《基坑工程技術(shù)規(guī)程》修訂要點(diǎn)介紹.ppt

,基坑工程技術(shù)規(guī)程修訂要點(diǎn)介紹 L.S.Z 2012年 10月,關(guān)于修訂的背景,在武漢市及湖北省建設(shè)工程中，深基坑開挖問題提上議事日程大致始于上世紀(jì)90年代初期，迄今大約有20年左右。有關(guān)基坑工程的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也應(yīng)運(yùn)而生，并隨著時(shí)間推移和建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大而累次升版?，F(xiàn)行湖北省地方標(biāo)準(zhǔn)（基坑工程技術(shù)規(guī)程DB42 159-2004）的前身最早為武漢市1995年頒布的武漢市深基坑工程技術(shù)指南。1998年，升格為省標(biāo)深基坑工程技術(shù)規(guī)定。2004年再次修訂為基坑工程技術(shù)規(guī)程，即現(xiàn)行規(guī)程。其中指南與規(guī)定由已故工程院院士劉廣潤主編。自指南問世至今，已有17年了，現(xiàn)行規(guī)程實(shí)施至今也有7年了。 就武漢市而言，大批高層、超高層樓宇的興建、城市交通（輕軌、地鐵）建設(shè)的全面鋪開以及大規(guī)模地下空間開發(fā)利用還是近五、六年之內(nèi)的事情，也就是現(xiàn)行規(guī)程頒布以后的事情。就全省而言，情況也大體如此。這五、六年之內(nèi)基坑工程規(guī)模的擴(kuò)大，開挖深度的增加是以往難以相比的。在這期間，我們遇到了許多以往沒有遇到的問題，引進(jìn)采用了不少以往沒有采用過的支護(hù)技術(shù)和工法，也發(fā)生了因深開挖、降水導(dǎo)致的比以往更為突出的環(huán)境問題。因此，認(rèn)真總結(jié)這幾年來的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，對(duì)現(xiàn)行規(guī)程進(jìn)行修訂，以便更好地指導(dǎo)今后的工程實(shí)踐，無疑是必要的。,武漢市深基坑工程技術(shù)指南1995 深基坑工程技術(shù)規(guī)定 1998 基坑工程技術(shù)規(guī)程 2004 基坑工程技術(shù)規(guī)程 2011-2012,此次修訂的主要想法,1、現(xiàn)行規(guī)程是隨著本地區(qū)基坑工程的長期實(shí)踐的而逐步形成的。本地有關(guān)專家和從事基坑工程的設(shè)計(jì)、施工單位一致認(rèn)為現(xiàn)行規(guī)程具有簡單、可操作性強(qiáng)的特點(diǎn)?；庸こ碳械奈錆h市多年來沒有發(fā)生過惡性事故，安全度的把握比較適度。因此對(duì)現(xiàn)行規(guī)程可以保持總的格局，主要計(jì)算理論模式、方法不必修改，安全度標(biāo)準(zhǔn)基本維持不變。 2、對(duì)現(xiàn)行規(guī)程尚未解決的而實(shí)際工程中經(jīng)常遇到的問題應(yīng)予以適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充（如被動(dòng)區(qū)留土?xí)r的變形計(jì)算、被動(dòng)區(qū)加固的設(shè)計(jì)等）。對(duì)少數(shù)條款中欠妥的規(guī)定應(yīng)予以修改。 3、對(duì)現(xiàn)行規(guī)程中未納入而目前已經(jīng)應(yīng)用的新技術(shù)、新方法（如逆作法、型鋼水泥土攪拌墻等）應(yīng)予以補(bǔ)充。 4、對(duì)于目前認(rèn)識(shí)尚未統(tǒng)一處理難度較大的問題（如降水與環(huán)境保護(hù)的關(guān)系）暫不作硬性規(guī)定，留待以后解決。對(duì)有些屬于各地處理的問題（如對(duì)錨桿使用的限制、需要進(jìn)行專題研究的基坑工程）留待各地管理部門自行規(guī)定。