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基坑支护设计稳定计算的内容和新方法

326 2020-11-09 10:53:34

【摘要】简要分析了基坑支护稳定计算内容,提出了基坑支护设计稳定计算新思维。


1、前言

做好基坑支护工程设计方案,因地制宜,结合经验,科学计算,是确保基坑工程安全合理的首要前提。目前基坑支护的方法主要有土钉支护、悬臂桩支护、双排桩支护、桩锚支护、内支撑支护、水泥土挡墙支护等,基坑支护设计验算的内容很多,各工程因地质条件、环境条件不同,设计计算内容是不完全相同的。但一般来说,基坑支护设计稳定计算的主要内容是:整体稳定、局部稳定和渗透稳定。分述如下:

(1)支护结构的整体稳定,也称外部稳定,如抗倾覆、抗滑移、抗隆起等;

(2)支护结构的局部稳定,也称内部稳定、构件稳定,如土钉、锚杆的抗拉断与抗拉出稳定;围檩的抗弯和抗剪稳定;桩的抗弯、抗剪稳定等;水平内撑和竖向立柱的抗压、抗弯、抗剪稳定等;

(3)渗透稳定,如抗浮、流土和管涌稳定。

关于基坑支护设计计算的具体方法,参见相关文献。本文根据作者从事基坑工程实践的体会,针对支护结构的整体稳定和局部稳定的计算方法,提出新的方法思路,简称新思维,供同行参考,不妥之处请专家指正。


2、基坑支护设计稳定计算新思维

(1)支护结构的整体稳定计算新思维----假想建筑物地基计算法

如图1表示土钉支护结构的整体稳定计算示意图,图3表示桩锚结构的整体稳定抗倾覆稳定计算示意图。如果将支护结构形成的整体看做是一个假想建筑物,那么,该假想建筑物的地基承载力和水平抗滑满足安全要求,就意味着该支护结构的整体稳定就保证了,分别见图2、图4所示。为此建议,支护结构的整体稳定计算,可按支护结构整体形成的假想建筑物,验算其地基承载力和水平抗滑移即可。


图1 土钉支护结构整体稳定计算示意图


图2 土钉支护结构整体稳定计算新思维----假想建筑物地基计算法


图3 桩锚结构整体稳定计算示意图


图4 桩锚结构整体稳定计算新思维----假想建筑物地基计算法


2、支护结构的局部稳定计算新思维----卸荷补偿法


基坑在开挖前,地基不同深度处的水平应力为其地基原位水平应力。开挖后,为保证基坑边坡稳定,进行基坑支护以提供必要的水平力确保基坑边坡稳定。为此建议,支护结构的局部稳定计算,可按照基坑开挖水平卸荷大小,进行支护结构提供的水平力补偿验算,如保证基坑边坡水平位移为零,则水平补偿压力应为其相应的地基原位水平应力;如允许基坑边坡出现一定的水平位移量,则水平补偿压力可为其相应的主动土压力,或介于地基原位水平应力和主动土压力之间。示意图见图5、图6 。


图5  土钉支护结构的局部稳定计算新思维----卸荷补偿法示意图


图5  桩锚和内支撑支护结构的局部稳定计算新思维----卸荷补偿法示意图


3、结束语

本文提出了基坑支护设计稳定计算新思维,供同行专家和工程师参考。本文只是阐述了稳定计算新思维的理念,具体设计计算尚需进一步细化。


参考文献

[1]  王长科.  土钉支护设计方法研究.  河北省建设厅科研项目,2006年,省级登记号:20061002 

[2]  王长科. 工程建设中的土力学及岩土工程问题---王长科论文选集.  北京:中国建筑工业出版社,2018

[3] 林宗元主编. 简明岩土工程勘察设计手册 .  北京:中国建筑工业出版社,2003

[4]  林宗元主编.  岩土工程治理手册 .  北京:中国建筑工业出版社,2005


稿源:岩土工程学习与探索

作者:王长科

本文仅供学术分享之用

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