基坑支護(hù)課件.ppt
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1、第二章深基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu),補(bǔ)償性基礎(chǔ),即以天然地面到建筑物基礎(chǔ)埋置深度之間的土體重量,來(lái)補(bǔ)償一部分建筑物的荷重,故高層基礎(chǔ)埋深均較大。但基礎(chǔ)埋深加大給施工帶來(lái)很多困難,尤其是在城市建筑物密集地區(qū),施工現(xiàn)場(chǎng)附近有建筑物、道路和地下管線縱橫交錯(cuò),很多情況下不允許采用較經(jīng)濟(jì)的放坡開(kāi)挖,而需要在人工支護(hù)條件下進(jìn)行基坑開(kāi)挖,本章即要研究這個(gè)問(wèn)題。,采用深基坑隨著基礎(chǔ)埋深加大給施工帶來(lái)很多困難,尤其在城市建筑物密集地區(qū),施工場(chǎng)地的狹小,鄰近建筑物、道路和管線縱橫交錯(cuò),多數(shù)情況下不能放坡開(kāi)挖,需要采用支護(hù)結(jié)構(gòu),這就是本章所要研究的問(wèn)題。,應(yīng)力圓與土的抗剪強(qiáng)度,C,B,O1,1,3,O,c,f,支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和
2、施工,影響因素眾多,不少高層建筑的支護(hù)結(jié)構(gòu)費(fèi)用已超過(guò)工程樁基的費(fèi)用。為此,對(duì)待支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工均應(yīng)采取極慎重的態(tài)度,在保證施工安全的前提下,盡量做到經(jīng)濟(jì)合理和便于施工。,第一節(jié)支護(hù)結(jié)構(gòu)的選型,支護(hù)結(jié)構(gòu)包括擋墻和支撐(或拉錨)兩部分。檔墻或支撐中任何一部分的選型不當(dāng)或產(chǎn)生破壞(包括變形過(guò)大),都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)支護(hù)結(jié)構(gòu)的失敗。,支護(hù)結(jié)構(gòu)的型式放坡開(kāi)挖懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)撐式支護(hù)結(jié)構(gòu)拉錨式支護(hù)結(jié)構(gòu)土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)環(huán)梁護(hù)壁支護(hù)結(jié)構(gòu)其它形式支護(hù)結(jié)構(gòu),一.擋墻的選型(一)鋼板樁1.槽鋼鋼板樁2.熱軋鎖口鋼板樁(二)鋼筋混凝土板樁(三)鉆孔灌注樁擋墻(四)H型鋼支柱(或鋼筋混凝土樁支柱)(五)地下連續(xù)墻(六)深層
3、攪拌水泥土樁擋墻(七)旋噴樁帷幕墻,1.槽鋼鋼板樁由槽鋼并排或正反扣搭接組成。槽鋼長(zhǎng)68m,多用于深度不超過(guò)4m的基坑。頂部宜設(shè)一道支撐或拉錨。,(一)鋼板樁,2熱軋鎖口鋼板樁其形式有U型、Z型、一字型、H型和組合型。U型Z型一字型,該板樁截面帶企口,有一定的擋水作用,頂部設(shè)圈梁,用后不再拔除,永留地基土中。適于36m基坑,但應(yīng)用較少。,(二)鋼筋混凝土板樁,常用6001000mm,是支護(hù)結(jié)構(gòu)中應(yīng)用最多的一種。宜形成排樁擋墻,頂部澆筑鋼筋混凝土圈梁。但施工難以做到相切,擋水效果差。,(三)鉆孔灌注樁擋墻,該類(lèi)支護(hù)結(jié)構(gòu)適用于土質(zhì)較好、地下水位較低的地區(qū)。型鋼或支柱按一定間距打入,支柱間設(shè)木擋板或
4、其它擋土設(shè)施。,(四)H型鋼支柱(鋼筋混凝土樁支柱)、木擋板支護(hù)墻,(五)地下連續(xù)墻,地下連續(xù)墻已是目前深基坑的主要支護(hù)結(jié)構(gòu)之一。在地下結(jié)構(gòu)層數(shù)多的深基坑的施工非常有利。地下連續(xù)墻常是采用“逆筑法”的支護(hù)結(jié)構(gòu)的首選。天津市的華聯(lián)商廈、紫金花園、鴻吉大廈、津匯廣場(chǎng)等很多工程均采用地下連續(xù)墻方法施工。,深層攪拌水泥土樁擋墻是用特制的進(jìn)入土深層的深層攪拌機(jī)將噴出的水泥漿固化劑與地基土進(jìn)行原位強(qiáng)制攪拌制成水泥土樁,相互搭接,硬化后即形成具有一定強(qiáng)度的壁狀擋墻,既可擋土又可形成隔水帷幕。,(六)深層攪拌水泥土樁擋墻,(,旋噴樁帷幕墻是鉆孔后,將鉆桿從地基土深處逐漸上提,同時(shí)利用插入鉆桿端部的旋轉(zhuǎn)噴嘴,將
