地下建筑結(jié)構(gòu)(中國地質(zhì)大學(xué)孫金山)6-2課件

1、8.3 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)原則支護(hù)方案的選擇 幾種支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1 設(shè)計(jì)原則 1.1 基坑工程的分級 1.2 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)極限狀態(tài) 1.3 設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容 1.4 設(shè)計(jì)荷載 1.1.1 基坑工程的分級 建設(shè)部規(guī)范建筑基坑技術(shù)規(guī)范：安全等級 破 壞 后 果一級支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞對基坑周邊環(huán)境影響很嚴(yán)重。1.10二級支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞對基坑周邊環(huán)境影響很小，但對本工程地下結(jié)構(gòu)施工影響嚴(yán)重。1.00三級支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞對基坑周邊環(huán)境影響及地下結(jié)構(gòu)施工影響不嚴(yán)重。0.951.1.2 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)極限狀態(tài) 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)分為下列兩類： 1、承載能力極限狀態(tài) 對應(yīng)于支護(hù)結(jié)構(gòu)達(dá)到最大承載能力或基坑 底失穩(wěn)、管涌導(dǎo)致

2、土體或支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞；2、正常使用極限狀態(tài) 對應(yīng)于支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形已破壞基坑周邊的平衡狀態(tài)并產(chǎn)生了不良影響。1.1.3 設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容支護(hù)結(jié)構(gòu)均應(yīng)進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)的計(jì)算。對有位移控制要求的工程應(yīng)進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移計(jì)算。一.擋土構(gòu)造物上的土壓力和水壓力 a.靜水壓力作用下的水土壓力:水土分算與合算b.不同滲流情況下的水土壓力 c. 巖質(zhì)基坑荷載作用于擋墻上的水平荷載，主要是土壓力、水壓力和地面附加荷載產(chǎn)生的水平荷載。目前計(jì)算土壓力多用朗金(Ranking)土壓力理論。假定：擋墻背豎直、光滑；墻后為砂性填土，且表面水平并無限長；墻對破壞楔體無干擾。該理論由于未考慮墻背和填土間的摩擦力，求得的主動土壓

3、力偏大，而被動土壓力偏小，用于設(shè)計(jì)圍護(hù)墻偏于安全。 a靜水壓力作用下的水土壓力基坑內(nèi)側(cè)被動區(qū)水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值 對于砂土和碎石土： 粘性土及粉土： 水土分算與合算水土分算水土合算飽和土基坑外側(cè)豎向應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值 自重豎向應(yīng)力 ：計(jì)算點(diǎn)位于基坑開挖面以上 計(jì)算點(diǎn)位于基坑開挖面以下 地面附加荷載引起的豎向應(yīng)力： wEw1Ew2REaC巖質(zhì)基坑：滑動面與楔體平衡假設(shè)若干直線滑裂面，計(jì)算土壓力E，尋找E的最大值對應(yīng)是主動土壓力Ea二、基坑的穩(wěn)定計(jì)算抗傾覆穩(wěn)定、抗水平推移穩(wěn)定整體抗滑穩(wěn)定坑底抗隆起穩(wěn)定坑底抗?jié)B穩(wěn)定1.2.1 方案選擇的依據(jù) 基坑開挖深度； 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)； 基坑等級（鄰近環(huán)境）； 土方開挖方

4、法； 地下水處理； 支護(hù)工程造價(jià)1.2.2 基坑變形控制標(biāo)準(zhǔn) 保護(hù)要求 地面最大沉降（ ）支護(hù)墻最大水平位移（ ）特別0.1%h0.15%h重要0.2%h0.3%h一般0.5%h0.7%h低1%h1.5%hh 基坑開挖深度1.2.3 不同開挖深度的方案選擇 h3 m (半地下室) 擋土結(jié)構(gòu)降水或止水措施1、放坡開挖明排水、井點(diǎn)降水2、土釘墻明排水、井點(diǎn)降水2、水泥土攪拌樁3、懸臂式鋼(混凝土)板樁明排水、井點(diǎn)降水1.2.3 不同開挖深度的方案選擇h = 36m (一層地下室) 擋土結(jié)構(gòu)降水或止水措施1、土釘墻井點(diǎn)降水、攪拌樁止水2、水泥土攪拌樁3、懸臂式鋼（砼）板樁明排水、井點(diǎn)降水4、鋼(砼)

