综上所述,传统设计理论和方法未能准确的反映基坑工程的真实状况,或者说传统设计理论和方法存在种种缺陷并不完全适用于技术要求越来越高的基坑工程围护设计,这正是设计预估值与实际工作状态存在较大差异的原因所在。
4、问题的对策
传统设计理论和方法存在诸多的缺陷使得越来越复杂的基坑工程问题无法妥善解决,新的、更有效的设计理论和方法尚未成熟,在不确定因素太多的基坑围护体系设计中,结构的安全度就难以把握,要使设计符合实际情况是太难了,至少在目前的技术发展水平上是太难了。工程设计者只有两种选择,一是设计得比较保守,以确保安全而造成浪费;二是要冒较大的风险,以节省投资而将带来事故隐患。不论作何种选择,应该说对工程的安全与经济都难两全。如此情形下,工程设计人员的责任是在设计中采取合理的对策,尽可能地使设计贴近基坑工程的真实状况。实际运用中可从下列两方面考虑:
4.1土压力估算
土压力是基坑围护结构的主要荷载,若能较准确地估算土压力,对基坑工程意义十分重大。但由于影响土压力的不确定因素太多,要精确地加以确定是很困难的,甚至是不可能的。当前没有精确的理论来保证其正确可靠性的情况下,可从以下两方面入手:
1)通过现场测试和室内模型试验,并依此为基础,提出简单实用而尽可能合理的土压力计算模式。
2)计算时着重考虑的因素:土的物理力学性质(重度、抗剪强度);挡土围护结构相对土体的变位方向和大小;地面坡度、地面荷载与邻近基础荷载及可能的动荷载;地下水位及其变化;围护结构的刚度;基坑工程的施工方法与施工顺序等等。
4.2动态设计
传统设计方法的主要问题在于一个“静”字,以开挖的最终状态为对象,进行定值的设计。然而基坑开挖工程与其它工程的最大不同之处又在于一个“动”字,在开挖过程中,包含某些土质参数在内的各种参量,诸如侧土压力、结构内力、土体应力及应变等等都在变化,且其变化规律目前还未被充分掌握,这就产生了设计结果与实际情况的差别。对此,比较有效的对策是根据施工过程的信息反馈不断修正设计,以指导施工,这就是动态设计。
动态设计必须建立在严密的现场监测基础之上,通过对开挖全过程实施监测,将信息及时反馈,以掌握围护结构和基坑内外土体变形移动,随时调整施工参数,优化设计,或采取相应措施,以确保施工安全,即所谓信息化施工。
动态设计基本思路是:在设计方案的优化后,通过动态计算模型,按施工过程对围护结构进行逐次分析,预测围护结构在施工过程中的性状,例如位移、沉降、土压力、孔隙水压力、结构内力等,并在施工过程中采集相应的信息,经处理后与预测结果比较,从而作出决策,修改原设计中不符合实际的部分。将所采集的信息作为已知量,通过反分析推求较符合实际的土质参数,并利用所推求的较符合实际的土质参数再次预测下一施工阶段围护结构及土体的性状,又采集下一施工阶段的相应信息。如此反复循环,不断采集信息,不断修改设计并指导施工,将设计置于动态过程中。通过分析预测指导施工,通过施工信息反馈修改设计,使设计及施工逐渐逼近实际。
动态设计就是要使设计尽可能逼近实际情况,充分挖掘围护结构潜力,实现围护结构的经济和安全二者达到最佳状态。
结语考试大的美女们
对于基坑这类具有相当复杂性和不确定性的工程,设计工作往往只能得到在某种条件下的近似的预估值,因此对某特定的基坑工程,全面考察其影响土压力的所有因素,提出尽可能符合实际土压力计算模式是重要的一步。应该着重强调的是,在完善传统设计理论和方法,研究、开发和推广更适用于基坑工程特性的新理论、新方法(如数值分析方法)的同时,进行动态设计和信息化施工是必须的,而施工监测是其最重要的手段,它一方面检经验设计的正确性,另一方面有利于积累资料为改进设计理论和施工技术提供依据。施工监测的数据和成果是判别设计是否安全和经济的依据,也成为工程决策机构必不可少的“眼睛”和“了望塔”,应当纳入工程法规,通过指令强制推行。这样才能有效地确保基坑围护的设计尽可能地逼近工程实际状况,既避免造成浪费,又可减少甚至杜绝工程事故的发生,真正达到工程技术人员一直追求的最优设计。