基坑开挖引起的周边建筑物沉降加固计算.pdf

■ 地基基础工程福建建设科技 20101No1213 图1地基破坏模式示意图按汉森承载力理论,地基在极限荷载作用下不考虑土体自重时HJ和FD面上作用着被动土压力;仅考虑土体自重时AC和BC面上作用着被动土压力由此得到地基极限承载力为:Puv=Ncc+N+NγB 2γ(1)其中承载力系数:Nc=( Nq- 1) ctanφNq=eπtanφtan2(45°+φ 2)Nγ= 1.8Nctan2φ式中:c、φ分别为土的内聚力和内摩擦角2. 2基坑开挖后主动区范围内地基极限承载力基坑开挖过程中,支护结构的水平位移引起墙后土体中的水平应力松弛,造成周边建筑基础下土体的水平向约束减弱,从而使地基承载力降低在这种情况下可以认为图1的承载力计算模式中HJ和FD面上以及AC和BC面上的土压力已从被动土压力转变为主动土压力,并可合理地假设破坏面维持原有形状不变于是得到侧向约束为主动土压力时的地基极限承载力公式:P′uv=N′cc+N′+N′γB 2γ(2)上式中承载力系数分别为:N′q=1 2eπtanφtan245°+φ 2+ tan245°-φ 2N′c=1 2eπtanφ1sin245°-φ 2- 2ctanφ,当q c≤tan245°+φ 2- 1ctanφ1 2(eπtanφ- 1) ctanφtan245°+φ 2+tan245°-φ 23托换量的计算方法所谓托换量指的是对已有建筑进行地基加固时,加固体所须承载的上部结构荷载。

由于理论计算所得的地基承载力与实际承载力存在差距,直接应用以上二式求得的承载力差值作为托换量并不合适为了解决这个问题,利用式(1)和式(2)结果的相对值来确定托换量是很自然的想法据此思路,并考虑到基坑开挖前待加固建筑的地基承载基坑开挖引起的周边建筑物沉降加固计算陈文诚(福州市建筑设计院 福州 350001)[摘 要] 针对基坑开挖引起的周边建筑沉降问题,本文依照汉森承载力计算模式推导了基坑开挖主动区内地基承载力公 式,进而给出防止基坑开挖造成周边建筑沉降的地基加固方法[关键词] 基坑开挖 周边建筑沉降 地基加固Reinforcement calculation of the surrounding building settlement caused by the foundation excavationAbstract : In order to solve the surrounding building settlement problem caused by the foundation excavation , based on the Hansen’s bearing capacity calculation model , a foundation bearing capacity formula of the foundation excavation active zones is proposed inthis paper and a foundation strengthening method which can prevent the surrounding building settlement from the foundation exca2vation is also proposed.Key words: foundation excavation; surrounding building settlement ; soil improvement1前言基坑开挖过程中往往会引起周边建筑产生一定的沉降变形,这种沉降变形的原因是:基坑外土体向基坑内的水平位移引起垂直向沉降,或基坑降水导致周边土体内孔隙压力下降引起新的附加固结沉降。

由于孔压下降引起的建筑物沉降所需的托换量可根据固结理论进行计算土体水平位移引起建筑物沉降时的托换量计算尚无成熟的方法,本文对此进行研究2基坑开挖前后地基极限承载力计算2. 1根据汉森承载力理论[1],底面光滑宽度为B条形基础下的地基破坏模式见图114 福建建设科技 20101No12■ 地基基础工程力是满足要求的这一现实,设待加固建筑基础底面以上的总荷载标准值为Qk ,则托换量的计算方法为:ΔQk=(1 -β) Qk(3)式中:β=P′uv Puv4加固范围的确定按基坑支护设计理论,基坑外侧主动破裂面基本上从支护结构底部开始向上延伸,这样基坑周边的主动区范围相当大基坑工程实践中可以发现,满足规范要求设计的排桩支护其水平位移较大的区域主要集中在弯矩零点以上,弯矩零点以下的变形水平位移一般不大同时考虑到随着深度的增加建筑基础传递的附加应力也减小为此,对基坑周边建筑进行托换加固时,笔者建议基坑周边主动区范围可以从弯零点处起算5工程实例图2地层剖面图某基坑开挖深度7. 2m ,支护采用钻孔灌注桩加内支撑体系,支护桩外以密排水泥土搅拌桩挡土挡水基坑西侧有一座五层砖混结构建筑,建筑面积约1800平方米,38. 0m×12. 0m筏板基础,埋深1. 0m。

