馬繼才

(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)蘭州鐵道設(shè)計(jì)院有限公司，730000)

有限土體土壓力理論在蘭州地鐵1號線工程中的應(yīng)用研究

馬繼才

(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)蘭州鐵道設(shè)計(jì)院有限公司，730000)

針對典型砂卵石地層條件下地鐵車站基坑與鄰近構(gòu)筑物間形成的有限土體，從有限土體土壓力的形成機(jī)理出發(fā)，通過解析法建立能完全反應(yīng)土體受力狀態(tài)的有限土體土壓力計(jì)算模型，提出考慮土體黏聚力影響的有限土體臨界寬高比與臨界寬度修正模型，明確有限土體臨界寬高比主要介于0.55～0.65，基本不受基坑開挖深度的影響，明確了有限土體臨界寬度與基坑開挖深度成線性關(guān)系，基坑開挖深度越大，有限土體土壓力與經(jīng)典土壓力之間的差異越明顯，深度≥10 m的超深基坑必須考慮有限土體土壓力的作用，有限土體土壓力能有效減少基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力與配筋，精細(xì)化設(shè)計(jì)有利于控制工程造價(jià)。

地鐵；基坑；支擋結(jié)構(gòu)；有限土體；土壓力

1 概述

目前，國內(nèi)已建或在建城市軌道交通項(xiàng)目的城市在40個(gè)左右，城市軌道交通的主要功能是解決城市人口的出行，其往往在交通壓力大、商業(yè)發(fā)達(dá)以及住宅集中區(qū)域穿行，為了吸引客流、方便乘客上下車，地鐵車站一般緊鄰周邊建(構(gòu))筑物設(shè)置[1]，導(dǎo)致車站基坑支擋結(jié)構(gòu)與相鄰構(gòu)筑物地下室結(jié)構(gòu)間的土體寬度有限，與經(jīng)典朗肯或庫倫土壓力假設(shè)的墻后土體無限寬度條件不符。

現(xiàn)有研究表明[2]，基坑支擋結(jié)構(gòu)后方有限土體土壓力的形成，主要是由于支擋結(jié)構(gòu)出現(xiàn)向基坑方向的位移趨勢，作用在支擋結(jié)構(gòu)上的土壓力由靜止土壓力逐漸向主動(dòng)土壓力轉(zhuǎn)變，受制于支擋結(jié)構(gòu)后方土體寬度有限，土體潛在破裂面無法延伸至地面，與基坑相鄰構(gòu)筑物基礎(chǔ)相交，經(jīng)典土壓力理論不再適用。很多學(xué)者對此展開了研究，取得了一定的研究成果：高印立[3]利用內(nèi)能耗散率方程及極限平衡條件求出滑裂面傾角以及與之對應(yīng)的擋土墻土壓力；馬平等[4]通過直接建立有限土體的靜力平衡方程與極限平衡理論，得出了擋土墻上土壓力與剪切破壞角；應(yīng)宏偉等[5]提出了無黏性有限土體達(dá)到主動(dòng)狀態(tài)時(shí)滑移面與擋土構(gòu)件上的土壓力。但現(xiàn)有研究主要集中在與擋土墻類似的懸臂構(gòu)件，假設(shè)擋土墻為剛性體，在擋土墻出現(xiàn)一定平動(dòng)位移(T模式)或轉(zhuǎn)動(dòng)位移(RB或RT模式)情況下，研究墻后主動(dòng)土壓力與經(jīng)典土壓力的區(qū)別[6]，未充分考慮有限土體兩側(cè)墻-土界面的相互作用，缺少對地鐵車站基坑多點(diǎn)支撐支擋結(jié)構(gòu)上作用的有限土壓力的研究，更未能進(jìn)一步就有限土壓力對多點(diǎn)支撐支擋結(jié)構(gòu)內(nèi)力與配筋的影響進(jìn)行深入研究。

