淺埋式結(jié)構(gòu)二

6淺埋式結(jié)構(gòu)

6.1概述6.2矩形閉合框架的計算6.3截面設(shè)計6.4構(gòu)造要求6.1概述

淺埋式結(jié)構(gòu)是指其覆蓋土層較薄，不滿足壓力拱成拱條件

(H土＜(2～2.5)h1，h1為壓力拱高)或軟土地層中覆蓋層厚度小于結(jié)構(gòu)尺寸的地下結(jié)構(gòu)。采用深或淺埋式的因素包括：建筑物的使用要求環(huán)境條件地質(zhì)條件防護(hù)等級施工能力技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、安全、環(huán)境

6.1概述

常采用明挖法施工，比較經(jīng)濟(jì)。但在地面環(huán)境條件要求苛刻的地段，也可采用管幕法、箱涵頂進(jìn)法等暗挖法施工。結(jié)構(gòu)形式：

直墻拱、矩形框架和梁板式結(jié)構(gòu)，或者是上述型式的組合。深圳福田站超大超深基坑中鐵第四勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司

同濟(jì)大學(xué)中國鐵道科學(xué)研究院深圳研究設(shè)計院上海中環(huán)線：管幕箱涵工法工程—管棚箱涵法北京首都機(jī)場—管棚箱涵法GPST不用豎井不用大開挖暗埋道GPST新技術(shù)工作井工作井暗埋段暗埋段敞開段敞開段傳統(tǒng)施工方法地面施工區(qū)域地面施工區(qū)域需要盾構(gòu)始發(fā)到達(dá)的工作井覆土深度不宜小于0.6D暗埋段需要明挖施工盾構(gòu)從地面始發(fā)，淺覆土掘進(jìn)，最后地面到達(dá)。GPSTGPST地面出入式盾構(gòu)法隧道新技術(shù)研究GroundPenetratingShieldTechnology(GPST)大統(tǒng)路地道改建工程南起原上海市閘北區(qū)大統(tǒng)路地道交通路出口，北至中華新路，與太陽山路、永興路和中興路相交，相交路口或局部有交通功能要求處考慮采用暗埋段，其余基本上為敞開段。結(jié)構(gòu)選型均為單箱單室的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。地道改建工程總長492m。車道寬度同原通道一致，主線結(jié)構(gòu)寬度12.4m。地鐵1號線頂管工程老合流污水管大統(tǒng)路太陽山路保留建筑中興路大統(tǒng)路地道工程簡介10合流污水8#支線地鐵一號線國鐵與輕軌3、4號共線立交11坑底均為滲透性性較高的粉土層層與粉砂層合流管與地鐵1號線斜穿地道下下方，地道基坑坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)無法法閉合不良土質(zhì)與圍護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)無法封閉閉基坑開挖對坑底底已建合流污水水管擾動人工凍結(jié)法支護(hù)護(hù)設(shè)計及施工難難點(diǎn)合流污水8＃支線埋深淺，，覆土薄，與地地道基坑底部的的最小凈距僅2m基坑開挖卸荷將將引起薄覆土合合流管發(fā)生空間間性地水平位移移和豎向位移所處地層為砂質(zhì)質(zhì)粉土，地層條條件復(fù)雜緊鄰國鐵與輕軌軌立交，周圍地地下管線復(fù)雜，，對環(huán)境影響控控制要求高施工時很容易發(fā)發(fā)生基坑嚴(yán)重變變形甚至涌砂，，對基坑圍護(hù)的的強(qiáng)度與封水性性要求高工程特點(diǎn)與難