土方工程计算题.doc
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土方工程计算题.doc
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图1-74基坑底面布置图
【例1-4】基坑土方量计算示例
某基坑底平面尺寸如图1-74所示,坑深5.5m,四边均按1:
0.4的坡度放坡,土的可松性系数Ks=1.30,Ks‘=1.12,坑深范围内箱形基础的体积为2000m3。
试求:
基坑开挖的土方量和需预留回填土的松散体积。
解:
(1)基坑开挖土方量
由题知,该基坑每侧边坡放坡宽度为:
5.5×0.4=2.2m;
坑底面积为:
F1=30×15-10×5=400m2
坑口面积为:
F2=(30+2×2.2)×(15+2×2.2)—(10-2×2.2)×5=639.4m2
基坑中截面面积为:
F0=(30+2×1.1)×(15+2×1.1)—(10-2.2)×5=514.8m2
基坑开挖土方量为:
m3
(2)需回填夯实土的体积为:
V3=2840-2000=840m3
(3)需留回填松土体积为:
m3
【例1-5】轻型井点系统设计示例
某工程地下室,基坑底的平面尺寸为40m×16m,底面标高-7.0m(地面标高为±0.000)。
已知地下水位面为-3m,土层渗透系数K=15m/d,-15m以下为不透水层,基坑边坡需为1:
0.5。
拟用射流泵轻型井点降水,其井管长度为不锈钢垫片6m,滤管长度待定,管径为38mm;总管直径100mm,每节长4m,与井点管接口的间距为1m。
试进行降水设计。
解:
1)井点的布置
①平面布置
基坑宽为16m,且面积较大,采用环形布置。
②高程(竖向)布置
基坑上口宽为:
16+2×7×0.5=23m;
井管埋深:
H=7+0.5+12.5×1/10=8.75m;
井管长度:
H+0.2=8.95(m)>6m,不满足要求(如图1-75)。
若先将基坑开挖至-2.9m,再埋设井点,如图1-76。
此时需井管长度为:
H1=0.2+0.1+4.5+(8+4.1×0.5+1)×1/10=5.905(m)≈6m,满足。
2)涌水量计算
①判断井型
取滤管长度l=1.4m,则滤管底可达到的深度为:
2.9+5.8+1.4=10.1(m)<15m,未达到不透水层,此井为无压非完整井。
②计算抽水有效影响深度
s’=6-0.2-0.1=5.7m,
s’/(s’+l)=5.7/(5.7+1.4)=0.8,
-3.00
i=1:
10
±0.00
S
4
0.5
1.00
H
-15.00
-7.00
图1-75井点高程布置
1.00
图1-76降低埋设面后的井点高程布置
H1
0.2
-2.90
11.05
-3.00
i=1:
10
±0.00
S=4.5
4
0.5
S’
-15.00
-7.00
l
经查表1-11知:
H0=1.85(s’+l)
=1.85(5.7+1.4)=13.14(m)>含水层厚度H水=15-3=12m,
故按实际情况取H0=H水=12m。
③计算井点系统的假想半径
井点管包围的面积F=46.1×22.1=1018.8m2,且长宽比≯5,所以
X0=(F/π)1/2=(1018.1/π)1/2=18m。
④计算抽水影响半径R
R=1.95s(H0·K)1/2=1.95×4.5(12×15)1/2=117.7m。
⑤计算涌水量Q
3)确定井点管数量及井距
①单管的极限出水量
井点管的单管的极限出水量为:
q=65πdl(K)1/3=65×π×0.038×1.4×(15)1/3=26.8m3/d。
②需井点管最少数量nmin:
根
③最大井距Dmax
井点包围面积的周长L=(46.1+22.1)×2=136.4m;
井点管最大间距Dmax=L/nmin=136.4÷82.3=1.66m。
④确定井距及井点数量
按照井距的要求,并考虑总管接口间距为1m,则井距确定为1.5m(接2堵1)。
故实际井点数为:
n=136.4÷1.5≈91根。
取长边每侧31根,短边每侧15根;共92根。
4)井点及不锈钢垫片抽水设备的平面布置
抽水
设备1
抽水
设备2
26
20.1
1.5
50
44.1
1.5
15根井点管
16
31根井点管
40
图1-77井点平面布置图
如图1-77,图中尺寸单位均为米。
【例1-6】北京东方广场深基坑工程锚杆支护案例
1.工程概况
东方广场位于北京东长安街路北,占地面积约11万m2,基坑开挖范围东西长约480m,南北宽约190m,开挖深度在15~23m不等,土方量176万m3。
工程业主为东方广场有限公司,设计为香港巴马丹拿公司。
原设计基坑采用φ1800、φ1500mm人工挖孔桩,3层锚杆支护。
后经北京市双圆工程咨询有限公司提出修改为φ800桩,局部φ1000mm桩,机械施工,锚杆2层(20m)。
并设计全部深基坑工程,由机械施工公司施工。
图1-79东方广场局部基坑支护示意图
根据基坑深度、支护要求的不同,按照安全合理、经济的原则,基坑四周划分为6个部位、9个类型,分别用φ800、φ1000、H型钢为挡土桩,锚杆为拉结的支护工程,锚杆基本为2层,局部为1层或3层。
有的加设土钉支护结合。
共计钢筋混凝土灌注桩927不锈钢无缝管根,H型钢不锈钢无缝管28根,预应力锚杆1428根。
工程平面图如图1-78所示。
图1-78东方广场基坑平面示意图
现以广场北面已建工程协和医院附近基坑为例,支护平、剖面见图1-79。
2.设计情况
(1)挡土桩用φ800,局部φ1000mm,土的参数见表1-24。
土层性能参数表1-24
土层名称
指标
杂填土
粉质黏土
细砂
卵石
粉质黏土
土的内摩擦角(°)
15
25
32
42
20
黏聚力(kPa)
20
20
0
0
40
重度(kN/m3)
20
20.5
20
20
20.5
土压力分布按三角形,以等值梁法计算,m法软件计算机核算。
第1层锚杆轴力相似,只差约3%~5%;但第2层锚杆轴力用m法核算时其值约小20%~40%,为此仍用等值梁法数据。
(2)锚杆设计,见图1-80。
第1层锚杆总长25m,倾角22°(4号锚杆);
第2层锚杆总长29.7m,倾角25°(1号锚杆);
图1-80锚杆所处土层位置图
3.试验与监测
锚杆试验、监测按行业《土层锚杆设计与施工规范》CECS22—90进行,施工前进行3组基本试验,施工过程中每根锚杆做拉力位移记录。
并按5%比例作验收试验。
4.施工中的技术问题与措施
(1)桩悬空或无埋深的问题
由于挡土桩是在基坑加深4m及2.5m以前施工的,即有的桩悬空或无埋深,采取基坑支护桩边留土台深3~4m,宽1~4m,保留桩深,在土台上50cm增加锚杆一层,即以该锚杆代替挡土桩的被动土压力作用。
(2)位处协和医院的基坑锚杆三面交叉问题
位处协和医院的基坑,为了加强土体的整体性和土的抗剪强度,采用土钉加固措施。
4
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