深基坑支護設計剖析范文
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深基坑支護不僅要求確保邊坡的穩定,而且要滿足變形控制要求,以確保基坑周圍的建筑物、地下管線、道路等的安全。如今支護結構日臻完善,出現了許多新的支護結構形式與穩定邊坡的方法。
根據本地區實際情況,經比較采用鉆孔灌注樁作為擋土結構,由于基坑開采區主要為粘性土,它具有一定自穩定結構的特性,因此護坡樁采用間隔式鋼筋混凝土鉆孔灌注樁擋土,土層錨桿支護的方案,擋土支護結構布置如下:(1)護坡樁樁徑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,通過腰梁,錨桿對護坡樁進行拉結;(4)樁間為粘性土不作處理。
2.深基坑支護土壓力
深基坑支護是近些年來才發展起來的工程運用學科,新的完善的支護結構上的土壓力理論還沒有正式提出,要精確地加以確定是不可能的。而且由于土的土質比較復雜,土壓力的計算還與支護結構的剛度和施工方法等有關,要精確地確定也是比較困難的。目前,土壓力的計算,仍然是簡化后按庫侖公式或朗肯公式進行。常用的公式為:
主動土壓力:
Eα=1/2γH2tg2(45°-Φ/2)-2CHtg(45°-Φ/2)+2C2/γ
工中:Eα——主動土壓力(KN),γ——土的容重,采用加權平均值。H——擋土樁長(m)。Φ——土的內摩擦角(°)。C——土的內聚力(KN)。
被動土壓力:EP=1/2γt2KPCt
式中:EP——被動土壓力(KN),t——擋土樁的入土深度(m),KP——被動土壓力系數,一般取K2=tg2(45°-Φ/2)。
由于傳統理論存在達些不足,在工程運用時就必須作經驗修正,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方面具體考慮:
2.1.土壓力參數:尤其抗剪強度C/Φ的取值問題。抗剪強度指標的測定方法有總應力法和有效應辦法,前者采用總應力C、Φ值和天然重度γ(或飽和容量)計算土壓力,并認為水壓力包括在內,后者采用有效應力C、Φ及浮容量γ計算土壓力,另解水壓力,即是水土分算。總應辦法應用方便,適用于不透水或弱透水的粘土層。有效應力法應用于砂層。
2.2.朗肯理論假定墻背與填土之間無摩擦力。這種假設造成計算主動土壓力偏大,而被動土壓力偏小。主動土壓力偏大則是偏安全的,而被動土壓力偏小則是偏危險的。針對這一情況,在計算被動土壓力時,采用修正后的被動土壓力系數KP,因為庫侖理論計算被動土壓力偏大。因此采用庫侖理論中的被動土壓力系數擦角δ,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=〔CosΨDCosδ[KF)]-Sin(Ψo+δ)SinΨo〕2
式中是按等值內摩擦角計算,對粘性土取ΦD=Φ是根據經驗取值,δ一般為1/3Φ-2/3Φ。
2.3.用等值內摩擦角計算主動土壓力。在實踐中,對于抗深在10m內的支護計算,把有粘聚力的主動土壓力Eα,計算式為:E=1/2CHtg2(45°-Φ/2)+2C2/γ。
用等值內摩擦角時,按無粘性土三角形土壓力并入Φo,E=1/2γH2tg(45°-Φ/2),而E=E由此可得:tg(45°-[SX(]Φo2=rH2tg2(45°-Ψ/2)-4CHtg(45°-Ψ/2)+4C2/r2rH2
2.4.深基坑開挖的空間效應。基坑的滑動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,可以在兩邊折減樁數或減少配筋量。
2.5.重視場內外水的問題。注意降排水,因為土中含水量增加,抗剪強度降低,水分在較大土粒表面形成潤滑劑,使摩擦力降低,而較小顆粒結合水膜變厚,降低了土的內聚力。
綜上所述,結合本場地地質資料以及所選擇的基抗支護形成,水壓力和土壓力分別按以下方式計算:
2.5.1.水壓力:因支護樁所處地層主要為粘性土層,且為硬塑中密狀態,另開挖前已作降水處理,故認為此壓力采用水土合算是可行的。
2.5.2.土壓力:樁后主動土壓力,采用朗肯主動土壓力計算,即:Eα=1/2γH2tg2(45°-Φ/2)-2CHtg(45°-Φ/2)+2C2/γ
樁前被動土壓力,采用修正后的朗肯被動土壓力計算,即:EP=1/2γt2KP+2KPCt.