點(diǎn)點(diǎn)基坑下部、側(cè)邊邊存有合流污水水管設(shè)計與影響響分析計算方法法課題任務(wù)凍結(jié)法圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計與計算方方法開口帷幕基坑設(shè)設(shè)計型式與計算算方法針對大統(tǒng)路工程程的特點(diǎn)與難點(diǎn)點(diǎn)，通過本課題的研研究，不僅解決決工程難題，而而且提出了開口口帷幕基坑等概概念，及開口帷帷幕基坑、淺覆覆土合流污水管管保護(hù)、凍結(jié)法法圍護(hù)結(jié)構(gòu)等的的設(shè)計與計算方方法?？焖僦卧黾訃鷩o(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定定在壓密注漿前，，可兩側(cè)每隔2m設(shè)置直徑為0.6m的鉆孔灌注樁。?？刂莆鬯艿牡乃轿灰?并確保注漿效果。。開口帷幕處的加加固及圍護(hù)技術(shù)術(shù)大統(tǒng)路地道工程程合流污水管保保護(hù)設(shè)計技術(shù)146.1.1直墻拱在小型地下通道道以及早期的人人防工程中比較較普遍，一般多多用在跨度1.5～4m左右的結(jié)構(gòu)中。。墻體：磚或塊石砌筑筑，拱體部分視其跨度大大小，采用磚砌砌拱、預(yù)制鋼筋筋混凝土拱或現(xiàn)現(xiàn)澆鋼筋混凝土土拱。拱型結(jié)構(gòu)主要承受軸向壓壓力，其中彎矩和剪剪力都較小。拱頂部分按照其其軸線形狀又可可分為：半圓拱、割圓拱拱、拋物線拱等等多種形式。磚石砌體鋼筋混凝土預(yù)制拱磚石砌體預(yù)制拱預(yù)制砌塊直墻拱形結(jié)構(gòu)6.1.2矩形閉合框架具有空間利用率率高，挖掘斷面經(jīng)濟(jì)濟(jì)，且易于施工工的優(yōu)點(diǎn)。特別是車行立交交地道、地鐵通通道、車站等最最為適用。單跨、雙跨或多多跨；有時在車站部部分還需做成多多層多跨的型式式。(一)單跨矩形閉合框框架當(dāng)跨度較小時（（一般小于6m），可采用單跨跨矩形閉合框架架。(二)雙跨和多跨的矩矩形閉合框架當(dāng)結(jié)構(gòu)的跨度較較大，或由于使使用和工藝的要要求，結(jié)構(gòu)可設(shè)設(shè)計成單跨或多跨。為了改善通風(fēng)條條件和節(jié)約材料料，中間隔墻還可開開設(shè)孔洞，不但可改善通通風(fēng)，節(jié)約材料料，而且也使結(jié)結(jié)構(gòu)輕巧、美觀觀。中間隔墻還可用用梁、柱代替。孔洞開設(shè)較大大時，隔墻的作作用即變成梁、、柱的傳力體系系。(三)多層多跨跨的矩形形閉合框框架地下廠房房(例如地下下熱電站站)等由于工工藝要求求必須做做成多層多跨跨的結(jié)構(gòu)構(gòu)。地鐵車站站部分，，為了達(dá)達(dá)到換乘乘的目的的，局部部也做成成雙層多跨跨的結(jié)構(gòu)構(gòu)。出入口接板底板頂板出入口梁柱6.1.3梁板式結(jié)結(jié)構(gòu)頂、底板板：鋼筋混凝凝土梁板板式結(jié)構(gòu)構(gòu)，圍墻和和隔墻：：磚墻；在地下水水位較高高或防護(hù)護(hù)等級要要求較高高工程中中，一般般除內(nèi)部部隔墻外外，均做成箱箱形閉合合框架鋼鋼筋混凝凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)。對于一些些大跨度度的建筑筑物，如如地下禮禮堂、地地下倉庫庫等還可可以采用用殼體結(jié)構(gòu)構(gòu)或折板板結(jié)構(gòu)。