相关支护结构作用与降水效应的地基变形计算

　　1.引言

 

　　基坑的开挖，带来的不仅仅只是城市经济的发展，还有许多诸如支护结构的强度控制和基地不会发生变形的情况考虑。或是往往只是简单的注意基地的支护结构，而忽视了基地的降水、地基地应力、人为开挖等其它外部环境的影响，使得基地容易产生变形。

 

　　基坑支护是一门涉及诸多学科的工程。理论的掌握固然重要，但掌握与了解更多的目的还是要懂得如何运用这类学科的各项理论与实际知识，计算出最符合防止地基变形的方案，来保证地基的稳定和安全性；同时也还要兼顾周边环境，从而减少安全隐患，确保工程最终的顺利进行与竣工。由此可见，地基的变形需要采取严格的措施去控制。

 

　　2.地基稳固的概念

 

　　所谓的地基稳固，就是通常所说的针对不同基坑条件，运用相应的支护结构手段，最终做到流土的减少出现、基坑的隆土坚固以及消除降水引起的地基变形、从而保证基坑的完全稳定。

 

　　3.支护结构体系下的基坑破坏形式

 

　　3.1支护体系的几种基本结构

 

　　支护结构体系主要有三大类基本结构：混泥土搅拌支护结构体系、桩墙式支护结构体系、土钉墙支护体系。

 

　　3.2支护体系的基坑破坏形式

 

　　3.2.1混泥土搅拌支护结构体系，在这种体系下的地基，十分容易出现位移、滑坡、整体失稳和坍塌的后果。

 

　　3.2.3桩墙式支护结构体系，相比混泥泥土搅拌支护结构体系而言，这种结构体系较容易出现的破坏性基坑形式较多：沿桩底基坑土隆起、沿基坑底土整体凸起、基坑整体失去稳定性、锚固定的稳固破坏、还有内撑式和锚拉式。

 

　　3.2.4土钉墙支护体系，这种支护结构通常是由土钉和土体结合组成的体系，同时由于受到不同压力的影响，往往会使基坑出现滑坡、位移、翻倒的现象。或是在土钉的地方，也较容易出现土钉滑裂面。

 

　　3.3支护结构作用对基坑的影响

 

　　支护结构通常采取外围尺寸计算基地的基本面积，以此降低基坑底面的基本土块附加压力以及桩柱底面卧土层的土压力，达到基地沉降力计算减少的目的。

 

　　4.降水效应的方法

 

　　根据不同的基地情况，基地降水的方法又会有几种不一样的手段。首先，如果是基坑本身的渗水性较好，那么可以选择开挖明排水沟对基坑里的少量积水进行排放。而当地基的土防水性较差时，可以选用降低地下水或是建设止水幕来解决。

 

　　4.1基坑的稳固，定然离不开基地的施工降水。地基的降水，一般的操作是在基地工程接近完工时也停止降水工序。而用降水的结果，则是降水可以产生水浮力，由基坑底的水浮力借助筏板产生的水浮力，降低基坑的土压力。

 

　　降低地下水主要是根据基地的渗水情况、基地的面积、基地的开挖深度、地基的地质条件、工程的资金投入、所需的降水水位和工程的硬件设施的水平来确定的。降低地下水位往往都会打井，通过设置井点控制基地水位。有三种形式：喷射井点、单（多）层轻型井点、深井井点。

 

　　降低地下水的主要是保持地下水位在0.5-1.0m。使用条件是在避免周边的建筑及设施与地下管线管制的前提，同时将基地建设时的地下水水位保持在最合适的限度下，维护地基的稳固。

 

　　4.2设立止水幕时分需要设计横向止水幕或竖向止水幕，不同的地基有不同的考虑。只有根据实际情况确定采用何种止水幕，才能最终科学的保证基地稳定和安全。至于基地的止水幕手段，除开传统的素混凝土地下接续墙防水帷幕、高压喷射灌浆法水泥土防水帷幕和深层混合法水泥土止水帷幕等三种形式，还有近几年出现的螺旋钻机素砼和压浆防水帷幕。

 

