【基坑支護穩(wěn)定性驗算綜述3800字】

基坑支護穩(wěn)定性驗算綜述目錄TOC\o"1-2"\h\u526基坑支護穩(wěn)定性驗算綜述 12261.1基坑整體穩(wěn)定性分析 123432圖5-2條分法 279711.2基坑底部土體抗隆起穩(wěn)定分析 33807圖5-4抗隆起 4124031.3基坑滲流穩(wěn)定性分析 4225421.4支護結(jié)構(gòu)踢腳穩(wěn)定性分析 4246121.5用理正進行計算驗算 58028圖5-5基坑支護整體剖面簡圖 57862(1)基坑的基本信息見下個表： 524405(2)土壓力模型及系數(shù)調(diào)整 816487(3)設(shè)計結(jié)果 822419表5-25錨桿參數(shù) 1514677(4)整體穩(wěn)定驗算 1623273(5)抗傾覆穩(wěn)定性驗算 1611153(6)抗隆起驗算 1715264(7)隆起量的計算 1824269(8)抗管涌驗算 1912011圖5-25抗管涌驗算簡圖 1913971式中 20對有支護結(jié)構(gòu)的基坑全面進行基坑土體整體穩(wěn)定性分析，是基坑支護設(shè)計的重要環(huán)節(jié)，其目的在于：在給定條件下設(shè)計出合理的基坑側(cè)壁支護結(jié)構(gòu)嵌固深度或驗算已擬定的結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理和穩(wěn)定。目前分析方法主要有工程地質(zhì)類比法和力學分析法。工程地質(zhì)類比法是通過大量已有的工程實踐，結(jié)合實際項目的實際情況來確定支護結(jié)構(gòu)的嵌固深度；力學分析法是采用土力學的基本理論，結(jié)合擬設(shè)計支護結(jié)構(gòu)情況進行土體穩(wěn)定性分析。兩種分析方法都有局限性，在具體分析過程中應(yīng)相互補充相互驗證。1.1基坑整體穩(wěn)定性分析基坑整體穩(wěn)定性的目的就是確定擬支護結(jié)構(gòu)的嵌固深度是否滿足整體穩(wěn)定。對于水泥土墻、多層支點排樁及多層支點地下連續(xù)墻嵌固深度計算值宜按整體穩(wěn)定條件采用圓弧滑動簡單條分法確定。[63]圖5-2條分法如上圖5-1所示土坡，取單位長度土坡按平面問題計算。設(shè)可能的滑動面是宜圓弧AD，圓心O，半徑R，將滑動土體ABCDA分成許多豎向土條，土條寬度一般取b=0.1R，由此得出土條i上的作用力對圓心O產(chǎn)生的滑動力矩及抗滑力矩分別為：而整個土坡相應(yīng)于滑動面AD時的穩(wěn)定安全系數(shù)為：上述穩(wěn)定安全系數(shù)K是對于某個假定滑動面求得的，因此需要試算多個可能的滑動面，相對于最小安全系數(shù)的滑動面即為最危險滑動面。工程中一般要求K≥1.25—1.30最危險滑動面的確定：圖5-3最危險滑動面圓弧的確定目前，我國的一些地區(qū)和行業(yè)性規(guī)范都建議采用瑞典圓弧滑動面條分法(Fellenius法)驗算支護結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性最危險滑動圓弧圓心位置的確定一般采用試算法，如上圖5-2。(1)首先根據(jù)坡角查表得坡底角和坡頂角，再在圖中的坡底和坡頂分別畫出坡底角和坡頂角，兩線的交點O，O即為最危險滑動圓弧圓心；(2)由A點垂直向下量取一高度，該高度等于邊坡的高度H，得C點位置，由C點水平右量4.5倍H得D點，連接DO；(3)在DO延長線上找若干點O1、O2、O3、…，作為滑動圓心，畫出坡腳，計算邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)K，找出K值最小的點Oi；(4)過Oi點畫DO延長線的垂線，再在垂線上找若干點作為滑動圓心，試算K值，直至找出K值最小的點，則此點即為最危險滑動圓弧圓心。