,修訂重點(diǎn)內(nèi)容簡介,1、關(guān)于巖土工程勘察 2、關(guān)于巖土壓力計(jì)算 3、關(guān)于被動(dòng)區(qū)留土的計(jì)算 4、關(guān)于水平變形控制標(biāo)準(zhǔn) 5、關(guān)于壁懸嵌巖樁（“吊腳樁”）的設(shè)計(jì) 6、關(guān)于雙排樁設(shè)計(jì) 7、關(guān)于內(nèi)支撐設(shè)計(jì) 8、關(guān)于水泥土擋墻設(shè)計(jì) 9、關(guān)于被動(dòng)區(qū)加固 10、關(guān)于地下水控制 11、其它新補(bǔ)充章節(jié),關(guān)于巖土工程勘察,1、要求對(duì)自地面至坑底以下2倍基坑深度范圍內(nèi)的土層進(jìn)行合理劃分，綜合指標(biāo)（如承載力）差別大于30%時(shí)應(yīng)單獨(dú)分層；水平方向有趨勢性變化時(shí)可分區(qū)段劃分亞層。原因在于目前勘察資料對(duì)淺部土層分層偏粗，對(duì)設(shè)計(jì)影響很大。 2、要求對(duì)黏性土與粉土、粉砂交互層土的c、可按三者的比例綜合取值，同時(shí)提供三者中的最小值。原因在于設(shè)計(jì)時(shí)需要根據(jù)不同情況取值?？紤]順層剪切時(shí)取小值，考慮水平力和變形時(shí)取綜合值。,關(guān)于土層強(qiáng)度參數(shù)c 、值,一、 c 、 值對(duì)于支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)至關(guān)重要，隨著基坑規(guī)模的擴(kuò)大，這一點(diǎn)愈來愈明顯。往往一兩度之差就關(guān)系到數(shù)以百萬計(jì)的資金投入。 二、不同試驗(yàn)方法會(huì)得到不同的結(jié)果 1、不同試驗(yàn)方法 排水剪與不排水剪 固結(jié)與不固結(jié) 不同規(guī)范規(guī)程有不同的規(guī)定。 2、通常固結(jié)不排水剪的結(jié)果比不固結(jié)不排水剪大。按福州經(jīng)驗(yàn)： cu=uu(1+9/uu) ccu= cuu(1 +2.5/cuu) (適用于uu11以下的軟土) 三、使用不同參數(shù)應(yīng)采用不同的計(jì)算模式、安全系數(shù)。 三、土樣擾動(dòng)的影響不容忽視 土樣擾動(dòng)導(dǎo)致不固結(jié)不排水剪結(jié)果降低，相反導(dǎo)致固結(jié)不排水剪結(jié)果偏高。 四、武漢地區(qū)大多數(shù)勘察報(bào)告提供的 c 、 參數(shù)為直剪結(jié)果。,如何排除土樣擾動(dòng)影響 根據(jù)魏汝龍先生的研究, 取樣擾動(dòng)對(duì)土的強(qiáng)度影響特別大。對(duì)于快剪，擾動(dòng)可使強(qiáng)度參數(shù)大大降低，對(duì)于固結(jié)快剪則相反，擾動(dòng)將導(dǎo)致強(qiáng)度參數(shù)偏高。在連云港、深圳赤灣、廣深高速公路的對(duì)比試驗(yàn)表明，用固定活塞薄壁取土器取樣試驗(yàn)可使快剪強(qiáng)度提高4060%，固快指標(biāo)降低1015%。（見魏汝龍固結(jié)快剪試驗(yàn)中的幾個(gè)問題一文） 一、盡可能采用高質(zhì)量取土器。 二、試驗(yàn)前對(duì)土試樣進(jìn)行恢復(fù)原位應(yīng)力的預(yù)壓。 三、參照規(guī)程的c、參數(shù)表，勘察評(píng)價(jià)時(shí)注意狀態(tài)描述、各種試驗(yàn)結(jié)果、承載力評(píng)價(jià)之間的相互關(guān)系。 四、建設(shè)單位應(yīng)重視勘察，給勘察從事細(xì)致工作的足夠時(shí)間和經(jīng)費(fèi)。,關(guān)于抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的綜合意見 一、比較一致的看法是采用什么樣的強(qiáng)度參數(shù)應(yīng)與計(jì)算模式、安全系數(shù)配套。 二、本規(guī)程主要依據(jù)武漢地區(qū)多年的經(jīng)驗(yàn)，按照我們所采用的各種計(jì)算模式和方法，認(rèn)為首選的是直接快剪或自重應(yīng)力下預(yù)固結(jié)的三軸不排水剪cuu、uu。 固結(jié)快剪ccu、cu數(shù)值偏高，用于土水合算結(jié)果偏于不安全。 對(duì)于軟土，未經(jīng)預(yù)固結(jié)的三軸uu試驗(yàn)結(jié)果往往偏低，偏于保守，因此需要在試驗(yàn)前對(duì)試樣進(jìn)行自重應(yīng)力下的固結(jié)。 三、近幾年的工程實(shí)踐表明，當(dāng)支護(hù)樁、墻底部仍為飽和軟弱黏性土?xí)r,由于深部土層試樣取出地面后擾動(dòng)過大，一般直剪試驗(yàn)結(jié)果往往嚴(yán)重偏低，從而大大增加樁、墻的嵌固深度。