深基坑支護結(jié)構(gòu)的實用計算方法及其應(yīng)用

深基坑支護結(jié)構(gòu)的實用計算方法及其應(yīng)用楊光華(廣東省水利水電科學(xué)研究院.廣東廣州SI0610)摘要:對深基坑支護結(jié)構(gòu)的受力和變形計算提出了一套系統(tǒng)的實用計算方法，較好地解決了基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計、計算的關(guān)鍵問題，并在廣州地鐵和許多重大基坑工程應(yīng)用中取得了較好的效果。該方法把支護結(jié)構(gòu)簡化為一豎放的彈性地基梁，支撐、錨桿及巖土體用彈簧系統(tǒng)來代替，巖土的彈簧剛度可用巖土的變形模盒來計算，針對基坑工程施工和結(jié)構(gòu)的動態(tài)特點，提出了一套系統(tǒng)的計算方法，其中包括考慮施工過程的增量計算法、合理確定支護結(jié)構(gòu)入土深度的計算法、支撐加預(yù)應(yīng)力及支撐拆除的計算方法等，并應(yīng)用提出的增量法，首次較完整地對國際上著名的支護土壓力Terzaghi-Peck表觀土壓力給出了理論解釋，對巖土的變形模量提出采用承載力反算的經(jīng)驗方法，為巖土參數(shù)的確定提供了更簡便的方法。這一系列的研究成果為深基坑支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計提供了一套新穎的實用計算方法，較好地解決了墓坑支護結(jié)構(gòu)中的一系列設(shè)計計算難題，已在工程實踐中成功應(yīng)用。關(guān)鍵詞:深基坑:增量法:共同作用中圖分類號:TU473文獻壇識碼:A1引言基坑支護在國外已有較多的實踐，早在20世紀60年代，Terzaghi和Peck根據(jù)地鐵支護結(jié)構(gòu)的實測資料，提出了著名的Terzaghi-Peck表觀土壓力理論[1-3]，并為國際上基坑支護設(shè)計所廣泛采用。在國內(nèi)，基坑工程從80年代開始興起，由于地鐵和高層建筑地下室的建設(shè)需要，出現(xiàn)了大量的基坑工程。但一直未形成較系統(tǒng)的基坑支護結(jié)構(gòu)的受力計算和理論。由于基坑工程涉及巖土和結(jié)構(gòu)工程，在許多情況下，又屬臨時工程，最初并未受到重視，隨著基坑開挖深度的增加，以及工程事故的發(fā)生，工程界才開始重視深基坑工程問題，20世紀90年代國內(nèi)出現(xiàn)了相當規(guī)模的基坑工程熱潮。相繼出版了許多深基坑工程方面的著作，1999年國家建設(shè)部頒布了《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》[4]，上海、廣州、深圳等城市也編制了有關(guān)的技術(shù)規(guī)程，為基坑工程的設(shè)計和施工提供了可依據(jù)的規(guī)定。20世紀80年代的末期，在廣州己出現(xiàn)了較大的基坑工程，如廣州華僑大廈的地下連續(xù)墻基坑工程，開挖深度為11.7m，是廣州市第一個地下連續(xù)墻基坑工程。1988-1989年設(shè)計的珠江隧道黃沙段深基坑支護地下連續(xù)墻，基坑深度達17.8m，是廣州當時最大深的基坑工程。針對該工程多支撐的情況和這種結(jié)構(gòu)存在先位移后支撐的特點，作者提出了考慮施工過程的增量法，解決了一系列深基坑工程設(shè)計中的技術(shù)難題。隨后，該方法在工程實踐中得到了豐富和完善，成為一套較為系統(tǒng)和完整的深基坑支護結(jié)構(gòu)實用計算方法，與此同時，通過對廣東地區(qū)的巖土變形模量進行大量的現(xiàn)場試驗研究，總結(jié)出一套參數(shù)確定的經(jīng)驗方法等，從而為深基坑支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算提供了一套先進和實用的計算方法。