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危險(xiǎn)性較大分部分項(xiàng)工程專(zhuān)項(xiàng)方案講座(李春勝)第一頁(yè),共491頁(yè)。建筑工程安全專(zhuān)項(xiàng)施工方案編制要求深基坑工程一、深基坑工程概述二、深基坑工程的技術(shù)要求三、深基坑支護(hù)(圍護(hù))結(jié)構(gòu)的類(lèi)型四、基坑工程的失效模式五、深基坑工程安全等級(jí)與設(shè)計(jì)六、深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)荷載七、深基坑工程方案設(shè)計(jì)八、深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)施工九、深基坑工程的監(jiān)測(cè)與控制十、施工案例分析JGJ120-2012建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程解讀內(nèi)容第二頁(yè),共491頁(yè)。建筑工程安全專(zhuān)項(xiàng)施工方案編制要求第一部分
總要求
1、安全專(zhuān)項(xiàng)施工方案編制范圍
根據(jù)《建筑施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB/T50502-2009)、《危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程安全管理辦法》(建質(zhì)[2009]87號(hào)文)和有關(guān)法律、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的要求,工程中的危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程應(yīng)編制專(zhuān)項(xiàng)施工方案。
第三頁(yè),共491頁(yè)。1.1危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程包括:基坑支護(hù)、降水工程施工方案
土方開(kāi)挖工程施工方案
模板工程及支撐體系施工方案
起重吊裝及安裝拆卸工程施工方案
起重吊裝
塔吊的安裝、拆卸方案
施工升降機(jī)的安裝拆除方案
物料提升機(jī)安裝(拆除)施工方案
第四頁(yè),共491頁(yè)。腳手架工程施工方案
落地式或懸挑式鋼管扣件式腳手架施工方案
附著式整體和分片提升腳手架施工方案
吊籃腳手架工程自制卸料平臺(tái)、移動(dòng)操作平臺(tái)方案拆除、爆破工程施工方案
人工拆除、機(jī)械拆除施工方案
爆破拆除施工方案
第五頁(yè),共491頁(yè)。建筑幕墻安裝工程施工方案
鋼結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架和索膜結(jié)構(gòu)安裝工程施工方案
人工挖擴(kuò)孔樁工程施工方案
預(yù)應(yīng)力工程施工方案
臨時(shí)用電工程方案
其他危險(xiǎn)性較大工程
第六頁(yè),共491頁(yè)。2、安全專(zhuān)項(xiàng)施工方案的格式要求
2.1專(zhuān)項(xiàng)施工方案的文字部分要求:應(yīng)采用A4紙打印。
2.2專(zhuān)項(xiàng)施工方案的附圖要求:
施工方案應(yīng)盡量采用圖、表的方式表達(dá),以便清晰、明確地指導(dǎo)施工。
第七頁(yè),共491頁(yè)。專(zhuān)項(xiàng)施工方案中的附圖應(yīng)統(tǒng)一放在后邊,并應(yīng)按照一定的順序,逐個(gè)編號(hào),編號(hào)應(yīng)與正文中的引用對(duì)應(yīng)。
附圖應(yīng)采用A3紙打印,圖中應(yīng)包含必要的文字解釋和說(shuō)明,圖中應(yīng)標(biāo)明建筑物的軸線、位置、標(biāo)高和尺寸。第八頁(yè),共491頁(yè)。3、安全專(zhuān)項(xiàng)施工方案的編制、審核、審批和論證要求
3.1專(zhuān)項(xiàng)施工方案的編制專(zhuān)項(xiàng)施工方案的編制單位和編制人應(yīng)具有相應(yīng)資格。實(shí)行專(zhuān)業(yè)分包的,應(yīng)由專(zhuān)業(yè)分包單位編制,無(wú)專(zhuān)業(yè)分包的由總包單位編制,但不得有勞務(wù)分包單位編制。
第九頁(yè),共491頁(yè)。設(shè)備安裝與拆除的專(zhuān)項(xiàng)施工方案應(yīng)由設(shè)備裝拆單位或設(shè)備產(chǎn)權(quán)單位編制。
臨時(shí)用電工程的施工方案應(yīng)由電氣專(zhuān)業(yè)工程師編制。
安全專(zhuān)項(xiàng)施工方案應(yīng)由上述單位現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)負(fù)責(zé)人編制。第十頁(yè),共491頁(yè)。3.2專(zhuān)項(xiàng)施工方案的審核:
專(zhuān)項(xiàng)方案應(yīng)當(dāng)由施工單位技術(shù)部門(mén)組織本單位施工技術(shù)、安全、質(zhì)量等部門(mén)的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行審核。經(jīng)審核合格的,由施工單位技術(shù)負(fù)責(zé)人簽字。實(shí)行施工總承包的,專(zhuān)項(xiàng)方案應(yīng)當(dāng)由總承包單位技術(shù)負(fù)責(zé)人及相關(guān)專(zhuān)業(yè)承包單位技術(shù)負(fù)責(zé)人簽字。
單位技術(shù)負(fù)責(zé)人(法人級(jí)別的總工程師)組織施工技術(shù)、安全、設(shè)備、質(zhì)量等部門(mén)的專(zhuān)業(yè)人員審核。
第十一頁(yè),共491頁(yè)。審核人員中至少2人應(yīng)具有本專(zhuān)業(yè)中級(jí)以上技術(shù)職稱(chēng)(需專(zhuān)家論證的,審核人員中至少2人應(yīng)具有本專(zhuān)業(yè)高級(jí)以上技術(shù)職稱(chēng))。審核合格,由施工單位技術(shù)負(fù)責(zé)人審批;實(shí)行施工總承包的,還應(yīng)報(bào)總承包企業(yè)技術(shù)負(fù)責(zé)人審批。
危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程專(zhuān)項(xiàng)方案,經(jīng)施工單位審核合格后報(bào)監(jiān)理單位,由項(xiàng)目總監(jiān)理工程師審核簽字。第十二頁(yè),共491頁(yè)。3.3專(zhuān)家論證專(zhuān)項(xiàng)施工方案的編制單位、編制人超過(guò)一定規(guī)模的危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程專(zhuān)項(xiàng)方案應(yīng)當(dāng)進(jìn)行專(zhuān)家論證,超過(guò)一定規(guī)模的危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程范圍見(jiàn)附件。
專(zhuān)項(xiàng)方案經(jīng)論證后需做重大修改的,施工單位應(yīng)當(dāng)按照論證報(bào)告修改,并重新組織專(zhuān)家進(jìn)行論證。
第十三頁(yè),共491頁(yè)。專(zhuān)家論證通過(guò)的專(zhuān)項(xiàng)方案,施工單位應(yīng)當(dāng)根據(jù)論證報(bào)告修改完善專(zhuān)項(xiàng)方案,并經(jīng)施工單位技術(shù)負(fù)責(zé)人、項(xiàng)目總監(jiān)理工程師、建設(shè)單位項(xiàng)目負(fù)責(zé)人簽字后,方可組織實(shí)施。
未進(jìn)行專(zhuān)家論證或未通過(guò)專(zhuān)家論證或正在進(jìn)行論證的專(zhuān)項(xiàng)方案,不得施工。對(duì)于規(guī)避專(zhuān)家論證、未通過(guò)專(zhuān)家論證施工的參建單位,按照有關(guān)規(guī)定予以處理。第十四頁(yè),共491頁(yè)。第二部分
各專(zhuān)項(xiàng)方案編制要求1、基坑支護(hù)、降水工程施工方案
1.1
編制說(shuō)明及依據(jù)
簡(jiǎn)述安全專(zhuān)項(xiàng)施工方案的編制目的以及方案編制所依據(jù)的相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)范性文件、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及圖紙(國(guó)標(biāo)圖集)、施工組織設(shè)計(jì)等,及編制依據(jù)的版本、編號(hào)等。采用電算軟件的,應(yīng)說(shuō)明方案計(jì)算使用的軟件名稱(chēng)、版本。第十五頁(yè),共491頁(yè)。1.2
工程概況
簡(jiǎn)要描述工程地址、周邊建筑物、道路、管線等環(huán)境情況、基坑平面尺寸、基坑開(kāi)挖深度、工程地質(zhì)情況、水文地質(zhì)情況、氣候條件(極端天氣狀況,最低溫度、最高溫度、暴雨)、施工要求和技術(shù)保證條件。支護(hù)(降水)結(jié)構(gòu)選型依據(jù),支護(hù)(降水)系統(tǒng)的構(gòu)造。說(shuō)明支護(hù)工程的使用年限,降水工程的持續(xù)時(shí)間。
第十六頁(yè),共491頁(yè)。1.3管理機(jī)構(gòu)及勞動(dòng)力組織
簡(jiǎn)要描述質(zhì)量、安全管理機(jī)構(gòu)的組成,給出質(zhì)量、安全管理機(jī)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)圖。簡(jiǎn)單描述勞動(dòng)力組織。
1.4
施工部署
闡述施工目標(biāo)、施工準(zhǔn)備、施工勞動(dòng)力投入計(jì)劃、主要材料設(shè)備計(jì)劃及進(jìn)場(chǎng)時(shí)間、材料工藝的試驗(yàn)計(jì)劃、施工現(xiàn)場(chǎng)平面布置、施工進(jìn)度計(jì)劃和施工總體流程。
分析和說(shuō)明施工的難點(diǎn)和重點(diǎn),特別是支護(hù)和降水工程對(duì)周?chē)ㄖ挠绊?,并?jiǎn)要說(shuō)明采取的保證措施。
第十七頁(yè),共491頁(yè)。1.5
主要分項(xiàng)工程施工方法及技術(shù)措施
描述施工技術(shù)參數(shù)、工藝流程(設(shè)計(jì)的基坑開(kāi)挖工況)施工順序、施工測(cè)量、土石方工程施工、基坑支護(hù)的施工工藝、變形觀測(cè)、基坑周邊的建筑物(地下管網(wǎng))的監(jiān)測(cè)和保護(hù)措施。
方案中應(yīng)繪制相應(yīng)的基坑支護(hù)平面圖、立面圖、剖面圖及節(jié)點(diǎn)大樣施工圖、降水井點(diǎn)布置圖和構(gòu)造圖。應(yīng)有相應(yīng)的基坑水平、豎向和相鄰建筑(構(gòu))物沉降變形的監(jiān)測(cè)技術(shù)措施和基坑周邊的地下管網(wǎng)的監(jiān)測(cè)和保護(hù)措施。
第十八頁(yè),共491頁(yè)。1.6
質(zhì)量保證措施
描述施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和要求,保證施工質(zhì)量的技術(shù)措施及消防措施。
1.7
安全保證措施
描述安全生產(chǎn)組織措施、施工安全技術(shù)措施。措施應(yīng)包括:1.坑壁支護(hù)方法及控制坍塌的安全措施;2.
基坑周邊環(huán)境及防護(hù)措施;3.
施工作業(yè)人員安全防護(hù)措施;4.
