【基坑支护稳定性验算综述3800字】

基坑支护稳定性验算综述目录TOC\o"1-2"\h\u526基坑支护稳定性验算综述 12261.1基坑整体稳定性分析 123432图5-2条分法 279711.2基坑底部土体抗隆起稳定分析 33807图5-4抗隆起 4124031.3基坑渗流稳定性分析 4225421.4支护结构踢脚稳定性分析 4246121.5用理正进行计算验算 58028图5-5基坑支护整体剖面简图 57862(1)基坑的基本信息见下个表： 524405(2)土压力模型及系数调整 816487(3)设计结果 822419表5-25锚杆参数 1514677(4)整体稳定验算 1623273(5)抗倾覆稳定性验算 1611153(6)抗隆起验算 1715264(7)隆起量的计算 1824269(8)抗管涌验算 1912011图5-25抗管涌验算简图 1913971式中 20对有支护结构的基坑全面进行基坑土体整体稳定性分析，是基坑支护设计的重要环节，其目的在于：在给定条件下设计出合理的基坑侧壁支护结构嵌固深度或验算已拟定的结构设计是否合理和稳定。目前分析方法主要有工程地质类比法和力学分析法。工程地质类比法是通过大量已有的工程实践，结合实际项目的实际情况来确定支护结构的嵌固深度；力学分析法是采用土力学的基本理论，结合拟设计支护结构情况进行土体稳定性分析。两种分析方法都有局限性，在具体分析过程中应相互补充相互验证。1.1基坑整体稳定性分析基坑整体稳定性的目的就是确定拟支护结构的嵌固深度是否满足整体稳定。对于水泥土墙、多层支点排桩及多层支点地下连续墙嵌固深度计算值宜按整体稳定条件采用圆弧滑动简单条分法确定。[63]图5-2条分法如上图5-1所示土坡，取单位长度土坡按平面问题计算。设可能的滑动面是宜圆弧AD，圆心O，半径R，将滑动土体ABCDA分成许多竖向土条，土条宽度一般取b=0.1R，由此得出土条i上的作用力对圆心O产生的滑动力矩及抗滑力矩分别为：而整个土坡相应于滑动面AD时的稳定安全系数为：上述稳定安全系数K是对于某个假定滑动面求得的，因此需要试算多个可能的滑动面，相对于最小安全系数的滑动面即为最危险滑动面。工程中一般要求K≥1.25—1.30最危险滑动面的确定：图5-3最危险滑动面圆弧的确定目前，我国的一些地区和行业性规范都建议采用瑞典圆弧滑动面条分法(Fellenius法)验算支护结构的整体稳定性最危险滑动圆弧圆心位置的确定一般采用试算法，如上图5-2。(1)首先根据坡角查表得坡底角和坡顶角，再在图中的坡底和坡顶分别画出坡底角和坡顶角，两线的交点O，O即为最危险滑动圆弧圆心；(2)由A点垂直向下量取一高度，该高度等于边坡的高度H，得C点位置，由C点水平右量4.5倍H得D点，连接DO；(3)在DO延长线上找若干点O1、O2、O3、…，作为滑动圆心，画出坡脚，计算边坡稳定性安全系数K，找出K值最小的点Oi；(4)过Oi点画DO延长线的垂线，再在垂线上找若干点作为滑动圆心，试算K值，直至找出K值最小的点，则此点即为最危险滑动圆弧圆心。表5-10取值表土坡坡度坡脚角角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基坑底部土体抗隆起稳定分析基坑土体的开挖过程，实际是对基坑底部土体的一个御荷过程，支护外土体因支护内土体应力的解除，向基坑内挤出，导致基坑底部土体隆起，特别是当基坑底为软土在支护结构嵌固深度不足时，基坑底部土体的隆起将导致基坑失稳。因此，应对基坑底为软土的情况进行基坑底部土体抗隆起验算。基坑底部土体的抗隆起稳定分析的理论计算方法很多，规范GB50007—2002采用将支护结构底面所在的平面作为求极限承载力的基准面，参照Prandtl和Tenzaghi的地基承载力计算方法进行分析。见下图5-3图5-4抗隆起基坑坑底抗隆起稳定性：式中——地基承载力系数，条形基础取=5.14——抗剪强度，由十字板实验或三轴不固结排水实验确定——土的重度——嵌固深度h——基坑开挖深度q——地面荷载当验算结果不满足抗隆起稳定要求时，可采取以下两种方法，其一是增加支护结构的嵌固深度，其二是改变基坑底部土体的工程性质，如采取地基处理的办法使基坑内部土体抗剪强度增大。