基坑支护结构设计应注意的一些问题.doc

基坑支护结构设计应注意的一些问题 1、基坑支护平安等级划分基坑支护设计时，首先应当依据基坑深度、工程水文地质条件、环境条件和使用条件等合理划分基坑侧壁平安等级，然后综合基坑侧壁平安等级、施工、气候条件、工期要求、造价等因素合理选择支护结构类型同一基坑的不同侧壁可分别确定为不同的平安等级，并依据侧壁平安等级分别进行设计但当采用内支撑支护体系时，应以支撑两侧平安等级高的控制设计表32.2.1为北京地方标准?建筑基坑支护技术规程?〔DB11/489〕有关基坑侧壁平安等级确定原那么注：〔1〕h───基坑开挖深度〔2〕α───相对距离比a=x/ha为管线、邻近建〔构〕筑物根底边缘〔桩根底桩端〕离坑口内壁的水平距离与根底底面距基坑底垂直距离的比值，见图32.2.1〔3〕工程地质、水文地质条件分类：Ⅰ复杂──稍密以下碎石土、砂土和填土，软塑~流塑粘性土，地下水位在基底标高之上，且不易疏干；Ⅱ较复杂──中密碎石土、砂土和填土，可塑粘性土，地下水位在基底标高之上，但易疏干；Ⅲ简单──密实碎石土、砂土和填土，硬塑~坚硬粘性土，基坑深度范围内无地下水坑壁为多层土时可经过分析按不利情况考虑〔4〕如邻近建〔构〕筑物为价值不高的、待撤除的或临时性的，管线为非重要干线，一旦破坏没有危险且易于修复，那么α值可提高一个范围值；对变形特别敏感的邻近建〔构〕筑物或重点保护的古建筑物等有特殊要求的建〔构〕筑物、当基坑侧壁平安等级为二级或三级时，应提高一级平安等级；当既有根底〔或桩根底桩端〕埋深大于基坑深度时应根据根底距基坑底的相对距离、附加荷载、桩根底形式以及上部结构对变形的敏感程度等因素综合确定α值范围及平安等级。

〔5〕同一基坑周边条件不同可分别划分为不同的平安等级〔当采用内支撑时，应以对应平安等级严的控制〕2、有限宽度土压力的计算实际工程中，常常遇到这样一种情况，拟建基坑距离既有地下结构物较近，基坑外的土体不再是连续的，由于地下结构物的存在以及它的遮拦作用，此种情况下支护结构上的土压力不同于普通半无限连续土体的情况，产生土压力的土体为支护结构与地下结构物之间的有限土条〔图32.2.2-1〕在相同的土层条件下，有限范围土体的土压力小于普通半无限连续土体的土压力但是，需要注意的是，有限范围土体中的局部或全部可能是既有地下结构物施工时的回填土，必须引起重视当临近基坑的建筑物根底低于基坑底面时，且外墙距支护结构净距b小于hxtg〔45°-φk/2〕时，有限宽度土体作用在支护结构上任意点的水平荷载标准值eak可基于极限平衡原理进行计算北京地方标准?建筑基坑支护技术规程?〔DB11/489〕规定，当临近基坑的建筑物根底低于基坑底面时，且外墙距支护结构净距b小于hxtg〔45°-φk/2〕时，可按以下方法计算作用在支护结构上任意点的有限宽度土体水平荷载标准值eak〔图32.2.2-1〕：1.当计算点深度z≤bxctg〔45°-φk/2〕，或z≥bxctg〔45°-φk/2〕+dh时，按常规方法计算；2.当计算点深度bxctg〔45°-φk/2〕(1)对于黏性土、粉土和地下水位以上的砂土、碎石土：(2)对于地下水位以下的砂土、碎石土：式中h──基坑深度；z──计算点深度；dh──临近建筑物根底埋置深度；nb──系数，nb＝b/htg〔45°-φk/2〕。

3、基坑上部采用放坡或土钉墙，下部采用排桩或地下连续墙时的土压力计算针对基坑上部采用放坡或土钉墙、下部采用排桩或地下连续墙的组合支护型式，在实际设计计算中往往不考虑桩(墙)顶部以上土体与桩(墙)支护结构间的相互影响而导致计算中低估上部土体对桩(墙)支护结构的作用效应、使计算结果偏于不平安如将土钉墙局部的土层重力按作用在桩墙顶面的分布荷载考虑〔常规方法〕并按朗肯土压力方法计算作用在桩墙上的水平荷载实际上是将桩墙顶部以上的土压力人为的略去了一局部〔见图32.2.3cdfbf局部〕通过不同基坑深度的实例试算，当上部土钉墙支护高度h1等于0.5h时〔坡度1：0.2左右〕，常规计算方法的计算结果与实际相比，土压力小5％～15％，最大弯距小5％～20％，第一排锚杆〔锚杆设置在桩顶〕拉力小20％～60％平安储藏随放坡或土钉墙支护高度〔h1〕与基坑总深度的比值的增大而降低，特别当放坡或土钉墙支护的高度〔h1〕大于基坑总深度的1/2时，其降低幅度明显因此，北京地方标准?建筑基坑支护技术规程?〔DB11/489〕强调当放坡或土钉墙支护的高度〔h1〕大于基坑总深度的1/2时，应考虑桩(墙)顶部以上土体与桩(墙)支护结构间的相互影响，即计算出桩顶或墙顶平面以上的水平荷载的合力〔图32.2.3cdfbf局部〕，将该合力换算为作用在桩顶或墙顶到基底范围内的倒三角型分布荷载局部。

同时应严格控制桩〔墙〕顶部的水平位移4、勘察报告的使用与参数选取使用勘察报告时，首先查明勘察时的工程地质和水文地质条件是否与实际施工时相符，有无影响或变化因素同时设计选取的钻孔地质柱状图或地质剖面应具有代表性，当地质条件复杂时，应当沿基坑周边划分多个有代表性的计算剖面在设计选取力学参数指标时，一定要注意试验方法对参数以及计算结果的影响并应考虑水及工程活动〔扰动〕对参数的影响后合理选取同时,应将抗剪强度指标与土的其它物理、力学参数〔包括室内、原位试验〕的进行比照分析，判断计算采用的抗剪强度指标的可靠性与合理性，防止误用当抗剪强度指标与其他物理力学参数的相关性差，或岩土勘察资料缺少可靠数据时，应结合类似工程经验和相邻、相近场地的岩土勘察数据通过可靠的综合分析判断后合理取值对于非饱和土,由于其具有不同程度的吸力及负孔隙压力，由此产生吸附强度并形成表观凝聚力，当这种土的含水量和孔隙比发生变化时，其吸力发生变化，吸附强度也随之变化当土体饱和时，吸力及负孔隙压力消失，表观凝聚力随之丧失，土的抗剪强度急剧降低这一特性恐怕是大雨、邻近地下水管渗漏等水患导致基坑边坡变形增加、支护结构破坏、边坡失稳等基坑事故的主要原因。

目前测定抗剪强度指标的室内常规试验主要进行原状土(非饱和土)的直剪试验(不能测定非饱和土的吸力)，所求得的凝聚力实际包含有真凝聚力c和各种不同来源的表观凝聚力，其中真凝聚力c的数值很小，而吸附强度的数值大却是不稳定的例如有些地区的勘察报告中，普通粘性土、粉土的凝聚力值有时可大达60～100kPa，疑心"表观凝聚力";占有较大的份额因此，假设有十分的把握基坑不会遇到各种水的影响，那么可充分利用"表观凝聚力";以节约工程费用否那么，需充分考虑"表观凝聚力";减小甚至丧失后基坑的平安，建议在此类情况下，基坑支护设计计算选用抗剪强度指标时，需对勘察报告提供的土的凝聚力建议进行折减5、基坑支护结构计算软件的应用目前基坑支护设计计算的商业软件众多，软件可代替传统的手算，又解决了手算无法实现的复杂计算问题，给岩土工程师设计计算提供了方便但是，当前基坑工程领域有过分依靠软件的倾向，惟软件是从，常常会得出一些啼笑皆非、不合常理的结果来30年前，同济大学俞调梅教授曾对电子计算机的作用提出了不要"Garbageinto,garbageout";的警世名言俞教授认为输入计算机运算的数据是至关重要的,如果输入的数据没有工程意义，即使计算机再精确,输出的结果也是垃圾,没有任何工程意义。

