基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算PPT課件

1、1 土壓力土壓力 * 庫侖土壓力庫侖土壓力 * 朗肯土壓力朗肯土壓力 * 特殊情況下的土壓力特殊情況下的土壓力 * 建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程 土壓力土壓力 * 工程實(shí)測土壓力工程實(shí)測土壓力 * 土壓力計(jì)算模型土壓力計(jì)算模型第1頁/共101頁2 基坑穩(wěn)定性基坑穩(wěn)定性 * 土坡穩(wěn)定性土坡穩(wěn)定性 * 圍護(hù)結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性圍護(hù)結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性 * 基坑底面抗隆起穩(wěn)定性基坑底面抗隆起穩(wěn)定性 * 基坑底面抗?jié)B流穩(wěn)定性基坑底面抗?jié)B流穩(wěn)定性 第2頁/共101頁3 土釘墻 概述 建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程方法 建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范方法 基坑土釘支護(hù)技術(shù)規(guī)程方法 王步云建議的方法 冶金部建筑研究總院建議的方

2、法 王長科建議的方法 工程實(shí)例第3頁/共101頁5 樁墻式圍護(hù)結(jié)構(gòu) 樁墻式圍護(hù)結(jié)構(gòu)的類型 懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu) 錨撐式圍護(hù)結(jié)構(gòu)第4頁/共101頁 1 土壓力土壓力 庫侖土壓力假定： 1773年，法國科學(xué)家?guī)靵鲎龀鰞身?xiàng)假定，提出了土壓力理論。 （1） 墻后填土為砂土（黏聚力c=0）； （2） 產(chǎn)生主動、被動土壓力時(shí)，墻后填土形成滑楔體，其滑裂面為通過墻腳的平面。 第5頁/共101頁圖1.1-1 主動狀態(tài)下的滑動楔體 第6頁/共101頁圖1.1-2 庫侖主動土壓力 第7頁/共101頁zKp aaa2a 21KhE222a)cos()cos()sin()sin(1)cos(cos)(cosK庫侖主動土壓力

3、為： 第8頁/共101頁庫侖被動土壓力為：zKp ppp2p21KhE222p)cos()cos()sin()sin(1)cos(cos)(cosK第9頁/共101頁圖1.1-3 庫侖被動土壓力 第10頁/共101頁1.2 朗肯土壓力 1857年，朗肯假定墻背垂直光滑，根據(jù)土的極限平衡理論提出了朗肯土壓力理論。第11頁/共101頁1.2.1 朗肯主動土壓力朗肯主動土壓力強(qiáng)度為： aaa2KcKpz)245(tan2aK第12頁/共101頁1.2.2 朗肯被動土壓力被動土壓力強(qiáng)度為： ppp2KcKpz)245(tan2pK第13頁/共101頁 1.3 特殊情況下的土壓力 1.3.1 坡頂?shù)孛娣?/p>

4、水平時(shí)的土壓力 第14頁/共101頁1.3.2 坡頂超載作用下的土壓力1. 彈性理論解（一） 第15頁/共101頁彈性理論解（二）第16頁/共101頁2. 建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范 GB50330-2002的規(guī)定 第17頁/共101頁1.4 建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程土壓力 建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程JGJ120-99采用了朗肯土壓力理論，并規(guī)定對于碎石土及砂土，采用水土分算；對粘性土及粉土采用水土合算。當(dāng)計(jì)算基坑底面以下各深度處的基坑外側(cè)主動土壓力時(shí)，規(guī)定豎向自重應(yīng)力一律采用基坑底面標(biāo)高處的數(shù)值。 第18頁/共101頁1.4.1 基坑外側(cè)豎向應(yīng)力 （a）自重壓力 （b）坡頂均布壓力 （c）坡頂局部荷載第19