基坑臨邊防護(hù)及坑邊載荷安全要求、進(jìn)行危險(xiǎn)源辨識(shí)、施工用電安全措施等。
第十九頁(yè),共491頁(yè)。1.8
環(huán)保文明施工措施
描述現(xiàn)場(chǎng)安全文明施工、環(huán)境因素辨識(shí)及保護(hù)措施。
1.9
施工應(yīng)急救援預(yù)案
方案中應(yīng)有應(yīng)急救援預(yù)案,內(nèi)容應(yīng)包括:各方主體的職責(zé)、針對(duì)各種突發(fā)情況的應(yīng)急處理方案、應(yīng)急物資儲(chǔ)備、應(yīng)急演練、報(bào)警救援及聯(lián)絡(luò)電話、異常情況報(bào)告制度等,針對(duì)每項(xiàng)安全事故的應(yīng)急措施。
第二十頁(yè),共491頁(yè)。1.10
冬季、雨季、臺(tái)風(fēng)和夏季高溫季節(jié)的施工措施
1.11計(jì)算書(shū)及相關(guān)圖紙
施工材料機(jī)械設(shè)備表
試驗(yàn)計(jì)劃表
施工進(jìn)度計(jì)劃表
施工布置平面圖
安全環(huán)境因素辨識(shí)表
第二十一頁(yè),共491頁(yè)。支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)
支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工圖
支護(hù)結(jié)構(gòu)施工工況圖
降水或截水計(jì)算書(shū)
降水或截水施工圖(井點(diǎn)布置平面圖、井點(diǎn)詳圖)基坑安全防護(hù)做法圖
基坑內(nèi)外排水圖。
第二十二頁(yè),共491頁(yè)。2、土方開(kāi)挖工程施工方案
2.1
編制說(shuō)明及依據(jù)
簡(jiǎn)述安全專(zhuān)項(xiàng)施工方案的編制目的以及方案編制所依據(jù)的相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)范性文件、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及圖紙(國(guó)標(biāo)圖集)、施工組織設(shè)計(jì)等,及編制依據(jù)的版本、編號(hào)等。采用電算軟件的,應(yīng)說(shuō)明方案計(jì)算使用的軟件名稱(chēng)、版本。
第二十三頁(yè),共491頁(yè)。2.2
工程概況
描述工程地址、施工場(chǎng)地地形,地貌、地質(zhì)水文、河流、氣象、運(yùn)輸?shù)缆?、卸土點(diǎn)位置、鄰近建筑物、地下基礎(chǔ)、管線、電纜坑基、防空洞、地面上施工范圍內(nèi)的障礙物和堆積物狀況,供水、供電、通訊情況,防洪排水系統(tǒng)等等、基坑平面尺寸、基坑開(kāi)挖深度與坡度、地下水位標(biāo)高、工程地質(zhì)情況、水文地質(zhì)情況、氣候條件(極端天氣狀況,最低溫度、最高溫度、暴雨)、測(cè)量控制點(diǎn)位置、施工要求和技術(shù)保證條件等。
第二十四頁(yè),共491頁(yè)。2.3
施工計(jì)劃
說(shuō)明土方開(kāi)挖采取的方式,描述施工進(jìn)度計(jì)劃、材料與設(shè)備計(jì)劃(列表描述材料名稱(chēng)、力學(xué)性能、計(jì)算數(shù)據(jù)等參數(shù))。勞動(dòng)力計(jì)劃:專(zhuān)職安全生產(chǎn)管理人員、特種作業(yè)人員等。
第二十五頁(yè),共491頁(yè)。2.4
施工工藝
詳細(xì)描述勘察測(cè)量、場(chǎng)地平整方案;排水、降水設(shè)計(jì)、支護(hù)結(jié)構(gòu)體系選擇和設(shè)計(jì)情況,土方開(kāi)挖設(shè)計(jì)包括設(shè)計(jì)的基坑開(kāi)挖工況、開(kāi)挖順序、工藝流程、測(cè)量放線、開(kāi)挖路線、順序、范圍、各層底部標(biāo)高,邊坡坡度,排水溝、集水井位置及流向,棄土堆放位置、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等。特別是對(duì)定位放線的控制,控制內(nèi)容主要為復(fù)核建筑物的定位樁、軸線、方位和幾何尺寸。對(duì)土方開(kāi)挖的控制,控制內(nèi)容主要為檢查挖土標(biāo)高、截面尺寸、放坡和排水;基坑(槽)驗(yàn)收。
第二十六頁(yè),共491頁(yè)。2.5
監(jiān)測(cè)監(jiān)控
描述基坑及周?chē)ㄖ?、?gòu)筑物道路管線的監(jiān)測(cè)方案及保護(hù)措施,土方開(kāi)挖變形監(jiān)測(cè)措施。
第二十七頁(yè),共491頁(yè)。2.6施工安全、環(huán)保、文明施工環(huán)境保證措施
描述組織保障、技術(shù)措施:
1.避免基坑漏水、滲水措施;2.
邊坡放坡坡度及控制避免坍塌的安全措施;3.
機(jī)械化聯(lián)合作業(yè)時(shí)的安全措施;
4.
施工作業(yè)人員安全防護(hù)措施;5.
臨邊防護(hù)及坑邊荷載安全要求等)、環(huán)境保護(hù)措施(防止揚(yáng)塵、遺灑)等安全保證措施。第二十八頁(yè),共491頁(yè)。2.7
應(yīng)急預(yù)案
說(shuō)明對(duì)土方工程施工過(guò)程中可能發(fā)生的各種緊急情況(包括坍塌、涌水、流砂等)進(jìn)行處置的方案,報(bào)警救援及聯(lián)絡(luò)電話、異常情況報(bào)告制度等,及針對(duì)每項(xiàng)安全事故的應(yīng)急措施。
第二十九頁(yè),共491頁(yè)。2.8
計(jì)算書(shū)及相關(guān)圖紙
土方平衡計(jì)算邊坡穩(wěn)定分析
開(kāi)挖平面圖
土方開(kāi)挖路線圖土方開(kāi)挖剖面圖
基坑安全防護(hù)做法圖
基坑內(nèi)外降排水圖。第三十頁(yè),共491頁(yè)。3、人工挖擴(kuò)孔樁工程施工方案3.1編制依據(jù)
相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)范性文件、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及圖紙(國(guó)標(biāo)圖集)、施工組織設(shè)計(jì)等,及編制依據(jù)的版本、編號(hào)等。采用電算軟件的,應(yīng)說(shuō)明方案計(jì)算使用的軟件名稱(chēng)、版本。第三十一頁(yè),共491頁(yè)。3.2工程概況
描述結(jié)構(gòu)形式、層數(shù)、層高、總高、建筑面積、建筑功能等。描述樁基工程的數(shù)量、承重方式、斷面形狀、樁下持力層以及所處地理位置的相應(yīng)地質(zhì)資料(土質(zhì)、埋深、地下水位高低、有無(wú)淤泥、流砂等特殊土層)等。施工現(xiàn)場(chǎng)周?chē)h(huán)境情況。如:所處地段狀況、樁孔離周邊建(構(gòu))筑物的距離、挖樁施工時(shí)降低地下水位會(huì)否對(duì)建(構(gòu))筑物產(chǎn)生不利影響、建議采取什么保障措施等。按合同要求施工中需要采取的措施。如:工期要求、施工程序要求與其他分部分項(xiàng)工程的交叉作業(yè)狀況等。
第三十二頁(yè),共491頁(yè)。3.3施工準(zhǔn)備
描述場(chǎng)地平整、熟悉樁基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)圖紙、準(zhǔn)備挖孔施工機(jī)具、氣體檢測(cè)儀、模板、通風(fēng)機(jī)、水泵、照明及動(dòng)力電器以及土建鋼筋混凝土工程的施工機(jī)具等。
第三十三頁(yè),共491頁(yè)。3.4施工組織與管理
描述人工挖孔樁施工隊(duì)伍資質(zhì)、開(kāi)工前準(zhǔn)備、現(xiàn)場(chǎng)組織管理機(jī)構(gòu)等。
3.5施工工藝
描述挖孔樁的施工工藝,包括作業(yè)流程、人員、材料、設(shè)備要求、操作工藝、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及驗(yàn)收等。
第三十四頁(yè),共491頁(yè)。3.6安全防護(hù)和保護(hù)環(huán)境措施 針對(duì)項(xiàng)目特點(diǎn)、施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、施工方法、勞動(dòng)組織、作業(yè)使用的機(jī)械、動(dòng)力設(shè)備、變配電設(shè)施、架設(shè)工具以及各項(xiàng)安全防護(hù)設(shè)施等制定確保安全施工、保護(hù)環(huán)境,防止工傷事故和職業(yè)病危害,從技術(shù)上采取的預(yù)防措施。
第三十五頁(yè),共491頁(yè)。3.7
附圖
施工現(xiàn)場(chǎng)平面圖
樁孔口的防護(hù)做法圖
提升設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算提升設(shè)備安裝圖
護(hù)壁施工圖
照明用電平面圖
通風(fēng)機(jī)安裝圖第三十六頁(yè),共491頁(yè)。深基坑工程第三十七頁(yè),共491頁(yè)。一、深基坑工程概述二、深基坑工程的技術(shù)要求三、深基坑支護(hù)(圍護(hù))結(jié)構(gòu)的類(lèi)型
四、基坑工程的失效模式五、深基坑工程安全等級(jí)與設(shè)計(jì)、施工要求六、深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)荷載七、深基坑工程方案設(shè)計(jì)八、深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)施工九、深基坑工程的監(jiān)測(cè)與控制十、施工案例分析內(nèi)容第三十八頁(yè),共491頁(yè)。深基坑工程是指包括基坑開(kāi)挖、降水和支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工與監(jiān)測(cè)在內(nèi)的總稱(chēng)。支護(hù)結(jié)構(gòu)則由包括具有擋土、止水功能的圍護(hù)結(jié)構(gòu)和維持圍護(hù)結(jié)構(gòu)平衡的支、錨體系兩部分組成;支、錨體系是指內(nèi)支撐體系或錨桿體系,內(nèi)支撐體系由支撐、圍檁和立柱等構(gòu)件組成,錨桿體系則由錨桿、腰梁和臺(tái)座等組成。深基礎(chǔ)工程特點(diǎn):進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái)基坑工程呈現(xiàn)“大、深、緊、近”等特點(diǎn)。一、深基坑工程概述第三十九頁(yè),共491頁(yè)。大深緊近第四十頁(yè),共491頁(yè)。 (一)深基坑工程的功能要求 1.擋土功能 2.止水功能 3.作為地下結(jié)構(gòu)外墻的使用功能 (二)環(huán)境保護(hù)與處理相鄰關(guān)系的要求 1.控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)位移和坑底隆起對(duì)環(huán)境的影響 2.控制降低地下水位對(duì)環(huán)境的影響 3.控制土錨對(duì)相鄰場(chǎng)地的影響二、深基坑工程的技術(shù)要求第四十一頁(yè),共491頁(yè)。深基坑工程的功能要求為什么要做深基坑工程?由地下室的施工引起的問(wèn)題:擋土和止水的功能——臨時(shí)性的結(jié)構(gòu)物作為深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的地下連續(xù)墻可以同時(shí)用作地下結(jié)構(gòu)的永久性外墻的使用功能第四十二頁(yè),共491頁(yè)。放坡開(kāi)挖和支護(hù)開(kāi)挖雖是兩種可供選擇的開(kāi)挖方案,但放坡開(kāi)挖的適用范圍有限,因?yàn)樯罨拥姆牌路秶^(guò)大,城市不可能提供太大的放坡空間;深基坑放坡所增加的土方量也比較大;如在軟土地區(qū)更由于可能產(chǎn)生深層滑動(dòng)的制約,在深基坑中放坡開(kāi)挖的風(fēng)險(xiǎn)很大。擋土功能第四十三頁(yè),共491頁(yè)。因此深基坑工程大多采用支護(hù)開(kāi)挖的方案。深基坑設(shè)置支護(hù)結(jié)構(gòu)(一般包括圍護(hù)結(jié)構(gòu)和支錨體系兩部分)的目的是阻止基坑外側(cè)土體的坍塌,為基礎(chǔ)施工提供安全的工作空間。支護(hù)結(jié)構(gòu)的功能是擋土,對(duì)基礎(chǔ)施工空間來(lái)說(shuō)具有防護(hù)的作用,統(tǒng)稱(chēng)為支護(hù)結(jié)構(gòu),但將圍護(hù)結(jié)構(gòu)和支錨體系加以區(qū)別可更確切地表達(dá)其在基坑工程中的不同作用。
