深基坑工程技术讲座12讲 1-6讲.pdf
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1、 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 1995-2004 T
2、singhua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 技术讲座 深基坑工程技术讲座(4) 沈保汉 (北京市建筑工程研究院) 第四讲 一般粘性土地区常用支护结构类型 411 一般粘性土的特性 我国东北、 华北地区及西北的大部分地区 多属一般粘性土
3、、 粉土及砂土地区(以下简称一 般粘性土地区 ), 而且多数地区的地下水位较 深。 现以北京地区的地基土为代表,加以简单说 明。 北京城区及近郊位于山前洪冲积平原上。 旧城区及关厢一带杂填土一般厚度35m ,淹 废古河道处包括淤泥、 沉积泥和洼地等杂填土, 厚度有的超过10m ,压缩性高,土层厚度分布不 均匀,承载力较低,大部分有湿陷性。在旧城区 及东、 西、 北郊一带相当大的平原地区内,杂填 土以下是第四纪早全新世(Q 1 4)及其以前形成 的洪冲积土层,即北京所称的第四纪老土,其土 质较均匀,压缩性较低,强度较高,层次分布较 有规律。 大部分地区在杂填土以下为粉质粘土和粉 土组成的互层,厚
4、度一般在3、4m至7、8m ,局 部地区有薄有厚,密实度一般为中下密 密实, 硬度一般为较软 较硬。 在粘性土层下,即地表以下5、 6m 至10m 左右处有一层由粉细砂至粗砂或砂卵石依次组 成的砂类土层,其密实度大都是密实的,层面比 较平整,厚度一般为210m或以上,工程性能 好。 除上述的第四纪老土层外,还有一类第四 纪晚全新世(Q 2 4)形成的洪冲积层,北京称为新 近代土。主要分布在南郊一带以及西北郊个别 地区,此外在郊区也有几片。此类土密度较低, 强度较低,压缩性较高,层次分布规律也较凌 乱。 近二十年来,北京旧城区内地下水位大幅 度下降,连同原西部水位较深地区,常年水位埋 深都超过1
5、0m ,东郊、 南郊和北郊水位较高,埋 深约2 4m 。 粘性土颗粒细,矿物成份和颗粒结构复杂, 具有一定的粘聚强度,且强度随含水量及应力 历史等一系列因素而变化。由于粘性土的粘聚 强度等因素,支护结构中实际的土压力往往小 于按库伦一朗金理论计算的主压力值。在多数 情况下,地下水位深,既不需要计算静水压力, 也不需要采取防水或降水措施。 因此,就挡土支 护结构类型的选择及其受力状况的分析而言, 一般粘性土地区与软土地区差别很大。现举例 说明。深圳市国商大厦地下车库,处于软土地 区,基坑深8m ,采用d800mm悬臂式灌注桩, 开挖后实测桩的钢筋应力200 M pa,桩顶位移 90mm;北京市北
6、京医院急诊楼,地基主要土层 为粉质粘土,基坑深814m ,采用d800mm悬臂 式灌注桩,开挖后实测桩的钢筋应力27 M pa, 桩顶位移10mm。 412 确定一般粘性土地区挡土支护结构 类型的基本原则 (1)从总体上考虑,必须从基坑各部位的具 体情况出发,根据基坑周边场地条件和地质条 件接近或不同的情况,采用同一或多种挡土支 护结构类型。 位于北京市北闹市口的中国工商银行营业 大楼工程,基坑平面尺寸为135135m ,基坑深 度14135m ,整个工程分两期。经方案比较确定 在一、 二期交界处采用插筋补强护坡,其余三面 采用桩锚档土支护结构。 (2)从场地条件考虑,如坑周场地较为开 阔,则
7、可采用上段放坡开挖,下段采用悬臂桩或 94 第24卷- 1 建筑技术开发 1997年2月 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 桩锚挡土支护结构;如坑周场地较为狭窄并且 邻近又有重要建筑物需要保护时,则可采用地 下连续墙加锚杆或支撑方案。 位于石家庄市的人防九二九工程,基坑深 度- 1113m ,自上而下的土层为粉土、 粉砂和粉 土,地表以下 6m 范围采取放坡开挖,下段采用 d600mm悬臂式钢筋混凝土螺旋钻孔灌注桩, 悬臂长度513m ,入土锚固深度41 0m (图41 1) 。 图4
8、11 石家庄人防929工程基坑护坡 (3)从基坑开挖深度与范围考虑,开挖深度 不大时,可采用悬臂式档土支护结构、 土钉墙或 喷锚支护等结构;开挖深度较大时,可视情况采 用挡土桩加单层锚杆或多层锚杆型式。 (4)从土层地质条件考虑,土质较好的情况 可采用土钉或喷锚支护结构;土质较差的情况, 则可采用桩锚结构或锚杆加地下连续墙等型 式。 (5)从场地的地下水位考虑,如地下水位较 低时,可采用土钉或喷锚支护结构及稀疏桩排 挡土支护结构;如地下水位较高时,可采用支护 桩+水泥土桩(旋喷桩,深层搅拌桩等)或地下 连续墙等。 表413 一般粘性土地基档土支护结构类 型选择表 表411列出了一般粘性土地基部