5、頁/共101頁1.4.2 水平荷載（主動土壓力） 圖1.4-2 水平荷載計(jì)算簡圖 第20頁/共101頁 （1）水土分算（碎石土及砂土）1） 當(dāng)計(jì)算點(diǎn)位于地下水位以上時(shí)： aiikaiajkajkKcKe2（1.4-1）第21頁/共101頁2） 當(dāng)計(jì)算點(diǎn)位于地下水位以下時(shí)： 總應(yīng)力法： waiwawajwajaiikaiajkajkKhmhzKcKe)()(2有效應(yīng)力法：jaiikaiajkajkuKcKe2第22頁/共101頁（2） 水土合算（黏性土及粉土）aiikaiajkajkKcKe2第23頁/共101頁1.4.3 水平抗力（被動土壓力） 第24頁/共101頁（1）水土分算（碎石土及砂土

6、） 總應(yīng)力法： wpiwpjpiikpipjkpjkKhzKcKe)1)(2有效應(yīng)力法： wpiikpipjkpjkuKcKe2第25頁/共101頁（2）水土合算（黏性土及粉土） piikpipjkpjkKcKe2第26頁/共101頁1.5 工程實(shí)測土壓力 第27頁/共101頁第28頁/共101頁第29頁/共101頁第30頁/共101頁第31頁/共101頁第32頁/共101頁1.6 土壓力計(jì)算模型 第33頁/共101頁第34頁/共101頁第35頁/共101頁基坑土釘支護(hù)技術(shù)規(guī)程CECS96 97法 第36頁/共101頁王步云建議的模型第37頁/共101頁王長科建議的模型 第38頁/共101頁2

7、 基坑穩(wěn)定性第39頁/共101頁2.1 土坡穩(wěn)定分析 2.1.1 瑞典圓弧法 WdlRMMFfsRs第40頁/共101頁第41頁/共101頁2.1.2 條分法 iiiiiiisRsWWlcMMFsin)tancos(第42頁/共101頁2. 畢肖甫公式 siiiiiFNlcTtan第43頁/共101頁iiiiiiiiPPHHWNsin)(cos)(110RTxWiiiiiiiiiiiiiiisWPPHHWlcFsintansin)(cos)(11畢肖甫建議不計(jì)土條間的摩擦力之差 iiisiiiiiiisWFWlcFsincossintan1)tancos(第44頁/共101頁3. 坡高和臨界坡

8、角的關(guān)系 王長科建議的公式Hqccr1tan2第45頁/共101頁 坡土物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)c土層厚度c11.519.4302723.819.5202434.719.1222640.719.103651.319.82325平均值 19.321.226.0第46頁/共101頁 采用厚度加權(quán)平均值，將數(shù)值代入式（2.1-10），得穩(wěn)定安全系數(shù)為1.0時(shí)的臨界坡角 0 .123 .19202 .2114. 3tan226tan211Hqccr穩(wěn)定安全系數(shù)為 1.3 時(shí)的坡角為： 12. 13 . 16 .55tantantanscrF014812. 1tan第47頁/共101頁2.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定分

9、析第48頁/共101頁當(dāng)無地下水時(shí)： ipiabhqRMclabhqsin)(/tancos)(RS第49頁/共101頁ddKKhMRMapici)(2cosp第50頁/共101頁2.3 基坑底面抗隆起穩(wěn)定分析 qthtNcD0第51頁/共101頁2/20hthqtdMp第52頁/共101頁2.4 基坑底面抗?jié)B流穩(wěn)定分析 wmpttRw 第53頁/共101頁圖2.4-2 基坑底抗?jié)B流穩(wěn)定性驗(yàn)算thtwm5 . 0Rw第54頁/共101頁3 土釘墻 *鉆孔注漿土釘 *打入土釘 *打入注漿土釘 第55頁/共101頁第56頁/共101頁第57頁/共101頁第58頁/共101頁第59頁/共101頁第6

