基坑护坡计算

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1、1.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。关键词：基 坑支护 方案 层次分析法 武汉市世界贸易中心工程地处汉口解放大 道中段原武汉展览馆旧址，规划占地面积约8万m2,工程将分两期 完成。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。3 建立层次结构模型 深基坑支护系统的设计是一个 相当复杂的系统工程34,除支护结构设计之外,还包括止水降水 措施、施工组织、工程监测及应急方案等内容；。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

2、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1000mm；无 粘结预应力 DESGN AND STUDY 0F PRESTRESSED CONCRETE TECHNOLO GY FOR CHENGDU RAILwAY CONSTRUCTION CULTURE AND ENTERTANMEN T BUILDING Abstract To provide a design method for simila r projects, a systematic exposition of some technol

3、ogical p roblems for unbonded prestressed concrete structure is made through a practical project designThe results show that this design is reasonable and remarkable in comprehensive economical benef it.Key wordb St rue tu ral design 。 (2) 土层锚杆一排作单支撑，端部在地面以下2.00mm，下倾18，间距1.6 m；该工程的建规模和基坑开挖面积国内名列前茅在全

4、国影响很大。 (3)腰梁一道，位于坡顶下2.00m处，通过腰梁，锚杆对护坡桩进行 拉结；二期围右河床，中、枯水期利用一期大坝深孔导流，汛期基坑 过水，汛后利用上游土石围堰和下游RCC围堰挡水。(4)桩间为粘 性土不作处理。口(4)在安装场进口架设混凝土预应力梁，安装坝顶 门机承担后期主厂房浇筑任务。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。三桩复合地基试验最大加载值为6500kN,单桩试验最大加 载值分别为1700kN、1300kN、1300kN,加载程序和判定标准按规范要 求。而且由于

5、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。 3. 2 施设阶 段 3. 2. 1 预应力结构的选择目前普遍采用的预应力结构有无梁楼 盖和有梁楼盖两种。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。 2 工程桩检测结果 该工程基坑开挖1.5米左 右，按设计要求对3 根桩进行单桩竖向抗压极限承载力试验，试验前 的低应变动测试验发现其中2根的反射波曲线出现明显的接桩位置缺陷，其57#和106#桩低应变反射波曲线分别见图1 和图2。常用 的公式为：主动土压力：Ea =1/2丫 H2tg2(45 -0 /2)-2CHtg(45 -0

6、/2)+2C2/y工中：Ea 主动土压力(KN), y 土的容重，采用加权平均值。 无粘结筋张拉控制应力6 con=0. 7X 1570 = 1100N/m 扣除全部 损失后预应力筋的有效应力6 pe=814N / m m2o o H 挡土桩长(m)。一期先围左河床,右岸河床明渠导流,设高、低两个土石围堰, 在低土石围堰保护下修筑高土石围堰,基坑全年施工。0 土的 内摩擦角()。基坑支护系统的设计必须满足安全性、经济性和可行 性这三个基本要求；。C土的内聚力(KN)。3结构方案的研究3. 1初设阶段由于建设方要求建筑总高度不超过24m及楼层总数不少于 7层，若采用普通混凝土结构，跨度为9. 3

7、m的框架梁断面高度需9 00mm左右，3至6层层高为3. 3m的无隔墙大间空仅为3. 3-0. 9 =2. 4m，房间净空很低，效果很差，7层大会议室更无法使用，建 筑方案不能实施。被动土压力：EP=1/2y t2KPCt式中：EP被动土压力(KN), t挡土桩的入土深度(m), KP 被动土压力系数，一般取K2=tg2(45 -0/2)。一期工程包括28层 高商住写字楼l栋和9层的裙楼，地下室均为2层，基坑开挖深度为 11.0m,面积达3.6万m2,属于大型深基坑工程。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

