1、基坑支護(hù)安全等級(jí)劃分
基坑支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí),首先應(yīng)當(dāng)依據(jù)基坑深度、工程水文地質(zhì)條件、環(huán)境條件和使用條件等合理劃分基坑側(cè)壁安全等級(jí),然后綜合基坑側(cè)壁安全等級(jí)、施工、氣候條件、工期要求、造價(jià)等因素合理選擇支護(hù)結(jié)構(gòu)類型。同一基坑的不同側(cè)壁可分別確定為不同的安全等級(jí),并依據(jù)側(cè)壁安全等級(jí)分別進(jìn)行設(shè)計(jì)。但當(dāng)采用內(nèi)支撐支護(hù)體系時(shí),應(yīng)以支撐兩側(cè)安全等級(jí)高的控制設(shè)計(jì)。表 32.2.1 為北京地方標(biāo)準(zhǔn)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》(db11/489)有關(guān)基坑側(cè)壁安全等級(jí)確定原則。
注:
(1)h───基坑開(kāi)挖深度。
(2)α───相對(duì)距離比 a=x/ha 。為管線、鄰近建(構(gòu))筑物基礎(chǔ)邊緣(樁基礎(chǔ)樁端)離坑口內(nèi)壁的水平距離與基礎(chǔ)底面距基坑底垂直距離的比值,見(jiàn)圖 32.2.1。
(3)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件分類:
ⅰ 復(fù)雜──稍密以下碎石土、砂土和填土,軟塑~流塑粘性土,地下水位在基底標(biāo)高之上,且不易疏干;
ⅱ 較復(fù)雜──中密碎石土、砂土和填土,可塑粘性土,地下水位在基底標(biāo)高之上,但易疏干;
ⅲ 簡(jiǎn)單──密實(shí)碎石土、砂土和填土,硬塑~堅(jiān)硬粘性土,基坑深度范圍內(nèi)無(wú)地下水。
坑壁為多層土?xí)r可經(jīng)過(guò)分析按不利情況考慮。
(4)如鄰近建(構(gòu))筑物為價(jià)值不高的、待拆除的或臨時(shí)性的,管線為非重要干線,一旦破壞沒(méi)有危險(xiǎn)且易于修復(fù),則α值可提高一個(gè)范圍值;對(duì)變形特別敏感的鄰近建(構(gòu))筑物或重點(diǎn)保護(hù)的古建筑物等有特殊要求的建(構(gòu))筑物、當(dāng)基坑側(cè)壁安全等級(jí)為二級(jí)或三級(jí)時(shí),應(yīng)提高一級(jí)安全等級(jí);當(dāng)既有基礎(chǔ)(或樁基礎(chǔ)樁端)埋深大于基坑深度時(shí)應(yīng)根據(jù)基礎(chǔ)距基坑底的相對(duì)距離、附加荷載、樁基礎(chǔ)形式以及上部結(jié)構(gòu)對(duì)變形的敏感程度等因素綜合確定α值范圍及安全等級(jí)。
(5)同一基坑周邊條件不同可分別劃分為不同的安全等級(jí)。(當(dāng)采用內(nèi)支撐時(shí),應(yīng)以對(duì)應(yīng)安全等級(jí)嚴(yán)的控制)
2、有限寬度土壓力的計(jì)算
實(shí)際工程中,常常遇到這樣一種情況,擬建基坑距離既有地下結(jié)構(gòu)物較近,基坑外的土體不再是連續(xù)的,由于地下結(jié)構(gòu)物的存在以及它的遮攔作用,此種情況下支護(hù)結(jié)構(gòu)上的土壓力不同于普通半無(wú)限連續(xù)土體的情況,產(chǎn)生土壓力的土體為支護(hù)結(jié)構(gòu)與地下結(jié)構(gòu)物之間的有限土條(圖32.2.2-1)。在相同的土層條件下,有限范圍土體的土壓力小于普通半無(wú)限連續(xù)土體的土壓力。但是,需要注意的是,有限范圍土體中的部分或全部可能是既有地下結(jié)構(gòu)物施工時(shí)的回填土,必須引起重視。當(dāng)臨近基坑的建筑物基礎(chǔ)低于基坑底面時(shí),且外墻距支護(hù)結(jié)構(gòu)凈距 b 小于 h×tg(45°- φk/2)時(shí),有限寬度土體作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上任意點(diǎn)的水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值 e ak 可基于極限平衡原理進(jìn)行計(jì)算。北京地方標(biāo)準(zhǔn)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》(db11/489)規(guī)定,當(dāng)臨近基坑的建筑物基礎(chǔ)低于基坑底面時(shí),且外墻距支護(hù)結(jié)構(gòu)凈距b小于h×tg(45°- φk/2)時(shí),可按下列方法計(jì)算作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上任意點(diǎn)的有限寬度土體水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值eak(圖32.2.2-1):