10、0頁/共101頁第61頁/共101頁第62頁/共101頁第63頁/共101頁第64頁/共101頁第65頁/共101頁第66頁/共101頁第67頁/共101頁第68頁/共101頁3.1.2 土釘墻和其他類似技術(shù)的比較 第69頁/共101頁第70頁/共101頁3.1.3 土釘墻和其他技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用 第71頁/共101頁第72頁/共101頁第73頁/共101頁第74頁/共101頁3.2 建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程JGJ120-99方法第75頁/共101頁3.2.1 土釘抗拉承載力（圖土釘抗拉承載力（圖3.2-1） 第76頁/共101頁（1） 單根土釘受拉荷載標(biāo)準(zhǔn)值可按下式計(jì)算 jajkzjxjjkessT

11、cos)245(tan/tan12tan12tan2kk第77頁/共101頁（2） 對于基坑側(cè)壁安全等級為二級的土釘抗拉承載力設(shè)計(jì)值應(yīng)按試驗(yàn)確定，基坑側(cè)壁安全等級為三級時(shí)可按下式計(jì)算： isiknjsujlqdT1式中 s土釘抗拉抗力分項(xiàng)系數(shù)，取1.3； 第78頁/共101頁（3） 單根土釘抗拉承載力計(jì)算應(yīng)符合下列要求： ujjkTT025. 1第79頁/共101頁3.2.2 整體穩(wěn)定性驗(yàn)算（圖整體穩(wěn)定性驗(yàn)算（圖3.2-2） 圖3.2-2 整體穩(wěn)定性驗(yàn)算 第80頁/共101頁（1） 單根土釘在圓弧滑裂面外錨固體與土體的極限抗拉力可按下式確定： nisiknjnjlqdT第81頁/共101頁（2

12、） 土釘墻應(yīng)根據(jù)施工期間不同開挖深度及基坑底面以下可能滑動面采用圓弧滑動簡單條分法，取一定長度邊坡體，按下式進(jìn)行計(jì)算： tan)sin(21)cos(tancos)(1110ikjjnimjjinjikniiiiiikTbqwsLcs0sin)(100niiiikbqws第82頁/共101頁3.2.3 構(gòu)造要求土釘墻設(shè)計(jì)及構(gòu)造應(yīng)符合下列要求： 1土釘墻墻面坡度不宜大于1:0.1； 2土釘必須和面層有效連接，應(yīng)設(shè)置承壓板或加強(qiáng)鋼筋等構(gòu)造措施，承壓板或加強(qiáng)鋼筋應(yīng)與土釘螺栓連接或鋼筋焊接連接； 3土釘?shù)拈L度宜為開挖深度的0.51.2倍，間距宜為12m，與水平面夾角宜為50200; 4土釘鋼筋宜采用I

13、I、III級鋼筋，鋼筋直徑 宜 為 1 6 3 2 m m ， 鉆 孔 直 徑 宜 為70120mm；第83頁/共101頁 5注漿材料宜采用水泥漿或水泥砂漿，其強(qiáng)度等級不宜低于M10；6噴射混凝土面層宜配置鋼筋網(wǎng)，鋼筋直徑宜為610mm；間距宜為150300mm；噴射混凝土強(qiáng)度等級不宜低于C20，面層厚度不宜小于80mm； 7. 坡面上下段鋼筋網(wǎng)搭接長度應(yīng)大于300mm。 第84頁/共101頁3.3 建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范YB9258-97方法 第85頁/共101頁3.3.1 抗拔力和錨固長度(1)土釘設(shè)計(jì)軸向拉力值 (2) 鋼筋截面積 (3) 錨固長度yxtsqsN ptktfKNA staD

14、qKNL第86頁/共101頁3.3.2 內(nèi)部穩(wěn)定分析驗(yàn)算內(nèi)部穩(wěn)定分析驗(yàn)算內(nèi)部穩(wěn)定分析采用條分法，計(jì)算公式為： ipibhqRMcLbhqsin)(/tancos)(RS第87頁/共101頁3.3.3 外部穩(wěn)定分析驗(yàn)算外部穩(wěn)定分析驗(yàn)算 以土釘原位加固土體，當(dāng)土釘達(dá)到一定密度時(shí)所形成的復(fù)合體就會出現(xiàn)類似錨定板群錨現(xiàn)象中的破裂面后移現(xiàn)象，在土釘加固范圍內(nèi)形成一個(gè)“土墻”，在內(nèi)部自身穩(wěn)定得到保證的情況下，它的作用類似重力式擋墻，因此，可用重力式擋墻的穩(wěn)定性分析方法對土釘墻進(jìn)行分析。如圖3.3-1。 第88頁/共101頁圖3.3-1 土釘支護(hù)外部整體穩(wěn)定性分析（a）滑移； （b）傾覆； （c）整體失穩(wěn)

