大跨及高層建筑基坑工程施工

2.高層建筑基坑工程施工高層建筑基坑工程施工,主要解決的問題:1.基坑支護2.地下水控制3.土方開挖2.1

建筑基坑支護建筑基坑(building

foundation

pit)——為進行建筑物(包括構(gòu)筑物

)基礎(chǔ)與地下室的施工所開挖的地面以下空間.基坑支護

(retaining

and

protecting

for

foundation

excavation)——為保證地下結(jié)構(gòu)施工及基坑周邊環(huán)境的安全,對基坑側(cè)壁及周邊環(huán)境采用的支擋、加固與保護措施.一、基坑支護的作用:擋土和截水,保證基坑側(cè)壁的穩(wěn)定.二、基坑支護的設(shè)計原則:(一)分類:

1.承載能力極限狀態(tài)2.正常使用極限狀態(tài)(二)基坑側(cè)壁安全等級基坑側(cè)壁安全等級及重要性系數(shù)Υ0注:有特殊要求的建筑基坑側(cè)壁安全等級可根椐具體情況另行確定.安全等級破 壞 后 果Υ0一級支護結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過大變形對基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響很嚴重1.10二級支護結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過大變形對基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響一般1.00三級支護結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過大變形對基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響不嚴重0.90基坑變形的監(jiān)控值

(mm).基坑等級圍護結(jié)構(gòu)墻頂位移監(jiān)控值圍護結(jié)構(gòu)墻體最大位移監(jiān)控值地面最大沉降監(jiān)控值一級基坑305030二級基坑608060三級基坑80100100(三)設(shè)計內(nèi)容1.基坑支護結(jié)構(gòu)均應(yīng)進行承截能力極限狀態(tài)的計算，2.對于安全等級為一級及對支護結(jié)構(gòu)變形有限定的二級建筑基坑側(cè)壁,尚應(yīng)對基坑周邊環(huán)境及支護結(jié)構(gòu)變形進行驗算.3.地下水控制計算和驗算.三、基坑支護結(jié)構(gòu)的選型:支護結(jié)構(gòu)水泥土擋墻式排樁與板墻式邊坡穩(wěn)定式深層攪拌水泥土樁墻高壓旋噴樁墻板樁式排樁式板墻式組合式逆作拱墻式土釘墻噴灌支護鋼板樁混合土板樁型鋼橫擋板鋼管樁、預(yù)制混凝土樁鉆孔灌筑樁挖孔灌筑樁現(xiàn)澆地下連續(xù)墻預(yù)制裝配式地下地下連續(xù)墻高應(yīng)力區(qū)加筋水泥土墻加筋水泥土樁

（SWM工法)支護結(jié)構(gòu)選型表結(jié)構(gòu)型

式適 用 條 件排樁或地下連墻1.適于基坑側(cè)壁安全等級一、二、三級2.懸臂式結(jié)構(gòu)在軟土場地中不宜大于5m3.當(dāng)?shù)叵滤桓哂诨拥酌鏁r,宜采用降水、排樁加截水帷幕或地下連續(xù)墻水泥土墻1.基坑側(cè)壁安全等級宜為二、三級2.水泥地樁施工范圍內(nèi)地基土承截力不宜大于150kpa3.基坑深度不宜大于6m土釘墻1.基坑側(cè)壁安全等級宜為二、三級r的非軟土地2.基坑深度不宜大于12m3.當(dāng)?shù)叵滤桓哂诨拥酌鏁r,應(yīng)采用降水或截水措施逆作拱墻1.基坑側(cè)壁安全等級宜為二、三級2.淤泥和淤泥質(zhì)土場地不宜采用3.拱墻軸線的矢跨比不宜小用1/84.基坑深度不宜大于12m5.當(dāng)?shù)叵滤桓哂诨拥酌鏁r,應(yīng)采用降水或截水措施放 坡1.基坑側(cè)壁安全等級宜為三級2.施工場地應(yīng)滿足放坡條件3.可獨立或與上述其他結(jié)構(gòu)結(jié)合使用4.當(dāng)?shù)叵滤桓哂谄履_時,應(yīng)采用降水措施四、基坑支撐的選型鋼結(jié)構(gòu)支撐坑內(nèi)支撐鋼筋混凝土支撐頂部拉錨坑外拉錨土層錨桿拉錨五、基坑支護(支撐)的破壞形式承載力破壞穩(wěn)定性破壞a)拉錨破壞或支撐壓曲b)支護破壞(底部走動)c)平面變形過大或彎曲破壞d)整體失穩(wěn)e)基坑隆起f)管涌和流砂12 3

452121216887(a)(b)(c) (d)支護結(jié)構(gòu)內(nèi)支撐和拉錨1-支護墻體;2-圍檁;3-內(nèi)支撐;4-支撐立柱;5-土層錨桿;6-錨碇;7-錨樁;8-拉桿;六、水平荷載標(biāo)準值的計算:0wphzhdhwahZjajke

(一).對于碎石土及砂土：1.當(dāng)計算點位于地下水位以上時：eajkajkKai2cik

Kai2.當(dāng)計算點位于地下水位以下時：a

i

m

h

K j wa

wa

a

i

w

z

hj wa2

c

i

k

Keaj

k

ajkKa

i式中——第i層的主動土壓力系數(shù)，——作用于深度 處的豎向應(yīng)力標(biāo)準值，——三軸試驗,確定的第i層土固體不排水（快）剪粘聚力標(biāo)準值；——三軸試驗確定的第i層土固體不排水（快）剪內(nèi)摩擦角標(biāo)準值；——計算點深度；-22ai tg

