路面荷载作用下支护结构上的侧压力计算方法研究
摘要:为了能够在计算路边基坑支护结构的过程中，考虑道路对面建筑对支护结构上的侧压力影响，基于库伦土压力理论，提出了考虑临近建筑物影响的土压力简化计算方法。建筑离不开路，在城市中，路的两侧一般都有建筑。因此，分析路面荷载以及相邻建筑物对支护结构上侧压力的影响是非常有必要的。本文以自立式基坑支护系统为例，结合实际情况分析了建筑与道路之间位置关系对支护结构上的侧压力影响，推导出简化计算方法。在实际工程上的应用结果表明该方法简单有效。
关键词:路面荷载；支护结构；自立式支护系统；基坑
近十多年来，我国高层建筑发展很快，地下空间的充分利用，促进了深基础的发展，随之而产生了深基坑支护的设计与施工问题，而基坑的深度至为关键，基坑开挖深度已从十几米发展到二、三十米。在土质较好的地区，较深的基坑中，自立式基坑支护系统以其较好的经济性被广泛应用。自立式基坑支护系统系指单纯洁柱挡土墙、灌注桩、钢板桩、H型钢桩等自身刚度及埋深来承受土压力、水压力及上部荷载以求得平衡与稳定，不须支撑、拉锚、锚杆的支护结构[1]。这种支护系统挖土方便，基坑四周支护完成即可挖土，但灌注桩（排桩或间隔桩）须等待桩顶连结圈梁做完，方能挖土。建筑离不开路，所有建筑旁都会有路，或近或远，或大或小。在城市中，路的两侧一般都有建筑。因此，分析路面荷载对基坑支护系统的影响时，考虑道路对面建筑对支护结构上的侧压力影响是非常有必要，而这方面的研究在国内外还很少见[2]。
一、自立式支护系统工作原理与设计
自立式（悬臂）支护系统由基坑底下的插入深度，以被动土压力来平衡基坑底面上所受的主动土压力、地面荷载等，使板桩、桩、墙的稳定。如图1所示：h为基坑挖深，t为桩插入深度，基坑上面荷载E1、Ea，由插入坑底埋深Ep和Ep’平衡。根据受力机理，桩的插入深度是主要需要计算的，准确计算入土嵌固深度很重要。知道桩的插入深度后，然后进行桩的设计。这是需要计算自立式支护系统的最大弯矩，如用钢板桩，则需验算钢板桩的强度。如用灌注桩、连续墙，则需按最大弯矩予以配筋。还要核算桩顶的变形，便于检测，达到信息施工目的。当采用灌注桩应做桩顶连梁[3]。
二、路面荷载对自立式支护系统的影响
路面荷载对自立式支护系统而言，既不是集中荷载又不是均布荷载，它是一段均布荷载。德国《码头围护工程》规定中把路面荷载折算成了均布荷载。轻型公路取0.5t/m2，重型公路取1.0t/m2，铁路取2.0t/m2。但这样计算比较保守，也没有考虑道路距基坑远近对支护系统的影响。当与基坑相对的另一侧没有建筑时，由路面荷载产生对支护系统的主动土压力分布如图2中Lh线所示，对于同一深度中附加土压力分布如Lb线所示。于是假定在路的另一侧存在一个挡土墙，附加土压力在b深度以下均匀分布[4]。这样：
式中：,为土的内摩擦角。
由图2可以看出同一深度另一侧的附加土压力比基坑侧低。也就是说，这样计算趋于安全，同时又考虑了道路距基坑远近对支护系统的影响。当与基坑相对的另一侧存在建筑，并可以挡土时，如图3所示。由路面荷载产生对支护系统的主动土压力分布如图3中B线所示，越到深处附加应力越大，同一深度附加应力分布越均匀。基坑底以下也应考虑附加土压力的影响。这样：
三、工程实例
工程基坑挖深8.4ｍ，地质情况①杂填土，②粉质粘土，③粉质粘土，④粉质粘土，⑤粉质粘土，⑥粉细砂，⑦粉质粘土。地质情况见表１。距离轻型公路4m，宽12m，地面超载5kN/m2。根据资料考虑坑下摩擦力的作用，无地下水。按图4 施工前先将基坑四周推土1.6m。 桩距1.5m。
四、结论
建筑离不开路，深基坑的支护系统考虑路面荷载的影响是非常必要的，笼统地把路面荷载折算成均布荷载，就不能考虑路面与基坑之间距离路远近的影响，不能考虑两建筑的影响。本文以自立式基坑支护系统为例，结合实际情况分析了建筑与道路之间位置关系对支护结构上的侧压力影响，推导出简化计算方法。在实际工程上的应用结果表明该方法简单有效。
参考文献：
1.余志成，施文华. 深基坑支护设计与施工[M]，中国建筑工业出版社，2002，7
2.王广月, 王登杰, 于孝清. 均布条形荷载作用下支护结构上的侧压力计算[J]. 四川建筑科学研究, 2000, 26(4):31-32
3.高大钊，深基坑工程[M]，机械工业出版社，1999，9
4.陈希哲，土力学地基基础[M]，清华大学出版社，1998，1