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        長(zhǎng)春賽德購(gòu)物中心基坑工程設(shè)計(jì)研究

        2014-06-01 09:17:33
        關(guān)鍵詞:土釘長(zhǎng)春安全系數(shù)

        (長(zhǎng)春建筑學(xué)院,吉林 長(zhǎng)春 130000)

        長(zhǎng)春賽德購(gòu)物中心基坑工程設(shè)計(jì)研究

        董曉琳

        (長(zhǎng)春建筑學(xué)院,吉林 長(zhǎng)春 130000)

        論文以長(zhǎng)春市賽的購(gòu)物中心基坑工程為研究案例,在分析各類(lèi)支護(hù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,針對(duì)具體的工程條件和場(chǎng)地工程地質(zhì)條件,尋求適用于本工程施工的的基坑支護(hù)方案,并進(jìn)行了支護(hù)結(jié)構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算、穩(wěn)定性分析。

        基坑;穩(wěn)定性;變形分析

        1 前言

        為了保護(hù)城市基坑工程周?chē)h(huán)境的要求,基坑工程的設(shè)計(jì)應(yīng)從傳統(tǒng)的強(qiáng)度控制設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)樽冃慰刂圃O(shè)計(jì),基坑的設(shè)計(jì)與施工必須密切結(jié)合,采用考慮時(shí)空效應(yīng)的基坑施工方法,基坑工程的主動(dòng)土壓力不是固定不變的,而是變化的。為了準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和計(jì)算基坑的變形,必須重視工程實(shí)踐,提倡利用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的資料來(lái)反分析基坑設(shè)計(jì)所需要的計(jì)算參數(shù)。

        2 工程概況

        本文研究的場(chǎng)地位于長(zhǎng)春市東部經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)賽德廣場(chǎng)東北角,場(chǎng)區(qū)地勢(shì)較為平坦,標(biāo)高在199.1-200.97,高差1.87米。周邊環(huán)境如圖1所示。

        3 支護(hù)設(shè)計(jì)

        3.1 支護(hù)方案的選擇

        在選擇支護(hù)類(lèi)型的時(shí)候,應(yīng)該根據(jù)工程規(guī)模、主體工程特點(diǎn)、場(chǎng)地條件、環(huán)境保護(hù)要求、巖土工程勘察資料、土方開(kāi)挖方法以及地區(qū)工程經(jīng)驗(yàn)等因素。經(jīng)綜合分析比較在確保安全可靠的前提下,選擇切實(shí)可行、經(jīng)濟(jì)合理的方案。

        綜合以上方面,對(duì)基坑支護(hù)類(lèi)型選擇進(jìn)行如下分析:

        本基坑周邊環(huán)境是兩面臨路,兩面臨建筑物,臨路的兩面距路的距離較大,但因施工材料堆放與施工場(chǎng)地需要,還不能選擇放坡開(kāi)挖;在臨建筑物的北側(cè),距離較大,因有一條小馬路和修建施工宿舍,因此也不能放邊開(kāi)挖;臨建筑物的東側(cè),因距建筑物只有5米左右,因此不能放坡開(kāi)挖。

        基坑開(kāi)挖深度10米,且土層強(qiáng)度比較高,可選擇懸臂樁、單支點(diǎn)樁錨,土釘墻進(jìn)行支護(hù)。據(jù)長(zhǎng)春市基坑支護(hù)的經(jīng)驗(yàn),懸臂樁、單支點(diǎn)樁錨支護(hù)造價(jià)與工期都高于土釘墻支護(hù),因此可選擇土釘墻支護(hù)方法。

        因基坑?xùn)|側(cè)距建筑物近,為保障基坑的安全,采用復(fù)合土釘墻支護(hù),因基坑開(kāi)挖深度不大,可采用一層錨桿與釘?shù)慕M合。另外為保障北側(cè)建筑物與小馬路和臨時(shí)宿舍的安全也采用復(fù)合土釘墻支護(hù)。

        3.2 支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

        基坑北側(cè)和東側(cè)因有建筑物且距離較近,為保證基坑變形的需要,采用復(fù)合土釘墻支護(hù),第三排采用錨桿,錨桿長(zhǎng)度18m,第一排第二排和第四排土釘長(zhǎng)度為13m,第五、六、七排分別為8m。錨桿總計(jì)290根,13m長(zhǎng)土釘總計(jì)1160根,8m長(zhǎng)土釘總計(jì)870根。設(shè)計(jì)平面與剖面圖如圖2與圖3所示:

        3.3 復(fù)合土釘墻穩(wěn)定性分析

        圖2 土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)布釘圖

        3.3.1 內(nèi)部穩(wěn)定性

        (1)內(nèi)部整體穩(wěn)定性分析

        采用力矩極限平衡法,如圖4所示。上圖穩(wěn)定安全系數(shù)見(jiàn)公式(1):

        圖3 土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)剖面圖

        圖4 土釘穩(wěn)定分析圖

        式(1)中:Ks——整體穩(wěn)定性安全系數(shù);Wi——i分條的自重(kN/m);Ci、 φi——i分條的滑裂面處土的粘聚力(kPa)和內(nèi)摩擦角(°);αi——i分條滑裂面處中點(diǎn)切線與水平面夾角(°);θi——土釘與水平面之間的夾角(°);Li——i分條滑裂面處弧長(zhǎng)(m);Tui——第i各土錨頂滑裂面處的抗拔力(kN)。

        上式中的Ks=1.81大于[Ks],即容許穩(wěn)定安全系數(shù),一般為1.5,滿足要求。

        (2)土釘抗拔力安全系數(shù)見(jiàn)公式(2)

        圖5 土釘墻抗滑抗傾覆計(jì)算模型

        式 中: KOi——第i個(gè)土釘抗拔安全系數(shù);Tui——第i個(gè)土釘滑裂面抗拔力;Ti——第i個(gè)土釘處的土壓力;iθ——第i個(gè)土釘與水平面的夾角??梢?jiàn),計(jì)算結(jié)果滿足安全要求。

        3.3.2 土釘墻外部穩(wěn)定性分析

        (1)抗滑動(dòng)穩(wěn)定計(jì)算

        密集的土釘組成的復(fù)合土體,可將其視為重力式擋土墻。從試驗(yàn)得出,破壞時(shí)明顯地帶平移和轉(zhuǎn)動(dòng)性質(zhì),因此除內(nèi)部安全穩(wěn)定外,尚須驗(yàn)算:抗滑動(dòng)穩(wěn)定及抗傾覆性穩(wěn)定。

        如圖5計(jì)算模型:

        抗滑安全系數(shù)為:

        式中KH——抗滑動(dòng)穩(wěn)定安全系數(shù);Eax——墻后主動(dòng)土壓力(kN);Fi——假設(shè)墻底斷面上產(chǎn)生的抗滑合力(kN)。

        公式中:

        滿足安全要求。

        (2)抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算

        設(shè)MW為抗傾覆力矩,則

        設(shè)MO為傾覆力矩則

        式中:W—墻土的重量(rHB);Sx—土釘?shù)乃骄啵╩);B—墻體的寬度(m);

        安全系數(shù)

        滿足安全要求。

        4 土釘變形分析

        實(shí)測(cè)表明,沿高度上下分布的土釘,在使用狀態(tài)的最大內(nèi)力相差很大,一般為中間大,而上部和底部都偏小,所以中部土釘所起作用較大。但是頂部土釘對(duì)于限制地表變形非常重要。如果頂部土釘較短,則在土釘尾部或尾部以外的地表上容易出現(xiàn)較大變形,出現(xiàn)裂縫,這對(duì)土釘墻的強(qiáng)度和穩(wěn)定性可能影響不大,但會(huì)使支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移增大,所以當(dāng)基坑附近有建筑物或地下管線時(shí),上部土釘需加長(zhǎng)一些。如果基坑到中下部土層強(qiáng)度高,滑動(dòng)面可能不穿過(guò)下部土層,底部土釘可短一些(當(dāng)土層特別好時(shí),可不設(shè)置土釘);反之底部土釘不宜過(guò)短,因?yàn)橛锌赡馨l(fā)生基底深部滑動(dòng)失穩(wěn)等問(wèn)題。

        5 結(jié)論

        1 根據(jù)長(zhǎng)春賽德廣場(chǎng)基坑工程的特點(diǎn)及周?chē)h(huán)境條件選擇復(fù)合土釘墻作為其支護(hù)結(jié)構(gòu)。

        2 對(duì)所選擇的支護(hù)類(lèi)型進(jìn)行了支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),并進(jìn)行了穩(wěn)定性分析,均滿足要求。

        3 對(duì)復(fù)合土釘強(qiáng)可能出現(xiàn)的變形問(wèn)題進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析。

        [1]高大釗.深基坑工程[M].機(jī)械工業(yè)出版社(第二版),2002,05:1-133,235-302.

        [2] 秦四清.深基坑工程優(yōu)化設(shè)計(jì)(第一版)[M].北京:地震出版社,1998:7-170.

        [3]黃傳勝.地鐵深基坑開(kāi)挖變形預(yù)測(cè)方法及工程應(yīng)用研究.(博士學(xué)位論文)[D].中南大學(xué),2011.

        TU47

        A

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