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1、基坑支護(hù)工程設(shè)計(jì)、施工與檢測(cè)郭孝坤2013.10.8目錄基坑支護(hù)的幾種設(shè)計(jì)理論基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與方案的選擇支護(hù)結(jié)構(gòu)類型和方案的選擇基坑工程監(jiān)測(cè)基坑工程信息化施工一、基坑支護(hù)的幾種設(shè)計(jì)理論1、經(jīng)典土壓力理論----極限平衡原理這是最古典最常用的方法。該法假定作用在擋土結(jié)構(gòu)前后墻上的土壓力分別達(dá)到被動(dòng)土壓力和主動(dòng)土壓力,計(jì)算時(shí)不考慮擋土結(jié)構(gòu)的變形,并做某些力學(xué)上的簡(jiǎn)化,把超靜定結(jié)構(gòu)力學(xué)問題作為靜定問題求解。等值梁法、太沙基法、1/2分擔(dān)法等均屬此法。此法的缺點(diǎn)是無法提供工程所需的墻體水平位移的數(shù)值。2、等值梁法等值梁法是當(dāng)前我國工程界中應(yīng)用最廣泛的一種用于計(jì)算
2、擋土結(jié)構(gòu)內(nèi)力的方法。應(yīng)用等值梁法計(jì)算,首先應(yīng)確定反彎點(diǎn)的位置,在這方面有以下幾種假定:(1)假定反彎點(diǎn)位于土壓力強(qiáng)度為零的那一點(diǎn);(2)假定為墻體與基底相交的那一點(diǎn);(3)假定反彎點(diǎn)位于基底以下y處,其中y的確定與土體的標(biāo)準(zhǔn)貫入度N有關(guān)。3、有限單元法目前支護(hù)結(jié)構(gòu)受力計(jì)算趨向于彈性地基梁的數(shù)值方法較為實(shí)用,而經(jīng)典方法對(duì)一些問題的計(jì)算則不夠理想,有限元法由于計(jì)算復(fù)雜,一般工程應(yīng)用還不夠方便,實(shí)際工程設(shè)計(jì)應(yīng)用不多,因此,在彈性地基梁方法基礎(chǔ)上進(jìn)行發(fā)展和完善,以解決一些較復(fù)雜的問題,可望發(fā)展成為一個(gè)既簡(jiǎn)便實(shí)用又能較好地解決工程問題的實(shí)用方法。其中彈性地基梁桿
3、系有限元法比較常用。彈性地基桿系有限元法是建立在土的線彈性本構(gòu)關(guān)系上的一種方法。其計(jì)算原理是假設(shè)地面以上(基底以上)擋土結(jié)構(gòu)為梁?jiǎn)卧滓韵虏糠譃閺椥缘鼗簡(jiǎn)卧?,支撐或錨桿為彈性支承單元,荷載為主動(dòng)側(cè)的土壓力和水壓力。彈性地基桿系有限元法的分析過程:與一般的有限元分析方法一樣,桿系有限元法也要經(jīng)歷一個(gè)過程:結(jié)構(gòu)離散→形成單元?jiǎng)偠染仃嚒鷨卧獎(jiǎng)偠染仃嚰煽倓偠染仃嚒闷胶夥匠糖蟮霉?jié)點(diǎn)位移的這樣一個(gè)過程。二、基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與方案的選擇(1)基坑的幾何尺寸:基坑場(chǎng)地的形狀、深度和寬度等。(2)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)所受的荷載:①土壓力、水壓力;②垂直地面超載;③施工動(dòng)