第四十四頁(yè),共491頁(yè)。根據(jù)擋土的要求,圍護(hù)結(jié)構(gòu)不一定是連續(xù)密閉的,在土的強(qiáng)度比較高的地區(qū),采用間隔式的圍護(hù)結(jié)構(gòu)就足以起到擋土的作用;但在軟土地區(qū),由于土的強(qiáng)度低,土壓力比較大,則需要設(shè)置連續(xù)排列的圍護(hù)結(jié)構(gòu)才有足夠的強(qiáng)度抵抗土壓力的作用和防止軟土在側(cè)向壓力作用下通過(guò)支擋的間隙繞流。不同地區(qū)、不同土類(lèi)、不同開(kāi)挖深度的基坑,根據(jù)擋土的功能要求可以選擇不同的圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式和支錨體系的類(lèi)型。
第四十五頁(yè),共491頁(yè)。止水功能
在地下水位比較高的地區(qū),為了使施工作業(yè)的空間比較干燥,必須采取坑內(nèi)排水或降低地下水位的措施。如在坑內(nèi)降低地下水位則造成了坑內(nèi)外的水位差,地下水在水頭壓力的作用下從坑外流向坑內(nèi),不僅不能保持坑內(nèi)的干燥,而且還會(huì)產(chǎn)生管涌、流砂等滲透變形,危及基坑的安全。在這種情況下,要求圍護(hù)結(jié)構(gòu)同時(shí)具有止水的功能,能阻止地下水流向坑內(nèi),以保證坑內(nèi)的施工作業(yè)條件。
第四十六頁(yè),共491頁(yè)。實(shí)現(xiàn)圍護(hù)結(jié)構(gòu)止水功能的條件,一方面是要求圍護(hù)結(jié)構(gòu)本身要有一定的隔水性能,可以同時(shí)起止水帷幕的作用,另一方面是要求設(shè)置的止水帷幕有足夠的長(zhǎng)度,或者能切入不透水層,或者能將水頭梯度減少到不會(huì)發(fā)生危害的數(shù)值。有些類(lèi)型的圍護(hù)結(jié)構(gòu)可以同時(shí)具有擋土和止水的功能,如地下連續(xù)墻;但有些擋土結(jié)構(gòu)物卻不具有止水的作用,如排樁式圍護(hù)結(jié)構(gòu),此時(shí)就需要設(shè)置止水帷幕,采用兩種材料的復(fù)合結(jié)構(gòu)。
第四十七頁(yè),共491頁(yè)。作為地下結(jié)構(gòu)外墻的使用功能
在軟土地區(qū),深基坑工程的圍護(hù)結(jié)構(gòu)造價(jià)很高,特別如地下連續(xù)墻有時(shí)可達(dá)數(shù)千萬(wàn)之巨,如果僅用作施工時(shí)的臨時(shí)性圍護(hù)結(jié)構(gòu),在地下室施工完畢以后就喪失了使用價(jià)值,確實(shí)非??上?。為了充分利用地下連續(xù)墻的使用價(jià)值,提出了將圍護(hù)結(jié)構(gòu)同時(shí)作為地下室外墻的設(shè)計(jì)要求,這種設(shè)想無(wú)疑是具有經(jīng)濟(jì)意義的。
第四十八頁(yè),共491頁(yè)。在這種條件下,支護(hù)結(jié)構(gòu)就具有地下室外墻的使用功能要求,即永久性的止水功能、永久性的擋土作用以及傳遞建筑物荷載的功能。對(duì)于同時(shí)具有地下室外墻使用功能要求的圍護(hù)結(jié)構(gòu),其設(shè)計(jì)和施工的技術(shù)要求和一般圍護(hù)結(jié)構(gòu)不同,技術(shù)難度比較大,也比較復(fù)雜,需要作專(zhuān)門(mén)的研究。
第四十九頁(yè),共491頁(yè)。環(huán)境保護(hù)與處理相鄰關(guān)系的要求
1.控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)位移和坑底隆起對(duì)環(huán)境的影響2.控制降低地下水位對(duì)環(huán)境的影響3.控制土錨對(duì)相鄰場(chǎng)的影響
第五十頁(yè),共491頁(yè)??刂茋o(hù)結(jié)構(gòu)位移和坑底隆起對(duì)環(huán)境的影響基坑開(kāi)挖對(duì)土體來(lái)說(shuō)是一種卸荷作用,打破了土體原來(lái)的平衡狀態(tài),土體就會(huì)產(chǎn)生各種形態(tài)的位移,在基坑內(nèi)部,表現(xiàn)為圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移和坑底的隆起,盡管設(shè)置了圍護(hù)體的支、錨結(jié)構(gòu),但圍護(hù)結(jié)構(gòu)連同周?chē)耐馏w仍然有不同程度的水平位移;第五十一頁(yè),共491頁(yè)??拥椎穆∑鹗且环N向上的位移,產(chǎn)生的原因一是深層土的卸荷回彈,二是由開(kāi)挖形成的壓力差導(dǎo)致的土體塑流。由于土體是連續(xù)體,坑底的隆起和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移必然導(dǎo)致坑外土體產(chǎn)生沉降和水平位移,帶動(dòng)相鄰建筑物或市政設(shè)施發(fā)生傾斜或撓曲,這些附加的變形使結(jié)構(gòu)構(gòu)件或管道可能產(chǎn)生開(kāi)裂,影響使用,危及安全。第五十二頁(yè),共491頁(yè)??刂平档偷叵滤粚?duì)環(huán)境的影響
基坑開(kāi)挖時(shí)必須采取坑內(nèi)排水或降低地下水位的措施以獲得干燥的施工工作空間。如采用坑外降水會(huì)使大范圍的地下水位下降;如在坑內(nèi)降水而圍護(hù)結(jié)構(gòu)不具有止水的功能,或止水功能失效,則也會(huì)引起坑外地下水位下降;基坑的開(kāi)挖深度越深,地下水位下降越多,影響的范圍也就越大。當(dāng)采用坑內(nèi)降水方案而止水帷幕能有效工作時(shí),坑外的地下水位不會(huì)明顯下降,對(duì)相鄰建筑物不會(huì)構(gòu)成威脅。
第五十三頁(yè),共491頁(yè)。地下水位下降造成土體有效應(yīng)力增加,產(chǎn)生大范圍的地面沉降,在影響范圍內(nèi)的建筑物和市政設(shè)施就要受到不同程度的損害。因此在軟土地區(qū)通常都采用止水帷幕來(lái)防止坑外地下水位的下降,在基坑工程設(shè)計(jì)和施工時(shí),必須充分重視止水帷幕的質(zhì)量,密切監(jiān)控坑外地下水位的變化。第五十四頁(yè),共491頁(yè)??刂仆铃^對(duì)相鄰場(chǎng)地的影響
對(duì)坑內(nèi)的施工條件來(lái)說(shuō),采用土錨比內(nèi)支撐更為有利,可以減少對(duì)挖土和澆筑基礎(chǔ)的干擾。因此在地質(zhì)條件比較好的的地方,大量采用土錨;而在軟土地區(qū),由于軟土無(wú)法提供足夠的錨固力,很少采用土錨。但除了上述技術(shù)方面的考慮之外,采用土錨時(shí)還應(yīng)充分注意其對(duì)相鄰關(guān)系的影響,除非建筑場(chǎng)地十分空曠,土錨能完全設(shè)置在建筑紅線范圍以內(nèi)。
第五十五頁(yè),共491頁(yè)。建筑紅線是法定的建筑界限,不僅限定地面建筑的范圍,而且也不容許地下的設(shè)施超出紅線范圍。在一般情況下,土錨的錨固段常常超出紅線,亦即已經(jīng)進(jìn)入相鄰場(chǎng)地的范圍,如果相鄰場(chǎng)地進(jìn)行地下的施工或設(shè)置樁體,土錨就成為其地下障礙物,因此可能產(chǎn)生相鄰的糾紛。從民法的角度來(lái)看,采用的土錨如已進(jìn)入相鄰場(chǎng)地范圍,則已經(jīng)侵犯了相鄰場(chǎng)地業(yè)主的合法權(quán)益,相鄰場(chǎng)地業(yè)主可以訴諸法律。
第五十六頁(yè),共491頁(yè)。三、深基坑支護(hù)(圍護(hù))結(jié)構(gòu)的類(lèi)型
按功能劃分按圍護(hù)結(jié)構(gòu)剛度劃分按圍護(hù)結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定方式劃分按圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工工藝與材料劃分第五十七頁(yè),共491頁(yè)。按功能劃分按圍護(hù)結(jié)構(gòu)功能劃分為臨時(shí)性結(jié)構(gòu)和兼有永久性結(jié)構(gòu)功能(兩墻合一)兩類(lèi)。臨時(shí)性圍護(hù)結(jié)構(gòu)的功能比較單一,設(shè)計(jì)時(shí)只要滿足施工圍護(hù)結(jié)構(gòu)的擋土、止水和環(huán)境保護(hù)的要求;永久性結(jié)構(gòu)除了滿足上述施工圍護(hù)結(jié)構(gòu)的要求外,還應(yīng)滿足作為永久性結(jié)構(gòu)的許多要求,例如傳力、協(xié)調(diào)變形、防滲等要求。同時(shí)還要處理與地下室梁、板、柱的連接構(gòu)造,對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形也有更嚴(yán)格的要求。
第五十八頁(yè),共491頁(yè)。按圍護(hù)結(jié)構(gòu)剛度劃分按圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料本身的傳力特性可以分為剛性結(jié)構(gòu)和柔性結(jié)構(gòu)兩類(lèi)。剛性結(jié)構(gòu)圍護(hù)體材料的抗拉強(qiáng)度很低,一般不考慮承受彎矩,其變形的特點(diǎn)主要是平移和轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)發(fā)生撓曲變形時(shí)很容易出現(xiàn)開(kāi)裂;柔性結(jié)構(gòu)圍護(hù)體材料能承受較大的彎矩和拉應(yīng)力,因此可以容許發(fā)生較大的撓曲而結(jié)構(gòu)不出現(xiàn)裂縫。第五十九頁(yè),共491頁(yè)。按圍護(hù)結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定方式劃分按圍護(hù)結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定的方式,可劃分為自立式和支錨式兩類(lèi)。自立式圍護(hù)結(jié)構(gòu)可以不依靠支撐或錨桿的傳力作用而保持其平衡,按照保持穩(wěn)定的機(jī)制可以分為重力式和懸臂式兩類(lèi)。重力式圍護(hù)結(jié)構(gòu)依靠自身的重力所形成的穩(wěn)定力矩和摩阻力來(lái)抵抗土壓力所引起的傾覆和滑移;懸臂式則依靠插入深度范圍內(nèi)土的嵌固作用維持穩(wěn)定。支錨式圍護(hù)結(jié)構(gòu)則需要依靠?jī)?nèi)支撐或土錨才能保持圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。第六十頁(yè),共491頁(yè)。自立式擋墻第六十一頁(yè),共491頁(yè)。主動(dòng)土壓力Ea被動(dòng)抗力Ep基底摩阻力H重力G重力式圍護(hù)結(jié)構(gòu)第六十二頁(yè),共491頁(yè)。主動(dòng)土壓力Ea被動(dòng)抗力Ep被動(dòng)抗力E′p懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)第六十三頁(yè),共491頁(yè)。拉錨土錨土錨或拉錨第六十四頁(yè),共491頁(yè)。錨桿體系第六十五頁(yè),共491頁(yè)。鉆孔排樁+錨桿體系實(shí)例第六十六頁(yè),共491頁(yè)。支撐立柱立柱樁圍護(hù)墻圍檁坑底加固內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)體系內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)可選用鋼支撐、混凝土支撐、鋼與混凝土的混合支撐第六十七頁(yè),共491頁(yè)。鋼支撐第六十八頁(yè),共491頁(yè)。鋼支撐實(shí)例第六十九頁(yè),共491頁(yè)。鋼筋混凝土支撐第七十頁(yè),共491頁(yè)。鋼筋混凝土支撐實(shí)例第七十一頁(yè),共491頁(yè)。