深基坑工程讲座(2016).ppt
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深基坑工程,西南交通大学土木工程学院岩土工程系,毛坚强,2015年12月,1.基坑工程综述,2.基坑工程设计计算方法,3.施工监测及信息化施工,4.总结及展望,
(1)临时结构:
安全储备小,风险较大。
(4)综合性岩土工程问题:
强度、稳定性、变形、渗流。
(2)区域性和个案性较强。
(3)综合性很强的系统工程:
工程地质、岩土、结构、环境。
(5)设计与施工需考虑时空效应。
(6)与周边环境关系密切,对其影响较大。
1.基坑工程综述,1.1基坑工程的特点,放坡开挖(无支护)及简易支护,基坑支护形式,土钉墙,水泥土墙,排桩,地下连续墙,1.2.1按支护结构形式分类,1.2基坑的分类及方案选择,支护结构与主体结构结合的逆作法,1)水泥土重力式围护墙,(4)计算时作为刚性结构(重力式的)。
(1)多用于软土,深层搅拌法或旋喷法施工。
(2)通常基坑开挖深度7m。
(3)墙宽0.71.0倍的基坑开挖深度,多采用格栅式布置。
深层搅拌机,成孔,2)土钉墙支护结构,
(1)构造和施工,插筋、挂网、注浆,喷混凝土,
(2)优点,)结构轻,柔性大,有良好的延性,抗震性能好。
)施工设备简单,所需场地小,方便灵活,施工速度快。
)材料用量及工程量小,工程造价低(为其他类型支护的2/34/5)。
(3)缺点,)基坑深度有限。
)土层变形及沉降不易控制。
(4)适用范围,)地下水位以上、自稳性较好的土层(一般黏性土、弱胶结或较密实的无黏性土);)埋深不很大(12m,非淤泥质土;6m,淤泥质土);)土层变形控制的要求不严格;)有较宽松的施工场地。
(土钉不超出红线外),15m,成都地铁车站基坑(基坑深度15m,土钉支护),土层变形过大造成的裂缝,土钉墙+预应力锚索,土钉墙+微型桩+预应力锚索,复合型土钉墙,3)排桩支护结构,桩的类型,板桩(钢、钢筋混凝土预制),钢筋混凝土桩(预制、现场灌注),钢筋混凝土-素混凝土咬合桩,型钢水泥土搅拌墙(SMW),
(1)类型,支撑形式,内撑,外锚,预应力锚索(锚杆),水平:
单向、双向、桁架式,竖向(立柱),竖向斜撑,内撑,外锚,斜撑,
(2)平面布置形式,(3)优点,)较土钉支护适于更深的基坑,能较好地控制土层变形。
)较地下连续墙施工工艺简单,成本低,平面布置灵活。
(4)缺点,防渗及整体性不如地下连续墙。
钢板桩+钢管内撑,排桩支护(地铁车站基坑,深度23m,人工挖孔桩+4道钢管内撑),排桩支护(旋挖桩+钢筋混凝土内撑+钢管内撑),双向钢管内撑的基坑,成都国金中心大厦基坑(最大深度34m),排桩支护:
人工挖孔桩+9道预应力锚索,人工挖孔桩+9道预应力锚索,承压型囊式扩体锚索,承压型囊式扩体锚索,型钢水泥土搅拌桩,拔出型钢,预制桩支护,H型钢内撑,角撑,立柱,钢管斜撑,桁架式内撑,成都,绿地蜀峰468基坑,临街,地下管线多,临地铁二号线,3层钢筋混凝土内撑,1层钢筋混凝土内撑+4道预应力锚索,基坑开挖深度约30m,灌注桩+3层钢筋混凝土内撑,灌注桩(直径1.2m,间距2.2m),地铁车站,出入口,钢筋混凝土内撑,灌注桩+1层钢筋混凝土内撑+4道预应力锚索,4道预应力锚索,1层钢筋混凝土内撑,灌注桩(直径1.2m,间距2.2m),成都,绿地蜀峰468基坑,疏排桩+土钉支护,
