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1、第4章常见基坑支护形式土层锚杆型钢水泥土搅拌墙地下连续墙逆作拱墙In逆作法施工UndergroundStructureEngineeringChapter31大开挖基坑工程V定义:大开挖基坑工程是指丕采用支撑而采用直立或放坡施工进行开挖的基坑工程;由于其费用低，工期短，是首先要考虑的开挖方式。4.1.1竖直开挖V适用于开挖深度不大、无地下水、基坑土质条件较好的场地。V竖直开挖时坑壁自然稳定的最大临界深度可按下式估算：HC=2cVKa主动土压力系数；V 当基坑侧壁的顶部地表面与水平面夹角B二O时,K=ta2(45-5V 当月0时，采用库仑主动土压力系数，0为坑壁土的内摩擦角标点值。V 宜采用L2
2、1.5的安全系数；V 当基坑附近有超载时，应重新验算；当坑壁因吸水或失水等原因，一旦形成裂缝时，公式不成立；对黄土及具有裂隙的胀缩性土,该式不适用。无地下水时直立开槽的允许高度土层类别坡高允许值（m）密实、中密的砂土和碎石类石（充填物为砂土）1.00硬塑、可塑的粘质粉土及粉质粘1.25硬塑、可塑的粘性土和碎石类石（充填物为粘性土）1.50坚硬的粘性土2.004.1.2放坡开挖4.1.2.1放坡开挖分类V (1)无地下水的一般放坡开挖适用于地下水在开挖深度以下。V (2)明沟排水放坡开挖适用于地下水为潜水型、涌水量较小、坑壁土及坑底土不会产生流砂、管涌、基坑突涌的场地条件。V (3)井点降水放坡
3、开挖地下水埋深较浅、基坑开挖较深可能产生流砂、管涌、基坑突涌等不良现象时，可采用井点降水放坡开挖。V 特别注意降水对附近建筑设施产生的不良影响。4.1.2.2放坡开挖坡度确定conV (1)查表法表对开挖深度不大，基坑周围无较大荷载时V (2)Taylor法图该法建立在总应力基础上，并假定黏聚力不随深度而变化V (3)条分法图(1)查表法2坑壁土类型状态软质岩石微风化中等风化碎石类土强风化密实-工业CTg粘性土梢密硬硬塑VrrjAmtJ组Si0.5边坡高度与坡度控制边坡允许坡度值岩土类别状态及风化程度允许坡r允许坡度硬质岩石微风化中等风化强风化121081:0.10-1:0.201：0.20-
4、1：0.351：0.35-1：0.50软质岩石微风化中等风化强风化8881：0.35-1：0.501:0.50-1:0.751:0.75-1:1.00砂土中密以上51:1.00基坑顶面无载重1：1.25基坑顶面有静载1：150基坑顶面启动载粉土稍湿51：0.75基坑顶面无载重1：1.00基坑顶面后静载1:1.25基坑顶面启动裁边坡允许坡度值（续）岩土类别状态及风化程度允许坡r允许坡度粉质粘土坚硬硬塑可塑5541：0.33基坑顶面无载重1：050基坑顶面有静载1：0.75基坑顶面有动载1：1.001：1.25基坑顶面无载重1：1.25-1：1.50基坑顶面无载重粘土坚硬硬塑可塑5541：0.33
5、-11:1.00-11:1.25-10.751.251.50杂填土中密、容实的建筑垃圾土51.001：0.75-1：(2).Taylor 法exitv边坡的临界高度由下式确定：例题%& 7。& 5。4o 3。20 /EMmaX=EEQi-Epyp下图的悬臂支护基坑失稳：可能原因?连日的大雨造成局部基坑边坡坍塌10：单层支撑支护结构设计图V计算方法是等值梁法，V等值梁法的关键是如何确定反弯点的位i。V对单锚或单撑支护结构，地面以下土压力为零的位置，即主动土压力等于被动土压力的位置，与反弯点位置较接近。a）荷载图；b）弯矩图;zzO6300第五步重复上百步骤解2个、3个懒第一僮箱6300第六步舲懒