5、板樁 + 一道支撐攪拌樁止水、井點(diǎn)降水5、灌注樁 + 一道支撐攪拌樁止水1.2.3 不同開挖深度的方案選擇 h = 69m (一 二層地下室) 擋土結(jié)構(gòu)降水或止水措施1.水泥土攪拌樁2.鋼(砼)板樁 + 一 二道支撐攪拌樁止水3.灌注樁 + 一 二道支撐攪拌樁止水1.2.3 不同開挖深度的方案選擇 h = 912m (二 三層地下室) 擋土結(jié)構(gòu)降水或止水措施1鋼(砼)板樁 + 二 三道支撐攪拌樁止水2灌注樁 + 二三道支撐攪拌樁止水3SMW工法 4地下連續(xù)墻（攪拌樁止水）1.3 幾種支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1.3.1 土釘墻1.3.2 水泥土攪拌樁1.3.3 排樁、地下連續(xù)墻1.3.1 土釘墻 （計(jì)算簡

6、圖）1噴射混凝土面層；2土釘 1噴射混凝土面層；2土釘 1.3.1 土釘墻 （構(gòu)造）土釘?shù)拈L度一般為開挖深度的0.51.2倍(軟土中為12倍)，間距1 2m； 土釘與面層必須有可靠的連接； 墻面坡度不宜大于1:0.1； 鋼筋釘鉆孔70120mm，鋼筋直徑1632mm； 鋼管釘一般用48/3鋼管； 注漿材料 水泥漿或水泥砂漿； 噴錨網(wǎng)厚度80mm，混凝土不小于C20。土釘墻計(jì)算單根抗拔整體穩(wěn)定單根抗拔抗拉承載力設(shè)計(jì)值受拉荷載標(biāo)準(zhǔn)值單根土釘抗拉承載力計(jì)算應(yīng)符合下列要求：土釘錨固體與土體極限摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值土的名稱土的狀態(tài)（kPa）填土1620淤泥1016淤泥質(zhì)土1620粘性土1830304040535

7、36565737380粉土e0.900.75e0.90e0.75204040606090粉細(xì)砂稍密中密密實(shí)204040606080中砂稍密中密密實(shí)204040607090粗砂稍密中密密實(shí)609090120120150礫砂中密、密實(shí)130160采用圓弧滑動簡單條分法圓弧滑動條分法1.3.1 土釘墻 （案例） 1.3.1 土釘墻 （案例） 1.3.2 水泥土墻 （計(jì)算簡圖） b = (0.60.8)h hd = (0.81.2)h水泥土墻式支護(hù)結(jié)構(gòu)包括深層攪拌水泥土樁排擋墻和旋噴樁排擋墻，都屬重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)，除個(gè)別情況例外，一般都不設(shè)支撐。水泥土擋墻結(jié)構(gòu)一般要計(jì)算下述內(nèi)容：1、嵌固深度計(jì)算（圓弧滑

8、動簡單條分法 ）2、墻體厚度計(jì)算 （抗傾覆穩(wěn)定條件 ）3、正截面承載力驗(yàn)算1.3.2 水泥土墻 （構(gòu)造） 1.3.2 水泥土墻 （構(gòu)造） 水泥土置換率0.60.8； 格柵長寬比不宜大于2； 攪拌樁之間的搭接100 200mm； 插筋、面板、局部加墩； 坑底加固。抗水平滑動抗滑抗傾覆穩(wěn)定水泥土墻的材料強(qiáng)度q單軸抗壓強(qiáng)度1.3.2 水泥土墻 （案例） 1.3.2 水泥土墻 （案例） 1.3.2 水泥土墻 （案例） 1.3.3 排樁、地下連續(xù)墻（計(jì)算簡圖）(a) 支點(diǎn)力計(jì)算； (b) 嵌固深度計(jì)算 1.3.3 排樁、地下連續(xù)墻（計(jì)算簡圖）彈性支點(diǎn)法1.3.3 排樁、地下連續(xù)墻 （構(gòu)造） 1.3.3.

