《施工組織設(shè)計(jì)專(zhuān)項(xiàng)施工方案資料》深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)淺探——某綜合樓工程為實(shí)例

1、深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)淺探某綜合樓工程為實(shí)例作者：溫茨華    轉(zhuǎn)貼自：湖南省建材建設(shè)有限公司    點(diǎn)擊數(shù)： 4990    更新時(shí)間：2003-11-3【字體： a 】溫茨華深基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)測(cè)技術(shù)是近10多年來(lái)在我國(guó)逐漸涉及的技術(shù)難題。深基坑的護(hù) 壁，不僅要求保證基坑內(nèi)正常作業(yè)安全，而且要防止基坑及坑外土體移動(dòng)，保證基坑附近建 筑物、道路、管線的正常運(yùn)行。各地通過(guò)工程實(shí)踐與科研，在基坑支護(hù)理論與技術(shù)上都有了 進(jìn)一步的發(fā)展，取得了可喜的成績(jī)。1.深基坑支護(hù)類(lèi)型選

2、擇深基坑支護(hù)不僅要求確保邊坡的穩(wěn)定，而且要滿足變形控制要求，以確?；又?chē)慕ㄖ?、地下管線、道路等的安全。如今支護(hù)結(jié)構(gòu)日臻完善，出現(xiàn)了許多新的支護(hù)結(jié)構(gòu)形式與穩(wěn)定 邊坡的方法。根據(jù)本地區(qū)實(shí)際情況，經(jīng)比較采用鉆孔灌注樁作為擋土結(jié)構(gòu)，由于基坑開(kāi)采區(qū)主要為粘性土 ，它具有一定自穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的特性，因此護(hù)坡樁采用間隔式鋼筋混凝土鉆孔灌注樁擋土，土層 錨桿支護(hù)的方案，擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)布置如下：(1)護(hù)坡樁樁徑600mm，樁凈距1000mm；(2)土層 錨桿一排作單支撐，端部在地面以下2.00mm，下傾18°，間距1.6m；(3)腰梁一道，位于坡 頂下2.00m處，通過(guò)腰梁，錨桿對(duì)護(hù)坡樁進(jìn)行拉結(jié)；(4

3、)樁間為粘性土不作處理。2.深基坑支護(hù)土壓力深基坑支護(hù)是近些年來(lái)才發(fā)展起來(lái)的工程運(yùn)用學(xué)科，新的完善的支護(hù)結(jié)構(gòu)上的土壓力理論還 沒(méi)有正式提出，要精確地加以確定是不可能的。而且由于土的土質(zhì)比較復(fù)雜，土壓力的計(jì)算 還與支護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度和施工方法等有關(guān)，要精確地確定也是比較困難的。目前，土壓力的計(jì) 算，仍然是簡(jiǎn)化后按庫(kù)侖公式或朗肯公式進(jìn)行。常用的公式為：主動(dòng)土壓力：e=1/2h2tg2(45°-/2)-2chtg(45°-/2)+2c2/工中：e主動(dòng)土壓力(kn)，土的容重，采用加權(quán)平均值。h擋土樁長(zhǎng)(m) 。土的內(nèi)摩擦角(°)。c土的內(nèi)聚力(kn)。被動(dòng)土壓力：ep=1/

4、2t2kpct式中：ep被動(dòng)土壓力(kn)，t擋土樁的入土深度(m)，kp被動(dòng)土壓力系數(shù)， 一般取k2=tg2(45°-/2)。由于傳統(tǒng)理論存在達(dá)些不足，在工程運(yùn)用時(shí)就必須作經(jīng)驗(yàn)修正，以便在一定程度上能夠滿足 工程上的使用要求，這也就是從以下幾個(gè)方面具體考慮：2.1.土壓力參數(shù)：尤其抗剪強(qiáng)度c/的取值問(wèn)題?？辜魪?qiáng)度指標(biāo)的測(cè)定方法有總應(yīng)力法和有 效應(yīng)辦法，前者采用總應(yīng)力c、值和天然重度(或飽和容量)計(jì)算土壓力，并認(rèn)為水壓力 包括在內(nèi)，后者采用有效應(yīng)力c、及浮容量計(jì)算土壓力，另解水壓力，即是水土分算。 總應(yīng)辦法應(yīng)用方便，適用于不透水或弱透水的粘土層。有效應(yīng)力法應(yīng)用于砂層。2.2.朗肯理論

5、假定墻背與填土之間無(wú)摩擦力。這種假設(shè)造成計(jì)算主動(dòng)土壓力偏大，而被動(dòng)土 壓力偏小。主動(dòng)土壓力偏大則是偏安全的，而被動(dòng)土壓力偏小則是偏危險(xiǎn)的。針對(duì)這一情況 ，在計(jì)算被動(dòng)土壓力時(shí)，采用修正后的被動(dòng)土壓力系數(shù)kp，因?yàn)閹?kù)侖理論計(jì)算被動(dòng)土壓力 偏大。因此采用庫(kù)侖理論中的被動(dòng)土壓力系數(shù)擦角，克服了朗肯理論在此方面的假定。可 以求得修正后的kp是：kp=cosdcoskf)-sin(o+ )sino2式中是按等值內(nèi)摩擦角計(jì)算，對(duì)粘性土取d=是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取值，一般為1/3-2/3 。2.3.用等值內(nèi)摩擦角計(jì)算主動(dòng)土壓力。在實(shí)踐中，對(duì)于抗深在10m內(nèi)的支護(hù)計(jì)算，把有粘聚 力的主動(dòng)土壓力e，計(jì)算式為：e=1/2ch

