本发明涉及市政施工的,特别涉及一种条形基坑坑底抗突涌的加固厚度确定方法。
背景技术:
1、在承压水位较高的市政管道开挖的较深条形基坑施工中,经常会遇到基坑坑底发生突涌的情况,使施工无法开展。如图1所示,现行规范和教科书的基坑坑底抗突涌稳定性验算公式如下:
2、;
3、式中,为承压水含水层顶面至坑底的土层厚度;为承压水含水层顶面至坑底土层的天然重度;为承压水含水层顶面的压力水头高度;为水的重度。kh为突涌稳定安全系数,规范要求不应小于1.1。
4、目前针对基坑突涌常采用的处理方法是对基坑底施作水泥搅拌桩,加固坑底强度和防渗,防止基坑出现突涌。但如果按公式1对坑底突涌稳定性进行计算,只考虑坑底隔水土重的影响,而忽略土层的抗剪强度,会使坑底处理厚度大大增加,造成很大的浪费。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种条形基坑坑底抗突涌的加固厚度确定方法,以解决上述技术问题。
2、本发明提供了一种条形基坑坑底抗突涌的加固厚度确定方法,所述条形基坑坑底设有水泥土底板,该方法包括:
3、计算水泥土底板抗剪临界加固厚度;
4、计算水泥土底板与支护结构接触破坏的临界加固厚度;
5、计算水泥土底板抗弯刚度破坏临界加固厚度;
6、计算水泥土带预应力弯拉破坏临界加固厚度;
7、计算水泥土无预应力弯拉破坏临界加固厚度;
8、确定条形基坑坑底抗突涌的加固厚度。
9、进一步的,所述计算水泥土底板抗剪临界加固厚度包括:
10、获取水泥土底板端部截面的抗剪承载力计算公式:
11、公式一;
12、获取水泥土底板端部截面的最大剪力设计值计算公式:
13、公式二;
14、水泥土的抗剪强度τ满足:
15、公式三;
16、由公式一、公式二与公式三的结合,可计算得到水泥土底板抗剪临界加固厚度满足:
17、公式四;
18、其中,为荷载分项系数,取值1.35,为水的重度,为水泥土底板重度,为水泥土施工龄期时的轴心抗压强度设计值,为承压水的水头高度, l为条形基坑宽度,为承压水含水层顶面至坑底的土层厚度, p为水泥土底板承受向上的均布净荷载,。
19、进一步的,所述计算水泥土底板与支护结构接触破坏的临界加固厚度包括:
20、当基坑为支护开挖时,水泥土底板与支护结构间为摩擦接触,其极限平衡方程为:
21、公式五;
22、公式六;
23、由公式五与公式六计算可得水泥土底板与支护结构接触破坏的临界加固厚度满足:
24、公式七;
25、其中,,为被动土压力,为水泥土与结构的摩擦角,为水泥土的粘聚力,为水泥土的内摩擦角,ep1为水泥土底板两端顶面被动土压力,ep2为水泥土底板两端底面被动土压力。
26、进一步的,所述计算水泥土底板抗弯刚度破坏临界加固厚度包括:
27、根据材料力学和弹性理论,最大挠度出现在水泥土底板跨中,最大挠度值满足:
28、公式八;
29、其中,ei为水泥土底板的抗弯刚度,为水泥土的弹性模量,设水泥土底板抗弯刚度破坏临界加固厚度为,则的厚度应能承担基坑底部隆起变形,即最大挠度不超过容许挠度,得到:
30、公式九;
31、由公式八、公式九与公式十计算可得:
32、公式十;
33、其中,,为跨度与挠度容许值的比值。
34、进一步的,所述计算水泥土带预应力弯拉破坏临界加固厚度包括:
35、当基坑为支护开挖时,两端存在被动土压力,单位宽度水泥土底板中任意一点的应力等于弯矩产生的应力与土压力之和,危险点在水泥土底板跨中截面的顶端,其极限平衡方程为:
36、公式十一;
37、式中取值为0.15*,由公式十一可得水泥土带预应力弯拉破坏临界加固厚度满足:
38、公式十二;
39、其中,mmax为梁ab跨中最大弯矩,w为梁ab的抵抗矩,为水泥土的粘聚力,为水泥土的内摩擦角,为水泥土开挖龄期时的抗拉强度,为水泥土施工龄期时的轴心抗压强度设计值。
40、进一步的,所述计算水泥土无预应力弯拉破坏临界加固厚度包括:
41、当基坑为无支护开挖时,单位宽度水泥土底板的两端不存在被动土压力或只存在静止土压力时,水泥土底板跨中顶端危险截面弯拉破坏极限平衡方程为:
42、公式十三;
43、式中取值为0.15*,由公式十三可得水泥土无预应力弯拉破坏临界加固厚度满足:
44、公式十四;
45、其中,mmax为梁ab跨中最大弯矩,w为梁ab的抵抗矩,为水泥土开挖龄期时的抗拉强度,为水泥土施工龄期时的轴心抗压强度设计值。
46、本方案的有益效果为:
47、本方案合理利用基坑坑底加固水泥土的抗剪强度,利用单向板理论,分析五种受力破坏形式,选择五种受力破坏形式下的最大临界加固厚度,以此确定为坑底加固厚度。相比规范给出的压力平衡法来验算突涌稳定性,本发明更合理更准确,能大大减少坑底加固水泥土层厚度,节省造价。
1.一种条形基坑坑底抗突涌的加固厚度确定方法,所述条形基坑坑底设有水泥土底板,其特征在于,该方法包括:
2.根据权利要求1所述的条形基坑坑底抗突涌的加固厚度确定方法,其特征在于,所述计算水泥土底板抗剪临界加固厚度包括:
3.根据权利要求2所述的条形基坑坑底抗突涌的加固厚度确定方法,其特征在于,所述计算水泥土底板与支护结构接触破坏的临界加固厚度包括:
4.根据权利要求2所述的条形基坑坑底抗突涌的加固厚度确定方法,其特征在于,所述计算水泥土底板抗弯刚度破坏临界加固厚度包括:
5.根据权利要求2所述的条形基坑坑底抗突涌的加固厚度确定方法,其特征在于,所述计算水泥土带预应力弯拉破坏临界加固厚度包括:
6.根据权利要求2所述的条形基坑坑底抗突涌的加固厚度确定方法,其特征在于,所述计算水泥土无预应力弯拉破坏临界加固厚度包括: