[资料转载]基坑工程课件 [复制链接]

非常感谢！

楼主介绍一下了，谢谢

好书，下载学习啦

也想下载学习学习，谢谢

谢谢楼主，辛苦了

.深基坑支护类型选择 8a!2zwUBV  
tAt;bYjb\  
深基坑支护不仅要求确保边坡的稳定，而且要满足变形控制要求，以确保基坑周围的建筑物 、地下管线、道路等的安全。如今支护结构日臻完善，出现了许多新的支护结构形式与稳定 边坡的方法。 cV(H<"I  
(\q[gyR  
根据本地区实际情况，经比较采用钻孔灌注桩作为挡土结构，由于基坑开采区主要为粘性土 ，它具有一定自稳定结构的特性，因此护坡桩采用间隔式钢筋混凝土钻孔灌注桩挡土，土层 锚杆支护的方案，挡土支护结构布置如下：(1)护坡桩桩径600mm，桩净距1000mm；(2)土层 锚杆一排作单支撑，端部在地面以下2.00mm，下倾18°，间距1.6m；(3)腰梁一道，位于坡 顶下2.00m处，通过腰梁，锚杆对护坡桩进行拉结；(4)桩间为粘性土不作处理。 u p~@?t2  
Jh(mbD  
2.深基坑支护土压力 Gavkil  
2_Jb9:/X  
深基坑支护是近些年来才发展起来的工程运用学科，新的完善的支护结构上的土压力理论还 没有正式提出，要精确地加以确定是不可能的。而且由于土的土质比较复杂，土压力的计算 还与支护结构的刚度和施工方法等有关，要精确地确定也是比较困难的。目前，土压力的计 算，仍然是简化后按库仑公式或朗肯公式进行。常用的公式为： |bvGYsn_#=  
sBB:$X  
主动土压力： W["HDR  
a?\ `  
Eα=1/2γH2tg2(45°-Φ/2)-2CHtg(45°-Φ/2)+2C2/γ jrdtd6b}  
)Jz!Ut  
工中：Eα--主动土压力(KN)，γ--土的容重，采用加权平均值。H--挡土桩长(m) 。Φ--土的内摩擦角(°)。C--土的内聚力(KN)。 z{V8@q/  
M[vCpa  
被动土压力：EP=1/2γt2KPCt DzmqR0)  
_pW'n=}R  
式中：EP--被动土压力(KN)，t--挡土桩的入土深度(m)，KP--被动土压力系数， 一般取K2=tg2(45°-Φ/2)。 9>zDJx  
[R$liN99z;  
由于传统理论存在达些不足，在工程运用时就必须作经验修正，以便在一定程度上能够满足 工程上的使用要求，这也就是从以下几个方面具体考虑： /]l f>\x1  
c8tP+O9  
2.1.土压力参数：尤其抗剪强度C/Φ的取值问题。抗剪强度指标的测定方法有总应力法和有 效应办法，前者采用总应力C、Φ值和天然重度γ(或饱和容量)计算土压力，并认为水压力 包括在内，后者采用有效应力C、Φ及浮容量γ计算土压力，另解水压力，即是水土分算。 总应办法应用方便，适用于不透水或弱透水的粘土层。有效应力法应用于砂层。 I,z"_[^G  
HqDa2q4  
2.2.朗肯理论假定墙背与填土之间无摩擦力。这种假设造成计算主动土压力偏大，而被动土 压力偏小。主动土压力偏大则是偏安全的，而被动土压力偏小则是偏危险的。针对这一情况 ，在计算被动土压力时，采用修正后的被动土压力系数KP，因为库仑理论计算被动土压力 偏大。因此采用库仑理论中的被动土压力系数擦角δ，克服了朗肯理论在此方面的假定。可 以求得修正后的KP是：KP=〔CosΨDCosδ[KF)]-Sin(Ψo+ δ)SinΨo〕2 q\G{]dz?R  
U*xxrt/On/  
式中是按等值内摩擦角计算，对粘性土取ΦD=Φ是根据经验取值，δ一般为1/3Φ-2/3Φ 。 Z[bv0Pr  
,"C&v~  
2.3.用等值内摩擦角计算主动土压力。在实践中，对于抗深在10m内的支护计算，把有粘聚 力的主动土压力Eα，计算式为：E=1/2CHtg2(45°-Φ/2)+2C2/γ。 ,m"l\jP  
L.Vq1RU\"  
用等值内摩擦角时，按无粘性土三角形土压力并入Φo，E=1/2γH2tg(45°-Φ/ 2)，而E=E由此可得：tg(45°-[SX(]Φo2= rH2tg2(45°-Ψ/2)-4CHtg(45°-Ψ/2)+4C2/r2rH2 k^yy$^=<  
Q}ZBr^*]1e  
2.4.深基坑开挖的空间效应。基坑的滑动面受到相邻边的制约影响，在中线的土压力最大， 而造近两边的压力则小，利用这种空间效应，可以在两边折减桩数或减少配筋量。 jM;d>Gymx  
~{Ua92zV9  
2.5.重视场内外水的问题。注意降排水，因为土中含水量增加，抗剪强度降低，水分在较大 土粒表面形成润滑剂，使摩擦力降低，而较小颗粒结合水膜变厚，降低了土的内聚力。 tQCj)Ms'X  
(77Dif0)'  
综上所述，结合本场地地质资料以及所选择的基抗支护形成，水压力和土压力分别按以下方 式计算： Z0z)  
;>'SV~F  
2.5.1.水压力：因支护桩所处地层主要为粘性土层，且为硬塑中密状态，另开挖前已作降水 处理，故认为此压力采用水土合算是可行的。 v5gQ9  
gTyW#verh$  
2.5.2.土压力：桩后主动土压力，采用朗肯主动土压力计算，即：Eα=1/2γH2tg2(4 5°-Φ/2)-2CHtg(45°-Φ/2)+2C2/γ *U2Ck<"]  
sK[Nti0  
桩前被动土压力，采用修正后的朗肯被动土压力计算，即：EP＝1/2γt2KP+2KP Ct。 @s?oJpo  
2q$X>ImI$  