1. 當(dāng)計(jì)算點(diǎn)深度 z ≤ b×ctg(45°- φk/2),或 z≥b×ctg(45°- φk/2)+ dh 時(shí),按常規(guī)方法計(jì)算;
2. 當(dāng)計(jì)算點(diǎn)深度 b×ctg(45°- φk /2)<z< b×ctg(45°- φk/2)+ dh 時(shí):
(1) 對(duì)于黏性土、粉土和地下水位以上的砂土、碎石土:
(2) 對(duì)于地下水位以下的砂土、碎石土:
式中
h──基坑深度;
z──計(jì)算點(diǎn)深度;
dh ──臨近建筑物基礎(chǔ)埋置深度;
nb ──系數(shù),nb =b/htg(45°- φk/2)。
3、基坑上部采用放坡或土釘墻,下部采用排樁或地下連續(xù)墻時(shí)的土壓力計(jì)算針對(duì)基坑上部采用放坡或土釘墻、下部采用排樁或地下連續(xù)墻的組合支護(hù)型式,在實(shí)際設(shè)計(jì)計(jì)算中往往不考慮樁(墻)頂部以上土體與樁(墻)支護(hù)結(jié)構(gòu)間的相互影響而導(dǎo)致計(jì)算中低估上部土體對(duì)樁(墻)支護(hù)結(jié)構(gòu)的作用效應(yīng)、使計(jì)算結(jié)果偏于不安全。如將土釘墻部分的土層重力按作用在樁墻頂面的分布荷載考慮(常規(guī)方法)并按朗肯土壓力方法計(jì)算作用在樁墻上的水平荷載實(shí)際上是將樁墻頂部以上的土壓力人為的略去了一部分(見(jiàn)圖 32.2.3cdfbf 部分)。通過(guò)不同基坑深度的實(shí)例試算,當(dāng)上部土釘墻支護(hù)高度 h1 等于 0.5h 時(shí)(坡度 1:0.2左右),常規(guī)計(jì)算方法的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際相比,土壓力小 5%~15%,最大彎距小 5%~20%,第一排錨桿(錨桿設(shè)置在樁頂)拉力小 20%~60%。安全儲(chǔ)備隨放坡或土釘墻支護(hù)高度(h1)與基坑總深度的比值的增大而降低,特別當(dāng)放坡或土釘墻支護(hù)的高度(h1)大于基坑總深度的 1/2 時(shí),其降低幅度明顯。因此,北京地方標(biāo)準(zhǔn)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》(db11/489)強(qiáng)調(diào)當(dāng)放坡或土釘墻支護(hù)的高度(h1)大于基坑總深度的 1/2 時(shí),應(yīng)考慮樁(墻)頂部以上土體與樁(墻)支護(hù)結(jié)構(gòu)間的相互影響,即計(jì)算出樁頂或墻頂平面以上的水平荷載的合力(圖 32.2.3cdfbf 部分),將該合力換算為作用在樁頂或墻頂?shù)交追秶鷥?nèi)的倒三角型分布荷載部分。同時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制樁(墻)頂部的水平位移。
4、勘察報(bào)告的使用與參數(shù)選取
使用勘察報(bào)告時(shí),首先查明勘察時(shí)的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件是否與實(shí)際施工時(shí)相符,有無(wú)影響或變化因素。同時(shí)設(shè)計(jì)選取的鉆孔地質(zhì)柱狀圖或地質(zhì)剖面應(yīng)具有代表性,當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件復(fù)雜時(shí),應(yīng)當(dāng)沿基坑周邊劃分多個(gè)有代表性的計(jì)算剖面。在設(shè)計(jì)選取力學(xué)參數(shù)指標(biāo)時(shí),一定要注意試驗(yàn)方法對(duì)參數(shù)以及計(jì)算結(jié)果的影響并應(yīng)考慮水及工程活動(dòng)(擾動(dòng))對(duì)參數(shù)的影響后合理選取。同時(shí),應(yīng)將抗剪強(qiáng)度指標(biāo)與土的其它物理、力學(xué)參數(shù)(包括室內(nèi)、原位試驗(yàn))的進(jìn)行對(duì)比分析,判斷計(jì)算采用的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的可靠性與合理性,防止誤用。當(dāng)抗剪強(qiáng)度指標(biāo)與其他物理力學(xué)參數(shù)的相關(guān)性差,或巖土勘察資料缺少可靠數(shù)據(jù)時(shí),應(yīng)結(jié)合類似工程經(jīng)驗(yàn)和相鄰、相近場(chǎng)地的巖土勘察數(shù)據(jù)通過(guò)可靠的綜合分析判斷后合理取值 。