豎井風(fēng)機(jī)室走道教室教室教室連通口男廁女廁擴(kuò)散室6.2矩形閉合合框架的的計算荷載計算算，內(nèi)力力計算，，截面驗(yàn)驗(yàn)算。6.2.1荷載計算算地下結(jié)構(gòu)構(gòu)所受的的荷載，，可分為為靜載、活活載、特特載以及及地震等等偶然荷荷載三類。靜載是指長期期作用在在結(jié)構(gòu)上上的不變變荷裁，，如結(jié)構(gòu)構(gòu)自重、、土壓力力及地下下水壓力力等；活載是指結(jié)構(gòu)構(gòu)物使用用期間或或施工期期間可能能存在的的變動荷荷載，如如人群、、車輛、、設(shè)備或或施工設(shè)設(shè)備以及及施工期期間堆放放的材料料、機(jī)器器等荷載載；特載則指常規(guī)規(guī)武器(炮、炸彈彈)作用或核核武器爆爆炸形成成的荷載載。處于地震震區(qū)的地地下結(jié)構(gòu)構(gòu)，還受受到地震震荷載的的作用（（均為偶然然荷載）。關(guān)于于特載的的大小是是按照不不同的防防護(hù)等級級采用的的，它在在人防工工程的有有關(guān)規(guī)范范中有明明確的規(guī)規(guī)定。圖6-9荷載列表表序號荷載類型類別1水土壓力、結(jié)構(gòu)自重恒載2地面超載活載3特殊荷載偶然荷載4車輛爆炸荷載偶然荷載5地震荷載偶然荷載(一)頂板上的的荷載作用于頂頂板上的的荷載，包括有有頂板以以上的覆覆土壓力力、水壓壓力、頂頂板自重重、路面面活荷載載以及特特載。1．覆土壓壓力（浮容重）2．水壓力3．頂板自自重4.頂板所受受的特載載5．地面超超載(二)底板上的的荷載作用于底底板上的的荷載可可按下式式計算(三)側(cè)墻上的的荷載土層側(cè)向向壓力側(cè)向水壓壓力砂土1.0，粘土0.7。作用于側(cè)側(cè)墻上的的荷載為由于溫度度變化、、沉陷不不勻、材材料收縮縮、地震震荷載等等因素也也會使結(jié)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生生內(nèi)力，，在構(gòu)造造上采取取適當(dāng)措措施，加加配一些些構(gòu)造鋼鋼筋，設(shè)置伸縮縮縫和沉沉降縫等。6.2.2內(nèi)力計算算(一)計算簡圖圖當(dāng)不考慮慮結(jié)構(gòu)縱縱向不均均勻變形形時，結(jié)結(jié)構(gòu)可看看作平面應(yīng)變變問題。沿縱向截截取單位位長度(例如一米長)截條當(dāng)做做閉合框框架計算算。（二）截截面選擇擇在進(jìn)行內(nèi)內(nèi)力計算算之前，，先根據(jù)據(jù)以往的的經(jīng)驗(yàn)(參照已有有的類似似的結(jié)構(gòu)構(gòu))或近似計計算方法法假定各個個桿件的的截面尺尺寸。經(jīng)內(nèi)力計算算后，再來來驗(yàn)算所設(shè)截面面是否合合適。否則，重復(fù)上述述過程，直至所所設(shè)截面面合適為為止。（三）計計算方法法當(dāng)不考慮慮線位移移影響時時，可按按力矩分配配法進(jìn)行手算算。靜荷載作作用下地地層中的的閉合框框架一般般按彈性地基基上的框框架進(jìn)行行計算，彈性地地基可按按文克爾爾地基考考慮，也也可將地基視視作彈性性半無限限平面。彈性地基基上閉合合框架的的計算方方法力法計算算內(nèi)力典典型方程程——框架基本本結(jié)構(gòu)在在單位力力作用下下產(chǎn)生的的位移(不包括底底板)；——底板按彈彈性地基基梁在單單位力xi作用下算算出的切切口處方方向的位位移；——框架基本本結(jié)構(gòu)在在外荷載載作用下下產(chǎn)生的的位移(不包括底底板；)——底板按彈彈性地基基梁在外外荷裁q作用下算算出的切切口處方方向的位位移。