(45Kik)；°

ikKaiajkcikjzz

jm

jhwa

——基坑外側(cè)水位深度；——計算系數(shù)，當(dāng)

hwa

≤h 時，取

1，當(dāng)——水的重度。hwa＞h

時，取零；waw——計算參數(shù)，當(dāng)

z

j

＜h時，z

j

取

z

j，當(dāng)

z

j

≥h 時，z

j

取

h；(二)、對于粉土及粘性土：eajk

ajkKai

2cik Kai(三)、當(dāng)按以上規(guī)定計算的基坑開挖面以上水平荷載標(biāo)準值小于零時，應(yīng)取零。

rk

m

j

·z

j——深度Zj以上土的加權(quán)平均天然重度。式中:mj(2)計算點位于基坑開挖面以下時:

rk

mh

·h——開挖面以上土的加權(quán)平均天然重度。式中:

m

h(四)、豎向應(yīng)力標(biāo)準值的計算:ajk

rk

0k

1k1.自重豎向應(yīng)力rk

:(1)計算點位于基坑開挖面以上時:2.地面附加荷載引起的豎向應(yīng)力ok:

0k

q0okq03.地面局部荷載引起的豎向應(yīng)力1k

:1b01k qb0

2b1

1kq1b

1 b045o45o45o七、水平抗力標(biāo)準值的計算

:

ojzhwpepjkzhd(三)基坑底面豎向應(yīng)力標(biāo)準值:+2K

piiktg(45°2

)(一)對于砂土及碎石土:epjk

pjkKpi

2cik

Kpi

zj

hwp1

Kpi

w式中

pjk

——作用于基坑底面以下深度Zj處的豎向應(yīng)力標(biāo)準值;K

pi

——第i層的被動土壓力系數(shù)；(二)對于粉土及粘性土：epjk

pjkKpi

2cik Kpi

pjk

mj·z

j式中 mj

——深度Zj以上土的加權(quán)平均天然重度。八、基坑支護結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計算:常用方法:等值梁法、彈性線法、豎向彈性地基梁法和有限元法等.序號類別基本假定計算方法1塑性法墻前土體處于塑性平衡狀態(tài),將墻體視為簡支梁或連續(xù)梁彈性線法、自由端法、相當(dāng)梁法、連續(xù)梁法2彈性法墻后土體處于塑性平衡,將墻體視為彈性地基中的梁M法3彈塑性法墻前土體在變形較大的地面至某一深度處,地基處于塑性平衡,在塑性區(qū)以下為彈性區(qū),將墻板作為彈性地基中的梁山肩邦男法4近似法假定支撐點為剛性支點,墻板為簡支或連續(xù)梁連續(xù)梁近似法、假想支點法5有限元法充分考慮墻板與支撐的剛度及墻面板與土體的共同作用彈性地基桿系、薄殼有限元法2.2鉆孔灌注混凝土排樁支護一、平面布置:二、豎向布置:腰梁(middle

beam)——設(shè)置在支護結(jié)構(gòu)頂部

以下傳遞支護結(jié)構(gòu)與錨桿或內(nèi)支撐點力的鋼筋混凝土梁或鋼梁.

dhh排樁排樁(piles

in

row)——以某種樁型按隊列式布置組成的基坑支護結(jié)構(gòu).冠梁冠梁(top

beam)——設(shè)置在支護結(jié)構(gòu)頂部的鋼筋混凝土連梁.腰梁三、構(gòu)造要求:懸臂式排樁結(jié)構(gòu)樁徑不宜小于600mm,樁間距應(yīng)根據(jù)排樁受力及樁間土穩(wěn)定條件確定.四、施工要求:平面位置

≤

50

mm垂直度 ≤

0.5%冠梁:混凝土強度等級≥C20,構(gòu)造配筋.≥

樁徑≥400

mm五、嵌固深度計算:（一）懸臂式支護結(jié)構(gòu):hdh

p∑Epj∑Eaihaho懸臂式支護結(jié)構(gòu)嵌固深度計算簡圖∑M0=

0hp∑Epj

-1.2ha∑Eai≥0式中:∑Epj

——

樁、墻底以上的基坑內(nèi)側(cè)各土層水平抗力標(biāo)準值的epjk合力之和;hp

——

合力∑Epj作用點至樁、墻底的距離;∑Eai

——

樁、墻底以上的基坑外側(cè)各土層水平

荷載準值的

eaik

合力之和;ha

——

合力∑Epj作用點至樁、墻底的距離;1.2

——

支護結(jié)構(gòu)(排樁)穩(wěn)定分項系數(shù).要求:

hd≥0.3h（二）單層支點支護結(jié)構(gòu):

1.支點力的計算:（1）

確定O′點: ea1k=ep1k式中:

ea1k——水平荷載標(biāo)準值;ep1k——水平抗力標(biāo)準值.（2）計算Tc1∑Mo′=0Tc1(hT1+hc1)+hp1∑Epc-ha1∑Eac=0得:式中:hT1——支點至基坑底面的距離;hc1——基坑底面至設(shè)定彎矩零點位置的距離.hd∑Epc∑Eacha1h單層支點支護結(jié)構(gòu)支點力計算簡圖Tc1hT1h

c1h

p1o′ep1k ea1kha1∑Eac-hp1∑EpcTc1=hT1+

hc12.嵌固深度計算:∑Mo=

0hp∑Epj+Tc1(hT1+

hd)-1.2

ha∑Eai≥0要求: hd

≥0.3hohdh

p∑Epj∑Eaihah單層支點支護結(jié)構(gòu)嵌固深度計算簡圖Tc1hT1（三）多層支點支護結(jié)構(gòu):多層支點支護結(jié)構(gòu)的支點力的計算與單層支點的計算方法是一樣的.嵌固深度設(shè)計值hd的計算采用

—— 圓弧滑動簡單條分法.1.基本原理:采用“

簡單條分法”

.

