試述建筑基坑支護(hù)工程安全性影響因素
作者:周銘
評論: 更新日期:2012年02月12日
摘要:在建筑基坑施工時,為確保施工安全,防止塌方事故發(fā)生,必須對開挖的建筑基坑采取支護(hù)措施,本文分析了當(dāng)前深基坑支護(hù)存在的安全問題,提出了深基坑支護(hù)設(shè)計中的注意事項和預(yù)防措施。
關(guān)鍵詞:建筑基坑;基坑支護(hù);安全性
一、 問題的提出
在建筑基坑施工時,為確保施工安全,防止塌方事故發(fā)生,必須對開挖的建筑基坑采取支護(hù)措施。建筑基坑支護(hù)設(shè)計與施工應(yīng)綜合考慮工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件、基坑類型、基坑開挖掘深度、降排水條件、周邊環(huán)境對基坑側(cè)壁位移的要求,基坑周邊荷載、施工季節(jié)、支護(hù)結(jié)構(gòu)使用期限等因素,做到合理設(shè)計、精心施工、經(jīng)濟安全。
近幾年來,高層建筑的迅速興起,促進(jìn)了深基坑支護(hù)技術(shù)的發(fā)展。各地在深基坑開挖和支護(hù)技術(shù)方面積累了豐富的設(shè)計和施工經(jīng)驗,新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新工藝不斷涌現(xiàn)。但是,現(xiàn)在的城市建筑間距很小,有的基坑邊緣距已有建筑僅十幾米、甚至幾米,給基礎(chǔ)工程施工帶來很大的難度,給周圍環(huán)境帶來極大威脅,也相應(yīng)地增加了施工工期和施工費用。另外,原來的深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計理論、設(shè)計原則、運算公式、施工工藝等,已不符合深基坑開挖與支護(hù)結(jié)構(gòu)的實際情況,導(dǎo)致一些基坑工程出現(xiàn)事故,造成巨大的損失。因此,深基坑支護(hù)的安全問題工程技術(shù)人員應(yīng)予以高度重視。
二、深基坑支護(hù)存在的問題
?。ㄒ唬┲ёo(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計中土體的物理力學(xué)參數(shù)選擇不當(dāng)
深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)所承擔(dān)的土壓力大小直接影響其安全度,但由于地質(zhì)情況多變且十分復(fù)雜,要精確地計算土壓力目前還十分困難,至今仍在采用庫倫公式或朗肯公式。關(guān)于土體物理參數(shù)的選擇是一個非常復(fù)雜的問題,尤其是在深基坑開挖后,含水率、內(nèi)摩擦角和粘聚力三個參數(shù)是可變值,很難準(zhǔn)確計算出支護(hù)結(jié)構(gòu)的實際受力。
在深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計中,如果對地基土體的物理力學(xué)參數(shù)取值不準(zhǔn),將對設(shè)計的結(jié)果產(chǎn)生很大影響。土力學(xué)試驗數(shù)據(jù)表明:內(nèi)磨擦角值相差5°,其產(chǎn)生的主動土壓力不同;原土體的內(nèi)凝聚力與開挖后土體的內(nèi)凝聚力,則差別更大。施工工藝和支護(hù)結(jié)構(gòu)形式不同,對土體的物理力學(xué)參數(shù)的選擇也有很大影響。
?。ǘ┗油馏w的取樣具有不完全性
在深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計之前,必須對地基土層進(jìn)行取樣分析,以取得土體比較合理的物理力學(xué)指標(biāo),為支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計提拱可靠的依據(jù)。一般在深基坑開挖區(qū)域內(nèi),按國家規(guī)范的要求進(jìn)行鉆探取樣。為減少勘探的工作量和降低工程造價,不可能鉆孔過多。因此,所取得的土樣具有一定的隨機性和不完全性。但是,地質(zhì)構(gòu)造是極其復(fù)雜、多變的、取得的土樣不可能全面反映土層的真實性。因此,支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計也就不一定完全符合實際的地質(zhì)情況。
(三)基坑開挖存在的空間效應(yīng)考慮不周
深基坑開挖中大量的實測資料表明:基坑周邊向基坑內(nèi)發(fā)生的水平位移是中間大兩邊小。深基坑邊坡的失穩(wěn),常常以長邊的居中位置發(fā)生。這足以說時深基坑開挖是一個空間問題。傳統(tǒng)的深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計是按平面應(yīng)變問題處理的。對一些細(xì)長條基坑來講,這種平面應(yīng)變假設(shè)是比較符合實際的,而對近似方形或長方形深基坑則差別比較大。所以,在未進(jìn)行空間問題處理前而按平面應(yīng)變假設(shè)設(shè)計時,支護(hù)結(jié)構(gòu)要適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整,以適應(yīng)開挖空間效應(yīng)的要求。
?。ㄋ模┲ёo(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計計算與實際受力不符
目前,深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算仍基于極限平衡理論,但支護(hù)結(jié)構(gòu)的實際受力并不那么簡單。工程實踐證明,有的支護(hù)結(jié)構(gòu)按極限平衡理論設(shè)計計算的安全系數(shù),從理論上講是絕對安全的,但有時卻發(fā)生破壞;有的支護(hù)結(jié)構(gòu)安全系數(shù)雖然比較小,甚至達(dá)不到規(guī)范的要求,但在實際工程中卻滿足要求。
極限平衡理論是深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的一種靜態(tài)設(shè)計,而實際上開挖后的土體是一種動態(tài)平衡狀態(tài),也是一個土體逐漸松弛的過程,隨著時間的增長,土體強度逐漸下降,并產(chǎn)生一定的變形。所以,在設(shè)計中必須充分考慮到這一點。
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