1.3基坑渗流稳定性分析当基坑外地下水位很高，内外存心在水头差时，在支护结构的周围，流线和等势线很集中，很容易造成坑底的渗流破坏，造成管涌现象。因此，审计支护结构的嵌固深度，必须考虑其抵抗渗流的破坏的能力。1.4支护结构踢脚稳定性分析支护结构在水平荷载作用下，对于内支撑或锚杆支点系统，基坑土体有可能在支护结构产生踢脚破坏时出现不稳定现象。对于多支点结构，则可能绕最下层支点转动而产生踢脚失稳。[64]1.5用理正进行计算验算排桩支护基坑剖面简图如下图：图5-5基坑支护整体剖面简图(1)基坑的基本信息见下个表：表5-111基本信息内力计算方法增量法规范与规程《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99基坑等级一级基坑侧壁重要性系数γ01.10基坑深度H(m)16.000嵌固深度(m)8.000桩顶标高(m)-5.000桩直径(m)0.800桩间距(m)1.500混凝土强度等级C30有无冠梁有├冠梁宽度(m)1.500├冠梁高度(m)1.000└水平侧向刚度(MN/m)1.163放坡级数1超载个数1表5-12放坡信息坡号台宽(m)坡高(m)坡度系数11.0005.0000.500表5-13超载信息超载序号类型超载值(kPa,kN/m)作用深度(m)作用宽度(m)距坑边距(m)形式长度(m)120.0000.00010.0003.500表5-14土层信息土层数8坑内加固土否内侧降水最终深度(m)16.000外侧水位深度(m)2.250内侧水位是否随开挖过程变化否弹性法计算方法m法表5-15土层参数层号土类名称层厚(m)重度(kN/m3)浮重度(kN/m3)粘聚力(kPa)内摩擦角(°)1杂填土2.2517.57.55.0014.002细砂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砾砂2.1516.06.00.0034.007粘性土3.9019.89.816.9220.008强风化岩7.9019.59.5表5-16土压力的计算方法层号与锚固体摩擦阻力(kPa)粘聚力水下(kPa)内摩擦角水下(°)水土计算m值(MN/m4)抗剪强度(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锚杆的基本信息支锚道号支锚类型水平间距(m)竖向间距(m)入射角(°)总长(m)锚固段长度(m)1锚杆2.0007.00020.0019.5011.002锚杆2.0003.00020.0024.0017.003锚杆2.0003.00020.0023.5017.50表5-18所选锚杆的信息支锚道号预加力(kN)支锚刚度(MN/m)锚固体直径(mm)工况号抗拉力(kN)1374.0530.001502～2.002228.6730.001504～2.003315.4830.001506～2.00(2)土压力模型及系数调整弹性法土压力模型：经典法土压力模型：图5-6经典土压力模型图表5-19土的调整系数层号土类名称水土水压力调整系数主动土压力调整系数被动土压力被动土压力调整系数最大值(kPa)1杂填土分算1.0001.0001.00010000.0002细砂分算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砾砂分算1.0001.0001.00010000.0007粘性土合算1.0001.0001.00010000.0008强风化岩分算1.0001.0001.00010000.000(3)设计结果①结构计算各工况：图5-7工况1开挖图图5-8工况2开挖图图5-9工况3开挖图图5-10加撑开挖图图5-11工况5开挖图图5-12工况6开挖图图5-13工况7开挖图内力位移包络图：图5-14内位移包络图地表沉降图：图5-15地表沉降图②冠梁选筋结果图5-16