土层分布如图2所示、基坑与建筑物关系如图3所示为避免基坑开挖后支护变形引起这座建筑物产生沉降造成危害,决定采用锚杆静压桩对其进行图3 基坑及临近建筑平面图基础加固加固目标层为第一层淤泥,以粉质黏土为桩基持力层其中淤泥土工指标为: c = 9. 0kPa ,φ= 7. 5°,γ=1610kN考虑到加固目标层为第一层淤泥,计算时取淤泥顶面以上2. 0m厚杂填土重为超载,既q = 34. 0kPa按规范规定基础宽度大于6. 0m时计算宽度取6. 0m由公式(1)和公式(2)分别计算得Puv= 143. 9kPa ,P′uv= 109. 4kPa取待加固建筑物每平方米荷重为15. 0kN ,由式(3)得β= 0. 76 ,△Qk= 6480kN图4主动区示意图6加固效果及结论采用250mm×250mm锚杆静压桩,单桩承载力特征值为250kN ,所需桩数26根考虑以支护桩弯矩零点(约-1112m)为起点的主动区延伸至建筑物基础近中点处,如图4所示故桩布置在建筑物邻基坑侧一半范围基础底板,主要位于此范围内建筑周边基础底板和梯道处基坑土方开挖到地下室施工完毕历时半年,期间对周边建筑物和地面进行了沉降观测。

所加固的建筑总沉降在210mm以内,建筑周边邻基坑侧地面沉降2010～3010mm建筑物沉降和周边地面沉降的差异说明加固达到预期目的,这表明按本文方法进行基坑周边建筑托换加固设计计算是可行的,按本文方法能有效地防止基坑开挖水平位移对周边建筑的不利影响参考文献[1]钱家欢主编 《土力学》,河海大学出版社,1988年4月第一版上接第16页)的考虑,就会使得框架结构强柱弱梁的屈服机制的计算条件 无法满足由于实际工程中能够增加框架柱的抗弯承载力和 刚度的因素很少,规范应给框架柱留有足够的储备,最简单的 方法是严格控制框架柱轴压比,增大柱的最小截面尺寸限值 如果把填充墙对框架结构的影响仅仅认为是一个结构周 期的折减,或仅把填充墙当成是对结构抗震性能有利的非结 构构件,这样的认识是不全面的,有时甚至是偏于不安全的, 结构设计中,应尽量考虑填充墙的影响 本文分析了现浇楼板和填充墙对RC框架结构受力性能 的影响,明确了 “强柱弱梁” 设计理念的实现难度和需要注意 的问题,可为实际工程设计提供一些参考参考文献 [1] GB50011 - 2001 ,建筑结构抗震设计规范[ S].中国建筑工业出版 社,北京:2002. [2]李宏男,肖诗云,霍林生.汶川地震震害调查与启示[J ].建筑结构 学报, 2008 , 29(4) : 10 - 19. [3]蒋永生,陈忠范,周绪平等.整浇梁板的框架节点抗震研究[J ].建 筑结构学报, 1994 , 12(3) :11 - 16. [4]管民生,杜宏彪.现浇楼板参与工作后框架结构的pushover分析 研究[J ].地震工程与工程振动, 2005 , 25(5) :117 - 123. [5] J GJ3 - 2002 ,高层建筑混凝土结构技术规程[S].中国建筑工业出 版社,北京: 2002. [6]郭子雄,吴毅彬,黄群贤.砌体填充墙框架结构抗震性能研究现状 与展望[J ].地震工程与工程震动, 2008 , 28(6)172 - 177. 作者简介:赖丽清,(1964 - - ) ,女,工民建专业工程师, 一级注册结构工程师,从事专业:结构设计。