钻孔灌注桩提高基坑抗隆起安全系数计算

第３９卷第１３期　２　０　１　３年５月　山　西　建　筑　ＶｏＩ．３９　Ｎｏ．１３　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ　Ｍａｙ．　２０１３　・６１・　文章编号：１００９—６８２５（２０１３）１３—００６１－０２　钻孔灌注桩提高基坑抗隆起安全系数计算　尹雄　戴金林　（１．浙江大学建筑设计研究院，浙江杭州３１００１２；２．浙江中大集团房地产联合有限公司，浙江杭州３１０００３）　摘要：从极限平衡理论出发，提出考虑桩土相互作用的基坑抗隆起安全系数提高值计算公式，并通过具体工程验证，该计算方法　合理、经济，具有广阔的推广前景。　关键词：钻孔灌注桩，抗隆起，安全系数，绕流阻力，极限平衡　中图分类号：ＴＵ４６３　文献标识码：Ａ　０　引言　２抗隆起安全系数提高值计算　众多的基坑抗隆起稳定计算方法均未考虑基础工程桩对基　２．１　绕流阻力计算　坑抗隆起的影响，未考虑桩对土的作用。钻孔灌注桩的遮帘作用　在桩距较大、忽略桩间相互作用的条件下，沈珠江根据极限　使得基坑隆起破坏时发生土体绕桩身滑动并受到极限滑动阻力，　平衡理论给出土体绕过表面绝对粗糙的桩身滑动时单位桩长上　从而土体极限承载力有一增加值，因此基坑抗隆起的安全系数有　绕流阻力Ｐ　的表达式为　Ｊ：　所提高。　Ｐ＾＝（ｃ　ｐ０＋Ｇｃ）ｂ　（３）　本文参照太沙基地基极限承载力公式方法确定基坑基底隆　其中，ｃ为土的内聚力；ｐ０为考察深度处土的水平静止土压　起破坏时的土体滑移场，考虑ｃ，９值地基极限承载力的抗隆起稳　力，Ｐ０＝ｋｏ　，ｋｏ＝Ｉ—ｓｉｎｔｐ，ｏｒ：为竖向应力。　定计算方法”　，提出了考虑工程桩对土体极限承载力影响的基坑　抗隆起安全系数提高值计算公式。　取角卢＝｝一詈，系数Ｃｐ，ｃ　可按下式计算　引：　１　桩土相互作用时土体的极限平衡状态　基本假设：　ｘｐ（　）［　｝　＋盖卜　１）考虑桩土相互作用时土体极限平衡状态的滑移场为平面　ｅｘｐ（一２ｔ３ｔｓ，ｐ）［　｝　一篇】（４）　应变问题；　２）土体极限平衡状态的滑移场为太沙基公式的滑动面形状；　ｃ　＝［ｃｐｃｔｇｔｐ（　≠０）４　（　＝０）］　（５）　３）钻孔灌注桩成桩对土体没有扰动。　土体绕桩滑动，距围护排桩底面深度。处单位桩长的绕流阻　根据上述假设，参照太沙基地基极限承载力公式土体极限平　力为：　衡状态滑移场，以围护排桩底平面作为求极限承载力的基准面，　Ｐ　＝（ｃｐｋｏＹ０Ｄ＋Ｃｃ￣）６＋ＣｐｋｏｙＢｚｂ　（６）　基坑抗隆起安全系数为…：　其中，　和　分别为围护排桩底以上和以下土体的容重；．Ｄ　Ｙ２ＤＮｎ＋ＣＮ　为围护排桩在坑底以下的长度。　万　。　为了便于应用，绕流阻力系数与　的关系见表１。　取坑外为宽度Ｂ的条形基础，工程桩径为ｂ，中心与基础边的　表１绕流阻力系数与ｐ的关系　距离为ｄ，纵向间距为ｓ，工程桩对土体产生滑动阻力的桩身长度　系数　５。ｌ　１０。ｌ　１５。ｌ　２０。Ｉ　２５。Ｉ　３０。ｌ　３５。Ｉ　４０。Ｉ　ｃｐ　０．５０５　９ｌ１．０２８　７ｌ１．６Ｏ４　３Ｉ２．２６７　４ｌ　２．９６Ｏ　４Ｉ　３．８３７　８ｌ４．８７７　２ｌ６．１９９　７　为ｈ，土内摩擦角为　。考虑基坑隆起破坏时发生土体绕桩身滑　Ｃｃ　５．７８１　８ｌ　５．８３４　９ｌ５．９８８　４Ｉ６．２２９　０ｌ６．３４８　７Ｉ６．６４６　７　Ｊ６．９６５　４ｌ　７．３８８　５　动并受到极限滑动阻力和土体极限承载力提高值　，因此，条形　绕流阻力与工程桩间距有关，两工程桩中心的距离三不小于　基础土体极限平衡状态的滑移场剖面增量图见图１［　。　下列临界间距　，可按上述公式求取，如果工程桩间距小于临界　间距，则需考虑修正。根据文献［２］三。和修正后的绕流阻力Ｐ　ｌ　分别为：　＝０．８８６　２｛１＋　１　ｃｔｇｌｆｅｘｐ（ｌｆｔｇｒｐ）＋２ｅｘｐ【（詈一卢）　】ｃ。　】６　（７）　：『ｌ＋（０．４５＋１．４　ｉ　）ｔｇ２　１ｐ　（８）　圈１条形基础土体极限平衡状态的滑移场剖面图　２．