此時(shí)，對(duì)受開挖卸荷影響不大的深部正常固結(jié)土可采用在原位應(yīng)力下預(yù)固結(jié)后的剪切試驗(yàn)c、值進(jìn)行計(jì)算，以消除土樣擾動(dòng)的部分影響。如有可靠經(jīng)驗(yàn)也可采用固結(jié)快剪ccu、cu值,乘以適當(dāng)?shù)恼蹨p系數(shù)。 四、隨著工程規(guī)模的擴(kuò)大，這個(gè)問題的重要性將越來越明顯。希望今后多積累經(jīng)驗(yàn)，在下一次修訂時(shí)能更好地解決這個(gè)問題。,關(guān)于巖土壓力計(jì)算,明確抗剪強(qiáng)度參數(shù)取值： 對(duì)土層的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)可取直剪快剪值。武漢地區(qū)目前剪力力試驗(yàn)一般有直剪快剪和三軸快剪兩種，固結(jié)快剪很少見，巖土工程勘察規(guī)范要求的恢復(fù)原位應(yīng)力固結(jié)后進(jìn)行試驗(yàn)基本上未能實(shí)行。多年來，基坑支護(hù)設(shè)計(jì)都是采用直剪快剪數(shù)據(jù)，而三軸快剪公認(rèn)偏低無法使用?？梢哉f本地區(qū)多年的經(jīng)驗(yàn)基本上是基于直剪快剪數(shù)據(jù)建立起來的，這次修訂維持不變且予以明確規(guī)定。 補(bǔ)充 1、巖層的側(cè)向壓力應(yīng)通過結(jié)構(gòu)面分析按塊體平衡方法計(jì)算。對(duì)強(qiáng)風(fēng)化軟質(zhì)巖和破碎巖可取等效內(nèi)摩擦角按按土層公式計(jì)算。對(duì)中、微風(fēng)化的中硬巖或硬質(zhì)巖，如不存在足以引起巖體滑移的不利結(jié)構(gòu)面，則可不計(jì)主動(dòng)側(cè)向壓力，被動(dòng)側(cè)可視為剛性層，在彈性抗力法計(jì)算中用極大剛度系數(shù)模擬。 2、補(bǔ)充：參照其它規(guī)范補(bǔ)充有限范圍土體土壓力計(jì)算。,關(guān)于水平變形控制標(biāo)準(zhǔn),維持原定以絕對(duì)值而不用相對(duì)值控制的規(guī)定不變，但對(duì)一級(jí)基坑的控制值進(jìn)行了細(xì)分。共分為三擋，即30mm、40mm、50mm。 總的原則是對(duì)多數(shù)一級(jí)基坑維持40mm，少數(shù)環(huán)境條件特別嚴(yán)峻的基坑從嚴(yán)取30mm，對(duì)環(huán)境條件寬松的一級(jí)基坑從寬取50mm。 對(duì)三級(jí)基坑由原來的100mm改為80mm。,被動(dòng)區(qū)留土情況下的土壓力和變形計(jì)算是用經(jīng)典理論難以解決的問題。參考外地資料和本地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)，提出坑底被動(dòng)區(qū)留土?xí)r支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)采用以下方法近似計(jì)算： 1、考慮留土的抗力作用，調(diào)整其 m（或 kh）值； 2、考慮留土的平衡作用，扣減部分主動(dòng)土壓力。 這兩種方法只能是實(shí)用方法，由于還不夠成熟，具體方法在條文說明中介紹。,關(guān)于被動(dòng)區(qū)留土的計(jì)算,o,A,B,C,D,E,F,Z1,Z2,ZX,Kh = m (Z-Z0),式中: m- 計(jì)算深度所在土 層的m值; Z -計(jì)算點(diǎn)深度; Z0-按以下條件分段 取值: 深度AB范圍內(nèi): Z0=Z1 深度BC范圍內(nèi): Z0=Zx 深度C點(diǎn)以下: Z0=Z2 Zx - 按右圖幾何關(guān) 系計(jì)算確定.,G,BE、DF、CG 均與水平線呈45-/2角,被動(dòng)區(qū)留土?xí)r的”m”法計(jì)算實(shí)用方法示意之一,（調(diào)整kh法）,（b）,A,B,E,F,HC、GD均與水平線呈45+/2角,C,O,O,D,被動(dòng)區(qū)留土?xí)r的”m”法計(jì)算實(shí)用方法示意之二,（平衡土壓力法）,1、 假定留土產(chǎn)生的土壓力部分地抵消右側(cè)主動(dòng)土壓力，可稱之為“平衡土壓力” 。 