基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)上水土壓力的分算與合算研究

海南地質(zhì)綜合勘察設(shè)計院，海南 海口 570206

1 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)水土壓力變化的影響因素

1.1 土體參殘余應(yīng)力

通常情況下，在對建筑的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，進(jìn)行土壓力的計算過程中，對于基坑的垂直方面上的應(yīng)力計算，需要從基坑的底部自重應(yīng)力開始進(jìn)行計算，但是其被動土的壓力計算方面，需要嚴(yán)格的依據(jù)相關(guān)公式進(jìn)行計算分析，其公式會涉及到深度變量，因此需要從基底計算。但是在實際的計算過程中，由于基坑的開挖面有著一定的限制，因此，在對基坑的垂直方向的應(yīng)力進(jìn)行統(tǒng)計時，需要以開挖前的原地面自重應(yīng)力為計算起始點，并結(jié)合起開挖過程中，會產(chǎn)生的一些附加應(yīng)力。

1.2 原土結(jié)構(gòu)以及采取土樣

為了能夠保障對土體強度的指標(biāo)計算準(zhǔn)確，從而能夠?qū)υ两Y(jié)構(gòu)進(jìn)行全面的分析，就需要對原土進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)娜臃治觯?］。但是在進(jìn)行取樣的過程中，任何不合理的操作，都會使得對原土的結(jié)構(gòu)造成一定的影響，使得喪失原土原有的強度值。特別是對于一些砂土而言，造成的影響十分明顯。對于原狀土而言，由于經(jīng)過長期的沉積和固結(jié)，使得在變化的過程中，會出現(xiàn)各種層間滲透、擠壓以及膠結(jié)的問題，并且其變化十分的劇烈。

1.3 土體空隙水壓力

在進(jìn)行基坑開挖的過程中，現(xiàn)階段普遍都會采用逐層開挖的方式。在這樣的開挖過程中，會對墻后的土體產(chǎn)生影響，導(dǎo)致其系數(shù)減少，同時墻后的土體會發(fā)生膨脹變化，導(dǎo)致支護(hù)的結(jié)構(gòu)發(fā)生一定程度的改變，使土體當(dāng)中有一定的負(fù)超靜孔隙水壓力［2］。這樣的水壓力，會使得對基坑開挖施工以及支護(hù)的施工產(chǎn)生不利的影響，同時對于土層來說，由于滲水性的不同，會保持較長的一段時間。

2 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)水土壓力的分算以及合算

在現(xiàn)階段的施工建設(shè)過程中，在基坑的施工建階段出現(xiàn)安全事故的概率比較高。通常情況下，造成基坑事故產(chǎn)生的原因，很大程度上與水土壓力的變化有著直接的關(guān)聯(lián)，因此在進(jìn)行基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，需要對水土壓力進(jìn)行充分的計算以及分析。但是現(xiàn)階段，有關(guān)領(lǐng)域針對土體結(jié)構(gòu)以及水土之間作用的問題，并沒有一個較深的研究，因此在對基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的水土壓力計算方面，一直存在著一定的問題。在進(jìn)行基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，水土壓力的計算方法上，主要是采用水土壓力分算以及水土壓力的合算這兩種不同的計算方法。其中采用水土壓力的分算之后，可以很好依據(jù)應(yīng)力的原理，將支護(hù)結(jié)構(gòu)當(dāng)中所需要承擔(dān)的側(cè)壓力，有效的分解為土壓力以及水壓力，之后再對兩個力進(jìn)行分別的計算。

2.1 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的水土壓力分算

在應(yīng)用分算計算方式的過程中，經(jīng)常會在實際應(yīng)用時，面臨一些問題和困難，例如比較難以獲取到強度指標(biāo)等。因此在應(yīng)用這種方法進(jìn)行水土壓力的計算過程中，基本上都是基于總的應(yīng)力，之后再將土壓力以及水壓力進(jìn)行結(jié)合起來分析。對于水土壓力分算的過程中，基本上可以分為兩種不同的情況進(jìn)行分析，首先一種情況是基于穩(wěn)態(tài)滲流的影響基礎(chǔ)上，需要依據(jù)基坑支護(hù)的結(jié)構(gòu)，進(jìn)行水土壓力方面的計算分析，具體公式如下公示所示。

在該公式下，uw是指在滲流狀態(tài)下的水壓力，而則是指超靜空隙水的壓力值，k 為基本常數(shù)。在超靜空隙水壓力當(dāng)中，由于并沒有一個有效的計算公式，使得需要在分析的過程中，利用靜水壓力折減系數(shù)進(jìn)行計算，或者在不排水條件下，對其土體抗剪強度的計算，來將超靜空水壓力，納入到總應(yīng)力當(dāng)中，進(jìn)而實現(xiàn)對基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的水土壓力的分析。在另一種情況當(dāng)中，則不受到滲流方面的影響。在這樣的情況之下，在對基坑支護(hù)的結(jié)構(gòu)水土壓力方面進(jìn)行計算的過程中，需要利用以下公示（不考慮滲流影響的計算公式）進(jìn)行相關(guān)計算：

在這樣的公式當(dāng)中，需要依據(jù)基坑當(dāng)中的土壓力的實際浮重度，進(jìn)行相應(yīng)的計算分析，同時水壓力的計算當(dāng)中，需要依據(jù)靜水壓力來進(jìn)行計算，因此在將二者進(jìn)行相加之后，可以獲得壓力的總值。

2.2 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)水土壓力的合算

在進(jìn)行基坑的開挖操作過程中，當(dāng)?shù)竭_(dá)了地下水位的時候，就需要利用合算法來對基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)上的水土壓力進(jìn)行相應(yīng)的計算分析。在這樣分析過程中，需要忽視水壓力產(chǎn)生的作用，并利用飽和重度的方式，對其水土壓力進(jìn)行相應(yīng)的計算，對于地下某一個土體的被動強度值，以及主動壓力強度，則需要使用P1 和Pa 來進(jìn)行表示。

3 工程實例

某工程建設(shè)的過程中，采用圍護(hù)的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行施工，在圍護(hù)的使用方面，長度需要控制在12m，厚度在3.6m 之內(nèi)，最大的開挖深度值在5.8m 的程度，在底限水位的深度方面大約為0.7m 深，在進(jìn)行圍護(hù)樁的模量計算過程中，采用了有限元分析方法，使得能夠很好的對其土體相應(yīng)數(shù)值進(jìn)行計算，在工程建設(shè)的過程中，需要采用總應(yīng)力抗剪強度的實際參數(shù)，來對基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行水土壓力的計算分析。

在對該工程進(jìn)行分析的過程中，由于考慮到滲流的影響因素，為了進(jìn)一步的滿足工程項目的水土壓力計算，就需要在計算的過程中，采用滲流分算的方法進(jìn)行計算，使得能夠為工程項目的施工建設(shè)提供一個良好的數(shù)據(jù)支持。對于工程項目的建設(shè)而言，只有保障獲取到真實的數(shù)據(jù)信息，才可以在進(jìn)行基坑施工的過程中，保持一個良好的施工建設(shè)過程，為整個建筑的質(zhì)量和穩(wěn)定性提供充足的保障。

4 總結(jié)

綜上所述，在對基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)上水土壓力的分算與合算研究過程中，需要依據(jù)實際工程的情況以及階段，進(jìn)行有序的分析和研究，這樣便可以針對不同的情況進(jìn)行有選擇的公式計算，以此保障在進(jìn)行基坑支護(hù)的建設(shè)過程中，符合建筑質(zhì)量性和穩(wěn)定性。