對(duì)于非飽和土,由于其具有不同程度的吸力及負(fù)孔隙壓力,由此產(chǎn)生吸附強(qiáng)度并形成表觀凝聚力,當(dāng)這種土的含水量和孔隙比發(fā)生變化時(shí),其吸力發(fā)生變化,吸附強(qiáng)度也隨之變化。當(dāng)土體飽和時(shí),吸力及負(fù)孔隙壓力消失,表觀凝聚力隨之喪失,土的抗剪強(qiáng)度急劇降低 。這一特性恐怕是大雨、鄰近地下水管滲漏等水患導(dǎo)致基坑邊坡變形增加、支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、邊坡失穩(wěn)等基坑事故的主要原因。目前測(cè)定抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的室內(nèi)常規(guī)試驗(yàn)主要進(jìn)行原狀土(非飽和土)的直剪試驗(yàn)(不能測(cè)定非飽和土的吸力),所求得的凝聚力實(shí)際包含有真凝聚力 c 和各種不同來(lái)源的表觀凝聚力,其中真凝聚力 c 的數(shù)值很小,而吸附強(qiáng)度的數(shù)值大卻是不穩(wěn)定的。例如有些地區(qū)的勘察報(bào)告中,普通粘性土、粉土的凝聚力值有時(shí)可大達(dá) 60~100kpa,懷疑“表觀凝聚力”占有較大的份額。因此,若有十分的把握基坑不會(huì)遇到各種水的影響,則可充分利用“表觀凝聚力”以節(jié)約工程費(fèi)用。否則,需充分考慮“表觀凝聚力”減小甚至喪失后基坑的安全,建議在此類情況下,基坑支護(hù)設(shè)計(jì)計(jì)算選用抗剪強(qiáng)度指標(biāo)時(shí),需對(duì)勘察報(bào)告提供的土的凝聚力建議進(jìn)行折減。
5、基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件的應(yīng)用
目前基坑支護(hù)設(shè)計(jì)計(jì)算的商業(yè)軟件眾多,軟件可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手算,又解決了手算無(wú)法實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜計(jì)算問(wèn)題,給巖土工程師設(shè)計(jì)計(jì)算提供了方便。但是,當(dāng)前基坑工程領(lǐng)域有過(guò)分依靠軟件的傾向,惟軟件是從,常常會(huì)得出一些啼笑皆非、不合常理的結(jié)果來(lái)。30 年前,同濟(jì)大學(xué)俞調(diào)梅教授曾對(duì)電子計(jì)算機(jī)的作用提出了不要“garbage into ,garbage out” 的警世名言。俞教授認(rèn)為輸入計(jì)算機(jī)運(yùn)算的數(shù)據(jù)是至關(guān)重要的,如果輸入的數(shù)據(jù)沒(méi)有工程意義,即使計(jì)算機(jī)再精確,輸出的結(jié)果也是垃圾,沒(méi)有任何工程意義 。而輸入的數(shù)據(jù)是否具有工程意義,與巖土工程師的基本理論、工程經(jīng)驗(yàn)、綜合判斷有關(guān)。
此外,目前眾多的基坑支護(hù)設(shè)計(jì)商業(yè)軟件良莠不齊,其中有些軟件還存在著錯(cuò)漏,設(shè)計(jì)時(shí)也常常發(fā)現(xiàn)不同的軟件其計(jì)算結(jié)果不同,這就更加需要巖土工程師具有一雙火眼金睛,而這雙眼睛的煉成,大概需將巖土理論置于工程實(shí)踐的八卦爐中煅燒,不過(guò)七七四十九天是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。
下面列舉筆者在實(shí)際工程中遇到的一些軟件應(yīng)用方面的問(wèn)題。
(1)支護(hù)結(jié)構(gòu)明顯不合常理的水平位移
錨拉式或支撐式支擋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)中,有時(shí)出現(xiàn)如下所述的水平位移明顯不合常理的情況。設(shè)計(jì)采用彈性支點(diǎn)法計(jì)算支擋結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移,計(jì)算結(jié)果顯示,護(hù)坡樁(或墻)頂部的水平位移為向基坑外幾個(gè)厘米。眾所周知,當(dāng)擋墻的位移方向朝向土體時(shí),墻后土體對(duì)擋墻的作用將向被動(dòng)土壓力發(fā)展,不太可能發(fā)生如此之大的位移(向基坑外有微小的位移是可能的),而且大量的工程實(shí)測(cè)表明,支護(hù)結(jié)構(gòu)的頂部位移一般都是朝向基坑內(nèi)的。因此,上述的計(jì)算結(jié)果既與土力學(xué)的基本概念相悖,也不符合工程實(shí)際。出現(xiàn)這種情況,有可能是計(jì)算軟件本身的缺陷,也有可能是巖土工程師的不求甚解。
(2)不合理的預(yù)應(yīng)力錨桿長(zhǎng)度