9、分挡土支 护结构可能选择的类型。 413 实例 表412列出了一般粘性土地基深基坑挡土 支护结构实例。从表412中可以看出: (1)因一般粘性土地区,其边坡土质较好, 且地下水位较低,可利用土拱作用,故排桩法支 护成为这类地区最常用的挡土支护结构类型。 所谓排桩法系指由呈队列式间隔布置(即稀疏 桩排)的钢筋混凝土挖孔、 钻孔、 冲孔和压力注 浆等灌注桩以及H型钢桩和工字钢桩组成的 挡土结构;依其结构型式又可分为悬臂式和支 锚(支撑、 锚杆或水平拉杆)式支护结构;从布桩 型式又可分为单排桩和双排桩(含刚架护坡桩) 布置。 一般粘性土地基部分挡土支护结构类型选择表 表411 支护 型式 结 构 类
10、 型 基坑深度(m) 15 悬 臂 式 支 护 钢板桩或钢筋混凝土预制桩 6060303015 155 5 坚硬程度坚硬岩较坚硬岩较软岩软岩极软岩 单轴抗压强度受岩石的风化程度影响极 大。我国沿海的一部分地区和台湾地区岩层埋 藏较浅。 卵砾石层为碎石士层中的亚类,其密实度 可分为密实、 中密和稍密三类,其可钻性分别为 钻进极困难、 较困难和较容易。我国成都地区, 卵石层顶面距地表49m ,北京西部地区,卵石 层顶面距地表大约为5 8m 。 512 确定硬质地基地区挡土支护结构类 型的基本原则 (1)在本讲座前几讲中已谈到深基坑挡土 支护结构大致可分为止水性和非止水性两类。 软土地区大多数设计都
11、采用止水性工法,但对 于硬质地基深基坑开挖则是两种工法并行使 用。 硬质地基地层具有紧密坚实、 承载能力高和 压缩性低等特点,不致引起开挖面塑性隆起、 砂 涌、 上举以及因降水而衍生周边地面沉降等问 题。 非止水性工法须配合施工场地全面降水,挡 土桩(墙)不承受水压力,故其断面远小于止水 性工法挡土桩(墙)的断面,符合经济原则。 因此 从设计安全性、 施工可行性和造价经济性等几 方面综合考虑,对于硬质地基埋藏较浅的地区, 采用非止水性挡土支护结构往往是最合理的选 择。如果在地表和硬质地基之间有一层较厚的 软土层,且地下水位较高,此种场合则应采用止 水性挡土支护结构。 (2)硬质地基的工程特性差
12、异较大,应奔着 “因地制宜” 的原则,针对不同的硬质地基,采用 不同的挡土支护结构及不同的施工工艺和施工 方法。 513 砂卵石地区挡土支护结构类型 现以成都市区为例。成都市区地基土主要 由岷江水系第四系全新统河流冲洪积层(Q al 4) 的粉质粘土、 粉土、 砂、 卵石及上更新统冰水沉 积(Q al 4)卵石、 砂构成,上覆人工填土,下覆白垩 系泥岩(K2g)。人工杂填土和素填土厚度为215 410m;粉土厚度为110215m;粉细砂厚度 为015310m;卵石层总厚度为1520m ,上部 为厚度015210m ,稍密,卵石层,下为中密及 密实,卵石层顶面距地表410910m;泥岩离地 表约
13、2025m;地下水埋深11031 0m 。 成都市区高层建筑基础或地下室底板一般 放置在中密及密实卵石层上;由于地下水位很 浅,砂卵石为含水层,含水层厚度与卵石厚度相 近,地下水渗透性一般在1020m?d。为了便 于深基坑施工,通常必须将地下水降至基坑开 挖深度以下。 另一方面由于人工填土、 粉土和砂 的内摩擦角均较小,粘聚力也很小,稳定性很 差,是挡土支护结构设计与施工不可忽视的重 要环节。现将成都市的一些挡土支护结构类型 的选择,列于表512。 514 岩层地区挡土支护结构类型 51411 青岛地区挡土支护结构实例 青岛市万海商业城建在填海造地地带, 53 层,建筑总面积1516万m 2,
14、 两层地下室,采用 箱形基础,基坑开挖深度达 9m 多。地表下新近 杂填土厚度为31606140m ,密实程度差,结构 松散,孔隙度大,透水性好;杂填土以下为厚度 25 第24卷- 2 建筑技术开发 1997年4月 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 21403160m的海陆交互沉积的淤泥质中细 砂层;在上述的松散第四系堆积物之下为花岗 岩,强风化带较薄,地基承载力标准值fk = 1000kPa中等风化带的承载力标准值fk= 1500 2500kPa,均视为无压缩的硬质岩石地基。场 区地
15、下水属第四系孔隙潜水,水位埋深4100 5120m。 成都市深基坑挡土支护结构的主要类型表512 挡土支护 结构类型 开挖深 度(m) 做 法优 缺 点实 用 例 打入式预制 桩或工字 钢桩 57 适用于入卵石层深度小于 2m 的情况。 采用打入式300300 预制桩或36号工字钢桩,间 距7001000mm,挖土后将 桩间灌注同厚度的混凝土形 成连续墙体 打桩速度快;如果要求进入卵 石层深度较大时不仅施工困 难,而且震动较大,影响邻近 建筑物 四川糖油公司底楼地下室采 用300300预制桩护壁,挖 土深5m;红光电子管厂彩坡 配料厂房扩建工程,采用36 号工字钢桩护壁,挖土深 5m 悬臂式冲
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