式中：KP＝〔CosΨCosδ-Sin(Ψ+δ)SinΨ 〕2 3?]S,~!F  
*ig5Q(b*N  
3.护坡桩的设计 t>-XT|lV  
]:Wb1  
该工程支护结构主要采用钢筋混凝土钻孔灌注桩加斜土锚的设计方案，桩的直径为600mm， 桩间净距为1000mm。考虑基坑附近建筑屋的影响，还有环城南路上机车等动截荷的影响，支 护设计时，笔者参照部分支护结构设计的相关情形取地面均布载荷q=40KN/m，其他结构及土 的工程地质概况见下图： (F_7%!g1d  
cxk=| ?l  
3.1.桩上侧土压力：①桩后侧主动土压力，因为桩后土为三层(杂添土、粘土、粉粘土)所以 计算时采用加权平均值的C、Φ、γ，Φ=21.32，得：Eα=4.7H2-2.76H+108.49；②桩 前侧被动土压力：因为桩前侧土为两层(粘土层、粉质粘土层)，所以计算时应采用加权平均 值的C′、Φ′、γ′，得：EP＝33.89676t2+104.5t；③均布载荷对桩的侧压力：由公 式Eq＝qKaH，得：Eq=18.672H。 2O^32TdS  
}K+\8em  
3.2.桩插入深度确定：计算前须作如下假设：(1)锚固点A无移动；(2)灌注桩埋在地下无移 动；(3)自由端因较浅不作固定端，按地下简支计算。 @]yQJuXA&Z  
_]Z$YM  
3.2.1.建立方程：对铰点(锚固点)A求矩，则必须满足：ΣMA=0 6vZt43"m?\  
1(D1}fcul  
所以有：1KEP(23t+h-a)=Eq〔23 (h+t)-a〕+Ep(h+t2-α)q np&HEh 6  
1URT2$2p  
式中：K为安全系数，取2，得：8.31t3+82.97t2-138.75t=114.12 L7[X|zmy*x  
f3\w99\o  
3.2.2.插入深度及柱长计算：根据实际情况t取最小正解；t=1.99m。 hXBqz9
 
ar=hx+  
根据《建筑结构设计手册》及综合地质资料，取安全系数为1.2，所以桩的总长度为：L=h+1 .5t=8.5+1.2♀1.99=12.4(m) Zm5nLxM  
),z,LU Yf  
3.3.锚拉力的计算：由于桩长已求出，对整个桩而言，由于力平衡原理可以求出A点的锚拉 力，ΣFA=0，即：Eα+Eq=Ep+TA，取t=1.99解得：TA=194.35(KN) }"g@E-]N  