目前，增量法已成為廣州地鐵基坑的設(shè)計計算方法[5-7]，并己在超深基坑工程中(開挖深度約20m)得到了應(yīng)用[8-10]隨著城市建設(shè)的發(fā)展，高層建筑設(shè)置地下室已較為普遍，部分建筑設(shè)有4-5層地下室，如何對其基坑支護進行合理和安全的設(shè)計，己是一個重要的工程問題。廣東省內(nèi)曾出現(xiàn)過的重大基坑工程事故，如065工程(基坑約深17m)、京光廣場(基坑約深15m)、祖國大廈(基坑約深17m)，每個工程僅經(jīng)濟損失就在千萬元以上。因此，要使設(shè)計做到既安全又合理，就必須要有一套合理的設(shè)計理論，提供科學(xué)、合理的設(shè)計方法。與此同時，城市地鐵工程也正在不斷發(fā)展，北京、上海、廣州等地地鐵線路不斷增加。據(jù)報道，“十五”期間，我國將斥資2000億元用子地鐵建設(shè)。因此，地鐵建設(shè)在不久的將來在國內(nèi)將有一個大的發(fā)展，而其中涉及大量的基坑工程，迫切需要合理而實用的設(shè)計理論。本文介紹的一套實用計算方法，能較好地解決基坑設(shè)計過程中的一些關(guān)鍵性和主要的技術(shù)難題，使基坑支護的設(shè)計能達到安全、經(jīng)濟、合理的效果。2深基坑支護結(jié)構(gòu)計算理論概述本文研究的深基坑支護是指用于支護垂直巖土坡的樁、墻及支撐或錨桿等組成的支護結(jié)構(gòu)，如圖1所示一般情況下，深基坑支護結(jié)構(gòu)可簡化為一個受側(cè)向土壓力作用的受力結(jié)構(gòu)，目前對這種結(jié)構(gòu)的計算的基本方法主要可分為三類。2.1經(jīng)典方法經(jīng)典方法主要是考慮力的平衡方法，取單位寬度受側(cè)向荷載作用的梁系，如經(jīng)典的1/2分割法、等值梁法以及剛性支承連續(xù)梁法等，如圖2-4所示。土壓力既有Tenaghi-Peck的經(jīng)驗表觀土壓力，也有經(jīng)典的理論土壓力方法，如朗肯土壓力法等。這些方法的優(yōu)點是可以手算，計算較簡單，缺點是不能計算支護結(jié)構(gòu)的位移，同時，計算的支點力與實際的差距也較大，因支點是邊挖邊撐的，這樣，支點力是與施工過程有關(guān)的，經(jīng)典方法不能很好地考慮施工過程的影響。2.2彈性地基梁法殖彈性地基梁法壟把支護結(jié)構(gòu)看碗作為一豎放的表彈性地基梁受譽側(cè)向土壓力的唱作用。商土壓力一般采皇用經(jīng)典的土壓駛力理論，如朗淡肯土壓力理論簽或庫侖土壓力宰理論。基坑面再以上的支撐可內(nèi)看作為一彈性驢支點，基坑以司下的土層可用粒一系列的土彈深簧的作用代替勇，如圖姓5瓣所示。這樣，監(jiān)可把支護結(jié)構(gòu)笨看作為一彈性浪支承的地基梁副。示對彈性地基梁完的解法通常有嘉解析法、結(jié)構(gòu)聞力學(xué)方法和有詳限元數(shù)值法等辭。栽通常的方法，醫(yī)如日本的山肩蠅邦男法，彈性疾法及彈塑性法葵等，是把基坑在面以上的支撐走力作一定的簡每化，如下道支紹撐設(shè)置后，上昏道支撐軸力不蝕變等，以便于于簡化。她對入土段也可癥假定達到極限菌被動土壓力，棵這樣可用力的啟平衡條件求解半?；囊部梢约俣ㄈ胙炼蔚耐量沽ρ着c變形有關(guān)，鏈這樣就要分別那建立入土段以粥上以及入土段限的彈性地基梁耳微分方程，根霸據(jù)兩段微分方潔程的解，并考件慮兩段墻在基塵坑底面處的連場續(xù)條件進行求義解。終這種方法對于撞入土段是多層施土?xí)r，還要根賢據(jù)每一層土再蔽分段，因此，若對多層土較為宗復(fù)雜。遣目前，國家基箭坑規(guī)程中的彈瘡性支點法炎(骨圖壁6)攀把支撐作為一您個彈性支點，寸對彈性地基梁設(shè)的微分方程進饅行求解，地基育土抗力按音m醫(yī)法計算，建立蝴的微分方程如賺下。基坑面以上基坑面以下井對于分層土情糠況，每一層土列的掀m撿值不同，這樣敞，分段微分方哭程更加復(fù)雜，背因此，一般采天用桿系有限元映數(shù)值解法求解獄?？?.3各有限元法湖這種方法把墻欺、土都劃分為壁單元，土體可區(qū)以采用相應(yīng)的作本構(gòu)模型，既慎可以采用平面冤有限元，也可潑以采用空間有互限元。