1、精品 料推薦論逆作拋物線拱墻的設(shè)計(jì)與施工中建七局四公司基礎(chǔ)設(shè)施分公司劉興春引論：逆作拱墻作為基礎(chǔ)支擋結(jié)構(gòu)的一種，根據(jù)基坑平面形狀，可采用圓拱、橢圓拱、拋物線拱。其中拋物線形拱通常設(shè)計(jì)為對(duì)稱連拱組合墻。因拋物線形為合理拱軸線，在均布荷載作用下，主要承受軸向壓力，作為支護(hù)結(jié)構(gòu)具有施工方便、節(jié)省工期、造價(jià)低、安全可靠的特點(diǎn)。本文通過工程實(shí)例對(duì)拋物線型拱墻的設(shè)計(jì)與施工做出了詳細(xì)的介紹。一、工程概述某市政工程的城區(qū)污水改造工程位于市區(qū)繁華地段的老街區(qū)，設(shè)計(jì)為 DN1200污水頂管，污水管埋設(shè)深度為自然地面以下 7m左右，因街區(qū)道路狹窄， 無法在道路內(nèi)設(shè)工作井， 只能在街區(qū)的十字交叉口設(shè)頂進(jìn)井，雙向頂進(jìn)，

2、單向頂距為 285 米，施工方案擬采用泥水平衡機(jī)械頂管。原方案頂管工作井采用鋼筋砼沉井， 后經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘察，距設(shè)計(jì)污水管中心線二米處自然地面以下 2.5 米有移動(dòng)與聯(lián)通公司的綜合光纜管溝， 無法進(jìn)行遷移； 右側(cè)地下四到五米處為老城區(qū)在用污水管（磚砌） 。二者之間凈距為 5.5 米，如采用沉井方法施工工作井，工作井外圍結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)在 4.5*7 米左右，光纜管溝處在沉井結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)；即使在犧牲工作井內(nèi)施工凈距的情況下對(duì)沉井進(jìn)行移位，勉強(qiáng)進(jìn)行沉井施工。沉井下沉?xí)r，將帶動(dòng)其周圍內(nèi)二米的土體下沉，因老城區(qū)街道狹窄，不僅影響周邊交通，須進(jìn)行封閉施工，且土體下沉很可能會(huì)對(duì)光纜溝及原有污水管的結(jié)構(gòu)造成破壞，一旦在用

3、的污水管破裂，會(huì)造成無法估量的損失。經(jīng)多方論證，選用了逆作磚砌拋物線連拱組合墻作為工作時(shí)的作法。其施工特點(diǎn)是： 1、挖土與做閉合拱圈可同時(shí)交叉施工，如下1精品 料推薦圖示意。第一步挖土，在第一階段內(nèi)按平面挖出所需拱形， 進(jìn)行砌體砌筑。第二階段分段開挖，分段砌筑。拱墻在垂直方向上分道施工，拱墻與坑壁之間的空隙以砂漿填滿塞實(shí)。如光纜管溝處于工作井內(nèi)時(shí)，因拱形由砌塊組砌， 可在對(duì)光纜管溝進(jìn)行加固后，將其置于工作井范圍內(nèi)而不至于影響工作井的正常施工。如下圖為施工中的實(shí)際情況：2、拋物線拱的優(yōu)點(diǎn)是其為合理拱軸線，在均布荷載作用下拱圈的彎矩很小，同時(shí)，拱圈外的土也形成土拱，減少了一定的土壓力。拱截面主要承

4、受壓力，彎矩小，節(jié)約鋼筋。因施工為逆作，要求拱與土壁緊密接觸， 故施工對(duì)土體的影響范圍只在拱圈外徑以內(nèi)，對(duì)拱圈2精品 料推薦以外無影響。即使與原有污水管溝相鄰，也不會(huì)危及其安全。二、拋物線拱線形設(shè)計(jì)1、拱軸幾何數(shù)據(jù)拋物線方程式： y=4f (1- x ) xll根據(jù)建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程JGJ120-99 中逆作拱墻章節(jié)條文要求“拱墻軸線的矢跨比不宜小于1/8 ”。在實(shí)際操作中可用autocad按下表對(duì)拋物線形進(jìn)行設(shè)計(jì)。點(diǎn)位xy00010.050.1920.100.3630.150.5140.200.643精品 料推薦50.250.7560.300.8470.350.9180.400.9690.