試驗(yàn)表明,工程中常用的拉力型錨桿受力時(shí),錨固體與土體的粘結(jié)應(yīng)力沿錨固段全長(zhǎng)的分布是很不均勻的。能有效發(fā)揮錨固作用的粘結(jié)應(yīng)力分布長(zhǎng)度是有一定限度的,亦即平均粘結(jié)應(yīng)力隨著錨固長(zhǎng)度的增加而減少。當(dāng)錨固段長(zhǎng)度超過(guò)一定值后,土體與錨固體的粘結(jié)強(qiáng)度將不能在錨固段長(zhǎng)度范圍內(nèi)同時(shí)發(fā)揮,此時(shí)增加錨固長(zhǎng)度對(duì)錨桿承載力的提高極為有限,甚至可以忽略不計(jì)。因此,錨桿錨固段存在一個(gè)合理、經(jīng)濟(jì)的長(zhǎng)度范圍。
而在一些工程中,拉力型錨桿的錨固段設(shè)計(jì)長(zhǎng)度達(dá)到 20~30m 甚至更大,如果這些錨桿的承載仍然按照土體的粘結(jié)強(qiáng)度充分發(fā)揮計(jì)算,恐怕要高估承載力而使得設(shè)計(jì)偏于不安全。
(3)鋼絞線截面面積計(jì)算錯(cuò)誤
某軟件在計(jì)算 φs15.2 鋼絞線的抗拉承載力時(shí),用鋼絞線的公稱直徑(鋼絞線外接圓直接)計(jì)算截面面積,進(jìn)而計(jì)算鋼絞線的抗拉承載力如下(以單根為例):
而 φs15.2 鋼絞線的公稱截面面積為 139mm2 ,實(shí)際的抗拉承載力為 183480n,為該軟件計(jì)算值的 76.6%。上述計(jì)算犯了照貓畫(huà)虎的錯(cuò)誤。若設(shè)計(jì)人員缺乏專業(yè)的基本概念,不假思索,未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤,采用上述數(shù)據(jù)會(huì)導(dǎo)致多么嚴(yán)重的后果。
(4)構(gòu)件的計(jì)算內(nèi)力與承載力相差懸殊
擋土構(gòu)件彎矩計(jì)算值很小,而實(shí)際的截面受彎承載力卻很大(截面尺寸大或配筋大);或者相反,擋土構(gòu)件彎矩計(jì)算值很大,而實(shí)際的截面受彎承載力卻很小。以上計(jì)算彎矩和截面承載力極不匹配的情況的出現(xiàn),說(shuō)明設(shè)計(jì)人員具有一定的工程經(jīng)驗(yàn),已經(jīng)意識(shí)到了軟件計(jì)算結(jié)果的問(wèn)題,但未從根本上加以糾正,讓人無(wú)法判斷此等設(shè)計(jì)方案的安全性和合理性。
(5)土釘墻整體穩(wěn)定計(jì)算時(shí)確定滑動(dòng)面的錯(cuò)誤
某基坑設(shè)計(jì)方案在計(jì)算土釘墻整體穩(wěn)定時(shí),先計(jì)算天然土坡整體穩(wěn)定的滑動(dòng)面及安全系數(shù),然后將天然土坡的最危險(xiǎn)滑動(dòng)面作為計(jì)算土釘墻邊坡整體穩(wěn)定時(shí)的最危險(xiǎn)滑動(dòng)面,土釘墻邊坡的最危險(xiǎn)滑動(dòng)面并未因土體中設(shè)置土釘(錨桿)而改變,這種以不變應(yīng)萬(wàn)變的做法顯然是錯(cuò)誤的,設(shè)置土釘(錨桿)后,整體失穩(wěn)的最危險(xiǎn)滑動(dòng)需考慮土釘(錨桿)的作用重新進(jìn)行搜索。將天然土坡的最危險(xiǎn)滑動(dòng)面作為土釘墻邊坡的最危險(xiǎn)滑動(dòng)面,高估了土釘墻的整體穩(wěn)定性。
6、雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)件設(shè)計(jì)
雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)是由相隔一定間距的前、后排樁及樁頂連梁構(gòu)成的剛架結(jié)構(gòu)。雙排樁剛架支護(hù)結(jié)構(gòu)中的樁與其它支擋式結(jié)構(gòu)中的樁,受力特點(diǎn)有本質(zhì)的區(qū)別。錨拉式、支撐式、懸臂式結(jié)構(gòu)中的護(hù)坡樁,在水平荷載作用下只產(chǎn)生彎矩和剪力,且樁頂彎矩為零(或很小忽略不計(jì))。而雙排樁剛架結(jié)構(gòu),由于其剛架的受力特點(diǎn),在水平荷載作用下,樁的內(nèi)力除彎矩、剪力外,軸力不容小視,而且樁頂彎矩較大,其符號(hào)與樁身彎矩相反(圖32.2.6)。前排樁的軸力為壓力,后排樁的軸力為拉力。此外,正如普通剛架結(jié)構(gòu)對(duì)相鄰柱間的沉降差非常敏感一樣,雙排樁剛架結(jié)構(gòu)前、后排樁沉降差對(duì)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、變形影響很大。
鑒于雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的上述受力特征,設(shè)計(jì)時(shí)除要建立科學(xué)合理的計(jì)算模型外,以下幾方面值得注意。