8、面具体考虑：2.1. 土压力参数：尤其抗剪强度c/e的取值问题。所以，对施 工方案的选择应慎之又慎,否则一旦出现深基坑支护倒塌事故,不仅 给工程造成重大经济损失,还对周围环境造成不良影响 。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、e 值和天然重度Y （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、e及浮容量Y计算土压力，另解水压力，即 是水土分算。摘要：在建筑工程招标过程中,评标是一个十分棘手的 问题,将层次分析法应用到深基坑支护系统方案的优选中,根据系统 的特点和基本原则,建立起层次结构模型。 总应办法应用方便, 适用于不透水或弱透水的粘土层。

9、预应力结构由于能有效地降低结构 构件截面高度,增加室内净空,起到在净空不变的情况下降低层高的 作用。有效应力法应用于砂层。（6）由于开挖和施工的交错进行, 逆作结构的自身荷载由立柱直接承担并传递至地基,减少了大开挖时 卸载对持力层的影响,降低了基坑内地基回弹量。2.2. 朗肯理论假定墙背与填土之间无摩擦力。经多方案比选论证, 最后决定采用高效预应力混凝土结构。这种假设造成计算主动土压 力偏大，而被动土 压力偏小。逆作法就是一项近几年发展起来新兴 的基坑支护技术。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。2. 原理 先沿建筑物地下室轴线或周围施工地下连 续墙或其他支护结构，同时

10、建筑物内部的有关位置浇筑或打下中间支 承桩和柱，作为施工期间于底板封底之前承受上部结构自重和施工荷 载的支撑。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。（3）部分 逆作法：用基坑内四周暂时保留的局部土方对四周围护结构形成水平 抵挡，抵消侧向压力所产生的一部分位移。因此采用库仑理论中的 被动土压力系数擦角6，克服了朗肯理论在此方面的假定。3复位 方法的选择和复位控制 该工程基桩由打桩机沉桩，但基坑已经开挖， 打桩机无法下基坑安装到位，即使能实施费用也很大，得不偿失。 可以求得修正后的KP是：KP=Cos屮DCos6 KF）-Sin（屮o+

11、 6 ）Si n 屮 o2式中是按等值内摩擦角计算，对粘性土取e d二e是根据经验取值，6 一般为1/3e -2/3e。i复合地基设计本工程设计主要参数 为单桩竖向承载力标准值650kN;桩径400mm;桩长17.5m,定长度控制； 桩端持力层为粘质粉土、砂质粉土桩身混凝土强度等级C20;面积置 换率0.052,按正方形布置桩间距为1.55mX1.55m,4栋建筑物总布 桩 2120根。2.3. 用等值内摩擦角计算主动土压力。摘 要 通过工程实例， 系统阐述了无粘结预应力混凝土结构设计中的若干技术问题。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 a，计算式为：E=1/2

12、CH tg2(45- /2)+2C2/y。3. 2. 2 楼盖预应 力框架梁的设置 由于客房管道井的影响，不能在横向设预应力框架 扁梁，因此该工程仅纵向设预应力框架扁梁，跨度为 7m， 5. 1m、9. 3 m、7. 2m跨度的板将荷载直接传给纵向预应力框架扁梁，横向的风、 地震等水平荷载在楼板内引起的内力，主要由配置在柱上预应力板带 内的普通钢筋承受。用等值内摩擦角时，按无粘性土三角形土压力并入o, E=1/2 Y H2tg(45 -0/ 2),而E=E 由此可得：tg(45 -SX(O o2= rH2t g2(45 -屮 /2)-4CHtg(45 -屮 /2)+4C2/r2rH22.4.

13、深基坑开挖的空间效应。国内有十多家施工和设计单位参加 深基坑支护系统方案的投标,经过初选确定6家单位入围参加最后的 竞标。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。预应力混凝土；。2.5. 重视场内外水的问题。复位前先对四根正常桩进行锤击以验 证锤击能量是否合适，四根桩两次锤击的总贯入量在1.54mm-1.84mm 之间,说明动力复位的锤重及落距选择是合适的,即能将上节桩打动, 同时很难将整节桩打动，可将复位停锤标准定为1mm左右，也就是说， 当最后两锤的平均贯入量约为1mm时，可停止复位锤击。注意降排 水，

14、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。从S-lgt曲线中也可以看到660kN荷载级明显曲折，沉降出现 极大值。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：2.5.1. 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。4框架结构计算4. 1基本参数 抗震设防7度，抗震等级 三级场地土类别：二类场地土混凝土： C40楼、屋面活荷 载标准值(kN/mJ健身、棋牌活动室：2,档案室：3不上人屋面： 0.