目前，各大設(shè)計(jì)院在進(jìn)行地鐵車站基坑設(shè)計(jì)時(shí)，對于作用在基坑支擋結(jié)構(gòu)上的主動(dòng)土壓力，均采用經(jīng)典土壓力理論進(jìn)行計(jì)算，這與地鐵車站基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)所受實(shí)際荷載存在明顯差別，會導(dǎo)致基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過于保守、不經(jīng)濟(jì)，不符合精細(xì)化設(shè)計(jì)的基本理念。本文首先基于地鐵車站基坑多點(diǎn)支撐支擋結(jié)構(gòu)實(shí)際位移規(guī)律與墻后土體破裂面變化規(guī)律，充分考慮有限土體兩側(cè)接觸面上的荷載，通過解析法建立了與支擋結(jié)構(gòu)位移規(guī)律相應(yīng)的有限土體土壓力計(jì)算模型，然后以砂卵石地層條件下蘭州地鐵1號線某基坑工程為例，明確了有限土體臨界寬度與臨界寬高比的變化規(guī)律，以及有限土體土壓力相對于經(jīng)典土壓力的變化規(guī)律，最后提出需要考慮有限土壓力影響的基坑范疇，并明確了有限土壓力對基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)配筋與工程造價(jià)的積極意義，研究成果可為類似工程提供借鑒與參考。

2 工程簡介

作為在高壓、富水、弱膠結(jié)、大粒徑砂卵石地層中修建的第一條城市軌道交通[7]，蘭州地鐵1號線遇到的地質(zhì)情況比較復(fù)雜，地鐵車站大部分為地下兩層形式，少數(shù)采用地下三層或地下四層形式，車站基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁+鋼管內(nèi)支撐形式，局部地段采用旋噴樁止水，以坑外降水為主，基坑開挖采用明挖順做(局部鋪蓋)，具體詳見表1，與周邊構(gòu)筑物緊鄰的車站達(dá)到12座，占比≥60%。

表1 蘭州市城市軌道交通1號線車站工程概況

注：基坑緊鄰周邊構(gòu)筑物，最小凈距5～8 m。

3 地鐵車站基坑多點(diǎn)支撐支擋結(jié)構(gòu)有限土體土壓力計(jì)算模型

地鐵車站基坑支擋結(jié)構(gòu)與相鄰構(gòu)筑物間有限土體土壓力的影響因素眾多，基于工程特點(diǎn)可知支擋結(jié)構(gòu)墻背豎直粗糙、地表水平、墻后土體具有一定的黏性(具體參數(shù)根據(jù)基坑深度范圍內(nèi)土層厚度加權(quán)平均確定)，進(jìn)一步假定土壓力沿支擋結(jié)構(gòu)高度呈三角形分布、有限土體兩側(cè)界面上的強(qiáng)度參數(shù)近似相等、同一深度處有限土體兩側(cè)土壓力近似相等[8]。

3.1 地鐵車站基坑多點(diǎn)支撐支擋結(jié)構(gòu)位移規(guī)律研究

對于采用多點(diǎn)支撐支擋結(jié)構(gòu)的地鐵車站基坑，施工期間，支擋結(jié)構(gòu)水平位移沿深度方向一般呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，最大水平位移一般出現(xiàn)在坑底以上一定高度，具體與支擋結(jié)構(gòu)深度(嵌入比)、基坑開挖方式、支撐條件等有關(guān)[9]?，F(xiàn)行規(guī)范指明[10]，多點(diǎn)支撐支擋結(jié)構(gòu)自身穩(wěn)定性較好，設(shè)計(jì)中無需驗(yàn)算其整體穩(wěn)定性、抗傾覆穩(wěn)定性，只需驗(yàn)算坑底抗隆起與樁底抗滑移穩(wěn)定性，同時(shí)在基坑時(shí)空效應(yīng)的指導(dǎo)下，多點(diǎn)支撐支擋結(jié)構(gòu)水平位移相對較小，同時(shí)支擋結(jié)構(gòu)一般可看成剛性構(gòu)件，為了簡化計(jì)算，本文假定支擋結(jié)構(gòu)向基坑開挖一側(cè)的位移為一微小的平動(dòng)位移。

3.2 考慮墻土相互作用的土體與支擋結(jié)構(gòu)接觸面強(qiáng)度參數(shù)

地鐵車站基坑深度一般介于15～25 m，再加上周邊構(gòu)筑物密集，屬于典型的超深基坑，在基坑開挖深度范圍內(nèi)，一般涉及多層土體，為了簡化計(jì)算，取各層土體參數(shù)的厚度加權(quán)平均值作為均一地層參數(shù)，對于土體內(nèi)摩擦角，采用其正切值進(jìn)行換算。