表5-10取值表土坡坡度坡腳角角1.0：145°28°37°1.5：133°41′26°35°2.0：126°34′25°35°3.0：118°26′25°35°4.0：114°03′25°36°1.2基坑底部土體抗隆起穩(wěn)定分析基坑土體的開挖過程，實際是對基坑底部土體的一個御荷過程，支護外土體因支護內(nèi)土體應(yīng)力的解除，向基坑內(nèi)擠出，導致基坑底部土體隆起，特別是當基坑底為軟土在支護結(jié)構(gòu)嵌固深度不足時，基坑底部土體的隆起將導致基坑失穩(wěn)。因此，應(yīng)對基坑底為軟土的情況進行基坑底部土體抗隆起驗算?；拥撞客馏w的抗隆起穩(wěn)定分析的理論計算方法很多，規(guī)范GB50007—2002采用將支護結(jié)構(gòu)底面所在的平面作為求極限承載力的基準面，參照Prandtl和Tenzaghi的地基承載力計算方法進行分析。見下圖5-3圖5-4抗隆起基坑坑底抗隆起穩(wěn)定性：式中——地基承載力系數(shù)，條形基礎(chǔ)取=5.14——抗剪強度，由十字板實驗或三軸不固結(jié)排水實驗確定——土的重度——嵌固深度h——基坑開挖深度q——地面荷載當驗算結(jié)果不滿足抗隆起穩(wěn)定要求時，可采取以下兩種方法，其一是增加支護結(jié)構(gòu)的嵌固深度，其二是改變基坑底部土體的工程性質(zhì)，如采取地基處理的辦法使基坑內(nèi)部土體抗剪強度增大。1.3基坑滲流穩(wěn)定性分析當基坑外地下水位很高，內(nèi)外存心在水頭差時，在支護結(jié)構(gòu)的周圍，流線和等勢線很集中，很容易造成坑底的滲流破壞，造成管涌現(xiàn)象。因此，審計支護結(jié)構(gòu)的嵌固深度，必須考慮其抵抗?jié)B流的破壞的能力。1.4支護結(jié)構(gòu)踢腳穩(wěn)定性分析支護結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下，對于內(nèi)支撐或錨桿支點系統(tǒng)，基坑土體有可能在支護結(jié)構(gòu)產(chǎn)生踢腳破壞時出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象。對于多支點結(jié)構(gòu)，則可能繞最下層支點轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生踢腳失穩(wěn)。[64]1.5用理正進行計算驗算排樁支護基坑剖面簡圖如下圖：圖5-5基坑支護整體剖面簡圖(1)基坑的基本信息見下個表：表5-111基本信息內(nèi)力計算方法增量法規(guī)范與規(guī)程《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》JGJ120-99基坑等級一級基坑側(cè)壁重要性系數(shù)γ01.10基坑深度H(m)16.000嵌固深度(m)8.000樁頂標高(m)-5.000樁直徑(m)0.800樁間距(m)1.500混凝土強度等級C30有無冠梁有├冠梁寬度(m)1.500├冠梁高度(m)1.000└水平側(cè)向剛度(MN/m)1.163放坡級數(shù)1超載個數(shù)1表5-12放坡信息坡號臺寬(m)坡高(m)坡度系數(shù)11.0005.0000.500表5-13超載信息超載序號類型超載值(kPa,kN/m)作用深度(m)作用寬度(m)距坑邊距(m)形式長度(m)120.0000.00010.0003.500表5-14土層信息土層數(shù)8坑內(nèi)加固土否內(nèi)側(cè)降水最終深度(m)16.000外側(cè)水位深度(m)2.250內(nèi)側(cè)水位是否隨開挖過程變化否彈性法計算方法m法表5-15土層參數(shù)層號土類名稱層厚(m)重度(kN/m3)浮重度(kN/m3)粘聚力(kPa)內(nèi)摩