(1)组成,排桩(单排或双排)+土钉+(预应力锚杆或内支撑),间距:
(26)D,
(2)原理,排桩提供主要的支撑力并控制变形,土钉保证桩间土的稳定性。
4)地下连续墙,
(1)优点,)刚度大,支撑能力强,基坑稳定性好,土层变形小。
)墙身防渗性能好,坑内降水对坑外影响小。
(2)缺点,)废泥浆处理。
)粉砂地层中易坍壁。
)施工技术要求高。
iv)厚度具有固定的模数,不如灌注桩灵活。
)可作为地下室的外墙,缩短工期,降低造价。
(3)适用条件,)深度大的基坑。
)周围环境对变形控制要求高。
)围护结构需作为主体结构一部分,且基坑施工阶段具有较高的防水、防渗要求。
iv)逆作法地上、地下同步施工时,多采用地下连续墙。
39,导墙施工,导墙完成,泥浆池,成槽施工,钢筋笼吊装,锁口管起拔,砼浇筑,地下连续墙的施工,成都火车北站扩能改造行包房工程,基坑深度15.05m,连续墙厚度1m,深度32m,素混凝土,距地铁最小间距10.25m,(2层地下室,逆作法施工),5)地下连续墙+逆作内衬,用于悬索桥锚碇基础的施工。
先做地下连续墙,再分层逆作内衬,并开挖。
地下连续墙+逆作内衬(阳逻长江大桥锚碇基坑,内径70m,开挖深度45m,墙厚1.52.5m),1)按基坑与主体结构施工顺序的分类,顺作法,逆作法,顺逆结合法,1.2.2支护结构与主体结构结合及逆作法,主楼先顺作,裙楼后逆作,裙楼先逆作,主楼后顺作,中心顺作,周边逆作,2)逆作法,优点:
)楼板成为横撑,刚度大,省材料。
)地上、地下同时施工,缩短工期。
)以首层楼板为施工平台,节省施工空间。
缺点:
)技术复杂,对施工要求高。
)逆作暗挖,作业环境差,影响结构质量。
)与主体结构关联度大,受主体结构进度的制约。
适用条件:
)大面积开挖,可节省支撑。
)基坑周边环境复杂、敏感,可控制变形。
)施工场地紧张,节省空间。
)工期进度要求高,缩短工期。
3)支护结构与主体结构(地下)的结合,)围护结构与地下室墙体的结合方式,单一墙,分离墙,重合墙,混合墙,)梁(板)与围护结构的连接,“两墙(地下连续墙及地下室边墙)合一”时,地下连续墙与板之间的连接可按板的厚度(刚度)采用刚性连接和铰接两种方式。
板的厚度较大时(相对于连续墙的厚度),可采用预埋钢筋接驳器、预埋钢筋等刚性连接方式,以承受弯矩;较小时,则采用预埋钢筋或剪力连接件等铰接方式。
围护结构与地下室外墙相互分开时,从结构受力、构造要求及防水的角度出发,地下室外墙与其相邻梁板需同时浇筑,故外墙与围护结构之间有一定距离。
此时需解决两个问题:
一是围护结构与梁、板之间传力体系的设置,二是边跨结构二次浇筑接缝止水和传力体系穿外墙处的止水。
混凝土型钢组合支撑,混凝土型钢组合支撑,)临时立柱与结构柱,临时支柱是指为满足基坑开挖过程中支护结构受力要求而设置的立柱,多采用角钢格构柱或钢柱,最终作为结构柱的一部分,“一柱一桩”是常用的方式。
当临时立柱需承担更大荷载(常见于上部结构同时施工且楼层较高或局部荷载较大时),也可采用“一柱多桩”的形式,通常其施工较为复杂,经济性较差。
4)工程实例,)南昌大学第二附属医院医疗中心大楼,围护结构:
钻孔灌注桩施工:
全逆作,)上海世博500kV地下变电站工程基坑,围护结构:
地下连续墙+环向水平支撑;施工:
半逆作,基坑面积50000m2,开挖深度13.3m。
若全顺作,临时支撑工作量大,造价高;全逆作,暗挖工作量大,出土困难。
最终采用中心顺作,周边逆作的方法。