２　太沙基地基极限承载力滑移场计算△Ｋ　对土体产生滑动阻力的桩身长度ｈ为：　ｈ：　（１）　桩纵向间距为ｓ，主动土压力系数　。＝ｔｇ２（寻一等），在土体　‘ｕｕ　极限承载力提高值　，ｋａ　和绕流阻力　作用下，根据土体极　在ｄ，Ｂ和　已知的条件下，０可根据式（２）迭代求得：　限平衡取ａ点力矩之和为零，有：　ｄ＝　．ｔｇ２　）　丁Ｉ　ＩＩ　Ｂ　＇￣２＝　２　・　Ｚ　ＣＯＳ￣ｅ　（２）　（１＋ｋ收稿日期：２０１３．０２－２３　作者简介：尹雄（１９７４－），男，工程师；戴金林（１９６５．），男，高级工程师　・６２・　第３９卷第ｌ３期　２　０　１　３年５月　山　西　建　筑　【％ｋｏＹｏＤ＋ｃｃｃ＋％ｋｏｙＢＢ　相似的结果：　ｅ　］（９）　土的平均重度。　＝　（１５）　整理上式，得到土体极限承载力提高值与极限承载力表达式　其中，日为基坑深度；ｑ为地面超载；ｙ。，ｙ。分别为墙后和墙前　△，ｕ＝Ｈｑｙ０Ｄ＋　口等＋　ｃ　式（８）中承载力系数　，　，Ｈｃ分别为：　Ｈｑ＝ｇ％ｋ０　＝　（１０）　（１１）　因此，利用式（１５）可计算抗隆起安全系数提高值。　３工程实例　杭州某地下室占地面积约６　９００　ｍ　，地下室外墙轴线的周长　约３３５　ｍ，上部为１１层一１５层的高档住宅楼，工程桩为钻孔灌注　坑轴线上有三个面积为１８０　ｍ２—２００　ｍ２的小深坑挖深为７．１３　ｍ一　７．４３　ｍ。地下水埋深约在地下０．３　ｍ～１．１０　ｍ，受大气降水及地　表水补给，水位随季节性变化。西南角深坑影响深度内的土的物　理力学性质见表２。　＾　＝　。　ｅ惭　（１２）　桩。基坑开挖深度（包括素垫层和块石垫层）大部分为６．１３　ｍ，基　（１３）　（１４）　ｂｓｉ　ｎ＝　ｚ＋。￣（ｐ　＋１９　）ｅ２　ｚｔ。ｇ）因此，抗隆起安全系数的提高值为：　土层名称　①一ｌ杂填土　①＿２杂填土　层厚　１．００　１．９Ｏ　含水量　／％　表２土的物理力学性质　重度ｙ　ｋＮ／ｍ３　孔隙比　＾　ｋＰａ　固结快剪　ｃ／ｋＰａ　ｔｐ／（。）　Ｅ　ＭＰａ　塑性指数　ｌ　％　液性指数　ｌＬ　ｌ８．０　ｌ８．０　②一ｌ粘质粉土　③－ｌｂ淤泥质粉质粘土　③＿２ｈ淤泥质粉质粘土　０．７０　４．５０　７．８Ｏ　２９．９　３７．５　３６．８　１８．７　１７．９　ｌ７．８　０．８３８　１．０５３　１．０４２　１４５　８５　８５　１４　１４　１０　３０　ｌ５　ｌ８　８．０　３．０　３．０　ｌ５．３　ｌ１．７　１．１２　１．７０　围护设计采用土钉墙加井点降水方案。深坑部位采用５排　土钉，土钉长８　ｍ～１４　ｍ，土钉倾角为１５。；土钉水平间距１．０　ｍ；　墙体坡度为１：０．２。　献［５］为：　Ｂ＝　Ｌｃ０ｓ　（１６）　１　８　７×．等１　３　＋２０　＿０…。．３７ｌ３‘　ｏ　取土钉围护的Ｄ＝０，取超载ｑ＝２０　ｋＰａ，因此，根据式（１１）～　　９。　土钉墙的稳定分析按重力式挡墙考虑，基础宽度计算根据文　式（１４）抗隆起安全系数提高值为△Ｋ＝０．５２３４结语　本文参照太沙基地基极限承载力公式方法确定基坑基底隆　起破坏时的土体滑移场，从极限平衡理论出发提出考虑工程桩对　其中，　为土钉加权平均长度；Ｏｔ为土钉倾角（土钉与水平面　之间的夹角）。　土的影响的基坑抗隆起安全系数提高值计算公式。　通过工程实例验证，说明本文建议的计算方法是合理的，是　比较经济，具有推广应用的前景。　参考文献：　根据上式计算得基础宽度为ｌＯ．２０　ｍ。基坑底面③汕淤泥质　粉质粘土为极限承载力基准面，工程桩中心与围护墙的间距为　１．６　ｍ、桩径为７００、桩间距为３　ｍ。　根据太沙基公式土体极限平衡状态滑移场，可求得基坑抗隆　起安全系数的提高值。　太沙基公式土体极限平衡状态滑移场：　根据式（２）迭代得０＝６２。，将０代入式（１１）～式（１３），求得　＝［１］　刘建航，侯学渊．基坑工程手册［Ｍ］．北京：中国建筑工业出　版社。１９９７：１２５—１３２．　［２］　沈珠江．桩的抗滑阻力和抗滑桩的极限设计［Ｊ］．岩土工程　学报，１９９２，１４（１）：５１－５６．　［３］　哄毓康．土质学与土力学［Ｍ］．