基坑规范的修订分析课件.ppt
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1、建筑基坑支护技术规程Technical Specification for Retaining and Protection ofBuilding Foundation Excavations (JGJ 120-2012)清华大学 岩土工程研究所李广信目录 1 前言 2 强制性条文 3 基本规定 4 桩、墙支挡式结构;5 土钉墙;6 重力式水泥土墙;7 地下水控制;8 基坑开挖与监测。1 前言 经过十余年的基坑工程实践,取得了很多经验;在技术上有很大的发展:复合土钉墙、型钢水泥土墙(SMW工法和TRD工法);也有些工艺不适用后者应用不普遍逆作拱墙;水资源的保护:由单纯的降水变为地下水控制;大量
2、的地铁工程基坑实践;众多的基坑失事案例,使我们取得了宝贵的教训。(JGJ 120-99)有很多理论和技术方面的不足。2 强制性条文 3.1.2 基坑支护应满足下列功能要求:基坑支护应满足下列功能要求:1 保证基坑周边建(构)筑物、地下管线、保证基坑周边建(构)筑物、地下管线、道路的安全和正常使用;道路的安全和正常使用;2 保证主体地下结构的施工空间。保证主体地下结构的施工空间。尽管条文很一般,但是这方面出现的问题最多;强制性条文 8.1.3 当基坑开挖面上方的锚杆、土钉、支当基坑开挖面上方的锚杆、土钉、支撑未达到设计要求时,严禁向下超挖土方。撑未达到设计要求时,严禁向下超挖土方。8.1.4 采
3、用锚杆或支撑的支护结构,在未达采用锚杆或支撑的支护结构,在未达到设计规定的拆除条件时,严禁拆除锚杆到设计规定的拆除条件时,严禁拆除锚杆或支撑。或支撑。8.1.5 基坑周边施工材料、设施或车辆荷载基坑周边施工材料、设施或车辆荷载严禁超过设计要求的地面荷载限值。严禁超过设计要求的地面荷载限值。说明 很多基坑事故表明:超挖是事故主要原因,而深层次的原因往往由于甲方领导赶工期、献礼及尽快回收资金;“基坑周边施工材料、设施或车辆荷载严基坑周边施工材料、设施或车辆荷载严禁超过设计要求的地面荷载限值。禁超过设计要求的地面荷载限值。”施工管理水平的标尺;地面荷载在饱和软黏土中产生超静孔隙水压力;对灵敏性土反复
4、扰动造成损伤。强制性条文 8.2.2 安全等级为一级、二级的支护结构,在基坑安全等级为一级、二级的支护结构,在基坑开挖过程与支护结构使用期内,必须进行支护结开挖过程与支护结构使用期内,必须进行支护结构的水平位移监测和基坑开挖影响范围内建(构)构的水平位移监测和基坑开挖影响范围内建(构)筑物、地面的沉降监测。筑物、地面的沉降监测。监测是发现事故主要手段,是避免事故的最后机会;监测是否为真正第三方?是否认真尽职;是否有足够水平和经验?是否肯坚持原则;强制性条文 最近以来,对规范中的强制性条文进行删剪,清理;上述条文都是几十年从血的教训中得出的,必须严格遵守和严格管理检查的;是工程师的“工程伦理”的
5、体现,现场技术人员敢于坚持原则,敢于负起责任。3 基本规定(1)关于基坑支护的安全等级分类根据 综合考虑:基坑周边环境状况、地质条件的复杂程度、基坑深度等因素,根据可能产生的破坏后果的严重程度。同一基坑的不同侧壁安全等级可以不同可以不同。表3.1.3基坑支护的安全等级表安全等级现规程原规程一级支护结构失效、土体过大变形对基坑周边环境或主体结构施工安全的影响很严重很严重支护结构失效、土体失稳或基坑过大变形对基坑周边环境及主体结构施工影响很严重很严重二级支护结构失效、土体过大变形对基坑周边环境或主体结构施工安全的影响严重严重 支护结构失效、土体失稳或基坑过大变形对基坑周边环境及主体结构施工影响严重
