最新地下建筑规划与设计-10PPT课件.ppt
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1、地下建筑规划与设计地下建筑规划与设计-10安徽理工大学安徽理工大学地下工程施工地下工程施工第第10章章安徽理工大学安徽理工大学 安徽理工大学安徽理工大学 安徽理工大学安徽理工大学 安徽理工大学安徽理工大学 安徽理工大学安徽理工大学 安徽理工大学安徽理工大学 安徽理工大学安徽理工大学 10.2 地下工程明挖法施工地下工程明挖法施工 明挖法施工的一般明挖法施工的一般程序程序是:从地表向下开挖基坑至设计是:从地表向下开挖基坑至设计标高,然后自下向上构筑防水设施和主体结构,最后回标高,然后自下向上构筑防水设施和主体结构,最后回填恢复路面。图填恢复路面。图10.2为某地铁车站(两层三跨结构)明为某地铁车
2、站(两层三跨结构)明挖法施工步骤图。挖法施工步骤图。安徽理工大学安徽理工大学 地下工程明挖法施工步骤地下工程明挖法施工步骤安徽理工大学安徽理工大学 地下工程明挖法施工步骤地下工程明挖法施工步骤安徽理工大学安徽理工大学 地下工程明挖法施工步骤地下工程明挖法施工步骤安徽理工大学安徽理工大学 地下工程明挖法施工步骤地下工程明挖法施工步骤安徽理工大学安徽理工大学 10.2.1 敞口放坡施工法敞口放坡施工法 放坡基坑放坡基坑是指不采用支撑形式,而采用放坡施工方法进是指不采用支撑形式,而采用放坡施工方法进行开挖的基坑工程,有些学者也称之为行开挖的基坑工程,有些学者也称之为大开挖基坑大开挖基坑,一,一般认为
3、对于基坑开挖深度较浅,施工场地空旷,周围建般认为对于基坑开挖深度较浅,施工场地空旷,周围建筑物和地下管线及其他市政设施距离基坑较远的情况,筑物和地下管线及其他市政设施距离基坑较远的情况,可以采用大开挖方式。可以采用大开挖方式。 当基坑开挖深度较大时,如果考虑采用放坡开挖,一般当基坑开挖深度较大时,如果考虑采用放坡开挖,一般在坡面上要设置土锚或土钉等临时挡土结构。保证基坑在坡面上要设置土锚或土钉等临时挡土结构。保证基坑边坡的稳定非常重要,否则一旦边坡坍塌,不但地基受边坡的稳定非常重要,否则一旦边坡坍塌,不但地基受震,影响承载力,而且也影响周围地下管线、地面建筑震,影响承载力,而且也影响周围地下管
4、线、地面建筑物和交通安全。物和交通安全。安徽理工大学安徽理工大学 10.2.1.1 影响基坑边坡稳定的因素影响基坑边坡稳定的因素 基坑边坡坡度是直接影响基坑稳定的重要因素,当基坑边坡土体中基坑边坡坡度是直接影响基坑稳定的重要因素,当基坑边坡土体中的剪应力大于土体的抗剪强度时,边坡就会失稳坍塌。其次,施工的剪应力大于土体的抗剪强度时,边坡就会失稳坍塌。其次,施工方法不当也会造成边坡失稳,主要表现为:方法不当也会造成边坡失稳,主要表现为:1.没有按设计坡度进行边坡开挖。没有按设计坡度进行边坡开挖。2.基坑边坡坡顶堆放材料、土方,以及运输机械车辆等增加附加基坑边坡坡顶堆放材料、土方,以及运输机械车辆
5、等增加附加荷载。荷载。3.基坑降排水措施不力。地下水未降至基底以下,而地面雨水、基坑降排水措施不力。地下水未降至基底以下,而地面雨水、基坑周围地下给排水管线漏水渗流至基坑边坡的土层中,使土基坑周围地下给排水管线漏水渗流至基坑边坡的土层中,使土体湿化,土体自重加大,增加土体中的剪应力。体湿化,土体自重加大,增加土体中的剪应力。4.基坑开挖后暴露时间过长,经风化而使土体变松散。基坑开挖后暴露时间过长,经风化而使土体变松散。5.基坑开挖过程中,未及时刷设,甚至挖反坡,使土体失去稳定基坑开挖过程中,未及时刷设,甚至挖反坡,使土体失去稳定性。性。安徽理工大学安徽理工大学 10.2.1.1 影响基坑边坡稳
