深基坑樁錨支護(hù)三種計(jì)算方法的對(duì)比分析

李曉樂(lè)++杜佳芮++袁曉娜++余施軼++程學(xué)銘

摘 要：本文以杭州某中心基坑工程為例，通過(guò)對(duì)3種不同計(jì)算方法的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析對(duì)比，確定適合本基坑的最優(yōu)計(jì)算方法。

關(guān)鍵詞：深基坑；等值梁法；逐層開(kāi)挖支撐力不變法；二分之一分擔(dān)法

中圖分類號(hào)：TU473 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0.引言

當(dāng)基坑進(jìn)行施工時(shí)，如果基坑需要開(kāi)挖的深度很深，基坑周邊的土在主動(dòng)土壓力的影響下，土體會(huì)向坑內(nèi)進(jìn)行滑移或坍塌。為了保證基坑的穩(wěn)定性和施工人員的安全性，就必須對(duì)基坑進(jìn)行支護(hù)?，F(xiàn)如今，基坑支護(hù)形式主要采用土釘墻（適用于基坑側(cè)壁安全等級(jí)宜為二、三級(jí)的非軟土場(chǎng)地）、排樁（適用于基坑側(cè)壁安全等級(jí)一、二、三級(jí)）、地下連續(xù)墻（適用于基坑側(cè)壁安全等級(jí)一、二、三級(jí)）、放坡（基坑側(cè)壁安全等級(jí)宜為三級(jí)）、雙排樁、smw工法等。對(duì)深基坑影響因素較多，與場(chǎng)地條件、地層情況、水文地質(zhì)條件、施工管理、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)及相鄰建筑的相互影響相關(guān)，在進(jìn)行深基坑支護(hù)工程時(shí)會(huì)出現(xiàn)較多問(wèn)題，不但要研究土的強(qiáng)度、變形、穩(wěn)定性問(wèn)題，還要研究土與結(jié)構(gòu)的相互作用，變形反饋對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的控制等重要問(wèn)題?；又ёo(hù)設(shè)計(jì)的結(jié)果也同樣受到很多因素的影響，例如場(chǎng)地條件、地層情況、水文地質(zhì)條件、計(jì)算方法等。本文主要分析研究不同計(jì)算方法對(duì)樁錨支護(hù)設(shè)計(jì)中樁錨桿的長(zhǎng)度的影響，選擇最佳計(jì)算方法。

1.工程概況

該工程用地面積17522m2，總建筑面積為142929.5m2，其中地上總建筑面積為94618.8m2，地下總建筑面積為48308.7m2。擬建建筑物主要5幢14～24層建筑物，內(nèi)設(shè)一個(gè)整體地下車庫(kù)，為3層，該地下基坑等級(jí)為一級(jí)，場(chǎng)地?cái)M建建筑物為框架核心筒結(jié)構(gòu)?；娱_(kāi)挖深度13.5m，采用樁錨支護(hù)形式，錨桿設(shè)在地面下4.6m處，間距1.5m，地面均布荷載為q=11kN/m3，土的內(nèi)摩擦角φ=40°，錨桿孔直徑為140mm，傾角13°。為了判斷不同的計(jì)算方法對(duì)深基坑工程的影響與不同的計(jì)算方法對(duì)工程的經(jīng)濟(jì)效益，我們對(duì)此工程實(shí)例用了3種不同的計(jì)算方法，分別為等值梁法、逐層開(kāi)挖支撐力不變法與二分之一分擔(dān)法。

2.樁錨支護(hù)

樁錨支護(hù)體系主要采用錨桿取代基坑支護(hù)內(nèi)支撐，給支護(hù)排樁提供錨拉力，以減小支護(hù)排樁的位移與內(nèi)力，并將基坑的變形控制在允許的范圍內(nèi)。樁錨支護(hù)體系主要由護(hù)坡樁，土層錨桿，圍檁和鎖口梁4部分組成，在基坑地下水位較高的地方，支護(hù)樁后還有防滲堵漏的水泥土墻等，他們彼此之間相互影響、相互聯(lián)系、相互作用，形成一個(gè)有機(jī)整體。