(1)雙排樁的樁身內(nèi)力有彎矩、剪力、軸力,以受彎為主,需按偏心受壓、偏心受拉構(gòu)件進(jìn)行截面承載力計(jì)算,設(shè)計(jì)、構(gòu)造應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》gb50010的有關(guān)規(guī)定。
(2)雙排樁結(jié)構(gòu)樁頂連梁的跨高比一般較小,應(yīng)根據(jù)其跨高比判斷屬于普通受彎構(gòu)件或深受彎構(gòu)件。在根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》gb50010 判別連梁是否屬于深受彎構(gòu)件時(shí),可按照連續(xù)梁考慮。連梁的內(nèi)力有軸力、彎矩、剪力,以受剪為主,其截面設(shè)計(jì)、構(gòu)造應(yīng)符合該規(guī)范的有關(guān)規(guī)定。
(3)雙排樁結(jié)構(gòu)樁頂與連梁的連接按完全剛接考慮,其受力特點(diǎn)類似于混凝土結(jié)構(gòu)中框架頂層,因此,該處的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》gb50010 對(duì)框架頂層端節(jié)點(diǎn)的有關(guān)規(guī)定。尤其,樁與連梁受拉鋼筋的搭接長(zhǎng)度不應(yīng)小于 1.5la(la為受拉鋼筋的錨固長(zhǎng)度)。
(4)雙排樁結(jié)構(gòu)的前排樁樁端宜處于樁端阻力高的土層。采用泥漿護(hù)壁灌注樁時(shí),施工時(shí)的孔底沉渣厚度不應(yīng)大于 50mm,或應(yīng)采用樁底后注漿加固沉渣。
7、內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)及荷載組合問(wèn)題
周邊環(huán)境復(fù)雜、地質(zhì)條件復(fù)雜、軟土地基等條件下的基坑,內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)選型時(shí),應(yīng)選用平面或空間的超靜定結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)時(shí)需考慮地質(zhì)條件的復(fù)雜性和基坑開(kāi)挖步序的變化而出現(xiàn)的偶然狀況,在設(shè)計(jì)上采取必要的防范措施。并需考慮支護(hù)結(jié)構(gòu)個(gè)別構(gòu)件的提前失效而導(dǎo)致荷載作用位置的轉(zhuǎn)移,并宜設(shè)置必要的贅余支撐。支撐體系的豎向布置,需保證在任何工況下,支撐結(jié)構(gòu)與擋土構(gòu)件之間(如腰梁與護(hù)坡樁之間、腰梁與地下連續(xù)墻之間)不出現(xiàn)拉力?;映叽巛^大或者溫差較大時(shí),內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)需考慮溫度應(yīng)力的影響,并需加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度。立柱樁的設(shè)計(jì),需預(yù)測(cè)立柱受荷后的沉降量、基底回彈及隆起造成的上抬量,并需考慮此等立柱豎向位移對(duì)支撐結(jié)構(gòu)受力、穩(wěn)定的不利影響。
內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)分析時(shí)需進(jìn)行荷載組合,荷載組合至少需要考慮基坑挖土順序的不同、基坑四周巖土條件差異及附件荷載差異、各個(gè)部位開(kāi)挖深度的不同等因素,求得各種支撐構(gòu)件的最不利內(nèi)力,按最不利內(nèi)力進(jìn)行截面設(shè)計(jì)。
8、設(shè)計(jì)文件編制中的一些問(wèn)題
基坑設(shè)計(jì)文件應(yīng)注明設(shè)計(jì)使用年限。在設(shè)計(jì)文件中注明的設(shè)計(jì)依據(jù),不能機(jī)械地照搬照抄,只需列出與本設(shè)計(jì)密切相關(guān)的資料、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定,一些關(guān)系不大甚至毫無(wú)關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)不應(yīng)羅列其中,更不應(yīng)出現(xiàn)已過(guò)期的標(biāo)準(zhǔn)?;又苓叚h(huán)境條件,應(yīng)在設(shè)計(jì)文件中通過(guò)文字和繪圖描述清楚,同時(shí)要明確設(shè)計(jì)時(shí)基坑周邊環(huán)境條件控制的原則及設(shè)計(jì)重點(diǎn)。