《深基坑地连墙设计问题探讨》由会员分享，可在线阅读，更多相关《深基坑地连墙设计问题探讨（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、深基坑地连墙设计问题探讨 丛蔼森 （北京远通达科技有限责任公司）摘要：本文根据作者多年从事地下连续墙设计及施工的经验和体会 ，对于深基坑地连墙设计中的几个问题进行了探讨，特别指出了深基坑渗流计算的重要性，认为地连墙的最小入土（岩）深度应当由基坑渗流计算结果来确定。关键词：基坑 地下连续墙 渗流计算 1概况目前大型建筑和桥梁深基础多采用大直径圆形或多边形地下连续墙作为深基坑的支护结构。在圆形基坑开挖过程中，往往在墙的内侧浇筑砼内衬，两者联合作为支撑；而多边形基坑则采用钢管（型钢）、钢筋混凝土结构或锚杆（索）作为支撑。 本文对深基坑支护设计问题进行探讨。2对地连墙设计的基本要求21应补充完善有关工
2、程地质、水文地质等方面的设计基础资料。 地连墙与桩基础受力特点不同，所以对地基的要求也不相同。桩基础是以承受垂直荷载为主的，它对地基的主要要求是桩侧摩阻力和桩端垂直承载力；而基坑地连墙是以承受水平荷载为主的，它对地基的主要要求是：（1）土的抗剪强度（c，）（2）变形特性指标（3）地层透水特性指标（4）地下水埋深、承压资料由此可见，基坑工程地质勘察与桩基础是有区别的。目前初设前的地质报告常常是按桩基础要求提供的。如果采用地下连续墙，则应当对工程初期的地质勘察资料进行复核，必要时应进行补充勘察工作，特别应注意以下几点：（1）提供各个地层的物理力学指标（现场测试和室内实验），（2）地下水的特性（如埋
3、深、补给来源、承压、连通情况），（3）当底部有岩石时，则应详细查明和提供全风化、强风化、弱风化和微风化层的厚度、物理力学指标和透水性指标，（4）必须进行抽水、注水或压水试验，提供各地层的渗透性指标，（5）必须查明汛期洪水位、潮水位和地下水的关系，提供有关数据。22根据不同阶段的勘察报告及有关资料和地下连续墙的结构受力特点，结合水文和工程地质条件进行分析计算；进一步优化结构设计和配筋。23很多深基坑工程地质条件复杂，其地下水位有时受潮汐或波浪的影响，出现渗流破坏的可能性非常之大。为此必须进行相关的渗流稳定计算分析，以确保工程安全施工。24地下连续墙设计是施工详图阶段的设计，如果没有深入地了解并掌
4、握地连墙的工程装备和施工工艺特点，是搞不好地连墙设计的。必须根据水文地质和工程地质条件和施工环境等因素，合理确定施工方案和工艺，才能搞出符合实际的地连墙设计。3深基坑设计工作的优化31在取得基本资料初勘、详勘和补勘设计参数之后，应参考相关工程的有关资料和参数以及结合在过去工程中的经验和体会，进行分析对比，选择较为适当的一组或几组参数，以进行对比计算；从中选定一组较为合理的计算参数作为设计依据。32选用多种计算方法，进行对比计算分析。由于工程地质条件复杂，基坑规模大，承受的荷载变化很大，故需综合考虑各种因素，选用多种计算参数和计算方法，进行计算分析对比，以保证设计、施工工作的安全进行。33有些深
5、基坑的渗流问题非常复杂，我们应当慎重对待。我们从某初勘报告发现岩石弱透水层的透水性比常规大得多，通过补充勘探而得到证实，此层的透水性不但比岩石表层的全风化和强风化层大（通常认为小），甚至比表层的第四系砂层还大。因此，不能以为渗透破坏只发生在第四系的软弱地层（如淤泥和砂层）中。实际上，在超深（例如30-40m以上）基坑中，其底部透水性较大的岩层中也会发生渗透破坏。34通常情况下，应当根据多种不同的计算方法和程序，专门进行基坑渗流计算，同时根据该基坑工程特点，进行墙体结构和稳定计算。 渗流计算方法有： （1）三维空间有限差分法（2）平面有限元法（3）手算法结构和稳定计算主要方法有：（1）空间有限元
