,。
,
9.4 设】计计算
《。
?
《9.4?。.1: 结构按承载【能,力极限状态设—。计中应考虑各种作用!组合:由于基坑支护—结构是房屋地—下结构施工过程【中的一种围护结构结!构使用期短本条规】定基坑支护》结构的基本组合【的效应?设计值可采用简化计!算原则按下式—确定
?
,
!
,式,中γF作用的综合分!项系数;
!
?。。。 : :Gik第i》。个永久作用的标【。。准值;
—
【 Qjk第j【个可变?作用:的,标准值
【
作【用的综合分项—系数γF可取—1.:25但对《于轴向受《力为主的《构件γF《应取1.《。35:
?
9.4.2 ! ,支护结构的入土【深,度应:。满足基坑支护结构】稳,定性及?变形验?算,的要求并结合地区】工,程经验综《合确定按当上—述要求确定了入【土深:度但支护结构的底部!位于软土或液化土层!中时支护结构的入土!深度应适当加大【支护结?构的底?部应:进入下?。卧较好的土层—
—9.4.4》 基坑工程在城】市区域的环境保护】问题日益突》出基坑设计的稳定】性仅是?必,要条件大多数情况下!的主要控制条件是】变形从而使》得基坑工《程的设?计从强?度控制转向变形控制!
?
? 1》 基坑工程设计】时,应根据基坑周边环境!的保护要求来确【定基坑的变形控【制,指标严格地》。讲基坑?工程的变形控—制指标(如》围护结构的侧移【及地表沉降》)应根据基坑周边】环,境对附加《变形:的承受能力》及基坑开挖》对周围环境》的影响程度》来确定由于问题的复!杂性在很多情况下】确定基?坑周围环境对附【加变形的承受能力】是一件非常困难【的事情而《要较准确地预—测基坑开挖对—周边环境的影响程】。。度也往往存在较【大的难度《因此也就难以针对某!个具体工程提—出非常合理的变形控!制指标此时根据大】量已成功实施—的工程?实践统计《资料来确定》基坑的变形控制【指标不失为》一种:有效的?方法上海市基坑【工程技?术规范DG/TJ !。08-?61就是采用这种】方法并根据基坑【周围环境的重要性程!度及其与基坑的距】离提出?了基坑变形》设计控制指标(如表!25所示)可作为】变形控制《。设计时的《参考
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表25 【基坑变形设》计控制指标
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【
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, 注1 【 H为?基坑开挖深度s【为保护对象与基坑】开挖:边,线的净距《。;
】 》 2 》。位,于轨道交通设—施、优秀历》史建筑、《重要:管线:等环境保护对象周】边的基坑工程—应遵照政府有—。关文件和规定执行
!。
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不同地区!不同的土质条件支】护结构的位移对周围!。环境的影响》程度不同各地—区应积?累,工,程经验确定变形【控制指标
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2! 目前预》估基坑开挖对周【边环境?的附:加变形主要有两【种方法一《种是建?立在大量《基坑统计资料基础上!的经验方法该方法】预,测的是?地表:沉降并不《考虑周围建(构)】筑物存在的影响【可以用来间》接评估基坑开挖【引起周?围环境的附加—变形上海市基—坑工程技术规范DG!/,TJ 08-—6,1提出了如图5【4所示的地表沉降曲!线分布其中最大地】表沉降δvm—。可根据其与》围护结构最大侧移】δhm的经验关【系来:确定一般可取δ【。vm:=0.?8δ:hm
《
【 另一种方法是【有限元?法,但在应用时应有【可靠的工程实—测数据为依据且【该,方法分析得到的【结果宜与经》验方法进行》相互校?核以确?。认分:析结果的合》理性采用有》限元法分析时应【合,。理地考虑分》析方法、《边界条件、土体【本构模型的选择及】计算:参数:、接触面的》。设置、初始地—应力场的模拟、【基坑施工的》全,过程模拟等》因素
!
