地下通道地基承载力验算

黄龙

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，特别对于城市干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睐。

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）05-31-02

1工程简介

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，加固桩直径800mm，桩间距为650mm，排间距800mm，加固后复合地基承载力特征值不小于180kpa。

2结构模型计算

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一系列弹簧，采用SAP2000软件进行计算分析，结构计算按永久荷载、可变荷载各种组合进行加载。

由于本通道为地下工程，地下水对结构影响较大，故本结构考虑了低水位（施工）阶段和高水位（运营）阶段两种工况。

在通道施工阶段，基坑采取了降水措施，地下水位降至基底标高以下0.5m，此时为低水位（施工）阶段，该阶段时，结构底板基本无水压力。

在通道运营阶段，由于该区域地下水位较高且通道临近河流，为确保通道安全，地下水位取至地面，此时为高水位（运营）阶段，结构顶底板及侧墙满布水压。

3基底压应力计算

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=25X94.6=2365kN/m，压重层G2=12.3X2X23.7=583KN/m：

（2）覆土厚1.0m，则覆土重G3=1.0X24×31.3=751.2kN/m：

（3）地面和隧道内超载均按20kpa计，则：

地面超载为Q1=20X31.3=626 kN/m，通道内超载Q2=566kN/m：

通道每延米荷载为G=GI+G2+G3+QI+Q2=4891.2 kN/m：

可得到基底压应力为q=G/31.3=4891.2/31.3=156.3KPa。

第二种：根据通道结构计算模型中进行提取。

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。该通道两种工况下支反力结果如下所示：

从上两张图中可以看出，隧道两侧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，通道基底达到最大压应力，最大压应力pk=271.61KPa。

从上述两种结果可知，第二种方法提取的pk数值远远大于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均压应力，而第二种方法是对结构的受力情况进行了模拟，得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力，比较客观和接近实际。

对于本通道结构的沉降计算，其验算压应力应取最不利值，故基底压应力取第二种方法提供的pk值。

4地基承载力验算

根据《公路桥涵地基与基础设计规范》3.3.4对地基承载力进行修正。

结构底板处为<2-2>粉质粘土，f_a0=50 kDa

基底以上土层加权平均重度y z=19.15 kN/m³，b=31.3m，h=8m。

修正后

的地基承载力特征值

根据《建筑地基处理技术规范》7复合地基，搅拌桩复合地基承载力按下式計算：

单桩竖向承载力特征值可按下式确定：

根据计算可知复合地基承载力特征值f^spk=362kpa>pk=271.6 kpa，故该通道地基承载力满足要求。

5结语

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，应该在有限元计算模型中提取最大压应力，对于需进行变形沉降验算的结构，该值的正确选用尤为重要。