6、法 （2）弹性地基梁法 （3）圆井整体计算法这里要指出的是，对于超深基坑来说，现有的基坑设计规范中有关渗流的计算公式不是完全适用的，此时可参考上述方法，进行专门计算。35在计算中，我们应选择最为不利的断面进行分析，比如：（1）地基上部没有（或极少）隔水层，下面砂层和透水基岩中水互相连通，此时最易产生渗透不稳定状况，（2）从基坑平面看，某些存在着薄弱地层（如淤泥、流沙）部位，（3）基坑局部超深部位,（4）承受特殊荷载部位。4渗流计算41渗流计算内容 深基坑渗流计算应包括以下内容：（1）基坑整体渗流计算通过计算，得到各计算点的渗透水压力（图）和基坑内侧的渗透流量和总水量。 （2）核算基坑底面的渗流
7、出逸比（坡）降是否满足要求，是否会发生管涌。 （3）检验地连墙墙底进入隔水层内的深度是否满足渗透稳定要求。如果该层的厚度比较薄，不能满足要求时，应将墙底再向下加深到新的隔水层内，直到满足要求为止。 （4）核算基坑底部抵抗承压水突涌的能力。当基坑中存在着承压水时，应当核算基坑底部土体能否抵抗承压水的压力并且具有足够的安全系数。对于超深基坑或者坑底有多个承压水层而隔水层厚度较薄时，必须进行此种计算。 （5）核算基坑涌水量和抽水井设计是否满足要求。42三维空间有限差分法421计算原理某基坑涌水动力分析模型如图1所示，为一井壁不透水、井底透水、井壁超深的集水井。渗水动力基本方程为不考虑降雨渗入的地下水
8、渗流偏微分方程组。 图1 基坑渗流分析图方程组的解算方法为极坐标的三维有限差分法。垂直计算深度至基岩裂隙含水层底面。422结果分析通过某基坑计算结果得知，原设计中采用的墙底入土（岩）深度，虽然结构和稳定计算结果均能满足要求；但渗流计算得到的最大出逸比降为允许比降的3倍多，会发生渗透破坏，故总体是不安全的。而当把入岩深度加大到某一深度时并在墙底进行帷幕灌浆时，渗流即无大碍。由此可见应当把渗流计算出来的hd作为基坑地连墙入土（岩）深度的主要依据。43平面有限元法（略） 图2 均匀土层渗透水压力图44手算法441计算原理见图2上图是均匀地基中基坑的渗透水压力图。在分层地基中，可以认为总的水头损失等于
9、各分层地基中水头损失之和；且各层土的渗透系数k和渗透比降i成反比。由此我们首先求得最小的渗透比降i（其渗透系数k最大），再推求其余i值，再分段求出其水头损失值，最后可得到地连墙上的全部渗透水压力图形。并且可以判断基坑底部渗流是否稳定。442计算结果（见图3）图3基坑渗透水压力图45渗流计算成果分析 通过基坑渗流计算，使我们了解了它的重要性。在多数情况下，应当把渗流计算出来的hd作为基坑地连墙入土（岩）深度的主要依据，也即应考虑把地连墙墙底的入土（岩）深度hd增加到一定的数值，保证基坑不会发生渗透坏事故；并且要求把透水性很大的墙底弱风化层和部分的微风化层，用灌浆的方法加以封堵，使基坑能够正常施工
10、。5结构计算： 51空间有限元的计算方法。511圆形地连墙根据地连墙及其内衬的结构特点，考虑施工过程，采用壳单元模拟圆形地连墙及其内衬。由于地连墙基础刚度较大，在开挖过程中的侧向土压力作用下，墙体位移较小，因此可采用静止土压力计算作用在墙上的侧压力，静止土压力计算采用水土分算法。计算轴对称荷载时，将地连墙范围内土层高度平均计算。为考虑各土层的高低起伏，采用一个偏载工况，其荷载取静止土压力的20，加载范围为对称1/4圆周。由于墙体位移较小，可不计淤泥层的土弹簧作用（偏于安全），计算时，假设地连墙嵌入弱风化层部分是嵌固不动的或弹性支承。512多边形地连墙也可按空间有限元进行计算。52圆井整体计算法