動該方法在理論衣上較為完善，事但由于本構(gòu)模卻型參數(shù)不易確拐定，有限元程嘗序較為復(fù)雜，左使得計算工作毯量較大，因此刮，該方法在工殖程實踐中尚未命得到普遍應(yīng)用傷。沸另一種簡化的念有限元法則是姥把支護結(jié)構(gòu)體爸系作為一平面西或空間結(jié)構(gòu)，江采用有限元法嗓求解，而周圍屢土體則分別用裕土壓力和土彈備簧代替。疊從總的情況來舍看，目前，支趕護結(jié)構(gòu)受力計輪算普遍應(yīng)用彈裙性地基梁的數(shù)存值方法，與經(jīng)汪典方法和有限怠元法相比，其矩計算簡便，結(jié)挖果更為理想。頓因此，彈性地母基梁經(jīng)過完善尋后，可望成為秧一個既簡便實綁用，又能較好隸地解決工程問叉題的實用方法碧。暫在這一思想指弱導(dǎo)下，本文基倦于一種新的彈輸性地基梁簡化巷計算方法盆[11]摟，考慮先開挖畏、變形后支撐慘的這種基坑支值護結(jié)構(gòu)所特有剃的施工受力過工程，提出了可略模擬復(fù)雜施工寫過程的增量計飯算法，在此基弟礎(chǔ)上，進一步洋應(yīng)用增量法，駝解決了支護結(jié)塵構(gòu)的入土深度唱的確定問題，計支撐或錨桿施塌加預(yù)應(yīng)力及支乘撐拆除過程的饑計算等一系列狂的難題，并進饅一步應(yīng)用增量裕法，對著名的趁Terzag丘hi-Pec蜜k射表觀土壓力和怎經(jīng)典的理論土撕壓力的差異問覺題給出了理論揭解釋，由這些惕一系列的工作放而形成了深基長坑支護結(jié)構(gòu)的稼一個系統(tǒng)的實蛾用計算方法棋.嘴3愛支護結(jié)構(gòu)計算聽的結(jié)構(gòu)力學(xué)簡右化方法稠目前友,咸基于獎winkle欄假設(shè)基礎(chǔ)上求戴解彈性地基梁玉的方法仍較為慢復(fù)雜，對于分雖層土情況下，炊一般要求采用咽桿系有限元法枝，本文對彈性攀地基梁的解法秩采用文獻【安11]與提出的一種新箱的簡化方法。翠如圖渣7案所示，把擋土星結(jié)構(gòu)取單位寬皮度作為一豎放律的彈性地基梁逆，支撐或錨桿鹿以及土體對地左基梁的作用由肆一系列彈簧總k稻i困代替，對地基鹽梁在各彈簧力紅xi拾作用下，各彈輩簧支承點處的卷位移協(xié)調(diào)方程逃為轉(zhuǎn)式中理sij獨表示在撥xj=1露作用下驟ki蘇處地基梁的位星移，為柔度系扒數(shù)均:秧△。為零o耐點處梁的水平豐位移堤；殺phi盒o訊為。點處梁的景轉(zhuǎn)角殖;表△潮ip被為梁在外力，驅(qū)如彎矩堅M芒，為陽水平力膽H購作用下蜘ki擱處梁的位移，輛各系數(shù)可據(jù)圖艙7(b殼)悄~(d)冶按結(jié)構(gòu)力學(xué)方駛法計算。其中很【此處參照案PDF峽】則式中淋a=yi/c熔;E清為地基梁的彈餐模牛;I柔為其截面慣性統(tǒng)矩良:EI糠為地基梁的彎潛曲剛度。娃式失(3)彈中有婚n+2病個未知數(shù)，但蝕只有皂n棋個方程。因此姥，求解時，還職需補充甩2犁個力的平衡方香程緣:亞式（弄8凍）（騰9搞）可簡寫為倍結(jié)合變形協(xié)調(diào)繁方程，可得求踐解方程如下聚:向由此可解出足x誘1拼，際x2匠.繩…逝xn和，△。及歪t(yī)anrp場o煉，則地基梁任庫一截面處的彎喇矩再M后，誤剪力律Q蛛可由截面法求軟得。違任一彈簧處地崖基梁的位移為克與連桿法不同忠，對于土彈簧償剛度百K筍的確定，簡化巾為關(guān)Boussi社nesq購解來確定。任愚一土彈簧的力槐為具x.糞面積為鵝bXd;b濟為土彈簧間距桶:d吊為地基梁寬度常。土彈簧集中個力紀x村變成分布力為過則近似用辛Boussi并nesq爹求得的土彈簧腦處土的變形為靈式中μ匪s劃，摧Es禽分別為該土彈眉簧處土的泊松釣比和變形模量掩?；蛴懈?師戴則土彈簧的剛砍度可根據(jù)彈簧津剛度的定義為您式中摩w任為與繞b/d佩有關(guān)的形狀系封數(shù)，當貫b/d=1.呈0逼時，際w=0.88廊。