2023年一級結(jié)構(gòu)工程師基礎(chǔ)知識精講班

隨著高層建筑的興起與普及，深基坑工程越來越多。何謂深基坑工程?苔羅阿尼先生認(rèn)為:在開挖深度不到6m時，單憑經(jīng)驗施工也不會遭到失敗，即使地基土質(zhì)略差，用一般方法也能安全施工。在設(shè)計中過度保守是不經(jīng)濟(jì)的。此外，假如深度大于6m，需要涉及到土力學(xué)方面的一些問題。根據(jù)一些專家的建議，解決開挖時擋土墻周邊地基的穩(wěn)定問題，一般采用穩(wěn)定系數(shù)Ns=γt.H/Cu，對Ns≤4為淺開挖，Ns≥7為深開挖，其中γt是濕土單位體積的重量(t/m3)，H為開挖深度(m)，Cu是土的不固結(jié)不排水剪切強度t/m2。一、目前，我國深基坑工程具有下述特點：（1）深基坑工程具有很強的區(qū)域性：巖土工程區(qū)域性強，巖土工程中的深基坑工程，區(qū)域性更強。如黃土地基、砂土地基、軟粘土地基等工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件不同的地基中，基坑工程差異性很大。即使是同一城市不同區(qū)域也有差異。正是由于巖土性質(zhì)千變?nèi)f化，地質(zhì)埋藏條件和水文地質(zhì)條件的復(fù)雜性、不均勻性，往往導(dǎo)致勘察所得到的數(shù)據(jù)離散性很大，難以代表土層的總體情況，且精確度很低。因此，深基坑開挖要因地制宜，根據(jù)本地具體情況，具體問題具體分析，而不能簡樸地完全照搬外地的經(jīng)驗。（2）深基坑工程具有很強的個性深基坑工程不僅與本地的工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件有關(guān)，還與基坑相鄰建筑物、構(gòu)筑物及市政地下管網(wǎng)的位置、抵御變形的能力、重要性以及周邊場地條件有關(guān)。因此，對深基坑工程進(jìn)行分類，對支護(hù)結(jié)構(gòu)允許變形規(guī)定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)是比較困難的，應(yīng)結(jié)合地區(qū)具體情況具體運用。（3）深基坑工程具有很強的綜合性深基坑工程涉及土力學(xué)中強度(或稱穩(wěn)定)、變形和滲流3個基本課題，三者融溶一起需要綜合解決。有的基坑工程土壓力引起支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性問題是重要矛盾，有的土中滲流引起土破壞是重要矛盾，有的基坑周邊地面變形是重要矛盾。深基坑工程的區(qū)域性和個性強也表現(xiàn)在這一方面。同時，深基坑工程是巖土工程、結(jié)構(gòu)工程及施工技術(shù)互相交*的學(xué)科，是多種復(fù)雜因素互相影響的系統(tǒng)工程，是理論上尚待發(fā)展的綜合技術(shù)學(xué)科。（4）深基坑工程具有較強的時空效應(yīng)深基坑的深度和平面形狀，對深基坑的穩(wěn)定性和變形有較大影響。在深基坑設(shè)計中，要注意深基坑工程的空間效應(yīng)。土體蠕變體，特別是軟粘土，具有較強的蠕變性。作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的土壓力隨時間變化，蠕變將使土體強度減少，使土坡穩(wěn)定性減小，故基坑開挖時應(yīng)注意其時空效應(yīng)。（5)深基坑工程具有較強的環(huán)境效應(yīng)深基坑工程的開挖，必將引起周邊地基中地下水位變化和應(yīng)力場的改變，導(dǎo)致周邊地基土體的變形，對相鄰建筑物、構(gòu)筑物及市政地下管網(wǎng)產(chǎn)生影響。影響嚴(yán)重的將危及相鄰建筑物、構(gòu)筑物及市政地下管網(wǎng)的安全與正常使用。大量土方運送也對交通產(chǎn)生影響。所以應(yīng)注意其環(huán)境效應(yīng)。（6)深基坑工程具有較大工程量及較緊工期由于深基坑開挖深度一般較大，工程量比淺基坑增長很多。抓緊施工工期，不僅是施工管理上的規(guī)定，它對減小基坑變形，減小基坑周邊環(huán)境的變形也具有特別的意義。(7)深基坑工程具有很高的質(zhì)量規(guī)定由于深基坑開挖的區(qū)域也就是將來地下結(jié)構(gòu)施工的區(qū)域，甚至有時深基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)還是地下永久結(jié)構(gòu)的一部分，而地下結(jié)構(gòu)的好壞又將直接影響到上部結(jié)構(gòu)，所以，必須保證深基坑工程的質(zhì)量，才干保證地下結(jié)構(gòu)和上部結(jié)構(gòu)的工程質(zhì)量，發(fā)明一個良好的前提條件，進(jìn)而保證整幢建筑物的工程質(zhì)量。