15、 7,上人屋面：1. 5客房、办公室、大会议室：2梁、板裂缝 控制等级为二级结构内力计算方法:采用PKPM程序进行计算4.2框架梁参数梁设计以D轴六层框架为例，梁内布置14根d=15mm无 粘预应力钢绞线(?。2.5.2. 土压力：桩后主动土压力，采用朗肯主动土压力计算，即：Ea =1/2丫 H2tg2(4 5 -0/2)-2CHtg(45 -0/2)+2C2/y桩前被动土压力，采用修正后的朗肯被动土压力计算，即：EP = l/2 Y 12KP+2KP Ct。荷载传力路线为：楼板一纵向预应力框架梁一框 架柱一基础，结构受力明确，无多余的传力过程。式中：KP=Cos屮Cos6 -Sin（屮 +6

16、 ）Sin屮23.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。代表性桩位复位 锤击贯入度列表如下：桩 号 16# 57# 59# 84# 106# 230# 正常桩 正常桩 总贯入量（mm） 44.84 43.83 45.78 55.82 55.00 49.70 1.54 1.70 最后两锤平均贯入量（mm） 0.65 0.60 0.77 0.91 0.45 0.980.77 0.85。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q=4

17、0KN/m。若考虑4个月的开挖工期，1996年12月 前必须完成基坑抽水。3.1. 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）所以计算时米用加权平均值的c、0、丫，e =21.32，得：Ea =4.7H2-2.76H+108.49；根据公式推算，复合地基承 载力标准值为434kPa400kPa。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，、0，、丫，得：EP =33.89676t2+104.5t； 3.2 复合地基 承载力分析 (1)单桩强度控制的承载力标准值,取各试验点最大荷 载或极限荷载的一半则3根单桩平

18、均承载力标准值为683kN。 均布载荷对桩的侧压力：由公式Eq = qKaH，得：Eq=18.672H。由 于仅纵向设预应力框架梁，给暖通、给排水、电力管道(线)布置提供 了有利条件，减少了暖通、给排水、电力专业的设计难度。3.2. 桩插入深度确定：计算前须作如下假设：(1)锚固点A无移 动；原设计1999 年汛后，施工大坝下主排帷幕，上游基坑水压力将 会影响灌浆质量，因此，制定了汛后上游基坑抽水方案，相应要求上 游土石围堰过流时不能冲坏。 (2)灌注桩埋在地下无移动；由于挖 土是在顶部封闭状态下进行，基坑中还分布有一定数量的中间支承柱 和降水用井点管，目前尚缺乏小型、灵活、高效的小型挖土机械

19、使 挖土的难度增大。 (3)自由端因较浅不作固定端，按地下简支计算。 为了满足汛期基坑过水要求，设计要求二期大坝在1999 年汛前至少 要完成一排帷幕灌浆。3.2.1. 建立方程：对较点(锚固点)A求矩，则必须满足：MA=O 所以有：1KEP(23t+h-a)二Eq23 (h+t)-a+Ep(h+12-a )q式中： K 为安全系数，取2，得： 8.31t3+82.97t2-138.75t=114.123.2.2. 插入深度及柱长计算：根据实际情况t取最小正解；单桩 静载试验在标准值为650kN时,沉降分别为2mm、3.6mm、3.6mm,说明单桩承载力仍有很大潜力。t=1.99m。本文提出应用层次分析法对深基坑支护系统方案进行选优。根据建筑结构设计手册及综合地质资料，取安全系数为1 . 2，所以桩的总长度为：L二h+1 .51=8.5+1.2早1.99=12.4(m)3.3. 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，工FA=0，即：Ea +Eq二Ep+TA，取t=1.99 解得： TA=194.35(KN)