6、定的因素影响基坑边坡稳定的因素为保持基坑边坡的稳定,可采取以下措施:为保持基坑边坡的稳定,可采取以下措施:根据土层的物理力学性质确定基坑边坡坡度,并于不同土层根据土层的物理力学性质确定基坑边坡坡度,并于不同土层处做成折线形或留置台阶;处做成折线形或留置台阶;必须做好基坑降排水和防洪工作,保持基底和边坡的干燥;必须做好基坑降排水和防洪工作,保持基底和边坡的干燥;基坑放坡坡度受到一定限制而采用围护结构又不太经济时,基坑放坡坡度受到一定限制而采用围护结构又不太经济时,可采用坡面土钉、挂金属网喷混凝土或抹水泥砂浆护面;可采用坡面土钉、挂金属网喷混凝土或抹水泥砂浆护面;严格控制基坑边坡坡顶严格控制基坑边
7、坡坡顶12m 范围堆放材料、土方和其他重范围堆放材料、土方和其他重物,以及较大的机械等荷载;物,以及较大的机械等荷载;基坑开挖过程中,随挖随刷边坡,不得挖反坡;基坑开挖过程中,随挖随刷边坡,不得挖反坡;暴露时间在暴露时间在1年以上的基坑,一般可采取护坡措施。年以上的基坑,一般可采取护坡措施。安徽理工大学安徽理工大学 10.2.1.2 基坑边坡的确定基坑边坡的确定 确定基坑边坡坡率(度)有确定基坑边坡坡率(度)有3种方法,即计算法、图解种方法,即计算法、图解法和查表法。法和查表法。 1.计算法计算法(1)位于无黏性土层的基坑边坡坡率计算)位于无黏性土层的基坑边坡坡率计算 图图10.3所示为一坡角
8、为所示为一坡角为的无黏性土边坡,斜坡上土颗粒的无黏性土边坡,斜坡上土颗粒的下滑力的下滑力T和抗滑力和抗滑力T分别为:分别为:安徽理工大学安徽理工大学 10.2.1.2 基坑边坡的确定基坑边坡的确定(1)位于无黏性土层的基坑边坡坡率计算)位于无黏性土层的基坑边坡坡率计算 定义边坡稳定性安全系数定义边坡稳定性安全系数K为:为: 由上式可知,只要满足由上式可知,只要满足 1,边坡均为稳,边坡均为稳定的,且与开挖高度无关。定的,且与开挖高度无关。 是针对均质土层和边坡上无渗流的简单情况而言,如实是针对均质土层和边坡上无渗流的简单情况而言,如实际情况较为复杂时,可用加大安全系数的方法予以解决际情况较为复
9、杂时,可用加大安全系数的方法予以解决安徽理工大学安徽理工大学 10.2.1.2 基坑边坡的确定基坑边坡的确定(2)位于黏性土层的基坑边坡)位于黏性土层的基坑边坡 黏性土边坡由于剪切破坏产生滑移,其滑动面大多呈现黏性土边坡由于剪切破坏产生滑移,其滑动面大多呈现圆簸形,在工程应用上常假定为圆弧形,并按平面问题圆簸形,在工程应用上常假定为圆弧形,并按平面问题进行分析。常用的分析方法为瑞典法,又称进行分析。常用的分析方法为瑞典法,又称瑞典条分法瑞典条分法。安徽理工大学安徽理工大学 10.2.1.2 基坑边坡的确定基坑边坡的确定(2)位于黏性土层的基坑边坡)位于黏性土层的基坑边坡 黏性土边坡由于剪切破坏
10、产生滑移,其滑动面大多呈现黏性土边坡由于剪切破坏产生滑移,其滑动面大多呈现圆簸形,在工程应用上常假定为圆弧形,并按平面问题圆簸形,在工程应用上常假定为圆弧形,并按平面问题进行分析。常用的分析方法为瑞典法,又称进行分析。常用的分析方法为瑞典法,又称瑞典条分法瑞典条分法。安徽理工大学安徽理工大学 10.2.1.2 基坑边坡的确定基坑边坡的确定(2)位于黏性土层的基坑边坡)位于黏性土层的基坑边坡 由于每次计算的滑动圆弧的圆心都是任选的,故选定的滑由于每次计算的滑动圆弧的圆心都是任选的,故选定的滑动面不一定为最危险滑动面。为了求得最危险滑动面,需动面不一定为最危险滑动面。为了求得最危险滑动面,需采用采
11、用试算法试算法,即选择多个旋转中心,按上述方法分别计算,即选择多个旋转中心,按上述方法分别计算其相应的稳定性安全系数,其中最小安全系数所对应的滑其相应的稳定性安全系数,其中最小安全系数所对应的滑动面就是最危险滑动面,如这个最小安全系数小于允许值动面就是最危险滑动面,如这个最小安全系数小于允许值(1.11.5),表明所设计的边坡坡率(度)过大,边坡不),表明所设计的边坡坡率(度)过大,边坡不能维持稳定,应重新设计坡率(度),直到其最小安全系能维持稳定,应重新设计坡率(度),直到其最小安全系数大于允许值为止。数大于允许值为止。 试算法的计算工作量很大,一般都编成计算机程序进行。试算法的计算工作量很
