深基坑支護設計均布附加荷載取值探討

劉 寶 權

(北京興電國際工程管理有限公司,北京 100048)

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深基坑支護設計均布附加荷載取值探討

劉 寶 權

(北京興電國際工程管理有限公司,北京 100048)

介紹了基坑支護設計中坑邊荷載的種類，從車輛荷載、材料堆載、機械荷載等方面，對坑邊附加荷載的取值問題進行了探討，并對基坑附加荷載進行了組合計算，得出了一些有價值的結論。

基坑，荷載，施工材料，建筑機械，承載力

0 引言

現代建筑基坑周邊場地狹小，基坑開挖過程中，通行施工車輛和堆載困難。《建筑深基坑工程安全技術規范》要求按照設計值限定基坑周邊使用荷載，嚴禁超載；基坑周邊1.5 m范圍禁止堆載，3 m以內限制堆載，嚴禁重型車輛通行[4]。施工過程中受場地限制，不得不利用坑邊堆放材料和通行車輛，導致基坑經常處于超載狀態，威脅基坑安全。因此，進行基坑支護設計時，基坑周邊附加荷載取值應考慮施工階段出現頻率較高的荷載，既要保證基坑的安全，又要節省資金。

1 基坑周邊荷載

1.1 坑邊荷載的種類

基坑周邊荷載包括車輛荷載，材料堆載，周邊管線等等荷載。這些荷載當中，車輛荷載數值較大，有動力特性，設計時不應忽略。

1.2 車輛荷載取值

基坑周邊常見車輛荷載是材料運輸車，最大整車重量可以達到800 kN。運輸車輛荷載主要集中在后橋上，車輛荷載縱、平面尺寸見圖1，各輪荷載分布見表1。

表1 運輸汽車各輪荷載分布

車輪前輪中輪后輪輪壓/kN44349407

按照汽車平行基坑駛進基坑邊緣，距離基坑0.5 m～5 m，計算對支護結構產生的土壓力，按照對工程安全有利的擴散角取值，計算等效分布荷載大小時，土壓力擴散角取30°[2]；計算等效分布荷載作用深度時，土壓力擴散角取45°[3]。計算結果見表2。

表2 汽車等效分布荷載及作用深度表

從表2可以看出，汽車荷載在距離坑邊3 m以內時，對基坑的影響較大，而且作用深度較淺，存在一定的動力性能，故3 m范圍內應考慮有汽車荷載。距離基坑3 m以外，汽車荷載影響減小，均布附加荷載取經驗值10 kPa～20 kPa可以滿足要求。

1.3 施工階段材料附加荷載

施工材料的荷載大小與材料密度和堆放方式有關。表3是常見建筑材料的堆載值[5]。

表3 施工常見建筑材料堆載值統計表

根據表3中數值，取建筑材料最大附加荷載18 kPa。

1.4 建筑機械附加荷載值

基坑邊常見建筑機械有鏟運機，反鏟挖掘機，汽車吊等，荷載值見表4[5]。

表4 施工建筑機械荷載值統計表

建筑機械附加荷載取平均值30 kPa。

如上所述，設計時應考慮基坑周邊荷載共同作用對基坑支護結構的影響，避免坑邊3 m范圍內超載影響基坑安全。

2 基坑周邊附加荷載的組合

根據規范相關規定，基坑周邊附加荷載應進行兩個極限狀態的荷載組合，即承載能力極限狀態和正常使用極限狀態[3]，附加荷載取值應按照組合后的荷載效應取值。

按照規范規定，支護結構構件或連接設計應按承載能力極限狀態計算，支護結構的位移、基坑周邊建筑物和地面的沉降等控制應按正常使用極限狀態計算[3]。進行承載能力極限狀態設計時，應考慮作用效應的基本組合，必要時尚應考慮作用效應的偶然組合；進行正常使用極限狀態設計時，應分別選用標準組合、頻遇組合或準永久組合。

根據施工現場的實際情況，建筑材料構配件堆放、建筑機械等附加荷載可采用標準組合；各種運輸車輛荷載可采用頻遇值或準永久組合值。

表5是參照GB 50009—2012建筑結構荷載規范中民用建筑樓面和屋面活荷載相應的系數值，經過適當修改得來，設計者可參照使用，也可根據現場情況進行調整，但不應小于表中數值，否則應有充分的荷載分布情況的概率統計[5]。

表5 基坑附加荷載組合值、頻遇值和準永久值系數參照表

3 基坑附加荷載組合算例

基坑附加荷載不是永久荷載，故永久荷載不作計算。

對于前述車輛荷載和堆載的組合，根據荷載規范，承載能力極限狀態的組合計算如下：

Sd=1.0×0.7×0.9×106+1.0×0.5×0.9×18=74.88 kPa。

而對于正常使用極限狀態，組合計算如下:

Sd=0.5×106+0.5×18=62 kPa。

由計算結果看組合值是比較大的。當然，這個數值沒有考慮土體的擴散作用，僅在基坑表面作用。

綜上所述，在基坑附加荷載取值時，如果僅憑經驗取10 kPa～20 kPa，則必須限制基坑周邊附加荷載值，防止因超載引發事故。

4 結論與建議

1)基坑支護結構設計中，附加荷載取值應結合基坑施工方法和周邊的實際情況取用，僅取經驗值是不全面的；2)支護結構設計時應考慮車輛荷載臨近基坑時，最近距離小于1.5 m對基坑結構的不利影響，進行相應工況的計算。小于1.5 m時，車輛荷載宜考慮動力系數；3)附加荷載距離基坑邊緣1.5 m～3.0 m之間時，荷載產生的附加值接近設計經驗值10 kPa～20 kPa；4)附加荷載距離基坑邊緣3.0 m以外時，由于土的擴散作用，對基坑影響減小。總之，基坑設計時應充分考慮施工現場的實際情況，在方案階段同建設單位和施工單位進行有效溝通，既要考慮經濟性，也要考慮施工過程中各種附加荷載可能對基坑支護結構造成的不利影響，做到經濟合理，安全可靠。

[1] GB 50009—2012，建筑結構荷載規范[S].

[2] JGJ 79—2012，建筑地基處理技術規范[S].

[3] JGJ 120—2012，建筑基坑支護技術規程[S].

[4] JGJ 311—2013，建筑深基坑工程安全技術規范[S].

[5] 劉 巖.基坑設計時坑邊超載取值問題的探討[J].工程勘察，2010(S1)：395-399.

[6] 王志杰，韓建剛.基坑支護設計中車輛荷載的取值芻議[J].西部探礦工程，2013(4)：32-37.

[7] JTG D60—2015，公路橋涵設計通用規范[S].

Inquiry on even additional load valuing in the deep foundation support design

Liu Baoquan

(Beijing Xingdian International Engineering Management Co., Ltd, Beijing 100048, China)

The paper introduces pit loading categories in foundation support design, explores additional pit load valuing matters from aspects of vehicle load, material piling and machinery load, carries out composite computation of the additional foundation load, and finally draws some valuable conclusions.

foundation, load, construction material, construction machinery, bearing capacity

1009-6825(2016)34-0063-03

2016-09-22

劉寶權(1972- )，男，碩士，高級工程師

TU463

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