深基坑多道内支撑式地连墙嵌固比研究

发表时间:2020/9/18   来源:《建筑实践》2020年15期   作者:商晓
[导读] 本文将围绕深基坑多道支撑式地连墙稳定性控制指标进行阐述
        商晓
        武汉地铁集团有限公司  湖北武汉  430030

        摘要:本文将围绕深基坑多道支撑式地连墙稳定性控制指标进行阐述,分析具体的计算方式,将控制变量法应用其中,对嵌固比以及基坑稳定性控制指标进行研究,坚持理论联系实际基本原则,旨在为日后研究工作的顺利进行奠定基础。
关键词:深基坑;地连墙;嵌固比

        前言:在对深基坑多道支撑地连墙稳定性控制指标进行分析的过程中,主要从整体稳定性验算、嵌固稳定性验算以及抗隆起稳定性验算等层面进行研究。掌握好不同土层中基坑稳定性控制指标,加强对与土层分布之间联系的研究,使之保证深基坑多道内支撑的支护结构的稳定性。
1.深基坑多道内支撑地连墙稳定性控制指标
1.1整体稳定性验算
    从整体稳定性验算角度进行分析,需要掌握第j条滑弧面出的土体黏聚力、第j条滑弧面出的土体黏聚力内摩擦角、第j条土的宽度、第j土条化滑弧面中点位置的法线与垂直面之间的夹角、第j条土条滑弧面的长度、第j土条上的附加分布、第j土条的自重、第j土条滑弧面上的水压力,并将其分别设定为、、、、、、、,此时按照公式对其整体性进行计算。
1.2嵌固稳定性验算
        在对嵌固稳定性进行验算的过程中,首先需要对多道支撑抗倾覆计算原理进行深入了解,在实际操作的过程中要对当不计支撑点以上土压状态下时进行分析,这种方式支撑作用力的方式安全性较高,在对不计支撑点以上压力机进行控制的过程中,则需要对倾覆转点、倾覆转点以下以及以上主动测土压力合力、倾覆转点以下以及以上水压合力进行确认,同时,为了保证验算准确性,则需要对倾覆转点以下水压力、主动侧土压力合力作用点到倾覆转点之前的距离进行控制,倾覆转点以上水压力、主动侧土压力合力作用点之间的距离也需要掌握,在实际验算的过程中,要结合多支撑围护结构的具体情况,关注两道支撑的具体情况,以此才能保证验算结果的准确性。
1.3抗隆起稳定性验算
        抗隆起稳定性验算较为繁琐,在验算的环节中,将地基承载力模式应用其中,整合插入深度部分所形成的抗力,并且与墙后的土重及地面荷载进行比较,保证二者之前的比值在规定的范围之内。首先需要了解抗隆起的安全系数,将其设定为,将基坑外挡土构件底面以上土的重度以及内部构件底面以上土的重度进行测量,将其分别设定为、,同时,收集基坑的深度以及基坑底面至挡土构件底面的土层厚度相关参数,将其分别设定为h、D,并对底面均布的荷载情况进行确认,将其设定为。为了保证验算的完整性,需要对承载系数以及挡土构件以下的土黏聚力进行确认,将其分别设定为、、C,随后按照公式进行验算。
1.4基坑内侧土体抗力安全系数
    在对基坑内侧土体抗力安全系数进行分析的过程中,则需要掌握作用在挡土构件上的分布反力、挡土结构嵌固上的基坑分布土反力的实际情况,保证符合固规定的要求。