在描述地質(zhì)條件時(shí),地層簡(jiǎn)單且分布穩(wěn)定時(shí),可繪制一個(gè)地質(zhì)條件概化剖面,對(duì)于地層變化較大的場(chǎng)地,宜沿基坑周邊繪制地層展開(kāi)剖面圖,圖中標(biāo)明基坑支護(hù)設(shè)計(jì)所需的各有關(guān)地層物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)如:γ、с、φ、k 等。在編制計(jì)算書(shū)時(shí),要熟悉不同計(jì)算軟件的適用條件及特點(diǎn),檢查計(jì)算工況是否與實(shí)際設(shè)計(jì)、施工工況相符,不得人為修改原始數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果,以保證計(jì)算書(shū)的完整和真實(shí)。當(dāng)支護(hù)結(jié)構(gòu)的錨桿或臨時(shí)支撐需要在地下結(jié)構(gòu)的施工過(guò)程中拆除時(shí),地下結(jié)構(gòu)應(yīng)能形成可靠的替換支撐,并對(duì)錨桿或臨時(shí)支撐拆除及地下結(jié)構(gòu)形成支撐作用后的各工況分別進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算。在繪制施工圖時(shí),應(yīng)將基坑工程施工內(nèi)容通過(guò)圖紙及相應(yīng)的文字表達(dá),施工圖應(yīng)清晰、全面、正確、規(guī)范,圖紙除設(shè)計(jì)者簽章外,尚需至少“二審(審核、審定)一校對(duì)”并簽章。
基坑工程的目的除滿足基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)安全施工外,就是要保護(hù)基坑周邊環(huán)境安全和正常使用。如果環(huán)境條件不清楚,則支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)既無(wú)的放矢,也缺乏可行性?;又苓叚h(huán)境條件包括建(構(gòu))筑物、道路及地下管線。建(構(gòu))筑物需要注明其重要性、層數(shù)、結(jié)構(gòu)型式、基礎(chǔ)型式、基礎(chǔ)埋深、建設(shè)及竣工時(shí)間、結(jié)構(gòu)完好情況及使用狀況。道路需要注明其重要性、交通負(fù)載量、道路特征、使用情況。地下管線(包括供水、排水、燃?xì)?、熱力、供電、通信、消防等)需要注明其重要性、特征、埋置深度、使用情況。環(huán)境條件復(fù)雜的,應(yīng)當(dāng)繪制環(huán)境平面圖和剖面圖。
9、支護(hù)設(shè)計(jì)與基坑周邊使用條件
基坑周邊使用條件是指基坑周邊受開(kāi)挖影響較大區(qū)域內(nèi)的料場(chǎng)、臨時(shí)設(shè)施、臨時(shí)施工道路、塔吊、生活用水等地表水的排泄方式等,它們直接關(guān)系到基坑安全,卻容易被設(shè)計(jì)者所忽視,因而造成基坑周邊使用上的不便,甚至造成基坑坍塌事故?;庸こ淌┕ね瓿珊螅桓犊偝邪鼏挝皇褂?,由于施工用地緊張,總承包單位通常都要在緊鄰基坑的區(qū)域布置臨時(shí)施工道路、堆料場(chǎng)及加工場(chǎng),建設(shè)臨時(shí)設(shè)施,安裝塔吊等,如果基坑工程設(shè)計(jì)施工單位在編制施工方案時(shí)沒(méi)有考慮這些因素,就容易造成基坑邊坡超載,留下安全隱患。
該方面應(yīng)當(dāng)注意的問(wèn)題是,基坑工程設(shè)計(jì)施工單位在編制方案之前,應(yīng)當(dāng)與總包單位協(xié)商,了解基坑周邊的用途,合理確定基坑邊坡的超載值及生活用水等地表水的排堵方式等。基坑工程交付總包時(shí),應(yīng)當(dāng)提供基坑工程使用說(shuō)明書(shū)。
10、設(shè)計(jì)應(yīng)考慮正常施工偏差對(duì)工程質(zhì)量的影響
基坑工程中,施工偏差對(duì)工程質(zhì)量、安全的影響有時(shí)是致命的,如帷幕施工偏差過(guò)大導(dǎo)致截水帷幕搭接不好產(chǎn)生滲漏,護(hù)坡樁因施工偏差過(guò)大而侵占主體地下結(jié)構(gòu)施工空間,錨桿施工偏差過(guò)大時(shí)不利于鋼腰梁、錨具墊板受力,支撐構(gòu)件施工偏差過(guò)大使得偏心彎矩增大,等等。但是,是施工就存在偏差,正常的、合理的偏差,設(shè)計(jì)階段應(yīng)該加以充分的考慮。
(1)截水結(jié)構(gòu)單元的設(shè)計(jì)搭接長(zhǎng)度
咬合式排樁、水泥土攪拌法、高壓噴射注漿法施工的截水帷幕,是由先后施工的一個(gè)個(gè)截水結(jié)構(gòu)單元(單根樁)相互咬合搭接形成的。每根樁施工時(shí)均存在偏差,包括樁位偏差和垂直度偏差。國(guó)家相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,樁位允許偏差一般為 50mm,垂直度允許偏差一般為0.5%~1%。那么考慮施工的正常偏差以及偏差的疊加效應(yīng),截水結(jié)構(gòu)單元的設(shè)計(jì)搭接長(zhǎng)度為:
式中
l d ――截水結(jié)構(gòu)單元設(shè)計(jì)搭接長(zhǎng)度;
l e ――截水結(jié)構(gòu)單元有效搭接長(zhǎng)度,一般取 100~200mm;
w 1 ――樁位允許偏差,一般為 50mm;
w 2 ――垂直度允許偏差,一般為 0.5%~1%;
d p ――截水結(jié)構(gòu)單元從施工作業(yè)面起算的深度。
按照上式確定設(shè)計(jì)搭接長(zhǎng)度,在施工偏差符合規(guī)定的情況下,可確保截水結(jié)構(gòu)任意位置處的有效搭接長(zhǎng)度。如果設(shè)計(jì)搭接長(zhǎng)度不夠,就可能因施工偏差導(dǎo)致帷幕出現(xiàn)“開(kāi)襠口”,產(chǎn)生滲漏。
(2)支護(hù)結(jié)構(gòu)施工偏差對(duì)主體地下結(jié)構(gòu)施工空間的影響
支護(hù)結(jié)構(gòu)向基坑內(nèi)的偏移縮小了主體地下結(jié)構(gòu)的施工空間,基坑設(shè)計(jì)進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)平面布置時(shí),必須考慮正常的施工偏差,尤其當(dāng)用地緊張、支護(hù)結(jié)構(gòu)給地下結(jié)構(gòu)預(yù)留的施工空間較小時(shí)。例如北京某工程,設(shè)計(jì)未充分考慮支護(hù)結(jié)構(gòu)施工的可行性、各種正常的施工偏差及偏差帶來(lái)的后果,基坑開(kāi)挖后發(fā)現(xiàn),雖然施工偏差在規(guī)范的允許范圍內(nèi),但部分支護(hù)結(jié)構(gòu)(微型樁、護(hù)坡樁)已侵占了地下結(jié)構(gòu)空間。施工時(shí)強(qiáng)行截?cái)辔⑿蜆丁⑻掼徸o(hù)坡樁,給基坑帶來(lái)安全隱患。
(3)支撐構(gòu)件的安裝誤差
基坑支護(hù)內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)中,有大量的受壓構(gòu)件,這些構(gòu)件在施工過(guò)程中都有偏差,這些偏差導(dǎo)致受壓構(gòu)件產(chǎn)生偏心,設(shè)計(jì)時(shí)必須加以考慮。
(4)錨桿上下位置偏差與鋼腰梁間距、錨具墊板尺寸的關(guān)系
組合型鋼腰梁中雙型鋼之間的凈間距尺寸,必須滿足錨桿桿體能夠順直穿過(guò)腰梁,因此它與錨桿孔位在垂直方向的偏差有關(guān)。國(guó)家相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,錨桿孔位垂直方向的允許偏差為 50mm,考慮到孔位偏差的隨機(jī)性,那么雙型鋼之間的凈間距應(yīng)不小于 2×50mm=100mm。雙型鋼之間的凈間距又關(guān)系到錨具墊板的尺寸及厚度。雙型鋼之間的凈間距越大,即墊板的跨度越大,為保證墊板剛度,需有較大的墊板厚度。因此,設(shè)計(jì)需充分了解施工細(xì)節(jié),使得設(shè)計(jì)符合實(shí)際、合理可行。
11、局部預(yù)應(yīng)力錨桿與土釘聯(lián)合支護(hù)的構(gòu)造技術(shù)措施
當(dāng)基坑開(kāi)挖深度較深、基坑側(cè)壁土質(zhì)較差,可在土釘支護(hù)中局部采用預(yù)應(yīng)力錨桿與土釘?shù)穆?lián)合支護(hù)方法,以控制基坑側(cè)壁水平位移,增強(qiáng)基坑側(cè)壁的穩(wěn)定性。目前,由于預(yù)應(yīng)力錨桿與土釘聯(lián)合支護(hù)其作用機(jī)理較為復(fù)雜,對(duì)此認(rèn)識(shí)還不十分深入,只能根據(jù)以往理論研究、工程實(shí)踐與實(shí)測(cè)分析,綜合在構(gòu)造及定性(概念)設(shè)計(jì)角度采取技術(shù)措施。由于土釘墻支護(hù)側(cè)壁變形一般均為中部鼓出型(支護(hù)深度較大時(shí)),因此預(yù)應(yīng)力錨桿建議宜設(shè)置在加固側(cè)壁的中部,同時(shí)為了充分發(fā)揮預(yù)應(yīng)力錨桿限制側(cè)壁水平變形的作用,減少預(yù)應(yīng)力錨桿與鄰近土釘?shù)南嗷ハ魅跤绊懀ㄗh錨桿間距宜保證一定的間距,其豎向間距宜為原土釘間距的 2~3倍,并應(yīng)比常規(guī)設(shè)計(jì)相應(yīng)位置處土釘長(zhǎng)度長(zhǎng) 0.35 倍以上。
12、基坑開(kāi)挖方案設(shè)計(jì)
