支护结构嵌固深度的计算分析.pdf

第2 5 卷第2 期 2 0 1 1 年4 月 土工基础 S O i lE n g 蛐dF O 吼d a t i O n 0 1 2 5N o 2 A p r 2 0 1 1 支护结构嵌固深度的计算分析 傅志峰1 吴晓云1 刘芳1 李杰2 1 武汉地铁集团有限公司 武汉4 3 0 0 3 0 2 华中科技大学土木工程与力学学院 武汉4 3 0 0 7 4 摘要 基坑支护结构的嵌固深度既是基坑坑底抗隆起稳定性的需要 也是保证支护结构具有足够的抗倾覆稳定 性的需要 基于规范设计方法 分析了弹性法 圆弧滑动法 考虑横撑力的圆弧滑动法和规范经验法等方法确定嵌 固深度的差异 从考虑地基土性能的离散性出发 给出了嵌固深度的取值范围 关生词 嵌固深度 地基土的离散性 弹性法 考虑横撑力的圆弧滑动法 规范法 中圈分类号 T U 4 3 2文献标识码 B 文章编号 1 0 0 4 3 1 5 2 2 0 l lJ 0 2 一0 0 7 2 一0 4 1 引言 支护结构的嵌固深度既是基坑坑底抗隆起稳定 性的需要 也是保证支护结构具有足够的抗倾覆 隐定性的需要n 建筑基坑围护技术规程 J G J l 2 0 一9 9 3 0 关于支护结构的嵌固深度的确定 对于悬臂桩 单支撑点的桩排 地下连续墙是基于抗 倾覆稳定性方法确定的 而对多支撑点的桩排 地下 连续墙则是基于滑动稳定性分析确定的 此外 也 可以采用概化均质地基 基于粘聚力系数查表的经 验方法确定 而数值仿真分析方法也是研究嵌固深 度的有效方法 4 j 由此可见嵌固深度的确定方法 具有多样性 但是由于地基土具有天然的非均匀 性 使得在应用均值 或标准值确定嵌固深度时很难 做到适应确定不同区段 不同时段基坑的嵌固深度 的需要 为此 本文基于设计的目的 在将地层结构视为 确定性 存在的前提下 考虑地基土力学性质的离 散性 针对规范 3 的不同方法给出嵌固深度的取值 范围 2 支护结构嵌固深度的分析方法 2 1 弹性法 弹性法也称之为山肩邦男法 6 1 其基本假定为 1 支护桩墙体作为无限长弹性构件 2 墙背土压 力在开挖面以上取为三角形 在开挖面以下取为矩 形 3 坑内开挖面以下土的横向抵抗反力取为被动 土压力 4 支撑设置后 即作为不动支点 5 下道 支撑设置后 假定上道支撑的轴力值保持不变 而且 下道支撑点以上的墙体仍然保持原来的位置 图 1 根据静力平衡条件 并考虑荷载分项系数 讥 1 可得到如下方程 亿薹三 一 7 一 J 寸 严 一 一 j 一 V 1 一 j h 号 硼一口 z 二一 专儿咖雅一号口一丢t 肪 丢商 一号卢J l l z 一 扎砂 一t 一专卢I I l I l k z 一 詈N 儿一 霎M 号扎咖缸 h 一警 1 N t I l 量一 I l N 告扎咖缸 一警 o 1 f If I l V N y 7 届 丢7 I l 缸 一丢懈 一位 一霎N t 一号卢J I l 工 丢凹三 2 收稿日期 z o l O 0 5 1 6 作者简介 傅志峰 1 9 7 7 年7 月出生 博士 高级工程师 从事地铁工程施工安全管理工作 万方数据 第2 期傅志峰等 支护结构嵌固深度的计算分析 7 3 式中 以为荷载分项系数 取扎 1 3 f z 为开挖面 以下支护桩或墙体的反弯点深度 支护桩或墙体的 嵌固深度取k 1 2 z 计算方法是在第f 阶段开挖时 N N z N H 为已知值 由式 1 求得z 由式 2 计算M 2 2 圆弧滑动分析法 规范 1 对于多点支撑桩排 墙体的嵌固深度 要 求采用圆弧滑动分析方法 图2 满足下式的要求 z 叠 啦6 f G c o s 玩t a n 弘一 i lf l y I2 q 6 i G s i n 反 o 3 i 三i 式中 讥为荷载分项系数 取孔 1 3 为第i 个土条滑动面上土的固结不排水抗剪强度标准值 6 f 厶 舅分别为第i 个士条的宽度 高度和滑动面倾 角 G q i 分别为第i 个土条的自重 外荷载 g 卜 1 l Jl ll Il ll J 陌 一一 圈2 圆弧滑动分析法计算简圈 计算方法是假定一个J