6、严重三级支护结构失效、土体过大变形对基坑周边环境或主体结构施工安全的影响不严重不严重 支护结构失效、土体失稳或基坑过大变形对基坑周边环境及主体结构施工影响不严重不严重变化不大!分类原则 安全等级表3.1.3仍维持了原规程对支护结构安全等级的原则性划分方法。本规程依据国家标准工程结构可靠性设计统一标准GB50153-2008对结构安全等级确定的原则,以破坏后果严重程度,对支护结构划分为三个安全等级。与地方规范比较,国家行业规范面对更大的范围,宜粗不宜细。上海标准:基坑工程技术规范(DG/TJ08-61-2010)环境保护对象保护对象与基坑距离关系基坑工程的环境保护等级优秀的历史建筑、有精密仪器与
7、设备的厂房、其他采用天然地基或短桩基础的重要建筑物、轨道交通设施、隧道、防汛墙、原水管、自来水总管、煤气总管、共同沟等重要建(构)筑物或设施。sH一级Hs2H 二级2Hs4H三级较重要的自来水管、煤气管、污水管等市政管线、采用天然地基或短桩基础的建筑物等sH二级H128-1253-53基坑边缘与邻近浅基础或桩长1.3h;摩擦桩基础的建筑物或重要管线的净距2h基坑边缘与地铁的水平距离或深度(m)10或hh110-30或h30或h17,17Ip10)土 对地下水位以下的黏性土、黏质粉土,可采用土压力、水压力合算方法,土压力计算、土的滑动稳定性验算可采用总应力法;此时,对正常固结和超固结土,土的抗剪
8、强度指标应采用三轴固结不排水抗剪强度指标ccu、cu或直剪固结快剪强度指标ccq、cq,对欠固结土,宜采用有效自重压力下预固结的三轴不固结不排水抗剪强度指标cuu、uu;地下水位以下砂土、碎石土和粉土 地下水位以下砂质粉土、砂土和碎石土,土压力、水压力应采用分算方法;分算方法;土压力计算、土体稳定验算应采用有效应力法有效应力法,强度指标采用有效应力强度指标c c,;对于粉土缺少有效应力强度指标时,可用ccu,cu;或者ccq,cq代替;重度采用浮重度.对砂土和碎石土,有效应力强度指标可根据标准贯入试验实测击数和水下休止角等物理力学指标取值。有可靠的地方经验时,土的抗剪强度指标尚可根据室内、原位
9、试验得到的其他物理力学指标,按经验方法确定。分算时水压力计算 土压力、水压力采用分算方法时,水压力可按静水压力计算;当地下水渗流时,宜按渗流理论计算水压力和土的竖向有效应力;当存在多个含水层时,应分别计算各含水层的水压力;(4)勘察要求与环境调查岩土勘察 基坑外范围不宜小于基坑深度的1倍;当需要采用锚杆时,基坑外勘探点的范围不宜小于基坑深度的2倍;勘探点应沿基坑边布置,间距宜取15m25m;勘探孔的深度不宜小于基坑深度的2倍;对主要土层和厚度大于3m的素填土,应按规定进行抗剪强度试验并提出相应的抗剪强度指标;查明各含水层的埋深、厚度和分布,判断地下水类型、补给和排泄条件;有承压水时,应分层测量
10、其水头高度;当基坑需要降水时,宜采用抽水试验测定各含水层的渗透渗透系数与影响半径系数与影响半径;勘察报告中应提出各含水层的渗透系数。基坑周边环境条件 既有建筑物既有建筑物的结构类型、层数、位置、基础形式和尺寸、埋深、使用年限、用途等;各种既有地下管线地下管线、地下构筑物的类型、位置、尺寸、埋深、使用年限、用途等;对既有供水、污水、雨水等地下输水管线,尚应包括其使用状况及渗漏状况;道路道路的类型、位置、宽度、道路行驶情况、最大车辆荷载等;确定基坑开挖与支护结构使用期内施工材料、施施工材料、施工设备的荷载;工设备的荷载;雨季时的场地周围地表地表水汇流和排泄条件,地表水的渗入对地层土性影响的状况。(