內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)選型應(yīng)符合下列原則: 1、宜采用受力明確、連接可靠、施工方便的結(jié)構(gòu)形式; 2、宜采用對(duì)稱(chēng)平衡性、整體性強(qiáng)的結(jié)構(gòu)形式; 3、應(yīng)與主體地下結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式、施工順序協(xié)調(diào),應(yīng)便于主體結(jié)構(gòu)施工; 4、應(yīng)利于基坑土方開(kāi)挖和運(yùn)輸; 5、需要時(shí),應(yīng)考慮內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)作為施工平臺(tái)。第七十二頁(yè),共491頁(yè)。內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)綜合考慮基坑平面的形狀、尺寸、開(kāi)挖深度、周邊環(huán)境條件、主體結(jié)構(gòu)的形式等因素,選用下列內(nèi)支撐形式:1、水平對(duì)撐或斜撐,可采用單桿、桁架、八字形支撐;2、正交或斜交的平面桿系支撐;3、環(huán)形桿系或板系支撐;4、豎向斜撐。第七十三頁(yè),共491頁(yè)。支撐的平面布置形式圖(a)角撐;(b)對(duì)撐;(c)邊桁架式;(d)邊框架式;(e)環(huán)梁與邊框架;(f)角撐加對(duì)撐。支撐豎向布置圖第七十四頁(yè),共491頁(yè)。按圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工工藝與材料劃分按圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工工藝與材料劃分可分為以水泥穩(wěn)定土為材料的水泥攪拌樁,以鋼為材料的鋼板樁和以鋼筋混凝土為材料的鉆孔灌注樁、地下連續(xù)墻或鋼筋混凝土板樁。第七十五頁(yè),共491頁(yè)。鋼板樁第七十六頁(yè),共491頁(yè)。第七十七頁(yè),共491頁(yè)。鋼板樁支護(hù)實(shí)例第七十八頁(yè),共491頁(yè)。水泥土攪拌樁重力式擋墻第七十九頁(yè),共491頁(yè)。第八十頁(yè),共491頁(yè)。型鋼水泥土攪拌墻第八十一頁(yè),共491頁(yè)。第八十二頁(yè),共491頁(yè)。型鋼水泥土攪拌墻實(shí)例第八十三頁(yè),共491頁(yè)。鉆孔灌注排樁第八十四頁(yè),共491頁(yè)。鉆孔灌注排樁實(shí)例第八十五頁(yè),共491頁(yè)。咬合樁第八十六頁(yè),共491頁(yè)。圍護(hù)結(jié)構(gòu)的受力性能與材料密切有關(guān)。用水泥攪拌樁做成的壩體是剛性的、自立式的。用鋼材或鋼筋混凝土制成的圍護(hù)結(jié)構(gòu)是柔性的,一般需要采用支錨體系來(lái)維持其穩(wěn)定。但鋼筋混凝土地下連續(xù)墻也可以做成如圖所示的重力式圍護(hù)結(jié)構(gòu);水泥攪拌樁可以加勁性的型鋼成為柔性的圍護(hù)結(jié)構(gòu)(SMW工法),也可以用作柔性的排樁式圍護(hù)結(jié)構(gòu)的止水帷幕。第八十七頁(yè),共491頁(yè)。四、基坑工程的失效模式1、整體失穩(wěn)2、坑底隆起3、圍護(hù)結(jié)構(gòu)傾覆失穩(wěn)4、圍護(hù)結(jié)構(gòu)滑移失穩(wěn)5.圍護(hù)結(jié)構(gòu)底部地基承載力失穩(wěn)6、“踢腳”失穩(wěn)7、止水帷幕功能失效和坑底滲透變形破壞8、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)性破壞9、支、錨體系失穩(wěn)破壞第八十八頁(yè),共491頁(yè)。整體失穩(wěn)整體失穩(wěn)是指在土體中形成了滑動(dòng)面,圍護(hù)結(jié)構(gòu)連同基坑外側(cè)及坑底的土體一起喪失穩(wěn)定性,一般的失穩(wěn)形態(tài)是圍護(hù)結(jié)構(gòu)的上部向坑外傾倒,圍護(hù)結(jié)構(gòu)的底部向坑內(nèi)移動(dòng),坑底土體隆起,坑外地面下陷。
第八十九頁(yè),共491頁(yè)。坑底隆起坑底隆起是指坑底土體產(chǎn)生向上的塑性變形。基坑開(kāi)挖以后,坑底向上位移的原因有兩種,一是卸載引起的回彈,其數(shù)值較?。涣硪环N是在開(kāi)挖引起的壓力差作用下土體中產(chǎn)生的塑性變形,這種變形如果數(shù)量較大,表示土體中的塑流已經(jīng)比較嚴(yán)重,如果圍護(hù)結(jié)構(gòu)和內(nèi)支撐能形成整體性好的體系,則塑流僅引起坑外地面下沉,影響環(huán)境安全;如果是自立式結(jié)構(gòu)或節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度差的支撐體系,隆起可能是整體失穩(wěn)的前兆;如果穩(wěn)定性不能得到有效的控制,就會(huì)發(fā)生整體性失穩(wěn)。第九十頁(yè),共491頁(yè)。第九十一頁(yè),共491頁(yè)。圍護(hù)結(jié)構(gòu)傾覆失穩(wěn)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傾覆失穩(wěn)主要發(fā)生在重力式結(jié)構(gòu)或懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu),重力式結(jié)構(gòu)在坑外主動(dòng)土壓力的作用下,圍護(hù)結(jié)構(gòu)繞其下部的某點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng),圍護(hù)結(jié)構(gòu)的頂部向坑內(nèi)傾倒。抵抗傾覆失穩(wěn)的力矩主要由圍護(hù)結(jié)構(gòu)自身的重力形成,坑底的被動(dòng)抗力也是構(gòu)成抵抗力矩的因素。關(guān)于轉(zhuǎn)動(dòng)中心的位置有不同的看法,傳統(tǒng)的方法是將轉(zhuǎn)動(dòng)中心放在圍護(hù)結(jié)構(gòu)的前趾,但也有認(rèn)為繞前趾上面或下面的某一點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)比較合理,特別的軟土地區(qū)由于基底土比較軟弱,在力矩作用下前趾有下沉的可能。
第九十二頁(yè),共491頁(yè)。第九十三頁(yè),共491頁(yè)。圍護(hù)結(jié)構(gòu)滑移失穩(wěn)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的滑移失穩(wěn)亦主要發(fā)生在重力式結(jié)構(gòu)中,在坑外主動(dòng)土壓力的作用下,圍護(hù)結(jié)構(gòu)向坑內(nèi)平移。抵抗滑移的阻力主要由圍護(hù)體底面的摩阻力以及內(nèi)側(cè)的被動(dòng)土壓力構(gòu)成。當(dāng)坑底土軟弱或圍護(hù)結(jié)構(gòu)底部的地基土軟化時(shí),墻體發(fā)生滑移失穩(wěn)。
第九十四頁(yè),共491頁(yè)。圍護(hù)結(jié)構(gòu)底部地基承載力失穩(wěn)重力式圍護(hù)結(jié)構(gòu)的底面壓力過(guò)大,地基承載力不足引起的失穩(wěn)。由于在圍護(hù)結(jié)構(gòu)的外側(cè)還作用著土壓力,因此其合力是傾斜的。在傾斜荷載作用下,地基土發(fā)生向坑內(nèi)的擠出,圍護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不均勻的沉降,可能導(dǎo)致部分圍護(hù)結(jié)構(gòu)的開(kāi)裂損壞。第九十五頁(yè),共491頁(yè)。第九十六頁(yè),共491頁(yè)?!疤吣_”失穩(wěn)
在單支撐的基坑中,可能發(fā)生撓支撐點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng),圍護(hù)結(jié)構(gòu)上部向坑外傾倒,圍護(hù)結(jié)構(gòu)的下部向上翻的失穩(wěn)模式,故形象地稱(chēng)為“踢腳”失穩(wěn)。在多支撐的圍護(hù)結(jié)構(gòu)中一般不會(huì)產(chǎn)生踢腳失穩(wěn),除非其它支撐都已失效,只有一道支撐起作用的情況。
第九十七頁(yè),共491頁(yè)。第九十八頁(yè),共491頁(yè)。止水帷幕功能失效和坑底滲透變形破壞
止水帷幕喪失擋水功能,產(chǎn)生滲漏、涌水、流土或流砂。由于水土流失使基坑外地面下沉、塌陷,導(dǎo)致鄰近建筑物的開(kāi)裂和損壞。引起圍護(hù)結(jié)構(gòu)止水帷幕功能失效的主要原因是施工因素,其次是設(shè)計(jì)因素和材料的因素。由于施工質(zhì)量低劣,止水帷幕有空洞或裂縫,成為漏水的通道是最普遍的現(xiàn)象;止水帷幕設(shè)計(jì)過(guò)短,沒(méi)有全部切斷透水層也是漏水的可能原因。
第九十九頁(yè),共491頁(yè)。由于止水帷幕失效產(chǎn)生過(guò)大的水力坡降引起坑底滲透變形破壞??觾?nèi)采用排水或降水措施后,造成了坑內(nèi)外的水頭差,地下水在水頭差的作用下向坑內(nèi)滲流,在滲流出口處土的細(xì)顆粒被帶出,或土顆粒處于懸浮狀態(tài)涌出。這種由滲透引起的破壞因破壞機(jī)理不同而有不同的名稱(chēng),如管涌、流砂或流土。如不及時(shí)制止,由滲透變形引起的坑外土體的位移和陷落是嚴(yán)重的。
第一百頁(yè),共491頁(yè)。第一百零一頁(yè),共491頁(yè)。第一百零二頁(yè),共491頁(yè)。支、錨體系失穩(wěn)破壞支錨體系的失穩(wěn)破壞包括兩種不同的破壞模式。錨桿的破壞主要表現(xiàn)為錨桿的拔出、斷裂或預(yù)應(yīng)力松弛,土錨的破壞大多是局部的,群錨的破壞實(shí)際上是土體的失穩(wěn)而并非是錨桿的結(jié)構(gòu)性破壞;支撐的失穩(wěn)很可能是整體性的,其形態(tài)因體系不同而不同,支撐體系大多是超靜定的,局部的破壞會(huì)造成整體的失穩(wěn),尤其是鋼支撐體系,局部節(jié)點(diǎn)的失效概率比較大。
第一百零三頁(yè),共491頁(yè)。第一百零四頁(yè),共491頁(yè)。第一百零五頁(yè),共491頁(yè)。第一百零六頁(yè),共491頁(yè)。五、深基坑工程安全等級(jí)與設(shè)計(jì)、施工要求基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)確定安全等級(jí)的原則
考慮劃分安全等級(jí)的因素
已有規(guī)范對(duì)安全等級(jí)的劃分標(biāo)準(zhǔn)
不同安全等級(jí)基坑工程的設(shè)計(jì)及施工要求
基坑設(shè)計(jì)的表達(dá)式及設(shè)計(jì)原則關(guān)于安全系數(shù)的規(guī)定
第一百零七頁(yè),共491頁(yè)?;又ёo(hù)結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》(JGJ120-2012),支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)分為三個(gè)等級(jí)見(jiàn)下表,設(shè)計(jì)時(shí)不同等級(jí)采用相對(duì)應(yīng)的重要性系數(shù)γ0
。支護(hù)結(jié)構(gòu)安全等級(jí)及重要性系數(shù)表安全等級(jí)破壞后果γ0一級(jí)支護(hù)結(jié)構(gòu)失效、土體過(guò)大變形對(duì)基坑周邊環(huán)境或主體結(jié)構(gòu)施工安全的影響很?chē)?yán)重1.10二級(jí)支護(hù)結(jié)構(gòu)失效、土體過(guò)大變形對(duì)基坑周邊環(huán)境或主體結(jié)構(gòu)施工安全的影響嚴(yán)重1.00三級(jí)支護(hù)結(jié)構(gòu)失效、土體過(guò)大變形對(duì)基坑周邊環(huán)境或主體結(jié)構(gòu)施工安全的影響不嚴(yán)重0.90第一百零八頁(yè),共491頁(yè)。確定安全等級(jí)的原則
1.基坑工程大多數(shù)是臨時(shí)性的,其安全度和耐久性的要求低于一般的結(jié)構(gòu)工程;2.圍護(hù)結(jié)構(gòu)失效對(duì)周?chē)h(huán)境影響的重要性甚于圍護(hù)結(jié)構(gòu)本身;3.在許多情況下,變形的控制高于強(qiáng)度控制。第一百零九頁(yè),共491頁(yè)。考慮劃分安全等級(jí)的因素1.