I l 设置通过支护结构桩 墙 底的圆弧滑动面 计算稳定系数K 若K 扎 说明J I l 不能满足式 3 的要求 则重新假定一个 I l o 再进行计算 直至满足K 以为止 3 算例分析 3 1 工程概况 根据武汉市某地铁车站 图3 勘察资料 场地 地基土分布与主要物理力学性质参数的平均值见表 1 各参数对应的统计特征量见表2 f1 r r 一一 l I I I f 1 垫l I l I 垫 围3 某地铁车站支护结构 袭l 地基土主要物理力学性质参数的平均值 裹2 主要物理力学性质参数的统计特征量 3 2 计算分析 1 分析方法 根据文献 7 中1 4 2 4 条关于岩土参数标准值 的确定方法 以及文献 7 关于场地地基土层的岩土 参数取样数不得少于6 个的规定 则岩土参数标准 值似可写为 似一铷 1 1 4 8 艿 2 铷士眈 4 式中 铷为岩土参数的平均值 以为岩土参数的统 计修正值 西 1 4 8 艿铷 艿为岩土参数的变异系数 由式 4 可见 岩土参数统计修正值矽 的物理 意义是地基土层的不均匀性 试验操作误差等因素 对试验结果的影响程度 其取值范围为 一1 4 8 溉 1 4 8 瓶 考虑到计算的方便 将岩土参数统计修 万方数据 正值的取值范匍调整为 一2o 如 2o 如 取统 计影响值为2c d lo a oo a 1 0 6 2o d 对 支护结构嵌同探度进行计算分析 2 弹性法与圆弧滑动法的比较 采用弹性法计算 蝌d 表示 开挖而uL 支护 桩桩身弯矩分布 囝5 表示所设置的 道横撑的横 撑力的变化规律 由圈可见 由于基坑地基土性质 的变化 导致桩身弯矩的差异在开挖深度1 0om 以F 较硅著 弯矩差异达到18 9 2l4 倍 对于横 撑力而言 则表现为对第三道横撑力影响最显著 最 大差异达到20 4 倍 l l 目4 丁勇春 特殊类型基坑变形性状二维有限元分析 2007 z1 5 徐中华 王建华 王卫东 软土地区采用灌注桩围护的深基坑变形性状研究 期刊论文 岩土力学 2009 5 6 黄强 深基坑支护结构实用内力计算手册 1995 7 中华人民共和国标准 岩土工程勘察规范 GB 50021 2001 2001 本文读者也读过 10条 本文读者也读过 10条 1 刘增荣 谭芳 LIU Zeng rong TAN Fang 黄土概率震陷灾害分析 期刊论文 土工基础2010 24 5 2 周辉 杨鑫 胡其志 程昌炳 ZHOU Hui YANG Xin HU Qi zhi CHENG Chang bing 绿泥石片岩遇水软化的强度试验 及机理研究 期刊论文 土工基础2011 25 1 3 方俊林 曾福强 单明 FANG Jun lin ZENG Fu qiang SHAN Ming 郑州某粉煤灰场地预制管桩承载性能研究 期刊 论文 土工基础2011 25 2 4 罗新文 罗云清 LUO Xin wen LUO Yun qing 孟良山隧道病害状况及整治措施 期刊论文 土工基础2010 24 6 5 江建兵 程宇慧 卢建平 JIANG Jian bin CHENG Yu hui LU Jian pin 湿陷性黄土地基中支盘桩的试验研究 期 刊论文 土工基础2010 24 5 6 和礼红 彭定新 秦亚琼 范伟 HE Li hong PENG Ding xin QIN Ya qiong FAN Wei 钉形水泥土双向搅拌桩桩身 强度性能分析 期刊论文 土工基础2011 25 1 7 江建兵 叶智勇 侯宏伟 卢建平 JIANG Jian bing YE Zhi yong HOU Hong wei LU Jian ping 注浆混凝土桩加 固软土地基设计与施工 期刊论文 土工基础2011 25 1 8 张勇 彭定谦 刘云平 徐凡华 ZHANG Yong PENG Ding qian LIU Yun ping XU Fan Hua 十字板剪切试验在路基 拓宽中的应用 期刊论文 土工基础2010 24 6 9 杨勃 陈艳茹 YANG Bo CHEN Yan ru 挤密碎石桩在处理软土地基中的应用 期刊论文 土工基础2011 25 1 10