浅析深基坑支护工程设计

 
时间日期:2010-4-28        已被阅读次:[1940]
 
佛山南方ca88设计院有限企业 钟敏超 黎享灿

  1、工程概况
  某工程位于市区的的主要道路,管段总长约28公里。根据该市环保局的设计要求并多方
征求有关专家的意见,为减少运行成本,管道确定采用重力流的形式,最后汇入污水干管后
排入污水处理厂的设计方案,在施工图设计后,局部路段管段的埋深达8米左右。因该路段
外侧靠江河,内侧约20米外为ca88物,同时地下管线较多,为保证施工中周围ca88物及公共
设施的安全,在管沟内侧必须考虑基坑支护结构问题。
2、工程地质情况
  该深基路段位于河岸边,地表为杂填土,下卧冲洪积层,基底为砂岩。地下水与东平河有
水力联系,渗透系数由上而下逐渐增大。
3、支护结构设计
  3.1 支护结构方案的选择
  根据周围环境及地质条件,设计中拟定了钢板桩、灌注桩两种支护结构方案,并作了可
行性研究。钢板桩如考虑单支撑则不安全,多支撑则用钢量大、费用高、同时也给土方开挖
带来困难。基于上述情况,设计时选取了悬臂挡土桩方案。
  3.2 支护结构设计参数的选取
  因作临时支护用,深基坑采用桩径d=80cm钻孔灌注桩,桩距为L=1.4米,桩身采用C20砼
,带肋钢筋。设计参数取:r=18KN/m3,θ=30o,地基基础承载力[R]=200KPa,基坑内侧地面均
布荷载为公路II级,ca88物取Ws=25 KN/m2。
  3.3 设计实例
  3.3.1 计算土压力
  (1) 主动土压力
  pa=yhk=18×8×tg2(45°-30°)=48.00KN
  (2)总土压力
  Ea=1/2•PaHL(1+2h/H) (h 为荷载换算成成土柱高度,计算得h=0.633)
  Ea=1/2×48×8×1.4×(1+2×0.633/8)=313.354KN
  作用点: ZEU=(H2+3hH)/3×(2h+H)=(82+3×0.63×8)/3×(2×0.63+8)=2.848米
  3.3.2 ca88物荷载引起的侧压力
  PS=KWSLS=0.333×25×9.8×2=163.17KN
  K=tg2(45°-30°/2)=0.333
  取LS=2米作用点:WPS=20/1.2=16.66米(<20米不作考虑)
  
  3.3.3 求桩的锚固深度H1
  根据土压力简图, 以C点为作用点,列平衡方程
  ∑xc=0
  即: Ea-1/2×dh1σ=0 (d为桩径)
  取σ=4[R]=4×200=800KN/m2
  h1=2Ea/dσ=2×313.354/0.8×4×200=0.979米
  (2) 求h2
  由平衡方程∑MD=0得
  Ea(ZEA+h1+h2)-1/2×dh1σ×(h2+h1/3×)-2/3×d×σ×h2 2=0
  即:
313.354×(2.848+0.979+h2)-1/2×0.8×0.979×800×(h2+0.979/3)-2/3×0.8×800
×h2 2=0
  整理得:426.667h2 2+0.074h2-1096.972=0
426.667h2 2+0.074h2 -1096.972=0
  解方程得:h2=1.603m
  H1=h1+2h2=0.979+2×1.603=4.198米
取H1=4.5米
  3.3.4 桩身配筋计算
  (1)求最大弯矩点Mc
  MC=313.354×(2.848+0.979)-1/2×800×0.979×0.979/3=1071.414KN.m
  (2)配筋计算
  按等效刚度法,视d=0.8m的圆截面为b=h=0.9d的矩形截面梁
  即b=h=0.9×0.8=0.72m
ho=0.92-0.04=0.86m
  截面抵抗矩系数:Ao=rcMc/Rabho=(1.25×1071.41×106)/(11×720×680)=0.366
  yo=0.5(1+√1-2Ao)=0.5×(1+√1-2×0.366)=0.898
  AS=YSMC/YoRgho=1.25×1071.414×10/0.898×340×680=6450.645mm2
  按不对称方法配筋,实际配受力钢筋:
  10Φ25Ⅱ级钢筋 As1=4910mm2。配非受力钢筋: 10Φ14Ⅱ级钢筋As2=1540mm2,As实
=As1+ As2,As实=6450mm2。
  桩的配筋见下图:
   4、应急措施
  (1) 在地面以下约2.5m的深度范围内采取自然放坡,只作空心护壁不作桩心,减少桩的
悬臂长度。
  (2) 为确保万无一失,施工中可进行局部预挖试验。(3) 基底标高以上30厘米厚度的土
体,不得采用机械开挖,以确保桩前土体的稳定。
  (4) 堵住流向基坑的地面及地下水,在发现泄水的地方,一般可采用常规的水导管、抽
水等方法处理,严重时必须做好坑外围堰降水或对坑周土灌注砼等措施。
  (5) 严格按有关施工规范和验收规程操作。
  5、结语
  挡土桩与其它深基础支护工程相比,具有安全、可靠,造价适中、周期短、施工方便等
优点,只要认真分析环境条件、工程地质条件以及施工技术水平等方面综合考虑,是完全能
满足工程需要的。
  参考文献:
  [1] JGJ120-99,ca88基坑支护技术规范[S].
  [2] 《土力学地基与基础》
  [3] 《基础工程》
  [4] 《ca88地基与基础设计规范》(GB 50007-2002)[S] 中国ca88工业出版社 2002.4
     
 
 
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