)上海仲盛商业中心基坑,上海国际广场二期基坑(逆作法),1.2.3各类支护方式的适用条件,2.基坑工程设计计算方法,2.3土钉墙计算,2.5基坑变形计算,2.1基坑设计原则和内容,2.2基坑稳定性分析,2.6基坑的时空效应,2.4排桩、地下连续墙结构计算,2.1.1原则,2.1.2规划、设计、施工、监测内容,
(1)满足结构强度、变形、稳定性要求,保证周围环境安全。
(2)较好的技术、经济和环境效应。
(3)施工方便,安全。
(1)建筑场地的水文地质条件勘查及周边环境调查。
(2)支护体系方案技术经济比较和选型。
(3)结构设计,强度、变形、稳定性检算,土体变形验算。
(4)排水、降水设计,对周边环境的影响。
(5)施工方案设计。
(6)监测方案设计。
2.1基坑设计原则和内容,2.1.3基坑计算的主要内容,基坑稳定性,整体稳定性,抗隆起稳定性,抗倾覆、水平滑移稳定性(重力式支护),抗渗流、承压水稳定性,支护结构,内力,变形,截面尺寸及配筋(钢筋混凝土),变形,地表沉降,坑外土体变形,坑底隆起,降水和排水系统,基坑计算,嵌固深度,(以桩、墙支护结构为例),2.2基坑的破坏形式及稳定性分析,
(1)开挖坡度过陡、土钉长度不够、桩(墙)入土深度偏浅,无法给土体提供足够的阻力,导致整体失稳破坏。
(2)支护结构强度不够,在土压力作用下发生破坏,进一步导致土体的破坏。
常见诱因,降雨或地表水的渗入,基坑周边堆载,振动,2.2.1破坏形式,(3)因地下水的渗流导致管涌、流砂,承压水导致突涌等导致基坑土层发生破坏。
各类支护结构的失稳破坏形式,隆起破坏,
(1)土体失稳破坏,入土深度不够或超挖,入土深度不够,锚杆长度不够,分区开挖,放坡过陡(超大基坑),
(2)支护结构破坏,剪切破坏,弯曲破坏,(3)渗透性破坏,坑底突涌,管涌破坏,涌砂,内撑破坏,锚杆破坏,排桩支护基坑失稳破坏,基坑失稳破坏,基坑围护桩折断,杭州地铁车站基坑破坏(2008年),杭州地铁车站基坑破坏(地下连续墙折断),止水帷幕渗漏,桩间流土,地面塌陷,基坑发生流土与地面塌陷,基坑坑底承压水突涌,自来水管接头漏水,自来水接头爆管,自来水管接头漏水导致的基坑破坏,2.2.2稳定性分析,要求:
桩、墙等的嵌固深度、锚杆(锚索)的锚固长度应足够大,满足稳定性的要求。
1)悬臂式,2)单支点,安全系数,
(1)支挡结构的嵌固深度验算,主动土压力合力至底端的距离,主动土压力合力至支点的距离,建筑基坑支护技术规程(JGJ120-2012),主动土压力,被动土压力,3)双排桩,被动土压力合力,主动土压力合力,结构及桩间土自重之和,
(2)整体稳定性验算,下滑力矩,抗滑力矩(土体),抗滑力矩(锚杆),瑞典圆弧滑动法(通过试算,确定最危险滑面,以及相应的安全系数),安全系数,孔隙水压力,锚杆与滑面的夹角,切向分力,抗剪强度(切向)增量,(3)基底隆起稳定性验算,隆起破坏,2.3土钉墙计算,2.3.1土钉的受力特点,
(2)不同的滑面形式假设,
(1)土钉墙的受力,主动区:
土体通过摩阻力向土钉传递荷载。
稳定区:
土体通过摩阻力提供承载力。
土钉上摩阻力方向,(3)土钉与锚杆受力特点的对比,预应力锚索(锚杆),土钉,锚索分自由段和锚固段,土钉是全长粘结的。
在锚索的锚固段,锚索的轴力随锚固深度逐渐衰减,摩阻力与拉力反向。
对土钉来说,在主动区,土体向坑内产生位移,通过摩擦力向土钉施加向坑内方向的拉力,因此土钉拉力随深度逐渐增长,直到滑面位置;进入稳定区后,土体为土钉提供摩阻力,拉力逐渐衰减。
