(精品)地下结构2.ppt

3深基坑工程 n概述：大批的深基坑工程伴随着城市高层建筑的发展大量出现。n国外，圆形基坑的深度已达74m(日本)，直径最大的达98m(日本)，而非圆形基坑的深度已达到地下层（法国）。n国内，上海88层的金茂大厦，基坑平面尺寸为170m150m，基坑开挖深度达19.5m。上海的汇京广场，围护结构与相邻建筑最近的距离仅40cm。而无支撑基坑的开挖深度也已达到了9m。n两个功能：一是挡土；二是止水。n基坑支护分两类：n支护型将支护墙（排桩）作为主要受力构件；n支护型基坑支护包括板桩墙、排桩、地下连续墙等。n在基坑较浅时可不设支撑，成悬臂式结构；n当基坑较深或对周围地面变形严格限制时，应设水平或斜向支撑，或锚定系统；形成空间力系是发展方向。n加固型充分利用加固土体的强度。n加固型包括水泥搅拌桩、高压旋喷桩、注浆、土钉墙和树根桩等。基坑基坑侧侧壁安全等壁安全等级级及重要性系数及重要性系数 安全等级破坏后果 一级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响很严重1.10二级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响一般1.00三级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响不严重0.903.1 结构方案及选择3.1.1 结构类型支护结构类型及其适用范围 表3-1结 构 形 式适 用 范 围排桩结构稀疏排桩土质较好，地下水位低或降水效果好连续排桩土质差，地下水位高或降水效果差框架式排桩单排桩刚度不能满足变形要求组合排桩结构排桩加挡板排桩桩距较大，利用挡板传递土压并有一定防渗作用排桩加水泥搅拌桩以水泥搅拌桩互搭组成平面拱代替挡板传递土压力，具有较好防涌效果排桩加水泥防渗墙地下水位较高的软土地区排桩或组合排桩加锚杆结构开挖深度较大，排桩或组合排桩结构强度无法满足要求地下连续墙结构与地下室墙体合一，防渗性强，施工场地较小，开挖深度大沉井结构软土地区重力式挡土墙结构具有一定施工空间，软土地区图31板桩 钢板桩的打入钢板桩的打入已打入的钢板桩已打入的钢板桩基坑钢板桩基坑钢板桩exit图3-3 单排与双排桩支护结构图3-4 接头管接头的施工程序a)开挖槽段；b)吊放接头管和钢筋笼；c)浇筑砼；d)拔出接头管；e)形成接头地下连续墙成槽机地下连续墙成槽机地下连续墙导墙未浇筑地下连续墙导墙未浇筑地下连续墙导墙已浇筑地下连续墙导墙已浇筑地下连续墙的钢筋笼地下连续墙的钢筋笼地下连续墙的接头管地下连续墙的接头管地下连续墙接头管的放置地下连续墙接头管的放置地下连续墙混凝土浇筑地下连续墙混凝土浇筑土钉锚管土钉锚管土钉墙喷射混凝土土钉墙喷射混凝土土钉及喷射混凝土面层土钉及喷射混凝土面层exit3.1.2 支撑体系n支撑体系是用来支挡围护墙体，承受墙背侧土层及地面超载在围护墙上的侧压力。n支撑体系是由支撑、围檩、立柱三部分组成。特 点平面尺寸不大，且长短边长相差不多的基坑宜布置角撑。它的开挖土方空间较大，但变形控制要求不能很高钢支撑和钢筋混凝土支撑均可布置；支撑受力明确，安全稳定，有利于墙体的变形控制，但开挖土方较为困难多采用钢筋混凝土支撑；中部形成大空间，有利于开挖土方和主体结构施工多采用钢筋混凝土支撑；支撑体系受力条件好；开挖空间大，便于施工开挖面积大、深度小的基坑宜采用；在软弱土层中，不易控制基坑的稳定和变形便于土方开挖和主体结构施工，但仅适用于周边场地具有拉设锚杆的环境和地质条件斜角撑斜角撑斜角撑斜角撑exit直撑直撑ncon直撑直撑斜角撑和直撑斜角撑和直撑exit圆撑圆撑exitexit3.2 支护结构上的作用3.2.1 土压力n主动土压力和被动土压力的产生，前提条件是支护结构存在位移；n当支护结构没有位移时，则土对支护结构的压力为静止土压力。n土压力的分布与支点的设置及其数量都有关系；悬臂支护桩土压力的实测值与按朗肯公式计算值的对比，非挖土侧实测土压力小于朗肯主动土压力，即计算结果偏大。图3-5 悬臂支护桩土压力分布图3-6 芝加哥深基坑土压力实测图 图3-7 柏林地道工程土压力实测图n土的内聚力C、内摩擦角值可根据下列规定适当调整：n 在井点降低地下水范围内，当地面有排水和防渗措施时，值可提高20%；n在井点降水土体固结的条件下，可考虑土与支护结构间侧摩阻力影响，将土的内聚力c提高20%。土压力计算公式exitn主动土压力：n被动土压力：3.2.2 地面附加荷载传至n层土底面的竖向荷载qnn（1）地面满布均布荷载q0时，任何土层底面处：n（2）离开挡土结构距离为a时 n(3)作用在面积为 与挡土结构平行）的地面荷载，离开挡土结构距离a时。3.3.3 水压力n水压力，主要根据土质情况确定如何考虑水压力的问题。n对于粘性土，土体的透水性较差，此粘性土产生的侧向压力可采用水土合算的方法，即侧压力为相应深度处竖向土压力与水压力之和乘以侧压力系数。n对于砂性土，采用水土分算，即侧压力为相应深度处竖向土压力乘以侧压力系数与该深度处水压力之和。n砂土简化计算，将水压力与土压力分别计算，并把水看作是：n主动压力=静止压力=被动压力=h q0ka3.4 排桩、地下连续墙n计算主动土压力和被动土压力n并确定计算简图，确定嵌固深度、内力计算；n支护桩或墙的截面设计以及压顶梁的设计等。3.4.1 悬臂式支护结构图n根据朗肯-库伦土压力理论分层计算主动土压力和被动土压力；n在此基础上确定图3-10所示的计算简图。图 n据此简图求出嵌固深度hd;n最大弯矩截面位置及最大弯矩值；n进行配筋设计或承载力计算；n计算支护结构顶端位移。悬臂exit1）嵌固深度 据此求出嵌固深度hd图310 嵌固深度计算简图exit2)求Mmax及其位置y悬臂式支护结构最大弯矩Mmax位于基坑开挖面以下y处(如图310)，Mmax按下式求解:式中 yi剪力v0以上各层土主动土压力合力Eai对剪 力为零处的力臂长度；yp剪力v0以上各层土被动土压力合力Ep对剪力 为零处的力臂长度。y的确定 剪力为零的位置D距基坑开挖面的距离y，可按D点以上主动土压力的总和Ea等于D点以上被动土压力的总和求得。3）配筋计算 n宜按计算弯矩图配筋，当地质条件或其它影响因素较为复杂时，也可按最大弯矩断面的配筋贯通全长。n配筋应满足下式条件：4）支护结构顶端的水平位移值 y剪力为零处即D点至基坑底的距离；悬臂梁上段结构柔性变形值 下段结构在弯矩Mmax作用下产生的转角下段结构在弯矩Mmax作用下在D点产生的水平位移-y