第一卷土方与基坑工程-基坑工程1

第一卷土方与基坑工程-基坑工程1内容摘要：

1土钉； 2喷射细石混凝土面层； 3垫板 施工时，每挖深 左右，挂细钢筋网，喷射细石混凝土面层厚 50~100mm，然后钻孔插入钢筋 (长 10~15m 左右，纵、横间距 左右 )，加垫 板并灌浆，依次进行直至坑底。 基坑坡面有较陡的坡度。 土钉墙用于基坑侧壁安全等级宜为二、三级的非软土场地；基坑深度不宜大于 12m；当地下水位高于基坑底面时，应采取降水或截水措施。 日前在软土场地亦有应用。 (9)逆作拱墙 当基坑平面形状适合时，可采用拱墙作为围护墙。 拱墙有圆形闭合拱墙、椭圆形闭合拱墙和组合拱墙。 对于组合拱墙，可将局部拱墙视为两铰拱。 基 坑 工 程 82 拱墙截面宜为 Z 字型 (图 155)，拱壁的上、下 端宜加肋梁 (图 155a)；当基坑较深，一道Z字型拱墙不够时，可由数道拱墙叠合组成 (图 155b)，或沿拱墙高度设置数 道肋梁 (图 155c)，肋梁竖向间距不宜小于。 亦可不加设肋梁而用加厚肋壁 (图 155d)的办法解决。 图 155 拱墙截面示意图 1地面； 2基坑底； 3拱墙； 4肋梁 圆形拱墙壁厚不宜小于 400mm，其他拱墙壁厚不宜小于 500mm。 混凝土强度等级不宜低于 C25。 拱墙水平方向应通长双面配筋，钢筋总配筋不小于 %。 拱墙在垂直方向应分道施工，每道施工高度视土层直立高度而定，不宜超过。 待上道 拱墙合拢且混凝土强度达到设计强度的 70%后，才可进行下道拱墙施工，每 道拱墙施工时间不宜超过 36h。 逆作拱墙宜用于基坑侧壁安全等级为三级者；淤泥和淤泥质土场地不宜应用；拱墙轴线的矢跨比不宜小于 1/8；基坑深度不宜大于 12m；地下水高于基坑底面时，应采取降水或截水措施。 对于排桩、板墙式支护结构，当基坑深度较大时，为使围护墙受力合理和受力后变形控制在一定范围内，需沿 围护墙竖向增设支承点，以减少跨度。 如在坑内对围护墙加设 支承称为内支撑；如在坑外对围护墙 设拉支承，则称为拉锚 (土锚 )。 内支撑受力合理、安全可靠、易于控制 围护墙的变形，但内支撑的设置给基坑内挖 土 和地下室结构的支模和浇筑带来一些不便， 需通过换撑加以解决。 用土锚拉结围护墙， 坑内施工无任何阻挡，位于软土地区土锚的 变形较难控制，且土锚有一定长度，在建筑 物密集地区如超出红线尚需专门申请。 一般 情况下，在土质好的地区，如具备锚 杆施工 设备和技术，应发展土锚；在软土地区为便 图 156 对撑式的内支撑 于控制围护墙的变形，应以内支撑为主。 对 1腰梁； 2支撑； 3立柱； 撑式的内支撑见图 156。 4桩 (工程桩或专设桩 )； 5围护墙 支护结构的内支撑体系包括腰梁或冠梁 (围檩 )、支撑和立柱。 腰梁固定在围护墙上，将围护墙承受的侧压力传给支撑 (纵、横两个方向 )。 支撑是受压构件，长度超过一定限度时稳定性不好，所以中间需加设立柱，立柱下端需稳固，立即插入工程桩内，实在对不准工程桩，只得另外专门设置桩 (灌筑桩 )。 (1)内支撑类型 内支撑按照材料分为钢支撑和混凝土支撑两类。 GJ/QB1/102020 83 1)钢支撑：钢支撑常用者为钢管支撑和型钢支撑两种。 钢管支撑多用 Ф609 钢管，有多种壁厚 ( 1 14mm)可供选 择，壁厚大者承载能力高。 亦有用较小直径钢管者，如 Ф580、Ф406钢管等；型钢支撑 (图 157)多用 H型钢 ，有多种规格 (表 167)以适应不同的承载力。 不过作为一种工具式支撑，要考虑能适应多种情况。 在纵、横向支撑的交叉部位，可用上下叠交固定 (图 157 所示 )；亦可用专门加工的 ―十 ‖形定型接头，以便连接纵、横向支撑构件。 前者纵、横向支撑不在一个平面上，整体刚度差；后者则在一个平面上，刚度大，受力性能好。 在端头的活络头子和琵琶斜撑的具体构造参见图 158。 