基坑支护工程设计施工实例图解
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1.4 水平荷载

(1)计算作用在支护结构上的水平荷载时应考虑的因素

①基坑内外土的自重(包括地下水);

②基坑周边既有和在建的建(构)筑物荷载;

③基坑周边施工材料和设备荷载;

④基坑周边道路车辆荷载;

⑤冻胀、温度变化及其他因素产生的作用。

(2)作用在支护结构上的土压力应按下列规定确定

①支护结构外侧的主动土压力强度标准值、支护结构内侧的被动土压力强度标准值宜按下列公式计算(图1-1)。

图1-1 土压力计算

a.对地下水位以上或水土合算的土层:

式中 pak——支护结构外侧,第i层土中计算点的主动土压力强度标准值,kPa;当pak<0时,应取pak=0;

σakσpk——分别为支护结构外侧、内侧计算点的土中竖向应力标准值,kPa,按本节(5)条的规定计算;

Ka,iKp,i——分别为第i层土的主动土压力系数、被动土压力系数;

ciφi——分别为第i层土的黏聚力,kPa、内摩擦角,(°);按《建筑基坑支护技术规程》(JGJ 120—2012)第3.1.14条的规定取值;

ppk——支护结构内侧,第i层土中计算点的被动土压力强度标准值,kPa。

b.对于水土分算的土层:

式中 uaup——分别为支护结构外侧、内侧计算点的水压力,kPa;对静止地下水,按本节(4)条的规定取值;当采用悬挂式截水帷幕时,应考虑地下水从帷幕底向基坑内的渗流对水压力的影响。

②在土压力影响范围内,存在相邻建筑物地下墙体等稳定界面时,可采用库仑土压力理论计算界面内有限滑动楔体产生的主动土压力,此时,同一土层的土压力可采用沿深度线性分布形式,支护结构与土之间的摩擦角宜取零。

③需要严格限制支护结构的水平位移时,支护结构外侧的土压力宜取静止土压力。

④有可靠经验时,可采用支护结构与土相互作用的方法计算土压力。

(3)对成层土土压力计算时的各土层计算厚度应符合的规定

①当土层厚度较均匀、层面坡度较平缓时,宜取邻近勘察孔的各土层厚度,或同一计算剖面内各土层厚度的平均值。

②当同一计算剖面内各勘察孔的土层厚度分布不均时,应取最不利勘察孔的各土层厚度。

③对复杂地层且距勘探孔较远时,应通过综合分析土层变化趋势后确定土层的计算厚度。

④当相邻土层的土性接近,且对土压力的影响可以忽略不计或有利时,可归并为同一计算土层。

(4)静止地下水的水压力可按下列公式计算

ua=γwhwa  (1-14)

up=γwhwp  (1-15)

式中 γw——地下水重度,kN/m3,取γw=10kN/m3

hwa——基坑外侧地下水位至主动土压力强度计算点的垂直距离,m;对承压水,地下水位取测压管水位;当有多个含水层时,应取计算点所在含水层的地下水位;

hwp——基坑内侧地下水位至被动土压力强度计算点的垂直距离,m;对承压水,地下水位取测压管水位。

(5)土中竖向应力标准值应按下式计算

σpk=σpc  (1-17)

式中 σac——支护结构外侧计算点,由土的自重产生的竖向总应力,kPa;

σpc——支护结构内侧计算点,由土的自重产生的竖向总应力,kPa;

Δσk,j——支护结构外侧第j个附加荷载作用下计算点的土中附加竖向应力标准值,kPa,应根据附加荷载类型,按本节(6)~(8)条计算。

(6)均布附加荷载作用下的土中附加竖向应力标准值应按下式计算(图1-2)

图1-2 均布竖向附加荷载作用下的土中附加竖向应力计算

Δσk=q0  (1-18)

式中 q0——均布附加荷载标准值,kPa。

(7)局部附加荷载作用下的土中附加竖向应力标准值可按下列规定计算

①对条形基础下的附加荷载[图1-3(a)]。

d+a/tanθzad+(3a+b)/tanθ时:

式中 p0——基础底面附加压力标准值,kPa;

d——基础埋置深度,m;

b——基础宽度,m;

a——支护结构外边缘至基础的水平距离,m;

θ——附加荷载的扩散角,(°),宜取θ=45°;

za——支护结构顶面至土中附加竖向应力计算点的竖向距离。

za<d+a/tanθza>d+(3a+b)/tanθ时,取Δσk=0。

②对矩形基础下的附加荷载[图1-3(a)]。

d+a/tanθzad+(3a+b)/tanθ时:

式中 b——与基坑边垂直方向上的基础尺寸,m;

l——与基坑边平行方向上的基础尺寸,m。

za<d+a/tanθza>d+(3a+b)/tanθ时,取Δσk=0。

③对作用在地面的条形、矩形附加荷载,按本书本节(7)条第①、②点计算土中附加竖向应力标准值Δσk时,应取d=0[图1-3(b)]。

图1-3 局部附加荷载作用下的土中附加竖向应力计算

(8)当支护结构顶部低于地面,其上方采用放坡或土钉墙时 支护结构顶面以上土体对支护结构的作用宜按库仑土压力理论计算,也可将其视作附加荷载并按下列公式计算土中附加竖向应力标准值(图1-4)。

图1-4 支护结构顶部以上采用放坡或土钉墙时土中附加竖向应力计算

①当a/tanθza≤(a+b1)/tanθ时:

②当za>(a+b1)/tanθ时:

Δσk=γh1  (1-23)

③当za<a/tanθ时:

Δσk=0  (1-24)

式中 za——支护结构顶面至土中附加竖向应力计算点的竖向距离,m;

a——支护结构外边缘至放坡坡脚的水平距离,m;

b1——放坡坡面的水平尺寸,m;

θ——扩散角,(°),宜取θ=45°;

h1——地面至支护结构顶面的竖向距离,m;

γ——支护结构顶面以上土的天然重度,kN/m3,对多层土取各层土按厚度加权的平均值;

c——支护结构顶面以上土的黏聚力,kPa,按《建筑基坑支护技术规程》(JGJ 120—2012)第3.1.14条的规定取值;

Ka——支护结构顶面以上土的主动土压力系数,对多层土取各层土按厚度加权的平均值;

Eak1——支护结构顶面以上土体的自重所产生的单位宽度主动土压力标准值,kN/m。