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基坑支护结构失稳的常见原因

已有 723 次阅读 2019-6-12 07:59 |个人分类:热点关注|系统分类:科研笔记| 失稳原因, 基坑支护结构

1994~2004年之间,我主要从事深基坑支护工程优化设计研究,曾主持基坑支护工程设计项目30多项,评审基坑支护工程设计与施工项目100多项,参与处理的基坑工程事故达50多项。因此,要分析基坑支护结构失稳的常见原因,我还是有发言权滴。

昨天,看到某学者把南宁市某基坑坍塌的原因归之于经典土力学理论的局限性,一看就知道是外行的胡乱猜测,可能会误导吃瓜群众,故决定写这篇文章予以澄清。

基坑支护设计所依据的基础理论是经典土压力理论——库伦理论与朗肯理论。那么,经典土压力理论有无缺陷呢?确实有啊,例如其适用对象为刚性挡墙后的饱和填土,而基坑支护结构为非刚性结构且土体一般为非饱和土;其不考虑墙背与土体的摩擦,而地连墙或排桩与土体之间存在摩擦;其不考虑随支护结构变形土压力的变化情况,而实际土压力随支护结构的变形是动态变化滴。如此等等,要详说经典土压力理论的缺陷,还能写出数百字。

那么,为何缺陷众多的经典土压力理论仍能用于基坑支护设计呢?这是因为:(1)其简单易用;(2)大量的研究结果表明,实测土压力尤其是实测主动土压力,一般远小于理论土压力,根据经典土压力理论得出的计算结果偏于保守,有利于保证支护工程的安全性;(3)土体,特别是黏性土,由于其呈现应变硬化属性或弱应变软化属性,故在滑面出现前后,沿滑面(非拉开部分)的抗剪强度变化不大,不会出现抗剪强度骤然丧失的情况;(4)现行的基坑支护规范,在抗倾覆、抗滑动、抗拔出、抗隆起、抗变形与构件强度等验算上,设定了合理的安全系数。因此,只要基坑支护设计按现行规范进行,且设计与施工方案通过了专家评审,不会出现因经典土压力理论缺陷导致基坑支护结构失稳的情况。

大家知道,科学发展是有阶段性滴。鉴于此,在可靠、易用且广为接受的新土压力理论诞生前,人们只能应用经典土压力理论设计基坑支护工程。从这个角度说,若把某基坑支护结构失稳归因于经典土压力理论缺陷,纯属找错了对象。

既然如此,那么基坑支护结构失稳的原因何在呢?

基坑支护工程是一个系统工程,涉及到工程勘察、参数取值、支护结构选型与布局、施工质量与基坑周边环境条件等,故在分析失稳原因时不能一概而论,而应具体问题具体分析。根据我多年参与处理基坑事故的情况,基坑支护结构失稳的常见原因可归纳为:

1)支护结构选型不当

如某较深的软土或回填土基坑,一般不宜采用土钉墙或复合土钉墙支护型式,而应采用地连墙或排桩加内支撑支护型式,若设计时支护结构选型采用了前者,则出事儿的概率大增。

(2)排、降、截、止水效果不好

基坑排、降、截、止水方法不当或效果不好,都可能引发基坑支护结构失稳。在众多基坑事故案例中,水引发的基坑支护结构失稳名列前茅。

(3)支护结构施工质量差

结构施工未按设计要求进行、施工质量控制不达标与施工管理不到位等,可使支护工程埋下安全隐患,随时间延续事故发生的概率增加。

(4)土方超挖

如土钉墙施工时土方超挖可引发基坑支护结构失稳。



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