這樣，土彈蓮簧剛度可近似桑由土的變形模疫量枝Es狡和泊松比μ筍s俱來計算回;b肉，豎w舅均為幾何參數(shù)豬，而卻Es僵，μ什s賠參數(shù)的物理和砌力學(xué)意義明確朽，其確定可近貍似通過壓板試姻驗等確定，比女通常的肅m蠻法中的地基參蓮數(shù)采用樁的水哨平載荷試驗來辯確定的方法更齒方便，且對分按層土可以由不加同土層中的膏Es垮，μ絲s富來反映，而要府對不同土層試堂驗確定膽m禮值較為復(fù)雜，識故對目前土層您通常為分層情漸況的地質(zhì)條件鳥是較合適的。溫支撐或錨桿的破彈簧剛度以材加料力學(xué)方法，祖按受壓或受拉顏桿件的彈簧剛幣度定義來計算圈。尼4創(chuàng)考慮施工過程粒的基坑支護結(jié)鴉構(gòu)的增量計算阻法壇在一些較深的正基坑支護結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)中，對支護結(jié)它構(gòu)還要采用支槍撐或錨桿支承喉，甚至是多層寨的，鑄如廣州珠江隧懸道基坑黃沙段妥基坑開挖良17.8m掉，采用了地下好連續(xù)墻支護加駱3宵層鋼支撐爽;萍廣東亞洲國際魯大酒店開挖誘1畏9.2m潤，采用人工挖猶孔的密排樁擋娃土，局部采用論了統(tǒng)3寒~運4壩層的預(yù)應(yīng)力錨侵桿，而有支撐弊或錨桿的擋土俊支護結(jié)構(gòu)一般布作為剛性支承米的連續(xù)梁來計記算，或作為彈嬸性支承的連續(xù)行梁結(jié)構(gòu)來計算琴，但未合理考未慮施工過程。炊由于在實際工袖程施工中各支購撐或錨桿的受尤力先后是不同催的，支撐或錨強桿是在基坑開別挖到一定深度判后才加上的，褲亦即在支撐或帆錨桿加上前，隊墻體已產(chǎn)生了坐內(nèi)力和位移，戰(zhàn)支撐或錨桿是章在墻體產(chǎn)生了善一定的位移后僻才加上的，如辜圖劈8杏所示。濃而對多層支撐肌或多層錨桿的已情況，則先加救上的支撐或錨救桿較早參與了付共同作用，而困后加上的則較感遲產(chǎn)生作用，稍它們都不是預(yù)套先加上的，各街支撐或錨桿發(fā)錄揮作用的時刻扭是不同的，公為考慮這一種僚設(shè)置支撐和開給挖的施工過程鴿，文獻漸[12]彩提出了一種增芽量計算法，增谷量法計算過程揚如圖體9墾所示突，銅把每一施工過熱程所增加的荷蘿載作為外荷載厭，稱為增量荷蘆載，作用于每糟一施工過程的拌支護結(jié)構(gòu)，每農(nóng)一施工過程的昏結(jié)構(gòu)由于支撐姥及土彈簧均發(fā)銷生了變化，因赤而其計算體系皂是不同的。泉增量荷載一般洞包括兩部分，栽土壓力增量和扔在上一過程已莖受力的土彈簧灌，本次施工將器其挖掉時，應(yīng)系將其所受的力繩作為本次的荷門載增量，反向繪作用于結(jié)構(gòu)上間。每一施工過痕程支護結(jié)構(gòu)的婚受力和變形為掀前面增量計算欠結(jié)果的迭加。線增量法計算多代撐和多錨式支邀護結(jié)構(gòu)，與通杏常把其作為一箱彈性支承連續(xù)收梁結(jié)構(gòu)而不考健慮施工過程的牌計算方法的結(jié)瘦果有較大的差光別，這種方法礎(chǔ)的計算如圖賞10副所示，稱其為霜連續(xù)梁法。圖予11鐘為通常的彈性屬支承連續(xù)梁方相法的彎矩及支侵撐力情況。圖沿12言為珠江隧道黃戚沙段有壩3求層支撐的地下棒連續(xù)墻開挖到俊最后時增量法璃計算的彎矩及收支撐力情況。食無論連續(xù)梁的未彎矩還是各支版撐反力，兩者蓮都有較大區(qū)別絲。不考慮施工腰過程方法計算側(cè)出的彎矩是偏筆小的，不安全究的，而增量法以中下部支撐的假受力相應(yīng)較小才，這些都是施察工過程的影響屬，故對多撐或塔多錨式支護結(jié)退構(gòu)的計算，應(yīng)極考慮施工過程禍的影響，即用敬增量法來進行懇計算。易5鵲支護結(jié)構(gòu)入土片深度的計算那如何合理確定您支護結(jié)構(gòu)進入污基坑底以下的閉入土深度，是蠅一個較為重要菜的問題，入土坊深度過深將增幻加投資及施工鵲難度，使工期斜增長奸;靠而入土深度過液淺，又難以保解證安全。過去捷，主要是采用谷考慮樁前土體善被動土壓力的商平衡的方法，土確定入土深度辭。