6、tg2(45°-/2)+2c2/。用等值內(nèi)摩擦角時(shí)，按無(wú)粘性土三角形土壓力并入o，e=1/2h2tg(45°-/ 2)，而e=e由此可得：tg(45°-sx(o2= rh2tg2(45°-/2)-4chtg(45°-/2)+4c2/r2rh22.4.深基坑開(kāi)挖的空間效應(yīng)?；拥幕瑒?dòng)面受到相鄰邊的制約影響，在中線的土壓力最大， 而造近兩邊的壓力則小，利用這種空間效應(yīng)，可以在兩邊折減樁數(shù)或減少配筋量。2.5.重視場(chǎng)內(nèi)外水的問(wèn)題。注意降排水，因?yàn)橥林泻吭黾?，抗剪?qiáng)度降低，水分在較大 土粒表面形成潤(rùn)滑劑，使摩擦力降低，而較小顆粒結(jié)合水膜變厚，降低了

7、土的內(nèi)聚力。綜上所述，結(jié)合本場(chǎng)地地質(zhì)資料以及所選擇的基抗支護(hù)形成，水壓力和土壓力分別按以下方 式計(jì)算：2.5.1.水壓力：因支護(hù)樁所處地層主要為粘性土層，且為硬塑中密狀態(tài)，另開(kāi)挖前已作降水 處理，故認(rèn)為此壓力采用水土合算是可行的。2.5.2.土壓力：樁后主動(dòng)土壓力，采用朗肯主動(dòng)土壓力計(jì)算，即：e=1/2h2tg2(4 5°-/2)-2chtg(45°-/2)+2c2/樁前被動(dòng)土壓力，采用修正后的朗肯被動(dòng)土壓力計(jì)算，即：ep1/2t2kp+2kp ct。式中：kpcoscos-sin(+)sin 23.護(hù)坡樁的設(shè)計(jì)該工程支護(hù)結(jié)構(gòu)主要采用鋼筋混凝土鉆孔灌注樁加斜土錨的設(shè)計(jì)方案，

8、樁的直徑為600mm， 樁間凈距為1000mm?？紤]基坑附近建筑屋的影響，還有環(huán)城南路上機(jī)車(chē)等動(dòng)截荷的影響，支 護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，筆者參照部分支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)情形取地面均布載荷q=40kn/m，其他結(jié)構(gòu)及土 的工程地質(zhì)概況見(jiàn)下圖：3.1.樁上側(cè)土壓力：樁后側(cè)主動(dòng)土壓力，因?yàn)闃逗笸翞槿龑?雜添土、粘土、粉粘土)所以 計(jì)算時(shí)采用加權(quán)平均值的c、，=21.32，得：e=4.7h2-2.76h+108.49；樁 前側(cè)被動(dòng)土壓力：因?yàn)闃肚皞?cè)土為兩層(粘土層、粉質(zhì)粘土層)，所以計(jì)算時(shí)應(yīng)采用加權(quán)平均 值的c、，得：ep33.89676t2+104.5t；均布載荷對(duì)樁的側(cè)壓力：由公 式eqqkah，得：eq=18.

9、672h。3.2.樁插入深度確定：計(jì)算前須作如下假設(shè)：(1)錨固點(diǎn)a無(wú)移動(dòng)；(2)灌注樁埋在地下無(wú)移 動(dòng)；(3)自由端因較淺不作固定端，按地下簡(jiǎn)支計(jì)算。3.2.1.建立方程：對(duì)鉸點(diǎn)(錨固點(diǎn))a求矩，則必須滿足：ma=0所以有：1kep(23t+h-a)=eq23 (h+t)-a+ep(h+t2-)q式中：k為安全系數(shù)，取2，得：8.31t3+82.97t2-138.75t=114.123.2.2.插入深度及柱長(zhǎng)計(jì)算：根據(jù)實(shí)際情況t取最小正解；t=1.99m。根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)及綜合地質(zhì)資料，取安全系數(shù)為1.2，所以樁的總長(zhǎng)度為：l=h+1 .5t=8.5+1.21.99=12.4(m)3.3

10、.錨拉力的計(jì)算：由于樁長(zhǎng)已求出，對(duì)整個(gè)樁而言，由于力平衡原理可以求出a點(diǎn)的錨拉 力，fa=0，即：e+eq=ep+ta，取t=1.99解得：ta=194.35(kn)4.土層錨定設(shè)計(jì)錨固點(diǎn)埋深=2m，錨桿水平間距1.6m，錨桿傾角18°，這是因?yàn)榭紤]到：(1)基坑附近有環(huán) 城南路和建筑物的存在，傾角小，錨桿的握裹力易滿足；(2)支護(hù)所在粘土層較厚，并且均 一，可作為錨定區(qū)；(3)粘土層的下履層(粉質(zhì)粘土層、粉砂層、圓礫層)都是飽水且較薄。4.1.土層錨桿抗拔計(jì)算：土層錨桿錨固端所在的粘土層：c=47.7kp=20.72°r=20 .13kn/m24.1.1.土層錨桿錨非固端段長(zhǎng)度的確定，如圖所示：由三角關(guān)系有：bf=sin(45°-/2)/sin(45°-/2+a)·(h-a-d)代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：bf=5.06 m4.1.2.土層錨桿錨段長(zhǎng)度的確定：該土層錨桿采用非高壓灌漿，則主體抗壓強(qiáng)度按下面公式 計(jì)算