【正文】 recipitation and protecting Sichuan Art Museum Construction Project Abstract In the design of the soilnail wall, as the project of the lower soil is better, according to the Rankine active earth pressure calculation to determine the required soil nailing wall in the upper layer of fill section. Calculation of soil nailing lateral soil pressure state, and thus to the parameter design of soil nailing wall, the local stability of soil nailing wall, the internal stability and external stability checking. Soil nailing wall internal stability putation is more plex, the design uses a simplified algorithm, namely the most dangerous sliding surface is simplified into a plane. Keywords: excavation, soil nailing wall, strength, stability, drainage, settlement 7 西華大學(xué)畢 業(yè)設(shè)計(jì)說明書 1 前言 隨著 高層建筑和城市地下空間利用的發(fā)展，促進(jìn)了基坑工程設(shè)計(jì)和施 工技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展。 北京做為一個(gè)國(guó)際化的大都市，高層及地下建筑多，規(guī)模大，在這方面問題尤為突出。 是測(cè)定建筑物頂部由于地基有差異沉降或受外力作用而產(chǎn)生的垂直偏差。因此，建筑物穩(wěn)定性和可靠性已經(jīng)成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，只有定期對(duì)高 層建筑物和重要建 (構(gòu)）筑物進(jìn)行變形觀測(cè)，掌握其變形 8 西華大學(xué)畢 業(yè)設(shè)計(jì)說明書 規(guī)律，才能合理預(yù)測(cè)未來變形的大小，及時(shí)采取預(yù)防和善后措施，確保建筑物的安全使用。 9 西華大學(xué)畢 業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2 工程概況 地理位置及交通條件 成都美術(shù)館新館項(xiàng)目位于成都天府廣場(chǎng)西側(cè) 。據(jù)成都?xì)庀笈_(tái)多年觀測(cè)資料表明，成都地區(qū)多年平均氣溫為 ℃，極端最高℃，極端最低 ℃；多年平均降水量 ，日最大 ；蒸發(fā)量多年平均值 ；相對(duì)濕度多年平均值 82%；多年平均風(fēng)速 ，最大風(fēng)速為 （ NE 向），瞬時(shí)最大風(fēng)速為 ，主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)?NNE 向，出現(xiàn)頻率為 11%；年日照時(shí)數(shù)為 1200～ 1300 小時(shí)，日照最小年份只有 960 小時(shí)。在府、南河治理前，每到洪水期， 暴雨成災(zāi)，洪水泛濫。該場(chǎng)地地貌單元屬岷江水系 I 級(jí)階地。但除蒲江 — 新津斷裂在第四紀(jì)以來有間隙性活動(dòng)外，其它隱伏斷裂近期無(wú)明顯活動(dòng)表征。 11 西華大學(xué)畢 業(yè)設(shè)計(jì)說明書 現(xiàn)場(chǎng)工程概況 四川省美術(shù)館新館位于成都市天府廣場(chǎng)北側(cè) ，其基坑開 挖深度 7 米。成井時(shí)要求井孔應(yīng)圓切垂直，井孔直徑 600mm。 降水，排水方案 （ 1） 基坑開挖前完成抽、排水系統(tǒng)安裝。井內(nèi)抽出的地下水經(jīng)過沉砂池沉淀后流入業(yè)主指定的排水口。 基坑降水對(duì)周邊的影響評(píng)價(jià) 基坑降水對(duì)周邊影響，主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面，其一，地下水位下降會(huì)引起地基土有效應(yīng)力增加，使土體產(chǎn)生附加壓縮變形，但這種變形應(yīng)具備的條件是基底以下有效厚的常處于地下水位以內(nèi)的高壓縮性土。 土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu) 土釘墻概述 土釘墻（土釘支護(hù)、噴錨支護(hù)）是由密集的土釘群、被加固的原位土體、噴射混凝土面層及必要的防水系統(tǒng)組成的，是近年來發(fā)展起來用于土體開挖和邊坡穩(wěn)定的一種新型擋土結(jié)構(gòu)。 土釘主要作用是約束和加固土體，從而使土體保持穩(wěn)定和整體性。 (a) (b) 圖 31 土釘墻與重力式擋土墻 14 西華大學(xué)畢 業(yè)設(shè)計(jì)說明書 土釘分類及土釘墻的特點(diǎn)與適用范圍 土釘分類 土釘主要可分為鉆孔注漿釘與打入釘兩類。 打入釘，在土體中直接打入角鋼、圓鋼或鋼筋等，不再注漿。 （ 2）結(jié)構(gòu)輕型，柔性大，有良好的抗震性和延性。 （ 5）有利于根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的變形資料，及時(shí)調(diào)整土釘長(zhǎng)度和間距。 （ 7）防腐性能好。 土釘墻宜用于深度不大于 15m 的基坑支護(hù)或邊坡維護(hù)，當(dāng)土釘墻與有限邊坡、預(yù)應(yīng)力錨桿聯(lián)合使用時(shí)，深度可增加。土釘墻墻面坡度不宜大于 1： 。 （ 4）土釘經(jīng)常均勻布置在坡面中，間距宜為 1~2m， 土釘?shù)膬A角一般為 5186。 16 西華大學(xué)畢 業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （ 7）噴射混凝土面層厚度一般為 80~200mm，常用 100mm，噴射混凝土強(qiáng)度不宜小于 C15。 （ 10）土釘可為臨時(shí)性土釘和永久性土釘。 土釘鋼筋注水泥漿噴射混凝土墊板鋼筋網(wǎng)螺母鉆孔定位器注漿管 （ a）臨時(shí)性土釘構(gòu)造 第一層噴射混凝土水泥注漿鋼筋網(wǎng)第二層噴射混凝土墊板螺帽土釘塑料套管（內(nèi)空距50mm ）套管定位器（間距2m)注漿管鉆孔 （ b）永久性土釘構(gòu)造 圖 32 土釘?shù)牡湫蜆?gòu)造 17 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 土釘支護(hù)原理與方案設(shè)計(jì)概則 土釘支護(hù)原理 在非支護(hù)與支護(hù)條件下土體單層、多層及整體穩(wěn)定性分析、校核基礎(chǔ)上，通過逐層下挖基坑，逐層進(jìn)行土釘超前支護(hù) ，以盡可能保持、顯著提高、最大限度地利用基坑邊壁土體固有力學(xué)強(qiáng)度，變土體荷載為支護(hù)結(jié)構(gòu)體系的一部分，最終達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)的圍護(hù)深基坑邊壁整體穩(wěn)定性之目的。節(jié)理裂隙巖體的穩(wěn)定主要受裂隙結(jié)構(gòu)面所控制，可能產(chǎn)生契形破壞模式等。 在某一開挖深度條件下，坑壁產(chǎn)生滑移具有某種隨機(jī)性，即可能出現(xiàn)滑移線簇。如圖 34： k優(yōu)勢(shì)滑移控制線優(yōu)勢(shì)滑移線簇y 圖 34 優(yōu)勢(shì)滑移線族 滑移體實(shí)際下滑以優(yōu)勢(shì)滑移控制面的最終形成為前提。 19 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 k土釘（管、索、拴）優(yōu)勢(shì)滑移控制面的(n 1)次超前縫合y 圖 35 經(jīng)緯圖 穩(wěn)定性分析是做出工程支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)及典型經(jīng)緯圖的基礎(chǔ)。監(jiān)控的目的是驗(yàn)證設(shè)計(jì)的科學(xué)性和 合理性，以及施工的可行性和可靠性。依參照點(diǎn)設(shè)在地面或坑內(nèi)，理想的變形時(shí)程曲線有對(duì)稱的兩支，如圖 36（ a）所示。這些是方案設(shè)計(jì)的最基本集料。因此，在方案設(shè)計(jì)之前，須認(rèn)真分析并確定相應(yīng)的邊壁（坡）破壞模式?；舆叡诒ｐB(yǎng)期一般較短，為 3~6 個(gè)月，最長(zhǎng)不宜超過 12 個(gè)月。一般而言，工程愈需要，環(huán)境愈復(fù)雜，允許變形量便愈小，支護(hù)參數(shù)因之愈強(qiáng)，工程造價(jià)愈高。 確定邊壁臨界自穩(wěn)高度、臨界自穩(wěn)長(zhǎng)度和臨界自穩(wěn)時(shí)間 這是設(shè)定一次開挖深度和一次開挖長(zhǎng)度的基礎(chǔ)，由計(jì)算和試驗(yàn)確定。 降雨和疏水條件 它包括年降雨量值，雨季最大降雨量值，基坑所處地形、地貌、排水、疏水條件等。實(shí)際上，對(duì)地下水的處理是同等重要的。 22 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 土釘墻設(shè)計(jì)的基本程序 該設(shè)計(jì)在具備方案設(shè)計(jì)必要條件基礎(chǔ)上進(jìn)行。多層穩(wěn)定性分析的方法是以多層深度為依據(jù)，考慮其它附加荷載和不利因素，計(jì)算確定相應(yīng)的優(yōu)勢(shì)滑移面、優(yōu)勢(shì)半徑和優(yōu)勢(shì)滑移角等。 支護(hù)條件下邊壁穩(wěn)定性校核 支護(hù)條件下邊壁穩(wěn)定性校核，按單層、多層和整體穩(wěn)定性狀況分別進(jìn)行。 設(shè)計(jì)注意事項(xiàng) 穩(wěn)定性系數(shù) （ 1） 穩(wěn)定性系數(shù)原則上應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)必要條件選定。