淺述建筑基坑支護工程安全性影響因素
周銘
論文關鍵詞:建筑基坑;基坑支護;安全性
論文摘要:在建筑基坑施工時,為確保施工安全,防止塌方事故發生,必須對開挖的建筑基坑采取支護措施,本文分析了當前深基坑支護存在的安全問題,提出了深基坑支護設計中的注意事項和預防措施。 一、 問題的提出 在建筑基坑施工時,為確保施工安全,防止塌方事故發生,必須對開挖的建筑基坑采取支護措施。建筑基坑支護設計與施工應綜合考慮工程地質與水文地質條件、基坑類型、基坑開挖掘深度、降排水條件、周邊環境對基坑側壁位移的要求,基坑周邊荷載、施工季節、支護結構使用期限等因素,做到合理設計、精心施工、經濟安全。 近幾年來,高層建筑的迅速興起,促進了深基坑支護技術的發展。各地在深基坑開挖和支護技術方面積累了豐富的設計和施工經驗,新技術、新結構、新工藝不斷涌現。但是,現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,給基礎工程施工帶來很大的難度,給周圍環境帶來極大威脅,也相應地增加了施工工期和施工費用。另外,原來的深基坑支護結構的設計理論、設計原則、運算公式、施工工藝等,已不符合深基坑開挖與支護結構的實際情況,導致一些基坑工程出現事故,造成巨大的損失。因此,深基坑支護的安全問題工程技術人員應予以高度重視。 二、深基坑支護存在的問題 (一)支護結構設計中土體的物理力學參數選擇不當 深基坑支護結構所承擔的土壓力大小直接影響其安全度,但由于地質情況多變且十分復雜,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。關于土體物理參數的選擇是一個非常復雜的問題,尤其是在深基坑開挖后,含水率、內摩擦角和粘聚力三個參數是可變值,很難準確計算出支護結構的實際受力。 在深基坑支護結構設計中,如果對地基土體的物理力學參數取值不準,將對設計的結果產生很大影響。土力學試驗數據表明:內磨擦角值相差5°,其產生的主動土壓力不同;原土體的內凝聚力與開挖后土體的內凝聚力,則差別更大。施工工藝和支護結構形式不同,對土體的物理力學參數的選擇也有很大影響。 (二)基坑土體的取樣具有不完全性 在深基坑支護結構設計之前,必須對地基土層進行取樣分析,以取得土體比較合理的物理力學指標,為支護結構的設計提拱可靠的依據。一般在深基坑開挖區域內,按國家規范的要求進行鉆探取樣。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,地質構造是極其復雜、多變的、取得的土樣不可能全面反映土層的真實性。因此,支護結構的設計也就不一定完全符合實際的地質情況。 (三)基坑開挖存在的空間效應考慮不周 深基坑開挖中大量的實測資料表明:基坑周邊向基坑內發生的水平位移是中間大兩邊小。深基坑邊坡的失穩,常常以長邊的居中位置發生。這足以說時深基坑開挖是一個空間問題。傳統的深基坑支護結構的設計是按平面應變問題處理的。對一些細長條基坑來講,這種平面應變假設是比較符合實際的,而對近似方形或長方形深基坑則差別比較大。所以,在未進行空間問題處理前而按平面應變假設設計時,支護結構要適當進行調整,以適應開挖空間效應的要求。 (四)支護結構設計計算與實際受力不符 目前,深基坑支護結構的設計計算仍基于極限平衡理論,但支護結構的實際受力并不那么簡單。工程實踐證明,有的支護結構按極限平衡理論設計計算的安全系數,從理論上講是絕對安全的,但有時卻發生破壞;有的支護結構安全系數雖然比較小,甚至達不到規范的要求,但在實際工程中卻滿足要求。 極限平衡理論是深基坑支護結構的一種靜態設計,而實際上開挖后的土體是一種動態平衡狀態,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,并產生一定的變形。所以,在設計中必須充分考慮到這一點。