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深基坑支护工程的稳定性设计分析

2012-03-23顾丰

城市建设理论研究 2012年4期
关键词:安全系数技术规范锚杆

中图分类号:TV551.4文献标识码:A文章编号:

深基坑支护的设计、施工、监测技术是近10多年来在我国逐渐涉及的技术难题。深基坑的护壁,不仅要求保证基坑内正常作业安全,而且要防止基坑及坑外土体移动,保证基坑附近建筑物、道路、管线的正常运行。本文应用具体案例对基坑稳定性做量化分析。

1. 工程概况

鞍山市新玛特购物休闲广场位于鞍山市铁东区胜利南路与胜利广场交汇的东北角,地处市商业中心及金融中心的黄金地段。东侧为胜利南路,南侧为胜利广场,西侧为铁东六道街,北侧为青年街。单体面积20万 m2,地上局部最高30层,地下2层。

基坑的设计深度11m,支护范围长(190.2m)ⅹ宽(73.95m)。土层的物理力学参数如表1。

表1 土层参数

层号 土类名称 层厚 重度 浮重度 粘聚力 内摩擦角

(m) (kN/m3) (kN/m3) (kPa) (度)

1 杂填土 1.91 18.0 --- 8.00 10.00

2 粉质粘土 7.40 19.1 --- 40.00 3.50

3 粘土 12.20 19.3 9.3 50.00 10.00

基坑支护结构采用桩锚拉支护,桩直径0.80m,桩间距1.40m,桩长15.0m,桩身混凝土强度C25;共设两排锚杆,锚杆长度15.0m,锚杆排距4.0m,施加预应力180.00kN,沿基坑周边布设降水井,10KN/m超载考虑,具体参数见整体稳定验算简图。

2. 稳定性分析

2.1 整体稳定验算

计算方法:瑞典条分法应力状态:总应力法条分法中的土条宽度: 1.00m

滑裂面数据

整体稳定安全系数 Ks = 1.635圆弧半径(m) R = 16.778

圆心坐标X(m) X = -0.892 圆心坐标Y(m) Y = 13.392

2.2 抗倾覆稳定性验算

抗倾覆安全系数:

式中:Mp——被动土压力及支点力对桩底的弯矩, 对于内支撑支点力由内支撑抗压力

决定;对于锚杆或锚索,支点力为锚杆或锚索的锚固力和抗拉力的较小值。

Ma——主动土压力对桩底的弯矩;

注意:锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。

序号 支锚类型 材料抗力(kN/m) 锚固力(kN/m)

1 锚杆 229.785 269.279

2 锚杆 359.039 390.455

Ks = 1.898 >= 1.200, 满足规范要求。

2.3 抗隆起验算

Prandtl(普朗德尔)公式(Ks >= 1.1~1.2),注:安全系数取自《建筑基坑工程技术规范》YB 9258-97(冶金部):

Ks = 1.944 >= 1.1, 满足规范要求。

Terzaghi(太沙基)公式(Ks >= 1.15~1.25),注:安全系数取自《建筑基坑工程技术规范》YB 9258-97(冶金部):

Ks = 2.205 >= 1.15, 满足规范要求。

2.4 抗管涌验算

抗管涌稳定安全系数(K >= 1.5):

式中:γ0———側壁重要性系数; γ'———土的有效重度(kN/m3);

γw———地下水重度(kN/m3); h'———地下水位至基坑底的距离(m);

D———桩(墙)入土深度(m);

K = 12.915 >= 1.5, 满足规范要求。

2.5 承压水验算

式中:Pcz———基坑开挖面以下至承压水层顶板间覆盖土的自重压力(kN/m2);

Pwy———承压水层的水头压力(kN/m2);

Ky———抗承压水头的稳定性安全系数,取1.5。

Ky = 38.60/30.00 = 1.28 >= 1.05

基坑底部土抗承压水头稳定!

3. 结语

根据设计模型与所给实际参数得出的整体稳定性、抗倾覆稳定性、抗隆起稳定性、抗管涌稳定性、抗承压水稳定性验算结果,均满足规范和使用要求,基坑安全稳定。施工结果与验算的结果一直,并且在雨季施工和监测的过程中,没有沉降和偏差过大的情况发生。

参考文献

[1] 廖红建等编著.岩土工程数值分析[M].北京:机械工业出版社,2006,1.

[2]《建筑基坑工程技术规范》(YB 9258-97).

[3]《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99).

[4]《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94).

作者简介:顾丰(1973年-),女,汉族,岩土高级工程师。

注:文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。

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