深基坑工程的支护技术是现代城市建筑中不可或缺的一部分,尤其在高层建筑和地铁等基础设施建设中扮演着重要角色。深基坑支护的主要目的是保障基坑开挖过程中的安全,防止地面塌陷和周围建筑物的损坏。本文将探讨深基坑支护的结构类型、土压力计算以及相关设计理论。
1. 深基坑支护结构类型
深基坑支护结构的选择主要依据工程地质条件、基坑深度、地下水位、周边环境等因素。常见的支护结构包括:
- 土钉墙支护:适用于基坑侧壁安全等级为二、三级,深度不超过12米的情况,通过土钉强化土体,增加边坡稳定性。
- 排桩或地下连续墙:这是一种强支撑形式,适用于各种安全等级的基坑,地下水位高时需采取降水措施。地下连续墙因其刚度大、止水效果好而广泛使用。
- 水泥土墙:无振动、低噪音且污染小,适用于地基土承载力较低的情况,深度不超过6米。
- 逆作拱墙:适用于基坑深度不超过12米的场合,拱墙设计可以根据基坑平面形状进行调整。
- 放坡:最简单且经济的方式,适用于安全等级为三级且满足放坡条件的基坑。
2. 土压力计算与土强度指标
土压力的计算对于支护设计至关重要。土的抗剪强度指标C与固结度有关,应选用能反映实际工作状态的三轴试验指标。对于黏性土,主动土压力通常采用固结不排水剪指标,被动土压力则多采用三轴固结不排水剪。对于砂土,通常使用排水剪指标或固结不排水剪经孔隙水压力修正后的c值。
3. 土压力计算理论及方法
- 太沙基理论认为土压力与位移大小和方向相关,实验证明了这一理论的正确性。
- 当基坑变形小于开挖深度的5%时,被动土压力仍可发挥,因此,不能仅依赖经验位移指标来判断土体是否达到被动极限状态。
- 在黏性土的基坑工程中,有时钢筋强度并未充分利用,设计应充分考虑实际情况。
4. 设计与施工监控
深基坑支护设计需要综合考虑多种因素,并进行严格的监控和信息化施工。基坑开挖、降水控制、支护结构监测都是施工过程中的关键环节。随着技术进步,新的支护技术和监测手段不断涌现,进一步提升了深基坑工程的安全性和效率。
深基坑工程的支护技术是一个涉及岩土工程、结构力学、地下水控制等多个领域的复杂问题。设计师和工程师需要根据具体工程条件,选择合适的支护结构,同时结合土压力计算和现场监测,确保基坑开挖的顺利进行和周边环境的安全。