2、考慮平衡土壓力，右側(cè)主動(dòng)土壓力凈值計(jì)算如下： a）OA段、DE段按常規(guī)計(jì)算。 b）AB段 c）BC段 q 為留土全高度的土自重壓力 d）CD段 按圖示插值計(jì)算。 3、C、D 點(diǎn)深度按右圖幾何關(guān)系計(jì)算確定。,G,H,h,OA,（c）,關(guān)于懸壁嵌巖樁（“吊腳樁”）,懸壁嵌巖樁（“吊腳樁”）是巖土組合邊坡支護(hù)可能采用的一種形式，最近武漢地鐵有的基坑也用到這種樁。山區(qū)工作的同志希望能在修訂規(guī)程中有所反映，因此在樁錨支護(hù)一節(jié)中加上了幾條，對(duì)這種樁的設(shè)計(jì)提出了若干原則要求。這些要求是根據(jù)實(shí)際工程方案論證中專家意見綜合而來的。“吊腳樁”一詞是俗稱，意思并不確切，經(jīng)考慮命名為“懸壁嵌巖樁”可能更合適一些。,懸壁嵌巖樁（“吊腳樁”）的設(shè)計(jì),（a）嵌巖樁支護(hù)示意圖,（b）懸壁嵌巖樁支護(hù)示意圖,鎖腳錨桿,噴錨,鋼管,土層,土層,軟質(zhì)巖或破碎巖,中硬巖或硬質(zhì)巖,懸壁嵌巖樁是否可靠，與底部巖體狀況關(guān)系密切，實(shí)際應(yīng)用中務(wù)必謹(jǐn)慎。 巖體破碎、強(qiáng)風(fēng)化或極軟巖質(zhì)時(shí)不應(yīng)采用；如為較完整的中硬巖、硬質(zhì)巖可以采用，但應(yīng)注意滿足有關(guān)構(gòu)造要求。其中鎖腳錨桿至關(guān)重要，一般不能省略；豎向鋼管視情況設(shè)置；巖石噴錨密度、深度根據(jù)巖層完整程度確定。 施工現(xiàn)場最好有地質(zhì)人員配合。,關(guān)于雙排樁設(shè)計(jì),我們與2003年提出了考慮雙排樁樁間土的計(jì)算模型，并納入現(xiàn)行規(guī)程的條文說明中。經(jīng)過這幾年的實(shí)踐，認(rèn)為這一模型是基本合理的，因此修訂后納入正文。稍有不同的是原模型將樁間土僅模擬為壓縮彈簧，現(xiàn)將樁間土劃分為實(shí)體單元，既能反映樁間土傳遞水平力的作用，也能抗力樁間土的剪切剛度的貢獻(xiàn)。 除計(jì)算模型外，還補(bǔ)充了雙排樁的抗滑、抗傾覆穩(wěn)定性計(jì)算及嵌固深度的確定，使雙排樁的設(shè)計(jì)趨于完整。,關(guān)于雙排樁的應(yīng)用,一、全部雙排樁 1、在坑底土質(zhì)條件較好的情況下懸臂支護(hù)深度可達(dá)1012m,變形可控制在20mm左右。 2、若坑底存在軟弱土層，應(yīng)配合被動(dòng)區(qū)加固。 3、無內(nèi)支撐，施工方便，有利于縮短工期，但工程造價(jià)需要提高3050%。 二、部分雙排樁 1、用于減少部分內(nèi)支撐，如右圖減少中間的對(duì)頂撐，擴(kuò)大坑內(nèi)作業(yè)空間。 2、工程造價(jià)介于全單排全雙排之間。 三、構(gòu)造要求 1、前后排距宜為34倍樁徑。 2、前后排之間的樁間土應(yīng)進(jìn)行加固，有利于控制變形，并兼有隔滲作用 。 3、前后排樁縱向可為一對(duì)一，有時(shí)也可前二后一。 4、處理好前后樁與頂部橫梁的聯(lián)結(jié)。,關(guān)于水泥土擋墻設(shè)計(jì),一、增加變截面擋墻，對(duì)其構(gòu)造要求和設(shè)計(jì)計(jì)算作出了規(guī)定。變截面擋墻在實(shí)際工程中的應(yīng)用甚至比等截面擋墻更多。當(dāng)坑底有一定厚度的軟土?xí)r，擋墻必須深置于下部較好土層上，墻高因此增加。墻高增加，墻寬必須隨之增加。因主動(dòng)區(qū)受場地限制，墻體只好向坑內(nèi)被動(dòng)區(qū)方向擴(kuò)展，因而形成了跨于主、被動(dòng)區(qū)之間的變截面擋墻。這種形式擋墻的構(gòu)造與計(jì)算與等截面擋墻相比有所不同，有必要作出相應(yīng)的規(guī)定。 二、對(duì)格構(gòu)式擋墻的使用作了一定的限制。武漢地區(qū)不乏擋墻支護(hù)失效的實(shí)例，因采用格構(gòu)式整體性難以保證是其主要原因。因此我們?cè)瓌t上不主張?jiān)谲浫跬翆又性O(shè)置格構(gòu)式擋墻。如果采用格構(gòu)式，至少應(yīng)保證較高的置換率。格構(gòu)布置應(yīng)首先保證一定的肋寬和肋的貫通（指垂直邊坡方向）。 三、取消大高寬比的“擋墻”。這種“擋墻”高而瘦，工作性狀介于樁與墻之間，似樁非樁，似墻非墻。