巖土工程師輔導資料:基坑支護結構的驗算內容
基坑支護結構的主要驗算內容
支護結構的破壞或失效有多種形式,任何一種控制條件不能滿足都有可能造成支護結構的整體破壞或支護功能的喪失。支護結構方案制定時應全面考慮這些破壞因素,施工過程也要觀察和監測各種不同的破壞跡象,一旦發現問題后及時采取有效措施,避免在某一個環節上處理不當而造成通盤失敗。這些破壞和失效形式歸納起來主要包括:
(1)支護結構構件的承載能力破壞
根據支護結構形式的不同,其構件承載能力包括:
1)護坡樁或地下連續墻的受彎、受剪承載能力:
2)支撐和支撐立柱的承載能力;
3)錨桿或土釘的杭拔承載力;
4)腰梁或受力冠梁的受彎、受剪承載力;
5)結構各連接件的受壓、受剪承載力等。
在支護結構設計和施工時,這些構件應嚴格滿足有關的設計規范和施工質景要求。
(2)支護結構的整體失穩破壞和土的隆起破壞
根據不同的支護型式特點,其整體失穩的破壞形式為:
1)當樁墻—錨桿結構滑動面向外延伸發展時,使其滑動面以外的錨桿錨固長度減小,或最危險滑動面出現在錨桿以外,造成滑動面以內土體和支護結構一起滑移失穩;
2)對于各種支護結構,由于支護結構下面土的承載力不夠,產生沿支護結構底面的滑動面,土體向幕坑內滑動,基坑外土體下沉,基底隆起;
3)重力式結構自身的抗傾覆或抗滑移能力不夠,使重力式結構傾覆或向基坑內水平滑移;
4)土釘墻的滑弧穩定能力不足,土釘拔出,產生邊坡整體滑動;或滑動面發展到土釘以外,使上釘和土體一起滑移。
(3)支護結構位移和地面沉降過大
基坑周邊地面的過大沉降,特別是不均勻沉降會導致沉降影響范圍內建筑物和道路的下沉、結構開裂、門窗變形,也會導致剛性地下管線接頭處的斷裂或損壞,嚴重時可使這些建筑物、地下管線失去使用功能而報廢,而基坑周邊地面一般為不均勻沉降。影響基坑周邊地面沉降的因素主要有以下幾點:
1)由于支護結構水平位移連帶著基坑周邊土體的水平變形和垂直變形;
2)在地下水位高于基坑面的場地上,由于施工降水或基坑開挖引起的地下水位下降,降水影響范圍土的有效應力增加,使土層產生固結變形而引起地面下沉;
3)由于支護結構施工對土的擾動變形,如地下連續墻或護坡樁成糟成孔時的流砂、涌泥、塌孔,錨桿或土釘成孔時孔的壓縮、塌孔等。特別是在砂土、軟土和有地下水滲流時較為嚴重。
(4)地下水作用下土的滲透破壞
地下水位高于基坑面或地層中有承壓含水層的場地上,當有水的滲流時,應防止坑底和側壁土的滲流破壞。土的滲流破壞的形式主要有流土、管涌破壞,以及基底下有承壓含水層的地層條件下使較薄的上層隔水土層被頂破而產生的突涌破壞。是否會產生滲透破壞及發生哪種形式的破壞取決于土類、土的顆粒級配、密實度及滲流的水力坡度等因素,應分別按照流土、管涌和突涌的臨界條件和計算方法進行驗算。基坑降水或基坑側壁采用截水帷幕后,能防止側壁的滲透破壞,增加地下水的滲透路徑長度和減小基底的滲流水力坡度,從而減小滲透破壞發生的可能性。基坑下采用旋噴樁、攪拌樁等方法進行封底加固,能防止基底突涌。
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