高层住宅深基坑结构设计问题探析

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1、高层住宅深基坑结构设计问题探析摘要：深基坑工程是岩土工程中发展最为活跃的课题之一，也是近年来岩工工程中的技术热点和难点，本文主要针对高层住宅深基坑结构设计中的一些主要问题进行了分析和探索。关键词：高层住宅深基坑结构设计失效问题土压力20多年来，由于高层建筑、地下空间的发展，深基坑工程的规模Z大、深度之深，成为岩土工程屮事故最为频繁的领域，给岩土工程界提出了许多技术难题。土力学的强度、变形、渗透三大课题全部都出现；施工因素的影响既巨大而又具有非常的不确定性；各种破坏模式和互交叉，互为因果，设计计算模式的不清晰性。深基坑事故也不断出现，频率高，灾害的涉及面宽，对社

2、会的影响菲常大，引起政府和社会的高度关注。深基坑工程也因此成为岩土工程屮发展最为活跃的领域之一，成为岩土工程的技术热点和难点。一、深基坑工程失效问题从目前的统计看，整体失稳、坑底隆起、围护结构倾覆失稳、滑移失稳、底部地基承载力失稳以及“踢脚”失稳、止水帷幕功能失效和坑底渗透变形破坏和围护结构的结构性破坏和支、锚体系失稳破坏是较常见的深基坑工程失效问题。整体失稳是指在土体中形成了滑动面，围护结构连同基坑外侧及坑底的土体一起丧失稳定性［1］,—般的失稳形态是围护结构的上部向坑外倾倒，围护结构的底部向坑内移动，坑底土体隆起，坑外地面下陷。围护结构的结构性破坏是指围护

3、体本身发生开裂、折断、剪断或压屈，致使结构失去了承载能力的破坏模式。结构性损坏的原因可能是方案性的错误，如支撑体系不当或阖护结构不闭合；也可能是设计计算时荷载估计不足或结构材料强度估计过高，支撑或用梯截面不足导致破坏［2］；此外，结构节点处理不当，也会因局部失稳而引起整体破坏，特别在钢支撑体系中，节点多，加工与安装质量不易控制。节点处理包括支撑和墙体的连接处，如不设置围楝或连接强度不够。支锚体系的失稳破坏包括两种不同的破坏模式。锚杆的破坏主耍表现为锚杆的拔岀、断裂或预应力松弛，土锚的破坏大多是局部的，群锚的破坏实际上是土体的失稳而并非是锚杆的结构性破坏；支撑的

4、失稳很可能是整体性的，其形态因体系不同而不同，支撑体系人多是超静定的，局部的破坏会造成整体的失稳，尤其是钢支撑体系，局部节点的失效概率比较大。二、深基坑工程的功能设计控制要求深基坑工程的功能要求：扌当上功能、止水功能和作为地下结构外墙的使用功能。放坡开挖和支护开挖虽是两种可供选择的开挖方案，但放坡开挖的适用范围有限，因为深基坑的放坡范帀过大，城市不可能提供太大的放坡空间；深基坑放坡所增加的土方量也比较大；如在软土地区更由于可能产生深层滑动的制约，在深基坑中放坡开挖的风险很人。因此深基坑T程人多采用支护开挖的方案。深基坑设置支护结构（一般包括用护结构和支锚体系两

5、部分）的Fl的是阻止基坑外侧土体的坍塌，为基础施工提供安全的工作空间［3］。支护结构的功能是扌当土，对基础施工空间来说具有防护的作用，统称为支护结构，但将围护结构和支锚体系加以区别可更确切地表达其在基坑工程屮的不同作用。根据挡土的耍求，I制护结构不一定是连续密闭的，在土的强度比较高的地区,采用间隔式的围护结构就足以起到挡土的作用；但在软土地区，由于土的强度低,土压力比较人，则需要设置连续排列的围护结构才有足够的强度抵抗土压力的作用和防止软土在侧向压力作用下通过支样的间隙绕流。不同地区、不同上类、不同开挖深度的基坑，根据扌专土的功能要求可以选择不同的围护结构型式

6、和支锚体系的类型。在地下水位比较高的地区，为了使施T作业的空间比较干燥，必须采取坑内排水或降低地下水位的措施。如在坑内降低地下水位则造成了坑内外的水位差，地下水在水头压力的作用下从坑外流向坑内，不仅不能保持坑内的干燥，而且还会产生管涌、流砂等渗透变形，危及基坑的安全。在这种情况下，耍求用护结构同时具有止水的功能，能阻止地下水流向坑内，以保证坑内的施工作业条件。实现围护结构止水功能的条件，一•方面是要求围护结构木身要有一定的隔水性能，可以同时起止水帷幕的作用，另一方面是要求设置的止水帷幕有足够的长度，或者能切入不透水层，或者能将水头梯度减少到不会发生危害的数值。

7、有些类型的閑护结构可以同时具有挡土和止水的功能，如地下连续墙；但有些挡土结构物却不具有止水的作用，如排桩式围护结构，此时就需要设置止水帷幕，采用两种材料的复合结构。在软十•地区，深基坑工程的围护结构造价很高，特别如地卜•连续墙有时可达数千万之巨，如果仅用作施工时的临时性围护结构，在地下室施工完毕以后就丧失了使用价值，确实非常可惜。为了充分利用地下连续墙的使用价值，提出了将围护结构同时作为地下室外墙的设计要求，这种设想无疑是具有经济意义的。在这种条件下，支护结构就具有地下室外墙的使用功能要求，即永久性的止水功能、永久性的扌当土作用以及传递建筑物荷载的功能。对于同

8、时具有地下室外墙使用功能要求的围护结构