3.2.1 墻土間黏著力的確定

文獻(xiàn)[11]指出，根據(jù)莫熱菲季諾夫的研究，認(rèn)為土體與支擋結(jié)構(gòu)間的黏著力可以采用土體凝聚力的1/4～1/2，或者采用K/c=tanδ/tanφ計(jì)算。

3.2.2 墻土間摩擦角的確定

既有經(jīng)驗(yàn)表明，對于砂類土與碎石類土，墻土間的摩擦角可分別取δ墻土=35°與δ墻土=40°，對于黏性土，則可視支擋結(jié)構(gòu)高度，取δ墻土=30°～35°(高度>6 m)。同時(shí)在墻后土體排水良好、墻背粗糙的情況下，可取δ墻土=0.67φ土，具體詳見表2。墻土間摩擦角越大，土壓力越小，越有利于基坑支擋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，因此本文按不利原則，取較小值。如果地勘報(bào)告中已經(jīng)明確提出了墻土間摩擦系數(shù)，那則根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況，依據(jù)地勘報(bào)告取值。

表2 墻土間摩擦角參考值

3.3 考慮有限土體兩側(cè)墻土剪切力的土體破裂角

根據(jù)土體達(dá)到破壞時(shí)的應(yīng)力圓，土體滑裂面與大主應(yīng)力所在平面的夾角為π/4+φ/2。當(dāng)墻背光滑時(shí)，則土中大主應(yīng)力方向不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，即大主應(yīng)力為豎直方向，滑裂面與水平面的夾角為π/4+φ/2。當(dāng)墻體不光滑時(shí)，大主應(yīng)力方向會出現(xiàn)偏轉(zhuǎn)，根據(jù)土體位移趨勢，土體與基坑支擋結(jié)構(gòu)及鄰近構(gòu)筑物基礎(chǔ)間的摩擦效應(yīng)，導(dǎo)致土體兩側(cè)接觸面上的大主應(yīng)力偏轉(zhuǎn)方向相反，當(dāng)同一深度處土體兩側(cè)土壓力效應(yīng)近似相等時(shí)，可認(rèn)為兩側(cè)接觸面上大主應(yīng)力偏轉(zhuǎn)的大小近似一致，即可認(rèn)為土體滑裂面為平面，與水平面夾角仍為π/4+φ/2。

3.4 多點(diǎn)支撐支擋結(jié)構(gòu)有限土體土壓力計(jì)算模型

3.4.1 有限土體土壓力計(jì)算模型

地鐵基坑有限土體土壓力計(jì)算模型如圖1所示，有限土體達(dá)到主動(dòng)狀態(tài)時(shí)的受力情況如圖2所示。

圖1 基坑與緊鄰構(gòu)筑物間有限土體示意

圖2 有限土體受力分析示意

假定有限土體潛在破裂面與構(gòu)筑物基礎(chǔ)相交(有限土體土壓力形成的前提條件之一)，有限土體寬度為b，基坑深度為H1，滑裂面與水平面夾角為θ=π/4+φ/2，基坑支擋結(jié)構(gòu)作用于有限土體的水平力為E1，剪切力為T1，既有構(gòu)筑物基礎(chǔ)作用于有限土體的水平力為E2，剪切力為T2，底部滑移面處的法向力與切向力分別為R與T3。

由圖2可知，當(dāng)有限土體達(dá)到主動(dòng)平衡狀態(tài)時(shí)，根據(jù)水平向與豎向受力平衡，建立平衡方程如下

(1)

(2)

根據(jù)同一深度處有限土體兩側(cè)土壓力相等，可知有限土體兩側(cè)土壓力存在如下關(guān)系

(3)

進(jìn)一步轉(zhuǎn)換可得

E1=

(4)

式中，A=tanθ，B=cot(θ-φ)。

根據(jù)第3.3節(jié)中對潛在滑動(dòng)面破裂角的論述，取θ=π/4+φ/2，則式(4)可以簡化為

(5)

式中，

3.4.2 有限土體臨界寬高比的確定方法

根據(jù)有限土體形成機(jī)理，一般認(rèn)為當(dāng)土體潛在滑動(dòng)面能自由延伸至地表，相應(yīng)的滑移線不與基坑鄰近構(gòu)筑物基礎(chǔ)相交時(shí)，土體寬度與基坑深度之比即為有限土體的臨界寬高比ncr[12-13]，這忽略了黏性土地層條件下，一定深度范圍內(nèi)土體具有自由站立的能力，即一定深度范圍內(nèi)土體的主動(dòng)土壓力為零，一定程度上增大了有限土體臨界寬高比ncr。