12、大,一般都编成计算机程序进行。安徽理工大学安徽理工大学 10.2.1.2 基坑边坡的确定基坑边坡的确定22.图解法图解法 对于基坑边坡坡度为直线,坡顶为一平面,而土质均匀时对于基坑边坡坡度为直线,坡顶为一平面,而土质均匀时,其稳定边坡率(度)或极限坡高,可由根据计算资料综,其稳定边坡率(度)或极限坡高,可由根据计算资料综合整理而得到的图合整理而得到的图10.5来求得。来求得。安徽理工大学安徽理工大学 10.2.1.2 基坑边坡的确定基坑边坡的确定3. 查表法查表法 在地下铁道的建设中,特别是北京地下铁道一、二期工程的明挖施在地下铁道的建设中,特别是北京地下铁道一、二期工程的明挖施工中,一般在地
13、质条件良好、土质较均匀而地下水位低或通过降水工中,一般在地质条件良好、土质较均匀而地下水位低或通过降水将地下水位维持在基底面以下时,常采用查表法确定基坑边坡的坡将地下水位维持在基底面以下时,常采用查表法确定基坑边坡的坡度,根据地基基础设计规范并结合北京地下铁道一、二期工程施工度,根据地基基础设计规范并结合北京地下铁道一、二期工程施工经验给出表经验给出表10.1和表和表10.2,施工时可作为参考。,施工时可作为参考。安徽理工大学安徽理工大学 10.2.1.2 基坑边坡的确定基坑边坡的确定3. 查表法查表法表表10.2 土质基坑边坡坡度表土质基坑边坡坡度表安徽理工大学安徽理工大学 10.2.2 围
14、护结构施工法围护结构施工法10.2.2.1 工字钢桩围护结构工字钢桩围护结构 作为基坑围护结构主体的工字钢,一般采用作为基坑围护结构主体的工字钢,一般采用50号、号、55号号和和60号的大型工字钢,基坑开挖前,在地面用冲击式打号的大型工字钢,基坑开挖前,在地面用冲击式打桩机沿基坑设计边线逐根打入地下,桩间距一般为桩机沿基坑设计边线逐根打入地下,桩间距一般为1.01.2m。若地层为饱和淤泥等松软土层,也可采用静力压。若地层为饱和淤泥等松软土层,也可采用静力压桩机和振动打桩机进行沉桩。基坑开挖时,随着挖土方桩机和振动打桩机进行沉桩。基坑开挖时,随着挖土方及时在桩间插入及时在桩间插入5cm 厚的水平
15、木背板,以挡住桩间土体厚的水平木背板,以挡住桩间土体。在基坑开挖至一定深度后,若悬臂工字钢的刚度和强。在基坑开挖至一定深度后,若悬臂工字钢的刚度和强度都不够了,就需要设置腰梁、横撑或锚杆(索),腰度都不够了,就需要设置腰梁、横撑或锚杆(索),腰梁多采用大型槽钢、工字钢制成,横撑则可采用钢管或梁多采用大型槽钢、工字钢制成,横撑则可采用钢管或组合钢梁。组合钢梁。安徽理工大学安徽理工大学 10.2.2.1 工字钢桩围护结构工字钢桩围护结构安徽理工大学安徽理工大学 10.2.2.2 钢板桩钢板桩围护结构围护结构 温州基坑温州基坑钢板桩加土钉围护结构钢板桩加土钉围护结构安徽理工大学安徽理工大学 10.2
16、.2.2 钢板桩钢板桩围护结构围护结构 钢板桩常用断面形式,多为钢板桩常用断面形式,多为U型或型或Z型。我国地下铁道施型。我国地下铁道施工中多用工中多用U型钢板桩,其沉放、拔除方法、使用的机械型钢板桩,其沉放、拔除方法、使用的机械均与工字钢桩相同,但其构成方法则可分为单层钢板桩均与工字钢桩相同,但其构成方法则可分为单层钢板桩围堰、双层钢板桩围堰及屏幕等等。由于地下铁道施工围堰、双层钢板桩围堰及屏幕等等。由于地下铁道施工时基坑较深,为保证其垂直度又方便施工,并使其能封时基坑较深,为保证其垂直度又方便施工,并使其能封闭合拢,多采用闭合拢,多采用屏幕式构造。屏幕式构造。 钢板桩围护结构钢板桩围护结构
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