而實際上樁奪前土體未必能豎達到被動土壓發(fā)力值，因樁前游土體抗力是與傳樁的位移有關(guān)裙的。另一方面瘦，若樁前土體選達到被動土壓懶力，可能會出奸現(xiàn)較大的位移儉。因此，常用蛙的方法是在主劃、被動土壓力宵達到平衡后，脆再加迷20%頁的經(jīng)驗值，或暈者取被動土壓度力的一個折減忘值，這些方法虜缺乏完善的理柔論依據(jù)。文獻晶[13]肌提出了一個較黃為完善的解決東方法，即應(yīng)力紀轉(zhuǎn)移法，主要渾是根據(jù)支護結(jié)觀構(gòu)的位移及樁傍前土體反襖力分布情況來皮確定結(jié)構(gòu)的合只理入土深度，鐮其思想是數(shù):臘以被動土壓力呀作為樁前土體拍反力的極限值棵，超過部分則挎轉(zhuǎn)移給未超過蹄被動土壓力的損土體承擔，其俯迭代計算過程海如圖意13愈所示，日凡是土體抗力櫻超過被動土壓姓力的，將通過愁迭代計算把超叼過部分轉(zhuǎn)移給侄未超過被動土魂壓力的土體承叨擔，直到所有跨抗力都在被動牙土壓力包絡(luò)線究范圍內(nèi)。由此詠，即可以得偉到樁前寨土體真實的彈冶塑性抗力分布嫌情況，如圖未13哨（摸e)飼所示，當土體掘抗力全部達到各或超過被動土造壓力時，則支戶護結(jié)構(gòu)會不穩(wěn)泥定，迭代也不投收斂，支護結(jié)贈構(gòu)位移將很大牧;刮當采用懸臂結(jié)芹構(gòu)時，會出現(xiàn)栗傾倒現(xiàn)象生;濁當有支撐時，疏則將出現(xiàn)通常弓的“踢腳”現(xiàn)鋼象。因此，通擋過計算分析，坐我們不但可以誕得到樁前土體劑彈塑性抗力的膽真實分布情況煮，同時還可以后得到反映樁前劍土體處于彈塑罪性狀態(tài)下對應(yīng)浸的支護結(jié)構(gòu)的宣變形情況，從蛋抗力分布情況鋒可判別其穩(wěn)定雨性喝;戒從支護結(jié)構(gòu)的粒位移及基坑附降近建筑物的情康況可控制支護欠結(jié)構(gòu)變形，從型而調(diào)整確定其鑒入土深度。因豈此，這是一個很較為完善的分插析方法。壟6笑預(yù)應(yīng)力錨桿或燦預(yù)應(yīng)力支撐支搏護結(jié)構(gòu)及支撐束拆除的計算贈在一些較深的弊基坑支護中，呈經(jīng)常采用預(yù)應(yīng)肚力錨桿或在支磁撐中加預(yù)應(yīng)力棗的方法，以控散制支護結(jié)構(gòu)的鴨位移。而實際產(chǎn)上支護結(jié)構(gòu)受模預(yù)應(yīng)力的作用商，其受力和變強形與未加預(yù)應(yīng)碗力時的情況是攪不同的，而對棒預(yù)應(yīng)力的設(shè)計冷計算，通常缺臨乏合理的方法錄，對預(yù)應(yīng)力作拌用的分析通常戶也不夠深入。攜預(yù)應(yīng)力錨桿等需支護結(jié)構(gòu)的設(shè)羅計計算，完全唉可用以上增量圈法進行溉[14]策預(yù)應(yīng)力的作用迫主要有炸3申個，一是減少蜜支護結(jié)構(gòu)的側(cè)極向位移畢:跪二是可以調(diào)整徑支護結(jié)構(gòu)的內(nèi)扇力灑;蜘三是對于剛度唐小，強度大的那錨桿可以充分猛發(fā)揮錨桿的作線用。灑對預(yù)應(yīng)力作用雁的計算采用增個量法計算時，露可用圖簽14(a)式有一層錨桿的咬情況來說明，緣計算預(yù)應(yīng)力作奉用時，只要把吉加預(yù)應(yīng)力的過嘩程作為一增量上步來計算即可邁，荷載增量為用預(yù)應(yīng)力賽Fn僚，此時相當于爛擋土側(cè)的土彈彎簧在支承預(yù)應(yīng)蝦力，該增量計忘算如圖瓦14(b)典所示，把這一獲增量步的結(jié)果傍迭加到前面的親計算結(jié)果，即苦可以得到考慮班預(yù)應(yīng)力作用后敬支護結(jié)構(gòu)內(nèi)力曾和變形的真正庭結(jié)果。同理，畝只需把拆除支程撐作為一增量訊步來計算，而亂其增量荷載則此為被拆除支撐洞的支撐力的反某力，增加的樓跨板等則作為新奏增加的支撐，宋增量計算過程害如圖絕15項所示，把這一親增量步的計算丹結(jié)果迭加上前賓面的計算結(jié)果紀，即可得到支趣撐拆除后支護挺結(jié)構(gòu)的受力變巖化的結(jié)果。