基坑的開(kāi)挖深度
由于土壓力與深度的平方成正比,基坑深度越大,圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與變形都相應(yīng)急劇增大,支錨結(jié)構(gòu)的軸力也隨之增大。無(wú)論對(duì)于圍護(hù)結(jié)構(gòu)本身的安全或?qū)Νh(huán)境的影響都增加了技術(shù)難度,工程的重要性和失效帶來(lái)的危害性都加大了,對(duì)于深基坑應(yīng)提高對(duì)設(shè)計(jì)和施工的技術(shù)要求;第一百一十頁(yè),共491頁(yè)。2.土質(zhì)條件
在相同開(kāi)挖深度的條件下,土質(zhì)越差,抗剪強(qiáng)度低,側(cè)土壓力增大,結(jié)構(gòu)內(nèi)力加大,對(duì)環(huán)境的影響也越大,控制的要求必須相應(yīng)提高;第一百一十一頁(yè),共491頁(yè)。3.地下水位地下水對(duì)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的安全與使用具有決定性的作用,如果地下水位很深,則技術(shù)難度和工程的危險(xiǎn)性都要小得多;在地下水位高的地方,降水會(huì)形成地面的沉降和損害相鄰建筑物,如果設(shè)置止水帷幕,則使圍護(hù)結(jié)構(gòu)承受很大的水壓力,同時(shí)增加了滲透變形的危險(xiǎn)性,因此必須提高對(duì)設(shè)計(jì)和施工的要求;第一百一十二頁(yè),共491頁(yè)。4.相鄰建筑物與設(shè)施的重要性以及對(duì)變形的承受能力
相鄰建筑物的重要性增大,對(duì)變形控制的要求更嚴(yán)格,安全等級(jí)就越高,例如在地下鐵道鄰近地區(qū)開(kāi)挖基坑時(shí),常需要提高設(shè)計(jì)的安全度以保證地下鐵道的安全運(yùn)行;對(duì)于變形十分敏感的建筑物或設(shè)施,也必須嚴(yán)格控制變形,提高對(duì)設(shè)計(jì)施工的要求。第一百一十三頁(yè),共491頁(yè)。規(guī)范對(duì)安全等級(jí)的劃分標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)有各部門(mén)和地方的基坑工程規(guī)范已經(jīng)提出了基坑工程安全等級(jí)的劃分方法,見(jiàn)下表,表中出現(xiàn)的差別反映了地區(qū)的地質(zhì)條件和經(jīng)驗(yàn)的不同以及規(guī)范覆蓋面的不同,地方規(guī)范針對(duì)性強(qiáng),可以規(guī)定得具體一些,而全國(guó)性的規(guī)范只能規(guī)定得原則些。第一百一十四頁(yè),共491頁(yè)。第一百一十五頁(yè),共491頁(yè)。不同安全等級(jí)基坑工程的設(shè)計(jì)及施工要求為了統(tǒng)一設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),對(duì)不同的工程區(qū)別對(duì)待,需要制定設(shè)計(jì)依據(jù)的控制標(biāo)準(zhǔn)。有些規(guī)范對(duì)基坑工程劃分了安全等級(jí),但有的規(guī)范不主張劃分安全等級(jí)。下面主要討論按安全等級(jí)確定的設(shè)計(jì)施工要求。第一百一十六頁(yè),共491頁(yè)。第一百一十七頁(yè),共491頁(yè)。從地方規(guī)范的規(guī)定可以看出,對(duì)基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)的要求主要按變形控制,對(duì)不同安全等級(jí)的基坑提出不同數(shù)量的變形控制值,安全等級(jí)越高,變形控制值越小。變形控制值有兩種不同方法,一種是按水平位移的數(shù)值控制,另一種是按水平位移與圍護(hù)結(jié)構(gòu)高度的相對(duì)比值控制。第一百一十八頁(yè),共491頁(yè)。其實(shí)這兩種不同的控制方法表示了不同的控制側(cè)重點(diǎn),相對(duì)比值用于控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)本身能處于安全的工作狀態(tài),與安全系數(shù)相配合以保持圍護(hù)結(jié)構(gòu)的安全;水平位移的絕對(duì)值用于將圍護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)相鄰建筑物的影響控制在許可的范圍以內(nèi)。第一百一十九頁(yè),共491頁(yè)。
對(duì)于面向全國(guó)的規(guī)范,由于各地地質(zhì)條件相差懸殊,很難如地方規(guī)范那樣對(duì)變形作出具體的規(guī)定,建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范在編制過(guò)程中曾分別鄰近有無(wú)永久性建筑物給出了變形控制值,但在最終頒布時(shí)刪去了這些內(nèi)容。作為一種經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)還是有參考價(jià)值。第一百二十頁(yè),共491頁(yè)。第一百二十一頁(yè),共491頁(yè)?;釉O(shè)計(jì)的表達(dá)式及設(shè)計(jì)原則基坑設(shè)計(jì)由兩部分組成,一部分是涉及土體穩(wěn)定性的驗(yàn)算;另一部分是圍護(hù)結(jié)構(gòu)、支撐或錨桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。前一種驗(yàn)算時(shí),主要的荷載和抗力都是由土體產(chǎn)生的;后一種設(shè)計(jì)的荷載主要由土體引起的,而抗力是由結(jié)構(gòu)材料提供的。這兩種設(shè)計(jì)表達(dá)式中的荷載和抗力項(xiàng)的物理意義不同、性質(zhì)不同,安全控制的標(biāo)準(zhǔn)也不相同。第一百二十二頁(yè),共491頁(yè)。第一百二十三頁(yè),共491頁(yè)。從表可以看出,對(duì)穩(wěn)定性驗(yàn)算,各規(guī)范所采用的設(shè)計(jì)方法基本相同,都是安全系數(shù)方法。雖然安全系數(shù)設(shè)計(jì)方法不符合設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)原則的要求,但在設(shè)計(jì)表達(dá)式的兩邊都采用標(biāo)準(zhǔn)值表示設(shè)計(jì)變量,設(shè)計(jì)體系內(nèi)部封閉,尚不致造成誤解和錯(cuò)誤。但是圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻身設(shè)計(jì)、支撐截面設(shè)計(jì)和錨桿截面設(shè)計(jì)的情況就不一樣了,設(shè)計(jì)表達(dá)式兩邊物理量的性質(zhì)不同,需要在基坑規(guī)范中加以協(xié)調(diào)。
第一百二十四頁(yè),共491頁(yè)。在圍護(hù)結(jié)構(gòu)、支撐或錨桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)表達(dá)式中,必須充分注意荷載和抗力的統(tǒng)一。這是因?yàn)椋a(chǎn)生結(jié)構(gòu)內(nèi)力的荷載主要是由土形成的,所求得的土壓力和結(jié)構(gòu)內(nèi)力都是標(biāo)準(zhǔn)值,但材料的強(qiáng)度采用現(xiàn)行的混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)范的設(shè)計(jì)值,則設(shè)計(jì)表達(dá)式的兩端是不一致的,必須采取一定的調(diào)整措施加以平衡。第一百二十五頁(yè),共491頁(yè)。如果采用現(xiàn)行地基基礎(chǔ)規(guī)范中關(guān)于土壓力的計(jì)算方法和結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算方法強(qiáng)度結(jié)構(gòu)的內(nèi)力,同時(shí)采用現(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)范中的材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值進(jìn)行截面強(qiáng)度驗(yàn)算和配筋,忽視了兩者之間在設(shè)計(jì)原則上的差異,就降低了結(jié)構(gòu)的安全度,留下了隱患。第一百二十六頁(yè),共491頁(yè)。關(guān)于安全系數(shù)的規(guī)定各規(guī)范對(duì)設(shè)計(jì)安全系數(shù)的規(guī)定很不一致,符號(hào)和術(shù)語(yǔ)也并不一致,在使用時(shí)務(wù)必充分注意區(qū)別。各規(guī)范對(duì)不同的驗(yàn)算模式所規(guī)定的安全系數(shù)允許值見(jiàn)下表。由于各規(guī)范都按自己的符號(hào)術(shù)語(yǔ)系統(tǒng)規(guī)定其物理意義,選用各不相同的安全水準(zhǔn)和各種系數(shù),讀者在使用這些規(guī)范時(shí),只能認(rèn)定執(zhí)行一本規(guī)范的規(guī)定,切忌幾本規(guī)范混用。
第一百二十七頁(yè),共491頁(yè)。第一百二十八頁(yè),共491頁(yè)。第一百二十九頁(yè),共491頁(yè)。六、深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)荷載基坑工程設(shè)計(jì)的荷載不同于一般的結(jié)構(gòu)物,作用于圍護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載主要是側(cè)向壓力包括土壓力和水壓力。其它的一些作用,如地面的施工荷載、相鄰建筑物的基底荷載等垂直荷載也都通過(guò)側(cè)向壓力的形式作用于圍護(hù)結(jié)構(gòu);相鄰場(chǎng)地的沉樁擠土作用,也以水平壓力的形式傳給圍護(hù)結(jié)構(gòu);直接作用于圍護(hù)結(jié)構(gòu)上的垂直荷載很少,主要是作用于內(nèi)支撐上的一些施工機(jī)械。第一百三十頁(yè),共491頁(yè)。作用于圍護(hù)結(jié)構(gòu)上的側(cè)向荷載都是非標(biāo)準(zhǔn)的荷載,其值是不確定的、不穩(wěn)定的,受施工條件和環(huán)境條件的影響非常大,預(yù)估的荷載與實(shí)際產(chǎn)生的荷載可能相差很遠(yuǎn),荷載的確定是基坑工程設(shè)計(jì)中最為困難而又十分重要的環(huán)節(jié)。作用于圍護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)向土壓力作用于圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水壓力施工荷載永久性荷載第一百三十一頁(yè),共491頁(yè)。作用于圍護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)向土壓力1.對(duì)經(jīng)典土壓力理論的認(rèn)識(shí)2.土壓力的量測(cè)試驗(yàn)結(jié)果3.土壓力計(jì)算中若干問(wèn)題的討論4.土壓力計(jì)算的一些經(jīng)驗(yàn)方法第一百三十二頁(yè),共491頁(yè)。對(duì)經(jīng)典土壓力理論的認(rèn)識(shí)
在討論到土壓力問(wèn)題時(shí),人們就會(huì)提到經(jīng)典的庫(kù)侖理論和朗肯理論。由于建設(shè)規(guī)模的發(fā)展,也由于量測(cè)技術(shù)和計(jì)算技術(shù)的進(jìn)步,近代對(duì)于土壓力的性質(zhì)和土壓力的分布與變化規(guī)律的認(rèn)識(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了朗肯和庫(kù)侖的年代,因此在許多文獻(xiàn)中,人們不斷地發(fā)現(xiàn)實(shí)測(cè)的結(jié)果與理論不符,也經(jīng)常聽(tīng)到對(duì)經(jīng)典土壓力理論的批評(píng)。第一百三十三頁(yè),共491頁(yè)。但是經(jīng)典的土壓力理論依然是實(shí)用計(jì)算公式的基本形式,許多關(guān)于土壓力計(jì)算的討論常常是環(huán)繞著如何修正經(jīng)典公式來(lái)開(kāi)展的,經(jīng)典公式的局限性是明顯的,但至今尚沒(méi)有看到超越他們的新的理論公式問(wèn)世。第一百三十四頁(yè),共491頁(yè)。經(jīng)典土壓力理論得到的是極限值第一百三十五頁(yè),共491頁(yè)?;由形撮_(kāi)挖時(shí)作用在圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻面上的是靜止土壓力,此時(shí)土體處于完全彈性狀態(tài),基坑開(kāi)挖以后土體處于塑性局部發(fā)展的過(guò)程中,墻后和墻前的土壓力都沒(méi)有達(dá)到極限狀態(tài),處在圖
中的兩條不同的曲線上,而按經(jīng)典土壓力理論計(jì)算的僅是曲線的兩個(gè)端點(diǎn)。至于塑性發(fā)展的過(guò)程,經(jīng)典土壓力理論并沒(méi)有給出解答,迄今為止,還沒(méi)有解析的方法可以計(jì)算這個(gè)過(guò)程。第一百三十六頁(yè),共491頁(yè)。經(jīng)典土壓力理論只能計(jì)算剛性界面上的接觸壓力經(jīng)典土壓力理論沒(méi)有考慮擋墻本身的變形,即將擋墻作為完全剛性的,只考慮擋墻的平移或轉(zhuǎn)動(dòng)等剛性位移。但在基坑工程中,排樁式和地下連續(xù)墻等板式的圍護(hù)結(jié)構(gòu)都是柔性的,會(huì)產(chǎn)生比較大的變形,而且在支撐和錨桿的約束下,圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形非常復(fù)雜,目前也沒(méi)有解析的方法可以計(jì)算柔性擋墻與土體的接觸壓力。