又稱瑞典條分法或費蘭紐斯(Fellenius)法.=式中:Ms

=

ω

·

eMr=τ·

L·

RMsｅMr αRGCD0BAτ邊坡穩(wěn)定分析簡圖結(jié)論:當(dāng)K>1.0 表示邊坡穩(wěn)定當(dāng)K=1.0

表示邊坡處于極限平衡狀態(tài)當(dāng)K<1.0 表示邊坡不穩(wěn)定抗滑力矩K=滑動力矩ωL=R*

α2.規(guī)范結(jié)論:∑Cikli+∑(q0bi+ωi)cositgik-

∑(q0bi+ωi)sini≥0式中:Cik、ik——最危險滑動面上第i土條滑動面上土的固結(jié)不排水(快)剪粘聚力、內(nèi)摩擦角標(biāo)準值;li——第i土條的弧長:bi——第i土條的寬度:——整體穩(wěn)定分項系數(shù),應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗確定,當(dāng)無經(jīng)驗時可取1.3:ωi——作用于滑裂面上第i土條的重量,按上覆土層的天然土重計算;i——第i土條弧線中點切線與水平線夾角:h0——嵌固深度計算值.3.查表法:（1）嵌固深度設(shè)計值:hd =

1.1h0式中:h0——嵌固深度計算值.（2）嵌固深度計算值:h0=

n0h式中:n0——嵌固深度系數(shù),查表:（3）粘聚力系數(shù):

=Ck/

h式中:Ck、k——土層固結(jié)不排水(快)剪粘聚力、內(nèi)摩擦角標(biāo)準值;

——土的天然密度.k7.510.012.515.017.520.022.525.027.530.032.535.037.540.042.50.003.182.241.691.281.050.800.670.550.400.310.260.250.15<0.10.022.872.031.511.150.900.720.580.440.360.260.190.14<0.10.042.541.741.291.010.740.600.470.360.240.190.13<0.10.062.191.541.110.810.630.480.360.270.170.12<0.10.081.891.280.940.690.510.350.260.15<0.1<0.10.101.571.050.740.520.350.250.13<0.10.121.220.810.540.360.22<0.1<0.10.140.950.550.350.24<0.10.160.680.350.24<0.10.180.340.24<0.10.200.24<0.10.22<0.1嵌固深度系數(shù)n0表(地面超載q0

=

0)六、抗?jié)B要求:hd≥1.2

(h-hwa

)

ohdhwah（4）要求:

hd

≥

0.2h滲透穩(wěn)定計算簡圖七、例題:某高層建筑基坑深h=6.0m,周圍有建筑物及道路,不充許放坡開挖,采用懸臂式鋼筋混凝土排樁支護.土層為砂土,土的平均內(nèi)摩擦角=30°,土的平均粘聚力C=0,平均重度

=18KN/m3,無地下水,基坑側(cè)壁安全等級為二級,

求

排樁嵌固深度設(shè)計值hd解:本例題為懸臂式支護結(jié)構(gòu)的排樁Ka=tg2(45°-)=

0.33Kp=tg2(45°+)=

3.0030°230°2對于砂土有:eajk=ajk·Ka

=Zka(當(dāng)Z<h時)hka(當(dāng)Z≥h時)pjk·Kepjk

=

p=

ZKp得：當(dāng)Z=h=6.0m時：eajk=

hka= 18*6*0.33= 35.64（kN/m2）當(dāng)Z=hd時：epjk

=

hd

Kp= 18* hd

*3= 54

hd（kN/m2）o∑Epj∑Ea1ha2h=6mhphdha1∑Ea2有∑

M0

=

0hp∑Epj

-1.2

(

ha1∑Ea1

+

ha2∑Ea2

)≥0式中： ∑Epj=epjk·hd=

27hd2hd∑Ea1=

*35.64*6=106.92（kN/m）h1=∑Ea2=35.64

hdh2=hd213hp =

12*6+hd=（2+hd

）13121o∑Epj∑Ea1ha2h=6mhphdha1∑Ea2代入上式：hd

= 27hd2 -1.2*1.00[(2+hd)*106.92+hd*35.64

hd]≥0化簡：9hd3 -

21.38hd2

-128.3hd

– 256.6≥0解得：hd≥5.7（m）要求：hd≥0.3h = 0.3*6 = 1.8（m）取：

hd= 5.7（m）1213、，置...1平、-·, ,·'\l＇，、{'";'{;.?.

F'?r??,,！令.:;I,,':-\J

!

寸.r:.-;｀蘭： \(.,;、．，-.喝嘈2.3 地下連續(xù)墻地下連續(xù)墻

(diaphragm)——用機械施工方法成槽澆灌鋼筋混凝土形成的地下墻體.B一、工藝原理:L導(dǎo)墻H二、

工程特點:1.適用于各種土質(zhì)條件2.施工時振動小,噪音低3.可在各種復(fù)雜條件下進行施工4.防滲性能好5.可用于“逆筑法”施工6.可作為防滲墻,擋土墻,地下結(jié)構(gòu)的邊墻和建筑物的基礎(chǔ)三、適用范圍:適用于各種地質(zhì)條件,特別適用于密集建筑中建造深基礎(chǔ)四、施工工藝：設(shè)泥漿池，

制備泥漿┐┌泥漿循環(huán)，排渣↓↓確定墻位→筑導(dǎo)墻→分段挖槽→清底→吊放接頭管→吊放鋼筋籠→水下澆筑混凝土LB12

3456(b)(c)