6、堵第一桢痢施工;墙侧加固示意三轴深搅施工施工工艺流:施工工艺流程一淘I胆WHH翟胆wHH翟4.2. 6排桩和双排桩vl）单排桩（1）当均匀配置纵向钢筋时，且纵向钢筋数量不少于6根时,符合下列规定（图其正截面受弯承载力应图421沿周边均匀配置纵向钢筋的圆形截面1一混凝土受压区A3siKa + si at(4-30)1,j21,sm招/,Af1183025450.75VkWl30-4045600.50t0.75405360700.250.90224440600.75e0.904460-90e:5MrI9:CleloN0寸La聚京显FoT35.Jx5)rW,FI?一三rt3B:?Fm;EdfQ*s*
7、n*ws5i-*e-.*al,1一由卜+，Hwr题氮wOLOOONL4.5.3锚杆的布置V土层锚杆的布置应遵守以下规定:(1)为了不使锚杆引起地面隆起，最上层锚杆应有必要的覆土厚度，即锚杆的竖向分力不大于其上覆土层的重量，一般要求锚杆锚固体上覆土层厚度不宜小于4限V(2)锚杆的层数应通过计算确定，上下两层锚杆之间的竖向间距，不宜小于2.Om,锚杆间的水平间距，不宜小于L5m,否则降低单根锚杆的设计承载能力。(3)锚杆倾角一般应向下倾斜至少10,以利于灌浆，但不得大于45,一般可根据地层情况，在范围1525内选定，以便于使锚固段的位置进入有利于锚固的稳定土层。V锚杆锁定值宜取锚杆轴向拉力标准值的
8、0.750.9倍锚杆的钻孔机I锚杆张拉锚固施工完成的锚杆鼻孔M注桩防渗帷幕4.3土钉墙V土钉墙由被加固土体、放置在土中的土钉体和喷射碎面板组成，形成一个以土挡土的重力式挡土墙。V土钉墙自上而下施工，步步为营，土钉墙是靠土钉的相互作用形成复合整体作用OV土层锚杆的失效影响较大，不应用于没有临时自稳能力的淤泥、饱和软弱土层。4.3.1、土钉墙的特点V 土钉墙有以下一些特点或优点：V (1)能合理利用土体的自稳能力，结构合理；V (2)结构轻型，柔性大，有良好的抗震性和延性，破坏前有变形发展过程；V (3)密封性好，完全将土坡表面覆盖，没有裸露土方，阻止或限制了地下水从边坡表面渗出；V (4)个别土
9、钉有质量问题或失效对整体影响不大；V (5)施工所需场地小，移动灵活，支护结构基本不单独占用空间，能贴近已有建筑物开挖；(6)施工速度快；V (7)施工设备及工艺简单，不需要复杂的技术和大型机具，施工对周围环境干扰小；V (8)孔径小，与桩等施工方法相比，穿透卵石、漂石及填石层的能力更强一些；V (9)边开挖边支护便于信息化施工，能够根据现场监测数据及开挖暴露的地质条件及时调整土钉参数，从而提高了工程的安全可靠性；V (10)材料用量及工程量较少，工程造价较低。据国内外资料分析，土钉墙工程造价比其它类型支挡结构一般低1/31/5。4.3.2土钉墙的应用范围图3-32土钉墙应用领域a）托换基础；
10、b）竖井的挡墙；c）斜面的挡土墙d）斜面稳定；e）和锚杆并用的斜面防护主动区被动区(+k)/2V验算公式KtNAj根土钉受拉荷载标准值,K,=12,146j根土钉受拉承载力设计值荷载折减系数COSOC；PakjSXSyj个土钉位置处基坑水平荷载标准徜固结快剪指标=tan-k/tan2(45-)1R时=一jQsiJij根土钉直径土钉抗拉抗Zj%=%一(%-%)才Z(-E)i=lZ(7-ZLZ=I式中：力土钉轴向拉力调整系数；ZJ第j层土钉至基坑顶面的垂直距离(m)；h基坑深度(m)；Eaj作用在以对、立为边长的面积内的主动上压力标准值(kN)；/a计算系数；/b经验系数，可取06L0;上钉层数。
11、土的名称土的状态kPa)成孔注浆土钉打入钢管土钉素填土15302035淤泥质土10201525粘性土0.75Il1O.25IlO.75OIlO.25IlO20303045456060702040405555707080粉土40805090砂土松散稍密中密密实35505065658080IOO5065658080IOOIOO120表5.2.5土钉的极限粘结强度标准值土钉墙整体稳定性验算v钉墙应根据施工期间不同开挖深度及基坑底面以下可能滑动面采用简化圆弧滑动条分法+A)co翡+Xp泊日月cos.+.)+-sin(zz.+)tgS九%力叱+她)sie0/Z=I土钉杆体的受拉承载力应符合卜列规定:4.