現(xiàn)行版規(guī)程提出了對(duì)這種“擋墻”的計(jì)算方法，但問題較多。這種“擋墻”多出現(xiàn)在坑底軟土厚度很大的情況，此時(shí)采用擋墻并不合適，采用剛性樁加被動(dòng)區(qū)加固更合理一些。,變截面擋墻應(yīng)滿足： 1、B0.6H 2、B1 0.6H1 3、H22B2,擋墻結(jié)合被動(dòng)區(qū)加固： A區(qū)視為擋墻 B區(qū)視為加固土層,水泥土重力式擋墻截面的有關(guān)規(guī)定,關(guān)于內(nèi)支撐設(shè)計(jì),一、原規(guī)定內(nèi)力分布不均勻及溫度影響分項(xiàng)系數(shù)為1.20。變更為對(duì)長度大于20m的支撐可取1.11.2，支撐兩端主動(dòng)區(qū)土質(zhì)好時(shí)取高值，反之取低值；長度小于20m的支撐可取1.0。 二、規(guī)定立柱軸力抗壓時(shí)僅考慮自重及施工豎向荷載，抗拔時(shí)為附加軸力扣除自重，計(jì)算附加軸力時(shí)附加軸力系數(shù)原為0.1，改為0.050.1，一層內(nèi)支撐時(shí)取0.10，超過一層內(nèi)支撐時(shí)取0.05。 三、近來發(fā)現(xiàn)武漢有的基坑內(nèi)支撐桿件軸力在高溫時(shí)大幅度增加的情況，希望引起重視。,關(guān)于被動(dòng)區(qū)加固,被動(dòng)區(qū)加固是目前武漢地區(qū)在深厚軟土分布地帶常用的支護(hù)措施。根據(jù)多年經(jīng)驗(yàn)，專列一節(jié)，提出裙邊加固和兩邊對(duì)頂兩種加固方式。裙邊加固應(yīng)用情況較多，武漢地區(qū)一般要求加固寬度較大，目的是為了對(duì)支護(hù)樁（墻）起到變形控制作用。兩邊對(duì)頂?shù)募庸谭绞竭m合于狹長基坑，加固體受力比較明確，可按暗撐設(shè)計(jì)。,被動(dòng)區(qū)加固效果取決于施工質(zhì)量，現(xiàn)在有不少加固成功的工程實(shí)例，也有一些加固效果很差的實(shí)例，差別在于對(duì)于施工是否進(jìn)行了嚴(yán)格的控制。加固一般要求采用實(shí)腹式，除避開工程樁外，盡可能相互搭接咬合，特別是垂直邊坡方向應(yīng)盡可能連續(xù)貫通，保證力的有效傳遞。,關(guān)于地下水控制問題認(rèn)識(shí)的現(xiàn)狀,一、對(duì)環(huán)境影響程度的兩種認(rèn)識(shí) 1、在某種不利地質(zhì)條件下，降水對(duì)環(huán)境影響明顯，必須重視。 2、如果單純降水引起的沉降，對(duì)建筑物影響不是很大，如果側(cè)壁滲漏，引起水土流失則影響嚴(yán)重。 二、關(guān)于側(cè)壁隔滲的重要性認(rèn)識(shí)比較統(tǒng)一 1、隔滲帷幕最好能封隔側(cè)壁至坑底以下的全部交互層。 2、單排攪拌樁、高噴形成的帷幕不可靠，宜采用三軸攪拌套孔施工。 三、關(guān)于落底帷幕的不同認(rèn)識(shí) 1、在環(huán)境條件嚴(yán)峻保護(hù)要求高的情況下提倡采用全封閉的落底帷幕。 2、 落底帷幕施工質(zhì)量很難保證。有了落底帷幕，內(nèi)外水頭差加大，一旦帷幕滲漏，后果更為嚴(yán)重。 3、寄希望于采用新的隔滲帷幕施工技術(shù)，如TRD工法。 四、對(duì)帷幕內(nèi)降水的意見 1、帷幕深度等于或大于降水井深度，有利于減少抽水量，減輕對(duì)環(huán)境的影響。 2、需要采用三維滲流分析軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。,本章修訂后有所簡化，原因是另有專項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn) 基坑管井降水技術(shù)規(guī)程,降水設(shè)計(jì)部分不必重復(fù)。 基坑管井降水技術(shù)規(guī)程,現(xiàn)已經(jīng)頒布。 考慮坑底以下交互層降水滯后的特點(diǎn)，要求側(cè)壁隔滲帷幕在坑底以下的深度盡可能封閉全部交互層。這樣做既可防止發(fā)生側(cè)壁管涌，也有利于環(huán)境保護(hù)，這一點(diǎn)目前武漢地區(qū)業(yè)界有比較統(tǒng)一的共識(shí)。 降水對(duì)環(huán)境影響的評(píng)估是技術(shù)難度很大的問題，也是目前爭議最多的問題。就全省而言，各地的情況也不盡相同。因此修訂對(duì)此不作硬性規(guī)定，而是將幾種方法列出供選擇應(yīng)用。 