15、第89頁/共101頁1. 土墻厚度的確定（圖土墻厚度的確定（圖3.3-2） 第90頁/共101頁2. 抗滑移驗(yàn)算抗滑移驗(yàn)算圖3.3-3 滑移計(jì)算第91頁/共101頁如圖3.3-3所示，抗滑移驗(yàn)算可按下式進(jìn)行：cos)sin(1aaEfEWqB第92頁/共101頁3. 抗傾覆驗(yàn)算抗傾覆驗(yàn)算如圖3.3-4所示, 抗傾覆驗(yàn)算可按下式進(jìn)行： cos2)sin2(3aatHEEWqBB第93頁/共101頁3.3.4 構(gòu)造要求（1）初步選定土釘支護(hù)各組成部分尺寸及參數(shù)： a. 錨固體孔徑：D=815cm； b. 土釘長度：一般對非飽和土，土釘長度與開挖深度H之比為0.61.0范圍內(nèi)，密實(shí)及干硬性粘土取小值

16、； c. 土釘直徑：一般為2035mm，不少于16mm II級以上螺紋鋼筋； d. 注漿材料：水泥砂漿或水泥素漿，水泥采用普通 硅 酸 鹽 水 泥 ， 標(biāo) 號 不 小 于 4 2 5 ， 水 灰 比1:0.400.50； e. 墻面傾角：垂直方向傾角00250，土釘水平方向傾角一般為50200，利用重力向孔中注漿時(shí)傾角不宜小于150；第94頁/共101頁 f . 間 距 ： 水 平 間 距 為 ( 1 0 1 5 ) D ， 一 般 為0.81.20m，垂直間距依土層及計(jì)算確定，一般0.81.20m。上下插筋交錯(cuò)排列。遇局部軟弱土層間距可低于0.8m； g. 鋼絲網(wǎng)或鋼筋網(wǎng)片：無地下水、土質(zhì)好

17、時(shí)可用一般鋼絲網(wǎng)，土體穩(wěn)定性差時(shí)可用鋼筋網(wǎng)片，一般采用6 的I級鋼筋焊成1520cm方格形網(wǎng)片。面層砂漿或噴射混凝土厚度為50150mm； h. 錨板：直徑3035cm六邊形或方形混凝土預(yù)制板，內(nèi)配構(gòu)造筋，厚度大于7cm。也可采用長度不小于400的井字鋼筋(16)代替錨板。（2） 鋼筋網(wǎng)噴射混凝土面層設(shè)計(jì)可按下列構(gòu)造要求：第95頁/共101頁 a . 鋼 筋 網(wǎng) 可 用 6 8 鋼 筋 ， 網(wǎng) 眼 宜 為150300mm，必要時(shí)可在土釘頭之間設(shè)216加強(qiáng)鋼筋； b. 噴射面層的混凝土等級不宜低于C20，噴射面層厚度宜取80150mm(土質(zhì)差時(shí)取大值，反之取小值)。（3） 如遇有軟弱土層，可增設(shè)加強(qiáng)錨桿，土釘與錨桿合用。 （4） 土釘頭與鋼筋網(wǎng)連接。當(dāng)土釘頭之間有加強(qiáng)鋼筋通過時(shí)，宜與土釘頭焊接；當(dāng)土釘頭之間無加強(qiáng)鋼筋通過時(shí)，可用不小于416、長度為200300mm的鋼筋在土釘頭處呈井字架與土釘頭焊接，井字架鋼筋應(yīng)位于鋼筋網(wǎng)之外，以代替混凝土錨板。 第96頁/