针对于第一中情况来说,则需要对挡土构件在分布土反力计算点的水平位移、土的水平反力系数、初始土反力强度,并将其分别设定为v、、,按照进行计算;而针对于第二种情况来说,除了要掌握以上参数之外,还需要了解作用在挡土构件嵌固段上的基坑内侧土反力合力的数值,将其设定为,按照公式进行计算。
2.深基坑多道内支撑式地连墙稳定性控制分析
在对深基坑多道内支撑式地连墙稳定性控制进行分析的过程中,首先需要对算例基本参数进行掌握,其中主要包括土体物理力学性质参数、安全系数以及基坑变形控制值三个方面。第一,土体物理力学性质参数信息,涉及粉质黏土、粉土以及粉砂三种,主要对三者的密度、黏聚力以及内摩擦角参数进行整合,单位其中粉质黏土三者参数分别为1.93、25KPA、15°;粉土三者的参数分别为1.99、18KPA、21°;粉砂三者参数分别为2.07、0KPA、40°。第二,安全系数,主要涉及的是整体稳定性、抗倾覆、墙底抗隆起以及抗力系数几个方面,其中整体稳定性并不需要计算,抗倾覆为1.3、墙底抗隆起为2.2、抗力系数为1。第三,基坑变形控制值。其中基坑等级分为一级、二级、三级,所涉及到的参数为地表沉降以及地连墙水平位移,一级中的地表沉降以及地连墙水平为以后分别为24mm、24mm;二级中的地表沉降以及地连墙水平为以后分别为60mm、60mm;三级中的地表沉降以及地连墙水平为以后分别为100mm、100mm。
3.深基坑多道内支撑式地连墙嵌固比分析
3.1嵌固比对安全系数的影响
        从嵌固比对安全系数影响角度进行分析,需要充分考虑到不同土层的具体情况,准确的选取嵌固比,通常在0.3-1.1之间为最佳。从粉质黏土层角度进行分析经过验证对安全系数与嵌固比之间的关系进行确认,可以发现二者之间呈现正相关,当嵌固比上升时,安全系数也随之上升。在对抗倾覆安全系数、墙底隆起系数以及抗力系数增长状态进行观察时可以发现抗倾覆系数增长较为显著,可以有效的对嵌固比进行控制[1]。
        从粉土层角度进行分析,抗倾覆安全系数、墙底隆起系数以及抗力系数与嵌固比仍然呈现正相关,在对三者的系数增长速度进行分析时,可以发现抗力系数的变化最快,为嵌固比的关键控制因素。
        从砂土层角度进行分析,与粉土层所表现相一致,三者系数增长的过程中,抗力系数增长能够满足规定的要求,对嵌固比的控制效果较好。
3.2不同土层与安全系数的影响
    从抗力系数角度进行分析,主要选取的是嵌固比为0.3-1.1之间的地连墙,对粉质黏土层、粉土层以及粉砂土层中的抗力系数进行分析,可以发现前两者之间的抗力系数呈现出一致性,并在嵌固比在0.7时出现了交叉现象,三者之间以上升直线的形式分布。从抗倾覆安全系数角度进行分析,在三种土层中,对比砂土层以及粉质黏土层安全系数大小关系,发现前者最大,而后者最小,其中在嵌固比在0.5、0.6时曲线增长速度加快,前者主要是指粉质黏土以及粉土层;而后者主要是指砂土层。从墙底隆起安全系数角度进行分析,在对比粉质黏土层、粉土层以及粉砂土层的过程中,后两者的墙体隆起值相对较小,速度逐渐减慢,在比较砂土层以及粉质黏土之间的安全系数过程中,可以发现前者的安全系数较大,而后者的安全系数较小[2]。
结论:在对深基坑多道内支撑式地连墙嵌固比进行分析的环节中,主要以嵌固比对安全系数的影响、不同土层与安全系数的影响以及地表沉降特征的分析为主,从中得出最优的嵌固比值,保证深基坑内部支撑式地连墙稳定性满足规定需要。
参考文献:
[1]邓昌霞.紧邻铁路深基坑钻孔桩支护嵌入深度研究[J/OL].铁道勘察:1-6[2020-08-18].
[2]许有俊,李泽升,李文博.深基坑多道内支撑式地连墙嵌固比分析[J/OL].武汉大学学报(工学版):1-8[2020-08-18].
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