故土钉的轴力随深度由小到大,再减小,钉-土之间的摩擦力有正有负。
滑面位置,2.3.2土钉计算,破坏形式:
单个土钉从土中拔出。
单根土钉所受的拉力,
(1)单根土钉抗拉承载力,第j根土钉,土压力,土钉间距,土钉与水平面的夹角,安全系数,轴向拉力调整系数,(调整后土钉轴力之和保持不变),0.61.0,h,主动土压力,承载力,拉力,单根土钉的抗拔承载力,主动土压力折减系数,1)土压力按基坑侧壁直立(=90o)时计算。
非直立时,只有部分土压力需土钉承担,故1。
2)基坑侧壁直立(=90o)时,=1。
极限摩阻力,h,滑动面,
(2)土钉杆体受拉承载力,j土钉滑动面以外穿过的第i层土,(3)整体稳定性验算,同前。
稳定段,土钉支护基坑失稳破坏,2.3.3复合型土钉墙(联合支护),土钉墙+预应力锚索(锚杆),
(1)与基本型土钉墙相比,可适用于更差的土层和更深的基坑。
(2)与其他类型支护相比,仍保持了土钉墙造价低、工期短、设备简单、施工方便的特点。
土钉墙+隔水帷幕,土钉墙+微型桩,土钉墙+隔水帷幕+预应力锚索(锚杆),土钉墙+微型桩+预应力锚索(锚杆),土钉墙+搅拌桩+微型桩,土钉墙+隔水帷幕+微型桩+预应力锚索(锚杆),特点,2.3.4工程实例,深圳长城盛世家园高层住宅基坑(2002,最大开挖深度21.7m),
(1)土层,
(2)开挖及支护方案,土钉墙+预应力锚索,土钉墙+预应力锚索,土钉墙+隔水帷幕+预应力锚索,土钉墙+隔水帷幕+预应力锚索+微型桩,(3)水平位移及沉降监测结果,(4)经济效益,造价约为桩+预应力锚索方案的2/3,节省500600万元。
北侧沉降,东侧沉降,东侧水平位移,南侧水平位移,深圳南山文化中心区水处理站基坑,
(1)工程概况,
(2)水平位移及沉降监测结果,2.4排桩、地下连续墙结构计算,2.4.1荷载-结构法,土体与结构之间的相互作用完全以荷载的形式反映。
作用在结构上的荷载为主动(被动)土压力,不考虑挡土结构变形所产生的土抗力。
荷载(土压力)-结构,荷载(土压力)-弹簧(土)-结构,初始应力场-土体-结构,荷载-结构法,计算模型及计算方法分类,弹性支点法,有限元法、有限差分法,建筑基坑支护技术规程JGJ12099中悬臂桩的结构内力计算模型,计算模型与结构的实际受力变形相差较大,在新的“基坑规范”中已取消。
2.4.2作用在结构上的荷载-土压力的计算,
(1)经典土压力理论,土压力和位移之间的关系(刚性挡土结构),1)影响土压力的主要因素,a.土的性质;,b.挡土结构位移的方向和大小;,c.挡土结构的刚度。
假设:
墙背光滑、墙后土体处于极限状态。
土体处于极限状态时的土压力。
3)Rankine土压理论,土压力:
沿高度线性分布。
为土体处于极限状态时的土压力,与结构的位移及变形无关。
2)主动土压力和被动土压力,
(2)规范中的土压力模式,建筑基坑支护技术规程JGJ1202012,1)地下水位以上或水土合算的土层,主动土压力系数,主动土压力,土重产生的竖向应力,外荷载产生的竖向应力,主动土压力,被动土压力,竖向压力,被动土压力系数,土重产生的竖向应力,竖向压力,被动土压力,2)水土分算的土层,主动土压力,被动土压力,外侧水压力,内侧水压力,(3)土压力计算时的水土分算和水土合算,适用于黏性土,如黏土、粉质黏土等。
适用于无黏性土,如砂、卵石等。
