基于软土基坑设计若干关键问题探讨

基于软土基坑设计若干关键问题探讨

菏泽市建设工程勘察院山东菏泽274000

摘要:本文主要针对软土基坑设计若干关键问题展开分析,明确了软土基坑的设计要点和设计的一些要素,进而提出了软土基坑设计的重点和措施,可供今后的设计参考。

关键词:软土基坑,设计,问题

前言

在软土基坑设计方面,一定要采取更加科学合理的设计方法,进一步提高设计的有效性和科学性,才能够提高软土基坑设计的水平和质量,所以,我们有必要进一步研究软土基坑设计若干关键问题。

1、软土的性质和施工要求

基坑工程是一门既富理论内涵,又具有非常强的实践性学科。随着我国建筑业的蓬勃发展,土地资源越来越紧缺,高层建筑如雨后春笋,基坑数量随之迅速增加,基坑施工过程出现的问题也越来越多,基坑失稳问题已引起了人们的普遍关注和重视。

软土一般是在静水和缓慢流水环境中沉积形成的,以黏粒为主并伴有微生物作用的近代沉积物。软土一般呈软塑到流塑状态,其外观以灰色为主的细土粒,如淤泥和淤泥质土、泥炭土和沼泽土,以及其他高压缩性饱和黏性土、粉土等。其中淤泥和淤泥质土是软土的主要类型。软土一般认为是第四纪后期地表水所形成的沉淀物质,多分布在海滨,湖滨,河流沿岸等地势低洼地带,地表常年潮湿或积水。因软土地表往往有大量喜水植物,这些植物的生长和死亡,使软土中含有较多的有机物。

软土地基的基坑施工属于综合性极强的工程施工,因为在软土地基上进行基坑施工,不但涉及到土力学当中的变形、强度以及稳定性等方面的问题,而且还涉及到基坑内部土体的支护、地下水处理等多个层次的问题。同时,在软土地基基坑施工的过程中,经常出现的一个问题就是相邻建筑物出现沉降与开裂,周围的管线等出现爆裂以及周边道路出现沉降等问题,优势甚至出现基坑支护体系坍塌等问题。

在基坑施工进行过程中,由于软土地基的特性,各种不确定因素很多,必须及时掌握土体的变形及支撑内部的受力情况,明确轴力、位移及沉降等的警戒值。这对于确保软土地基的基坑施工质量的稳定性具有重要意义。

基坑开挖时应重视时空效应,应依据基坑面积大小、围护结构形式、开挖深度和工程环境条件等因素而决定开挖形式。软土地基基坑开挖形式有:分层开挖、分段开挖、中心道开挖和盆式开挖四类。开挖形式的确定应以利于基坑安全稳定为原则,并兼顾其他因素。基坑开挖过程中应注意把时空效应对基坑支护结构的不利影响减到最小。国家规程《建筑基坑支护技术规程》中明确规定:软土基坑必须分层均衡开挖,分层高度不宜超过1.0M。实践中,一般都采用各种开挖方式组合方法。土方开挖要坚持以机械为主,人工为辅;挖土采用反铲挖掘机;土方运输宜采用自卸式翻斗汽车。

具体来说,软土地基基坑开挖应注意以下六点:

第一,应待围护桩及旋喷桩止水帷幕完成,并达到设计强度后,再进行基坑土方开挖。严格杜绝超挖,即基坑开挖至钢支撑设计高程后,及时进行钢支撑安装(包括施加预应力)工作,钢支撑安装未经检查验收合格,严禁往下进行土石方开挖,以确保基坑围护结构的稳定和安全。

第二,应优先采用分段阶梯分层开挖形式,这样不但便利施工组织,而且对基坑的稳定十分有利。分段阶梯分层开挖的每个阶梯平台均可作为挖土机械土方转运的工作平台,从而大大的加快开挖进度。每个阶梯的高度应按规范要求控制在1.0M以内;阶梯之边坡坡度要依据软土的稳定性而定,坡度一般应在2.0-3.5之间;每个阶梯的开挖长度要结合结构施工段确定,一般在20.0―30.0M之间。

第三,在围护结构前,要根据软土的稳定性,留置适量反压土,以使反压土与基坑的围护结构共同抵抗围护桩外部土压力、水压力等。这样可部分减少基坑围护结构变形累积,且也可作为钢支撑安装的工作平台。待基坑中心部分土方开挖完毕后,再挖除反压土。挖除反压土时,桩体周围约300MM的土方需采用人工挖除,以防止挖掘机碰撞桩体,从而导致支护体系失稳。

第四,明挖深基坑时,一般采用钻(冲)孔桩围护结构,桩间施作高压旋喷桩止水,能基本截断基坑内外的地下水的流通、剩余雨水及地下水的垂直渗透。由于,软土虽基本属于弱透水~不透水地层,但土的含水量较为丰富,尤其是淤泥和淤泥质土层,其含水量一般在34%一72%,而且土体中富含透水性较好的有机质和夹层等原因,所以,土方开挖过程需采取行之有效的边开挖边降(排)水的降水措施:即在每个阶梯四周施作简易的排水沟,转角处设置集水坑以便集中抽排雨水或地下水。

2、软土基坑设计中一些关键问题

2.1增量法需要考虑工程的施工过程

一般来说,现今的基坑设计中的支护结构一般都会采用增量法进行计算。这种计算方式的基本原理就是在工程施工过程中,将每一个过程中另外所加的荷载当作外荷载,即增量荷载,并将其运用于工程施工的每一过程中所用到的支护结构中。这些施工过程中所采用的支护结构,由于支撑的弹簧发生了很大的变化,因此它们每个的计算体系都是不一样的。一般来说,增量荷载由两部分组成,即土层压力的增量以及每一过程中所挖掉的弹簧反力。在工程的每一过程中,其支护结构的受力情况以及其变形情况的总和是前一过程的增量荷载结果的累加。

2.2软土基坑设计中的支护问题

对于软土基坑进行支护的主要类型一般来说,对于软土基坑进行支护的主要方式有:重力式支护、悬臂式支护以及内撑式支护。在重力式支护结构中,主要以水泥的搅拌桩墙为主要的方式。这种方式曾经在国内市场上受到很大追捧,但不久又退出了历史舞台。主要是因为:首先,由于基坑的土质主要是软土,因此其强度以及摩擦力都比较低,在维护的时候,需要有很大的断面以及插入的深度,因此,重力式支护结构的成本已经不具备优势;其次,当支护结构中的搅拌桩的长度超出一定的范围之后,就会使得搅拌桩在使用的时候,出现较多的质量问题,因而,这种支护结构在实际使用中失去竞争优势。最后,由于在实际的支护过程中,由于工艺本身的短处,因而,在实际使用中质量经常不达标。

2.3关于软土基坑的稳定性问题

在软土基坑的设计过程中,一般会以放坡开挖的方式进行。因此,在进行实际设计的时候,都会采用圆弧滚动的方法对基坑的整体进行稳定性检测。但是,在检测的过程中,经常会出现对于局部地区的稳定性检测进行忽视。并且,由于基坑设计中的土层是软土,它的承载力是非常低的,因而,在进行实际施工的时候,会对地基的局部造成很大的破坏。而这些局部的损坏,又会导致整个的基坑整体的边坡损坏。因而,在进行软土基坑设计的时候,对基坑中地基的稳定性需要进行全面的检测,不管是局部的还是整体的都要进行检测。

3、结束语

综上所述,本文对软土基坑设计若干关键问题进行了总结,思考了软土基坑设计若干关键问题如何应对,如何更好的采取一些措施,希望能够对今后的软土基坑设计工作提供参考。

参考文献:

[1]吴嘉槟.软土地基下地下管道深基坑支护施工技术[J].住宅与房地产,2018(18):165.

[2]董立国.深圳软土地基处理和基坑围护设计中的若干问题[J].现代物业(上旬刊),2018(5):66-67.

[3]陈春鸣,赵永清,李和志,张小燕.软土基坑支护深度滑移线解研究[J].湖南工业大学学报,2018(3):12-15.

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