图 157 型钢支撑构造 (a)示意图； (b)纵横支撑连接； (c)支撑与立柱连接 1钢板桩； 2型钢围檩； 3连接板； 4斜撑连接件； 5角撑； 6斜撑； 7横向支撑； 8纵向支撑； 9三角托架； 10交叉部紧固件； 11立柱； 12角部连接杆 H 型钢的规格 表 167 尺寸 (mm) 单位重量(kg/m) 断面积 (cm2) 回转半径 (cm) 截面惯性矩 (cm4) 截面抵抗矩 (cm3) ABt 1t 2 W A ix iy Ix Iy Wx Wy 200200812 4720 1600 472 160 25025091 4 10800 3650 867 292 300300101 5 20400 6750 1360 450 350350121 9 137 40300 13600 2300 776 4004001321 172 66600 22400 3330 1120 5943021423 175 137000 10600 4620 701 7003001324 185 202000 10800 5760 722 8003001423 210 292020 11700 7290 782 9003001628 243 411000 12600 9140 843 6002001224 131 99500 3210 3320 321 6002001534 173 131000 4550 4370 456 注： A型钢断面高度； B型钢断面宽度； t1型钢腹板厚度； t2下翼缘厚度。 基 坑 工 程 84 图 158 琵琶撑与活络头子 (a)琵琶撑； (b)活络头子 钢支撑的优点是安装和拆除方便、速度快，能尽快发挥支撑的作用，减小时 间效应，使围护墙因时间效应增加的变形减小；可以重复使用，多为租赁方式，便于专业化施工； 可以施加预紧力，还可根据围护墙变形发展情况，多次调整预紧力值以限制围护墙变形发展。 其缺点是整体刚度相对较弱，支撑的间距相对较小；由于两个方向施加预紧力，使纵、横向支撑的连接处处于铰接状态。 2)混凝土支撑：是随着挖土的加深，根据设计规定的位置 现场支模浇筑而成。 其优点是形状多样性，可浇筑成直线、曲线构件，可根据基坑平面形状，浇筑成最优化的布置型式；整体刚度大，安全可靠，可使围护墙变形小，有利于保护周围环境；可方便地变化构件的 截面和配筋，以适应其内力的变化。 其缺点是支撑成型的发挥作用时间长，时间效应大，使围护墙因时间效应而产生的变形增大；属一次性的，不能重复利用；拆除相对困难， 如用控制爆破拆除，有时周围环境不允许，如用人工拆除、时间较长、劳动强度大。 混凝土支撑的混凝土强度等级多为 C30，截面尺寸经计算确定。 腰梁的截面尺寸常用600mm800mm(高 宽 )、 800mm1000mm 和 1000mm1200mm；支撑的截面尺寸常用600mm800mm(高 宽 )、 800mm1000mm、 800mm1200mm 和 1000mm1200mm。 支撑的截面尺寸在高度方向要与腰梁高度相匹配。 配筋要经计算确定。 对平面尺寸大的基坑，在支撑交叉点 处需设立柱，在垂直方向支承平面支撑。 立柱可为四个角钢组成的格构式钢柱、圆钢管或型钢。 考虑到承台施工时便于穿钢筋，格构式钢柱较好，应用较多。 立柱的下端最好插入作为工程桩使用的灌筑桩内，插入深度不宜小于 2m，如立柱不对准工程桩的灌筑桩，立柱就要作专用的灌筑桩基础。 在软土地区有时在同一个基坑中，上述两种支撑同时应用。 为了控制地面变形、保护好周围环境，上层支撑用混凝土支撑；基坑下部为了加快支撑的装拆、加快 施工速度，采用钢支撑。 从发展看，就该继续完善和推广钢支撑，使钢支撑实现标准化、工具化、建立钢支撑制作、装拆、使用、维修一体化的专业队伍。 GJ/QB1/102020 85 (2)内支撑的布置和型式 内支撑的布置要综合考虑下列因素： 1)基坑平面形状、尺寸和开挖深度； 2)基坑周围的环境保护要求和邻近地下工程的的施工情况； 3)主体工程地下结构的布置； 4)土方开挖和主体工程地下结构的施工顺序和施工方法。 支撑布置不应妨碍主体工程地下结构的施工，为此事先就详细了解地下结构的设计图纸。 