基坑工程設計研究論文
摘要:本文概述了基坑工程的設計要點(diǎn)，針對基坑支護結構設計，地下水處理，土的抗剪強度取值，土壓力計算等問(wèn)題進(jìn)行闡述，結合某建筑基坑工程設計作出分析，對基坑工程設計進(jìn)行探討。
關(guān)鍵詞:基坑工程;設計要點(diǎn);探討
1工程概況及設計具備資料
某大跨度體育建筑工程，采用鋼網(wǎng)架結構，地下1層為設備層，地上2層為比賽訓練館及觀(guān)眾席。建筑面積約15000m2，建筑高度約30m，抗震設防烈度為7度，結構抗震等級為二級。地基基礎設計等級為乙級，樁基礎采用預應力混凝土管樁�；撅L(fēng)壓值取0.7KN/m2�；庸こ淘O計包括內容多，地下存在不確定因素，設計時(shí)需要的資料:巖土工程勘察報告;建筑物總平面圖及用地紅線(xiàn)圖;建筑物地下結構設計資料及樁基礎或地基處理設計資料;基坑周邊建(構)筑物，地下管線(xiàn)，地下設施及地下交通工程等的相關(guān)資料;基坑開(kāi)挖深度(局部有加深部位須明確)等，上述設計用資料要求完整準確。本工程地下1層設備層，大面積基坑開(kāi)挖，且基坑開(kāi)挖深度較深，因設備要求局部須加深，設計時(shí)應進(jìn)行支護結構的承載力，穩定和變形計算，基坑周?chē)ёo結構設計必須保證地下結構施工及基坑周邊環(huán)境的安全。以下是針對設計過(guò)程中的幾個(gè)要點(diǎn)進(jìn)行探討性的簡(jiǎn)述。
2基坑支護結構設計
基坑支護結構是在建筑物地下工程建造時(shí)為確保土方開(kāi)挖，控制周邊環(huán)境影響在允許范圍內的一種施工措施�；又ёo結構的形式很多，主要有樁，墻式支護結構，如水泥攪拌樁，鋼板樁，鉆孔灌注樁，地下連續墻等，這些支護結構設計計算較為成熟，且有施工經(jīng)驗，適應性強，安全較為可靠;還有其他支護結構，如水泥土墻，土釘墻等以及其他復合使用的支護結構，還要根據當地經(jīng)驗設計施工�；又ёo結構的功能是為地下結構的施工創(chuàng )造條件，保證施工安全，并保證基坑周?chē)h(huán)境得到應有的保護。在進(jìn)行基坑支護結構設計時(shí)，應從穩定，強度和變形三個(gè)方面滿(mǎn)足設計要求。首先基坑周?chē)馏w的穩定問(wèn)題，不要因滲流的影響，而造成流砂，流土，管涌以及支護結構，支撐體系等的失穩，要有防止失穩的措施;其次強度問(wèn)題，支護結構本身是主要受力構件，構件要能夠滿(mǎn)足強度和穩定設計的要求;再次變形問(wèn)題，在基坑開(kāi)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構施工。本工程采用基坑周?chē)B續打鋼板樁和外圍打水泥攪拌樁復合使用的支護結構，根據基坑開(kāi)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)行支護結構設計，確定可行的支護結構，從安全，經(jīng)濟，便于施工等方面來(lái)考慮，并且設計能夠滿(mǎn)足穩定，強度和變形三個(gè)方面要求�；又ёo結構設計是設計過(guò)程重要環(huán)節，涉及到工程經(jīng)濟及安全問(wèn)題，至關(guān)重要，應在各方面有所考慮，做好工程設計，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，對地下水控制，是基坑工程設計的關(guān)鍵問(wèn)題，如果地下水控制失效，就會(huì )引發(fā)基坑工程事故。在地下水控制設計時(shí)，地下水位要控制在基坑面以下0.5m－1.5m處;坑底突涌驗算及坑底，側壁抗滲流穩定要滿(mǎn)足要求;要控制坑外地面沉降量及沉降差�；拥叵滤豢刂圃O計還要與支護結構同時(shí)考慮，由降水，排水和支護結構水平位移引起的地層變形和地表沉陷要小于變形允許值。對于處在高水位地區，水文地質(zhì)條件復雜，基坑周邊環(huán)境保護要求高，特別對設計等級甲級的基坑工程，地下水控制需要專(zhuān)項設計。