3. 3種計(jì)算方法原理

等值梁法又稱假想絞法，可以求解多支撐的擋土結(jié)構(gòu)內(nèi)力，首先假定擋土結(jié)構(gòu)彈性曲線反彎點(diǎn)即假象絞的位置。假象絞的彎矩為零，于是可把擋土結(jié)構(gòu)分為上下兩端。上部為簡(jiǎn)支梁，下部為一次超靜定結(jié)構(gòu)，求得擋土墻內(nèi)力。當(dāng)基坑比較深，土質(zhì)較差時(shí)，單支點(diǎn)支護(hù)結(jié)構(gòu)不能滿足基坑支擋的強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求時(shí)，可采用多層支撐的多支點(diǎn)支護(hù)結(jié)構(gòu)，支撐層數(shù)及位置應(yīng)根據(jù)土質(zhì)、基坑深度、支護(hù)結(jié)構(gòu)、支撐結(jié)構(gòu)、施工要求等因素確定。逐層開(kāi)挖支撐力不變法是等值梁法的一種簡(jiǎn)化計(jì)算方法，其計(jì)算方法是根據(jù)實(shí)際施工情況，先開(kāi)挖第一層土，挖到第一層支撐或錨桿點(diǎn)以下若干距離，進(jìn)行第一次支撐或錨桿施工。然后再挖第二層土，挖到第二層支撐支點(diǎn)下若干距離，進(jìn)行第二層支撐或錨桿施工。如此循環(huán)作業(yè)，直至挖到坑底為止。該計(jì)算方法假設(shè)每層支撐或錨桿安裝后，其受力和變形均不因下階段開(kāi)挖及支撐設(shè)置而改變。1/2分擔(dān)法是多支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)的一種簡(jiǎn)化計(jì)算方法，計(jì)算較為簡(jiǎn)便。Terzaghi和Peck根據(jù)柏林等地鐵工程基坑擋土結(jié)構(gòu)支撐受力測(cè)定，以包絡(luò)圖為基礎(chǔ)，以1/2分擔(dān)法將支撐軸力轉(zhuǎn)化為土壓力，提出土壓力分布圖。當(dāng)土壓力強(qiáng)度為q，對(duì)于連續(xù)梁，最大支座彎矩為M=ql2/10，最大跨中支座彎矩為M=ql2/20。且采用三角形土壓力分布和采用梯形土壓力分布計(jì)算的支撐反力會(huì)有很大差別。

4.計(jì)算結(jié)果分析

計(jì)算3點(diǎn)支反力時(shí)必須嚴(yán)格按照工況順序進(jìn)行，不考慮地下水對(duì)施工情況的影響，且在計(jì)算過(guò)程中嚴(yán)格要求默認(rèn)3種計(jì)算方法所對(duì)應(yīng)的土層情況、支反力的位置相同。在支反力計(jì)算中，等值梁法Ra相對(duì)于逐層開(kāi)挖支撐力不變法較小，而同一情況下等值梁法中的Rb相較于逐層開(kāi)挖支撐力不變法大9.6%，等值梁法Rc與逐層開(kāi)挖支撐力不變法比較大15.8%，等值梁法樁長(zhǎng)為16m，逐層開(kāi)挖支撐力不變法樁長(zhǎng)17m，所以可以發(fā)現(xiàn)，等值梁法在實(shí)際工程中的經(jīng)濟(jì)效益更高，安全性更好，支護(hù)因此，在深基坑工程中，等值梁法更為合適。

結(jié)論

通過(guò)結(jié)果的對(duì)比，二分之一分擔(dān)法的誤差較大，在工程中只適合做初略的計(jì)算。在逐層開(kāi)挖支撐不變法和等值梁法對(duì)比中，等值梁法的支撐力較大。在此深基坑工程中，無(wú)論從經(jīng)濟(jì)性和安全性考慮，等值梁法的計(jì)算結(jié)果更為合適。

參考文獻(xiàn)

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