Download presentation
Presentation is loading. Please wait.
Published by漩介 贡 Modified 7年之前
2
4.1 大开挖基坑工程 4.5 土钉墙 4.2 排桩、地下连续墙 4.6 SMW 4.3 土层锚杆 4.7 逆作拱墙 4.4 水泥土墙设计 4.8 逆作法施工
3
4.1 大开挖基坑工程 定义:大开挖基坑工程是指不采用支撑而采用直立或放 坡进行开挖的基坑工程。 Ka——主动土压力系数;
特点:费用低,工期短。 Ka——主动土压力系数; 当基坑侧壁的顶部地表面与水平面夹角β=0时, Ka=tg2(45º- ); 当 >0时,采用朗肯主动土压力系数, 为坑壁土的内摩 擦角标准值。 宜采用1.2~1.5的安全系数; 当基坑附近有超载时,应重新验算;当坑壁因吸水或失水等 原因,一旦形成裂缝时,公式不成立;对黄土及具有裂隙的 胀缩性土,该式不适用。 4.1.1 竖直开挖 适用于开挖深度不大、无地下水、基坑土质条件较好的场地。 竖直开挖时坑壁自然稳定的最大临界深度可按下式估算:
4
无地下水时直立开槽的允许高度 表4-1 土层类别 坡高允许值(m) 密实、中密的砂土和碎石类石(充填物为砂土) 1.00
无地下水时直立开槽的允许高度 表4-1 土层类别 坡高允许值(m) 密实、中密的砂土和碎石类石(充填物为砂土) 1.00 硬塑、可塑的粘质粉土及粉质粘土 1.25 硬塑、可塑的粘性土和碎石类石(充填物为粘性土) 1.50 坚硬的粘性土 2.00
5
4.1.2 放坡开挖 一、散坡开挖分类 无地下水的一般放坡开挖 明沟排水放坡开挖 井点降水放坡开挖 适用于地下水在开挖深度以下 。
适用于地下水为潜水型、涌水量较小、坑壁土及坑底土不会产生流砂、管涌、基坑突涌的场地条件。 井点降水放坡开挖 地下水埋深较浅、基坑开挖较深可能产生流砂、管涌、基坑突涌等不良现象时,可采用井点降水放坡开挖。 特别注意降水对附近建筑设施产生的不良影响。
6
二、开挖坡度的确认 查表法(表) 坑壁土类型 状态 边坡高度 6米以内 10米以内 软质岩石 微风化 1﹕0.0 1﹕0.10 中等风化
1﹕0.20 强风化 1﹕0.25 碎石类土 密 实 中 密 1﹕0.30 稍 密 1﹕0.40 粘性土 坚 硬 1﹕0.35 1﹕0.50 硬 塑 1﹕0.45 1﹕0.55 可 塑 1﹕0.65 粉土 Sr< 0.5
7
Taylor法 边坡的临界高度由下式确定:
8
条分法
9
(a)坡顶卸土; (b)坡度减小; (c) 台阶放坡
三、边坡失稳的防治措施 ① 边坡修坡 (a)坡顶卸土; (b)坡度减小; (c) 台阶放坡
10
② 设置边坡护面 设置边坡护面
11
③ 边坡坡脚抗滑加固 基坑边坡坡脚抗滑加固
12
4.2 排桩、地下连续墙 组成:维护墙、支撑、防渗帷幕等 排桩:钢管桩、预制混凝土桩、钻孔灌注桩、挖孔灌注桩、加筋水泥土桩(SMW工法)等
4.2 排桩、地下连续墙 组成:维护墙、支撑、防渗帷幕等 排桩:钢管桩、预制混凝土桩、钻孔灌注桩、挖孔灌注桩、加筋水泥土桩(SMW工法)等 计算主动土压力和被动土压力 并确定计算简图,确定嵌固深度、内力计算 支护桩或墙的截面设计以及压顶梁的设计等
14
4.2.1 悬臂式支护结构 根据朗肯-库伦土压力理论分层计算主动土压力和被动土压力; 在此基础上确定计算简图。 据此简图求出嵌固深度hd;
最大弯矩截面位置及最大弯矩值; 进行配筋设计或承载力计算; 计算支护结构顶端位移。
15
计算简图 据此求出嵌固深度hd
16
配筋和挠度计算 地质条件或其它影响因素较为复杂时,也可按最大弯矩断面的配筋贯通全长。 配筋应满足下式条件: 支护结构顶端的水平位移值
y—剪力为零处即D点至基坑底的距离 —悬臂梁上段结构柔性变形值 —下段结构在弯矩Mmax作用下产生的转角 —下段结构在弯矩Mmax作用下在D点产生的水平位移
17
4.3 土层锚杆 定义:土层锚杆是一种埋入土层深部的受拉杆件,它一端与构筑物相连,另一端锚固在土层中。
18