11、5)支护结构选型 选型考虑因素 基坑深度;土的性状及地下水条件;基坑周边环境对基坑变形的承受能力及支护结构一旦失效可能产生的后果;主体地下结构及其基础形式、基坑平面尺寸及形状;支护结构施工工艺的可行性;施工场地条件及施工季节;经济指标、环保性能和施工工期。各类支护结构的适用条件各类支护结构的适用条件 1 当基坑不同部位的周边环境条件、土层性状、基坑深度等不同时,可在不同部位分别采用不同的支护形式;2 支护结构可采用上、下部以不同结构类型组合的形式。结构类型适用条件安全等级基坑深度、环境条件、土类和地下水条件支挡式结构锚拉式结构一级二级三级适用于较深的基坑1 排桩适用于可采用降水或截水帷幕的基坑
12、2 地下连续墙宜同时用作主体地下结构外墙,可同时用于截水3 锚杆不宜用在软土层和高水位的碎石土、砂土层中4 当邻近基坑有建筑物地下室、地下构筑物等,锚杆的有效锚固长度不足时,不应采用锚杆5 当锚杆施工会造成基坑周边建(构)筑物的损害或违反城市地下空间规划等规定时,不应采用锚杆支撑式结构适用于较深的基坑悬臂式结构适用于较浅的基坑双排桩当锚拉式、支撑式和悬臂式结构不适用时,可考虑采用双排桩支护结构与主体结构结合的逆作法适用于基坑周边环境条件很复杂的深基坑土钉墙单一土钉墙二级三级适用于地下水位以上或经降水的非软土基坑,且基坑深度不宜大于12m当基坑潜在滑动面内有建筑物、重要地下管线时,不宜采用土钉墙
13、预应力锚杆复合土钉墙适用于地下水位以上或经降水的非软土基坑,且基坑深度不宜大于15m;水泥土桩垂直复合土钉墙用于非软土基坑时,基坑深度不宜大于12m;用于淤泥质土基坑时,基坑深度不宜大于6m;不宜用在高水位的碎石土、砂土、粉土层中微型桩垂直复合土钉墙适用于地下水位以上或经降水的基坑,用于非软土基坑时,基坑深度不宜大于12m;用于淤泥质土基坑时,基坑深度不宜大于6m重力式水泥土墙二级三级适用于淤泥质土、淤泥基坑,且基坑深度不宜大于7m放坡三级1 施工场地应满足放坡条件2 可与上述支护结构形式结合复合支护与坑底加固 3.3.4 支护结构上部采用土钉墙或放坡、下部采用支挡式结构时,上部土钉墙或放坡应
14、符合本规程对其支护结构形式的规定,支挡式结构应考虑上部土钉墙或放坡的作用。3.3.5 当坑底以下为软土时,可采用水泥土搅拌桩、高压喷射注浆等方法对坑底土体进行局部或整体加固。水泥土搅拌桩、高压喷射注浆加固体宜采用格栅或实体形式。(6)侧向水土压力计算计算作用在支护结构上的水平荷载时,应考虑下列因素 1 1 基坑内外土的自重(包括地下水);2 2 基坑周边既有和在建的建(构)筑物荷载;3 3 基坑周边施工材料和设备荷载;4 4 基坑周边道路车辆荷载;5 5 冻胀、温度变化等产生的作用。地下水位以上或水土合算的土层ia,ia,ak2KcKpiak)245(tan2,iiaKipippkpkKcKp
15、,i,2)245(tan2,iipKpkak0水土分算的土层aaakuKcKupia,iia,ak2pipipppkuKcKup,i,pk2横向水土压力荷载 在支护结构土压力的影响范围内,存在相邻建筑物地下墙体等稳定界面时,可采用库仑土压力理论计算界面内有限滑动楔体产生的主动土压力,同一土层的土压力可采用沿深度线性分布形式;土压力计算 3 3 需要严格限制支护结构的水平位移时,支护结构外侧的土压力宜取静止土压力;4 4 有可靠经验时,可采用支护结构与土相互作用的方法计算土压力。均布附加荷载q0d0k,jjkacak,0,qjkia,ia,ak2KcKpiak局部附加荷载下的主动土压力 作用于地
16、面上的条形与矩形荷载;邻近建筑物浅基础附加荷载;(矩形荷载)(条形荷载))2)(2(2)245(tan0k02alablbpabbppkka挡土构件顶部低于地面,其上方采用放坡或土钉墙时1k,j1a1d1 当a/tanza(ab1)/tan时211111,)()(bKzbaEazbhaaakajk212112221cKchKhEaaak2 当za(ab1)/tan时1,hjk 3 当za a时 0,jk其中:Eak14 桩、墙支挡式结构桩、墙支挡式结构内力变形计算 原规程:等值梁法,附录B:弹性地基梁法;现规程:平面杆系结构弹性支点法。弯矩分布等值梁法正弯矩负弯矩Fldh1ldhhRakp.1