水土分算:
采用浮重度计算主动(被动)土压力,再单独计算静水压力,最后两者叠加作为作用在挡土结构上的土压力。
水土合算:
直接采用饱和重度计算主动(被动)土压力。
主动土压力系数,被动土压力系数,由于,主动土压力:
分算合算,被动土压力:
合算分算,所以,土体的自稳及围护结构与背后土体的分离,基坑,冠梁,裂缝,土体的自稳高度,(4)实测的土压力分布形式,北京医院急诊楼,天津无缝钢管总厂PU2铁皮坑,上海太阳广场大厦,陈塘庄码头,(与理论计算结果相差较大),2)实际土压力的大小及分布形式随支护结构的位移及变形而变,分布形式较为复杂,预先给出其分布形式及大小是不合理的。
(5)土压力计算小结,3)只有在结构位移足够大时,土体才可能处于极限状态,在目前结构设计由强度控制转向变形控制的情况下,这种状态是很难出现的。
1)朗肯(Rankine)土压理论假设墙背光滑、墙后土体处于极限状态,所求出的土压力为线性分布形式。
4)结构-土之间的摩擦力对土压力有直接影响,可减小主动土压,加大被动土压。
5)经典土压理论对应于平面应变问题。
对基坑来说,中间部分较符合,而两端则因空间效应,可能结果会相差较大。
总的来看,按目前土压力模型计算得到的结果常与实际土压力相差较大,由此导致结构内力与变形的计算结果与实测结果相差较大。
2.4.3荷载-弹簧-结构法(弹性支点法),以弹簧模拟土对支护结构的被动作用。
(1)计算模型,2)假定土的抗力与该处的水平位移成正比,即,抗力系数,水平位移,计算模型,计算宽度的确定,1)桩(墙)后采用主动土压力,桩前以弹簧模拟土的抗力。
初始的土反力(主动土压力),3)计算宽度(即其中一根桩的土反力的影响宽度),且土抗力的和应小于被动土压力的和:
新规范土压力,旧规范土压力,新规范,K法:
ks不随深度改变,多用于岩层。
m法:
ks随深度线性增加,主要用于土层。
4)土的水平反力系数,当结构发生单位水平位移时土所产生的抗力。
抗力系数的各种计算方法,土的反力系数的比例系数,反映土的刚度的大小(m越大,刚度越大),对支护结构的内力有重要影响。
经验公式,挡土构件在坑底处的水平位移量(mm),小于10mm时可取为10。
(MN/m4),m可通过桩的水平载荷试验等方法确定。
基坑开挖深度,桩的水平载荷试验,
(2)锚杆和内支撑对挡土结构作用力的计算,即支撑产生单位位移所需要的力。
1)锚杆的刚度系数,(3)支撑刚度系数的计算,支承的刚度系数,支点处的水平位移,支点初始(安装前)水平位移,法向预加应力,按抗拔试验结果确定,荷载,锚头位移,计算宽度,锚杆间距,预应力锚杆,按理论方法计算,锚杆弹性模量,固结体截面积,锚杆截面积,复合弹性模量,自由段长度,锚固段长度,轴向力,固结体的弹性模量,固结体,2)内支撑的刚度系数,水平间距,计算宽度,支撑不动点调整系数,支撑松弛系数,弹模及截面积,s,ba,支撑长度,自由段,(4)双排桩的计算模型,1)前、后排桩之间的土压力,前、后桩水平位移差,2)桩间土水平刚度系数,土的压缩模量,前、后桩的净间距,3)桩间土初始压力,支护结构外侧主动土压力,计算系数,坑底以上土内摩擦角的加权平均值,初始的土反力,破坏面,成都御龙山项目基坑双排桩支护结构,基坑,成都黏土,(5)求解方法,1)有限单元法的基本概念(以梁的计算为例),解析法只能计算较为简单的问题,容易求解,比较麻烦,用解析法求解十分困难,基坑支护结构计算模型,无法用解析法求解。