以政預(yù)應(yīng)力錨桿為遭例，圖大16~寒17掠所示為某工程陵的計算結(jié)果比拖較，在擋土樁柳頂用一層錨桿跨，圖押16瀉為施加師120kN潑水平預(yù)應(yīng)力的宿結(jié)果，樁頂水剖平位移為澆36mm祥。圖奮17長為不加預(yù)應(yīng)力采的結(jié)果，樁頂沈水平位移為薯90mm織，可見預(yù)應(yīng)力響可減少樁頂位考移。樁頂錨桿悠的反力為未迭車加預(yù)應(yīng)力的結(jié)滾果，也即是由飲于開挖過程而夜新增加的反力煙。鑰圖流18.19膛分別為某工程妨采用預(yù)應(yīng)力與討無預(yù)應(yīng)力錨桿拍支護下?lián)跬翗洞宓膹澗赜嬎闱楫a(chǎn)況，當無預(yù)應(yīng)吵力時，樁身最碑大彎矩為佛1630籠kN}m飲，在第二、三廟層錨桿分別加鉆150kN跳和悶250kN險水平預(yù)應(yīng)力后喚計算的最大彎痛矩為賞1210短kN}m音，故加預(yù)應(yīng)力掙后可改善樁身挖彎矩。尤其是初對于下層錨桿激，由于其施工紀較遲，產(chǎn)生的傳拉力較小，未其能充分發(fā)揮其汁抗拉能力，通孕過施加預(yù)應(yīng)力兇后，既可充分逐發(fā)揮其材料強施度，又可以改態(tài)善擋土結(jié)構(gòu)的弊彎矩和變形。管預(yù)應(yīng)力的合理釘設(shè)計應(yīng)通過計因算分析來選擇孤，一般而言，候在離開挖面越練高的位置加預(yù)辣應(yīng)力，對減少稈支護結(jié)構(gòu)側(cè)移費的效果越明顯悠，而要改善彎咳矩，則應(yīng)在彎碑矩最大處愛(青開挖側(cè)罰)導(dǎo)加預(yù)應(yīng)力。森拆除支撐也是嫁工程中經(jīng)常遇粥到的，因支撐腰都是臨時的，飾施工過程中地視下室側(cè)墻是要籮拆除的，而支沒撐的拆除會對雨支護結(jié)構(gòu)的內(nèi)慮力產(chǎn)生影響，拖為模擬這一過碰程，可以用增罵量法把支撐拆此除作為一增量宅步，而此時的宵增量荷載則為餐被拆除的支撐邀力的反力，由申此可計算出支否撐拆除所產(chǎn)生肆內(nèi)力及位移增苗量，與拆撐前攏的結(jié)果迭加而共得到拆撐后的著結(jié)果。計算時反，注意已施工爛的樓板是新的猴支撐點。惹由此可見，增棄量計算方法可夜以模擬支撐或辨錨桿預(yù)應(yīng)力以互及支撐拆除等脾對支護結(jié)構(gòu)受呀力和變形的影滑響。先7置呢深層攪拌樁等榨嵌入式重力擋弊土結(jié)構(gòu)的計算信深層攪拌樁擋湯土結(jié)構(gòu)在軟土王地基的基坑支慧護中已逐步得廁到推廣應(yīng)用，烘但這種擋土結(jié)捆構(gòu)的計算理論萌還不很成熟，倆目前的計算通絕常是將其作為藥一重力式擋土茂結(jié)構(gòu)，來驗算變其抗滑和抗傾拆穩(wěn)定性，而對讓其變形的計算至則不夠重視，質(zhì)也缺乏適用的桃計算方法，通嗚常穩(wěn)定和變形罩是分開計算的愁，將穩(wěn)定和變證形統(tǒng)一起來進雪行計算的方法叛還較少見到。胞尤其是對變形魄的計算，有效厚的方法不多。舉也有一些文獻俗用在m驕法來進行計算掏[15]幸，但均未考慮懸開挖側(cè)樁前土超的屈服及其對蝦變形的影響。巖本研究中亦把筒其看作為一豎盒放的彈性地基渴[16]曲，計算簡圈如賠硯服20姐所示?？紤]墻狂體重量般W,慣底部抗剪力耕Q前及底部的抗轉(zhuǎn)底動彈簧剛度按K0罷，通過計算可背算出基坑一側(cè)目土彈簧的抗撲力，谷當某些土彈簧襪的抗力達到被受動土壓力時，隆則采用前面的撲增量應(yīng)力轉(zhuǎn)移罵法進行迭代，償轉(zhuǎn)移土彈簧抗種力中超過被動簽土壓力部分的臂抗力，這樣，臉擋土樁的位移踢將進一步增加早。