另一方面，由于深基坑工程中的挖方量大，土體中原有天然應(yīng)力的釋放也大，這就使基坑周邊環(huán)境的不均勻沉降加大，使基坑周邊的建筑物出現(xiàn)不利的拉應(yīng)力，地下管線的某些部位出現(xiàn)應(yīng)力集中檔，故深基坑工程的質(zhì)量規(guī)定高。（8）深基坑工程具有較大工程量及較緊工期由于深基坑開挖深度一般較大，工程量比淺基坑增長很多。抓緊施工工期，不僅是施工管理上的規(guī)定，它對減小基坑變形，減小基坑周邊環(huán)境的變形也具有特別的意義。（9）深基坑工程具有很高的質(zhì)量規(guī)定由于深基坑開挖的區(qū)域也就是將來地下結(jié)構(gòu)施工的區(qū)域，甚至有時深基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)還是地下永久結(jié)構(gòu)的一部分，而地下結(jié)構(gòu)的好壞又將直接影響到上部結(jié)構(gòu)，所以，必須保證深基坑工程的質(zhì)量，才干保證地下結(jié)構(gòu)和上部結(jié)構(gòu)的工程質(zhì)量，發(fā)明一個良好的前提條件，進(jìn)而保證整幢建筑物的工程質(zhì)量。另一方面，由于深基坑工程中的挖方量大，土體中原有天然應(yīng)力的釋放也大，這就使基坑周邊環(huán)境的不均勻沉降加大，使基坑周邊的建筑物出現(xiàn)不利的拉應(yīng)力，地下管線的某些部位出現(xiàn)應(yīng)力集中檔，故深基坑工程的質(zhì)量規(guī)定高。（10）深基坑工程具有較大的風(fēng)險性深基坑工程是個臨時工程，安全儲備相對較小，因此風(fēng)險性較大。由于深基坑工程技術(shù)復(fù)雜，涉及范圍廣，事故頻繁，因此在施工過程中應(yīng)進(jìn)行監(jiān)測，并應(yīng)具有應(yīng)急措施。深基坑工程造價較高，但有時臨時性工程，一般不愿投入較多資金，一旦出現(xiàn)事故，導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失和社會影響往往十分嚴(yán)重。深基坑工程具有較高的事故率深基坑工程施工周期長，從開挖到完畢地面以下的所有隱蔽工程，經(jīng)常經(jīng)歷多次降雨、周邊堆載、振動等許多不利條件，安全度的隨機性較大，事故的發(fā)生往往具有突發(fā)性。二、從以上各方面綜合看，我國目前深基坑工程存在的重要問題有:①深基坑技術(shù)有待盡快發(fā)展提高當(dāng)前，深基坑工程以深、大、復(fù)雜為特點，特別是沿海地區(qū)，地下水位較高，深基坑工程施工工藝的改善等問題，均有待進(jìn)一步的研究與發(fā)展。②深基坑工程設(shè)計質(zhì)量較低一些部門認(rèn)為深基坑工程是施工部門的事，無需設(shè)計資質(zhì)，設(shè)計院及巖土工程部門介入較少，設(shè)計大多由施工單位自己完畢，但由于設(shè)計人員技術(shù)水平、參數(shù)取值、計算方法無章可循，使一些工程隱患較大，導(dǎo)致發(fā)生嚴(yán)重工程事故。③深基坑工程缺少理論研究與計算目前，深基坑工程多是邊開挖邊實踐邊摸索，往往*經(jīng)驗來進(jìn)行，缺少成熟的技術(shù)規(guī)范的指導(dǎo)，仍然*半經(jīng)驗半理論的方法解決問題。④不必要的浪費有的深基坑工程為了避免事故發(fā)生，往往一開始就支護(hù)不考慮墻的受力砼外加劑對水泥的適應(yīng)性(1)水泥礦石是否穩(wěn)定導(dǎo)致礦物組分是否穩(wěn)定，從而影響到砼外加劑對水泥的適應(yīng)性。(2)水泥生產(chǎn)工藝，如立窯與回轉(zhuǎn)窯，冷卻制度中的急冷措施控制得如何，石膏粉磨時的溫度等，導(dǎo)致水泥中礦物組分、晶相狀態(tài)，石膏形態(tài)發(fā)生改變，從而影響到砼外加劑對水泥的適應(yīng)性。(3)水泥中吸附外加劑能力:C3A>C4AF>C3S>C2S，水泥水化速率與礦物組分直接相關(guān)。(4)水泥存放一段時間后，溫度下降，使砼外加劑高溫適應(yīng)性得到改善，并且f-CaO吸取空氣中的水后轉(zhuǎn)變成Ca(OH)2，吸取空氣中的CO2后轉(zhuǎn)變成CaCO3，從而使Mwo下降，也使砼和易性得到改善，使新拌砼塌落度損失減緩，砼的凝結(jié)時間稍延長。