對(duì)特殊使用要求的邊壁 ,穩(wěn)定性系數(shù)不小于 。 超前土釘 （ 1） 超前土釘用于單層自穩(wěn)時(shí)間為零或極短 ,即隨挖隨塌的場(chǎng)合。 （ 3）超前土 釘 的中上 部須 與已完成的 支護(hù)連 成一體。 預(yù)應(yīng)力土釘一般用于對(duì)邊壁變形需嚴(yán)格控制的場(chǎng)合。一般而言 ,設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力噸位宜控制在每延米極限抗拔力的 30%左右。 基坑壁腳移位 ,基礎(chǔ)隆起防治 基坑壁腳移位 ,地基隆起是壁腳附近土層介質(zhì)在上覆土體自重荷載及側(cè)壓力作用下 ,連續(xù)置換鄰近底板下部土層 ,并將其置于底板上部空間的塑流現(xiàn)象。 各類附加荷載均應(yīng)納入邊壁穩(wěn)定性分析和相應(yīng)的支護(hù)參數(shù)強(qiáng)度校核。采用自上而下逐層清渣到底。 優(yōu)勢(shì)滑移控制線以內(nèi)及其附近的各種積水或水源均可能對(duì)基坑邊壁穩(wěn)定構(gòu)成危害。 排 : 通過設(shè)置排水溝排除地面積水； 擋 : 對(duì)地處低洼地的基坑 ,在邊壁的附近地面可設(shè)置水墻擋水 ,不使水流入坑內(nèi)； 降 : 設(shè)降水井降低地下 水位； 封 : 采用噴射混凝土封閉基坑壁面及附近地面； 抽 : 在基坑內(nèi)設(shè)置積水坑 ,有水泵及時(shí)抽出坑內(nèi)積水。因其本處于一相對(duì)靜止平衡狀態(tài)中，若在地平面下開挖深基坑形 成邊坡 (邊壁 ),出現(xiàn)了臨空面，被挖除土體不再對(duì)基坑邊壁 (邊坡 )和底板起約束作用，土體的靜止平衡狀態(tài)剛被打破，基坑邊壁 (邊坡 )就可能產(chǎn)生變形，表現(xiàn)為一定范圍內(nèi)的土壤質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。一般有以下幾中原因： (1) 土坡作用力發(fā)生變化； (2) 靜水力和動(dòng)水力的作用； (3) 土體的性質(zhì)變化； (4) 坡角增大，邊坡穩(wěn)定性變差； (5) 坡高越大，穩(wěn)定性越差。 （ 1）計(jì)算基坑邊壁（坡）所受的主動(dòng)土壓力： 1）主動(dòng)土壓力可利用朗肯土壓力理論計(jì)算。 qq p q p 1H/43H/4p 圖 42 土側(cè)壓力 p 的分布 圖 42 中， 1 qp p p??， 1p 和 qp 值取為： 對(duì)于（ ? ? ）砂土和粉土： 1 ap K H?? ? ? 對(duì)于（ ? ? ）粘性土： 29 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 1 20 .2 1 0 .5 5aaacH p K H HKHK? ? ????? ? ? ????? qap Kq? 式中： 1p —— 邊坡土體自重引起的土壓力； 2p —— 地面超載引起的側(cè)壓力； aK —— 土的主動(dòng)土壓力系數(shù)， 2ta n (45 / 2)aK ???； ? —— 土的重度； H —— 土釘支護(hù)深度； c?、 —— 均為土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。 可通過先求土壓力來計(jì)算土釘直徑和土釘長(zhǎng)度（即局部穩(wěn)定性中內(nèi)容）。一般?。? Sh= Sv=（ 6～ 8） D 30 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 式中： D—— 鉆孔直徑（ m）；常用 Sh= Sv=（ ～ ） m,并需滿足： 0. 3 ~ 0. 6( )0. 6 ~ 1. 1 ( )0. 15 ~ 0. 20 ( )hvDLSS??? ?? ??粉 土 、 注 漿 釘粉 土 、 打 入 土 釘硬 粘 土 、 注 漿 釘 注： L—土釘長(zhǎng)度（ m）。 其余符 號(hào)意義 同前。按圓弧破裂面采 用普通條分法對(duì)土釘墻作整體穩(wěn)定性分析，取單位長(zhǎng)度土釘墻進(jìn)行計(jì)算。 （ f）抗滑動(dòng)力矩： 1 ( ta n )nn i i i iiM r N c L????? 式中 iL—— 第 i 個(gè)土條滑弧長(zhǎng)。 為節(jié)省計(jì)算工作量，可用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算。整體穩(wěn)定性分析仍采用上述條分法計(jì)算。 （ a） 抗滑移安全系數(shù)： 圖 45土釘墻的整體 HF tαE aqqW 35 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 axFK E?? tF — — 簡(jiǎn)化土墻底斷面上產(chǎn)生的抗滑合力： ? ?( ) ta nthF H B q B C B S??? ? ? ? ? ? ? ?； axE —— 簡(jiǎn)化土墻后主動(dòng)土壓力水平分力。 上面計(jì)算的壓力應(yīng)乘以分項(xiàng)系數(shù)