坑内留土呈现的反压,无论是在基坑盆式开挖、中心岛式主体结构施工,还是用作抢险应急措施,或是作为一种基坑支护增强方案等,在基坑工程中都得到非常广泛的应用。这是因为反压土可以增强或替代坑底支撑体系,从而达到控制或减小支护结构位移与内力、缩短支护结构嵌固深度、降低工程造价的目的。
为研究坑内留土对双排桩支护体系的影响,将坑内留土高度H分别设置为2m、3m、4m、5m、6m、7m;坑内留土宽度B分别设置为2m、4m、6m、8m、10m、12m、14m进行计算,其余参数详见双排桩设计参数及表4-1。
(一)留土高度的影响
图4-17、图4-18为抗倾覆、抗滑移稳定性安全系数与留土高度的关系曲线。从图4-17、图4-18可知,双排桩抗倾覆、抗滑移稳定性安全系数随着留土高度的增加而增大,抗倾覆、抗滑移稳定性安全系数与留土高度的关系曲线呈现为斜率不同的折线,折线拐点位于H=6m处。留土高度H>6m的直线斜率明显大于留土高度H<6m的直线斜率,表明留土高度H>6m,抗倾覆稳定性安全系数随着留土高度的增加而显著增大,这是因为H>6m后,支护桩的最大位移由桩顶向桩底转移,即支护体系由存在“倾倒”破坏的可能性逐渐转化为“踢脚”破坏的可能性。
图4-17 抗倾覆稳定性安全系数与留土高度的关系曲线
图4-18 抗滑移稳定性安全系数与留土高度的关系曲线
图4-19为桩身最大位移与留土高度的关系曲线图。从图4-19可知,双排桩桩身最大位移随着留土高度的增加先减小,之后趋于稳定或增加,这是因为支护桩的最大位移由桩顶向桩底转移,随着留土高度的增加,桩底位移反而增大的缘故。故留土高度不宜无限的增加,首先,过大的留土高度需要考虑相应的措施来提高留土自身的稳定性,从而增加工程造价;另外,留土高度越大,周边逆作的工程量和施工难度就越大。建议留土高度不宜大于0.6倍的开挖深度。
图4-19 桩身最大位移与留土高度的关系曲线
(二)留土宽度的影响
图4-20、图4-21为抗倾覆、抗滑移稳定性安全系数与留土宽度的关系曲线图。从图4-20、图4-21可知,双排桩抗倾覆、抗滑移稳定性安全系数均随着留土宽度的增加而增大或保持不变,抗倾覆、抗滑移稳定性安全系数与留土宽度的关系曲线的拐点位于B=9m处。可见,留土宽度B>9m时,留土宽度的变化对双排桩稳定性安全系数的影响较小,甚至无影响,说明继续增加留土宽度对控制双排桩的位移意义不大。
图4-20 抗倾覆稳定性安全系数与留土宽度的关系曲线(www.daowen.com)
图4-21 抗滑移稳定性安全系数与留土宽度的关系曲线
图4-22为桩身最大位移与留土宽度的关系曲线图。从图4-22中可看出,当留土高度不大于4m时,双排桩桩身最大位移随着留土宽度的增加先减小,之后趋于稳定;当留土宽度大于5m,留土宽度的增加不对桩身最大位移产生影响。留土高度H=5~6m时,留土宽度超过一定值后,留土的宽度越大,桩身最大位移越小。这是因为支护桩的最大位移转移到桩底后,留土宽度的增加可有效地防止支护体系发生“踢脚”破坏或坑底隆起。
图4-22 桩身最大位移与留土宽度的关系曲线
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