而输入的数据是否具有工程意义，与岩土工程师的根本理论、工程经验、综合判断有关此外，目前众多的基坑支护设计商业软件良莠不齐，其中有些软件还存在着错漏，设计时也常常发现不同的软件其计算结果不同，这就更加需要岩土工程师具有一双火眼金睛，而这双眼睛的炼成，大概需将岩土理论置于工程实践的八卦炉中煅烧，不过七七四十九天是远远不够的下面列举笔者在实际工程中遇到的一些软件应用方面的问题〔1〕支护结构明显不合常理的水平位移锚拉式或支撑式支挡结构的设计计算书中，有时出现如下所述的水平位移明显不合常理的情况设计采用弹性支点法计算支挡结构的内力和位移，计算结果显示，护坡桩〔或墙〕顶部的水平位移为向基坑外几个厘米众所周知，当挡墙的位移方向朝向土体时，墙后土体对挡墙的作用将向被动土压力开展，不太可能发生如此之大的位移(向基坑外有微小的位移是可能的)，而且大量的工程实测说明，支护结构的顶部位移一般都是朝向基坑内的因此，上述的计算结果既与土力学的根本概念相悖，也不符合工程实际出现这种情况，有可能是计算软件本身的缺陷，也有可能是岩土工程师的不求甚解〔2〕不合理的预应力锚杆长度试验说明，工程中常用的拉力型锚杆受力时，锚固体与土体的粘结应力沿锚固段全长的分布是很不均匀的。

能有效发挥锚固作用的粘结应力分布长度是有一定限度的，亦即平均粘结应力随着锚固长度的增加而减少当锚固段长度超过一定值后，土体与锚固体的粘结强度将不能在锚固段长度范围内同时发挥，此时增加锚固长度对锚杆承载力的提高极为有限，甚至可以忽略不计因此，锚杆锚固段存在一个合理、经济的长度范围而在一些工程中，拉力型锚杆的锚固段设计长度到达20～30m甚至更大，如果这些锚杆的承载仍然按照土体的粘结强度充分发挥计算，恐怕要高估承载力而使得设计偏于不平安〔3〕钢绞线截面面积计算错误某软件在计算Φs15.2钢绞线的抗拉承载力时，用钢绞线的公称直径(钢绞线外接圆直接)计算截面面积，进而计算钢绞线的抗拉承载力如下〔以单根为例〕：而Φs15.2钢绞线的公称截面面积为139mm2，实际的抗拉承载力为183480N，为该软件计算值的76.6％上述计算犯了照猫画虎的错误假设设计人员缺乏专业的根本概念，不假思索，未能及时发现错误，采用上述数据会导致多么严重的后果〔4〕构件的计算内力与承载力相差悬殊挡土构件弯矩计算值很小，而实际的截面受弯承载力却很大(截面尺寸大或配筋大)；或者相反，挡土构件弯矩计算值很大，而实际的截面受弯承载力却很小。

以上计算弯矩和截面承载力极不匹配的情况的出现，说明设计人员具有一定的工程经验，已经意识到了软件计算结果的问题，但未从根本上加以纠正，让人无法判断此等设计方案的平安性和合理性〔5〕土钉墙整体稳定计算时确定滑动面的错误某基坑设计方案在计算土钉墙整体稳定时，先计算天然土坡整体稳定的滑动面及平安系数，然后将天然土坡的最危险滑动面作为计算土钉墙边坡整体稳定时的最危险滑动面，土钉墙边坡的最危险滑动面并未因土体中设置土钉(锚杆)而改变，这种以不变应万变的做法显然是错误的，设置土钉(锚杆)后，整体失稳的最危险滑动需考虑土钉(锚杆)的作用重新进行搜索将天然土坡的最危险滑动面作为土钉墙边坡的最危险滑动面，高估了土钉墙的整体稳定性6、双排桩支护结构的构件设计双排桩支护结构是由相隔一定间距的前、后排桩及桩顶连梁构成的刚架结构双排桩刚架支护结构中的桩与其它支挡式结构中的桩，受力特点有本质的区别锚拉式、支撑式、悬臂式结构中的护坡桩，在水平荷载作用下只产生弯矩和剪力，且桩顶弯矩为零(或很小忽略不计)而双排桩刚架结构，由于其刚架的受力特点，在水平荷载作用下，桩的内力除弯矩、剪力外，轴力不容小视，而且桩顶弯矩较大，其符号与桩身弯矩相反(图32.2.6)。

前排桩的轴力为压力，后排桩的轴力为拉力此外，正如普通刚架结构对相邻柱间的沉降差非常敏感一样，双排桩刚架结构前、后排桩沉降差对结构的内力、变形影响很大鉴于双排桩支护结构的上述受力特征，设计时除要建立科学合理的计算模型外，以下几方面值得注意〔1〕双排桩的桩身内力有弯矩、剪力、轴力，以受弯为主，需按偏心受压、。