4.3.1 锚杆设计 ① 锚杆承载力计算 ② 锚杆杆体的截面面积
19
③ 锚杆轴向受拉承载力设计值 安全等级为一级及缺乏地区经验的二级基坑侧壁,应进行锚杆的基本试验,受拉抗力分项系数可取1.3。
基坑侧壁安全等级为二级且有邻近工程经验时。 对于塑性指数大于17的粘性土层中的锚杆应进行蠕变试验。 锚杆预加力值(锁定值)应根据地层条件及支护结构变形要求确定,宜取为锚杆轴向受拉承载力设计值的0.50~0.65倍。 自由段计算长度
20
4.4 水泥土墙设计 水泥土墙定义: 又称搅拌桩挡墙,利用一种特殊的搅拌头或钻头,钻进地基至一定深度后,喷出固化剂,与地基土强行拌和而形成的加固土桩体。 Mixed-In-Place Method MIP(美国) Deep Mixing Method (日本) 固化剂采用水泥或石灰; 适用于加固淤泥质土、粘土; 国外最大深度60m ,国内12-18m; 特点:施工无震动、噪音、无废水泥浆; 坑内无需支撑拉锚,优良的抗渗特性。 支挡高度,国内最深9m;
21
挡墙宽度为0.6~0.8开挖深度,桩长为开挖深度的1.8-2.2倍。
水泥墙的结构形式 挡墙宽度为0.6~0.8开挖深度,桩长为开挖深度的 倍。
22
4.4.1 土压力计算: 计算主动土压力和被动土压力 4.4.2 抗倾覆计算 4.4.3 抗滑移计算 4.4.4 墙身应力验算 4.4.5 整体稳定计算 一般情况下,使墙体强度不成为设计的控制条件,而以结构和边坡的整体稳定控制设计。
23
4.4.1 土压力计算: 墙后主动土压力 : 墙前被动土压力:
25
4.4.2 抗倾覆计算 按重力式挡墙计算墙体绕前趾A的抗倾覆安全 系数 ,不小于(1.0~1.1).
26
4.4.3 抗滑移计算 按重力式挡墙计算墙体沿底面滑动的安全系数:
27
4.4.4 墙身应力验算 墙体所验算截面处的法向应力: 剪应力按下式进行 :
28
4.4.5 整体稳定计算 整体稳定计算时,将滑动土体与搅拌桩挡墙视为一个整体考虑(常选在墙底下0.5-1.0米处),采用圆弧滑动法计算:
29
构造要求: 格栅布置时,水泥土的置换率对于淤泥不宜小于0.8,淤泥质土不宜小于0.7,一般粘性土及砂土不宜小于0.6;格栅长宽比不宜大于2 ; 桩与桩之间的搭接宽度 :考虑截水作用时,桩的有效搭接宽度不宜小于150mm;当不考虑截水作用时,搭接宽度不宜小于100mm。 不能满足要求时,宜采用基坑内侧土体加固或水泥土墙插筋、加混凝土面板及加大嵌固深度等措施。 搅拌桩挡墙设计计算实例(详见教材)
30
4.5 土钉墙 土钉墙由被加固土体、放置在土中的土钉体和喷射砼面板组成,形成一个以土挡土的重力式挡土墙。
土钉墙自上而下施工,步步为营,土钉墙是靠土钉的相互作用形成复合整体作用。 土层锚杆的失效影响较大,不应用于没有临时自稳能力的淤泥、饱和软弱土层。 土钉墙由被加固土体、放置在土中的土钉体和喷射砼面板组成,形成一个以土挡土的重力式挡土墙。 土钉墙自上而下施工,步步为营,土钉墙是靠土钉的相互作用形成复合整体作用。 土层锚杆的失效影响较大,不应用于没有临时自稳能力的淤泥、饱和软弱土层。 a) 托换基础; b) 竖井的挡墙; c) 斜面的挡土墙 d) 斜面稳定; e) 和锚杆并用的斜面防护
31
4.5.1 土钉受拉承载力计算 受拉承载力 受拉荷载标准值 荷载折减系数
32
4.5.2 土钉墙承载力计算 采用简化圆弧滑动条分法
33
4.5.3 构造要求 土钉墙墙面坡度不宜大于1:0.1; 喷射混凝土面层宜配置钢筋网,钢筋直径宜为6~10mm,间距宜为150~300mm;
喷射混凝土强度等级不宜低于C20,面层厚度不宜小于80mm; 土钉钢筋宜采用Ⅱ、Ⅲ级钢筋,钢筋直径宜为16~32mm,钻孔直径宜为70~120mm;
34
本讲要点 重点掌握水泥土挡墙的设计要点 荷载、强度、稳定(倾覆、滑动、整稳) 土钉墙的设计要点:土钉承载力和整稳
35
4.6 SMW SMW挡土墙是先施工水泥土挡墙,最后按一定的形式在其中插入型钢(如H钢),即形成一种劲性复合围护结构。