(d)(a)(e)(f)地下連續(xù)墻施工工藝1-導(dǎo)墻

;2-泥漿液面

;3-挖槽機具

;4-接頭管

;5-鋼筋骨架

;6-導(dǎo)管;7-混凝土

;B-墻厚

;L-單元槽段長度(一)

筑導(dǎo)墻：1.構(gòu)造:2.作用:(1)擋土墻(2)基準墻(3)承重墻(4)存液墻B>1.5

m地下水位泥漿(二)

泥漿護壁：泥漿種

類主

要

成

分常用的外加劑膨潤土泥漿膨潤土、水分散劑、增粘劑、加重劑、防塌劑聚合物泥漿聚合物、水CMC泥漿CMC、水膨潤土鹽水泥漿膨潤土、鹽水分散劑、特殊粘土1.作用:護壁、排渣、冷卻、潤滑.2.泥漿的制備:(1)制備泥漿(2)自成泥漿(3)半自成泥漿3.泥漿的成分護壁泥漿的種類及其主要成分Q

=(1)按泥漿重復(fù)使用次數(shù)進行估算

:4.泥漿的需要量:V

N 式中:Q——泥漿總需要量

(m3)V——設(shè)計總挖土量

(m3)N——泥漿重復(fù)使用次數(shù)

,國外統(tǒng)計為1.2～2.0(2)按泥漿損失量進行計算:式中:n——單元槽段數(shù)量B1——澆筑混凝土?xí)r的泥漿回收率

,一般為

60～80%B2——泥漿消耗率

,一般為

10～20%Q

=+VVnVnB1(1-100

)(n-1)+100B2(三)

單元槽段的劃分：影響因素:1.地質(zhì)條件2.地面荷載3.起重機的起重能力4.混凝土的澆筑強度:L

≤B·H4Q式中:Q——混凝土的澆筑強度;B——墻寬;

H——墻高5.泥漿儲備池的容量:容量

V≥2(

L*

B

*

H

)綜合以上因素:地下連續(xù)墻單元槽段長度可根據(jù)槽壁穩(wěn)定性及鋼筋籠起吊能力劃分,宜為L=4～8m,一般取6m(四)挖槽機械：分類挖斗式?jīng)_擊式回轉(zhuǎn)式鏟斗鑿刨式單頭鉆雙頭鉆吊索式蚌式抓斗導(dǎo)桿式鉆頭沖擊式8

7654

、

600

SF

型多頭鉆1.3.3地下連續(xù)墻嵌巖銑削鉆成槽機1.3.3地下連續(xù)墻嵌巖銑削鉆(五)施工接頭：1.接頭管式接頭:2.接頭箱式接頭:3.隔板式接頭:(六)水下澆筑混凝土---導(dǎo)管法五、設(shè)計計算：地下連續(xù)墻的設(shè)計計算(嵌固深度,支護結(jié)構(gòu)支點力)方法與混凝土排樁支護相同.六、構(gòu)造要求:(一)水下灌注混凝土地下連續(xù)墻混凝土強度等級宜大于C20,地下連續(xù)墻作為地下室外墻時還應(yīng)滿足抗?jié)B要求.(二)地下連續(xù)墻墻段之間的連接接頭形式,在墻段間對整體剛度或防滲有特殊要求時,應(yīng)采用剛性、半剛性連接接頭.檢查項目允許偏差或允許值檢查方法墻體強度設(shè)計要求查試件記錄或取芯試壓垂直度永久結(jié)構(gòu)1/300超聲波測槽儀或成槽機上的監(jiān)測系統(tǒng)臨時結(jié)構(gòu)1/150導(dǎo)墻尺寸寬度(W+40)mm用鋼尺量,W為地下墻設(shè)計厚度墻面平整度<5mm用鋼尺量導(dǎo)墻平面位置±10mm用鋼尺量沉渣厚度永久結(jié)構(gòu)≤100mm重錘測或沉積物測定儀測臨時結(jié)構(gòu)≤200mm槽深+100mm重錘測混凝土坍落度180

～220mm坍落度測定儀鋼筋籠尺寸同混凝土灌注樁鋼筋籠質(zhì)量檢驗標(biāo)準地下墻表面平整度永久結(jié)構(gòu)<100mm此為均勻粘土層,松散及易坍土層由設(shè)計決定臨時結(jié)構(gòu)<150mm插入式結(jié)構(gòu)<20mm永久結(jié)構(gòu)時的預(yù)埋件位置水平向≤10mm用鋼尺量垂直向≤20mm水準儀七、質(zhì)量標(biāo)準:地下連續(xù)墻的質(zhì)量檢驗標(biāo)

準1.3.3

地下連續(xù)墻-鋼支撐1.3.3 SMW（Soil

Mixing

Wall）工法施工1.3.3 SMW（Soil

Mixing

Wall）工法施工1.3.3 SMW（Soil

Mixing

Wall）工法施工1.3.3 SMW（Soil

Mixing

Wall）工法施工1.3.3 SMW（Soil

Mixing

Wall）工法施工1.3.3 SMW（Soil

Mixing

Wall）工法施工2.4水泥土墻水泥土墻cement-soil

wall——由水泥土樁相互搭接形成的格柵狀、壁狀等形式的重力式結(jié)構(gòu)水泥土攪拌樁分類高壓旋噴注漿樁一、施工工藝:

(一)準備工作(二)材料要求:1.一般采用強度為32.5級的普通硅酸鹽水泥;2.水泥摻入比——是指水泥質(zhì)量與被加固土的質(zhì)量之比。即：

=*100％摻量一般不低于7%，常選用12%

～

16%摻加的水泥質(zhì)量被加固的軟土質(zhì)量(三)成墻方法:1.深層攪拌法2.高壓噴射注漿法(四)平面布置:1.置換率e:水泥土面積(An)與水泥土擋土結(jié)構(gòu)面積(A)的比例.即: e

=AnA[例]e

=AnA=

(2250×2700)-(1350×900)2250×2700= 0.8土 質(zhì)淤 泥淤泥質(zhì)

土粘性土,砂土e≥0.8≥0.7≥0.62.構(gòu)造要求考慮截水作用時,樁的有效搭接寬度不宜小于150mm不考慮截水作用時,樁的有效搭接寬度不宜小于100mm135022509002700二、嵌固深度計算:(一)嵌固深度設(shè)計值hd宜按圓弧滑動簡單條分法確定。(二)對于碎石土及砂土,當(dāng)坑內(nèi)作用有滲透水壓力時:hdhwah滲透穩(wěn)定計算簡圖hd≥1.2

(h-hwa

)

o(三)要求:

hd

≥

0.4h三、墻體厚度計算:水泥土墻厚度設(shè)計值b應(yīng)根據(jù)抗傾覆穩(wěn)定條件計算.(一)底部位于粘性土或粉土?xí)r:ohdph∑Epj∑Eaieaikhahepikb∑Mo=

0傾覆力矩:Ms=ha∑Eai抗傾覆力矩:MT=hp∑Epj+cs(h+hd)要求:

MT

≥

Mshp∑Epj+cs(h+hd)≥

ha∑Eaib22b22代入:

0——基坑重要性系數(shù);1.2——分項系數(shù).得:

b≥式中:

cs——水泥土墻的平均重度;(二)底部位于碎石土或砂土?xí)r:∑Mo=0傾覆力矩:Ms=

ha∑Eai

2(1.20

ha∑Eai-hp∑Epj)cs(h+hd)抗傾覆力矩:(h+2hd-hwa-hwp)]MT=hp∑Epj+[cs(h+hd)-要求:

MT

≥

Ms代入:

0——基坑重要性系數(shù);1.2——分項系數(shù).得:

b

≥b22w210*(1.20ha∑Eai

-hp∑Epj)

5cs(h+hd)-20w(2h+3hd-hwp-2hwa)

式中:

w——水的重度;hwa——基坑外側(cè)水位深度;hwp——基坑內(nèi)側(cè)水位深度.(三)要求:b

≥

0.4h四、例題:某基坑地質(zhì)條件如圖所示,土層為粉土.開挖深度h=5m,嵌固深度hd=3.6m,水泥土墻平均重度cs=22KN/m3,基坑側(cè)壁安全等級為三級,

0=0.90.求:水泥土墻的厚度b.解:對于粉土有:b ≥b

2[1.20

(h1∑Ea1

+

h2∑Ea2

)-hp∑Epj]

cs(h+hd)hhdCk=0

k=15

°=20KN/m3o∑Epi∑Ea2h2hhphdb59KN/m2`wh1∑Ea1112.68KN/m2`Ka=tg2(45°-))= 0.59Kp=tg2(45°+= 1.69對于粉土有:eak

=

ak·Ka

–2Ck

Ka=

Zka(當(dāng)Z<h時)=

hka(當(dāng)Z≥h時)epk

=

pk·Kp

+

2Ck

Kp=

pk·Kp

15°2

15°2得：當(dāng)Z=h=5.0m時eak=hka

=20*5*0.59=59(KN/m2)當(dāng)Z=hd時epk=hdkp

=20*3.6*1.69=121.68(KN/m2)有： ∑Ea1

=*59*5=

147.5(KN/m)h1=3.6+∑Ea2=3.6*59=

212.4(KN/m)h2

= 1.8(m)12

1 * 5 = 5.27(m)3hp

=得:

b

≥得: b ≥3.23(m)要求： b ≥

0.4h=0.4*5=2.0(m)取: b = 3.23(m)∑Epj= 1

*121.68*3.6=

219(KN/m)2*3.6

=

1.2(m)

1 32*[1.2*0.9(5.27*147.5+1.8*212.4)-1.2*219]22*(5+3.6)1.3.2

水泥土墻2.5

土釘墻支護土釘墻(soil

nailing

wall)——采用土釘加固的基坑側(cè)壁土體與護面等組成的支護結(jié)構(gòu).一、組成和構(gòu)造:1.土釘:鋼筋或鋼管,長度=(0.5～1.2)h,間距宜為

1～2m,與水平面夾角宜為

5o～20o2.鋼筋網(wǎng):鋼筋直徑宜為

6～10mm,間距宜為

150～300mm.3.噴射混凝土:強度等級不宜低于C20,面層厚度不宜小于

80mm.二、特點:1.安全可靠2.可縮短基坑施工工期3.施工機具簡單,易于推廣4.經(jīng)濟效益較好三、土釘抗拉承載力計算:單根土釘抗拉承載力計算:1.250Tjk

≤

Tuj 式中:Tjk——第j根土釘受拉荷載標(biāo)準值.Tjk

=

ζeajksxjszj/cosaj式中: ζ——荷載折減系數(shù).eajk——第j個土釘位置處的基坑水平荷載標(biāo)準值;sxj·szj

——第j根土釘與相鄰?fù)玲數(shù)钠骄?、垂直間距;aj

——第j根土釘與水平面的夾角.Tuj

=s

πdnj∑qsikli

1 q0β21liTujhTuj——第j根土釘抗拉承載力設(shè)計值.對于基坑側(cè)壁安全等級為三級時,可按下式計算:（β+k）/2土釘抗拉承載力計算簡圖1—噴射混凝土面層