有限元方方法6.5算例(四)設(shè)計彎矩矩、剪力力及軸力力的計算算1．設(shè)計彎彎矩2．設(shè)計剪剪力圖6-16計算彎矩矩設(shè)計彎矩矩3．設(shè)計軸軸力由特載引引起的設(shè)設(shè)計軸力力按下式式計算：：x為折減系系數(shù)；對于頂頂板取0.3，對于底底板和側(cè)側(cè)墻取0.6。6.2.3抗浮驗(yàn)算算施工期抗抗浮分階段計計算，考考慮底板板自重等等，不計計設(shè)備、、覆土、、上部結(jié)結(jié)構(gòu)自重重。措施降水、導(dǎo)濾層、外挑、、覆土、、抗拔樁等6.3截面設(shè)計計地下矩形形閉合框框架結(jié)構(gòu)構(gòu)的構(gòu)件件(頂板、側(cè)側(cè)墻、底底板)均按偏心心受壓構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行行截面驗(yàn)驗(yàn)算。截面選擇擇和強(qiáng)度度計算，，除特殊殊要求外外，一般般以混凝土土規(guī)范為準(zhǔn)。在設(shè)有支支托的框框架結(jié)構(gòu)構(gòu)中，進(jìn)進(jìn)行構(gòu)件件截面驗(yàn)驗(yàn)算時，，桿件兩兩端的截面計算算高度采用h+S/3<h1圖6-176.4構(gòu)造要求求6.4.1配筋型式式一般在角部設(shè)置置支托，并配支托鋼筋筋。當(dāng)荷載載較大時時，需驗(yàn)算抗剪剪強(qiáng)度，并配置置鋼箍和和彎起筋筋?？紤]動載載作用的的地下結(jié)結(jié)構(gòu)物，，為提高高構(gòu)件的的抗沖擊擊動力性性能，構(gòu)件斷面面上宜配配置雙筋筋。橫向鋼筋筋縱向鋼筋筋縱向鋼筋筋節(jié)點(diǎn)處分分布筋橫向鋼筋筋支托鋼筋筋支托鋼筋筋6.4.2混凝土保保護(hù)層外側(cè)與土土、水相相接觸，，內(nèi)側(cè)相相對濕度度較高。?？紤]耐耐久性。。比上部部結(jié)構(gòu)多多5-10mm，如35mm、50mm、70mm混凝土保保護(hù)層最最小厚度度表表6-16.4.3橫向受力力鋼筋受彎構(gòu)件件及大偏偏心受壓壓構(gòu)件受受拉主筋筋的配筋筋率，一般應(yīng)不不大于1.2％，最大不得得超過1.5％。配置受力力鋼筋要要求細(xì)而而密，間距70~200mm。為便于于施工，，同一結(jié)結(jié)構(gòu)中選用的鋼鋼筋直徑徑和型號號不宜過過多。通常，受受力鋼筋筋直徑d≯32mm，對于以以受彎為為主的構(gòu)構(gòu)件d≮10～14mm；對于以以受壓為為主的構(gòu)構(gòu)件d≮12～16mm。鋼筋的最最小配筋筋百分率率(%)6.4.4分布鋼筋筋由于考慮混凝凝土的收收縮、溫溫差影響響、不均均勻的沉沉陷等因素的的作用，，必須配配置一定定數(shù)量的的構(gòu)造鋼筋筋?？v向分布布鋼筋的的截面面面積，一一般應(yīng)不小于受受力鋼筋筋截面積積的l0％，同時，縱向分布布鋼筋的的配筋率率：對頂、底底板不宜宜小于0.15％；對側(cè)側(cè)墻不宜宜小于0.20％。縱向分布布鋼筋應(yīng)沿框架架周邊各各構(gòu)件的的內(nèi)、外外兩側(cè)布布置，其其間距可可采用100~300。框架角部部分布鋼鋼筋應(yīng)適適當(dāng)加強(qiáng)強(qiáng)(如加粗或或加密)，其直徑徑不小于于12~14。6.4.5箍筋地下結(jié)構(gòu)構(gòu)斷面厚厚度較大大，一般可不不配置箍箍筋?？