有限土體臨界寬高比ncr的修正算法：土體潛在滑裂面與構(gòu)筑物基礎(chǔ)相交點(diǎn)位置與主動(dòng)土壓力零點(diǎn)位置(有限土體與鄰近構(gòu)筑物基礎(chǔ)接觸面上的主動(dòng)土壓力零點(diǎn)位置)重合，即

(6)

式中，bcr為與臨界寬高比對應(yīng)的臨界土體寬度。

4 砂卵石地層中有限土體土壓力影響分析

以典型富水砂卵石地層條件下的蘭州地鐵1號線某地鐵車站基坑工程為例[7]，車站基坑最大開挖深度為25.0 m(圍護(hù)樁嵌入比為0.35)，具體相關(guān)地層參數(shù)如表3所示。

表3 土體物理力學(xué)參數(shù)

4.1 有限土體臨界寬高比隨基坑開挖深度的變化

隨著基坑開挖深度H1的增加，在基坑開挖深度范圍內(nèi)的地層參數(shù)會發(fā)生變化，同時(shí)有限土體臨界寬度與臨界寬高比也會相應(yīng)變化，將表3中相關(guān)參數(shù)代入式(6)，可以得到不同開挖深度下有限土體臨界寬高比的變化情況，具體如表4與圖3所示。

表4 不同開挖深度有限土體臨界寬高比

圖3 有限土體寬度與寬高比臨界值

由表4可知，典型砂卵石地層條件下，隨著基坑開挖深度的增大，有限土體寬度隨之增大，相應(yīng)的有限土體臨界寬高比基本維持在0.55～0.65，說明有限土體臨界寬高比與基坑開挖深度基本無關(guān)。

由圖3可知，有限土體臨界寬度與基坑開挖深度近似成比例增加，對應(yīng)的擬合公式為：bcr=0.54+0.55×H1(曲線擬合相似度為0.994)，說明基坑開挖深度越大，有限土體寬度越大，對實(shí)際工程的影響也越大。

4.2 有限土體土壓力隨基坑深度的變化

為了充分論證基坑不同開挖深度下，不同有限土體寬度對應(yīng)的土壓力與經(jīng)典土壓力的差異，分別選取基坑開挖深度為5、10、15、20與25 m的情況進(jìn)行分析，每一基坑開挖深度對應(yīng)的有限土體寬度不大于表4中確定的有限土體臨界寬度bcr，具體如圖4～圖8所示。

圖4 H=5 m時(shí)有限土體土壓力隨土體寬度的變化

圖5 H=10 m時(shí)有限土體土壓力隨土體寬度的變化

圖6 H=15 m時(shí)有限土體土壓力隨土體寬度的變化

圖7 H=20 m時(shí)有限土體土壓力隨土體寬度的變化

圖8 H=25 m時(shí)有限土體土壓力隨土體寬度的變化

由圖4～圖8可知，當(dāng)基坑開挖深度一定，隨著有限土體寬度的增大，有限土壓力隨之增大，并逐步接近經(jīng)典土壓力；基坑深度從5 m增大到25 m的過程中，有限土體臨界土壓力與經(jīng)典土壓力之間的差異從4.0%增大到17.7%，基坑開挖深度越大，有限土體臨界土壓力與經(jīng)典土壓力之間的差異越明顯。

圖9為有限土體臨界土壓力與經(jīng)典土壓力隨基坑開挖深度的變化情況，圖中有限土體臨界土壓力Ecr與經(jīng)典土壓力Ea隨基坑開挖深度的增加近似成拋物線形式增長，這是由于土體黏聚力的作用導(dǎo)致的，進(jìn)一步觀察發(fā)現(xiàn)，有限土體臨界土壓力Ecr與經(jīng)典土壓力Ea之間的差異主要體現(xiàn)在基坑開挖深度≥10 m時(shí)，即超深基坑都需要考慮有限土體土壓力的影響。