4.土层锚定设计 (2 mS v  
5@""_n&FV  
锚固点埋深α=2m，锚杆水平间距1.6m，锚杆倾角18°，这是因为考虑到：(1)基坑附近有环 城南路和建筑物的存在，倾角小，锚杆的握裹力易满足；(2)支护所在粘土层较厚，并且均 一，可作为锚定区；(3)粘土层的下履层(粉质粘土层、粉砂层、圆砾层)都是饱水且较薄。 bwT"$Ee  
M!{Rq1M  
4.1.土层锚杆抗拔计算：土层锚杆锚固端所在的粘土层：c=47.7kpΨ=20.72°r=20 .13kN/m2 &8.z$}m  
8F.(]@NY  
4.1.1.土层锚杆锚非固端段长度的确定，如图所示： MEDskvBG  
H?ieNXP7{  
由三角关系有：BF=sin(45°-Φ/2)/sin(45°-Φ/2+a)·(H-a-d)代入数据计算得：BF=5.06 m Z|f^nH#-C  
!fif8kf  
4.1.2.土层锚杆锚段长度的确定：该土层锚杆采用非高压灌浆，则主体抗压强度按下面公式 计算：r=C+(1/2)rhtgΨ。式中：r--埋深h处的抗剪强度，K--安全系数1.5，d--锚杆 孔径，取0.12m，锚固段长度L=17.98m &AN%QhI  
Yr Preuh  
5.结论 PwRNBb}6  
R2'C s  
深基坑支护工程是近二十年来随着城市高层建筑发展而发展的一门新的实践工程学，它还有 待于理论上的完善，如何取一种在经济技术上都合理的支护类型就必须充分考虑现场环境、 工程地质条件以及工程要求。 M~#5/eRX  

海南商业广场营业楼锚杆施工 &<m WA]cAL  
C[^a/P`i  
关键字：锚杆施工，钻孔，注浆，锚锁张拉 Pm'.,?"  
　　海南商业广场基坑位于海口市中心区，东面有海台大厦、四层办公楼，西面临南宝路，北面临海秀路，南面较空。 :s
? y,  
　　基坑开挖深度10m，长153m，宽77m。土层力学指标如表1所示。 5,g$|,Shv  
((n5';|N  
　　基坑护壁采用桩、锚结构，旋喷桩封水。大体上分四个单元，设计参数如表2所示。 `<bCq\+`  
T`j  
　　基坑四周设有高压旋喷止水桩，桩径Φ650mm，桩长13.5m。 `z5v}T  
　　锚索孔径Φ130mm，角度20°，东面锚索距地面高度分别为3.1m，6.1m，4.1m，6.6m；南、西、北三面锚索距地面高度分别为3.1m，6.1m。 >2*6qx>V  
　　一、锚杆施工 
#=>kw^5  
　　1．锚杆施工流程 ,[+ZjAyG}#  
　　确定孔位→钻孔就位→调整角度→钻孔→清孔→安装锚索→一次注浆→二次补浆→施工锚索腰梁→张拉→锚头锁定→割除锚头多余钢铰线，对锚头进行保护。 6k@[O@)  
　　2．确定孔位 9?v)  
　　钻孔位置直接影响锚杆的安装质量和力学效果，因此，钻孔前应由技术人员按设计要求定出孔位，标注醒目的标志，不可由钻机机长目测定位。 YL_!#<k@  
　　3．调整钻杆角度 48W:4B'l9  
　　钻孔就位后，由机长调整钻杆钻进角度，并经现场技术人员用量角仪检查合格后，才可正式开钻。另外，要特别注意检查钻杆左右倾斜度。因本工程第一道锚杆均为一桩一锚，水平间距才1米，钻孔过大的左右倾斜度会导致相邻两根锚杆锚固体的间距变小，出现应力集中，影响锚固效果，入射角允许偏差±2°。 5Xla_@WLW  

