4-常见基坑支护形式(3)

地下结构工程主讲教师：白哲第4章常见基坑支护形式本章内容4.1大开挖基坑工程4.2排桩4.3水泥土重力式围护墙4.4土钉墙4.5土层锚杆4.6型钢水泥土搅拌墙4.7地下连续墙4.8逆作拱墙4.9逆作法施工4.5土层锚杆土层锚杆是一种埋入土层深部的受拉杆件，它一端与构筑物相连，另一端锚固在土层中，通常对其施加预应力，以承受由土压力、水压力或活荷载产生的拉力，用以维护构筑物的稳定。整根锚杆分为自由段和锚固段，自由段是指将锚杆头处的拉力传至锚固体的区域，其功能是对锚杆施加预应力；锚固段是指水泥浆体将预应力筋与土层粘结的区域，其功能是将锚固体与土层的粘结摩擦作用增大，增加锚固体的承压作用，将自由段的拉力传至土体深处。锚杆应用14.5土层锚杆（a）深基坑支挡；（b）地下室抗浮；（c）地下停车场锚杆；（d）地下铁道或地下街道锚杆锚杆应用24.5土层锚杆（a）边坡稳定；（b）斜坡挡土；（c）锚固挡墙；（d）滑坡防治4.5.1抗拔受力机理满足条件（1）锚筋（拉杆）本身具有足够的截面面积以承受拉力（N）；（2）水泥砂浆锚固体对于锚筋的握裹力需能承受极限拉力；（3）锚固段土层对于锚固体的摩阻力需能承受极限拉力；（4）锚固的土体在最不利的条件下应能保持整体稳定性。4.5土层锚杆1）锚杆承载力计算2）锚杆杆体的截面面积cosudNTcosydsfTAcospydfTAp4.5.2锚杆设计4.5土层锚杆3）锚杆轴向受拉承载力设计值（1）安全等级为一级及缺乏地区经验的二级基坑侧壁，应进行锚杆的基本试验，受拉抗力分项系数可取1.3。)](2[221kks1kssuddclqdlqdNjjii)tan(11cDlkDlkNmfmu4.5.2锚杆设计4.5土层锚杆（2）基坑侧壁安全等级为二级且有邻近工程经验时，按下式计算并进行锚杆验收试验。（3）对于塑性指数大于17的粘性土层中的锚杆应进行蠕变试验。（4）基坑侧壁安全等级为三级时，可按式（4-38）确定。4.5.2锚杆设计4.5土层锚杆3）锚杆轴向受拉承载力设计值245sin/2145sinkktfll（4）自由段长度计算4.5.2锚杆设计4.5土层锚杆（5）锚杆预加力值（锁定值）应根据地层条件及支护结构变形要求确定，宜取为锚杆轴向受拉承载力设计值的0.50~0.65倍。构造要求：（1）锚杆下料长度为锚固段、自由段、外露段长度之和。（2）锚杆上下排的垂直间距不宜小于2.0m，水平间距不宜小于1.5m。（3）一般来说，锚杆锚固体（即锚固段）上方覆土层的厚度不宜小于4.0m。（4）锚杆倾角宜在15°～25°，且不应大于45°。4.5.3锚杆布置4.5土层锚杆1施工工艺流程清理壁面——喷第一层混凝土——锚杆施工——锚杆注浆——披挂钢筋网——喷第二层混凝土——混凝土养护2施工方法及技术措施（1）坡面整修由于基坑开挖后，基坑边坡局部松散且不平整，故必须将松散的土质清除干净并将基坑边坡修整顺滑，在适当位置设置泻水孔，便于喷锚作业。4.5.4喷锚支护施工方法4.5土层锚杆（2）喷射混凝土作业喷射作业前必须对机械设备，风、水管路和电线等进行全面检查及试运转。喷射作业应分段分片依次进行。喷射顺序自上而下；按地形条件和风向从左至右，或从右至左依次进行。