方法來測(cè)定，同種土在不同排水，固結(jié)條件下進(jìn)行試驗(yàn)，抗剪強(qiáng)度也是不同的，試驗(yàn)條件的選取要能反映土的實(shí)際工作狀態(tài)，根據(jù)現(xiàn)場土體的排水條件及固結(jié)條件來確定。對(duì)靈敏度高的土，如軟黏土，它受到擾動(dòng)后強(qiáng)度下降很快，強(qiáng)度降低的現(xiàn)象不能忽視，強(qiáng)度取值時(shí)應(yīng)有所考慮。在室內(nèi)試驗(yàn)確定土的抗剪強(qiáng)度，會(huì)受到很多因素影響，包括土的分層合理性，土樣均勻性，操作水平等，如出現(xiàn)變異系數(shù)較大時(shí)，要分析其原因，增加試驗(yàn)組數(shù)，合理取值。土的抗剪強(qiáng)度是計(jì)算土壓力的重要參數(shù)，如果巖土勘察報(bào)告中，抗剪強(qiáng)度取值過低，就會(huì)導(dǎo)致基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)造價(jià)較高，造成浪費(fèi)，取值過高支護(hù)體就會(huì)不安全，要根據(jù)基坑內(nèi)各土層情況采用不同的試驗(yàn)方法，確定土的抗剪強(qiáng)度，使工程設(shè)計(jì)既安全，又經(jīng)濟(jì)。本工程設(shè)計(jì)等級(jí)乙級(jí)，結(jié)合試驗(yàn)成果進(jìn)行綜合分析，抗剪強(qiáng)度取值較為合理，使土壓力值與實(shí)際值接近。
5土壓力計(jì)算
土壓力有主動(dòng)土壓力，被動(dòng)土壓力，靜止土壓力三種，其中主動(dòng)土壓力，被動(dòng)土壓力采用庫侖或朗肯土壓力理論計(jì)算，支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移有嚴(yán)格限制，采用靜止土壓力計(jì)算。工程中常用兩種土壓理論計(jì)算，即庫侖土壓理論和朗肯土壓理論計(jì)算，這兩種計(jì)算方法只是近似方法，與實(shí)測(cè)數(shù)存在著差異。作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)的土壓力和水壓力，砂性土和黏性土的計(jì)算方法是不同的，砂性土采用水土分算計(jì)算，黏性土采用水土合算計(jì)算，變形控制設(shè)計(jì)支護(hù)結(jié)構(gòu)，采用支護(hù)結(jié)構(gòu)與土體的相互作用原理確定。剛性支護(hù)結(jié)構(gòu)與相對(duì)柔性支護(hù)結(jié)構(gòu)的土壓力分布情況是不同的，計(jì)算土壓力值應(yīng)有區(qū)分，剛性支護(hù)結(jié)構(gòu)土壓力分布，采用庫侖和朗肯土壓力理論計(jì)算土壓力值，而相對(duì)柔性支護(hù)結(jié)構(gòu)土壓力分布及位移較為復(fù)雜，土壓力值一般采用現(xiàn)場實(shí)測(cè)，反演分析方法得出，所以說支護(hù)結(jié)構(gòu)上的土壓力分布與支護(hù)體的剛度及側(cè)向位移有關(guān)。本工程根據(jù)勘察報(bào)告中土的抗剪強(qiáng)度，支護(hù)體剛度及位移，土壓力分布，進(jìn)行土壓力的計(jì)算，得出土壓力值能夠符合實(shí)際情況，計(jì)算值與實(shí)際值接近，確保支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全，同時(shí)又不會(huì)造成浪費(fèi)。
6結(jié)語
隨著現(xiàn)代城市建設(shè)加快和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，有更多的基坑工程設(shè)計(jì)面臨更高的要求，既要安全可靠，又要造價(jià)經(jīng)濟(jì)，同時(shí)還要滿足周邊環(huán)境影響控制要求，因此基坑工程設(shè)計(jì)應(yīng)精心設(shè)計(jì)，挖掘潛力，力求最大限度地降低工程造價(jià)，以達(dá)到較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
參考文獻(xiàn):
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［2］建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程JGJ120－2012．
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本文來源：http://www.nvnqwx.com/shiyongwen/2048270.htm