基坑工程设计与施工中的一些重要问题总结.docx
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基坑工程设计与施工中的一些重要问题总结
基坑工程设计与施工中的一些重要问题总结
讲座人:
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工作单位:
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二OO五年九月七日
讲座内容
一、基坑工程设计与施工必备的规范…………………………………1
二、基坑工程使用年限规定……………………………………………2
三、基坑工程主要规范用语……………………………………………2
四、基坑工程设计前的勘察要求………………………………………6
五、基坑工程设计和施工前的环境调查………………………………7
六、基坑工程设计荷载及设计原则……………………………………7
七、基坑工程的主要设计内容…………………………………………9
八、基坑工程设计计算的常见问题……………………………………11
九、基坑工程监测及相关控制值………………………………………25
十、基坑开挖对环境影响的防治理措施………………………………29
一、基坑工程设计与施工必备的规范
1、《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001;
2、《建筑结构荷载规范》GB50009-2001;
3、《岩土工程勘察规范》GB50021-2001;
4、《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99;
5、《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002;
6、《钢结构设计规范》GB50017-2003;
7、《混凝土结构设计规范》GB50010-2002;
8、《建筑桩基技术规范》JGJ94-94;
9、《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2002;
10、《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB50086-2001;
11、《钢筋焊接接头试验方法标准》JGJ/27-2001;
12、《砌筑砂浆配合比设计规程》JGJ98-2000;
13、《预应力筋锚具、夹具和连接器应用技术规程》JGJ85-2002;
14、《建筑钢结构焊接规程》JGJ81-91;
15、《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2000;
16、《建筑地基基础施工质量验收规范》GB50202-2002;
17、《建筑变形测量规程》JGJ/T8-97;
18、《建筑与市政降水工程技术规程》JGJ/T111-98;
19、《加筋水泥土桩锚支护技术规程》CECS147:
2004;
20、广东省标准《地下连续墙结构设计规程》DBJ/T15-13-95;
21、广东省标准《建筑基坑支护工程技术规程》DBJ/T15-20-97;
22、广州市标准《广州地区建筑基坑支护技术规定》GJB02-98;
23、深圳市标准《深圳地区深基坑支护技术规范》SJG05-96;
24、湖北省地方标准《基坑工程技术规程》DB42/159-2004(建议收集);
25、《铁路路基支档结构设计规范》TB10025-2001(参考使用)
26、《铁路路基设计规范》TB10001-99(参考使用)。
二、基坑工程使用年限规定
国标未见说明,省标及广州市标和深圳市标规定,基坑开挖至设计标高后至基坑回填完毕宜不超过一年,有些地方(如湖北)按1.5年考虑。
如果基坑暴露或闲置一年以上,或遇台风暴雨季节,则在设计时应考虑这些因素的影响。
三、基坑工程主要规范用语
1、基坑工程
为保证基坑正常施工、主体地下结构的安全和周围环境不受损害而采取的各工程措施的总称。
主要有:
岩土工程勘察、支护设计与施工、地下水及地表水的治理、周围环境监测与保护、土方开挖与回填等内容。
2、主动土压力
基坑开挖至某一深度后支护结构向坑内方向产生一定程度的位移或转动致使主动侧土体达到极限状态时的最小土压力。
3、被动土压力
支护结构在外力作用下产生向坑外方向一定程度的位移或转动致使被动侧土体到极限状态时的最大侧向土压力。
4、支护结构
基坑工程中为保持边坡和坑底稳定并控制其变形而采用的支护桩(墙)、支撑(或土层锚杆)、围檩、隔渗帷幕等结构体系的总称。
5、悬臂式支护
采用桩(或墙)支护边坡,基坑底面以上无支点,仅靠嵌入段的土抗力保持平衡的支护方式。
6、桩锚支护
采用排桩(如钻孔桩、挖孔桩)及锚杆支护边坡,依靠基坑底面以上锚杆的锚固力和嵌入段的土抗力保持平衡的支护方式。
7、内支撑
在基坑以内设置的水平向、斜向或桁架,给支护桩(墙)提供支点的受力构件系统。
8、弹性抗力法
将被动区土体视为弹性地基,认为被动土体对支护结构产生的抗力与支护结构的位移呈线性关系,用解析法、杆件有限元法、有限差分法等进行支护结构的平衡计算和内力计算的分析方法。
9、自稳边坡
按照一定的坡率削缓开挖的、不需要支挡而能依靠土体自身强度保持稳定的边坡。
10、分阶边坡
基坑开挖较深或坡底上下存在软弱土层时,为保持边坡稳定和坑底抗隆起稳定,将边坡分为二阶或多阶开挖,阶与阶之间设置一定宽度的平台,形成的边坡称为分阶边坡。
11、锚杆
埋入基坑土(或岩)体中承受拉力和剪力以维持边坡稳定的杆件(钢筋、钢铰线或钢管等)。
12、土钉墙
采用土钉加固的基坑侧壁土体与护面等组成的支护结构。
13、支点及支点刚度系数
锚杆或支撑体系对支护结构的水平约束点叫支点。
支点处锚杆或支撑体系对支护结构的水平向反作用力与其位移的比值叫支点刚度系数。
14、突涌
基坑底以下存在承压含水层,基坑开挖后,坑底剩余隔水层厚度不足,承压水冲破隔水层涌入基坑,造成破坏的现象。
15、管涌和流土
在超过临界水力坡降的地下水渗流作用下,土体中的细小颗粒随渗透流通过大颗粒的孔隙,发生移动或被带出的现象,称为管涌;粉土、粉细砂层随水流失称为流土或淅土。
16、隔渗(截水)
在基坑侧壁、基坑底部或侧壁加底部人工设置不透水围幕,防地下水进入基坑,称为隔渗。
一般有:
搅拌桩、施喷桩、注浆或地下连续等型式。
一般有落底式和悬挂式两种。
17、降水
采用轻型井点或管井抽水,降低地下水位,以防止地下水对基坑的危害,称为降水。
有疏干降水和减压降水两种。
18、明沟排水
在基坑顶或底设置排水沟和集水井等排水。
19、时空效应
基坑土方开挖时,支护结构和土体的变形与一次开挖的深度、长度,开挖后暴露时间的长短及支护设施到位的及时与否有密切关系,一次开挖暴露面愈大,开挖时间愈长,支撑到位愈迟则变形愈大。
这种效应称为时空效应。
20、水泥土挡墙
通过设置密排水泥土桩,形成腹式或格构式水泥土墙体,按重力式挡墙进行计算的支护结构。
21、坑内扶壁或暗撑
在深厚软弱土层中为了增加被动区抗力,提高支护结构的稳定性并减少变形而设置的位于基坑底面上、下墙状水泥土体。
仅接触一侧支护结构并向坑内延伸一定距离的称为扶壁;位于基坑底以下且直抵基坑相对两侧支护结构的称为暗撑。
22、喷锚支护
由面板(钢筋混凝土)和群锚(钉)组成的支护结构。
基本上与土钉墙一样,有时即为加强型土钉墙。
23、复合喷锚支护
在基坑侧壁或底部在软弱土层时,采用水泥土桩(墙),微型桩等坚向结构与喷锚共同工作的支护结构型式。
24、逆作法施工
利用地下结构的各层楼面梁板或核心部分及其外伸部分作为基坑四周支护结构的水平支撑,从地面由上而下逐层开挖土方和建造地下室结构的施工方法。
25、基坑整体稳定性
基坑抵抗整体滑动破坏的能力。
桩锚(撑)、土钉墙(喷锚)及复合喷锚的支护计算方法不同。
26、基坑变形控制值
基坑支护工程设计或施工时控制基坑变形的目标值,与基坑周边环境,基坑支护结构型式密切相关。
27、基坑变形预警值
作为基坑变形量达到足以引起重视的界限,目前无统一的标准。
一般包括总量上的控制值(可取控制值的80%)和速度上的控制值(可取2-5mm/d)。
28、基坑周边环境
基坑周围受基坑开挖(降水)影响范围内的已有建筑物、构筑物、道路、管线、地下设施等的总称。
