影响深基坑变形因素和控制方法

时间：2015-12-21 00:03:39 所属分类：建筑科学 浏览量:

引言 随着城市建设的快速持续发展，怎样控制深基坑工程的变形和安全，避免由于深基坑的变形导致周围设施和环境的破坏、开裂、变形，就成为工程建设中的一个重要课题。岩土工程中的一个重要的综合性学科就是深基坑工程，深基坑工程是机构工程、岩土工程和施工

引言　　随着城市建设的快速持续发展，怎样控制深基坑工程的变形和安全，避免由于深基坑的变形导致周围设施和环境的破坏、开裂、变形，就成为工程建设中的一个重要课题。岩土工程中的一个重要的综合性学科就是深基坑工程，深基坑工程是机构工程、岩土工程和施工技术等多种学科相互交叉而成，是各种复杂因素相互影响的系统工程。近几年，我国深基坑工程正迅速发展，在工程的实践中有成功也有失败，深基坑中还有很多问题需要我们进一步去解决。深基坑工程不但要保证周围建筑物的正常使用和安全，更要保证深基坑维护结构的安全。所以，对深基坑变形控制的研究就越来越重要。　　一、 影响深基坑变形因素　　深基坑工程主要指的是开挖深度超过 5 m 的基坑的支护、开挖和降水工程，深基坑工程包括基坑土方开发和施工与基坑支护体系，是一项综合性非常强的系统工程，需要结构工程技术人员和岩土工程人员的紧密结合。　　1. 设计因素　　设计因素对深基坑变形的影响包括很多方面，主要有土深度和维护墙体的刚度、支撑的位置、深基坑的开挖深度和平面尺寸、预应力的大小、支持的道数和刚度以及土体的加固等。由于设计不当，造成深基坑事故占总事故的 46%。因此，对影响深基坑变形的设计因素进行研究是很有必要的。　　2. 地质条件　　深基坑工程的施工还与自然条件密不可分，在设计时必须要掌握深基坑具体施工地的气候和水文、地质条件，调查工程的具体所在地的气候、水文、地质条件也是确定开挖方法和支护方法、地基加固设计和降水方法的基本依据。　　二、 国内外研究现状　　深基坑的支护结构除了要满足强度要求外，还应满足变形的要求。满足变形的要求在软土地区占据着主导地位，也就是说设计受到变形控制。深基坑的变形主要是由深基坑底部土体隆起、维护结构位移和周围地表沉降几个部分组成，在深基坑开挖的过程中，周围地表的沉降主要是因为维护结构的位移和坑底土体的隆起，维护结构在两侧压力差的影响下影响深基坑土体变形和水平位移。　　1. 国内研究现状　　我国对深基坑变形的研究主要是从上个世纪八十年代末开始的，经过几十年的发展取得了丰富的成果。大量相关的文献着作竞相发表，特别是在深基坑的时间和空间效应规律的研究生上更是达到了较高水平。朱碧堂、吴兴龙支持在深基坑设计中要同时考虑时间和空间效应，控制土体变形的产生，增强支护结构的安全性和稳定性。应宏伟、曾国熙等在比较挡墙刚度、力学性质和开挖方式等对土体沉降的影响，分析了深基坑形状、支护结构等因素对土体沉降的影响。从以上一些人的研究中可以看出，影响深基坑变形的因素主要有：（1）深基坑工程的水文与地质条件以及施工场地和施工过程中的周边环境。（2）深基坑开挖深度和平面尺寸，地面的震动荷载和超载。（3）支护结构设计参数和支护系统类型等。　　2. 国外研究现状　　外国的一些学者也对深基坑变形进行了大量的研究，且取得了非常丰富的成果。就近几十年来说，1990 年，Clough 对因为深基坑开挖导致的变形进行了研究。Clough 把深基坑的变形分为二种，一种是因为相关的施工活动如基础的施工、墙体的施工等引起变形，另一种是深基坑在支持和开挖过程中引起的变形。2001 年，Long 根据大量深基坑的土体变形和墙体变形的资料，讨论了支撑系统和开挖深度、坑底抗隆起稳定系数等对深基坑变形的影响做了一个研究。　　三、 控制深基坑变形方法　　1. 控制设计计算法　　权限平衡法。这种方法有可以分为太沙基法、1/2 法、等值梁法和山肩邦男法等，该方法在假设作用在支护结构前后的土压力分别达到主动和被动土压力的基础上，使超静定的结构力学问题转换为静定问题来解决。权限平衡法比较难反映深基坑在开挖过程中遇到的各种对支护能土压力分布的各种因素的影响，大多数需要根据实际的经验对计算和土压力结果进行分析，不能提供设计时需要的支护结构水平位移。在每个阶段的计算中，不能正确反应施工过程中支护结构承受力的连续性。　　2. 变形预测法　　深基坑在变形计算中采用以往的风险方法不能反应很多因素的影响，不能准确计算深基坑的变形。目前，对动态数据处理的一种有效方法是时间序列分析预测法。这种方法主要是利用参数模型，对观测到的所有数据随机进行处理和分析，不需要考虑影响观测数据的各种力学因素。　　3. 深基坑变形监测　　我国深基坑工程设计都是使用定值静态设计方法，但是深基坑开挖最大特点是动。其各种参数和计算模型，例如支护结构、压力和土体的变形等都处于不断的变化中，对其变化规律的认识到目前为止还没有一个充分的认识，这就和实际情况产生了差别。日前，国内外正兴起了在信息化监控下动态施工和设计的新技术能很好的解决这一问题的重要途径。动态施工和设计是在对设计方案进行优化后，依据具体施工过程对支护机构进行各阶段的分析，并预测它在各个阶段的性状，例如水土压力、位移、结构内力、沉降等。对深基坑变形监测是贯穿于整个施工过程中的重要环节，并将在深基坑工程中发挥巨大的作用。　　四、 结语　　我国深基坑变形控制的技术正在不断地发展，深基坑设计正由控制强度的设计转向控制变形设计的过渡阶段，岩土工程中的一个重要工程就是深基坑变形控制。本文主要介绍了国内外深基坑变形的控制现状，对深基坑变形控制存在的一些问题进行了探讨，并对其发展趋势做了一个预测。　　参考文献　　[1]郑荣跃,曹茜茜,刘干斌,刘晓虎.深基坑变形控制研究进展及在宁波地区的实践[J].宁波大学建筑工程与环境学院学报,2011.　　[2]徐中华,王卫东.深基坑变形控制指标研究[J].地下空间与工程学报,2010.

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