基本介紹
- 中文名：逆作拱牆
- 外文名：Reverse arch wall
- 作用：將牆體的土壓力轉化為拱牆切向力
- 利用：牆體混凝土的受壓強度
- 牆體內力：主要為壓應力
- 構造：將基坑挖成圓形、橢圓形弧形平面
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構造
建築工程深基坑的邊坡與道路工程的路塹邊坡不同。路塹邊坡是線狀分布的，而建築工程的深基坑是點狀分布的，基坑平面幾何形狀通常是閉合的多邊形。土壓力是隨深度而線性增加的分布荷載，沒有集中力，因此在基坑四周場地都允許起拱的條件下，可以採用閉合的水平拱圈來支擋土壓力以圍護基坑的穩定。這個閉合拱圈可以由幾條二次曲線圍成的組合拱圈(曲率不連續)，也可以是一個完整的橢圓或蛋形拱圈(曲率連續)。作用在拱圈上四周的土壓力大部分存拱圈內自身平衡、相互抵消，少部分(例如，兩個拋物線的交接處)不平衡力則要拱腳基礎的被動土壓力對拱圈提供支承。拱結構以受壓力為主，能更好地發揮混凝土抗壓強度高的材料特性，而且拱圈支擋高度只需在坑底以上。所以，這種合理的擋土結構體系自然會帶來良好的效果。
特點
(1)安全可靠性高
擋土拱圈是以受壓為主的結構，拱圈上的彎矩很小。所以，擋土結構本身強度破壞或失穩的可能性甚微。同時，拱圈是沿支護高度分道施工的(每道高度2m左右)，第一道拱圈合龍後，再往下挖土施工第二道，每道拱圈分別承受陔道拱圈高度內的壓力，不相互影響。所以只要第一道支撐拱圈合龍後是安全的，再挖土作下一道拱圈擋土結構也是安全的，不會像擋土樁那樣，越往下挖，樁上彎矩越來越大，擋土結構越來越危險。
(2)節省工期，施工方便
採用拱圈支護基坑時，開工就開始挖土(用擋土樁要打完樁才能挖土)，拱圈的施工可與基坑同步進行，拱圈獨占的工期很少，工期主要取決於挖土的進度，與擋士樁相比，一般都要節省1~3個月的工期施工，拱圈猶如用逆作法形成一條彎曲的地梁，而且只有水平環向配置主筋，施工方便。
(3)節省擋土費用
由於拱圈是受壓為主，能充分發揮混凝土的材料特性，而且拱圈只需支護坑壁的適當高度即可，不必在全高度都支護，用料很少，經濟合理。用拱圈支護的費用僅為用擋土樁的40%~60%。而且，基坑越深，經濟效益越顯著。拱圈因起拱部位要超挖一些土方(以後要回填)。採用拱圈擋土的條件是要有允許臨時占用的起拱場地，常用起拱高度f=(0.12~0.16)L，如地下的平面形狀是曲線形、折線或缺角的矩形時，更有利於布置擋土拱圈。拱圈是解決支擋土壓力(也包括由防水帷幕傳來的水壓力)的問題，不是解決防水的問題，不能作為防水體系使用。對地下水的處理還需採用降水，或作防水的帷幕，或在坑內明排等方法解決。
拱牆計算
逆作拱牆結構型式根據基坑平面形狀可採用全封閉拱牆，也可採用局部拱牆，拱牆軸線的矢跨比不宜小於1/8，基坑開挖深度h不宜大於12m，當地下水位高於基坑底面時，應採取降水或截水措施。當基坑開挖深度範圍或基坑底士層為砂土時，應按抗滲條件驗算土層穩定性。拱牆結構內力宜按平面閉合結構形式採用桿件有限元方法分析計算，作用於拱牆的初始水平力可按相關規程確定；當計算點位移指向坑外時，該位移產生的附加水平力可按m法確定；土體任一點最大水平壓力不超過水平抗力標準值。