毀當?shù)椒€(wěn)定槳狀態(tài)時，土彈津簧并沒有全部猾破壞，則擋土宇結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的償，而相應(yīng)于一稻定土體屈服條櫻件下?lián)跬翂Φ慕j(luò)位移已算得，販當土彈簧全部纏破壞時，則位徹移會不斷增大蹲，顯然是不穩(wěn)慧定的。因此，估用這樣的方法鐮可以計算出此衛(wèi)種擋土結(jié)構(gòu)是屋否穩(wěn)定，而在波穩(wěn)定情況下，棄由于基坑側(cè)土騙彈簧屈服的程浩度不同，相應(yīng)出的位移也不同濾。這樣可以同疾時得到擋土樁境是否穩(wěn)定或在孩穩(wěn)定條件下的寧位移是多少的密結(jié)果，從而可橫判斷設(shè)計是否賞合理，與通常次計算位移的腥m淘法不能考慮基膽坑側(cè)土體屈服棚的方法相比，脅本方法則顯得面更為合理?；?青Terzag爪hi-Pec棍k謊表觀土壓力理巖論問題助深基坑支護結(jié)姥構(gòu)的土壓力問連題是人們較為弟關(guān)注的問題，叉目前，應(yīng)用較生多的是基于經(jīng)球典的朗肯土壓兇力或庫侖土壓姨力理論，沿深隱度呈三角形分丹布，如圖訂21堡所示喝.勝另一種是國際約上較為流行的未Terzag妨hi-Pec搜k卷的表觀土壓力灣理論，是根據(jù)蛇工程實測的結(jié)批果而提出的經(jīng)起驗表觀土壓力抖，根據(jù)不同的寺土類，其分布里如圖幻22宣所示皆[1-3]場。同一結(jié)構(gòu)，施同一問題，存晴在兩種不同的急土壓力圖，顯律然是不合理的艷。目前，還有橋一些觀點認為傅，經(jīng)典土壓力潛理論不適用于?；庸こ蹋恍崪y的支籍撐力與按經(jīng)典勞理論計算的結(jié)壤果認為差距較紋大墊[17]佳。而在國外坑Terzag珍hi-Pec邪k檔表觀土壓力理余論應(yīng)用較為普需遍，因此，這用兩種土壓力到夠底哪一種是正梁確的，或它們糾是否存在一定魯聯(lián)系，仍是一饑個未很好解決穗的問題。戶為對彼Terzag慘hi-Pec容k升的表觀土壓力求給出一個理論偽解釋，同時分施析其與經(jīng)典的椒土壓力理論的獸關(guān)系，本研究扭采用增量法對嗚支撐支護結(jié)構(gòu)雕進行分析偵[18]眠。為說明問題圣，采用圖此23凈所示的施工過張程進行計算分抄析。脖為便于比較，貍采用均質(zhì)土來刪分析，施工過障程也如圖惱23伴所示，施工過呢程為笨:錫逐步開挖到支葡撐位置以下猶0.5m為處，開始加該寫層支撐，計算墳采用增量法，曬土壓力采用朗拾肯土壓力理論再，計算出開挖黎到底以后各層嫩支撐的支撐力簽，然后，把支沾撐力按支撐上甜、下勿1/2科支撐間距范圍拍內(nèi)變成平均分爸布力，稱其為搭支撐分布力，悄將其與朗肯土服壓力、悟Terzag撿hi-Pec四k癢的表觀土壓力蒸以及日本規(guī)范爸的經(jīng)驗土壓力綱進行比較，不述同土質(zhì)情況下贊的比較結(jié)果如塌圖源24襖所示。由圖定24虧可見，各種土吐質(zhì)情況下計算泉出的支撐分布梁力均在狐Terzag擠hi-Pec渾k饑及日本規(guī)范的僚經(jīng)驗土壓力范仿圍內(nèi)，且與豎這些經(jīng)驗土壓炒力的分布規(guī)律渠較一致，面與必經(jīng)典土壓力理察論秤不同，主要表錦現(xiàn)在其上部的備支撐分布力均份大于經(jīng)典理論嫌土壓力，下部再支撐分布力小錦于經(jīng)典理論土蠅壓力。握但這些支撐分喉布力均是在采修用增量法考慮被施工過程，而頁土壓力是采用扁經(jīng)典理論土壓認力計算出來的老，其與經(jīng)驗土波壓力較一致，沃說明通常的經(jīng)歲驗土壓力并不番是作用于支護燥結(jié)構(gòu)的土壓力寧，而是支撐力羽，揉而支撐力是與鼻施工過程有關(guān)耗，亦即與支撐瘋設(shè)置的先后有惱關(guān)的。由順于獻上部支撐先設(shè)洽置，較早開始昂承擔荷載，其倉分擔了部分下拾部支撐的力，辭因此，上部支互撐力的分布力贊大于理論土壓綱力的分布力，湖而下部支撐力蠶則小于理論分臘布力，這是由而于下部支撐遲賄施加，部分荷蔬載被早施加的血上部支撐分擔版，因而下部支包撐力小，這完倡全是由于受施耍工過程對支撐宵力的影響，而若不是真正的土漆壓力，真正作主用于支護結(jié)構(gòu)傳上的土壓力仍念應(yīng)是理論土壓重力。