深基坑支护设计浅探.doc

深基坑支护类型选择深基坑支护不仅要求确保边坡的稳定而且要满足变形控制要求以确保基坑周围的建筑物地下管线道路等的安全如今支护结构日臻完善出现了许多新的支护结构形式与稳定边坡的方法根据本地区实际情况经比较采用钻孔灌注桩作为挡土结构由于基坑开采区主要为粘性土它具有一定自稳定结构的特性因此护坡桩采用间隔式钢筋混凝土钻孔灌注桩挡土土层锚杆支护的方案挡土支护结构布置如下1护坡桩桩径600mm桩净距1000mm2土层锚杆一排作单支撑端部在地面以下200mm下倾18间距16m3腰梁一道位于坡顶下200m处通过腰梁锚杆对护坡桩进行拉结4桩间为粘性土不作处理2深基坑支护土压力深基坑支护是近些年来才发展起来的工程运用学科新的完善的支护结构上的土压力理论还没有正式提出要精确地加以确定是不可能的而且由于土的土质比较复杂土压力的计算还与支护结构的刚度和施工方法等有关要精确地确定也是比较困难的目前土压力的计算仍然是简化后按库仑公式或朗肯公式进行常用的公式为主动土压力E12H2tg24522CHtg4522C2工中E45主动土压力KN45土的容重采用加权平均值H45挡土桩长m45土的内摩擦角C45土的内聚力KN被动土压力EP12t2KPCt式中EP45被动土压力KNt45挡土桩的入土深度mKP45被动土压力系数一般取K2tg2452由于传统理论存在达些不足在工程运用时就必须作经验修正以便在一定程度上能够满足工程上的使用要求这也就是从以下几个方面具体考虑21土压力参数尤其抗剪强度C的取值问题抗剪强度指标的测定方法有总应力法和有效应办法前者采用总应力C值和天然重度或饱和容量计算土压力并认为水压力包括在内后者采用有效应力C及浮容量计算土压力另解水压力即是水土分算总应办法应用方便适用于不透水或弱透水的粘土层有效应力法应用于砂层22朗肯理论假定墙背与填土之间无摩擦力这种假设造成计算主动土压力偏大而被动土压力偏小主动土压力偏大则是偏安全的而被动土压力偏小则是偏危险的针对这一情况在计算被动土压力时采用修正后的被动土压力系数KP因为库仑理论计算被动土压力偏大因此采用库仑理论中的被动土压力系数擦角克服了朗肯理论在此方面的假定可以求得修正后的KP是KPCosDCosKFSinoSino2式中是按等值内摩擦角计算对粘性土取D是根据经验取值一般为132323用等值内摩擦角计算主动土压力在实践中对于抗深在10m内的支护计算把有粘聚力的主动土压力E计算式为E12CHtg24522C2用等值内摩擦角时按无粘性土三角形土压力并入oE12H2tg452而EE由此可得tg45SXo2rH2tg24524CHtg4524C2r2rH224深基坑开挖的空间效应基坑的滑动面受到相邻边的制约影响在中线的土压力最大而造近两边的压力则小利用这种空间效应可以在两边折减桩数或减少配筋量25重视场内外水的问题注意降排水因为土中含水量增加抗剪强度降低水分在较大土粒表面形成润滑剂使摩擦力降低而较小颗粒结合水膜变厚降低了土的内聚力综上所述结合本场地地质资料以及所选择的基抗支护形成水压力和土压力分别按以下方式计算251水压力因支护桩所处地层主要为粘性土层且为硬塑中密状态另开挖前已作降水处理故认为此压力采用水土合算是可行的252土压力桩后主动土压力采用朗肯主动土压力计算即E12H2tg24522CHtg4522C2桩前被动土压力采用修正后的朗肯被动土压力计算即EP12t2KP2KPCt式中KPCosCosSinSin23护坡桩的设计该工程支护结构主要采用钢筋混凝土钻孔灌注桩加斜土锚的设计方案桩的直径为600mm桩间净距为1000mm考虑基坑附近建筑屋的影响还有环城南路上机车等动截荷的影响支护设计时笔者参照部分支护结构设计的相关情形取地面均布载荷q40KNm其他结构及土的工程地质概况见下图31桩上侧土压力桩后侧主动土压力因为桩后土为三层杂添土粘土粉粘土所以计算时采用加权平均值的C2132得E47H2276H10849桩前侧被动土压力因为桩前侧土为两层粘土层粉质粘土层所以计算时应采用加权平均值的C得EP3389676t21045t均布载荷对桩的侧压力由公式EqqKaH得Eq18672H32桩插入深度确定计算前须作如下假设1锚固点A无移动2灌注桩埋在地下无移动3自由端因较浅不作固定端按地下简支计算321建立方程对铰点锚固点A求矩则必须满足MA0所以有1KEP23thaEq23htaEpht2q式中K为安全系数取2得831t38297t213875t11412322插入深度及柱长计算根据实际情况t取最小正解t199m根据建筑结构设计手册及综合地质资料取安全系数为12所以桩的总长度为Lh15t8512199124m33锚拉力的计算由于桩长已求出对整个桩而言由于力平衡原理可以求出A点的锚拉力FA0即EEqEpTA取t199解得TA19435KN4土层锚定设计锚固点埋深2m锚杆水平间距16m锚杆倾角18这是因为考虑到1基坑附近有环城南路和建筑物的存在倾角小锚杆的握裹力易满足2支护所在粘土层较厚并且均一可作为锚定区3粘土层的下履层粉质粘土层粉砂层圆砾层都是饱水且较薄41土层锚杆抗拔计算土层锚杆锚固端所在的粘土层c477kp2072r2013kNm2411土层锚杆锚非固端段长度的确定如图所示由三角关系有BFsin452sin452aHad代入数据计算得BF506m412土层锚杆锚段长度的确定该土层锚杆采用非高压灌浆则主体抗压强度按下面公式计算rC12rhtg式中r45埋深h处的抗剪强度K45安全系数15d45锚杆孔径取012m锚固段长度L1798m5结论深基坑支护工程是近二十年来随着城市高层建筑发展而发展的一门新的实践工程学它还有待于理论上的完善如何取一种在经济技术上都合理的支护类型就必须充分考虑现场环境工程地质条件以及工程要求