4．钻孔 \0xzBs1!  
　　因本工程地质较复杂，锚杆通过旋喷桩、粘土及砂土，通过旋喷桩、粘土层时容易堵管，而通过砂土时极容易塌孔。经比较，采用等同锚杆直径的套管跟进，压水钻进的方法钻孔，钻进时压力水从钻管流向孔底，在一定水头压力下，水流携带钻削下来的土屑排出孔外，钻进时要不断供水冲洗，包括接长钻管和暂时停机，而且要始终保持孔口水位，若发现不能压水进去，说明已堵管，应拔出钻管，把粘土塞取出，再继续钻进。待钻进至规定深度（钻孔深度大于锚杆长度0.5m），钻机继续旋转，并压水冲洗残留在孔中的土屑，直到流出的水不浑浊为止。此时应安插锚索，并立即注浆。 a^(S!I  
　　5．锚索的制作与安装 q|m#IVc  
　　（1）每根钢铰线的下料长度＝锚杆设计长度＋腰梁的宽度＋锚索张拉时端部最小长度（与选用的千斤顶有关）。 <$Xn:B<H  
　　本工程为：下料长度＝锚杆设计长度＋1.1m。 eo-XqiJ,]  
　　（2）钢铰线自由段部分应满涂黄油，并套入塑料管，两端绑牢，以保证自由段的钢铰线能伸缩自由。 <%T%NjNPQ  
　　（3）捆扎钢铰线隔离架沿锚杆长度方向每隔1.5m设置一个。 u_$6LEp-  
　　（4）锚索的安插 tauP1&%oH{  
　　锚索加工完成，经检查合格后，安装前小心运至孔口。入孔前将4"镀锌管（作注浆管）平行并入一起，然后将锚索与注浆管同步送入孔内，直到孔口外端剩1.1m为止。如发现锚索安插人管内困难，说明钻管内有粘土堵管，不要再继续用力插入，使钢铰线与隔离架松散，而应把钻管拔出，清除出钻孔内的粘土，重新在厚位钻孔到位。 #IcT @(  
　　6．注浆 H7 o$O  
　　（1）本工程采用边注浆边拔管的注浆方法，拔管比注浆迟后不小于5m。 s#4))yUR6Z  
　　（2）采用425。普通硅酸盐水泥配制水泥浆，水灰比控制在0.4～0.45，注浆压力控制在0.4～0.6Mpa，直到孔口溢出浆。此时就把钻管全部拨出，注浆管不拔。 `=WzG"  
　　（3）接着用水泥袋湿粘土加钢板封口，并严密堵实，以0.4～0.6Mpa稳压注浆5分钟，才拔出注浆管。 ]g>T9,)l  
　　（4）注浆量要大于其理论计算量的1.2倍。本工程所有锚杆的注浆量均大于1.25倍。 GIJV;7~  

7．锚索张拉与锁定 JT}dor  
　　（1）张拉前首先处理好腰梁表面锚索孔口使其平整，避免张拉应力集中，加垫－200×200×8的钢板，用60KN的拉力进行预拉。 L|vaTidc0  
　　（2）张拉时，锚固体的强度应达到l5Mpa（以试块试压为依据）。 zhD`\&G.  
　　（3）考虑到设计要求张拉荷载要达到设计拉力，而锁定荷载为设计拉力的85%，因此张拉时的锚头处不放锁片，张拉荷载达设计拉力后，卸荷到0，再锚头安插锁片，才张拉到锁定荷载。 9QO!vx  
　　（4）张拉过程中，按照设计要求张拉荷载分级及观测时间进行，每级加荷等级观测时间内，测读锚头位移不应少于3次。当张拉等级达到设计拉力时，保持10分钟（砂土）至15分钟（粘性土，在观测时间内测读锚头位移）3次，每次测读位移值不大于1mm才算变位趋于稳定，否则继续观察其变位趋于稳定方可。 <L[ *hp  
　　（5）考虑到相邻锚杆的水平间距才1m，锚杆张拉对邻近锚杆有影响，因此本工程采用"跳张法"的张拉顺序进行张拉。 a?f5(qW3  
　　二、钻杆施工引起地面塌陷的分析 e{d_p%(  
　　第一排锚杆钻孔时，出现有涌水、涌砂、孔口塌孔，引起地面塌陷。分析认为，以下几点是主要原因： B]CS2LEqh  
　　（1）坑内降水，坑外封水，使坑外水位明显高于坑内水位，坑外砂土本身饱和水易流动所引起。在锚杆施工过程中，我们发现这个问题后，曾要求建设方及监理方同意在基坑南边设置5个坑外降水井（因南边距建筑物约有40m），不被采纳。 gqKC4'G0  
　　（2）第一排锚索孔口在人工填砂与淤泥质粘土层交界面处，因人工填砂层，结构松散，未完成自重固结，而且滞水，淤泥质粘土透水性差，使其交界面水量较丰富，导致钻孔时涌水、涌砂，孔口塌孔，给施工中造成一定的困难。碰到这个问题后，建议设计院把第一排锚索孔口标高降低0.3m，设计院有关人员经现场观察后，采纳我方意见。 o
%QhV6(F  
　　（3）边注浆边拔管的注浆工艺加剧了涌砂现象。从地层结构可知，锚索孔均穿过粘土层，钻孔时极容易被粘土塞堵管，为实现边注浆边拔管的注浆工艺，有时须把第一次钻进后将钻管拔出处理掉钻管内的粘土塞，然后进行二次钻进。两次钻进使孔壁受到重复扰动，增加了涌砂的机会。 1mkQ"E4  
　　（4）锚索孔直径较大（Φ130mm），在砂层中不易成孔，塌孔、涌砂也会引起地面塌陷。 ~6pCO
S}  
　　三、对桩锚支护结构设计的讨论 ;L MEU_  
　　桩锚结构中桩是抗弯构件，锚索是抗拉构件。桩是基坑开挖前设置的，锚索是在基坑开挖过程中设置的。基坑是分层开挖形成的，随着开挖的进行，坑壁土体产生应力重新分布，支护结构与土体相互作用，因此护壁设计必须考虑开挖过程、空间、时间效应。 &ij^FAM  
　　1．设置第一排锚索 "dFdOb"O-  
　　要决定的问题主要有两方面：锚索位置和锚索锚固力。锚索距地表高度应大于Hc，小于Hk。这里Hc是土体自稳高度，Hk是护壁桩极限抗弯高度。另外也应考虑桩顶最大位移值及土层分布情况，尽可能把锚索孔口位置设在不易涌水、涌砂，孔口塌孔处。 D<$j`r  
　　2．锚索自由段和锚固段的作法来源于极限平衡理论。锚索在滑动面以内部分称自由段，滑动面以外部分称锚固段。自由段的作用是传递预应力，锚固段的作用是承担预应力。近年来基坑边坡稳定分析多采用朗肯力学模型，其滑动面与水平夹角β＝45°＋Φ/2。对于海南商业广场基坑Φ角取加权平均值求得β＝51°，由此求得东、南、西、北四面锚索自由段长度列于表3。假定Φ=0，按圆弧滑动面求得的自由段长度也列于表3。从表3可以看出：自由段长度设计值比朗肯值大5－7.5m，比圆弧面值大3.5－6.5m。 #0#V$AA>  
　　从造价上讲，自由段过长是多余的浪费。从技术上讲咱由段过长反而增加护壁桩桩顶位移。 +K @J*W 1  
.oB'ttF1  
　　3．锁定荷载的确定 E}E7VQjM  
　　原设计规定：锚索预应力张拉到设计值后，在观测时间内观察锚固位移趋于稳定时，可锁定。下面经南面（2号桩）第一排锚索为例进行分析。自由段长9m，锚固力P＝287.3kn，安全系数1.5，锚索钢铰线拙模量E＝l.94×102KN/mm2，强度标准值为1860KNmm2，截面面积S＝140mm2×3。 4?*`:  

