相關支護結構作用與降水效應的地基變形計算

摘要：越來越多的基坑出現，也提示了我們對基地的支護結構和地基變形研究已經十分迫切。當然研究同時需要對基地的各項情況全面了解后，才能制定出一個科學有效的地基變形預算的靈活方案。而在本篇的論述中，主要就降水效應下的地基變形的相關核心問題展開了探討。

關鍵詞：支護結構;降水效應;地基變形;計算

1.引言

基坑的開挖，帶來的不僅僅只是城市經濟的發展，還有許多諸如支護結構的強度控制和基地不會發生變形的情況考慮。或是往往只是簡單的注意基地的支護結構，而忽視了基地的降水、地基地應力、人為開挖等其它外部環境的影響，使得基地容易產生變形。

基坑支護是一門涉及諸多學科的工程。理論的掌握固然重要，但掌握與了解更多的目的還是要懂得如何運用這類學科的各項理論與實際知識，計算出最符合防止地基變形的方案，來保證地基的穩定和安全性;同時也還要兼顧周邊環境，從而減少安全隱患，確保工程最終的順利進行與竣工。由此可見，地基的變形需要采取嚴格的措施去控制。

2.地基穩固的概念

所謂的地基穩固，就是通常所說的針對不同基坑條件，運用相應的支護結構手段，最終做到流土的減少出現、基坑的隆土堅固以及消除降水引起的地基變形、從而保證基坑的完全穩定。

3.支護結構體系下的基坑破壞形式

3.1支護體系的幾種基本結構

支護結構體系主要有三大類基本結構：混泥土攪拌支護結構體系、樁墻式支護結構體系、土釘墻支護體系。

3.2支護體系的基坑破壞形式

3.2.1混泥土攪拌支護結構體系，在這種體系下的地基，十分容易出現位移、滑坡、整體失穩和坍塌的后果。

3.2.3樁墻式支護結構體系，相比混泥泥土攪拌支護結構體系而言，這種結構體系較容易出現的破壞性基坑形式較多：沿樁底基坑土隆起、沿基坑底土整體凸起、基坑整體失去穩定性、錨固定的穩固破壞、還有內撐式和錨拉式。

3.2.4土釘墻支護體系，這種支護結構通常是由土釘和土體結合組成的體系，同時由于受到不同壓力的影響，往往會使基坑出現滑坡、位移、翻倒的現象。或是在土釘的地方，也較容易出現土釘滑裂面。

3.3支護結構作用對基坑的影響

支護結構通常采取外圍尺寸計算基地的基本面積，以此降低基坑底面的基本土塊附加壓力以及樁柱底面臥土層的土壓力，達到基地沉降力計算減少的目的。

4.降水效應的方法

根據不同的基地情況，基地降水的方法又會有幾種不一樣的手段。首先，如果是基坑本身的滲水性較好，那么可以選擇開挖明排水溝對基坑里的少量積水進行排放。而當地基的土防水性較差時，可以選用降低地下水或是建設止水幕來解決。

4.1基坑的穩固，定然離不開基地的施工降水。地基的降水，一般的操作是在基地工程接近完工時也停止降水工序。而用降水的結果，則是降水可以產生水浮力，由基坑底的水浮力借助筏板產生的水浮力，降低基坑的土壓力。

降低地下水主要是根據基地的滲水情況、基地的面積、基地的開挖深度、地基的地質條件、工程的資金投入、所需的降水水位和工程的硬件設施的水平來確定的。降低地下水位往往都會打井，通過設置井點控制基地水位。有三種形式：噴射井點、單（多）層輕型井點、深井井點。

降低地下水的主要是保持地下水位在0.5-1.0m。使用條件是在避免周邊的建筑及設施與地下管線管制的前提，同時將基地建設時的地下水水位保持在最合適的限度下，維護地基的穩固。

4.2設立止水幕時分需要設計橫向止水幕或豎向止水幕，不同的地基有不同的考慮。只有根據實際情況確定采用何種止水幕，才能最終科學的保證基地穩定和安全。至于基地的止水幕手段，除開傳統的素混凝土地下接續墻防水帷幕、高壓噴射灌漿法水泥土防水帷幕和深層混合法水泥土止水帷幕等三種形式，還有近幾年出現的螺旋鉆機素砼和壓漿防水帷幕。