第一百三十七頁(yè),共491頁(yè)。經(jīng)典土壓力理論是在平面應(yīng)變條件下的解答無(wú)論是庫(kù)侖理論或者是朗肯理論,都是平面應(yīng)變條件下的解答,沒(méi)有考慮末端的影響。而實(shí)際的工程條件總是有限長(zhǎng)的,在長(zhǎng)邊方向的中部比較接近于平面條件,但在基坑的轉(zhuǎn)角處則與平面問(wèn)題假定相距甚遠(yuǎn),存在末端的影響。
第一百三十八頁(yè),共491頁(yè)。土壓力的量測(cè)試驗(yàn)結(jié)果
國(guó)內(nèi)在90年代初,周應(yīng)英等報(bào)道了五組很有意義的試驗(yàn)結(jié)果,為認(rèn)識(shí)土壓力的分布規(guī)律提供了實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)。
試驗(yàn)填料分別采用砂土和粘性土。采用壓力盒量測(cè)土壓力,在砂土的試驗(yàn)中用了20個(gè)壓力盒,粘性土的試驗(yàn)中用了59個(gè)壓力盒。
第一百三十九頁(yè),共491頁(yè)。第一百四十頁(yè),共491頁(yè)。寬高比為1.0第一百四十一頁(yè),共491頁(yè)。寬高比為0.66第一百四十二頁(yè),共491頁(yè)。不同寬高比的影響第一百四十三頁(yè),共491頁(yè)。繞墻底轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)第一百四十四頁(yè),共491頁(yè)。繞墻頂轉(zhuǎn)動(dòng)及平移時(shí)第一百四十五頁(yè),共491頁(yè)。墻平移時(shí)第一百四十六頁(yè),共491頁(yè)。說(shuō)明當(dāng)墻身的高寬比為1時(shí),實(shí)測(cè)土壓力隨深度增加而增大,實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)在理論分布線兩側(cè)波動(dòng),靜止條件下的實(shí)測(cè)土壓力最大,隨著位移的增大,土壓力減??;墻身的高寬比1.5時(shí)的實(shí)測(cè)結(jié)果,分布曲線偏離理論直線比較大,在墻的上半部實(shí)測(cè)主動(dòng)土壓力值大于庫(kù)侖理論值,下部則相反,出現(xiàn)在工程實(shí)測(cè)時(shí)通常出現(xiàn)的R形分布;五種不同的寬高比(0.5,0.6,1.0,1.5,2.0)的墻體試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明墻身剛度越小,實(shí)測(cè)的主動(dòng)土壓力分布越偏離庫(kù)侖理論值。
第一百四十七頁(yè),共491頁(yè)。當(dāng)墻身繞墻底轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),實(shí)測(cè)土壓力的數(shù)據(jù)隨深度增大,并接近于直線分布;但當(dāng)墻身平移或繞墻頂轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),實(shí)測(cè)主動(dòng)土壓力的分布與直線分布偏離比較大,其分布特點(diǎn)是墻身上部大于理論值,下部小于理論值。同時(shí)還可以看出,當(dāng)墻底部繞墻頂?shù)奈灰屏颗c平移量相等時(shí),轉(zhuǎn)動(dòng)的總土壓力大于平移的土壓力,且平移時(shí)更偏離于理論值。
第一百四十八頁(yè),共491頁(yè)。比較三種不同性質(zhì)位移的試驗(yàn)結(jié)果可知,墻平移時(shí)的土壓力合力最小,繞墻頂轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的土壓力合力最大;為了研究不同性質(zhì)位移的相互關(guān)系,在進(jìn)行了繞墻頂轉(zhuǎn)動(dòng)的試驗(yàn)之后,又將墻頂移動(dòng)使墻恢復(fù)豎直,這相當(dāng)于兩種轉(zhuǎn)動(dòng)的疊加,與平移相當(dāng);此時(shí)上部土壓力由大變小,下部的土壓力由小變大,與直接平移的試驗(yàn)結(jié)果相當(dāng)接近,說(shuō)明不同性質(zhì)的位移可以疊加。
第一百四十九頁(yè),共491頁(yè)。位移疊加對(duì)土壓力的影響,假設(shè)擋墻先繞底部B點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng),墻頂由A移至A`,然后繞頂部A`點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng),墻底B點(diǎn)移至B`,分兩步完成有關(guān)平移的運(yùn)動(dòng),則土壓力可由前兩種情況的平均求得,見(jiàn)圖(c)。
第一百五十頁(yè),共491頁(yè)。三種不同性質(zhì)位移所產(chǎn)生的破裂面位置很接近,與墻背面的夾角約為33.5,但三種情況土壓力的大小與分布卻差別比較大。三種不同位移所產(chǎn)生的土壓力有較大差別的原因可以用滑動(dòng)面上在墻頂處抗剪強(qiáng)度發(fā)揮的不同程度來(lái)解釋。第一百五十一頁(yè),共491頁(yè)。轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)由于轉(zhuǎn)動(dòng)中心處基本上沒(méi)有位移,滑動(dòng)面上的抗剪強(qiáng)度得不到充分的發(fā)揮;而平移時(shí)各點(diǎn)的位移接近,沿滑動(dòng)面上發(fā)揮了相同的較大的強(qiáng)度,因而土壓力最小,實(shí)測(cè)主動(dòng)土壓力為40.61kN,而采用楔體試算法,考慮滑動(dòng)面上的粘聚力和墻面上的粘結(jié)力,計(jì)算得到的結(jié)果為38.75kN,兩者非常接近,說(shuō)明試驗(yàn)的結(jié)果是比較可信的。第一百五十二頁(yè),共491頁(yè)。理論分析的成果第一百五十三頁(yè),共491頁(yè)。繞墻頂轉(zhuǎn)動(dòng)繞墻底轉(zhuǎn)動(dòng)第一百五十四頁(yè),共491頁(yè)。這種理論計(jì)算的結(jié)果雖然是在簡(jiǎn)化假定的基礎(chǔ)上求得的,但和上述試驗(yàn)的結(jié)果卻非常吻合,至少可以說(shuō)明剛性墻的土壓力分布的不同圖形是由于墻的位移性質(zhì)所決定的。
第一百五十五頁(yè),共491頁(yè)。極限狀態(tài)時(shí)的位移值當(dāng)開(kāi)挖基坑時(shí),在圍護(hù)結(jié)構(gòu)的前方卸載,墻就有向坑內(nèi)產(chǎn)生位移的趨勢(shì),墻后的靜止土壓力逐步減小,向主動(dòng)狀態(tài)發(fā)展。太沙基通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)水平位移與墻高之比為1:1000數(shù)量級(jí)時(shí)墻后土壓力就減小到最小的主動(dòng)土壓力值;萊姆和惠特曼在砂土的三軸試驗(yàn)中觀察到水平應(yīng)變達(dá)到0.005數(shù)量級(jí)時(shí)就完成了從靜止?fàn)顟B(tài)到主動(dòng)狀態(tài)的發(fā)展過(guò)程。
第一百五十六頁(yè),共491頁(yè)。第一百五十七頁(yè),共491頁(yè)。土壓力計(jì)算中若干問(wèn)題的討論
水土合算與水土分算
墻面與土之間摩阻力的影響
不同試驗(yàn)指標(biāo)的影響
第一百五十八頁(yè),共491頁(yè)。水土合算與水土分算在土壓力計(jì)算公式中,要用到土的重度指標(biāo),這反映了土體的自重對(duì)土壓力的影響。所謂水土合算和水土分算,就是在計(jì)算公式中,土的重度是用天然重度還是浮重度,在物理概念上是土中水對(duì)擋墻的作用如何考慮的問(wèn)題。從不同的概念出發(fā),建立在不同假定的基礎(chǔ)上,采用不同的強(qiáng)度指標(biāo),可以得出不同的計(jì)算方法。
第一百五十九頁(yè),共491頁(yè)。按有效應(yīng)力原理計(jì)算地下水的作用單獨(dú)考慮,則土壓力采用浮重度計(jì)算,內(nèi)摩擦角也采用有效內(nèi)摩擦角,即按有效應(yīng)力原理計(jì)算:第一百六十頁(yè),共491頁(yè)??倯?yīng)力法計(jì)算水土分算:地下水作用單獨(dú)考慮,土壓力用浮重度計(jì)算,但內(nèi)摩擦角則用總應(yīng)力指標(biāo)計(jì)算:第一百六十一頁(yè),共491頁(yè)。水土合算:地下水的作用合在土的重度中反映,故采用飽和重度計(jì)算,內(nèi)摩擦角也采用總應(yīng)力指標(biāo):第一百六十二頁(yè),共491頁(yè)。上海地區(qū)的一些局部經(jīng)驗(yàn)按水土分算原則,應(yīng)采用有效指標(biāo)計(jì)算,但目前勘察報(bào)告中很少提供有效指標(biāo),如果采用總應(yīng)力指標(biāo)是否可行?對(duì)于開(kāi)挖深度在5m左右的基坑,若干對(duì)比數(shù)據(jù)的計(jì)算表明,采用總應(yīng)力指標(biāo)計(jì)算的土壓力與采用有效指標(biāo)計(jì)算的土壓力基本相當(dāng)。第一百六十三頁(yè),共491頁(yè)。四個(gè)工程的計(jì)算對(duì)比資料第一百六十四頁(yè),共491頁(yè)。墻面與土之間摩阻力的影響
圍護(hù)結(jié)構(gòu)的表面有一定的粗糙度,與土體之間必然存在摩阻力,計(jì)算土壓力時(shí)考慮了摩阻力的存在就會(huì)減小主動(dòng)土壓力和增大被動(dòng)土壓力,在需要充分挖掘潛力時(shí)可以將摩阻力考慮進(jìn)去。上海市標(biāo)準(zhǔn)《基坑工程設(shè)計(jì)規(guī)程》(DBJ08-61-97)規(guī)定在計(jì)算柔性圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻前被動(dòng)土壓力時(shí)需要考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu)與土之間的摩阻力,土壓力的計(jì)算公式仍采用朗肯土壓力理論的表達(dá)式,但土壓力系數(shù)采用庫(kù)侖公式。
第一百六十五頁(yè),共491頁(yè)。第一百六十六頁(yè),共491頁(yè)。不同試驗(yàn)指標(biāo)的影響
在基坑開(kāi)挖時(shí),基坑外側(cè)如果不考慮地下水位的變化,豎向的自重應(yīng)力保持不變,水平方向的應(yīng)力減少,隨著開(kāi)挖深度增加,水平應(yīng)力逐步減小,直至主動(dòng)土壓力狀態(tài)。這個(gè)變化過(guò)程可以用減少試樣側(cè)壓力的方法進(jìn)行模擬,在三軸儀上,保持軸向壓力不變而減少側(cè)壓力,直至試樣破壞。第一百六十七頁(yè),共491頁(yè)。第一百六十八頁(yè),共491頁(yè)。土壓力計(jì)算的一些經(jīng)驗(yàn)方法第一百六十九頁(yè),共491頁(yè)。主動(dòng)土壓力
關(guān)于主動(dòng)土壓力的計(jì)算,各規(guī)范大多采用朗肯理論計(jì)算,也有朗肯與庫(kù)侖理論并列的。在考慮土中水對(duì)側(cè)向壓力的影響時(shí),各規(guī)范作了大體相同的規(guī)定,即砂土和粉土大多規(guī)定采用水土分算,對(duì)粘性土規(guī)定可以采用水土合算。第一百七十頁(yè),共491頁(yè)。對(duì)于抗剪強(qiáng)度指標(biāo),大多數(shù)規(guī)范都規(guī)定水土分算時(shí)采用有效強(qiáng)度指標(biāo),水土合算時(shí)采用總應(yīng)力指標(biāo);但是上海市基坑工程設(shè)計(jì)規(guī)程則規(guī)定全部采用總應(yīng)力指標(biāo),這種規(guī)定帶有很強(qiáng)的地方經(jīng)驗(yàn)色彩??辜魪?qiáng)度指標(biāo)一般采用峰值強(qiáng)度,即取剪切試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線上的峰值計(jì)算抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。武漢深基坑工程技術(shù)指南規(guī)定對(duì)老粘土的粘聚力打折扣,建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程規(guī)定粘性土水土合算采用總應(yīng)力指標(biāo)時(shí)采用七折強(qiáng)度指標(biāo)。
第一百七十一頁(yè),共491頁(yè)。第一百七十二頁(yè),共491頁(yè)。被動(dòng)土壓力考慮到發(fā)揮主動(dòng)極限狀態(tài)和被動(dòng)極限狀態(tài)所需的位移不同,在主動(dòng)土壓力側(cè)出現(xiàn)極限狀態(tài)時(shí),擋墻的內(nèi)側(cè)遠(yuǎn)未達(dá)到極限狀態(tài),因此不可能發(fā)揮全部的被動(dòng)土壓力。鑒于這種考慮,有的規(guī)范規(guī)定對(duì)按被動(dòng)極限狀態(tài)計(jì)算的土壓力必須乘以小于1的經(jīng)驗(yàn)系數(shù),作為動(dòng)用土壓力。
第一百七十三頁(yè),共491頁(yè)。第一百七十四頁(yè),共491頁(yè)。土壓力的分布一些實(shí)測(cè)資料表明,墻后主動(dòng)土壓力沿深度并不完全符合直線,而是呈近似的R形分布,即在淺層呈線性,在一定的深度以下土壓力變小,如下圖所示。對(duì)于墻后主動(dòng)土壓力沿深度并不完全符合直線分布的原因,還不能解釋得非常清楚,盡管意見(jiàn)并不一致,但都接受了這一觀測(cè)到的客觀事實(shí)。
