岩土工程师

12.2  基坑支护结构的主要验算内容
支护结构的破坏或失效有多种形式，任何一种控制条件不能满足都有可能造成支护结构的整体破坏或支护功能的丧失。支护结构方案制定时应全面考虑这些破坏因素，施工过程也要观察和监测各种不同的破坏迹象，一旦发现问题后及时采取有效措施，避免在某一个环节上处理不当而造成通盘失败。这些破坏和失效形式归纳起来主要包括：
(1)支护结构构件的承载能力破坏
根据支护结构形式的不同，其构件承载能力包括：
1)护坡桩或地下连续墙的受弯、受剪承载能力：
2)支撑和支撑立柱的承载能力；
3)锚杆或土钉的杭拔承载力；
4)腰梁或受力冠梁的受弯、受剪承载力；
5)结构各连接件的受压、受剪承载力等。
在支护结构设计和施工时，这些构件应严格满足有关的设计规范和施工质景要求。
(2)支护结构的整体失稳破坏和土的隆起破坏
根据不同的支护型式特点，其整体失稳的破坏形式为：
1)当桩墙—锚杆结构滑动面向外延伸发展时，使其滑动面以外的锚杆锚固长度减小，或最危险滑动面出现在锚杆以外，造成滑动面以内土体和支护结构一起滑移失稳；
2)对于各种支护结构，由于支护结构下面土的承载力不够，产生沿支护结构底面的滑动面，土体向幕坑内滑动，基坑外土体下沉，基底隆起；
3)重力式结构自身的抗倾覆或抗滑移能力不够，使重力式结构倾覆或向基坑内水平滑移；
4)土钉墙的滑弧稳定能力不足，土钉拔出，产生边坡整体滑动；或滑动面发展到土钉以外，使上钉和土体一起滑移。
【例题6】在下列各种基坑支护结构的破坏类型中，属于整体失稳的破坏形式为(       )。
A、 当桩墙—锚杆结构的最危险滑动面出现在锚杆以外形成的支护结构破坏；
B、由于支护结构下土的承载力不够，引起土体向幕坑内滑动，基坑外土体下沉，基底隆起；
C、重力式结构倾覆或向基坑内水平滑移；
D、支护结构构件的承载能力破坏；
答案：A、B、C
(3)支护结构位移和地面沉降过大
基坑周边地面的过大沉降，特别是不均匀沉降会导致沉降影响范围内建筑物和道路的下沉、结构开裂、门窗变形，也会导致刚性地下管线接头处的断裂或损坏，严重时可使这些建筑物、地下管线失去使用功能而报废，而基坑周边地面一般为不均匀沉降。影响基坑周边地面沉降的因素主要有以下几点：
1)由于支护结构水平位移连带着基坑周边土体的水平变形和垂直变形；
2)在地下水位高于基坑面的场地上，由于施工降水或基坑开挖引起的地下水位下降，降水影响范围土的有效应力增加，使土层产生固结变形而引起地面下沉；
3)由于支护结构施工对土的扰动变形，如地下连续墙或护坡桩成糟成孔时的流砂、涌泥、塌孔，锚杆或土钉成孔时孔的压缩、塌孔等。特别是在砂土、软土和有地下水渗流时较为严重。
(4)地下水作用下土的渗透破坏
地下水位高于基坑面或地层中有承压含水层的场地上，当有水的渗流时，应防止坑底和侧壁土的渗流破坏。土的渗流破坏的形式主要有流土、管涌破坏，以及基底下有承压含水层的地层条件下使较薄的上层隔水土层被顶破而产生的突涌破坏。是否会产生渗透破坏及发生哪种形式的破坏取决于土类、土的颗粒级配、密实度及渗流的水力坡度等因素，应分别按照流土、管涌和突涌的临界条件和计算方法进行验算。基坑降水或基坑侧壁采用截水帷幕后，能防止侧壁的渗透破坏，增加地下水的渗透路径长度和减小基底的渗流水力坡度，从而减小渗透破坏发生的可能性。基坑下采用旋喷桩、搅拌桩等方法进行封底加固，能防止基底突涌。
【例题7】土的渗流破坏的形式主要有(      )。
A、渗流；
B、流土；
C、管涌；
D、突涌；
答案：B、C、D
【例题8】关于在基坑侧壁采用截水帷幕，下列说法正确的是(     )。
A、隔断水的通道，水不能向坑内渗透；
B、增加地下水的渗透路径长度和减小基底的渗流水力坡度，以减小渗透破坏发生的可能性；C、可有效的防止突涌的发生；
D、只能作为截水使用，不能起到挡土墙的作用；答案：B