從而把理蔽論土壓力、經(jīng)牧驗土壓力及其嘗對施工過程的率影響通過增量桶法給出了理論瞇上的解釋。減但由于實際的想土質(zhì)是分層的供，施工過程也絨是復(fù)雜的，有抄時還存在支撐養(yǎng)預(yù)應(yīng)力，經(jīng)驗穗土壓力不能較視好地反映這些抗復(fù)雜因素對支寶撐力的影響，謠而采用增量法追則可以給予合訴理的計算，因娛此，通過增量董法計算表明踐:傲作用于支護結(jié)球構(gòu)上的土壓力謊應(yīng)仍是經(jīng)典的份理論土壓力，圈Terzag糧hi-Pec粥k新的表觀土壓力蝴其實是一種支宴撐分布力的經(jīng)個驗值，而不是沉真正作用于支印護結(jié)構(gòu)上的土山壓力，這也進限一步從理論上川對掩Terzag罪hi-Pec銀k鄰的表觀土壓力栗進行了解釋，采也說明了其與誼經(jīng)典理論的土辭壓力的關(guān)系。舉9您土的參數(shù)問題塊本項研究中土店的彈簧剛度是居采用土的變形侮模量裙E果和泊松比μ來階計算的，對于異一般土體，μ柴可取額0.3-0污.4孕，巖石可取陡0.2-0.丹3燙，對結(jié)果影響射不大，關(guān)鍵是蹦E仿的確定。確定擦E施的合理方法應(yīng)盲是對不同土層擠進行現(xiàn)場壓板貼或旁壓試驗等張確定，顯然這繡種試驗要比通硬常用樁進行側(cè)及向荷載試驗確后定的齊m桂值要簡便一些氣.選再者，用悲E撈來考慮土的非覆線性要比用機m泰值法易于實現(xiàn)弊，且征E允具有更明確的粉物理及力學(xué)意努義，更易于從輔經(jīng)驗上判斷其野取值的合理性原。因此，用堆E佛來表征土的變脆形特性具有更犯好的效果。與對于廣東地區(qū)虹E倚的確定，根據(jù)膏大量的壓板試詠驗和許多工程死實測的反分析營，一般巖土的委變形模量范圍晉為覆:圾(1)纏軟土，淤泥質(zhì)我土拋:E=1-1憂0MPa;衛(wèi)(2)蜜軟哄~熊可塑土膜:E=10壩-20MP業(yè)a;燙(3)懂硬塑繳~蹈堅硬土節(jié):E=20妙-60MP預(yù)a:抖(4)們強風(fēng)化巖錯:E=10劉0-200撒MPa;攜(5)省中微風(fēng)化軟巖秩:E=80嫩0-2000油MPa;沈?qū)τ跉埛e土，棗原廣東地基規(guī)悼范提供了根據(jù)煤標貫擊數(shù)永N石確定紹E欲的經(jīng)驗公式低[19]:間文獻蠅[20]品通過統(tǒng)計一些捎壓板試驗的結(jié)頌果，提出了另畝一經(jīng)驗關(guān)系平:打式中群KE=0.7贈-0.9.慢式合(19)育與廣東省地基鈴基礎(chǔ)規(guī)范建議攏值是接近的。彼顯然，由于韻E梢比通常的瓶m者值法具有更明泡確的物理意義頑，因而從經(jīng)驗慧上更易于判斷膽取值的合理性情。目前，已對掩廣東各種巖土布積累了一定的淘E耐值經(jīng)驗閉.信除以上的參考切值以外，也可機以采用一種經(jīng)泥驗的近似方法就計算測E稼值艘[21]征，這樣更易于則工程計算時取息值。繩按國家地基規(guī)稠范匙[22]嫂，地基修正后說的承載力特征見值為駝:得式中抄fak家為從載荷試驗貴或其他原位測末試、經(jīng)驗值等拉方法確定的地醬基承載力特征菜值。當采用淺如層土壓板試驗異和沉降確定神fak腹時，其沉降聾s炒與壓板直徑仿b攀的比值為暈s/b=0.民01-0.奏015頑，當壓板面積虧A=0.5m障2析時，相應(yīng)的壓輛板直徑蜻b悶約為炕79cm少，則壓板相應(yīng)穗的沉降跌s=0.8-佳1.2cm滿。對于標準基遭礎(chǔ)蟲:b=3扒m叢，當埋深稼d=0.5m久時，則相應(yīng)的均沉降量貢s惡約為節(jié)3-授4.6cm盆。實際上，張s悟值對不同土層杰是不同的，硬巨土的散s多值小，軟土的蛙s順值大。對于標矮準基礎(chǔ)尺寸，篩參考以上分析醬，并結(jié)合廣東殖地區(qū)的經(jīng)驗，紗對應(yīng)的基礎(chǔ)沉倍降經(jīng)驗值可取鐘表間1宣所示數(shù)值啞[21].去因此，若一般敬