第一百七十五頁(yè),共491頁(yè)。柔性墻的實(shí)測(cè)土壓力分布第一百七十六頁(yè),共491頁(yè)。重力式、懸臂結(jié)構(gòu)板式結(jié)構(gòu)板樁墻第一百七十七頁(yè),共491頁(yè)。作用于圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水壓力無(wú)地下水滲流時(shí),作用在圍護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè),即主動(dòng)土壓力側(cè)的水壓力,在坑內(nèi)水位以上按靜水壓力三角形分布計(jì)算;在坑內(nèi)水位以下按矩形分布計(jì)算,即水壓力沿深度不變,并不計(jì)作用于圍護(hù)結(jié)構(gòu)被動(dòng)土壓力側(cè)的水壓力。
第一百七十八頁(yè),共491頁(yè)。無(wú)地下水滲流時(shí)的水壓力分布
dh第一百七十九頁(yè),共491頁(yè)??紤]滲流時(shí)的簡(jiǎn)化分布圖式dh第一百八十頁(yè),共491頁(yè)。施工荷載基坑施工時(shí),在基坑周?chē)ǔ?赡芏逊沤ㄖ牧希\(yùn)行施工機(jī)械和過(guò)往載重汽車(chē),這些施工荷載對(duì)基坑的穩(wěn)定性也有影響,設(shè)計(jì)時(shí)必須加以考慮。通常按20kPa施工荷載計(jì)算,對(duì)于局部的過(guò)大超載如無(wú)法避免,如場(chǎng)地狹窄時(shí)在坑邊堆放建筑材料等,則應(yīng)在設(shè)計(jì)時(shí)加以考慮,按超載計(jì)算,或采取局部加強(qiáng)的措施。對(duì)于設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有計(jì)算到的超載必須嚴(yán)格禁止出現(xiàn)。
第一百八十一頁(yè),共491頁(yè)。施工荷載的面積一般是有限的,但在計(jì)算時(shí)往往將20kPa施工荷載作為大面積均布荷載考慮,這是偏于安全的。施工荷載還包括塔吊的荷載以及其它建筑機(jī)械的荷載,在設(shè)計(jì)時(shí)都必須加以考慮,對(duì)塔吊地基進(jìn)行加固處理;如機(jī)械下坑的棧橋利用支撐承載,在支撐設(shè)計(jì)時(shí)必須計(jì)入機(jī)械的荷載作用。
第一百八十二頁(yè),共491頁(yè)。永久性荷載
基坑設(shè)計(jì)的永久性荷載主要是指基坑周邊的建筑物基礎(chǔ)底面荷載,這種荷載對(duì)基坑穩(wěn)定性有一定的影響。當(dāng)建筑物離基坑比較近,由這些永久性荷載產(chǎn)生的土壓力就不能忽視,必須要加以考慮。
第一百八十三頁(yè),共491頁(yè)。均布和局部均布荷載作用下的主動(dòng)土壓力
第一百八十四頁(yè),共491頁(yè)。七、基坑工程方案設(shè)計(jì)1)
確定開(kāi)挖方案,包括地下水的處理方案;2)
選擇圍護(hù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型;3)
選用土層錨桿或內(nèi)支撐,選擇支撐材料;4)
對(duì)土層錨桿或內(nèi)支撐進(jìn)行平面和豎向布置,包括圍檁和立柱的布置;第一百八十五頁(yè),共491頁(yè)。5)
進(jìn)行各項(xiàng)穩(wěn)定驗(yàn)算和結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算以確定圍護(hù)結(jié)構(gòu)、支撐、圍檁或錨桿的材料強(qiáng)度和截面尺寸,確定是否需要加固坑底;進(jìn)行降水的控制性計(jì)算;6)
進(jìn)行變形驗(yàn)算以檢驗(yàn)是否滿足環(huán)境要求;7)
對(duì)施工方案提出要求;8)
進(jìn)行多方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,優(yōu)選方案。第一百八十六頁(yè),共491頁(yè)?;訃o(hù)設(shè)計(jì)的依據(jù)深大基坑的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)綜合性的設(shè)計(jì)工作,它與上部結(jié)構(gòu)(包括地下室)設(shè)計(jì)、工程地質(zhì)勘察、地下室施工方案以及周?chē)淖匀画h(huán)境、工程環(huán)境和社會(huì)環(huán)境都有密切的關(guān)系,因此,在基坑工程設(shè)計(jì)時(shí)必須具備下列幾個(gè)方面的資料:
第一百八十七頁(yè),共491頁(yè)。主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙
基坑工程的規(guī)模和技術(shù)要求,很大程度上取決于主體工程,主體工程地下室的面積、層數(shù)和使用要求決定了基坑的大小、深度以及基坑設(shè)計(jì)的難易程度。
對(duì)于圍護(hù)結(jié)構(gòu)不作為永久性結(jié)構(gòu)一部分的基坑工程,設(shè)計(jì)基坑時(shí)至少應(yīng)有建筑物的總平面圖、地下室結(jié)構(gòu)的平面和剖面圖、樁位圖,以明確基坑邊線與紅線的關(guān)系、基坑底面的標(biāo)高、基樁位置、地下室外墻尺寸、地下室各層樓面的標(biāo)高等主要參數(shù)。第一百八十八頁(yè),共491頁(yè)。對(duì)于圍護(hù)結(jié)構(gòu)兼作主體工程永久性結(jié)構(gòu)的基坑工程設(shè)計(jì),更需要與上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)密切配合,應(yīng)具備完整的工程設(shè)計(jì)資料,包括完整的建筑設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)文件和圖紙、地下室主體結(jié)構(gòu)的使用要求及防水要求和地下結(jié)構(gòu)及地面主體建筑的施工方案。第一百八十九頁(yè),共491頁(yè)。工程勘察報(bào)告
(1)提供基坑工程設(shè)計(jì)所需的土工參數(shù)指標(biāo),如供計(jì)算土壓力之用的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)、土層的滲透系數(shù)等;如果計(jì)算土壓力問(wèn)題的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)取值方法與其他土工問(wèn)題不同,則應(yīng)專(zhuān)門(mén)給出符合基坑工程設(shè)計(jì)要求的抗剪強(qiáng)度指標(biāo);(2)評(píng)價(jià)地下水對(duì)基坑工程的影響,對(duì)降水或截水的必要性和可能性進(jìn)行論證,提出降水或截水方案的建議;第一百九十頁(yè),共491頁(yè)。(3)對(duì)基坑方案提出初步的建議,并論證實(shí)施這些建議方案的條件和設(shè)計(jì)、施工應(yīng)注意的問(wèn)題;(4)評(píng)價(jià)場(chǎng)地周邊的環(huán)境條件對(duì)基坑開(kāi)挖、支護(hù)、降水(截水)的要求以及基坑開(kāi)挖、支護(hù)、降水(截水)、回灌對(duì)周邊環(huán)境的可能影響。提出基坑工程的設(shè)計(jì)、施工應(yīng)注意的問(wèn)題和應(yīng)采取的保護(hù)措施;(5)對(duì)施工過(guò)程中形成流砂、流土、管涌及整體失穩(wěn)等滲透破壞現(xiàn)象的可能性進(jìn)行評(píng)價(jià)并提出預(yù)防措施;
第一百九十一頁(yè),共491頁(yè)。(6)提供場(chǎng)地地下障礙物(如防空洞、廢基礎(chǔ)、廢管道等)的分布范圍、埋藏深度、分散程度以及挖除處理方法的建議;(7)提供場(chǎng)地平整時(shí)回填土的情況,包括回填材料、密實(shí)度及在場(chǎng)地的分布情況以及暗浜的分布范圍及其深度;(8)提供各種必要的圖件和表格。
第一百九十二頁(yè),共491頁(yè)。環(huán)境調(diào)查資料基坑開(kāi)挖引起的周邊地面沉降和水平位移會(huì)對(duì)鄰近建筑物、道路和市政管線造成不良的影響,在基坑工程設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)采取必要的措施,把這種不良影響減少到最低程度。因此需要在設(shè)計(jì)前對(duì)環(huán)境情況作充分的調(diào)查,了解基坑周邊鄰近建筑物和市政設(shè)施的基本情況,研究它們對(duì)土體變形的承受能力和敏感程度,以便根據(jù)環(huán)境的要求選擇合適的設(shè)計(jì)方案和施工方案,確定施工控制的標(biāo)準(zhǔn)。
第一百九十三頁(yè),共491頁(yè)?;又苓叺貐^(qū)建筑物情況調(diào)查的范圍應(yīng)根據(jù)周?chē)ㄖ锏膶?shí)際情況確定,一般在基坑外緣以外20~50m范圍內(nèi)的建筑物都必須予以調(diào)查,淺基坑用下限,深基坑用上限。如果周邊相鄰建筑物采用的是樁基,則基坑開(kāi)挖對(duì)它的影響可能很??;如果是對(duì)變形很敏感的建筑物,或重要的、保護(hù)性的建筑物,即使已經(jīng)超出這個(gè)范圍,也需要加以了解。
第一百九十四頁(yè),共491頁(yè)。調(diào)查的內(nèi)容包括建筑物的分布情況;建筑物與基坑邊線的距離,與紅線的距離;建筑物的平面尺寸、層數(shù)、高度,建筑物的性質(zhì),結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和基礎(chǔ)型式與基礎(chǔ)埋深;在基坑開(kāi)挖前建筑物已有的裂縫和傾斜等情況,通過(guò)測(cè)量、拍照片、錄象或描述予以記錄,并對(duì)開(kāi)裂部位,裂縫的走向和長(zhǎng)度作出標(biāo)記,以便與開(kāi)挖以后的可能變化進(jìn)行比較。
第一百九十五頁(yè),共491頁(yè)。基坑周邊地區(qū)市政設(shè)施情況市政設(shè)施包括地下管線(煤氣、上水、下水、動(dòng)力電纜、通訊電纜等五大管線,在集中供熱的地區(qū)還有熱力管道)及變電站、泵房、分壓站等設(shè)施,地下構(gòu)筑物(地下鐵道、地下車(chē)庫(kù)、地下人行通道等)。市政設(shè)施的種類(lèi)很多,情況各異,需要區(qū)別不同類(lèi)型的特點(diǎn),有側(cè)重地進(jìn)行調(diào)查。第一百九十六頁(yè),共491頁(yè)。在地下管線中,煤氣管線最為敏感,一旦有所損壞,后果非常嚴(yán)重。不同年代的管道,接頭的方法不同,對(duì)差異沉降的承受能力也各不相同,尤其是年代久遠(yuǎn)的煤氣管道更容易折斷破裂。因此在調(diào)查中要收集管徑、管材、壁厚、管壓、埋設(shè)年代、接頭方式等資料。第一百九十七頁(yè),共491頁(yè)。基坑周邊地區(qū)道路情況調(diào)查周邊地區(qū)道路的數(shù)量、性質(zhì)、類(lèi)型、路面結(jié)構(gòu)和寬度;也要了解道路交通流量、通行規(guī)則(單行道、雙行道、禁止停車(chē)等);道路路面的損壞情況及已經(jīng)修復(fù)的情況。
第一百九十八頁(yè),共491頁(yè)?;庸こ淌┕l件基坑工程設(shè)計(jì)方案的可行性及施工的質(zhì)量主要取決于施工條件,施工條件包括施工裝備和檢測(cè)設(shè)備、施工隊(duì)伍的經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)水平與管理水平。對(duì)于重大工程的深基坑,在基坑設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)已明確主要的施工單位,并有總包單位或施工單位的人員參與基坑設(shè)計(jì)方案的討論。對(duì)于尚未明確施工單位的項(xiàng)目,則應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)匾呀?jīng)成熟的施工方法和設(shè)備條件進(jìn)行方案設(shè)計(jì)。第一百九十九頁(yè),共491頁(yè)。開(kāi)挖方案選擇基坑工程設(shè)計(jì)方案的第一步是選擇開(kāi)挖方案,各種不同的開(kāi)挖方法適用于不同的場(chǎng)合,不同的開(kāi)挖方法對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)和支撐體系也提出不同的要求。
第二百頁(yè),共491頁(yè)。土方開(kāi)挖方案選擇放坡開(kāi)挖
無(wú)支撐開(kāi)挖
重力式擋墻
懸臂式擋墻
錨固式擋墻有支撐的開(kāi)挖組合型的開(kāi)挖方案
第二百零一頁(yè),共491頁(yè)。放坡開(kāi)挖放坡開(kāi)挖的直接費(fèi)用最少,而且為主體工程創(chuàng)造了比較寬敞的施工作業(yè)空間,因而工作面寬,工期也比較短,如果場(chǎng)地條件允許,放坡開(kāi)挖應(yīng)該是首選的方案。制約采用放坡開(kāi)挖的因素主要是周?chē)鷪?chǎng)地和開(kāi)挖深度的限制。放坡需要占用比較大的場(chǎng)地,在城市或建成區(qū)往往沒(méi)有這個(gè)條件。
第二百零二頁(yè),共491頁(yè)。第二百零三頁(yè),共491頁(yè)。第二百零四頁(yè),共491頁(yè)。放坡開(kāi)挖實(shí)例之一第二百零五頁(yè),共491頁(yè)。由于坡體不可避免地會(huì)產(chǎn)生一定的位移,如果在場(chǎng)地附近有建筑物或市政管線不能承受較大的變形,亦常常限制了放坡開(kāi)挖方法的采用;開(kāi)挖深度也是一個(gè)制約條件,但開(kāi)挖深度是相對(duì)于土質(zhì)而言的,如土質(zhì)比較好,坡度可以比較陡,占用場(chǎng)地也比較小,深度限制就不那么明顯;在軟土地區(qū),由于土質(zhì)軟弱,放坡開(kāi)挖深度就不能太深。第二百零六頁(yè),共491頁(yè)。如整體穩(wěn)定性允許,可以采用放坡開(kāi)挖方案時(shí)。但有時(shí)受場(chǎng)地的限制,只能取用較陡的坡度;如坡面的穩(wěn)定性不能得到保證時(shí),則可采用噴錨支護(hù)或土釘墻的方案。噴錨支護(hù)和土釘墻從受力機(jī)理上講不同于無(wú)支撐的自立式擋墻,而是屬于坡面加固處理的一種方法,通過(guò)加強(qiáng)土體共同受力的方式來(lái)保持坡面的穩(wěn)定性,屬于自承支護(hù)體系。如果坑底土質(zhì)比較差,整體穩(wěn)定性不足,則噴錨支護(hù)和土釘墻的方案就不能采用。