第一层混凝土的厚度为3～4cm。喷头与受喷面应垂直，宜保持0．6～1．0m的距离。第二层喷射混凝土应在第一层混凝土终凝后进行。若终凝1h后再进行喷射时，应先用水清洗喷层表面。第二次喷射时必须保证厚度和表面的光感。混凝土喷射24h后浇水养护，以保证混凝土质量。喷射时，应控制好水灰比，保持混凝土表面平整，呈湿润光泽，无干斑或滑移流淌现象。4.5.4喷锚支护施工方法4.5土层锚杆（3）锚杆钻孔及注浆结合成孔及灌浆设备，锚杆采用钻神ZSTD－150型气动冲击锚杆机将Φ48钢管击入土层及卵石层中.采用压力泵将1：1的水泥砂浆注入锚杆孔。要保持0.4MPa的工作压力。（4）挂网（a）先将钢筋调直，按边坡形状尺寸取料加工，按网孔20cmX20cm的规格编织好钢筋网，分布要均匀，绑扎要牢固。（b）编好钢筋网后，与锚杆交接处用φ16钢筋与锚杆焊接牢固，以保证喷射混凝土时钢筋不晃动。（c）钢筋网必须紧贴混凝土表面，以保证钢筋网保护层厚度。4.5.4喷锚支护施工方法4.5土层锚杆(5)混凝土养护（a）当最后一次喷射的混凝土终凝2h后，立即喷水养护，每天至少喷水四次。养护时间一般不得少于7d。（b）在终凝后第一次喷水养护时，压力不宜过大，以防止冲坏喷射混凝土防护层表面。（c）气温低于＋5℃时，不得喷水养护。（d）在养护过程中如果发现剥落、外鼓、裂纹、局部潮湿、色泽不均等不良现象，应分析原因、采取措施进行修补，以防后患。4.5.4喷锚支护施工方法4.5土层锚杆4.6型钢水泥土搅拌墙(soilmixedwall)型钢水泥土搅拌墙，从日本引进的工法，称为SMW工法。工法：SMW工法挡土墙是在连续套接的三轴水泥土搅拌桩内插入型钢形成的复合挡土截水结构。特点：能充分发挥水泥土混合体和型钢的力学特性，具有经济、工期短、高截水性、对周围环境影响小的特点。适用性：SMW适宜的基坑深度为6～10m，国外开挖深度已达20m。1993年在我国首次使用，应用于上海环球世界大厦，h＝8.65m。型钢能否拔出重复使用，成为能否推广这一技术的关键。4.6型钢水泥土搅拌墙(soilmixedwall)H型钢冠梁4.6型钢水泥土搅拌墙(soilmixedwall)H型钢冠梁4.6型钢水泥土搅拌墙(soilmixedwall)4.6型钢水泥土搅拌墙(soilmixedwall)（1）工作机理复杂。（2）型钢回收利用；控制变形。（3）不需额外施工截水帷幕，经济。4.6.1型钢水泥土搅拌墙的特点4.6型钢水泥土搅拌墙(soilmixedwall)以能够施工三轴水泥土搅拌桩为前提，适用土质范围较广。与基坑的开挖深度、周边环境条件、场地土层条件、基坑规模等因素有关。4.6.2型钢水泥土搅拌墙的适用条件4.6型钢水泥土搅拌墙(soilmixedwall)墙体厚度、型钢截面和型钢间距由三轴水泥土搅拌桩的桩径决定。三轴水泥土搅拌桩的桩径：650、850、1000mm。型钢的常规布置形式有：密插、插二跳一和插一跳一。4.6.3型钢水泥土搅拌桩的布置形式4.6型钢水泥土搅拌墙(soilmixedwall)4.6.3型钢水泥土搅拌桩的布置形式(a)密插型(b)插二跳一型(c)插一跳一型4.6型钢水泥土搅拌墙(soilmixedwall)型钢设计计算：型钢的平面形式（布设方式、间距、截面尺寸）；入土深度（受力平衡、抗隆起）。