(杆系有限元法),单元,结点,W,有无限多个自由度,已减少到8个自由度,通过对计算结构离散化的方法使复杂问题的求解变得可能,原本复杂的位移曲线已被分段的线性(或2次、3次)曲线所替代,有利于计算方程的建立。
刚度矩阵,节点挠度,节点荷载,连续体(无限多个自由度),离散体(有限个自由度)。
2)求解过程,)离散化:
)利用能量原理建立求解方程,)解方程组后的到节点位移w。
)由节点位移求得各截面的弯矩、剪力等。
(6)算例成都西南电力设计院科研设计楼基坑,1)概况,支护结构(人工挖孔桩+2道预应力锚索),预应力锚索结构图,2)支护结构,350kN,300kN,桩径1.2m,桩间距2.5m,3)计算模型(理正),4)材料计算参数,5)内力及变形计算结果,弹性支点法,经典方法,4)土层的力学模型仍偏于简单,通过计算得不到土层的变形情况。
1)与荷载-结构法相比,考虑了土层及结构变形特性对结构受力变形的影响,并可得到结构的变形。
5)参数m对结果影响较大,但通常没有相应的试验值,同时m也不是常数(与荷载水平有关),这会对计算结果的准确性和可靠性产生较大的影响。
(7)弹性抗力法总结,2)可较好地模拟基坑施工过程对支护结构变形及内力的影响。
3)作用在桩(墙)背后的土压力预先确定,在计算过程中保持不变,与支护结构的变形大小无关,这与实际情况是不相符的。
初始应力场(自重应力)为0,0,0,开挖前,施做支护结构,
(1)计算原理,静止土压力p0,2.4.4初始应力场-土体-结构计算方法,(采用有限元法、有限差分法等),开挖后的土压力p1,1,开挖后,=,+,u,开挖释放荷载,u1,开挖引起的土压力变化p(墙前为正,墙后为负),位移场,应力场,土压力,(3)特点,1)与前2种方法相比,不需对土层、支护结构引入过多假设和作过多的简化(例如,不需预先假设土压力分布模型),因此能更好地模拟支护结构及土层的受力变形情况,并能得到支护结构、土层的全部变形、受力信息。
2)能够模拟各种复杂的基坑支护形式及施工过程,可进行空间、时间效应的分析。
3)土体力学模型及参数的合理性及准确性是计算成败的关键。
(2)所需要的土的材料参数,1)弹性模型:
弹性模量、泊松比。
2)弹塑模型:
弹性模量、泊松比、粘聚力、内摩擦角。
4)渗透固结问题:
除上述参数外,增加渗透系数。
3)其他非线性本构关系(有上百种):
相应的参数。
(4)算例(地铁车站基坑),有限元模型及网格划分,弯矩计算结果,土压力计算结果,水平位移云图,桩间距3.2m时,应用有限元法研究合理的桩间距,桩间距2.2m时,桩间土失稳,2.5基坑变形计算,
(1)基坑工程正在由强度控制转向变形控制,基坑变形的确定显得尤为重要。
(2)变形问题较强度问题更为复杂。
基坑周围环境类型,基坑变形,基坑,坑外土体,变形类型,变形产生的原因,地下连续墙或灌注桩开挖,降水,基坑开挖,2.5.1地下连续墙或灌注桩开挖引起的地层变形,地下连续墙(灌注桩)的开挖,将导致土层中的自重应力释放(虽然泥浆可提供一部分支护力,但不足以补偿降低的应力),由此导致地层的变形。
特别是注意到墙(桩)的开挖深度较基坑的开挖深度还大,故可使土层产生相当量值的位移。
沉降,水平位移,大量的量测结果表明,其影响范围可到墙(桩)开挖深度的2倍,变形可达开挖深度的0.05%0.15%,在基坑施工过程中产生的变形中占相当大的比例。