基坑開(kāi)挖前,應(yīng)根據(jù)工程的結(jié)構(gòu)形式、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)深度、地質(zhì)條件、氣候條件、周?chē)h(huán)境、施工方法、施工工期和地面附加荷載等有關(guān)資料,進(jìn)行基坑開(kāi)挖方案設(shè)計(jì)?;娱_(kāi)挖方案設(shè)計(jì)是基坑支護(hù)工程設(shè)計(jì)的重要組成部分?;娱_(kāi)挖方案內(nèi)容主要應(yīng)包括開(kāi)挖方法、開(kāi)挖時(shí)間、土方開(kāi)挖順序、坡道位置設(shè)定、運(yùn)輸車(chē)輛行走路線、開(kāi)挖監(jiān)測(cè)方案,以及對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境需采取的保護(hù)措施等。尤其對(duì)于軟土地層中基坑開(kāi)挖,需充分利用時(shí)空效應(yīng)原理分層、分塊、對(duì)稱、均衡開(kāi)挖,嚴(yán)格控制無(wú)支撐暴露時(shí)間,嚴(yán)格限制每層開(kāi)挖厚度,并要避免土方開(kāi)挖引起坑內(nèi)已施工樁的偏移。
此部分應(yīng)注意的問(wèn)題是基坑開(kāi)挖方案既是支護(hù)設(shè)計(jì)的重要依據(jù),又是指導(dǎo)基坑開(kāi)挖的設(shè)計(jì)文件,施工中必須嚴(yán)格執(zhí)行。一旦實(shí)際開(kāi)挖方案必須作重大調(diào)整,必須經(jīng)設(shè)計(jì)人員復(fù)核計(jì)算工況、認(rèn)可后方可實(shí)施。
13、設(shè)計(jì)應(yīng)提出監(jiān)測(cè)與質(zhì)量檢測(cè)要求
基坑設(shè)計(jì)應(yīng)提出明確的監(jiān)測(cè)要求,包括監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、觀察周期、變形報(bào)警值、變形控制值、注意事項(xiàng)等?;觽?cè)壁變形控制值(應(yīng)與設(shè)計(jì)控制條件原則一致)依據(jù)基坑周邊環(huán)境、工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件及支護(hù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)合理確定?;颖O(jiān)測(cè)項(xiàng)目的監(jiān)控報(bào)警值應(yīng)根據(jù)監(jiān)測(cè)對(duì)象的有關(guān)規(guī)范要求、設(shè)計(jì)要求和工程經(jīng)驗(yàn)及既有監(jiān)測(cè)對(duì)象現(xiàn)狀擬定,并應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)成果的分析綜合判定。
質(zhì)量檢測(cè)是評(píng)價(jià)基坑工程施工質(zhì)量的重要手段?,F(xiàn)行的基坑工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中,對(duì)質(zhì)量檢測(cè)均有明確規(guī)定,但是,也許是緣于基坑工程的臨時(shí)性以及監(jiān)督管理人員的專業(yè)局限等因素,當(dāng)前的基坑工程中,嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)的寥寥無(wú)幾,使得一些不合格的分項(xiàng)工程蒙混過(guò)關(guān),這也是基坑工程事故頻發(fā)的原因之一。因此,基坑設(shè)計(jì)文件應(yīng)對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)、截水結(jié)構(gòu)的質(zhì)量檢測(cè)提出明確的要求?,F(xiàn)行的基坑工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)質(zhì)量檢測(cè)的規(guī)定是原則性的,設(shè)計(jì)需根據(jù)工程的具體特點(diǎn)提出有針對(duì)性的質(zhì)量檢測(cè)要求,以使檢測(cè)能夠真正起到評(píng)價(jià)工程質(zhì)量、發(fā)現(xiàn)隱患的作用。尤其支護(hù)結(jié)構(gòu)中的重要構(gòu)件或易出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題的構(gòu)件,質(zhì)量檢測(cè)工作需更加重視。如錨桿、土釘?shù)龋涫┕べ|(zhì)量與土層條件、地下水條件、施工工藝、人員素質(zhì)、管理水平等多種因素有關(guān),那個(gè)環(huán)節(jié)處理不當(dāng)均易導(dǎo)致質(zhì)量缺陷,而且,當(dāng)前的錨桿、土釘抗拔承載力檢測(cè),由于設(shè)計(jì)人員或檢測(cè)人員未深入了解其受力機(jī)理,有時(shí)試驗(yàn)高估了錨桿、土釘在實(shí)際工作狀態(tài)下的承載力,給基坑支護(hù)帶來(lái)不安全的因素。