第二百零七頁(yè),共491頁(yè)。無(wú)支撐開(kāi)挖當(dāng)不能采用放坡開(kāi)挖方案時(shí),必須選用圍護(hù)結(jié)構(gòu)以支承坑外的土體。在可能的條件下應(yīng)盡可能采用無(wú)支撐開(kāi)挖的方案,因?yàn)檫@種方案能提供比較開(kāi)闊的坑內(nèi)施工條件,便于挖土、運(yùn)土以及地下室的施工;同時(shí),也比較經(jīng)濟(jì)。
第二百零八頁(yè),共491頁(yè)。重力式擋墻
重力式擋墻是依靠自身的重力維持其穩(wěn)定的圍護(hù)結(jié)構(gòu),由于可以采用價(jià)格比較低廉的水泥土等材料制作,是一種比較經(jīng)濟(jì)的方案。在開(kāi)挖深度不大(如軟土地區(qū)不大于6~7m),環(huán)境對(duì)位移的要求可允許有50mm左右的條件下是首選方案,但重力式擋墻的寬度比較大,在地下室外墻與紅線之間的距離過(guò)小時(shí)就很難放得下寬度較大的重力式擋墻。
第二百零九頁(yè),共491頁(yè)。懸臂式擋墻
懸臂式擋墻是依靠自身的剛度和強(qiáng)度就能維持其穩(wěn)定的圍護(hù)結(jié)構(gòu),由于圍護(hù)結(jié)構(gòu)承受比較大的彎矩,需要采用鋼筋混凝土材料。當(dāng)重力式擋墻因場(chǎng)地寬度不夠而不能采用時(shí),懸臂式擋墻就能克服這個(gè)缺點(diǎn),可以在1.5~2m的狹窄范圍內(nèi)安置懸臂式擋墻。但懸臂式擋墻的位移比較大,難以滿足周邊環(huán)境的嚴(yán)格要求,同時(shí)在開(kāi)挖深度較大時(shí)墻身彎矩很大,因此適用的開(kāi)挖深度也不深;使用條件不當(dāng)時(shí)可能產(chǎn)生圍護(hù)結(jié)構(gòu)損壞或嚴(yán)重影響環(huán)境的事故。第二百一十頁(yè),共491頁(yè)。錨固式擋墻
錨固式擋墻是依靠錨桿傳遞的拉力來(lái)維持其穩(wěn)定的圍護(hù)結(jié)構(gòu),對(duì)于深基坑可以采用多道錨桿來(lái)平衡土壓力,因而可以適用于開(kāi)挖得很深的基坑。錨固式擋墻分為拉錨式和土層錨桿式兩種,拉錨常用于鋼板樁頂部的錨固,或作為輔助的錨固措施;土層錨桿要求具有比較好的地質(zhì)條件,同時(shí)還必須有足夠開(kāi)闊的場(chǎng)地條件或者容許錨桿可以伸入紅線以外的土層中。在軟土地區(qū),由于土層缺乏足夠的錨固力而很少采用錨桿,如將錨桿錨固在很深的砂層中,則錨桿的長(zhǎng)度很長(zhǎng),也就不是一個(gè)經(jīng)濟(jì)的方案。
第二百一十一頁(yè),共491頁(yè)。第二百一十二頁(yè),共491頁(yè)。有支撐的開(kāi)挖
在不具備采用土層錨桿條件的場(chǎng)地,深基坑只能采取有支撐開(kāi)挖的方案,但是深基坑的平面尺寸一般都比較大,給支撐的設(shè)置帶來(lái)了困難;由于支撐和挖土的工序互相交叉,形成許多各具特色的支護(hù)開(kāi)挖方案。
第二百一十三頁(yè),共491頁(yè)。分層開(kāi)挖分層支護(hù)法
這是最基本的方法,按照結(jié)構(gòu)受力分析和便于施工的原則布置每道支撐的位置,在深度方向分層挖土與支撐設(shè)置交替施工。挖第1層土澆筑第1道支撐挖第2層土澆筑第2道支撐挖第3層土澆筑底板。第二百一十四頁(yè),共491頁(yè)。工況1工況2工況3工況4工況5工況6第二百一十五頁(yè),共491頁(yè)。設(shè)計(jì)時(shí)要按照上述工況進(jìn)行分別驗(yàn)算,施工時(shí)要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)定的程序?qū)嵤?,才能保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和控制變形。在平面上按設(shè)定的挖土與設(shè)置支撐流程由一側(cè)向另一側(cè)推進(jìn),也可以由中部向兩側(cè)推進(jìn),但每一層作業(yè)作為一個(gè)工況考慮進(jìn)行計(jì)算,忽略平面上流程的時(shí)間差對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)受力的影響。第二百一十六頁(yè),共491頁(yè)。有內(nèi)支撐支護(hù)的基坑土方開(kāi)挖第二百一十七頁(yè),共491頁(yè)。第二百一十八頁(yè),共491頁(yè)。第二百一十九頁(yè),共491頁(yè)。第二百二十頁(yè),共491頁(yè)。第二百二十一頁(yè),共491頁(yè)。對(duì)于平面面積很大的基坑,采用分層開(kāi)挖、分層支護(hù)的方法在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上都不太合理。由于支撐的長(zhǎng)度很長(zhǎng),為了增大支撐剛度,需要加大支撐截面和側(cè)向支撐,使支撐的造價(jià)很高,而且一層平面的挖土量也很大,前后延續(xù)的時(shí)間比較長(zhǎng),這就需要在平面上加以劃分,可采用中心盆式開(kāi)挖或中心島式開(kāi)挖。第二百二十二頁(yè),共491頁(yè)。中心盆式開(kāi)挖是平面劃分的一種考慮,它結(jié)合將厚底板分設(shè)后澆帶的劃分,將平面分成兩個(gè)部分,中心部分先施工,此時(shí)先施工的面積比較小,而且具有放坡的余地,可以在坑內(nèi)按照放坡辦法施工,在中心部分澆筑底板以及地下室的部分結(jié)構(gòu)(如核心筒、剪力墻或柱)以后,再分層開(kāi)挖四周的留土,分層將支撐連接到已建成的底板或地下室的構(gòu)件上去。中心盆式開(kāi)挖第二百二十三頁(yè),共491頁(yè)。第一階段,放坡,澆筑中間部分地下室第二階段,對(duì)周?chē)糠植捎梅謱娱_(kāi)挖分層支撐方法施工底板地下室梁板支撐第二百二十四頁(yè),共491頁(yè)。盆式開(kāi)挖第二百二十五頁(yè),共491頁(yè)。盆式開(kāi)挖第二百二十六頁(yè),共491頁(yè)。第二百二十七頁(yè),共491頁(yè)。中心島(墩)式開(kāi)挖
中心島(墩)式開(kāi)挖是先分層開(kāi)挖周邊土方,中間部分留置土墩,最后挖去中心土墩土方。整個(gè)的土方開(kāi)挖順序,必須與支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工況嚴(yán)格一致。要遵循開(kāi)槽支撐、先撐后挖、分層開(kāi)挖、嚴(yán)禁超挖的原則。挖土?xí)r,除支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)允許外,挖土機(jī)和運(yùn)土車(chē)輛不得直接在支撐上行走和操作。為減少時(shí)問(wèn)效應(yīng)的影響,挖土?xí)r應(yīng)盡量縮短圍護(hù)墻無(wú)支撐的暴露時(shí)間。一般對(duì)一、二級(jí)基坑,每一工況挖至規(guī)定標(biāo)高后,鋼支撐的安裝周期不宜超過(guò)一晝夜,混凝土支撐的完成時(shí)間不宜超過(guò)兩晝夜。第二百二十八頁(yè),共491頁(yè)。島式開(kāi)挖第二百二十九頁(yè),共491頁(yè)。第二百三十頁(yè),共491頁(yè)。組合型的開(kāi)挖方案在方案設(shè)計(jì)時(shí),可以根據(jù)工程的具體情況將上述幾種方法加以組合,以發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn),形成最經(jīng)濟(jì)合理的方案??梢栽诹⒚嫔辖M合,也可以在平面上組合。
第二百三十一頁(yè),共491頁(yè)。立面組合主要是指為了減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)支承的開(kāi)挖深度,將圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂面的標(biāo)高壓低后形成上部是放坡,下部是支錨的組合斷面。圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂面標(biāo)高壓低以后,可以減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)的工程量,減少支錨的數(shù)量;上部的處理方法視標(biāo)高降低的數(shù)量和土質(zhì)條件而定,以保持上部開(kāi)挖面的穩(wěn)定為原則。如降低1m左右,可以不放坡,采用磚砌擋墻保護(hù);如標(biāo)高壓低較多,則可采取放坡的辦法,也可以采用噴錨護(hù)坡的辦法。立面組合的方案可以有效地減少基坑工程的難度,明顯降低造價(jià)。
第二百三十二頁(yè),共491頁(yè)。立面組合第二百三十三頁(yè),共491頁(yè)。平面組合是指在基坑的幾個(gè)側(cè)面采用不同的方法,根據(jù)各個(gè)側(cè)面場(chǎng)地寬余程度的不同,采取不同的方法。在場(chǎng)地比較寬敞的部位盡可能采用放坡的辦法,場(chǎng)地能容納重力式的地方盡量采用重力式擋墻,在實(shí)在放不下重力式擋墻的部位才采用排樁式。這樣做的目的是為了節(jié)省造價(jià),但在技術(shù)上帶來(lái)了一定的困難,主要是在不同型式的結(jié)構(gòu)連接處需要做好構(gòu)造處理,這些部位往往是最薄弱的環(huán)節(jié),也是最容易產(chǎn)生事故的地方。
第二百三十四頁(yè),共491頁(yè)。深基坑土方開(kāi)挖的注意事項(xiàng)
1.土方開(kāi)挖順序、方法必須與支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工況一致,并遵循“開(kāi)槽支撐,先撐后挖,分層開(kāi)挖,嚴(yán)禁超挖”的原則。
2.防止深基坑挖土后土體回彈變形過(guò)大
3.防止邊坡失穩(wěn)深基礎(chǔ)的土方開(kāi)挖,要根據(jù)地質(zhì)條件(特別是打樁之后)、基礎(chǔ)埋深、基坑暴露時(shí)間挖土及運(yùn)土機(jī)械、堆土等情況,擬定合理的施工方案。
4.防止樁位移和傾斜打樁完畢后基坑開(kāi)挖,應(yīng)制訂合理的施工順序和技術(shù)措施,防止樁的位移和傾斜。第二百三十五頁(yè),共491頁(yè)。 5.配合深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)施工 深基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu),隨著挖土加深側(cè)壓力加大,變形增大,周?chē)孛娉两狄嗉哟蟆<皶r(shí)加設(shè)支撐(土錨),尤其是施加預(yù)緊力的支撐,對(duì)減少變形和沉降有很大的作用。 如支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用盆式挖土?xí)r,則先挖去基坑中心部位的土,周邊留有足夠厚度的土,以平衡支護(hù)結(jié)構(gòu)外面產(chǎn)生的側(cè)壓力,待中間部位挖土結(jié)束、澆筑好底板、并加設(shè)斜撐后,再挖除周邊支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)面的土。采用盆式挖土?xí)r,底板要允許分塊澆筑,地下室結(jié)構(gòu)澆筑后有時(shí)尚需換撐以拆除斜撐,換撐時(shí)支撐要支承在地下室結(jié)構(gòu)外墻上,支承部位要慎重選擇并經(jīng)過(guò)驗(yàn)算。第二百三十六頁(yè),共491頁(yè)。實(shí)例1組合型的開(kāi)挖方案工程名稱(chēng):上海東方明珠廣播電視塔地點(diǎn):上海浦東基坑尺寸:基底面積2700m2,開(kāi)挖深度12.5m,局部電梯井部位深度19.5m圍護(hù)結(jié)構(gòu):采用二次開(kāi)挖,三級(jí)支護(hù),二級(jí)降水的方案。先在地面設(shè)置第一級(jí)輕型井點(diǎn),然后將基坑大開(kāi)挖至-5.3m,放坡1:1.5,土坡采用細(xì)石混凝土護(hù)坡,在-5.3m基坑內(nèi)進(jìn)行沉樁和打設(shè)鋼板樁;沿坡腳布置第二級(jí)輕型井點(diǎn),進(jìn)行第二階段挖土,按先撐后挖原則設(shè)置二道內(nèi)支撐,完成-12.5m的基坑開(kāi)挖,最后對(duì)深坑進(jìn)行第三級(jí)支護(hù)。
第二百三十七頁(yè),共491頁(yè)。第二百三十八頁(yè),共491頁(yè)。支撐情況:二道鋼支撐實(shí)測(cè)結(jié)果:邊坡水平位移不大于50mm,鋼板樁上口水平位移不大于50mm,下部位移較大,局部達(dá)400mm,立柱最大上拔量120mm比較造價(jià):費(fèi)用為常規(guī)深基坑施工的三分之一挖土速度:工期為常規(guī)深基坑施工的三分之一方案評(píng)述:對(duì)于場(chǎng)地周?chē)h(huán)境要求不高的基坑工程,在立面上采取放坡和鋼板樁支護(hù)相結(jié)合的方案,將深基坑轉(zhuǎn)化為開(kāi)挖深度相對(duì)較淺的基坑,技術(shù)難度和工程量都有降低,從而縮短了工期,大幅度降低造價(jià),這個(gè)方案的思路是可取的。
第二百三十九頁(yè),共491頁(yè)。選擇圍護(hù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型
確定了開(kāi)挖方案以后,根據(jù)開(kāi)挖方案的要求選擇圍護(hù)結(jié)構(gòu),從總體來(lái)說(shuō),圍護(hù)結(jié)構(gòu)按材料和施工方法大體分為三種類(lèi)型,即水泥土攪拌樁、排樁式圍護(hù)結(jié)構(gòu)和地下連續(xù)墻。選擇圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)考慮開(kāi)挖深度、地質(zhì)條件、地下水條件、
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