從基坑降水設計來(lái)說(shuō)，單井降深計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(jiàn)的基坑降水計算資料，是一種較粗略的計算，解析法不是精確的;還有是數值法，其計算技術(shù)有了發(fā)展，應用在重大實(shí)際工程中;設計等級甲級的基坑降水設計，采用有限元數值方法。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，穩定邊坡的作用，促使土層固結，土層強度增大，邊坡穩定性提高，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，根據基坑開(kāi)挖深度，工程地質(zhì)情況，周邊建筑物分布等來(lái)選擇，一方面考慮減少對周邊環(huán)境的不利影響，另方面盡量減少工程造價(jià)，以達到安全，經(jīng)濟，適用效果�；邮┕ひ扇∨潘邓胧�，采用行之有效的方法對地下水進(jìn)行處理，特別應注重地下水控制。
4土的抗剪強度取值
土的抗剪強度包括內摩擦角標準值和黏聚力標準值，不同種土，采用不同的試驗方法來(lái)測定，同種土在不同排水，固結條件下進(jìn)行試驗，抗剪強度也是不同的，試驗條件的選取要能反映土的實(shí)際工作狀態(tài)，根據現場(chǎng)土體的排水條件及固結條件來(lái)確定。對靈敏度高的土，如軟黏土，它受到擾動(dòng)后強度下降很快，強度降低的現象不能忽視，強度取值時(shí)應有所考慮。在室內試驗確定土的抗剪強度，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，如出現變異系數較大時(shí)，要分析其原因，增加試驗組數，合理取值。土的抗剪強度是計算土壓力的重要參數，如果巖土勘察報告中，抗剪強度取值過(guò)低，就會(huì )導致基坑支護結構造價(jià)較高，造成浪費，取值過(guò)高支護體就會(huì )不安全，要根據基坑內各土層情況采用不同的試驗方法，確定土的抗剪強度，使工程設計既安全，又經(jīng)濟。本工程設計等級乙級，結合試驗成果進(jìn)行綜合分析，抗剪強度取值較為合理，使土壓力值與實(shí)際值接近。
5土壓力計算
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算，支護結構水平位移有嚴格限制，采用靜止土壓力計算。工程中常用兩種土壓理論計算，即庫侖土壓理論和朗肯土壓理論計算，這兩種計算方法只是近似方法，與實(shí)測數存在著(zhù)差異。作用在支護結構的'土壓力和水壓力，砂性土和黏性土的計算方法是不同的，砂性土采用水土分算計算，黏性土采用水土合算計算，變形控制設計支護結構，采用支護結構與土體的相互作用原理確定。剛性支護結構與相對柔性支護結構的土壓力分布情況是不同的，計算土壓力值應有區分，剛性支護結構土壓力分布，采用庫侖和朗肯土壓力理論計算土壓力值，而相對柔性支護結構土壓力分布及位移較為復雜，土壓力值一般采用現場(chǎng)實(shí)測，反演分析方法得出，所以說(shuō)支護結構上的土壓力分布與支護體的剛度及側向位移有關(guān)。本工程根據勘察報告中土的抗剪強度，支護體剛度及位移，土壓力分布，進(jìn)行土壓力的計算，得出土壓力值能夠符合實(shí)際情況，計算值與實(shí)際值接近，確保支護結構的安全，同時(shí)又不會(huì )造成浪費。
6結語(yǔ)
隨著(zhù)現代城市建設加快和經(jīng)濟發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，有更多的基坑工程設計面臨更高的要求，既要安全可靠，又要造價(jià)經(jīng)濟，同時(shí)還要滿(mǎn)足周邊環(huán)境影響控制要求，因此基坑工程設計應精心設計，挖掘潛力，力求最大限度地降低工程造價(jià)，以達到較好的經(jīng)濟和社會(huì )效益。
參考文獻:
�。�1］建筑地基基礎設計規范GB50007－2011．
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