圖9 有限土體臨界土壓力隨基坑深度的變化

4.3 有限土體土壓力對圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響分析

進(jìn)一步就有限土體土壓力對基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力與配筋的具體影響進(jìn)行分析，由以上分析可知基坑最大開挖深度H1=25m，有限土體臨界寬度為bcr=13.86 m，相應(yīng)有限土體臨界土壓力Ecr=1 673 kN，經(jīng)典土壓力Ea=2 024 kN。

根據(jù)工程實(shí)際情況，基坑圍護(hù)樁采用直徑800 mm，間距1 200 mm，4道內(nèi)支撐，內(nèi)支撐間最大豎向間距為l=6 m，基坑圍護(hù)樁后有限土體寬度為5 m，采用支撐荷載1/2分擔(dān)法進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力與配筋計(jì)算。

圍護(hù)樁最大彎矩與相應(yīng)正截面受彎承載力簡化計(jì)算公式如下[12]

(7)

(8)

式中，Mmax為圍護(hù)樁最大彎矩設(shè)計(jì)值，kN·m；q為基坑圍護(hù)樁承受的水平向土壓力強(qiáng)度,kPa；l為基坑內(nèi)支撐間豎向間距，m；α1=1.0；α為圍護(hù)樁受壓區(qū)混凝土截面面積的圓心角與2π的比值，取α=0.42；fc為混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，取fc=14.3 MPa；A為圍護(hù)樁截面面積，A=0.503 m2；r為圍護(hù)樁半徑，r=0.4 m；fy為圍護(hù)樁縱向鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，fy=360 MPa；As為全部縱向鋼筋截面積，m2；rs為縱向鋼筋所在圓周的半徑，取rs=0.33 m；αt為縱向受拉鋼筋截面面積與全部縱向鋼筋截面面積的比值，取αt=1.25-2α=0.41。

由式(8)可以得到滿足圍護(hù)樁正截面受彎承載力的配筋面積為

(9)

對不同基坑開挖深度范圍內(nèi)圍護(hù)樁承受的側(cè)向土壓力進(jìn)行計(jì)算，相關(guān)土層參數(shù)見表3，計(jì)算結(jié)果見表5，圍護(hù)樁最大彎矩值與配筋計(jì)算結(jié)果如表6所示。

表5 有限土體寬度b=5 m時(shí)基坑圍護(hù)樁側(cè)壓力計(jì)算

表6 圍護(hù)樁最大彎矩值與配筋計(jì)算結(jié)果

由表6可知，當(dāng)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)與鄰近構(gòu)筑物間有限土體寬度b=5 m時(shí)，按有限土體土壓力計(jì)算的圍護(hù)樁配筋面積為3 482 mm2(實(shí)配鋼筋：20φ16(4 021 mm2)，經(jīng)典土壓力計(jì)算的圍護(hù)樁配筋面積為6 101 mm2(實(shí)配鋼筋：22φ20(6 912 mm2)，按照樁長33.75 m(樁基嵌入比0.35)、標(biāo)準(zhǔn)地鐵車站基坑邊長210 m計(jì)算，當(dāng)?shù)罔F車站長邊方向兩側(cè)構(gòu)筑物與基坑邊距離在5 m左右時(shí)，基坑兩長邊方向圍護(hù)樁配筋數(shù)量與工程造價(jià)對比分析詳見表7。

表7 標(biāo)準(zhǔn)地鐵車站基坑圍護(hù)樁配筋數(shù)量與造價(jià)

由表7可知，考慮有限土體作用后，車站基坑圍護(hù)樁主筋用鋼量可減小294.20 t，工程造價(jià)可直接減小94.4萬元，再考慮到人工費(fèi)、運(yùn)輸費(fèi)以及稅金等各項(xiàng)費(fèi)用后，總造價(jià)可直接減小約100萬元。

5 結(jié)論

基于砂卵石地層條件下蘭州地鐵1號線基坑工程中遇到的有限土體土壓力問題而展開，從有限土壓力的形成機(jī)理出發(fā)，對有限土壓力計(jì)算理論進(jìn)行了深入的研究，主要得出以下幾點(diǎn)結(jié)論。

(1)提出了基于有限土體實(shí)際受力狀態(tài)的土壓力計(jì)算模型，提出了考慮土體黏聚力影響的有限土體臨界寬高比修正模型，明確了有限土體臨界寬高比基本不受基坑開挖深度的影響，其變化主要介于0.55～0.65。