5、水泥漿固化劑噴入地基土中,形成水泥土樁,樁體相連形成帷幕墻。旋噴樁帷幕墻可用作支護(hù)結(jié)構(gòu)擋墻,也可用于擋水。,(七)旋噴樁帷幕墻,當(dāng)基坑深度較大,懸臂擋墻的強(qiáng)度和變形不能滿足要求時(shí),需增設(shè)支撐系統(tǒng)。支撐系統(tǒng)有基坑內(nèi)支撐基坑外拉錨(頂部拉錨土層錨桿拉錨)常用的有鋼結(jié)構(gòu)支撐鋼筋混凝土支撐,二.支撐(拉錨)的選型,1鋼管支撐對(duì)撐,(一)鋼結(jié)構(gòu)支撐,1鋼管支撐角撐,(一)鋼結(jié)構(gòu)支撐,鋼管支撐示意圖,(一)鋼結(jié)構(gòu)支撐,2型鋼支撐型鋼支撐主要采用H型鋼,用螺栓連接,為工具式鋼支撐,現(xiàn)場(chǎng)組裝方便,可重復(fù)使用。,有角撐、對(duì)撐、桁架式支撐,還有圓形、拱形和橢圓形等形狀的支撐。,圓形支撐,(二)鋼筋混凝土支撐,第二
6、節(jié)支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算,一.支護(hù)結(jié)構(gòu)的破壞形式和計(jì)算內(nèi)容支護(hù)結(jié)構(gòu)可分為兩類(lèi):重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)非重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)重力式包括深層攪拌水泥土樁擋墻旋噴樁帷幕墻非重力式包括鋼板樁、鋼筋混凝土預(yù)制樁、鉆孔灌注樁擋墻、地下連續(xù)墻等。,包括強(qiáng)度破壞穩(wěn)定性破壞。強(qiáng)度破壞(非重力式)1拉錨破壞或支撐壓曲地面荷載增加過(guò)多、,(一)非重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)擋墻的破壞,土壓力過(guò)大使拉桿斷裂,或錨固失敗、腰梁破壞、內(nèi)支撐受壓失穩(wěn)。,強(qiáng)度破壞(非重力式)2支護(hù)墻體底部走動(dòng)支護(hù)墻入土深度不夠或挖土過(guò)深以及水的沖刷均可產(chǎn)生這種破壞。需正確的計(jì)算入土深度,(一)非重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)擋墻的破壞,3支護(hù)墻的平面變形過(guò)大或彎曲破壞支護(hù)墻截面過(guò)小、土壓力估不
7、準(zhǔn)、墻后增大量地面荷載或挖土超深,需準(zhǔn)確計(jì)算最大彎矩值以驗(yàn)算截面。,(一)非重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)擋墻的破壞,強(qiáng)度破壞(非重力式),非重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性破壞1墻后土體整體滑動(dòng)失穩(wěn)拉錨的長(zhǎng)度不夠、軟粘腿發(fā)生圓弧滑動(dòng),引起支護(hù)結(jié)構(gòu)整體失穩(wěn)。,(一)非重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)擋墻的破壞,非重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性破壞2擋墻傾覆3坑底隆起如挖土深度大,由于卸土過(guò)多,在墻后土重及地面荷載作用下引起坑底隆起。,(一)非重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)擋墻的破壞,非重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性破壞4管涌在砂土區(qū),當(dāng)?shù)叵滤^高坑較深時(shí),在動(dòng)水壓力作用下,地下水繞過(guò)支護(hù)墻連砂土一同涌入基坑。,(一)非重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)擋墻的破壞,(二)重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)的破
8、壞,重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)的破壞包括強(qiáng)度破壞穩(wěn)定性破壞其強(qiáng)度破壞只是水泥土抗剪強(qiáng)度不足,產(chǎn)生剪切破壞,為此需驗(yàn)算最大剪應(yīng)力處的墻身應(yīng)力。,(二)重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)的破壞,重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性破壞包括:1.傾覆2.滑移3.土體整體滑動(dòng)失穩(wěn)4.坑底隆起5.管涌,二非重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算,(一)支護(hù)結(jié)構(gòu)承受的荷載支護(hù)結(jié)構(gòu)承受的荷載一般包括土壓力水壓力墻后地面荷載引起的附加荷載。,二非重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算,1土壓力主動(dòng)土壓力:若擋墻在墻后土壓力作用下向前位移時(shí)隨位移增大,墻后土壓力漸減小。當(dāng)位移達(dá)某一數(shù)值時(shí),土體內(nèi)出現(xiàn)滑裂面,墻后土達(dá)極限平衡狀態(tài),此時(shí)土壓力稱(chēng)為主動(dòng)土壓力,以Ea表示。,Ea,-,滑裂面,二非重力式
