基坑工程的設(shè)計(jì)研究范文

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在基坑開挖過程中，土體的應(yīng)力路徑與豎向加荷情況不同，坑底土和墻后土分別表現(xiàn)為豎向卸荷與側(cè)向卸荷。由于土體的強(qiáng)度指標(biāo)與應(yīng)力路徑關(guān)系密切，因此合理的強(qiáng)度指標(biāo)確定方法應(yīng)根據(jù)基坑開挖工程的特點(diǎn)，通過三軸卸荷試驗(yàn)進(jìn)行。

分析基坑工程失敗原因可知，直接或間接與地下水有關(guān)的占大多數(shù)，這就與設(shè)計(jì)者不熟悉水文地質(zhì)原理，不清楚水文地質(zhì)的基本概念有關(guān)。強(qiáng)透水性地層具有靜水壓力，眾所周知，沒有爭議；弱透水性地層有沒有靜水壓力，看法就不同了。有時(shí)，弱透水層的開挖面上出水很少，并不說明靜水壓力低，而是由于不符合靜水壓力的條件。有多層地下水且有越流滲透條件時(shí)，流線和水頭的分布也不同于靜水條件。因此，設(shè)計(jì)者必須牢牢掌握滲流運(yùn)動(dòng)的原理，當(dāng)有穩(wěn)定滲流時(shí)（包括越流滲透、坑內(nèi)或坑外降水）進(jìn)行流網(wǎng)分析，有利于掌握基本概念，合理地進(jìn)行地下水控制設(shè)計(jì)。

1基坑工程計(jì)算分析

基坑工程設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行計(jì)算是不可缺少的，但也不能盲目相信計(jì)算。應(yīng)從定性的概念分析人手，抓住關(guān)鍵問題，在定性分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行定量分析。

1.1擋土結(jié)構(gòu)上的土壓力計(jì)算是個(gè)比較復(fù)雜的問題，從土力學(xué)這門學(xué)科的土壓力理論上講，根據(jù)不同的計(jì)算理論和假定，得出了多種土壓力計(jì)算方法，其中有代表性的經(jīng)典理論如朗肯土壓力、庫侖土壓力。但不論是庫倫還是朗肯建立土壓力理論時(shí)，都是用于重力式擋土墻，先筑墻，再在墻背后填土（一般為無粘性土）；而現(xiàn)在的基坑工程，則是在土中筑墻或樁，再開挖卸荷，墻背后原狀土。無論支擋結(jié)構(gòu)的型式、土的性質(zhì)、施工次序、土中應(yīng)力路徑都有很大不同。

1.2庫倫-朗肯理論假定，破裂面是平面，破壞土楔是剛體，這與實(shí)際情況出入較大，尤其是被動(dòng)土壓力。庫倫-朗肯假定的墻為無限長，是平面問題，而基坑工程是空間問題，在基坑轉(zhuǎn)角附近誤差較大。

1.3無論主動(dòng)土壓力還是被動(dòng)土壓力，都需要一定的位移量才能達(dá)到，而過大的位移量對(duì)工程又是不容許的。實(shí)際動(dòng)用的土壓力力一般為靜止與主動(dòng)之間或靜止與被動(dòng)之間的土壓力。

1.4作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的土壓力及其分布規(guī)律取決于支護(hù)體的剛度及側(cè)向位移條件。剛性支護(hù)結(jié)構(gòu)的土壓力分布可由經(jīng)典的庫侖和朗肯土壓力理論計(jì)算得到，實(shí)測結(jié)果表明，只要支護(hù)結(jié)構(gòu)的頂部的位移不小于其底部的位移，土壓力沿垂直方向分布可按三角形計(jì)算。但是，如果支護(hù)結(jié)構(gòu)底部位移大于頂部位移，土壓力將沿高度呈曲線分布，此時(shí)，土壓力的合力較上述典型條件要大10%~15%，在設(shè)計(jì)中應(yīng)予注意。相對(duì)柔性的支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移及土壓力分布情況比較復(fù)雜，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況分析，選擇適當(dāng)?shù)耐翂毫χ担袟l件時(shí)土壓力值應(yīng)采用現(xiàn)場實(shí)測、反演分析等方法總結(jié)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，使設(shè)計(jì)更加符合實(shí)際情況。由上可知，庫侖-朗肯土壓力理論與基坑工程的實(shí)際出入相當(dāng)大，是很容易理解的，如設(shè)計(jì)者對(duì)這些概念是清楚的，就不會(huì)過分相信計(jì)算結(jié)果了。

2現(xiàn)場監(jiān)測和信息化施工

隨著施工的進(jìn)展，根據(jù)定期監(jiān)測得到的信息，與原來的計(jì)算結(jié)果比較，并反演計(jì)算參數(shù)，根據(jù)反演參數(shù)重新分析計(jì)算，必要時(shí)適當(dāng)修改設(shè)計(jì)或施工步驟，再繼續(xù)施工和監(jiān)測，如此一次一次地反復(fù)，一次一次地趨于正確，這就是反分析法或信息化施工，已被廣大巖土工程師接受。注重現(xiàn)場監(jiān)測和信息化施工，是概念設(shè)計(jì)思想的自然延伸，這方面已獲共識(shí)。概念設(shè)計(jì)是一種設(shè)計(jì)思想。設(shè)計(jì)者應(yīng)當(dāng)具有探索精神和創(chuàng)造精神，不能滿足于現(xiàn)成的公式；要充分掌握情況，深刻理解原理，不要犯概念上的錯(cuò)誤；不能機(jī)械地照搬經(jīng)驗(yàn)，要在相關(guān)理論的指導(dǎo)下，借鑒已有經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析和判斷；事先的定量計(jì)算只是一種估計(jì)，只有原型工程的實(shí)測數(shù)據(jù)最可信。

3結(jié)語

巖土工程最突出的特點(diǎn)是不確定性。基坑工程設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)概念設(shè)計(jì)，集中體現(xiàn)了辨證發(fā)展的理念。

作者：付亞鑫單位：秦皇島鑫冶勘察基礎(chǔ)工程有限公司