　　4.2.1分开来说，横向止水幕有高压喷射灌浆法和深层混合法。当针对地基坑底有水时，可以设置横向止水幕去解决坑底的抗浮问题或是制止地下水涌入基坑。但此种方法只能用在基坑没有设桩的情况。如果出现矛盾的现象，就可以综合利用承压水的向上力、基地整体稳定、基地抗土浮力及坑土隆起的程度的原理，决定地基封底的水泥土厚度。

 

　　4.2.2而对于基坑内有水泥土时，需要运用深层搅拌法水泥土或是高压喷射注浆法。一般深层注浆法主要是在粘土、粉土或有淤泥的基地中。而高压喷射注浆算法则是用于粘土、粉土、沙土、碎石较多以及淤泥的基坑内。

 

　　5.地基变形计算的方法

 

　　地基变形的计算方法比较复杂，它区别于一般的唯一因素引起的地表下沉。根据基地的工程情况，需要同时注意支护结构作用与降水效应的地基变形规律，采用不同的计算方式。其中，降水效应的地基变形计算常常运用分层综合法、有限分元法或上海地区经验法等。

 

　　5.1支护结构作用与降水效应的地基变形的核心计算方法有经验、理论和数值计算方式。一般来说，经验和理论算法是一种能快速估测地基变形，同时也提供相应专业理论和实际测量数据资料的计算方法。当然，在科技的迅猛发展时代背景下，数值计算也变得越来越方便。它的优点是数值计算可以为地基工程拿出较为精确和科学的数据。在地基工程的实际操作过程中，一种方式往往不能解决地基的变形问题，而是要求用一种或是多种方法相结合的计算方式来确定地基的稳定。通常是以相关的计算公式以及半理论解析法来分别判定墙后的最大沉降量和墙体的位移尺寸。可以肯定的是，需要运用理论和经验算法，结合实际测量的方式，准确科学的计算出地基变形所要的方式。具体来说，即采用地层损失算法、稳定安全系数计算法、时空效应算法、反分析算法（分为概率论算法和非概率论算法）和经验估算方法。

 

　　5.2第一，地层分析法主要是运用了支护结构效应与基地地表下沉的相应理论。先后采用有限元算法、同时基地桩墙发生位移变形和基地地表下沉的理论，得出基地桩墙体的变化曲线，并推导出地表下沉的位移尺寸。计算所用的公式为：（，。在本公式中，x表示的是基坑周边缘土下沉的水平尺寸，是基地支护桩墙顶部的水平移动量，是基地支护桩墙水平垂直方向包含的面积）。当然，地层分析法的适用范围也是有限的，只能是在地基开挖顺利，支护体系正常运作，同时也对周边的环境没有明显的影响的前提下才能进行的。

 

　　5.3第二，但引起地基变形的计算方法，单单运用地层分析法是不够的。因为地基的变形同时会受到支护结构与降水的共同影响，所以就需要用到相应的计算公式：（其中表示基地所挖的地面沉降值，则表示降水效应下的地面下沉量。），快速准确的计算出所需数值。另外，由降水效应引起的还有单独的计算公式：（表示在降水效应中基地第i层土所带的本身附加压力，表示为基坑第i层土的厚薄程度，是基坑第i层土的压缩模数量，代表的是地下水位的下沉量）。

 

　　5.4另外，在反分析法中，非概率分析算法又分为直接与反向分析算法。反向分析算法，与一般的公式相比会显得稍微复杂一些，需要根据已有的计算公式去重新分析，算出经过推到后的新方程要求用到的数据。直接分析法，顾名思义它的使用方法就显得简单了许多，只需要用到数据分析与规划就能直接得到参数。

 

　　6.结束语

 

　　经过本文的分析，相信对相关支护结构作用与降水效应的地基变形计算有了一定的了解。但仅仅是本文的分析，还是远远不能解决地基变形的问题，这需要在实际的工作中认真按照严格标准以及科学的监测共同配合，同时也要对工作中的经验做好合理的总结，以便将地基建设的更加稳固和实用。

 

　　参考文献：

 

[1]王年香.深基坑支护设计计算中的有关问题[J].南京水利科学研究院，2011（03）：12～14.

 

[2]赵红雨.基坑开挖与降水引起的地表沉降变形耦合计算[J].山东省地矿工程勘察院，2012（12）：20～23.