按現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)，半封閉情況下帷幕內(nèi)降水可將總的抽水量減少到4050%左右，因此這種方式的降水今后可能有較多的應(yīng)用。但目前還沒有相應(yīng)的計(jì)算方法，修訂后的規(guī)程要求采用數(shù)值模擬方法進(jìn)行滲流計(jì)算。,關(guān)于地下水控制章節(jié)的修訂情況,其它新補(bǔ)充章節(jié),新補(bǔ)充章節(jié)有型鋼水泥土攪拌墻、支護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合及逆作法。因本地經(jīng)驗(yàn)有限，主要參照外地或行業(yè)的相關(guān)規(guī)范、規(guī)程列入部分主要條款。,第二部分 設(shè)計(jì)計(jì)算有關(guān)問題,前言: 由于科技發(fā)展，計(jì)算機(jī)應(yīng)用的普及，現(xiàn)在基坑支護(hù)設(shè)計(jì)的計(jì)算變得簡單快捷，和以往的手工計(jì)算不可同日而語。問題在于不少設(shè)計(jì)者能熟練地使用軟件，但對(duì)計(jì)算的原理、方法以及這些方法存在什么問題，需要注意那些事項(xiàng)并不甚了了。往往設(shè)計(jì)做出來了，概念還是模糊的，甚至是錯(cuò)誤的。所以我們需要強(qiáng)調(diào)，工程師除了掌握計(jì)算機(jī)技術(shù)外，首先需要有一個(gè)正確的概念。對(duì)我們使用的計(jì)算工具，要知其然，更應(yīng)知其所以然。 下面就一些支護(hù)設(shè)計(jì)中的主要問題進(jìn)行介紹，說明來龍去脈，對(duì)大家可能會(huì)有所幫助。,支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算的幾種方法,一、傳統(tǒng)計(jì)算方法 基于靜力平衡方程的解法 , 如極限土壓力平衡法。對(duì)于支護(hù)樁（墻）有等值梁法、自由端法。這類方法的特點(diǎn)是： 1、可以手算，不一定要用計(jì)算機(jī)。 2、只能得出力的解答，不能求解變形。 3、對(duì)于懸臂樁、2層及多于2層支撐（錨）的支護(hù)結(jié)構(gòu)不能求解，必須借助某種假定才能求解。如多層支撐的山肩幫男近似法。 二、桿件（或桿系）有限元法 以計(jì)算支護(hù)樁（墻）單元的彈性抗力法為例，這類方法的特點(diǎn)是： 1、必須用計(jì)算機(jī)計(jì)算。 2、只考慮支護(hù)結(jié)構(gòu)（樁、墻），主動(dòng)側(cè)土壓力分布假定為已知（如三角形分布、上三角形下矩形分布等），被動(dòng)側(cè)按彈性抗力計(jì)算（一般用“m”法）。 3、可以同時(shí)求解力和變形。 4、對(duì)特殊的邊界條件計(jì)算有困難（如前述被動(dòng)區(qū)留土、被動(dòng)區(qū)加固）。 三、塊體有限元法 1、將支護(hù)結(jié)構(gòu)與土體合并一起進(jìn)行分析，可以用于各種不同邊界條件問題的求解。 2、牽涉到不同本構(gòu)模型的不同參數(shù)，非常規(guī)勘察試驗(yàn)所能提供。目前應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)不多，有待進(jìn)一步積累經(jīng)驗(yàn)。 目前我們大體處于第二種方法的階段，少數(shù)情況下采用第三種方法。希望能多積累經(jīng)驗(yàn)，如果能將第三類方法常態(tài)化，則我們的技術(shù)水平將會(huì)有大的改觀。,關(guān)于變形控制標(biāo)準(zhǔn)問題的說明,水平位移與坡高的比值（%）,0.5,0,1.0,1.5,2.0,2.5,3.0,坡頂各點(diǎn)至坡肩距離與坡高的比值,0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,Peck對(duì)支護(hù)效果的分區(qū) (1969）,Peck對(duì)支護(hù)效果按水平位移分為三個(gè)區(qū)：區(qū)為支護(hù)效果良好；區(qū)為支護(hù)效果一般；區(qū)為支護(hù)效果差。這一評(píng)價(jià)似乎側(cè)重于邊坡和支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，而對(duì)變形后果及環(huán)境保護(hù)要求反映不足。 