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5.3 基坑!稳定性验算
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《5.3.《1 一《些,文,献中:把滑移面全》部或部分穿》过被土?钉加:固的土体时的—破坏:模式称为“内部稳】定破坏”完》全不穿过时称—为“外部整》体稳定破《。坏,”或“?深部稳定破坏”【按,本规范推荐的—整,体稳定性验算模【型及公式程序—自动搜索最危—险,滑移面时是不分【“内外”的搜索【。到的最?危,险滑移面是土体【、土钉及各复合构】。。件提供的安全度之和!为最小值《的滑:移,面如果此《时土钉及各构件【的贡献?值为零即为“—外部整体《稳定”模式》但经验与理》论分析表明土钉贡】献值为零的情况不】会出现因《为最:。危险滑移面至—少要:穿过:最下一排或最长一】排土钉?如图3?曲线1所示》曲线2为“》外部整?体稳定”最危险【滑移面与曲线—1,相比因?。。位置后移导致滑【弧长度增加土—体抗剪强度》提供的安全》度增加土钉在—滑弧外的长度lm很!小时:摩阻力?Nu很小《Nu: 对安全度》的贡:献,小,于曲线?1后移至曲线2时】土体:抗剪强度提供的【安全:度增量故《曲线2的安》全度大于曲线—1曲:线2并非最危—险滑移面故本—规范不采用“外部整!体稳定”及“—内部整体稳定”【等概念
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图《3 整体稳定性】分,析比:较
! 整体稳定—验,算可计取《止水帷幕、预应力】锚杆及微型桩的【作用这是对》大量工程实践统计】。的结果?如果不计《。取这些构件的作用】设计将过《于保守?不,仅与事实不符—且有些情况》。下(如在《软弱土层中)设计】计算很难达到一定的!安全度人为地限【制了:复合土钉《墙技术的应用当【然也不?。能过:高估算这些复合构】件的作用如果—这些复?合,构件(如微型—桩或:锚,杆,。)起到了主导—性作用就已经不适】用本规范推荐—的整体稳定性验算】公式了验算》公式中通过》设置:组合作用折减系【数限制了这些复【合构件的作用—程度
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,5.3.2 【式(5.3.2-1!)以在国内广泛【使用、直观、易【于理解的《。瑞典条分法作为理论!基础采用极限平衡】法作为分析方法认为!截,水帷幕?预应力锚《杆及微型桩》能够:与土钉共同工作【计,算时考虑这些复合】构件:的,作用:。
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为便于】研,究公式作了如下【假定及简化
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《 ,。 1 破坏模【式为圆弧滑移破坏;!
【 :。 ,2 土钉为最【主要受力构》件;
《
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: :。 3 土》钉、预应力》锚,杆只考?虑抗:拉作用截水帷幕及】。微型桩只考虑抗剪作!用忽略这《些构件的《其他作用;》
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》 4 破坏时土钉!与土体能《够发挥全部作—用复合构件不能【与土钉同时达到【极限:平,衡状态即不能—发,挥最大作《。用也不能同时发挥较!大作用要按》一定规?则,进行强度折减构件强!度越高、类型越多、!组合状态越不利【则折减越大》;
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— 5 》 预应力锚杆—拉,力的法?向分力与切向分力可!同时达到极限值但】只是计取《假定:滑移面之后的—锚固段提供的抗滑力!矩;
! 6 》 滑移面穿过截水帷!幕或微型桩》时平行于桩的—正截面;
》
》 《7 不考虑地【震作用?;
】。 8 安全】系数:定义为滑移面的抗】滑力矩与滑》动力矩之比》
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》 破裂面的—形状不?能事先确定取—决于坡面的几何形】状、土体的性状、】土钉参?数及地面附加荷载】等许多因《素采用圆《弧形主要因为它与】一些试验《结果及大多数工【程实践?比较接近《且分析计算》相,对容易?一些在某些》特殊情况下圆弧滑】动并非最《佳需要?与其他?破坏模?式对比例如在深【厚的软土地层采用圆!弧形可能会过高估】计软土的被》动土压力如图4【(a)所示土钉墙可!能会沿着《曲线2破《坏而:并,非圆弧1因土质【。软弱坑底的》滑移:面不会扩展到很【远,的,地方;基坑上半部】。分,为软弱土层、—下半:部分为坚硬土—层且层面《向基坑内顺》层倾斜?。时可能产《生顺层滑动破裂面为!双折线或上曲—下直的双线如图4(!b,)所示?。;土体中存在较薄弱!的土层或薄夹层时可!。能会产生沿薄弱【面,的滑动破坏》如图4(c)所示
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》图4 特殊—地质条件《下的破坏模式
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无试!验资料或类似—经验时截《水帷幕如采用深【层搅拌法形成—可按:表2:取值[喷浆法—单轴(2《~4:)喷、?。4搅工?艺]工艺不同时可】。参考该表《取值高压喷射—注,浆法形成的》水泥土截水帷幕【抗剪强度可》参考表?2按水泥土设计【。抗压强?度标准值的1—5%~20》%取:值但:。。最大不应超过8【。00kP《a,
表2】 深层搅》拌法水泥土抗剪强度!标准值?τs
】。
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5《.3.3 —式(5.3.2【-1)是个半经【验半理论公式其【中的组合作用折【减系数根据实际工程!反算而来反算时在国!内外已实施》的约50《。0个复合土钉墙【案例中挑《选了202个—有代表性的进行了】详细计?算思路?为通过对一些特殊案!例(已塌方或变【。形很大的《工程)的《定性:分析及定量》。计算估算出折减系数!的大致范围然后【再通:过大量的案例(正】常使用的工程—)验证该范围的合】理性
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—组,合作用折减系数η是!经,验值根?据大量失稳、—濒临失稳及正常使】用工程的监测数据】反算而?来反:算时作了《如下假设
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【 1: 基坑坍塌时支护!体系达到《了承载能力极限状态!略,低于临界稳定—整体稳?定,。安全系数Ks为0.!98~0.99
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《 , 2 基【坑水平位移很大时】支护体系为正常使用!极限状态接近临【界,稳定Ks为1.0】1~1.0》3
《
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? 3 正【常使用时土钉墙【。的位移量与整—。体稳定安全系数Ks!之间大致存在着【表3:所示的经验关系
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表》3 土钉墙位移】与整体稳定安全【系数Ks关系
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【。 4 《 微型桩与》土钉墙结合后—整,体性不如截水帷幕与!土钉墙结合后—整,体性效果好
!。
5 】 预应力锚》杆,的组合作用折—减,系数:取,0.5时作用—效果与将其视为【土,钉,相当而预应力锚杆的!作用效?果应:好于将?之完全视为土钉【。
】 :提高截水帷幕及微型!桩材料的抗剪强度】、增大截面面—积等会使《复合构件《自身抗剪能力得【。到较大提高但复合】土钉墙整《体,稳定性依靠地是【土,、土钉与复合构件】的协同作用复合【。。构,。件自身?抗剪能力《提高的程度》越大复合土》钉墙整?体稳定性《。提高的程度》越,小,并不同?比增长?
《
5.3.5 】 复合土钉墙的【整体稳定性首先应由!土与土钉的共同作用!提,供基:本,保证设置复合构【件的主要目的是隔】。水或减小《变形、控制位—移同时对整》。。体稳:定,性亦有?贡,献,本条规定保证—了土钉是最主要【受力构件《弱化了复合构件【的抗力作《用从而保证》了,工程安?全性及整体稳定性】验算公式的适—用性
! 大量》基,坑监测数据统—计结果表明如满足以!下条件?基坑位移不大
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【1 截水帷幕单】独或与微型桩组合】作用时 Ks0+K!s1≥?0.86《
《
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2 】微型桩单独作用时】Ks0+《。Ks1?≥0.97
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3 】 ,预,应力锚杆单独作用】时,Ks0?+K:s1≥0《.96
》。
【 4 截水帷幕】及微:型,桩分别与预应力锚杆!组合或三者》一起组合作用时K】。s0+Ks1+【0.5?Ks2?≥1.0《
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: : 本条统一为式(5!.3.5)》是偏于安全的—
5【.3.6 —常用的?基坑抗隆《起稳定性分析—。模式主?。要有地基承载力模】式及圆弧滑动模【式复合土钉墙的刚度!及构件强度均较【弱很难?形成转?动中心不宜采用【圆,弧滑动模《式
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5.?3.7 采用式(!5.3?.7-?1)验算坑底抗隆起!稳定性时注》意以下问《题
】 1 式(5!.3.7-》1)忽略了土钉及锚!杆的抗?剪作用
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2】 坡面倾斜时【可考虑?倾斜区土《体自重减《轻的有利因》。素
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《。 3? 以下情况可【计取t微型桩—。。为直径大于》。200mm的钻孔】混凝土桩、不小于1!6号的工字钢、【预制桩?或预:应力管桩间距不超】过4:倍桩径;插入不小于!12号工《。字钢的水泥土—墙;厚度《不,小于1?m的水泥土墙等
】
》。 《4 以下》情况不?宜计取t厚度—。小于0.5m的【水泥:土墙;超前支—护桩为竹桩直径不大!于48mm的钢管及!。直径不大于5—0mm?的木桩等《
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5 】坡脚附近有软弱【土层的一级基坑采用!复合土钉墙支—护很难?满足抗隆起》稳定性要求故没有给!出,安全等级为》一级的基坑抗隆起稳!定安全系《数指标?。
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