11、采用考虑支护结构、内支撑结构及土空间整体协同作用有限元的计算方法。桩墙内支撑体系内力计算显然是个三维分析问题。这一问题的求解是比较复杂的，因为涉及到结构与土的相互作用问题。如果采用一般的处理方法，即采用三维分析，则存在计算复杂，计算工作量十分巨大的问题(对每一个桩墙均要剖分很小的单元)，因此必须将模型简化，在满足精度的前提下，尽可能减少计算工作量，使程序更加实用。具体简化的办法如下：（1）将基坑周边分成几个计算区域，同一计算区域的支护信息相同，地质条件相同。（2）将每根桩或每单位长度的墙看成是一个超级的子结构，这一子结构包括桩墙和土体，主动和被动土压力。（3）单独求解子结构，可采用单桩内力计算
12、的一套方法，将刚度和荷载凝聚到与支撑（锚）的公共节点上，这是一个一维梁计算问题。（4）单独求解内支撑系统，将所得子结构刚度，荷载迭加到内支撑系统，求解后即为最终结果，这是一个二维梁计算问题。运用上述方法，可将计算工作量减少几十倍，但丝毫不会丧失计算精度。某工程采用的就是此种计算方法。53弹性地基梁法 本计算法是假定地连墙为一个竖向放置的弹性地基梁，其支撑型式可为钢（砼）支撑、锚杆（索）或砼内衬，也可以是悬臂的。可以考虑各种荷载和墙底支承条件的影响。54成果分析通常情况下，对于圆筒型地连墙来说，弹性地基梁法求得的最大弯矩比按空间结构计算的弯矩偏大些。根据计算分析得知，采用不同的计算参数和方法得到
13、的墙体内力和位移出入很大。应当根据以往的设计经验和已成工程的原型观测结果，选定适合于工程的设计内力和位移，为基坑和地连墙的设计提供依据。6结语：61根据有关资料，采用多种计算方法进行结构和渗流计算，综合进行技术经济比较，给出地连墙入土（岩）深度hd和墙底帷幕灌浆深度建议值，并由此计算和选定弯矩以及配置钢筋。62地连墙墙底深度是保证基坑开挖期间的安全稳定的关键，也就是说地连墙在基坑坑底以下的入土（岩）深度hd的大小应当由渗流稳定和结构强度稳定综合确定，通常是由渗流稳定求出的hd起控制作用。63这里应特别指出基坑是否稳定是由多种因素决定的。结合过去的工程实例，可知基坑破坏的主要原因并不是因钢筋配的
14、太少，而是设计的入岩深度hd不够深而造成管涌、突水等渗水破坏。通常认为基坑事故破坏80%以上与水有关。所以可以说，没有渗流计算的设计是不完整的设计。在保证基坑稳定的情况下，可通过渗流计算，得出最小的入岩深度hd。64以上仅为我们在设计、施工工作中的一点体会，相信会对优化改进设计方案及施工中质量安全方面有所帮助，为其它工程提供参考。 参考文献丛蔼森 ，“地下连续墙的设计施工与应用”，2001，中国水利水电出版社我的大学爱情观1、什么是大学爱情：大学是一个相对宽松，时间自由，自己支配的环境，也正因为这样，培植爱情之花最肥沃的土地。大学生恋爱一直是大学校园的热门话题，恋爱和学业也就自然成为了大学生在
15、校期间面对的两个主要问题。恋爱关系处理得好、正确，健康，可以成为学习和事业的催化剂，使人学习努力、成绩上升；恋爱关系处理的不当，不健康，可能分散精力、浪费时间、情绪波动、成绩下降。因此，大学生的恋爱观必须树立在健康之上，并且树立正确的恋爱观是十分有必要的。因此我从下面几方面谈谈自己的对大学爱情观。2、什么是健康的爱情：1) 尊重对方，不显示对爱情的占有欲，不把爱情放第一位，不痴情过分；2) 理解对方，互相关心，互相支持，互相鼓励，并以对方的幸福为自己的满足; 3) 是彼此独立的前提下结合；3、什么是不健康的爱情：1)盲目的约会，忽视了学业;2)过于痴情，一味地要求对方表露爱的情怀，这种爱情常有病态的夸张;3)缺乏体贴怜爱之心，只表现自己强烈的占有欲;4)偏重于外表的追求;4、大学生处理两人的在爱情观需要三思：1. 不影响学习：大学恋爱可以说是一种必要的经历，学习是