中華考試網(wǎng)(5)普通硅酸鹽水泥的需水量稍大于礦渣水泥，其保水性好，但一般塌落損失也較快。(6)C3A含量較高的水泥，塌落度損失快，保水性好。(7)水泥中親水性摻合料保水性好;火山灰質(zhì)水泥保水性差，易泌水。(8)溫度、濕度高低直接影響砼外加劑對水泥的適應(yīng)性。(9)配合比中的砂、石級配及砂、石、水、膠材的比例也影響砼外加劑對水泥的適應(yīng)性。砼易出現(xiàn)泌水、離析問題的因素及解決方法1、因素(1)水泥細(xì)度大時易泌水;水泥中C3A含量低易泌水;水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量小易泌水;礦渣比普硅易泌水;火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥易泌水;摻Ⅰ級粉煤灰易泌水;摻非親水性混合材的水泥易泌水。(2)水泥用量小易泌水。(3)低標(biāo)號水泥比高標(biāo)號水泥的砼易泌水(同摻量)。(4)配同等級砼，高標(biāo)號水泥的砼比低標(biāo)號水泥的砼更易泌水。(5)單位用水量偏大的砼易泌水、離析。(6)強度等級低的砼易出現(xiàn)泌水(一般)。(7)砂率小的砼易出現(xiàn)泌水、離析現(xiàn)象。(8)連續(xù)粒徑碎石比單粒徑碎石的砼泌水小。(9)砼外加劑的保水性、增稠性、引氣性差的砼易出現(xiàn)泌水。(10)超摻砼外加劑的砼易出現(xiàn)泌水、離析。2、解決途徑(1)主線途徑是減少單位用水量。(2)增大砂率，選擇合理的砂率。(3)增大水、水泥用量或摻適量的Ⅱ、Ⅲ級粉煤灰。(4)采用連續(xù)級配的碎石，且針片狀含量小。(5)改善砼外加劑性能，使其具有更好的保水、增稠性，或適量減少砼外加劑摻量(僅限現(xiàn)場)，攪拌站若減少砼外加劑摻量，又也許出現(xiàn)砼塌落度損失快的新問題。泵送砼出現(xiàn)抓底或板結(jié)的因素及解決方法1、因素(1)嚴(yán)重泌水的砼易出現(xiàn)抓底或板結(jié)(粘鍋)。(2)水泥用量大的砼易出現(xiàn)抓底現(xiàn)象。(3)砼外加劑摻量大的砼易出現(xiàn)抓底現(xiàn)象。(4)砂率小，砼易出現(xiàn)板結(jié)現(xiàn)象。(5)砼外加劑減水率高，泌水率高，保水、增稠、引氣效果差的砼易出現(xiàn)抓底或板結(jié)現(xiàn)象。2、解決途徑(1)減少單位用水量。(2)提高砂率。(3)摻加適量的摻合料如粉煤灰，減少水泥用量。(4)減少砼外加劑的摻量。(5)增長砼外加劑的引氣、增稠、保水功能。泵送砼塌落度損失問題的因素及解決方法1、因素(1)砼外加劑與水泥適應(yīng)性不好引起砼塌落度損失快。(2)砼外加劑摻量不夠，緩凝、保塑效果不抱負(fù)。(3)天氣炎熱，某些外加劑在高溫下失效;水分蒸發(fā)快;氣泡外溢導(dǎo)致新拌砼塌落度損失快。(4)初始砼塌落度太小，單位用水量太少，導(dǎo)致水泥水化時的石膏溶解度不夠;一般，sl0≥20cm的砼塌落度損失慢，反之，則快。考試用書(5)一般，塌落度損失快慢順序為：高鋁水泥>硅酸鹽水泥>普通硅酸鹽水泥>礦渣硅酸鹽水泥>摻合料的水泥。(6)工地與攪拌站協(xié)調(diào)不好，壓車、塞車時間太長，導(dǎo)致砼塌落度損失過大。2、解決途徑(1)調(diào)整砼外加劑配方，使其與水泥相適應(yīng)。施工前，務(wù)必做砼外加劑與水泥適應(yīng)性實驗。(2)調(diào)整砼配合比，提高砂率、用水量，將砼初始塌落度調(diào)整到20cm以上。(3)摻加適量粉煤灰，代替部分水泥。(4)適量加大砼外加劑摻量(特別在溫度比平常氣溫高得多時)。(5)防止水分蒸發(fā)過快、氣泡外溢過快。(6)選用礦渣水泥或火山灰質(zhì)水泥。(7)改善砼運送車的保水、降溫裝置。泵送砼堵管的因素及解決方法1、因素(1)砼和易性差，離析，砼稀散。(2)砼拌合物塌落度小(干粘)。(3)砼拌合物抓底、板結(jié)。(4)采用單粒級石子，石子粒徑太大，泵送管道直徑小。(5)石子針片狀多。(6)泵車壓力不夠，或是管道密封不嚴(yán)密。(7)膠凝材料少，砂率偏低。(8)彎管太多。.com(9)管中異物未除盡。(10)攪拌砼時，不均勻，水泥成塊未松散成水泥漿。(11)第一次泵送砼前未用砂漿潤滑管壁。2、解決途徑(1)檢查砼輸送管道的密切性和泵車的工作性能，使其處在良好的工作狀態(tài)。(2)檢查管道布局，盡量減少彎管，特別是≤90°的彎管。(3)泵送砼前，一定要用砂漿潤滑管道。(4)檢查石子粒徑、粒形是否符合規(guī)范