计算分析： \ltErd-  
　　若锚索张拉锁定后下层土开挖引起外锚头产生2cm水平位移，由上述数据求得锚头水平位移使锚索产生的附加应力为： as\)S?0`.  
S<)RVm,!e  
　　结论：一排锚索锁定荷载达到设计值是不科学的。应考虑到开挖时土体应力释放引变形而导致的附加应力，一排锚索锁定荷载为设计值的85%左右较为合理。我们建议，设计院采纳。 9'1;-^U1  
　　4．锚索孔直径的选择 $]`'Mi  
　　近年来海口施工的锚索孔径都为Ф1l0mm，唯独海南商业广场设计成Ф130mm-Ф150mm。同在海秀路上相距200－400m远的绿岛大厦基坑锚索、新世纪大厦基坑锚索均设计面Ф110的孔径都已成功（三个基坑的地质条件相似，开挖深度接近，锚固力属于同一量级）。 M<hs_8_*  
　　会审图纸时我们曾提出：孔径采用Ф130mm－Ф150mm，在砂层不易成孔，会导致塌孔，涌砂引起地面塌陷。当时设计院没有听取这种意见，后来在施工中发现有多个钻孔涌砂后，才把Ф150mm孔径改为Ф130mm实践证明砂层中确实不易成孔，塌孔涌砂严重引起地面下沉、塌陷。土体被扰动后较大范围土体应力重新分布从而增大了土体位移。 H znI R  
　　以上事实说明，当锚固力不太大时应尽量避免采用大孔径锚杆。 (W{rv6cq  
　　本工程基坑支护结构锚杆有752根，总长15023m，抽查42根锚杆进行抗拔力检验，全部合格。 qugPs(uQ  
　　在预应力张拉中发现有两根锚杆抗拔力达不到设计拉力值，合格率达99.7%。 j8F~j?%!  
　　经过几个月的地下室施工，现已完成二层地下室主体工程，基坑支护结构稳定，护壁桩顶最大水平位移为65mm，附近建筑物未发现有变形成裂缝。只是基坑四周附近地面有下沉、塌陷。 @vDgpb@TM  
　　我们认为在深基坑支护结构的设计与施工，能按CSC工法的方法与思想来进行，即把设计与施工综合成一个整体来考虑，会取得更好的效果。 AX^3uRQJ