图54 ! 围护墙后地表沉】降预估曲线
—。
δv/δ!vm坑外某》。点的沉降/最大沉】降,;,d/H坑《外,地表某点《围护墙外侧的距【离/基坑开挖深度;!a主:影响区域;》b次影响区》域
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关于!建筑物?。的允许变《形值表26是根据国!内外有关《。研究成果给出的【建筑物在《自重作用下的差异沉!。降与建?筑物损坏程度的关】系可作为《确,定建筑物《对基坑开挖引起的】附加变形的》承受能力的参考
】
表—。26 各类—建筑:物在自重作用—下的差?。异沉降与建筑物损】坏程度的关系
】。
《
:
3! 基坑工程是支护!结构:施工、降水以及基坑!开挖的系统》工程其对环境的影】响,主,要分如下三》类支护结《构施:工过程?中,。产,生的挤?。土效应或土体—损失引起的》相邻地?。面隆起或沉降;【长时间、大》幅度:降低:。地下水可《能,引起地面沉降从而】引起邻近建(—构):筑物及地下管—。线的变形及开裂【。;基坑开《挖时产生的》不平衡力《、软黏土发》生蠕变和坑》外水土流失而导【致周围?土体及?围,护墙向开挖区发【生侧向?移,动、地面沉》降及:坑底隆起从而引【起紧邻建(构)【筑,物及地下《管,线的:侧移:、沉降?。或倾斜因此除—从设计方面》采取有关《。环境:保护措施外还应从】支护:结构施工、地—下水控?制及开挖《三个方面分别采取相!关措施保护周围【环境必要时可对【被保护的建》(,。构)筑物及》管线采取土体—加固、结《构托换?、架空管《线等防范措施
!
9.4.5 ! 支护结构计算的】侧向弹性抗力法来】源,于单桩水平力计算】。的,侧向弹性地基梁法】用理论方法》计算桩的变位和【。内力时通常》采用文克尔假定的】。竖,向弹性地基梁的【计,算方法地《基水平抗力系数的分!布,图式常用的有常数法!、“k”法、—“m”法、》“c”法等》不同分布图式的计算!结,。果往往相《差很大国内》常采用“m》”法假定地基水平】。抗力系数(》Kx)随深度正【比例增加即》Kx=mz》z,为,。计,算点的深《度m称为《地基水平抗力系数的!比例:系数按弹性地—基梁:法求解桩的弹性【。曲线微分方程式即可!求得桩身各点的内】力及变位值》基坑支护桩计算的侧!向弹性抗《力法即?相当于桩受水平力作!用计:算的“?m”法?
,
【。 1 地—基水平?抗力系数的比例系数!m值
!。 m值不是一个!。定值与现《场地质条件》桩身材料与》刚度荷载水平与作用!方式以及《桩顶水平位移取【值大小等因素有【关通过理论》分析可得作用在【桩顶的?水平力与桩顶位移】X的关系如下式【所示
?
!
式中H》作用在桩顶的水【。平力(kN);
】
》 : A弹性【长桩:按“:m”法计算的无量】纲系数;
!
: , EI桩【身,的抗弯刚度;
!
? —α桩:的水平变形系—数α=(1/—m)其?中b:0为桩身计》算宽度(m》)
【 无试—验资料时《m值可从《表27中选用
!
表《27 ? 非岩?。石,类土的比例系—数m值表
】。
《
【 2 ? ,基坑支?护桩的侧向弹性【地基抗力法借助于单!桩,水平力计算》的“m”法基坑支护!桩内力?分析的计算简图如】。图,55所示《
—
?
:
图55《 侧向《弹性地?基抗力法
】
1支护》桩
?
【 图:55中?(a)为基》坑支护桩(b)为基!坑,支护桩上作用—的土压力分》。布图:在,开挖深度范》围内通?常取主动《。土压力分布》图式支护桩》入土部分《为,侧向受力的弹—。性地基梁(如—c所示)地基反力系!数取“?m”法图形内力分析!时常按杆系有—限元结构矩阵分【析解法即可求得支护!桩,身的内?力、变形解
—
— , 当采用密排桩支!护时土?。压力可作《为平面?问,题计算当《桩间距?比较大时形成分【离式排桩墙桩身【变形产生的土抗【力不仅仅局限于桩自!身宽度的范围内从土!抗力的?角度考虑桩身截面的!计,算宽度和桩径之间有!如表28所示的关】系
表】28 桩身—截面计算宽度b0(!m):
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:。
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? 《由于侧向弹性—地基抗?力法能较好地反【映基坑开挖和—回填过程各》种工况和《复杂情况《。。。对支:护结构?受力的影响是—目前工?程界:最常用的基坑设计计!方法:
?
9.4.6 ! 基坑?因土体的强度不【足地下水渗流作【用而:造成基坑《失稳包括支护结构】倾覆失稳;基坑内外!侧土:体整体滑动失—稳;:基坑底土因承载【力不足?而隆起;地层—因地下水渗流作【。用引起流土、—管涌以及《。承,压水突涌《等导致基坑》工程破坏本条将基】坑稳定性归纳为支】护,桩、墙的倾覆稳定】;基坑底土隆—起稳定;基》坑边坡整体稳定;坑!底土渗流、突—。涌,。稳定四个方面基【坑设计时必须满【。足上述四方面—的验算要求
!