如果我們對(duì)這一分區(qū)加以調(diào)整，以0.5%為界將區(qū)一分為二（右圖藍(lán)線），將-1區(qū)定為效果良好， -2區(qū)定為效果一般， 區(qū)定為效果差， 區(qū)定為危險(xiǎn)，則比較符合實(shí)際工程要求。,對(duì)于變形控制究竟是按相對(duì)值還是絕對(duì)值的問題，曾經(jīng)進(jìn)行過一番思考?？紤]采用相對(duì)值存在的問題（基坑淺時(shí)過嚴(yán)，基坑深時(shí)過松），最后仍決定按絕對(duì)值控制，只是根據(jù)不同的環(huán)境條件對(duì)具體標(biāo)準(zhǔn)作了一些調(diào)整。需要注意的是規(guī)程提出的標(biāo)準(zhǔn)是上限，某些特殊保護(hù)對(duì)象可能有更嚴(yán)格的要求，仍然應(yīng)予以滿足。,-1,-2,土壓力分布模式,上海規(guī)范按不同支護(hù)形式分別采用不同的主動(dòng)土壓力分布模式。 對(duì)于水泥土擋墻和懸臂樁、墻采用型土壓力分布圖式，是傳統(tǒng)的土壓力分布模式；對(duì)于帶撐、錨的樁、墻采用型土壓力分布圖式，是實(shí)測土壓力分布的近似簡化分布模式。,湖北規(guī)程則不分支護(hù)形式，均采用型土壓力分布。 不同計(jì)算模式適應(yīng)于不同的參數(shù)，用同樣的參數(shù)去對(duì)比各外地軟件的計(jì)算結(jié)果往往難以說明什么問題。,q,p,H,H,q,p,H,z,b/2,b/2,a,p,H,z,a,Hs,QL,坡頂超載的幾種計(jì)算方法,湖北規(guī)程的方法,理論計(jì)算的方法,關(guān)于超載分類,按照分布情況可分為：集中荷載、局部分布荷載、無限均布荷載。,按照超載引起的效果可分為：常駐荷載、當(dāng)前荷載。說明如下： 常駐荷載：指基坑開挖前歷史長期存在的荷載，如緊鄰坑邊的地 基沉降已經(jīng)穩(wěn)定的建筑物，自然地形穩(wěn)定邊坡轉(zhuǎn)換的 超載 當(dāng)前荷載：指坡頂堆載、車輛運(yùn)輸荷載以及支護(hù)結(jié)構(gòu)上部開挖邊 坡轉(zhuǎn)換的超載等,開挖前長期存在的穩(wěn)定邊坡,開挖前長期存在的建筑物,右邊所示是常駐荷載的兩種情況。對(duì)這類荷載應(yīng)進(jìn)行初始工況的計(jì)算，假定開挖深度為零，得到的位移應(yīng)在累計(jì)位移中扣除,先打支護(hù)樁后建樓，即使不開挖，樁也會(huì)偏移,樓房早已存在，沉降已經(jīng)穩(wěn)定，后打支護(hù)樁，不開挖，樁不會(huì)偏移,常駐荷載,當(dāng)前荷載,先打支護(hù)樁后堆土，即使不開挖，樁也會(huì)偏移,既有穩(wěn)定邊坡，在坡腳打支護(hù)樁，不開挖，樁不會(huì)偏移,第一工況,第二工況,第三工況,兩道支撐分工況計(jì)算示意 反轉(zhuǎn)荷載法,第一工況： 開挖至第一層支撐施工深度 第二工況： 設(shè)置第一層支撐，開挖至第二層支撐施工深度 第三工況： 設(shè)置第二層支撐，開挖至坑底 第四工況： 澆筑底板，利用第二層樓板換撐，拆除第二層支撐 第五工況 利用第一層樓板換撐，拆除第一層支撐,第四工況,第五工況,內(nèi)支撐計(jì)算中的問題,一、樁（墻）單元計(jì)算與支撐系統(tǒng)整體計(jì)算之間的變形協(xié)調(diào)問題,樁（墻）單元計(jì)算得出支撐力,以支撐力作為圍壓進(jìn)行支撐系統(tǒng)整體計(jì)算,變形大體協(xié)調(diào),結(jié)束,變形不協(xié)調(diào)，調(diào)整剛度系數(shù)重新進(jìn)行單元計(jì)算,二、出現(xiàn)反向位移 在沒有嚴(yán)重的不均衡不對(duì)稱的情況下一般不應(yīng)出現(xiàn)反向位移。如果出現(xiàn)，說明該側(cè)有由主動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楸粍?dòng)狀態(tài)的趨勢，可逐步人為提高該側(cè)的圍壓值，再進(jìn)行計(jì)算，直至不發(fā)生反向位移為止。但應(yīng)注意圍壓值提高不能超過該側(cè)被動(dòng)土壓力。,三、內(nèi)支撐計(jì)算中的約束處理問題 這是一個(gè)初學(xué)者較難處理的問題，特別是在基坑平面不規(guī)則的情況下。