12、4.4构造要求V土钉墙墙面坡度不宜大于1：0.1；V喷射混凝土面层宜配置钢筋网，钢筋直径宜为6IoInm,间距宜为150300mm；V喷射混凝土强度等级不宜低于C20,面层厚度不宜小于80mm；V土钉钢筋宜采用n、in级钢筋，钢筋直径宜为1632mm,钻孔直径宜为70120mm；土钉完成后,注浆要求密实,如不密实,渗水就会比较严重！成孔:表层是直接压入锚杆,下层都需先成孔土钉之间焊接后,绑扎钢筋网片,喷射混凝土!喷射混凝土详图W天王W兴关W兴兴*兴矢W关关Ain,0*!01M ()柱式，正方形排列或三角形排列ffl(C)壁式,带肋或不带肋(6)块式(e)拱式格栅式n挡墙宽度为0608开挖深度，
13、桩长为开挖深度的L8-2.2倍。4.4.1水泥土重力式围护墙的破坏形式(1)由于墙体入土深度不够，或由于墙底土体太软弱，抗剪强度不够等原因，导致墙体及附近土体整体滑移破坏，基底土体隆起V(2)由于墙体后侧发生挤土施工、基坑边堆载、重型施工机械作用等引起墙后土压力增加、或者由于墙体抗倾覆稳定性不够，导致墙体倾覆V(3)由于墙前被动区土体强度较低、设计抗滑稳定性不够，导致墙体变形过大或整体刚性移动，V(4)当设计墙体抗压强度、抗剪强度或抗拉强度不够，或者由于施工质量达不到设计要求时，导致墙体压、剪或拉等破坏，4.4.3水泥土重力式围护墙的适用条件V(1)适用于开挖深度不宜超出7m的基坑工程，基坑深
14、度应控制在5m范围以内，降低工程的风险。V(2)适用于加固淤泥质土、含水量较高而地基承载力小于120kPa的粘土、粉土、砂土等软土地基。对于地基承载力较高、粘性较大或较密实的粘土或砂土，可采用先行钻孔套打、添加外加剂或其它辅助方法施工。当地表杂填土层厚度大或土层中含直径大于IOOinm的石块时，宜慎重采用搅拌桩V(3)在基坑周边距离12倍开挖深度范围内存在对沉降和变形较敏感的建(构)筑物时，应慎重选用水泥土重力式围护墙V 计算内容主要包括：新Va)水泥土墙的嵌固深度，墙体厚度构造确定v(2)抗滑移、抗倾覆、整体稳定验算V (3)墙身强度验算V 压应力验算拉应力验算剪应力验算V重力式水泥土墙的嵌
15、固深度，对淤泥质土，不宜小于L2h,对淤泥，不宜小于l.3h；V重力式水泥土墙的宽度（B）,对淤泥质土，不宜小于O.7h,对淤泥,不宜小于0.8h；Vh为基坑深度。(G-umB)tan+cB图6,L1抗滑移稳定性验算%+(G-tan。+CBEak抗倾覆验6.1.2抗倾覆稳定性验算EPkaP+产上长图6.1.3整体滑动稳定性验算1可采用圆弧滑动条分法进行验算：2采用圆弧滑动条分法时，其稳定性应符合下式规定（图6.1.3）：卜儿+(/d+AG/)COS4-/Jtan%8Z(qjbj+kG)sinjt1：KS圆弧滑动稳定安全系数，其值不应小于1.3；正截面应力验算6M., 八 16 ,-L-csz0
16、5fcsD6M/，%7c + fcsD7cs水泥土墙的重度(kN/n?)；二验算截面至水泥土墙顶的垂直距离(m)；九一水泥土开挖龄期时的轴心抗压强度设计值(kPa)&ki、i验算截面以上的主动上压力标准值、被动土压力标准值(kNm),可按本规程第342条的规定计算；验算截面在基底以上时，取与k=O;Gi验算截面以上的墙体自重(kN/m)；U墙体材料的抗剪断系数，取0.40.5。水泥土格栅的面积置换率，对淤泥质土，不宜小于0, 7； 对淤泥，不宜小于0.8； 对一般粘土、砂土，不宜小于图6.2.3格栅式水泥土墙0.6o格栅内侧的长宽比不宜大于2I一水泥土桩：2水泥土桩中心线：3一计算周长A-YmA格栅内土体的截面面积(n);一计算系数；对粘性上，取8=0.5；对砂土、粉土，取8=0.7；C格栅内土的粘聚力(kPa),按本规程第3.1.14条的规定确定；H-计算周长(m),按图6.2.3计算；m格栅内土的天然重度(k