水泥土搅拌桩的设计计算：入土深度（抗渗流、抗管涌）4.6.4型钢水泥土搅拌墙的设计计算4.6型钢水泥土搅拌墙(soilmixedwall)DH、DC（DH≤DC）（1）H型钢入土深度由基坑整体稳定性、抗隆起稳定性和抗滑移稳定性确定。（2）水泥土搅拌桩入土深度防止渗流、管涌。4.6.4型钢水泥土搅拌墙的设计计算1）型钢、水泥土搅拌桩入土深度的确定4.6型钢水泥土搅拌墙(soilmixedwall)（1）型钢截面抗弯验算fWMk025.14.6.4型钢水泥土搅拌墙的设计计算2）型钢水泥土搅拌墙截面设计抗剪验算vwkftISQ025.1（2）型钢间距4.6.4型钢水泥土搅拌墙的设计计算2）型钢水泥土搅拌墙截面设计4.6型钢水泥土搅拌墙(soilmixedwall)型钢按一定间距插入水泥土中，形成非加筋区。加筋区与非加筋区承担同样的水土压力。加筋区可视为非加筋区的支点。局部抗剪承载力验算包括：型钢与水泥土之间的错动剪切和水泥土最薄弱处的局部剪切验算。112kqLQ011el1.25Qd（2）型钢间距6.1ck4.6.4型钢水泥土搅拌墙的设计计算2）型钢水泥土搅拌墙截面设计4.6型钢水泥土搅拌墙(soilmixedwall)a错动剪切承载力022e21.25Qd222kqLQ（2）型钢间距4.6.4型钢水泥土搅拌墙的设计计算2）型钢水泥土搅拌墙截面设计4.6型钢水泥土搅拌墙(soilmixedwall)b最薄弱断面的局部抗剪验算4.6.4型钢水泥土搅拌墙的设计计算3）型钢水泥土搅拌墙构造要求4.6型钢水泥土搅拌墙(soilmixedwall)(1)冠梁截面高度不应小于600mm，截面宽度宜比搅拌桩直径大350mm。(2)内插型钢应锚入冠梁，冠梁主筋应避开型钢设置。型钢顶部高出冠梁顶面不应小于500mm。型钢与冠梁间的隔离材料应采用不易压缩的材料。(3)冠梁的箍筋宜采用四肢箍筋，直径不宜小于8mm，间距不应大于200mm；在冠梁与支撑交点位置，箍筋宜适当加密。由于内插型钢而未能设置封闭箍筋的部位宜在型钢翼缘外侧设置封闭箍筋予以加强。1-水泥土搅拌桩2-H型钢3-冠梁小封闭箍筋4-拉筋4.6.4型钢水泥土搅拌墙的设计计算3）型钢水泥土搅拌墙构造要求4.6型钢水泥土搅拌墙(soilmixedwall)4.6.4型钢水泥土搅拌墙的设计计算3）型钢水泥土搅拌墙构造要求4.6型钢水泥土搅拌墙(soilmixedwall)(4)为保证转角处型钢水泥土搅拌墙的成桩质量和截水效果，在转角处宜采用十字接头形式。为保证转角处的刚度，在转角处增设一根斜插型钢。1型钢水泥土搅拌墙2高压喷射注浆填充截水3其他支护结构4.6.4型钢水泥土搅拌墙的设计计算3）型钢水泥土搅拌墙构造要求4.6型钢水泥土搅拌墙(soilmixedwall)(5)型钢水泥土搅拌墙与其他形式支护结构连接处，应采取有效措施确保基坑的截水效果。本节小结4.5土层锚杆-理解锚杆的抗拔受力机理，掌握土层锚杆的设计计算方法，了解其布置要求。4.6型钢水泥土搅拌墙-了解其工作机理，了解其计算内容，掌握局部承载力验算，了解其构造要求。