;

2—土釘dnj

——第j根土釘錨固體直徑;qsik——土釘穿過第

i層土土體與錨固體極限摩阻力標(biāo)準值;li——第j根土釘在直線破裂面外穿越第

i穩(wěn)定土體內(nèi)的長度,破裂面與水平面的夾角為.式中:s

——土釘抗拉力分項系數(shù),取1.3;2β+

k四、土釘墻整體穩(wěn)定性驗算:21Wih土釘墻應(yīng)根據(jù)施工期間不同開挖深度及基坑底面以下可能滑動面采用圓弧滑動簡單條分法,按下式進行整體穩(wěn)定性驗算:oq0Tnjbi整體穩(wěn)定性驗簡圖1—噴射混凝土面層

;

2—土釘cikLis+s(i+q0bi)costgiknj j jj jtgik]-sk00i i i(

+q

b

)sin

≥0ni=12式中: n

——滑動體分條數(shù);m

——滑動體內(nèi)土釘數(shù);k

——整體滑動分項系數(shù),可取1.3;0

——基坑側(cè)壁重要性系數(shù);bi

—— 第i分條寬度;ni=1m+

T [cos(

+

)+

1

sin(

+

)j=1ni=1五、施工與檢測1.分類:(1)鉆孔注漿型土釘(2)打入型土釘(3)射入型土釘2.施工工藝:基坑開挖→噴射底層混凝土→鉆孔安設(shè)土釘→注漿→綁扎鋼筋網(wǎng)→噴射面層混凝土→坡面設(shè)置（防水處理）3.要求:

(1)上層土釘注漿體及噴射混凝土面層達到設(shè)計強度的70%后方可開挖下層土方及下層土釘施工.(2)土釘注漿材料應(yīng)符合下列規(guī)定①注漿材料宜選用水泥漿或水泥砂漿;水泥漿的水灰比宜為0.5,水泥砂漿配合比宜為1:1～1:2(重量比),水灰比宜為0.38

～0.45;②水泥漿、水泥砂漿應(yīng)拌合均勻,隨拌隨用,一次拌合的水泥漿,水泥砂漿應(yīng)在初凝前用完.(3)土釘成孔施工宜符合下列規(guī)定.①孔深允許偏差50

mm②孔徑允許偏差5

mm③孔距允許偏差100

mm④成孔傾角偏差5

%12l4邊挖土邊筑土釘墻支護FLIIMfl

｝'.

?ii1-1II//II1.2.1

土釘墻1.3.1

土釘墻2.6

鋼板樁支護一、分類:無錨板樁

-----

懸臂板樁

(h

<

4m)淺埋板樁深埋板樁有錨板樁等彎矩布置等反力布置單錨(h=4～10m)多錨(h>10m)112356422(b)(a) (c)(a)懸臂式;(b)錨拉式;(c)支撐式1-鋼板樁;2-鋼橫梁;3-拉桿;4-錨樁;5-鋼支撐;6-鋼柱二、截面:1.平板式;2.波浪式;3.Z型斷面三、鋼板樁的破壞方式

:1.板樁底端向外移動2.板樁彎曲破壞3.錨碇系統(tǒng)破壞32154 （b）（c）（a）板樁破壞情

況（a）板樁底端向外移動;(b)板樁彎曲破壞;(c)錨碇系統(tǒng)破壞1——板樁;2——拉桿;3——錨碇;4——堆土;5——破壞面四、鋼板樁設(shè)計的“三要素”:1.板樁入土深度

hd2.板樁截面彎矩

M3.錨桿拉力

Rt五、鋼板樁拔除:基坑回填后,一般要拔除鋼板樁,以便重復(fù)使用.常用的拔樁方法有:振動錘拔樁起重機與振動錘共同拔樁六、適用范圍:軟弱土層及地下水位較高的基坑.2.7

其他形式支護結(jié)構(gòu)一、疊袋擋土墻支護疊袋式擋土墻支護系用編織袋或草袋裝碎石(或土、砂礫石)堆砌成重力式擋土墻作為基坑的支護.二、鋼筋混凝土板樁三、逆作拱墻支護逆作拱墻支護結(jié)構(gòu),系在有條件的基坑工程,將支護墻在平面上作成(圓形、橢圓形)全封閉拱墻,也可作成局部拱墻.使支護墻受力起拱的作用,減小支護截面,提高支護剛度,同時為基坑開挖提供較大空間.111