5、450.99100.501.00乘數(shù)lf拋物線連拱組合墻可視作4 個(gè)兩兩對(duì)稱的拋物線拱， 如下圖實(shí)際采用的滿足頂進(jìn)需要的 4.5*7米凈距的拋物線組合拱。2、組合拱墻內(nèi)力計(jì)算因組合拱墻兩兩對(duì)稱， 設(shè)計(jì)時(shí)只分析一個(gè)支座反力即可。 如下圖所示，以主動(dòng)土壓力 Ea 為作用在筒壁上的均布荷載，先求出 1 號(hào)拱和 2 號(hào)拱的支座反力 F1 和 F2，則作用于拱座合力4精品 料推薦F=F1+F2推向土體的不平衡力由拱腳基坑的被動(dòng)土壓力Ep 提供。設(shè)計(jì)時(shí)在拱腳兩側(cè)各 L1 范圍內(nèi)將拱壁加厚即可為拱腳基礎(chǔ)，使KFL式中 H-拱圈高度Ep-被動(dòng)土壓力K-安全系數(shù)ppztg2(45)2c tg(45)zKp2c

6、Kp22Ep=19*8*2.5+2*10*1.58=411.6KNL=0.0228（取 500mm）根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，管線埋設(shè)深度內(nèi)土層信息如下表：表 1層號(hào)土類名稱層厚 (m)重度浮 重 度粘聚力內(nèi) 摩 擦5精品 料推薦(KN/m3)(KN/m3)(KPa)角( 度)1填土0.7192-1粘質(zhì)粉土0.7-2.618 6762572-2砂質(zhì)粉土2.6-3.719191872952-3粘質(zhì)粉土3.7-5.9188881062623淤 泥 質(zhì) 粉 5.9 以 179799541質(zhì)粘土下1 2 水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值按規(guī)程對(duì)粉土及粘性土以下式計(jì)算：eajkKCKaiajk=ai-2ik ajk 作用于深度

7、Zj 處的豎向應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值考慮場(chǎng)地實(shí)際情況，基坑外側(cè)按滿布附加荷載q0（ 40KN/m2）計(jì)算，豎向應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值ajk按下列規(guī)定計(jì)算：ajk=YmjZj+q 0Ymj- 深度 Zj 以上土的加權(quán)平均天然重度計(jì)算深度（ m）各層豎向應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值 (KN/m2)2.688.643.7109.654.7128.455.9147.257167.938185.836精品 料推薦Kai - 第 i 層的主動(dòng)土壓力系數(shù)按規(guī)程以下式計(jì)算：K2& ikai =tg (45 -)2ik - 三軸試驗(yàn)確定的第 i 層土固結(jié)不排水（快）剪內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值Z - 計(jì)算點(diǎn)深度j層土類名稱層厚 (m)內(nèi)摩擦角主動(dòng)土壓力系數(shù)號(hào)( 度

8、)1填土0.7道路結(jié)構(gòu)層，不利用2-1粘質(zhì)粉土0.7-2.62570.3952-2砂質(zhì)粉土2.6-3.72950.342-3粘質(zhì)粉土3.7-5.92620.3873淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘5.9 以下410.867土層土類名稱層厚 (m)內(nèi)摩擦角被動(dòng)土壓力系數(shù)號(hào)( 度)1填土0.7道路結(jié)構(gòu)層，不利用2-1粘質(zhì)粉土0.7-2.62572.532-2砂質(zhì)粉土2.6-3.72952.942-3粘質(zhì)粉土3.7-5.92622.583淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘5.9 以下411.157精品 料推薦土由此得出，主動(dòng)土壓力如下圖所示。計(jì)算深度（ m）各層水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值 (KN/m2)2.625.463.727.1354.736.52