第２版．北京：人民交通出版　社，１９９５：２１７－２２８．　０．３０４　４，　＝０．３６１　９，　＝０．３２５　３，　＝１．８２２　９。　取土钉围护的Ｄ＝０，取超载ｇ＝２０　ｋＰａ，根据式（１５）求得抗　隆起安全系数提高值为：　ｔ￣［４］　宰金珉，杨嵘昌．复合桩基承台下土的极限承载力提高值理　论解［Ｊ］．岩土工程学报，１９９７，１９（４）：３９—４８．　［５］程良奎，杨志银．喷射混凝土与土钉墙［Ｍ］．北京：中国建筑　工业出版社．１９９８：４００．　＋Ｈｃｃ：　：　Ｔｈｅ　ｓａｆｅｔｙ　ｃｏｅｆｉｃｉｆｅｎｔ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｂｏｒｅｄ　ｐｉｌｅ　ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｐｉｔ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　ｕｐｌｉｆｔ　ＹＩＮ　Ｘｉｏｎｇ’ＤＡＩ　Ｊｉｎ．１ｉｎ。　（１．Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ　ａｎｄ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ　３１００１２，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｚｈｅｊｉａｎｇ　Ｚｈｏｎｇｄａ　Ｇｒｏｕｐ　Ｒｅａｌ　Ｅｓｔａｔｅ　Ｕｎｉｏｎ　Ｌｉｍｉｔｅｄ　Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ　３１０００３，Ｃｈｉａ）ｎ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｌｉｍｉｔ　ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ　ｔｈｅｏｒｙ．ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｔｈｅ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｖａｌｕｅ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｆｏｒｍｕｌａ　ｏｆ￣ｕｎｄａｔｉｏｎ　ｐｉｔ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　ｕｐｌｉｆｔ　ｓａｆｅｔｙ　ｃｏｅｆｉｃｉｅｎｔ　ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ　ｐｉｌｅ－ｓｏｉｌ　ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ，ａｎｄ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｓｐｅｃｉｉｆｃ　ｅｎ￣ｎｅｅｒｉｎｇ　ｖｅｒｉｉｆｃａｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｗａｓ　ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ，ｅｃｏｎｏｍｙ，ｈａｄ　ｂｒｏａｄ　ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｂｏｒｅｄ　ｐｉｌｅ，ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　ｕｐｌｉｆｔ，ｓａｆｅｔｙ　ｃｏｅｆｉｃｉｅｎｔ，ｒｅｓｉｓｆｔａｎｃｅ　ｔｕｒｂｕｌｅｎｔ　ｆｌｏｗ，ｌｉｍｉｔ　ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