对于大的基坑，基坑工程的施工速度，在很大程序上取决于土方开 挖的速度，为此， 内支撑的布置应尽可能便利土方开挖，尤其是机械下坑开挖。 相邻支撑之间的水平距离，在结构合理的前提下，尽可能扩大其间距，以便挖土机运作。 支撑体系在平面的上的布置形式 (图 159)，有角撑、对撑、桁架式、框架式 、环形等。 有时在同一基坑中混合使用，如角撑加对撑、环梁加边桁 (框 )架、环梁加角撑等。 主要是因地制宜，根据基坑的平面形状和尺寸设置最适合的支撑。 一般情况下，对于平面形状接近方形且尺寸不大的基坑，宜采用角撑，使基坑中间有较大的空间，便于组织挖土。 对于形状接近方形但尺寸较大的基坑，采用环形或桁 架式、边框架式支撑，受力性能较好，亦能提供的较大的空间便于挖土。 对于长片形的基坑宜采用对撑或对撑加角撑，安全可靠，便于控制变形。 图 159 支撑的平面布置形式 图 160 支撑竖向布置 (a)角撑； (b)对撑； (c)边桁架式； (d)框架式； (e)环梁与边框架； (f)角撑加对撑 钢支撑多为角撑、对撑等直线杆件的支撑。 混凝土支撑由于为现浇，任何型式的支撑皆便于施工。 支撑在竖向的布置 (图 160)，主要 取决于基坑深度、围护墙种类、挖土方式，地下结构各层楼盖和底板位置等。 基坑深度愈大，支撑层数愈多，使围护墙受力合理，不产生过大的弯矩和变形。 支撑设置的标高要避开地下结构楼盖的位置，以便于支模浇筑地下结构时换撑，支撑多数布置在楼盖之下和底板之上，其间净距离 B最好不小于 600mm。 支撑竖向间距还与挖土方式有关，如人工挖土，支撑竖向间距 A不宜小于 3m，如挖土机下坑挖土， A最好不小于 4m，特殊情况例外。 在支模浇筑地下结构时，在拆除上面一道支撑前，先设换撑，换撑位置都在底板上表面和楼板标高处。 如靠近地下室外墙附近楼板 有 缺失时，为便于传力，在楼板缺失处要增设临时钢支撑。 换撑时需要在换撑 (多为混凝土板带或间断的条块 )达到设计规定的强度、起支撑作用后才能拆除上面一道支撑。 换撑工况在计算支护结构时亦需加以计算。 基 坑 工 程 86 1荷载与抗力计算标准 (GJ/QB1/100172020) 作用于围护墙上的水平荷载，主要是土压力、水压力和地面附加荷载产生的水平荷载。 围护墙所承受的土压力，要精确的计算有一定困难，因为影响土压力的因素很多，不仅取决于土质，还与围护墙的刚度、施工方法、空间尺寸、时间长短、气候条件都有 关。 目前计算土压力多 用朗金 (Ramkine)土压力理论。 朗金土压力理论的墙后填土为匀质无粘性砂土，非一般基坑的杂填土、粘性土、粉土、淤泥质土等，不呈散粒状；朗金理论土体应力是先筑墙后填土，土体应力就是增加的过程，而基坑开挖是土体应力释放过程，完全不同；朗金理论将压力视为定值，实际上开挖过程中是变化的。 所解决的围护墙土压力为平面问题，实际上土压力 存在显著的空间效应；朗金理论属极限平衡原理，属静态设计原理，而土压力处于动态平衡状态，开挖后由于土体蠕变等原因，会使土体强度逐渐降低，具有时间效应；另外，在朗金计算公式中土工参数 (θ、 c 等 )是定值，不考虑施工效应，实际上在施工过程中由于打设预制桩、降低地下水位等施工措施，会引起挤土效应和土体固结，使 θ、 c值得到提高。 因此，要精确地计算土压力是困难的，只能根据具体情况选用较合理的计算公式，或进行必要的修正，供设计支护结构用。 根据我国《建筑基坑支护技术规程》 JGJ12099，水平荷载标准值和水平抗力标准值可按下列公式进行计算： 1171 水平荷载标准值 作用于围护墙上的土压力、水压力和地面附加荷载产生的水平荷载标准值 eajk(图 161)，应按当地可靠经验确定，当无经验时按下列规定 计算： ： (1)当计算点位于地下水位以上时 eajk=ζajkKai2cik Kai (126) (2)当计算点位于地下水位以下时 eajk=ζajkKai2cik Kai +［ (zihwa)(mjhwa)ηwaKai］ γw (127) 式中 ζajk作用于深度 zi处的竖。