1444422223333拱墻截面構(gòu)造示意圖1-地面;2-基坑底;3-拱墻;4-肋梁四、噴錨網(wǎng)支護噴錨網(wǎng)支護(簡稱噴錨支護),其形式與土釘墻支護類似,是在開挖邊坡表面鋪設(shè)鋼筋網(wǎng),噴射混凝土面層.并在其上形成孔但不是埋設(shè)土釘,而是埋設(shè)預(yù)應(yīng)力錨桿,借助錨桿與周圍土體間的粘聚力,使具有更大的錨固力與邊坡土體共同工作.組成穩(wěn)定的復(fù)合體,對邊坡起支護作用,使邊坡土體獲得穩(wěn)定.五、型鋼樁橫擋板支護型鋼樁橫擋板支護,系沿擋土位置處先設(shè)型鋼樁到預(yù)定深度.然后邊挖方,邊將擋土板塞進兩型鋼樁之間,組成由型鋼與擋土板復(fù)合而成的擋土支護結(jié)構(gòu).六、旋噴樁帷幕墻旋噴樁帷幕墻,是利用高壓設(shè)備把水泥漿噴射進土體,并與其混合,凝聚固結(jié)為人工帷幕墻.它具有較好的防滲止水性能,適用于對防滲止水要求較高的基坑擋土.12132111-1(a)1 4 (b)型鋼樁橫擋板支護(a)型鋼樁橫擋板;(b)預(yù)制式水泥土固化擋墻1-型鋼樁;2-橫向擋土板;3-木楔;4-預(yù)制混凝土板;5-背面注入漿液止水七、擋土灌注樁與水泥土樁組合支護為了提高擋土灌注樁的抗?jié)B透功能,一般在擋土排樁的基礎(chǔ)上在樁間再加設(shè)水泥土樁以形成一種擋土灌注樁與水泥土樁相結(jié)合的支護體系.211-11擋土灌注樁與水泥土樁組合支護1-擋土灌注樁;2-水泥土樁八、排樁內(nèi)支撐支護對深度較大,面積不大,地基土質(zhì)較差的基坑,在基坑內(nèi)沿圍護排樁豎向設(shè)置一定支承點組成內(nèi)支撐式基坑支護體系.1 2 2345內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)構(gòu)造1-圍檁;2-縱、橫向水平支撐;3-立柱;4-工程樁或?qū)ＴO(shè)樁;5-圍護排樁(或墻)鋼支撐（H

型鋼）鋼支撐（鋼管）混凝土環(huán)形支撐混凝土支撐鋼-混凝土組合支撐鋼-混凝土組合支撐鋼-混凝土組合支撐鋼-混凝土組合支撐2.8

土層錨桿支撐:土層錨桿

(soil

anchor)——由設(shè)置鉆孔內(nèi)

、端部伸入穩(wěn)定土層中的鋼筋或鋼絞線與孔內(nèi)注漿體組成的受拉桿體.一、錨桿構(gòu)造:組成:錨頭、桿體和漿體

.錨桿長度

=

自由段

L1

+

錨固段

L2二、工程應(yīng)用:1.地下建筑和深基坑開挖中的支撐.2.水工建筑、船塢、升船臺等結(jié)構(gòu)中擋土墻的支撐.3.擋土墻、水壩等結(jié)構(gòu)中用土層錨桿防止滑坡.4.在特殊結(jié)構(gòu)中用土層錨桿來解決一些特殊要求.三、錨桿分類:臨時性錨桿1.按使用要求:永久性錨桿一般錨桿2.按承力方式:3.按施工方式:預(yù)應(yīng)力型高壓注漿擴孔錨桿機械擴孔錨桿普通型

(非預(yù)應(yīng)力型)四、錨桿布置:1.錨桿層數(shù)

:錨桿上下排垂直間距不宜小于2m,錨桿錨固體上覆土層厚度不宜小于4

m.2.水平間距

:水平間距不宜小于1.5

m.3.傾角:宜為15o～25o,且不宜大于45o.式中:

Td——錨桿水平拉力設(shè)計值：

Td=1.250TcTc——錨桿水平拉力計算值；θ——錨桿與水平面的傾角

;Nu——錨桿軸向受拉承載力設(shè)計值

:qπ五、錨桿計算:1.錨桿承載力:錨桿承載力計算應(yīng)符合下式規(guī)定:Td

Nu·cos

21d

2)]ql[dkl

jsjksik i-+

2c(d+

d?N

u

=

S?1

式中:

d1

—— 擴孔錨固體直徑;d

—— 非擴孔錨桿或擴孔錨桿的直孔段錨固體直徑;li—— 第i層土中直孔部分錨固段長度;lj—— 第j層土中擴孔部分錨固段長度;qsik、qsjk—— 土體與錨固體的極限摩阻力標(biāo)準值;Ck—— 擴孔部分土體粘聚力標(biāo)準值;s——錨桿軸向受拉抗力分項系數(shù).可取1.32.錨桿桿體截面面積:

(1)普通鋼筋:As≥(2)預(yù)應(yīng)力鋼筋:Ap≥As、Ap——普通鋼筋、預(yù)應(yīng)力鋼筋桿體截面面積;?y、

?py——普通鋼筋、預(yù)應(yīng)力鋼筋抗拉強度設(shè)計值.3.錨桿長度:(1)自由段長度lf:lf=lt·sin(45o-Td?ycosTd?pycos1k)/sin(

45o+2

k+

)2式中:

lt—— 錨桿錨頭至基坑底面以下外側(cè)荷載標(biāo)準值與內(nèi)側(cè)抗力標(biāo)準值相等處的距離;k

——土體各土層厚度加權(quán)內(nèi)摩擦角標(biāo)準值;—— 錨桿傾角;錨桿自由度長度不宜小于5m,并應(yīng)超過潛在滑裂面1.5m.即lf

≥5.0m.(2)錨固段長度la

:la應(yīng)由設(shè)計確定,且la

≥4.0m.土層錨桿錨固長度不宜小于4.0m.))45o-2Olflt錨桿自由段長度計算簡圖(3)錨桿長度l:l=lf+la+

ly式中:

ly—— 外露長度之和.錨桿外露長度須滿足臺座、腰梁尺寸及張拉作業(yè)要求.4.穩(wěn)定性:土層錨桿的穩(wěn)定性,分為整體穩(wěn)定性和深層滑縫穩(wěn)定性兩種.(1)整體失穩(wěn):整體失穩(wěn)時,土層滑動面的支護結(jié)構(gòu)的下面,由于土體的滑動,使支護結(jié)構(gòu)和土層錨桿失效而整體失穩(wěn),對于整體失穩(wěn)應(yīng)按