4.2.1分開來說，橫向止水幕有高壓噴射灌漿法和深層混合法。當針對地基坑底有水時，可以設置橫向止水幕去解決坑底的抗浮問題或是制止地下水涌入基坑。但此種方法只能用在基坑沒有設樁的情況。如果出現矛盾的現象，就可以綜合利用承壓水的向上力、基地整體穩定、基地抗土浮力及坑土隆起的程度的原理，決定地基封底的水泥土厚度。

4.2.2而對于基坑內有水泥土時，需要運用深層攪拌法水泥土或是高壓噴射注漿法。一般深層注漿法主要是在粘土、粉土或有淤泥的基地中。而高壓噴射注漿算法則是用于粘土、粉土、沙土、碎石較多以及淤泥的基坑內。

5.地基變形計算的方法

地基變形的計算方法比較復雜，它區別于一般的唯一因素引起的地表下沉。根據基地的工程情況，需要同時注意支護結構作用與降水效應的地基變形規律，采用不同的計算方式。其中，降水效應的地基變形計算常常運用分層綜合法、有限分元法或上海地區經驗法等。

5.1支護結構作用與降水效應的地基變形的核心計算方法有經驗、理論和數值計算方式。一般來說，經驗和理論算法是一種能快速估測地基變形，同時也提供相應專業理論和實際測量數據資料的計算方法。當然，在科技的迅猛發展時代背景下，數值計算也變得越來越方便。它的優點是數值計算可以為地基工程拿出較為精確和科學的數據。在地基工程的實際操作過程中，一種方式往往不能解決地基的變形問題，而是要求用一種或是多種方法相結合的計算方式來確定地基的穩定。通常是以相關的計算公式以及半理論解析法來分別判定墻后的最大沉降量和墻體的位移尺寸。可以肯定的是，需要運用理論和經驗算法，結合實際測量的方式，準確科學的計算出地基變形所要的方式。具體來說，即采用地層損失算法、穩定安全系數計算法、時空效應算法、反分析算法（分為概率論算法和非概率論算法）和經驗估算方法。

5.2第一，地層分析法主要是運用了支護結構效應與基地地表下沉的相應理論。先后采用有限元算法、同時基地樁墻發生位移變形和基地地表下沉的理論，得出基地樁墻體的變化曲線，并推導出地表下沉的位移尺寸。計算所用的公式為：（，。在本公式中，x表示的是基坑周邊緣土下沉的水平尺寸，是基地支護樁墻頂部的水平移動量，是基地支護樁墻水平垂直方向包含的面積）。當然，地層分析法的適用范圍也是有限的，只能是在地基開挖順利，支護體系正常運作，同時也對周邊的環境沒有明顯的影響的前提下才能進行的。

5.3第二，但引起地基變形的計算方法，單單運用地層分析法是不夠的。因為地基的變形同時會受到支護結構與降水的共同影響，所以就需要用到相應的計算公式：（其中表示基地所挖的地面沉降值，則表示降水效應下的地面下沉量。），快速準確的計算出所需數值。另外，由降水效應引起的還有單獨的計算公式：（表示在降水效應中基地第i層土所帶的本身附加壓力，表示為基坑第i層土的厚薄程度，是基坑第i層土的壓縮模數量，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為直接與反向分析算法。反向分析算法，與一般的公式相比會顯得稍微復雜一些，需要根據已有的計算公式去重新分析，算出經過推到后的新方程要求用到的數據。直接分析法，顧名思義它的使用方法就顯得簡單了許多，只需要用到數據分析與規劃就能直接得到參數。

6.結束語

經過本文的分析，相信對相關支護結構作用與降水效應的地基變形計算有了一定的了解。但僅僅是本文的分析，還是遠遠不能解決地基變形的問題，這需要在實際的工作中認真按照嚴格標準以及科學的監測共同配合，同時也要對工作中的經驗做好合理的總結，以便將地基建設的更加穩固和實用。

參考文獻：

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