9、支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算,靜止土壓力:若擋墻在土壓力作用下墻本身不發(fā)生變形和任何位移(移動(dòng)或滑動(dòng)),墻后填土處于彈性平衡狀態(tài),則此時(shí)作用在擋墻上的土壓力成為靜止土壓力。以E0表示。,E0,二非重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算,(3)被動(dòng)土壓力:若擋墻在外力作用下墻向墻背向移動(dòng),隨位移增大,墻所受土的反作用力漸增大,當(dāng)位移達(dá)一定數(shù)值時(shí),土體內(nèi)出現(xiàn)滑裂面,墻后土處被動(dòng)極限平衡狀態(tài),此時(shí)土壓力稱(chēng)為被動(dòng)土壓力,以Ep表示。,+,外力,Ep,滑裂面,土壓力表示,主動(dòng)土壓力強(qiáng)度(無(wú)粘性土)粘性土,對(duì)于粘性土按計(jì)算公式計(jì)算時(shí),主動(dòng)土壓力在土層頂部(H=0處)為負(fù)值,即,表明出現(xiàn)拉力區(qū),這在實(shí)際上是不可能發(fā)生的??捎?jì)算臨界高度以下的主
10、動(dòng)土壓力:,土壓力分布,Zc,H,可計(jì)算此種情況下的臨界高度Zc,進(jìn)而計(jì)算臨界高度以下的主動(dòng)土壓力。,土壓力分布,土壓力表示,被動(dòng)土壓力強(qiáng)度無(wú)粘性土粘性土,土壓力表示,懸臂式擋土結(jié)構(gòu),對(duì)于土的性質(zhì)、荷載大小等非常敏感,它完全依靠足夠的入土深度來(lái)保持其穩(wěn)定性,故其高度一般不大于4。為了施工的安全,支撐和錨桿宜根據(jù)最大土壓力計(jì)算,即根據(jù)實(shí)測(cè)壓力曲線的包絡(luò)線來(lái)確定。該包絡(luò)線近似梯形或矩形,與庫(kù)倫理論計(jì)算的三角形土壓力不同。,土壓力分布,懸臂無(wú)支撐擋墻,其壓力分布為主動(dòng)土壓力,是三角形分布,被動(dòng)土壓力也是三角形分布。,被動(dòng)土壓力,主動(dòng)土壓力,土壓力分布,多支撐或多拉錨的擋墻背面上的土壓力分布圖形砂土為
11、梯形,粘土土壓力分布圖是稍復(fù)雜的三角形。,土壓力分布,懸臂擋土墻所承受的主動(dòng)土壓力完全由其底部的被動(dòng)土壓力來(lái)平衡;而錨定板單支點(diǎn)的擋土結(jié)構(gòu),其主動(dòng)土壓力則由錨定板拉桿和底部的被動(dòng)土壓力共同承受,加以平衡。,T,Ea1,Ea2,EP,土壓力分布,不同深度處土的內(nèi)聚力C不是一個(gè)常數(shù),它與土的上覆荷重有關(guān),一般隨深度的加大而增大,對(duì)于暴露時(shí)間長(zhǎng)的基坑,土的內(nèi)聚力可由于土體含水量的變化和氧化等因素的影響而減小甚至消失。、C值是計(jì)算側(cè)向土壓力的主要參數(shù),但在工程樁打設(shè)前后的、C值是不同的。在粘性土中打設(shè)工程樁時(shí),產(chǎn)生擠土現(xiàn)象,孔隙水壓力急劇升高,對(duì)、C值產(chǎn)生影響。另外,降低地下水位也會(huì)使、C值產(chǎn)生變化。
12、,2.水壓力,作用于支護(hù)結(jié)構(gòu)上的水壓力一般按靜水壓力考慮。有穩(wěn)態(tài)滲流時(shí)按三角形分布計(jì)算。,A,B,C,D,E,F,2.水壓力,在有殘余水壓力時(shí),水壓力按梯形分布。,水壓力和土壓力,水壓力和土壓力的分算或合算問(wèn)題,目前均采用。一般情況下,由于粘性土中水主要是結(jié)晶水和結(jié)合水,宜合算;在砂性土中土顆粒之間的空隙中充滿的是自由水,受重力作用,為靜水壓力作用,宜分算。,水壓力和土壓力,合算時(shí),地下水位以下土的重力密度采用飽和重力密度sat;分算時(shí),地下水位以下土的重力密度采用浮重力密度;另外單獨(dú)計(jì)算靜水壓力,按三角形分布考慮。,3.墻后地面荷載引起附加荷載,有三種情況:墻后有均布荷載距離支護(hù)結(jié)構(gòu)一定距離
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