2.5.2基坑开挖产生的变形,开挖所产生的变形与基坑深度、土层软硬、支护结构、施工过程等诸多因素有关。
以下是对大量实测数据进行统计分析得到的结果。
(1)基坑最大侧向位移与基坑开挖深度的关系:
0.11.2%H,
(2)地表最大沉降约为基坑最大侧向位移的0.51.5倍。
上海地区基坑变形统计结果(部分),2.5.3支护结构的水平位移,1)变形特点,
(1)悬臂型:
基坑较浅,无横撑时。
(2)抛物线型:
基坑较深,单横撑时。
(3)组合型:
基坑深,多道横撑时。
多道横撑时的水平位移常呈抛物线型,位移最大值一般在基坑底面附近,或稍偏上。
(如:
软土基坑,位置的平均深度为0.89H),2)确定方法,弹性支点法,有限元等数值计算方法,经验法估算,2.5.4基坑开挖产生的地表沉降,1)开挖沉降的形态及影响范围,
(1)凹槽形;
(2)三角形。
凹槽形的最大沉降的位置:
(0.30.7)H。
沉降影响范围:
(14)H。
2)利用地层损失法计算地表沉降,
(1)用弹性支点法等方法计算支护结构的变形曲线。
(2)以地表下沉填补因支护结构变形而造成的空隙(即二者面积相等),确定地表下沉曲线。
(1)三角形沉降曲线,沉降范围,地表最大沉降,
(2)指数曲线,沉降范围,地表最大沉降,支护变形所围面积,支护结构的高度,3)算例,2.5.5基坑降水产生的地表沉降,1)降水产生沉降的原因,水位下降后地层中的有效应力增大,并产生沉降。
2)沉降计算方法,
(1)简化计算方法,
(2)有限元法等数值计算方法,上海环球金融中心基坑,2.6基坑的时空效应,
(1)时间效应,土的蠕变性:
在应力水平不变的条件下,土的变形随时间逐渐增大。
对基坑的影响:
基坑变形及支护结构所受荷载随时间逐渐增大。
(2)空间效应,基坑形状及尺寸、每步的开挖范围及深度等对基坑受力变形的影响。
(3)考虑时空效应的计算方法,有限元等数值计算方法:
1)按空间问题计算;2)土体采用流变模型。
(4)施工技术要点,1)控制每步的开挖范围和深度;2)及时支护;3)量测信息及时反馈。
3.施工监测及信息化施工,3.1基坑监测原理及方法,3.1.1监测目的,
(1)保证基坑安全和施工质量,并指导施工。
(2)保证周围环境的安全。
(3)积累数据和资料,为以后的工程服务。
3.1.2监测内容,(见下页),3.1.3监测原则,
(1)监测数据真实,可靠。
(2)监测结果即使整理,反馈。
(3)监测工作尽量不影响正常施工。
支护结构,基坑,土体,周围环境,坑外土体,基坑监测,基坑施工监测内容,建筑基坑工程监测技术规范(GB50497-2009)监测项目,3.1.5监测仪器、元件及方法,
(1)桩(墙)顶、坡顶水位移,仪器:
全站仪。
3.1.4测点布置、监测频率,
(2)沉降、坑底隆起,仪器:
高精度水准仪。
水平位移量测结果,沉降量测结果,(3)桩(墙)身水平位移,元件:
测斜管。
仪器:
测斜仪。
原理,测斜仪,水平位移,导轮距离,倾斜角变化,测斜管,(4)钢筋应力,元件:
钢筋计。
仪器:
振弦式测频仪。
振弦式钢筋计,振弦式元件的测试原理,钢筋应力,标定系数,初始振动频率,当前振动频率,(振弦式压力盒、轴力计、索力计、孔隙水压计等的工作原理均与此相似。
),由钢筋应力整理得到的桩身弯矩分布,(5)支撑内力,
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- 基坑 工程 讲座 2016