9、5.943.87127.98143.42由規(guī)程附表得拋物線拱內(nèi)力計(jì)算公式：以深度八米處為計(jì)算點(diǎn)， 查相關(guān)文獻(xiàn)的等截面拋物線拱內(nèi)力影響線，可得得 1 號(hào)拱支座豎向反力 Na=Nb=143.42*1.661=238.22KN2 號(hào)拱支座豎向反力 Na=Nb=143.42*1.435086=205.82KN由圖解法求得合力： 150.469KN計(jì) 算 深 度 各層水平荷1 號(hào)拱軸2 號(hào)拱軸1 號(hào) 拱2 號(hào) 拱（m）載 標(biāo) 準(zhǔn) 值力影響線力影響線拱 頂 軸 拱 頂 軸(KN/m2)值值力（ KN） 力（ KN）2.625.461.6273441.39142641.4335.433.727.13544.

10、1537.764.736.5259.4350.815.943.871.2860.948精品 料推薦7127.9208.14177.968143.42233.4199.563 計(jì)算結(jié)果以列表深度為分段計(jì)算高度，由此得出拱墻結(jié)構(gòu)軸向力設(shè)計(jì)值Ni ，如下圖所示。拱墻厚度計(jì)算4按砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（ GB50003-2001）砂漿強(qiáng)度取 M2.5, 磚強(qiáng)度等級(jí)取 MU10，查表求抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 1.3MPa。計(jì)算深度（ m）1 號(hào)拱分段計(jì)算高2 號(hào)拱分段計(jì)設(shè) 計(jì) 取 值度內(nèi)圓拱墻的厚度算 高 度內(nèi)圓 （mm）（mm）拱 墻 的厚度（ mm）2.612.25942取 240mm3.730.82369取 2

11、40mm4.745.73515取 370mm5.945.73514取 370mm7145.511196取 500mm8179.51381取 500mm四、逆作圓拱墻施工注意事項(xiàng)1 挖土可與做閉合拱圈同時(shí)交叉施工。2 可分段砌筑，分段澆筑砼圈梁，但上口肋梁宜在整個(gè)分段完成后整體澆筑。9精品 料推薦3 拱圈內(nèi)應(yīng)力與拱軸曲線關(guān)系很大，放線必須準(zhǔn)確，拱軸線沿曲率半徑方向誤差控制在40MM。4 拱墻在垂直方向應(yīng)分道施工， 視土層的直立度決定每道施工高度，不宜超過 2.5M，上道拱墻合攏且砌體或砼強(qiáng)度達(dá)到70%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，才可進(jìn)行下道拱圈的挖土施工。 上、下兩道拱墻的豎向施工縫應(yīng)錯(cuò)開，錯(cuò)開距離不宜小于2M。拱墻施工宜連續(xù)作業(yè)，每道拱墻施工時(shí)間不宜超過去 36h。5 下道拱圈的施工，應(yīng)嚴(yán)格控制，要防止挖下道拱圈時(shí)，使上道拱圈失去支持而導(dǎo)致破壞?？梢圆捎梅侄翁?。6 砌體外側(cè)與土壁按觸處的空隙必須采用砌筑砂漿填嵌，并插搗密實(shí)。7 開挖土方，應(yīng)采取盆式挖土，即先挖基坑中部土方，以得降排水，并利用未挖土平衡拱圈外側(cè)土壓力，防止外側(cè)土方塌垮。 施工前應(yīng)做好降水工作。積水坑設(shè)置應(yīng)遠(yuǎn)離坑壁，距離不應(yīng)小于2 米。8 由于地質(zhì)條件的非均勻性及施