止水好,刚度大,构造简单,型钢插入深度一般小于搅拌深度,型钢可回收重复使用,成本较低。 SMW适宜的基坑深度为6~10m,国外开挖深度已达20m。 要求型钢间距不能过大,保证水泥土的强度由受剪,受压控制。
36
(a)全位“满堂”;(b)全位“1隔1” (c)全位“1隔2”;(d)半位“满堂”;(e)半位“1隔1”
37
4.6.1 型钢净间距的确定 保证型钢间的水泥土在侧向水土压力作用下不产生弯曲应力
38
4.6.2 水泥土强度校核 “连续”截面剪力
39
4.6.3 型钢“间隔”布置 验算拱的轴力强度
40
4.7 逆作拱墙 在基坑四周场地都允许起拱的条件下(基坑各边长L的起拱矢高 ),可以采用闭合的水平拱圈来支挡土压力以围护基坑的稳定,采用闭合的水平拱圈来支挡土压力以围护基坑的稳定 。 拱结构是以受压力为主,能更好地发挥混凝土抗压强度高的材料特性,而且拱圈支挡高度只需在坑底以上。
41
这个闭合拱圈可以由几条二次曲线围成的组合拱圈(曲率不连续),也可以是一个完整的椭圆或蛋形拱圈(曲率连续)。
安全可靠,每道拱圈分别承受该道拱圈高度内的压力,不相互影响。 节省工期,施工方便。 节省挡土费用,用拱圈支护的费用仅为用挡土桩的40%~60%。而且,基坑越深,经济效益越显著。
42
4.7.1 截面形状
43
4.7.2 拱墙计算 均布荷载作用下,圆形闭合拱墙结构轴向压力设计值应按下式计算:
逆作拱墙结构型式根据基坑平面形状可采用全封闭拱墙,也可采用局部拱墙,拱墙轴线的矢跨比不宜小于1/8,基坑开挖深度h不宜大于12m。 当基坑开挖深度范围或基坑底土层为砂土时,应按抗渗透条件验算土层稳定性 ; 当基底土层为粘性土时,基坑开挖深度满足下列抗隆起验算条件: 均布荷载作用下,圆形闭合拱墙结构轴向压力设计值应按下式计算: 圆拱的外圈半径。 在分道高度范围内的基坑外侧水平荷载标准值 的平均值。 拱墙分道计算高度。
44
4.7.3 构造要求 混凝土强度等级不宜低于C25 ; 拱墙截面宜为Z字型,拱壁的上、下端宜加肋梁;
肋梁,其竖向间距不宜大于2.5m。 圆形拱墙壁厚不应小于400mm,其他拱墙壁厚不应小于500mm。
45
4.8 逆作法施工 深地下室的常规施工是通过临时支护基坑坑壁,开挖至预定深度后,浇底板并由下而上施工各层地下室结构,待地下室完工后,再逐层进行地上结构的施工。 利用地下连续墙采用逆作法施工较深的多层地下室,成为发展的方向,这已在国内外到得了显著的效果。 逆作法施工工艺是先沿建筑物外围施工地下连续墙,作为地下室的边墙或基坑的围护结构。 在建筑物内部的浇筑中间支承柱,开挖土方至第一层地下室底面标高,浇注梁及部分的板,该层楼盖即可作为地下连续墙刚度很大的支撑系统。然后在梁间没有浇板的空档内,向下逐层施工各层地下室结构。与此同时,在已完成底面梁板结构的基础上,做上部结构。 地下室封底前,地面上允许施工的层数要通过计算确定。
46
逆作法的优点: 地下主体结构的梁、板、柱作为挡土墙的横向支撑; 大幅度缩短工期; 逆作法只开挖有效范围内的土方量,减少了大量的土方量;
安全性好,且基本上不受气候所左右。
47
逆作法的不足: 封闭状态下的环境进行施工,作业环境较差;大型机械设备难于进场; 地下结构中墙柱的混凝土接搭质量较难控制 ;
控制导柱的垂直度和承载力较难; 逆作法侧向刚度较封闭式的小,施工中应采取措施,防止一侧连续墙的过大变形。
48
逆作法施工,以地面层的梁板结构是封闭还是敞开分为“封闭式逆作法”和“开敞式逆作法”。
我国第一个按“封闭式逆作法”施工的试点工程是上海基础工程科研楼,地上5层,地下2层。 另一个为上海电信大楼地下室工程采用了“开敝式逆作法”旋工(该工程地下3层,地上17层),在南京夫子庙地下商场也采用过该方法施工。
49
立柱 立柱在逆作施工中具有无法取代的重要性,立柱设计和计算,为逆作法设计的主要内容。 立柱位置的设置。 立柱负担荷载的计算。
允许应力的决定。 立柱桩的设计按灌注桩进行。 上部结构体加固设计。 立柱的设计。 柱脚根部插入部分的设计。
50
本讲要点 掌握SMW方法的设计要点; 了解逆作拱墙的设计过程; 了解逆作法施工。
Similar presentations