深基坑支护设计均布附加荷载取值探讨

刘 宝 权

(北京兴电国际工程管理有限公司,北京 100048)



深基坑支护设计均布附加荷载取值探讨

刘 宝 权

(北京兴电国际工程管理有限公司,北京 100048)

介绍了基坑支护设计中坑边荷载的种类，从车辆荷载、材料堆载、机械荷载等方面，对坑边附加荷载的取值问题进行了探讨，并对基坑附加荷载进行了组合计算，得出了一些有价值的结论。

基坑，荷载，施工材料，建筑机械，承载力

0 引言

现代建筑基坑周边场地狭小，基坑开挖过程中，通行施工车辆和堆载困难。《建筑深基坑工程安全技术规范》要求按照设计值限定基坑周边使用荷载，严禁超载；基坑周边1.5 m范围禁止堆载，3 m以内限制堆载，严禁重型车辆通行[4]。施工过程中受场地限制，不得不利用坑边堆放材料和通行车辆，导致基坑经常处于超载状态，威胁基坑安全。因此，进行基坑支护设计时，基坑周边附加荷载取值应考虑施工阶段出现频率较高的荷载，既要保证基坑的安全，又要节省资金。

1 基坑周边荷载

1.1 坑边荷载的种类

基坑周边荷载包括车辆荷载，材料堆载，周边管线等等荷载。这些荷载当中，车辆荷载数值较大，有动力特性，设计时不应忽略。

1.2 车辆荷载取值

基坑周边常见车辆荷载是材料运输车，最大整车重量可以达到800 kN。运输车辆荷载主要集中在后桥上，车辆荷载纵、平面尺寸见图1，各轮荷载分布见表1。

表1 运输汽车各轮荷载分布

车轮前轮中轮后轮轮压/kN44349407

按照汽车平行基坑驶进基坑边缘，距离基坑0.5 m～5 m，计算对支护结构产生的土压力，按照对工程安全有利的扩散角取值，计算等效分布荷载大小时，土压力扩散角取30°[2]；计算等效分布荷载作用深度时，土压力扩散角取45°[3]。计算结果见表2。

表2 汽车等效分布荷载及作用深度表

从表2可以看出，汽车荷载在距离坑边3 m以内时，对基坑的影响较大，而且作用深度较浅，存在一定的动力性能，故3 m范围内应考虑有汽车荷载。距离基坑3 m以外，汽车荷载影响减小，均布附加荷载取经验值10 kPa～20 kPa可以满足要求。

1.3 施工阶段材料附加荷载

施工材料的荷载大小与材料密度和堆放方式有关。表3是常见建筑材料的堆载值[5]。

表3 施工常见建筑材料堆载值统计表

根据表3中数值，取建筑材料最大附加荷载18 kPa。

1.4 建筑机械附加荷载值

基坑边常见建筑机械有铲运机，反铲挖掘机，汽车吊等，荷载值见表4[5]。

表4 施工建筑机械荷载值统计表

建筑机械附加荷载取平均值30 kPa。

如上所述，设计时应考虑基坑周边荷载共同作用对基坑支护结构的影响，避免坑边3 m范围内超载影响基坑安全。

2 基坑周边附加荷载的组合

根据规范相关规定，基坑周边附加荷载应进行两个极限状态的荷载组合，即承载能力极限状态和正常使用极限状态[3]，附加荷载取值应按照组合后的荷载效应取值。

按照规范规定，支护结构构件或连接设计应按承载能力极限状态计算，支护结构的位移、基坑周边建筑物和地面的沉降等控制应按正常使用极限状态计算[3]。进行承载能力极限状态设计时，应考虑作用效应的基本组合，必要时尚应考虑作用效应的偶然组合；进行正常使用极限状态设计时，应分别选用标准组合、频遇组合或准永久组合。

根据施工现场的实际情况，建筑材料构配件堆放、建筑机械等附加荷载可采用标准组合；各种运输车辆荷载可采用频遇值或准永久组合值。

表5是参照GB 50009—2012建筑结构荷载规范中民用建筑楼面和屋面活荷载相应的系数值，经过适当修改得来，设计者可参照使用，也可根据现场情况进行调整，但不应小于表中数值，否则应有充分的荷载分布情况的概率统计[5]。

表5 基坑附加荷载组合值、频遇值和准永久值系数参照表

3 基坑附加荷载组合算例

基坑附加荷载不是永久荷载，故永久荷载不作计算。

对于前述车辆荷载和堆载的组合，根据荷载规范，承载能力极限状态的组合计算如下：

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

而对于正常使用极限状态，组合计算如下:

Sd=0.5×106+0.5×18=62 kPa。

由计算结果看组合值是比较大的。当然，这个数值没有考虑土体的扩散作用，仅在基坑表面作用。

综上所述，在基坑附加荷载取值时，如果仅凭经验取10 kPa～20 kPa，则必须限制基坑周边附加荷载值，防止因超载引发事故。

4 结论与建议

1)基坑支护结构设计中，附加荷载取值应结合基坑施工方法和周边的实际情况取用，仅取经验值是不全面的；2)支护结构设计时应考虑车辆荷载临近基坑时，最近距离小于1.5 m对基坑结构的不利影响，进行相应工况的计算。小于1.5 m时，车辆荷载宜考虑动力系数；3)附加荷载距离基坑边缘1.5 m～3.0 m之间时，荷载产生的附加值接近设计经验值10 kPa～20 kPa；4)附加荷载距离基坑边缘3.0 m以外时，由于土的扩散作用，对基坑影响减小。总之，基坑设计时应充分考虑施工现场的实际情况，在方案阶段同建设单位和施工单位进行有效沟通，既要考虑经济性，也要考虑施工过程中各种附加荷载可能对基坑支护结构造成的不利影响，做到经济合理，安全可靠。

[1] GB 50009—2012，建筑结构荷载规范[S].

[2] JGJ 79—2012，建筑地基处理技术规范[S].

[3] JGJ 120—2012，建筑基坑支护技术规程[S].

[4] JGJ 311—2013，建筑深基坑工程安全技术规范[S].

[5] 刘 岩.基坑设计时坑边超载取值问题的探讨[J].工程勘察，2010(S1)：395-399.

[6] 王志杰，韩建刚.基坑支护设计中车辆荷载的取值刍议[J].西部探矿工程，2013(4)：32-37.

[7] JTG D60—2015，公路桥涵设计通用规范[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

刘宝权(1972- )，男，硕士，高级工程师

TU463

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