浅谈建筑基坑施工中的稳定性分析

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:aiaiai19870310
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   摘要:建筑基坑的工程是一项非常复杂系统的工程,在实施的过程中必须与实际施工方案相结合,围绕着关键环节以及控制重点有针对性的对基坑施工的稳定性采取有效有段与措施,提高基坑施工的稳定性,从而保证工程的质量,本文主要分析的就是建筑基坑施工中的稳定性,希望对日后建筑行业有一定的借鉴价值。
  关键词:建筑;基坑;稳定性
  Abstract: the construction of the foundation pit engineering is a very complex system engineering, in the implementation process and the actual construction scheme must be combined, around the key link control key points and corresponding to the construction of foundation pit stability take effective a and measures to improve the stability of the foundation pit construction, so as to ensure the quality of the construction, this paper mainly analyzes the construction of the foundation pit construction is the stability, hope in the future construction industry is of certain reference value.
  Keywords: architecture; Foundation pit; stability
  
  
  中图分类号:TV551.4文献标识码:A文章编号:
  
   建筑基坑的开挖过程同样也是在基坑开挖表面卸荷的一个过程。基坑开挖的时候,因为坑内的土体挖出之后,地基的变形场与应力场发生了一系列变化,有可能会使地基失去稳定。最近的几年以来,城市坑底涌砂及隆起或者城市基坑的边坡失去稳定性,这样的事故经常发生。对于基坑破坏和失稳一般是比较缓慢的,同样也可以突然发生,但是都没有比较明显触发的因素,例如暴雨、震动、认为、外荷等等。所以在对支护进行设计的时候,需要对基坑的稳定性进行检验,必要的时候需要应用加强的防护措施,让地基稳定性有一定安全度。
  一、建筑基坑工程施工的特点
  在建筑基坑工程施工的过程中,主要是由支护结构以及土方开挖两部分所组成的。从总体来分析,建筑基坑施工主要有以下特点:
  1、逐渐随着建筑高度的增加,基坑逐渐朝深度方向发展。
  2、基坑的施工逐渐考虑到水文、地质、相邻建筑、市政地下的管网位置以及抵御变形能力等一系列因素影响,有效制定合理科学的专项方案显得重要起来。
  3、基坑的开挖面积增大,与开挖形状的变化,同样会对于支护结构与开挖系统提出更高要求,为支护结构与开挖的施工带来了很大难度。
  4、基坑工程普遍涉及土质系统的稳定、渗流以及本体与周边变形等影响,它是一项包含了结构形式、地质处理以及降排工程的一个系统的工程,它的控制方案应该与施工技术进行整体结合。
  5、基坑在软土的环境施工中,在开挖的过程中可能会出现位移与较大沉降,但考虑各种因素带来的影响,以及对周边各聚氨酯带来的威胁,对于施工的工期控制也非常重要。
  6、基坑工程因为施工难度较大、技术比较复杂这些因素,一旦处理不得当就会带来很大的风险。如果出现了问题,便很难修复,会从根本上来影响到建筑整体的质量以及安全的使用。所以在基坑施工之中,必须要从质量标准与技术规范上来严格进行把关。
  7、基坑的施工要考虑到周边的环境、地质的条件、施工的组织、建筑的结构以及材料的机具等一系列因素影响,对于支护结构施工上必须要与实体项目进行结合,来综合的进行选择。
  二、建筑基坑稳定性的分析
  1、整体稳定性的分析
  支护或者放坡开挖的基坑,在对整体的稳定性进行计算分析时,普遍应用圆弧滑动发。然而在基坑放坡开挖的过程中,边坡失去稳定性主要原因是,土方开挖所引起基坑内外的压力之差,同时也包含了水位差。在存在支护基坑之中,利用这种方法对支护结构与地基整体的抗滑动的稳定性进行验算的时候,需要对支护结构的外侧锚拉或内支撑的结构与墙面垂直的一些特点特别注意,与边坡稳定的验算圆弧滑动不相同,一般滑动面圆心在挡墙的上方,一般与内侧附近比较靠近。一般在试算的时候需要有效确定最小的安全系数与最危险滑动面。在对支撑的作用进行考虑的时候,通常不会对整体的稳定造成破坏。所以,对于支护结构只进行一道支撑设计的时候,需要对整体的滑动进行验算,不对设置多道支撑进行验算。
  2、抗渗流的稳定性分析
   较大深度的基坑处在动水压力作用下的时候,特别容易导致管涌现象的发生。管涌一般指的是在渗流水作用之下,土中细小的颗粒被冲走了,土间空隙也随着扩大,形成管状的渗流通道现象。在基坑开挖的过程之中,因为降水的原因使基坑的内外形成一个较大水力的梯度,并产生了很大渗流力,如果不对其加以处理,很可能会在坑壁或者是坑底产生管涌或者是流砂现象,导致临近建筑的损坏或者是基坑的破坏。所以在工程施工的实际过程中,经常在基坑的周围设置一个止水帷幕,来有效抵抗渗流力的作用。
  3、底部土体抗隆起稳定性的分析
  许多隆起的稳定性计算公式之中,对抗隆起安全的系数进行验算的时候,只给出了纯砂土,c=0或纯粘土,φ=0的公式,基本很少对c和φ同时的考虑。显然对一般粘性土质来说,土体的抗剪强度当中应该包括有和的一些因素。上海同济大学的汪炳鉴等人参照太沙基于普朗特尔地基承载力的公式,同时将墙地面平面作为极限承载力求值的基准,建议应用下面公式对抗隆起的稳定性进行验算,来求出墙体插入的深度:
  
  其中,D是桩嵌入的长度,q是基坑顶面地面的超载,H是基坑開挖的深度,φ是桩地面处的土层内摩擦角,γ是桩顶面到各个图层加权平均的重度,c是桩地面图层黏聚力,Nq,Nc都是地基极限的承载力计算的系数。
  应用普朗特尔的公式:
  
  
  应用太沙基的公式:
  
  
  三、设计实例
  在某个工程之中其基坑开挖的深度是12.98米,应用内支撑的直呼结构与桩为φ600@1200。
  1、对于整体稳定性的验算,如图一所示。
  
  图一 整体稳定性验算的简图
  计算的方法为瑞典条分发的应力状态——总盈利的法条分发中土条的宽度为0.04米。
  滑裂面的数据:
  圆心的坐标Y是9.03米。
  圆弧的半径R是13.32米。
  整体稳定的安全系数Ks是1.394。
  圆心坐标X是-2.14米。
  2、对抗倾覆稳定性的验算。
  抗倾覆的安全系数为:
  
  在这个系数之中,Mp是被动土压以及支点力对于桩底抗倾覆的弯矩,内支撑的支点力普遍由内支撑的抗压力来决定,Ma是主动土压对于桩底倾覆的弯矩。
  经过计算工况一到工况七都满足规范所要求的。而工况八到工况14,存在刚性铰,不对抗倾覆进行计算。
  3、对于抗隆起的验算,如图二所示。
  普朗特尔的公式,K>1.1~1.2:
  
  
  图二 抗隆起的验算简图
  
   其中Ks等于2.68,满足>1.1的要求。
  结语:在本文之中,初步对于坑及稳定性影响的重要因素进行分析,经过上述工程实例的计算与分析,从而将基坑稳定性分析与验算的方法进行明确,同时还强调抗隆起的计算对于基坑稳定性的分析重要性质,为日后设计工作上提供了一定帮助。
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