擦角(°)1雜填土2.2517.57.55.0014.002細砂2.9016.56.50.0030.003粉砂2.3516.06.00.0028.004粘性土1.0519.69.64.9624.005粘性土3.3519.69.611.5424.006礫砂2.1516.06.00.0034.007粘性土3.9019.89.816.9220.008強風化巖7.9019.59.5表5-16土壓力的計算方法層號與錨固體摩擦阻力(kPa)粘聚力水下(kPa)內(nèi)摩擦角水下(°)水土計算m值(MN/m4)抗剪強度(kPa)118.03.0013.00分算3.02240.00.0033.00分算18.48350.00.0015.00分算7.50440.03.0023.00合算2.00560.010.0025.00合算2.006220.00.0023.00分算2.00770.010.0024.00合算2.008200.010.0030.00分算2.00表5-17錨桿的基本信息支錨道號支錨類型水平間距(m)豎向間距(m)入射角(°)總長(m)錨固段長度(m)1錨桿2.0007.00020.0019.5011.002錨桿2.0003.00020.0024.0017.003錨桿2.0003.00020.0023.5017.50表5-18所選錨桿的信息支錨道號預(yù)加力(kN)支錨剛度(MN/m)錨固體直徑(mm)工況號抗拉力(kN)1374.0530.001502～2.002228.6730.001504～2.003315.4830.001506～2.00(2)土壓力模型及系數(shù)調(diào)整彈性法土壓力模型：經(jīng)典法土壓力模型：圖5-6經(jīng)典土壓力模型圖表5-19土的調(diào)整系數(shù)層號土類名稱水土水壓力調(diào)整系數(shù)主動土壓力調(diào)整系數(shù)被動土壓力被動土壓力調(diào)整系數(shù)最大值(kPa)1雜填土分算1.0001.0001.00010000.0002細砂分算1.0001.0001.00010000.0003粉砂分算1.0001.0001.00010000.0004粘性土合算1.0001.0001.00010000.0005粘性土合算1.0001.0001.00010000.0006礫砂分算1.0001.0001.00010000.0007粘性土合算1.0001.0001.00010000.0008強風化巖分算1.0001.0001.00010000.000(3)設(shè)計結(jié)果①結(jié)構(gòu)計算各工況：圖5-7工況1開挖圖圖5-8工況2開挖圖圖5-9工況3開挖圖圖5-10加撐開挖圖圖5-11工況5開挖圖圖5-12工況6開挖圖圖5-13工況7開挖圖內(nèi)力位移包絡(luò)圖：圖5-14內(nèi)位移包絡(luò)圖地表沉降圖：圖5-15地表沉降圖②冠梁選筋結(jié)果圖5-16冠梁配筋圖表5-20冠梁選筋鋼筋級別選筋A(yù)s1HRB3352D16As2HRB3352D16As3HPB235d8@200③環(huán)梁選筋結(jié)果圖5-21環(huán)梁配筋圖表5-21環(huán)梁選筋鋼筋級別選筋A(yù)s1HPB2351d12As2HPB2351d12As3HPB235d12@1④截面計算表5-22截面參數(shù)樁是否均勻配筋是混凝土保護層厚度(mm)20樁的縱筋級別HRB335樁的螺旋箍筋級別HRB335樁的螺旋箍筋間距(mm)150彎矩折減系數(shù)0.85剪力折減系數(shù)1.00荷載分項系數(shù)1.25配筋分段數(shù)一段各分段長度(m)19.00⑤內(nèi)力取值內(nèi)力的取值見下列表：表5-23內(nèi)力取值段號內(nèi)力類型彈性法計算值經(jīng)典法計算值內(nèi)力設(shè)計值內(nèi)力實用值1基坑內(nèi)側(cè)最大彎矩(kN.m)820.