四、基坑工程设计前的勘察要求
勘察报告是设计依据中最重要的依据,在基坑工程设计时应引起高度重视。
勘察应包括勘探、现场测试和室内土工试验。
1、勘探
勘察范围应根据开挖深度及场地的岩土工程条件(地形地貌)确定,条件允许时,勘探点布置范围应扩大到基坑开挖边线外1~2倍开挖深度,最好扩大到锚杆端部。
对地形或地质条件复杂的基坑,尚应进一步扩大勘察范围。
基坑周边勘探点的深度应根据基坑支护结构设计要求确定,一般不应小于2倍开挖深度,软土地区应穿越软土层。
勘探点平面间距应视地层条件而定,一般应按12m~24m的间距布孔,地层变化较大时,应加密勘探点,查明分布规律。
水文地质勘察应查明开挖范围及邻近场地地下水含水层和隔水层的层位、埋深和分布情况,查明各含水层的补给条件和水力联系。
测量场地的含水层的渗透系数和渗透影响半径。
还应分析施工过程中水位变化对支护结构和周边环境的影响。
2、现场测试
现场测试可采用静力触探、动力触探、标贯、十字板剪切等手段。
对软土及粉土夹层或粉粘土、砂层交互层宜侧重采用静力触探试验。
现场取土应按1.0~1.5m的间距,且每一层土应不少于6组岩土样。
对于重要基坑,水文地质勘察时应布置水文地质试验孔,进行现场抽水或压水试验。
试验应尽量模拟工程降水时的特点,合理布置试验孔和水位观测孔。
对多层含水层应分层进行抽水试验,当降水深度超过12m,抽水试验应采用群孔干扰试验。
3、室内土工试验
室内土工试验,应包括能提供各岩土层的抗剪强度指标及重度指标,软土的无侧限抗压强度及灵敏度,老粘性土应测定膨胀性指标,一般粘性土及粉土应测定垂向方向和水平方向的渗透系数,对重要工程尚应提供土的静止土压力系数。
基坑岩土层抗剪强度指标的确定应符合以下原则:
对粘性土和粉土采用直接快剪或不固结不排水三轴剪,一般取总应力法的C、Ф指标;对粘性土与粉土、粉砂交互层土的C、Ф值取其中的最小值;对老粘性土以及残积土、软岩应充分参考基坑开挖暴露后的强度衰减,其中对老粘性土应按室内试验确定的粘聚力乘以0.3~0.6的折减系数,且最大不宜大于50kpa;对于较纯净的砂土,C值按零考虑,Ф值宜根据标贯击数相关公式计算。
五、基坑工程设计和施工前的环境调查
基坑工程的环境调查和勘察同等重要,也是基坑工程设计保护环境的必然要求。
环境调查应包括以下内容:
1、查明基坑四周一定范围内(至少是2倍基坑深度)相邻建(构)筑物分布位置、层数、结构类型、基础型式与埋置深度以及使用年限和完好程度等;
2、查明基坑附近的各类地下设施,包括各种地下管线及地下人防工程的位置及其规模、埋置深度、结构类型和构筑年代等;
3、查明基坑周边道路、宽度及车辆动载情况;
4、查明基坑附近所分布的湖泊、水塘等地表水体和暗塘、暗沟的位置、范围、规模、水深(埋深)以及与地下水的联系等。
5、查明已有旧、危房的变形、开裂情况。
六、基坑工程设计荷载及设计原则
1、设计荷载及其效应组合的几个主要概念
永久荷载:
在结构使用期间,其值不随时间变化,或其变化与平均值相比可以忽略不计,或其变化是单调的并能趋于限值的荷载。
可变荷载:
在结构使用期间,其值随时间变化,且其变化与平均值相比不可以忽略不计的荷载。
偶然荷载:
在结构使用期间,不一定出现,一旦出现,其值很大且持续时间很短的荷载。
准永久荷载:
对可变荷载,在设计基准期内,其超越的总时间约为设计基准期一半的荷载。
荷载设计值:
荷载代表值与荷载分项系数的乘积。
荷载效应:
由荷载引起结构或结构构件的反应,例如内力、变形和裂缝等。
荷载组合:
按极限状态设计时,为保证结构的可靠性而对同时出现的各种荷载设计值的规定。
基本组合:
承载能力极限状态设计计算时,永久作用和可变作用的组合。
标准组合:
正常使用极限状态计算时,采用标准值或组合值为荷载代表值的组合。
准永久组合:
正常使用极限状态计算时,对可变荷载采用准永久值为荷载代表值的组合。
2、荷载分项系数
永久荷载的分项系数:
当其效应对结构不利时,对由可变荷载效应控制的组合应取1.2;对由永久荷载效
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