“圓弧滑動簡單條分法”計算.(2)深層滑縫失穩(wěn):當(dāng)支護結(jié)構(gòu)、土體、土層錨桿的共同作用超過土層受力的安全范圍,因而從支護結(jié)構(gòu)底部處剪力面開始向支護結(jié)構(gòu)的拉結(jié)方向形成一條深層滑縫,造成傾復(fù).對于深層滑縫失穩(wěn),可按英國學(xué)者

Locher于1969年提出的簡化計算方法——代替墻法計算.①通過錨固段中點c,向上作直線cd,cd即為代替墻.在該垂直面上作用有主動土壓力E1.②通過c點與假想支承點b(可近似取底端)連一直線bc,bc即為深層滑縫線.其上作用有深層滑縫面的反力Rn,Rn的作用方向與bc線的法線間成n角,

n稱為“標(biāo)稱內(nèi)摩擦角”.③

abcd土體的重量為G. ④

Rn,E1,G三力平衡⑤求出n⑥則土層錨桿的穩(wěn)定安全系數(shù):K

=>1.0GE1GRnE1dcbn-a

)

nRn(a) (b)土層錨桿深部破裂面穩(wěn)定性簡化計算

tg

tgn六、錨桿施工

:1.施工工藝:

定位→鉆孔→安放桿體→灌漿→養(yǎng)護→(張拉)錨固→開挖下層土方干作業(yè)鉆進法要求:錨桿鉆孔水平方向孔距在垂直方向誤差不宜大于100mm,偏斜度不應(yīng)大于

3%普通桿體:鋼筋或鋼管3.安放桿體預(yù)應(yīng)力桿體:鋼絲束或鋼絞線(束)2.鉆孔水作業(yè)鉆進法土層錨桿施工的主要設(shè)備為鉆孔機,選用方法如下:鉆機類型適用土層鉆機類型適用土層回轉(zhuǎn)式鉆機粘性土、砂性土旋轉(zhuǎn)沖擊式鉆機粘性土、砂礫、卵石類、巖石及涌水地基螺旋式鉆機無地下水的粘土、粉質(zhì)粘土及較密砂層潛孔沖擊鉆孔隙率大,含水率低土層4.灌漿:(1)作用:①形成錨固段;②防止錨桿桿體銹蝕;③充填土層中的孔隙和裂縫.(2)方法:①一次灌漿法②二次灌漿法(3)要求:①注漿管宜與錨桿桿體綁扎在一起,一次注漿管距孔底宜為100～200mm,二次注漿管的出漿孔應(yīng)進行可灌密封處理.②漿體應(yīng)按設(shè)計配制,一次灌漿應(yīng)選用灰砂比1:1

～

1:2、水灰比0.38

～

0.45的水泥砂漿,或水灰比0.45

～

0.5的水泥漿,二次高壓注漿宜使用水灰比0.45

～

0.55的水泥漿.③二次高壓注漿壓力宜控制在2.5

～

5.0MPa之間,注漿時間可根據(jù)注漿工藝試驗確定或一次注漿錨固體強度達到5MPa后進行.5.張拉和錨固:(1)普通桿體:灌漿后用螺桿、幫條錨固.(2)預(yù)應(yīng)力桿體:≥15MPa①錨固段混凝土強度≥75%cu,k②桿體:con≤75%pyk(put)錨桿的壓水鉆進成孔錨桿挖孔灌注樁擋墻護壁的形式哈爾濱萬達商業(yè)廣場深基坑支護鋼板樁支護方式,基坑深度10m哈爾濱萬達商業(yè)廣場支護示意圖φ ，錨桿，友誼路-6.30腰梁冠梁自然地面

冠梁φ管樁φ管樁φ管樁華能熱網(wǎng)附屬工程煤基坑支護華能熱網(wǎng)附屬工程煤基坑支護施工局部剖面圖錨樁作法圖挖土標(biāo)高自然地面錨樁?273自然地面鋼絲繩?22一面街3#住宅樓深基坑支護重力式圍護結(jié)構(gòu)，鋼板樁支護一面街3#住宅樓深基坑支護重力式圍護結(jié)構(gòu)，鋼板樁支護一面街3#住宅樓深基坑支護重力式圍護結(jié)構(gòu)，鋼板樁支護一面街3#住宅樓深基坑支護重力式圍護結(jié)構(gòu)，鋼板樁支護哈爾濱醫(yī)科大學(xué)門診保健大樓工程位于東大直街與鞍山街交叉口處，西鄰培訓(xùn)中心，東北向相鄰食堂及實驗樓，建筑主入口面向東大直街。本工程總建筑面積61865m2，主體建筑22層，裙樓5層、6層，地下3層，建筑總高度97.30m。開工時間為2002年12月。本工程地下3層，基坑深度約為18.5m，地下水位線位于-21.5m左右，基坑支護采用樁錨支護體系，護壁樁采用混合樁型，樁徑600mm，最長樁為23m。醫(yī)大門診保健大樓工程簡介正在興建的哈

醫(yī)

大一院

門診

保

健

大樓，將

成

為

東

北三省最

大的

門診

保

健

大樓。該樓使

用面積

8

萬

多

平

方

米，地

面樓

高

22

層，地

下三層（停車

場口）

，年

可接待就診患者

150萬人

次，并配

有最先進的

醫(yī)

療

設(shè)

施

和

醫(yī)

療檢

測設(shè)備

，預(yù)

計

在

2

005

年

投

入

使

用。

圖

為

大樓

的

效

果

圖。本報記者張清云攝醫(yī)大門診保健大樓深基坑支護樁錨支護,基坑深18.5m