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施工技术
地下通道地基承载力验算
黄龙
(郑州市市政工程劼测设计研究院广州分院,广东广州510640
摘要:近年来,中国城市基础建设达到高峰期,城市地面交通网日渐密集,利用地下空间来解决城市交通的优势日益明显,特
别对于城市千线性道路的交叉口设计,非常适用。另外地下通道对城市景观影响小,噪音量低,社会影响小,越来越受到建设单位
和广大群众的青
本文通过某地下通道工程的设计实例,为了充分评估地下水位对地下工程的影响,在结构的计算过程中考虑了低水位(施工
阶段和高水位(运营)阶段两种工况,并通过对比计算结果的不同,解析了基底压应力正确计算方法,为地下通道或者箱涵的设计
计算提供一定的参考
关键词:地下通道;地下水;基底压应力
中图分类号:U449.31文献标识码:A文章编号:1674-3024(2017)05-3102
工程简介
在现实工作中,有两种基底应力计算的方式较为广泛。
第一种:即按基底以上荷载/基底接触面积=基底压应力计
算,计算如下
(1)通道G1=25×94.6=2365kN/m,压重层G2=12.3×2×
23.7=583KN/m
(2)覆土厚1.0m,则覆土重G3=1.0X24X31.3=751.2kNim
(3)地面和隧道内超载均按20kpa计,则
图1下穿通道横断面图
地面超载为Q1=20×31.3=626kN/m,通道内超载Q2=566
KN/
本工程为广东省某市一座新建下穿通道,通道为双室的现
浇钢筋混凝土框架结构,通道下基底主要为软土(淤泥、淤泥
通道每延米荷载为G=G1+G2+G3+Q1+Q2=4891.2kN/m
质土),埋藏较深且厚度大。设计考虑采用三轴搅拌桩满堂加固,
可得到基底压应力为q=G31.3=4891.2/31.3=156.3KPa。
加固桩直径800mm,桩间距为650m,排间距800mm,加固后
第二种:根据通道结构计算模型中进行提取。
复合地基承载力特征值不小于180kpa。
地下通道的主体结构纵向按每延米建立模型,横向各节点
间距一米,各节点的支反力值即为基底压应力。该通道两种工
2结构模型计算
况下支反力结果如下所示
本工程中,地下通道主体结构按作用在弹性地基上的等代
闭合框架结构进行计算,其地层的作用模拟为ー系列弹簧,采
82&82
用SAP2000软件进行计算分析,结构计算按永久荷载、可变荷
3墨
载各种组合进行加载。
图3低水位(施工)阶段节点支反力图
++N
图4高水位运营)阶段节点支反力图
例土压超载水压
水压超载何土压
从上两张图中可以看出,隧道两側及中部地基反力较大
比较符合实际情况。在低水位(施工)阶段工况下,通道基底
图2计算模型简图
达到最大压应力,最大压应力pK=271.61KPa。
由于本通道为地下工程,地下水对结构影响较大,故本结
从上述两种结果可知,第二种方法提取的pk数值远远大于
构考虑了低水位(施工)阶段和高水位(运营)阶段两种工况。
第一种方法计算得到q值。这是由于第一种方法中q值计算过
在通道施工阶段,基坑采取了降水措施,地下水位降至基
程是基于平均值的概念,取得的基底压应力值也就是基底的平
底标高以下0.5m,此时为低水位施工)阶段,该阶段时,结构均压应カ,而第二种方法是对结构的受力情況进行了模拟,得
底板基本无水压力
到的是在最不利荷载组合下结构基底某些部位分担的最大压应
在通道运营阶段,由于该区城地下水位较高且通道临近河力,比较客观和接近实际。
流,为确保通道安全,地下水位取至地面,此时为高水位(运营)
对于本通道结构的沉降计算,其验算压应力应取最不利值,
阶段,结构顶底板及側墙满布水压。
故基底压应力取第二种方法提供的pk值
3基底压应力计算
4地基承载力验算
建筑建材装饰31
万方数括
施工技术
根据《公路桥涵地基与基础设计规范》33.4对地基承載处理后桩间土承載力特征值fsk
145.75
kp
力进行修正。
桩身强度折减系数
0.25
结构底板处为<2-2>粉质粘土,fo=50kpa
同条件立方体抗压强度平均值fcu
1500
基底以上土层加权平均重度y2=19.15kNm,b=31.3m
侧阻及端阻力确定的单桩承载力
217.9
桩身材料强度确定的单桩承载力
修正后的地基承載カ特征值单竖向承載力特征值Ra
188.5
KN
=/m1k%(b2)k:(h3)=145.75k1
复合地基承载力特征值fspk
362
根据《建筑地基处理技术规范》7复合地基,搅拌桩复合
根据计算可知复合地基承载力特征值f=362kpa
地基承載力按下式计算
pk=271.6kpa,故该通道地基承载力满足要求。
=m+B(1-m)
5结语
单桩竖向承载力特征值可按下式确定
从以上计算数据可以看出,该地下通道对地下水的考虑与
否对计算的结果影响较大,故应分别考虑高低水位工况,从而
对结构进行配筋计算及裂缝验算,确保结构安全。
基底承载力验算也不应按基底平均压应力进行计算取用,
桩径D
应该在有限元计算模型中提取最大压应力,对于需进行变形沉
置换率m
0.966
降验算的结构,该值的正确选用尤为重要
桩间土承载力折减系数β
0.1
参考文献
Ap桩的截面积
0.50
1]JTD63-2007公路桥涵地基与基础设计规[S]
p桩的周长
2.51
2JGJ79-2012建筑地基处理技术规范[S]
(上接第30页)
现阶段配筋时一般利用在圆形的截面周围配置合适数量的
凝士之间的连接很容易受到干燥收缩的影响,从而产生应力
钢筋,围护桩的正负弯矩大小通常存在差异,同一配筋会引起
致使内墙出现裂缝。当使用这种结构时,围护结构的防水方式资源的浪费。因此,为改善这种情况,需要按照相关规范中的
为半包型
公式合理进行。
2.3.4复合墙结构
3.2明挖法地铁车站主体结构设计中需要注意的问题
该种结构方式在现阶段已经完工的地铁车站工程中占据主
3.2.1设计细节
要地位。在该结构的设计中,主要使用维护结构来承担土压力
在计算覆土不深的地铁车站结构时,将地下ー层的側墙
使用主体结构来承担水压力。为了发挥在车蛄结构抗浮中的作顶板、中板作纯弯处理;计算板与侧墙的配筋时,需要将支座
用,需要在维护结构、地铁车站的顶板交接出设置抗浮压顶梁。位置的腋角进行考虑;盾构井底板、侧墙支座等位置剪力较大,
但是在使用该结构的实际情况中,通常将复合墙结构作为临时需要配置剪力承受能力强的钢筋,例如封闭钢筋。
用,影响施工质量。该结构作为围护结构,需要考虑到实际的
3.2.2针对主体结构计算采用合适的方法
耐久性。在实际施工中,为保证基坑的稳定,要将一部分连续
现阶段应用较多的计算方式为二维断面计算方式,具有简
墙结构拆除,对内衬墙进行强化,维护环境恶劣的围护结构。
便、准确的特点,但是也具有一定的缺点:不能分析中板、顶

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