,
: 1 基【坑稳定性验》算采:用单一安全系数【法应满足下式要【求
:
R/【Sd≥K 》 》 (6—)
—
式中K各类稳定】安全系数;
!
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R】土体抗力《极限值;《
】 Sd—承载能力《极限状态下基本组】合的效?。应设计值但》其分项系数均—。为1.0当有地【区可靠工程经—验时分项系数也可按!地区经验确定
【
《
2 【 基:坑稳定性验算时【所选用?的强度指标的类别稳!定验:算,方,法与安全系数取值之!间,必,须配套当按附录V进!行各项?稳定验算时土的抗剪!强,度指:标的选用应符合本规!范第9.1.6条】的规:定
—
3 【 土:坡及基坑内外土【体的整体《稳定性计《算可按平面》问题考虑宜采—。用圆弧滑动面—计算有软《。土夹层和倾》斜岩面等情况时尚】需采:用非圆弧滑动面计】算
—
, 对不同【情况的土坡及基坑整!体,稳定:性验算最危险滑【动面上诸力对滑【动中:心所产生的滑—动力矩?与抗滑力矩应符【合下式要求
—
》
式中】MS、MR分别【为对于危险滑弧面】上滑动力矩和抗【滑,力矩(kN·m【);
》
》 ? KR整体稳定抗】滑安全系《数
—。
《 M《。S计算中当有—地,下,水,存在时坑外》。土,条零压线(浸润线】。)以上?的土条重度取天然重!度以下的《土条取饱《和重度坑内土条【。取浮重度
【。
》 验算整体稳定】时对于开挖区—有条:件时可采用卸荷条】件下的抗剪强—度指标进《行验算?。
【 4 基坑】底隆起稳定》性验算实质》上是:软土:地基承?载,。力不:足造成故用φ—=0的承载》力公式进行验算
!
【 当桩底土为—一般黏性土时上海市!基坑工程技术—规范DG/TJ 】08-61提出【。。了适用于一》般黏性土的抗隆【起计算公式
—
— 板《式支护体系按—承载能力极限状【态验算绕最下道内】支撑点的抗隆起【稳定性时《(图56)应—满足式(8)的【要求
《
:
:
:
》。
—
,
:
式中MRL【K抗隆起力矩值(】k,N·m/m》);
》。。
:
: MSL】K隆起力矩值(【kN:。·,m,/m);
!
α如!图56所示(弧【度);
—
— : γ:围护墙底以上地【基土各土层天然重度!的加权平均值(【kN/m3》);
《
?
—。 D围护墙在基【。坑开挖面以下的入土!深度(m);
【
】 D'最下一道!支撑距墙《。底的深度(m);】
》
— Ka主动土—压力系数;》
— ck、!φk滑裂《面上地?基,土,的黏聚?力标准值(k—Pa:。)和内摩《。擦角标准《值,(°:)的加权平均值【。;
—
— h0'最》下,。一道支撑距地—面的深?度(m?);
?
,
》 qk坑】外地面荷载标准值(!。kPa);
!
— KRL抗隆【起,。安全:系,数设计?等级:为甲级?的基坑工《程取2.5》。;乙级的《基坑工程取2.【0;丙级《的基坑工程取1【.7:
?
5】 桩、墙式支护结!。。构的倾覆《稳定性验算》对悬:臂,。式支护结构在附【录V中采用作用在墙!内外的土压力引起】的力矩平衡的方【法验算?抗倾覆稳定性安全系!数应大于或》等于1?.30
【
图!5,6 坑底》抗隆起计算简图
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《 :对于带支撑的—桩、墙式支》护体系支护》结构的抗倾覆稳定性!又称抗踢脚》稳定性踢脚破坏为】作用与围《护结构?两侧的土压》力,均,达到极限状态因而使!得围护结构》(特:别是围护结》构插入坑底以下【的,。部分)大量》地向:开挖区移动》导致基坑支护—失,效,本条取最下道支撑或!锚拉点?以下的围护结构【作为脱离体将作【。用于围护结构上【的外力进行力矩平衡!分析从而求得—抗倾覆分项》系数需指出的是抗】倾覆力矩项中本【应包括支护结构的桩!身抗力力矩但由【于其:值相对而《言要小得多因此在本!条的计算公》式中不考《虑
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