4、荷載:④維護(hù)結(jié)構(gòu)兼做主體結(jié)構(gòu)時(shí)的人防和地震荷載(工期長(zhǎng)的大型基坑支護(hù)工程也要考慮地震荷載);⑤鄰近建筑物引起的荷載;⑥其他影響基坑穩(wěn)定的荷載。(3)基坑場(chǎng)地的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況:①勘測(cè)資料報(bào)告;②勘探數(shù)據(jù)測(cè)試方法;③地下水情況及分布,地表水水位、承壓水層、承壓氣體。(4)環(huán)境條件:①基坑施工場(chǎng)地及周圍的地質(zhì)性質(zhì);②基坑周圍建筑物狀況;③基坑周圍交通狀況及水域(河流)狀況;④基坑周圍公用設(shè)施分布及地下構(gòu)筑物管線狀況;⑤基坑所處地質(zhì)環(huán)境特殊狀況對(duì)基坑施工的特殊要求。(5)基坑施工及其建筑物的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)及上部結(jié)構(gòu)情況要求。(6)對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)施工(噪音、振
5、動(dòng)、地面污染)的要求。(7)基坑場(chǎng)地周圍已有基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)型式或類似基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的型式在施工中的成功、失敗原因、教訓(xùn)。三、支護(hù)結(jié)構(gòu)類型和方案的選擇1、擋土灌注排樁或地下連續(xù)墻擋土灌注排樁系以現(xiàn)場(chǎng)灌注樁按隊(duì)列式布置組成的支護(hù)結(jié)構(gòu);地下連續(xù)墻系用機(jī)械施工方法成槽,在槽內(nèi)放置鋼筋籠并澆灌混凝土形成地下墻體。特點(diǎn):剛度大,抗彎強(qiáng)度高,變形小,適應(yīng)性強(qiáng),振動(dòng)小,噪聲低,但排樁不能止水,連續(xù)墻施工需較多機(jī)具設(shè)備。適用條件:①適用于基坑側(cè)壁安全等級(jí)為一、二、三級(jí);②懸臂式結(jié)構(gòu)在軟土場(chǎng)地中不宜大于5m;③當(dāng)?shù)叵滤桓哂诨拥酌鏁r(shí),宜采用降水、排樁與水泥土樁組合止水帷幕或
6、采用地下連續(xù)墻;④適用于逆作法施工;⑤變形較大的基坑邊可選用雙排樁。2、排樁土層錨桿支護(hù)系在穩(wěn)定土層鉆孔,用水泥漿或水泥砂漿將鋼筋與土體粘結(jié)在一起拉結(jié)排樁擋土。特點(diǎn):能與土體結(jié)合承受很大拉力,變形小,適應(yīng)性強(qiáng),不用大型機(jī)械,費(fèi)用低。適用條件:①適用于基坑側(cè)壁安全等級(jí)為一、二、三級(jí);②適用于難以采用支撐的大面積深基坑;③不宜用于地下水大、含有化學(xué)腐蝕物的土層和松散軟弱土層。3、排樁內(nèi)支撐支護(hù)系在排樁內(nèi)側(cè)設(shè)置型鋼或鋼筋混凝土水平支撐,用以支擋基坑側(cè)壁進(jìn)行擋土。特點(diǎn):受力合理,易于控制變形;但需大量支撐材料,基坑內(nèi)施工不便。適用條件:①適用于基坑側(cè)壁安全等級(jí)
7、為一、二、三級(jí);②適用于各種不易設(shè)置錨桿的較松軟土層及軟土地基;③當(dāng)?shù)叵滤桓哂诨拥酌鏁r(shí),宜采用降水措施或采用止水結(jié)構(gòu)。4、水泥土墻支護(hù)系由水泥土樁相互搭接形成的格柵狀、壁狀等形式的連續(xù)重力式擋土止水墻體。特點(diǎn):具有擋土、止水雙重功能;施工機(jī)具設(shè)備比較簡(jiǎn)單;使用材料單一,費(fèi)用較低。適用條件:①適用于基坑側(cè)壁安全等級(jí)為二、三級(jí);②水泥土墻施工范圍內(nèi)地基土承載力不宜大150kPa;③基坑深度不宜大于6m;④基坑周圍具備水泥土墻的施工寬度。5、土釘墻或噴錨支護(hù)系用土釘或預(yù)應(yīng)力錨桿加固的基坑側(cè)壁土體,與噴射鋼筋混凝土護(hù)面組成的支護(hù)結(jié)構(gòu)。特點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,承載力
8、較高;可阻水,變形小,安全可靠,適應(yīng)性強(qiáng),施工機(jī)具簡(jiǎn)單,施工靈活,污染小,噪聲低,對(duì)周邊環(huán)境影