處理不當(dāng)將使計(jì)算結(jié)果嚴(yán)重失真。建議開發(fā)可不人為設(shè)定約束的計(jì)算程序，但不能過于繁雜，否則難以普及推廣。,考慮樁（墻）縱向約束的計(jì)算方法（建議）,約束力=kp （-）,1、冠梁或與樁（墻）聯(lián)結(jié)牢固的圍檁的縱向位移是受到樁墻約束的。 2、如右圖所示，設(shè)冠梁單元向右位移，則樁排必然產(chǎn)生一個(gè)與位移方向相反的阻力（即約束力），其大小與位移量有關(guān)，方向則與位移相反。 3、將約束力項(xiàng)加入總體平衡方程組中即可消除方程的病態(tài)，得出正常解答。,此方法已經(jīng)經(jīng)過編程試行，證明是可行的。關(guān)鍵在于如何確定不同情況下的排樁剛度系數(shù)kp值。希望多積累工程實(shí)測資料，為確定剛度系數(shù)kp值提供依據(jù)。,冠梁單元示意,分階支護(hù)問題,下階主動(dòng)區(qū)與上階被動(dòng)區(qū)重疊,下階主動(dòng)區(qū)與上階被動(dòng)區(qū)分離,下階主動(dòng)區(qū)與上階被動(dòng)區(qū)重疊，難以用簡單方法分別進(jìn)行計(jì)算。如有可能，可采用包括土體在內(nèi)的二維有限元計(jì)算。 上下階距離足夠，滿足下階主動(dòng)區(qū)與上階被動(dòng)區(qū)分離條件時(shí)可分別用常規(guī)方法計(jì)算。,上下階支護(hù)相互干擾的一個(gè)實(shí)例,上階坡腳設(shè)置水泥土增強(qiáng)體抗滑 下階坡前緣設(shè)置樁錨支護(hù)，錨桿穿過上階水泥土加固體。 由于錨桿與水泥土加固體交叉，錨桿力將傳遞至加固體。下階坡一旦發(fā)生較大變形將帶動(dòng)加固體，使加固體對(duì)上階坡的支擋作用受到影響。,軟弱土層,填土,一般粘性土,改進(jìn)的建議是：將下階坡前緣支護(hù)樁升高，減少上階坡高，取消上階加固體。,改進(jìn)方案,支護(hù)樁(墻)底部抗隆起穩(wěn)定問題,0,2,4,6,8,10,12,14,0,5,10,15,20,Nc,Nq,Prandtl 承載力系數(shù),普遍采用Prandtl公式，本規(guī)程要求安全系數(shù)不小于1.80。 此公式為經(jīng)典的理論公式，沒有寬度項(xiàng)，偏于安全。 承載力系數(shù)隨內(nèi)摩擦角值變化很快，所以確定值非常重要。 值過低，很難通過計(jì)算，從而需要大大增加樁（墻）的嵌固深度；反之，值較大，如超過15，很容易通過。 此公式不能反映被動(dòng)區(qū)加固的作用。如果對(duì)被動(dòng)區(qū)進(jìn)行了足夠厚度和寬度的加固，一般可不進(jìn)行此項(xiàng)驗(yàn)算。 武漢地區(qū)近20年來基本上沒有發(fā)生過樁（墻）底隆起破壞的事例。,支護(hù)樁（墻）的嵌固深度確定,定義： 被動(dòng)抗力安全系數(shù)ktk等于嵌固深度范圍內(nèi)被 動(dòng)土壓力合力與彈性抗力合力之比。 嵌固深度要求： 懸臂結(jié)構(gòu)ktk1.50； 對(duì)單支點(diǎn)結(jié)構(gòu)ktk1.20； 對(duì)多支點(diǎn)結(jié)構(gòu)ktk1.05。 按以上標(biāo)準(zhǔn)控制，嵌固深度大致相當(dāng)于用極限土 壓力平衡法計(jì)算的結(jié)果。 基本構(gòu)造要求： 在土層中: 對(duì)于懸臂結(jié)構(gòu)嵌固深度不少于0.5H 對(duì)于設(shè)有內(nèi)支撐或錨桿的結(jié)構(gòu)不少于0.3H,P,Ru,o,A, , , , , , ,o,A,b,h,OA=h,O,A,軟土層,淺部邊坡抗隆起驗(yàn)算,采用索科洛夫斯基極限平衡方程數(shù)值解法，由被動(dòng)區(qū)向主動(dòng)區(qū)遞推。被動(dòng)區(qū)荷載條件已知，OA為遞推結(jié)果，即發(fā)生隆起破壞的極限荷載。 索科洛夫斯基數(shù)值解法結(jié)果是隨坐標(biāo)變化的一條曲線。起點(diǎn)OO值即Prandtl 解答，因考慮了介質(zhì)重量，極限承載力隨寬度增加而增大。 取寬度OA=h（h為坡頂至軟土層頂?shù)纳疃?，如h小于b,則取OA=b），求出OA范圍內(nèi)邊坡荷載合力P和極限承載力合力Ru, 定義安全系數(shù) klq= Ru/ P 。 此方法可反映邊坡坡率大小對(duì)抗隆起穩(wěn)定性的影響。,邊坡荷載,極限承載力曲線,應(yīng)