冠梁配筋图表5-20冠梁选筋钢筋级别选筋As1HRB3352D16As2HRB3352D16As3HPB235d8@200③环梁选筋结果图5-21环梁配筋图表5-21环梁选筋钢筋级别选筋As1HPB2351d12As2HPB2351d12As3HPB235d12@1④截面计算表5-22截面参数桩是否均匀配筋是混凝土保护层厚度(mm)20桩的纵筋级别HRB335桩的螺旋箍筋级别HRB335桩的螺旋箍筋间距(mm)150弯矩折减系数0.85剪力折减系数1.00荷载分项系数1.25配筋分段数一段各分段长度(m)19.00⑤内力取值内力的取值见下列表：表5-23内力取值段号内力类型弹性法计算值经典法计算值内力设计值内力实用值1基坑内侧最大弯矩(kN.m)820.82715.16959.34872.13基坑外侧最大弯矩(kN.m)355.182421.67415.12377.38最大剪力(kN)405.69466.44557.82507.11表5-24选筋配筋段号选筋类型级别钢筋实配值实配[计算]面积(mm2或mm2/m)1纵筋HRB33520D259817[9471]箍筋HRB335D12@1501508[-805]加强箍筋HRB335D14@2000154⑥锚杆计算锚杆计算所涉及的参数见下列表：表5-25锚杆参数锚杆钢筋级别HRB400锚索材料强度设计值(MPa)1220.000锚索采用钢绞线种类1×7锚杆材料弹性模量(×10^5MPa)2.000锚索材料弹性模量(×10^5MPa)1.950注浆体弹性模量(×10^4MPa)3.000土与锚固体粘结强度分项系数1.300锚杆荷载分项系数1.250表5-26锚杆内力支锚道号锚杆最大内力弹性法(kN)锚杆最大内力经典法(kN)锚杆内力设计值(kN)锚杆内力实用值(kN)1688.04349.35480.36480.362722.06492.86677.68677.683763.33592.35814.48814.48锚杆自由段长度计算简图如下：图5-22锚杆自由端计算图所设计的锚杆的具体参数如下表：表5-27锚杆具体参数支锚道号支锚类型钢筋或自由段长度锚固段长度实配[计算]面积锚杆刚度钢绞线配筋实用值(m)实用值(m)(mm2)(MN/m)1锚杆2E368.511.02036[1649]35.232锚杆2E407.017.02513[2326]44.503锚杆3E366.017.53054[2796]57.40(4)整体稳定验算图5-23整体稳定验算简图计算方法：瑞典条分法应力状态：总应力法条分法中的土条宽度：0.40m滑裂面数据整体稳定安全系数Ks=1.927≥1.3，满足稳定要求圆弧半径(m)R=17.349圆心坐标X(m)X=-3.039圆心坐标Y(m)Y=8.919(5)抗倾覆稳定性验算抗倾覆安全系数：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。表5-28锚杆计算依据序号支锚类型材料抗力(kN/m)锚固力(kN/m)1锚杆814.301701.0802锚杆100110949.2923锚杆1221.4511130.281Ks=2.600≥1.200，满足规范要求。(6)抗隆起验算抗隆起计算简图如下图5-24抗隆起计算简图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》YB9258-97(冶金部)：Ks=7.211≥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》YB9258-97(冶金部)：Ks=8.809≥1.15,满足规范要求。(7)隆起量的计算注意：按以下公式计算的隆起量，如果为负值，按0处理式中_δ———基坑底面向上位移(mm)；n———从基坑顶面到基坑底面处的土层层数；ri———第i层土的重度(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饱和重度(kN/m3);hi———第i层