9、1 支護(hù)墻 排樁樁徑與樁距 500， 連續(xù)排樁凈距宜取150200； 地下連續(xù)墻厚度600； 水下混凝土強(qiáng)度不應(yīng)小于C20， 縱向主筋計(jì)算確定， 箍筋6 8200300、 加強(qiáng)筋12 142000 頂部應(yīng)設(shè)冠梁， 冠梁寬度 樁徑(墻寬度),高度 400， 混凝土強(qiáng)度不應(yīng)小于C20。1.3.3 排樁、地下連續(xù)墻 （構(gòu)造） 1.3.3.1 支撐體系 支撐 混凝土支撐 混凝土強(qiáng)度不應(yīng)小于C20 ； 整體澆筑，接點(diǎn)剛接。鋼支撐 連接可采用高強(qiáng)螺栓或焊接； 腰梁連接點(diǎn)宜設(shè)在支撐點(diǎn)附近； 腰梁與支撐的連接節(jié)點(diǎn)處應(yīng)設(shè)加勁板； 鋼腰梁與擋墻間應(yīng)用細(xì)石混凝土（C20）填充。1.3.3 排樁、地下連續(xù)墻 （構(gòu)造）

10、 1.3.3.1 支撐體系拉錨錨錠式拉錨 錨桿宜用普通低碳鋼； 錨桿間距1.5 4.0m; 錨桿長度大于10m時(shí)應(yīng)施加預(yù)拉應(yīng)力。土層錨桿 錨桿錨固長度不應(yīng)宜小于4m、自由長度不宜小于5m； 錨桿水平間距不宜小于4.0m、豎向間距不宜小于2.0m； 錨固體上覆土層厚度不宜小于4.0m； 錨桿傾角15250 ，并不大于450 排樁和地下連續(xù)墻的擋墻計(jì)算1、嵌固深度計(jì)算（1）懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)擋墻的嵌固深度計(jì)算 （2）單層支點(diǎn)支護(hù)結(jié)構(gòu)擋墻嵌固深度計(jì)算 （3）多層支點(diǎn)支護(hù)結(jié)構(gòu)擋墻嵌固深度計(jì)算 2、內(nèi)力與變形計(jì)算（1）傳統(tǒng)的計(jì)算方法（2）樁（墻）土共同作用的計(jì)算方法 3、擋墻結(jié)構(gòu)計(jì)算 （1）內(nèi)力及支點(diǎn)力設(shè)計(jì)值 （2）截面承載力計(jì)算 支撐體系的設(shè)計(jì)與計(jì)算 1、設(shè)計(jì)和計(jì)算內(nèi)容支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)支撐體系，包括冠梁或腰梁（亦稱圍檁）、支撐和立柱三部分。其設(shè)計(jì)和計(jì)算內(nèi)容包括：（1）支撐體系材料選擇和結(jié)構(gòu)體系布置； （2）支撐體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形計(jì)算；（3）支撐體系構(gòu)件的強(qiáng)度和穩(wěn)定驗(yàn)算；（4）支撐體系構(gòu)件的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)；（5）支撐體系結(jié)構(gòu)的安裝和拆除設(shè)計(jì)。1.3.3 排樁、地下連續(xù)墻 （案例） 排 樁1.3.3 排樁、地下連續(xù)墻 （案例） 排 樁 1.3.3 排樁、地下連續(xù)墻 （案例） 1.3.3 排樁、地下連續(xù)墻 （案例） 排 樁 1.3.3 排樁、地下連續(xù)墻 （案例） 排 樁 1.3.3 排樁