蚣芙Y(jié)構(gòu)構(gòu)的箍筋筋間距在綁扎骨骨架中不應(yīng)大于于15d，在焊接接骨架中中不應(yīng)大大于20d(d為受力鋼鋼筋中的的最小直徑徑)，同時不不應(yīng)大于于400mm。在受力鋼鋼筋非焊接接接頭長度度內(nèi)，搭接鋼鋼筋為受拉筋時，箍筋筋間距不不應(yīng)大于于5d，為受壓筋時，箍筋筋間距不不應(yīng)大于于10d。框架結(jié)構(gòu)構(gòu)的箍筋筋一般采用[_]形直鉤槽槽形箍筋筋，這種鋼鋼筋多用用于頂、、底板，，其彎鉤必必須配置置在斷面面受壓一一側(cè)。ι形箍筋多多用于側(cè)側(cè)墻。箍筋的最大間距（（mm）6.4.6剛性節(jié)點(diǎn)構(gòu)造斜托垂直/水平長度之比1：3為宜，大小視框架跨度而而定?？蚣芄?jié)點(diǎn)處鋼筋的的布置（一）沿節(jié)點(diǎn)內(nèi)側(cè)應(yīng)沿斜托另配直線鋼鋼筋。（二）框架轉(zhuǎn)角外側(cè)的鋼筋彎曲半徑R必須為l0d以上。（三）為避免轉(zhuǎn)角角內(nèi)側(cè)受拉力時，，內(nèi)側(cè)與外側(cè)鋼筋筋無聯(lián)系，表面混混凝土容易剝落，，在角部最好配置置足夠數(shù)量的箍筋。圖6-226.4.7變形縫的設(shè)置及構(gòu)構(gòu)造比薩斜塔比薩斜塔是比薩大大教堂的鐘樓，塔塔八層，高53.3m。塔的磚石地基的的直徑為19.6m，最大深度5.5m。塔基向南傾斜，，與地面成5.5°第七層在南面突出出4.5m。比薩斜塔基礎(chǔ)底面面傾斜值，經(jīng)計算算為0.093，即9.3％,我國國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計計規(guī)范》GBJ7－89中規(guī)定：高聳結(jié)構(gòu)構(gòu)基礎(chǔ)的傾斜，當(dāng)當(dāng)建筑物高度Hg為：50m<Hg≤100m時，其允許值為0.005，即0.5％。比薩斜塔基礎(chǔ)實(shí)實(shí)際傾斜值已等于于我國國家標(biāo)準(zhǔn)允允許值的18倍。S地基產(chǎn)生的不均勻勻沉降造成的建筑筑物傾斜撫順石油一廠辦公公樓糾傾扶正前情況（（傾斜77cm)6.4.7變形縫的設(shè)置及構(gòu)構(gòu)造為防止結(jié)構(gòu)由于不均勻沉降、溫度度變化和混凝土收收縮等引起破壞，沿結(jié)構(gòu)縱向，每每隔一定距離需設(shè)設(shè)置變形縫。變形縫的間距為30m左右。變形縫分為兩種：：一種是防止由于溫度變化或混凝土土收縮而引起結(jié)構(gòu)破壞所所設(shè)置的縫，稱為為伸縮縫，另一種是防止由于于不同的結(jié)構(gòu)類型型（或結(jié)構(gòu)相鄰部部分具有不同荷載載），或不同地基基承載力而引起結(jié)構(gòu)不均勻沉陷所設(shè)置的縫，稱為為沉降縫。6.4.7變形縫的設(shè)置及構(gòu)構(gòu)造變形縫為滿足伸縮縮和沉降需要，縫寬一般為20~30mm，縫中填充富有彈彈性的材料。變形縫的構(gòu)造方式式主要分三類：：嵌縫式、貼附式、、埋入式。(一)嵌縫式材料l可用瀝青砂板、瀝瀝青板等。為了防防止板與結(jié)構(gòu)物間間有縫隙，在結(jié)構(gòu)構(gòu)內(nèi)部槽中填以瀝青青膠或環(huán)煤涂料(即環(huán)氧樹脂和煤焦焦油涂料)等以減少滲水可能能。也可在結(jié)構(gòu)外外部貼一層防水層層。嵌縫式的優(yōu)點(diǎn)是造價低，施工易。但在