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基坑支护设计原则

作者:趣满网     2017年4月29日 22:30      转载请注明来自趣满网


《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012第3.1节提出了基坑支护设计原则。

《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012第3.1.1条指出:基坑支护设计应规定其设计使用期限。基坑支护的设计使用期限不应小于一年。

《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012第3.1.2条指出:基坑支护应满足下列功能要求:

(1)保证基坑周边建(构)筑物、地下管线、道路的安全和正常使用;

(2)保证主体地下结构的施工空间。

《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012第3.1.3条指出:基坑支护设计时,应综合考虑基坑周边环境和地质条件的复杂程度、基坑深度等因素,按以下规定采用支护结构的安全等级:

(1)支护结构失效、土体过大变形对基坑周边环境或主体结构施工安全的影响很严重时,支护结构的安全等级为一级;

(2)支护结构失效、土体过大变形对基坑周边环境或主体结构施工安全的影响严重时,支护结构的安全等级为二级;

(3)支护结构失效、土体过大变形对基坑周边环境或主体结构施工安全的影响不严重时,支护结构的安全等级为三级。

《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012第3.1.4条指出:支护结构设计时应采用下列极限状态:

(1)承载能力极限状态

1)支护结构构件或连接因超过材料强度而破坏,或因过度变形而不适于继续承受荷载,或出现压屈、局部失稳;

2)支护结构及土体整体滑动;

3)坑底土体隆起而丧失稳定;

4)对支挡式结构,坑底土体丧失嵌固能力而使支护结构推移或倾覆;

5)对锚拉式支挡结构或土钉墙,土体丧失对锚杆或土钉的锚固能力;

6)重力式水泥土墙整体倾覆或滑移;

7)重力式水泥土墙、支挡式结构因其持力土层丧失承载能力而破坏;

8)地下水渗流引起的土体渗透破坏。

(2)正常使用极限状态

1)造成基坑周边建(构)筑物、地下管线、道路等损坏或影响其正常使用的支护结构位移;

2)因地下水位下降、地下水渗流或施工因素而造成基坑周边建(构)筑物、地下管线、道路等损坏或影响其正常使用的土体变形;

3)影响主体地下结构正常施工的支护结构位移;

4)影响土体地下结构正常施工的地下水渗流。

《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012第3.1.5条指出:支护结构、基坑周边建筑物和地面沉降、地下水控制的计算和验算应采用下列设计表达式:

(1)承载能力极限状态

1)支护结构构件或连接因超过材料强度或过度变形的承载能力极限状态设计,应符合下式要求:

γ0SdRd

式中:γ0——支护结构重要性系数,应按本规程第3.1.6条的规定采用;

Sd——作用基本组合的效应(轴力、弯矩等)设计值;

Rd——结构构件的抗力设计值。

对临时性支护结构,作用基本组合的效应设计值应按下式确定:

Sd=γFSk

式中:γF——作用基本组合的综合分项系数,应按本规程第3.1.6条的规定采用;

Sk——作用标准组合的效应。

2)坑体滑动、坑底隆起、挡土构件嵌固段推移、锚杆与土钉拔动、支护结构倾覆与滑移、基坑土的渗透变形等稳定性计算和验算,均应符合下式要求:

Rk/SkK

式中:Rk——抗滑力、抗滑力矩、抗倾覆力矩、锚杆和土钉的极限抗拔承载力等土的抗力标准值;

Sk——滑动力、滑动力矩、倾覆力矩、锚杆和土钉的拉力等作用标准值的效应;

K——稳定性安全系数。

(2)正常使用极限状态

由支护结构的位移、基坑周边建筑物和地面的沉降等控制的正常使用极限状态设计,应符合下式要求:

SdC

式中:Sd——作用标准组合的效应(位移、沉降等)设计值;

C——支护结构的位移、基坑周边建筑物和地面的沉降的限值。

《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012第3.1.6条指出:支护结构构件按承载能力极限状态设计时,作用基本组合的综合分项系数γF不应小于1.25。对安全等级为一级、二级、三级的支护结构,其结构重要性系数(γ0)分别不应小于1.1、1.0、0.9。各类稳定性安全系数(K)应按本规程各章的规定取值。

《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012第3.1.7条指出:支护结构重要性系数与作用基本组合的效应设计值的乘积(γ0Sd)可采用下列内力设计值表示:

弯矩设计值M=γ0γFMk

剪力设计值V=γ0γFVk

轴向力设计值N=γ0γFNk

式中:Mk——按作用标准组合计算的弯矩值(kN·m);

Vk——按作用标准组合计算的剪力值(kN);

Nk——按作用标准组合计算的轴向拉力或轴向压力值(kN)。

《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012第3.1.8条指出:基坑支护设计应按下列要求设定支护结构的水平位移控制值和基坑周边环境的沉降控制值:

(1)当基坑开挖影响范围内有建筑物时,支护结构水平位移控制值、建筑物的沉降控制值应按不影响其正常使用的要求确定,并应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007中对地基变形允许值的规定;当基坑开挖影响范围内有地下管线、地下构筑物、道路时,支护结构水平位移控制值、地面沉降值应按不影响其正常使用的要求确定,并应符合现行相关规范对其允许变形的规定;

(2)当支护结构构件同时用作主体地下结构构件时,支护结构水平位移控制值不应大于主体结构设计对其变形的限值;

(3)当无本条第1款、第2款情况时,支护结构水平位移控制值应根据地区经验按工程的具体条件确定。

《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012第3.1.9条指出:基坑支护应按实际的基坑周边建筑物、地下管线、道路和施工荷载等条件进行设计。设计中应提出明确的基坑周边荷载限值、地下水和地表水控制等基坑使用要求。

《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012第3.1.10条指出:基坑支护设计应满足下列主体地下结构的施工要求:

(1)基坑侧壁与主体地下结构的净空间和地下水控制应满足主体地下结构及防水的施工要求;

(2)采用锚杆时,锚杆的锚头及腰梁不应妨碍地下结构外墙的施工;

(3)采用内支撑时,内支撑及腰梁不应妨碍地下结构外墙的施工。

《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012第3.1.11条指出:支护结构按平面结构分析时,应按基坑各部位的开挖深度、周边环境条件、地质条件等因素划分设计计算剖面。对每一计算剖面,应按其最不利条件进行计算。对电梯井、集水坑等特殊部位,宜单独划分计算剖面。

《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012第3.1.12条指出:基坑支护设计应规定支护结构各构件施工顺序及相应的基坑开挖深度。基坑开挖各阶段和支护结构使用阶段,均应符合本规程第3.1.4、第3.1.5条的规定。

《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012第3.1.13条指出:在季节性冻土地区,支护结构设计应根据冻胀、冻融对支护结构受力和基坑侧壁的影响采取相应的措施。

《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012第3.1.14条指出:土压力及水压力计算、土的各类稳定性验算时,土、水压力的分、合算方法及相应的土的抗剪强度指标类别应符合下列规定:

(1)对地下水位以上的各类土,土压力计算、土的滑动稳定性验算时,对黏性土、粘质粉土,土的抗剪强度指标应采用三轴固结不排水抗剪强度指标ccuφcu或直剪固结快剪强度指标ccqφcq,对砂质粉土、砂土、碎石土,土的抗剪强度指标应采用有效应力强度指标c'、φ';

(2)对地下水位以下的黏性土、粉质粘土,可采用土压力、水压力合算方法,土压力计算、土的滑动稳定性验算可采用总应力法;此时,对正常固结和超固结土,土的抗剪强度指标应采用三轴固结不排水抗剪强度指标ccuφcu或直剪固结快剪强度指标ccqφcq,对欠固结土,宜采用有效自重压力下预固结的三轴不固结不排水抗剪强度指标cuuφuu

(3)对地下水位以下的砂质粉土、砂土和碎石土,应采用土压力、水压力分算方法,土压力计算、土的滑动稳定性验算应采用有效应力法;此时,土的抗剪强度指标应采用有效应力强度指标c'、φ',对砂质粉土,缺少有效应力强度指标时,也可采用三轴固结不排水抗剪强度ccuφcu或直剪固结快剪强度指标ccqφcq代替,对砂土和碎石土,有效应力强度指标φ'可根据标准贯入试验实测击数和水下休止角等物理力学指标取值;土压力、水压力采用分算方法时,水压力可按静水压力计算;当地下水渗流时,宜按渗流理论计算水压力和土的竖向有效应力;当存在多个含水层时,应分别计算各含水层的水压力;

(4)有可靠的地方经验时,土的抗剪强度指标尚可根据室内、原位试验得到的其他物理力学指标,按经验方法确定。

《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012第3.1.15条指出:支护结构设计时,对计算参数取值和计算分析结果,应根据工程经验分析判断其合理性。

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