17、2abs0p.0bsp 0b.akp.abs0p.0bsp 0b.0q0q锚拉式支挡结构 可将整个结构分解为挡土结构、锚拉结构(锚杆及腰梁、冠梁)分别进行分析;挡土结构宜采用平面杆系结构弹性支点法进行分析;作用在锚拉结构上的荷载应取挡土结构分析时得出的支点力.支撑式支挡结构 可将整个结构分解为挡土结构、内支撑结构分别进行分析;挡土结构宜采用平面杆系结构弹性支点法进行分析;内支撑结构可按平面结构进行分析,挡土结构传至内支撑的荷载应取挡土结构分析时得出的支点力;对挡土结构和内支撑结构分别进行分析时,应考虑其相互之间的变形协调.其他 悬臂式支挡结构、双排桩支挡结构,宜采用平面杆系结构弹性支点法进行结
18、构分析(无支点);当有可靠经验时,可采用空间结构空间结构分析方法对支挡式结构进行整体分析或采用结构与土相互作用的分析方法对支挡式结构与基坑土体进行整体分析。排桩与地连墙ddhakaakas0.s0.(a)悬臂式悬臂式支挡结构 (b)锚拉锚拉式支挡结构或支撑支撑式支挡结构排桩计算宽度a0sa0s(a)圆形截面排桩计算宽度 (b)矩形或工字型截面排桩计算宽度墙前后宽度不同!b0大于排桩间距时,取b0等于排桩间距;5.05.19.00dbmd119.00dbmd15.05.10bbmb110 bbmb1平面杆系结构弹性支点法原理ddhakaakas0.s0.)(044hzbpdzxdEIaak)(0
19、)(0044hzbppvkbdzxdEIaaksss)(hzmksks平面杆系结构弹性支点法Ps0 (JGJ 120-201):Ps0为墙前侧的初始主动土压力(不计)ldh1ldhhRa kp .12abs 0p .0bsp 0b.a kp .abs 0p .0bsp 0b.0q0q)(0)(0044hzbppvkbdzxdEIaaksss)2(a,iKci0ssspvkp其他规范的方法(上海)墙前主动土压力不计;水压力(差)作为荷载。)(0)(44hzbppdzxdEIawa)(0)(044hzbppxkbdzxdEIawah)(hzmkhm法的有关参数)(hzmkhxkphx32035xc
20、rcrEIbvxHm单桩水平静载荷试验(桩基规范)kk2k2.01cm规范经验公式法m是一个十分重要、难以准确确定和很不统一的参数建筑桩基技术规范JGJ 94-2008 序号地基土类别预制桩、钢桩灌注桩m(MN/m4)桩顶水平位移(mm)m(MN/m4)桩顶水平位移(mm)1淤泥;淤泥质土;饱和湿陷性黄土24.5102.566122流塑(IL1)、软塑(0.750.9粉土;松散粉细砂;松散、稍密填土4.56.010614483可塑(0.25IL0.75)状粘性土;湿陷性黄土;e=0.750.9粉土;中密填土;稍密细砂6.010101435364硬塑(0IL0.25)、坚硬(IL0)粘性土;湿陷
21、性黄土;e25%水泥掺量13%40006000锚杆与内支撑的水平弹性反力nRRRnPvvkR)(0slAEAlEAbAEEkapsfcapcsR)3(3Fh挡土构件计算宽度内的弹性支点水平反力(kN);kR计算宽度内弹性支点刚度系数(kN/m);vR挡土构件在支点处的水平位移值(m);vR0设置支点时,支点的初始水平位移值(m);Ph挡土构件计算宽度内的法向预加力(kN);sssbQQkaR)()(1212锚杆拉拔试验slEAbkaRR0支撑式支挡结构,通过支点力与水平位移的关系确定拉伸型锚索、锚杆,缺少试验时。kR的确定的确定结构的抗倾覆验算嵌固深度(1)emaakppkKzEzE22悬臂式
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