(2)提出了考慮土體黏聚力影響的有限土體臨界寬度擬合公式，明確了有限土體臨界寬度與基坑開挖深度近似成線性關(guān)系，基坑開挖深度越大，有限土體寬度越大，對實(shí)際工程的意義越大。

(3)土體黏聚力作用導(dǎo)致有限土體臨界土壓力與經(jīng)典土壓力隨基坑開挖深度的增加近似成拋物線形式增長，基坑開挖深度越大，兩者之間的差異越明顯，對于深度≥10 m的超深基坑，必須考慮有限土體土壓力的影響。

(4)有限土體土壓力能有效減少基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力與配筋，精細(xì)化設(shè)計(jì)有利于控制工程造價(jià)，應(yīng)在實(shí)際工程中推廣應(yīng)用。

[1]楊舟.我國市域軌道交通發(fā)展策略研究[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2013(5)：27-30.

[2]李帆.考慮有限土體影響的排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)土壓力研究[D].長沙:長沙理工大學(xué)，2013.

[3]高印立.有限土體土壓力的計(jì)算探討[J].建筑科學(xué)，2000，16(5):53-56.

[4]馬平，秦四清，錢海濤.有限土體主動(dòng)土壓力計(jì)算[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2008，27(S1):3070-3074.

[5]應(yīng)宏偉，黃東，謝新宇.考慮鄰近地下室外墻側(cè)壓力影響的平動(dòng)模式擋土墻主動(dòng)土壓力研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2011，30(S1):2970-2978.

[6]黃東.臨近既有地下室擋土墻主動(dòng)土壓力研究[D].杭州：浙江大學(xué)， 2010.

[7]中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司.蘭州市城市軌道交通1號線一期工程施工圖設(shè)計(jì)[M].西安：中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，2013.

[8]Take W A， Valsangkar A J. Earth pressures on unyielding retaining walls of narrow backfill width[J]. Journal of Canadian Geotechnical， 2001， 38(11): 1220-1230.

[9]肖武權(quán)，冷伍明，律文田.某深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力與變形研究[J].巖土力學(xué)，2004，25(8)：1271-1274.

[10]李巨文，王猻，梁永朵,等.擋土墻后黏性填土的主動(dòng)土壓力計(jì)算[J].巖土工程學(xué)報(bào)，2006，28(5):650-652.

[11]顧慰慈.擋土墻土壓力計(jì)算手冊[M].北京:中國建材工業(yè)出版社，2005:98-103.

[12]吳明，彭建兵，徐平，等.考慮土拱效應(yīng)的擋墻后土壓力研究[J].工程力學(xué)，2011，28(11):89-96.

[13]中國土木工程學(xué)會土力學(xué)及巖土工程分會.深基坑支護(hù)技術(shù)指南[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.

Application Study on the Theory of Earth Pressure for Limited Soil in Lanzhou Metro Line 1

MA Ji-cai

(Lanzhou Branch， China Railway First Survey & Design Institute Group Co.， Ltd.， Lanzhou 730000， China)

With respect to the soil of limited range in gravel formation between the foundation pit of the metro station and nearby buildings， a calculation model of earth pressure for limited soil is established based on the formation mechanism of earth pressure for limited soil to accurately reflect the soil stress state. Then the corrected calculation model of critical width and the corresponding critical proportion of width to depth for limited soil are put forward in consideration of the influence of soil cohesion. The critical proportion of width to depth for limited soil is between 0.55 and 0.65 with little influence by the depth of foundation pit. The linear relationship between critical width for limited soil and the excavation depth is obtained， showing that the greater of excavation depth， the more differences of earth pressure between limited soil and the classical theory. The earth pressure for limited soil must be calculated and adopted for the ultra-depth foundation with excavation depth more than 10m. The theory of earth pressure for limited soil can effectively reduce the stress of retaining structure and corresponding reinforcement， and detailed design is beneficial for the control of project cost.

Subway; Foundation pit; Retaining structure; Soil of limited range; Earth pressure

2015-01-26；

2015-01-30

馬繼才(1975—)，男，工程師，E-mail：724953287@qq.com。

1004-2954(2015)09-0098-06

U231

A

10.13238/j.issn.1004-2954.2015.09.022