郑州市市政工程勘测设计研究院广州分院 广东广州市 510640
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
一、工程简介
图2 计算模型简图
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。
三、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=25×94.6=2365kN/m，压重层G2=12.3×2×23.7=583KN/m；
2）覆土厚1.0m，则覆土重G3=1.0×24×31.3=751.2kN/m；
3）地面和隧道内超载均按20kpa计，则：
地面超载为Q1=20×31.3=626 kN/m，通道内超载Q2=566 kN/m；
通道每延米荷载为G= G1+ G2+ G3+ Q1+ 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：
图4 高水位（运营）阶段节点支反力图
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。
四、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，fa0=50 kpa
根据计算可知复合地基承载力特征值fspk=362kpa＞pk=271.6 kpa，故该通道地基承载力满足要求。
四、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。
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论文作者:黄龙
论文发表刊物:《北方建筑》2016年12月第36期
论文发表时间:2017/3/31
标签：基底论文; 应力论文; 通道论文; 结构论文; 水位论文; 阶段论文; 工况论文; 《北方建筑》2016年12月第36期论文;