82715.16959.34872.13基坑外側(cè)最大彎矩(kN.m)355.182421.67415.12377.38最大剪力(kN)405.69466.44557.82507.11表5-24選筋配筋段號選筋類型級別鋼筋實配值實配[計算]面積(mm2或mm2/m)1縱筋HRB33520D259817[9471]箍筋HRB335D12@1501508[-805]加強箍筋HRB335D14@2000154⑥錨桿計算錨桿計算所涉及的參數(shù)見下列表：表5-25錨桿參數(shù)錨桿鋼筋級別HRB400錨索材料強度設(shè)計值(MPa)1220.000錨索采用鋼絞線種類1×7錨桿材料彈性模量(×10^5MPa)2.000錨索材料彈性模量(×10^5MPa)1.950注漿體彈性模量(×10^4MPa)3.000土與錨固體粘結(jié)強度分項系數(shù)1.300錨桿荷載分項系數(shù)1.250表5-26錨桿內(nèi)力支錨道號錨桿最大內(nèi)力彈性法(kN)錨桿最大內(nèi)力經(jīng)典法(kN)錨桿內(nèi)力設(shè)計值(kN)錨桿內(nèi)力實用值(kN)1688.04349.35480.36480.362722.06492.86677.68677.683763.33592.35814.48814.48錨桿自由段長度計算簡圖如下：圖5-22錨桿自由端計算圖所設(shè)計的錨桿的具體參數(shù)如下表：表5-27錨桿具體參數(shù)支錨道號支錨類型鋼筋或自由段長度錨固段長度實配[計算]面積錨桿剛度鋼絞線配筋實用值(m)實用值(m)(mm2)(MN/m)1錨桿2E368.511.02036[1649]35.232錨桿2E407.017.02513[2326]44.503錨桿3E366.017.53054[2796]57.40(4)整體穩(wěn)定驗算圖5-23整體穩(wěn)定驗算簡圖計算方法：瑞典條分法應(yīng)力狀態(tài)：總應(yīng)力法條分法中的土條寬度：0.40m滑裂面數(shù)據(jù)整體穩(wěn)定安全系數(shù)Ks=1.927≥1.3，滿足穩(wěn)定要求圓弧半徑(m)R=17.349圓心坐標X(m)X=-3.039圓心坐標Y(m)Y=8.919(5)抗傾覆穩(wěn)定性驗算抗傾覆安全系數(shù)：Mp——被動土壓力及支點力對樁底的彎矩。對于內(nèi)支撐支點力由內(nèi)支撐抗壓力決定；對于錨桿或錨索，支點力為錨桿或錨索的錨固力和抗拉力的較小值。Ma——主動土壓力對樁底的彎矩；注意：錨固力計算依據(jù)錨桿實際錨固長度計算。表5-28錨桿計算依據(jù)序號支錨類型材料抗力(kN/m)錨固力(kN/m)1錨桿814.301701.0802錨桿100110949.2923錨桿1221.4511130.281Ks=2.600≥1.200，滿足規(guī)范要求。(6)抗隆起驗算抗隆起計算簡圖如下圖5-24抗隆起計算簡圖Prandtl(普朗德爾)公式(Ks≥1.1～1.2)，注：安全系數(shù)取自《建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范》YB9258-97(冶金部)：Ks=7.211≥1.1,滿足規(guī)范要求。Terzaghi(太沙基)公式(Ks≥1.15～1.25)，注：安全系數(shù)取自《建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范》YB9258-97(冶金部)：Ks=8.809≥1.15,滿足規(guī)范要求。(7)隆起量的計算注意：按以下公式計算的隆起量，如果為負值，按0處理式中_δ———基坑底面向上位移(mm)；n———從基坑頂面到基坑底面處的土層層數(shù)；ri———第i層土的重度(kN/m3)；地下水位以上取土的天然重度(kN/m3)；地下水位以下取土的飽和重度(kN/m3);hi———第i層