【導(dǎo)讀】中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第1頁(yè)

　　

【正文】 土支撐兩類(lèi)。 鋼支撐的優(yōu)點(diǎn)是安裝和拆除速 度較快，能盡快發(fā)揮艾撐的作用，減小時(shí)間效應(yīng)，既使圍護(hù)墻因時(shí)間效應(yīng)增加的的變形減??；可以重復(fù)利用，多為租賃方式，便于專(zhuān)業(yè)化施工；可以施加預(yù)緊力，還可根據(jù)圍護(hù)墻變形發(fā)展情況，多次調(diào)正預(yù)緊力值以限制圍護(hù)墻變形發(fā)展。 其缺點(diǎn)是整體剛度相對(duì)較弱，支撐的間距相對(duì)較??；由于在兩個(gè)方向施加預(yù)緊力，使縱、橫向方捏的詐接處處于鉸接狀態(tài)。 鋼筋混凝土支撐優(yōu)點(diǎn)是形狀多樣性，由于是現(xiàn)澆而成，可澆筑成直線(xiàn)、曲線(xiàn)構(gòu)件，可根據(jù)基坑平面形狀，澆筑成最優(yōu)化的市置型式；整體剛度大、安全可靠，可使圍護(hù)墻的變形小，有利于保護(hù)周?chē)h(huán)境；可方便 地變化構(gòu)件的截面和配筋，以適應(yīng)其內(nèi)力的變化。其缺點(diǎn)是支撐成型和發(fā)揮作用時(shí)間長(zhǎng)，現(xiàn)場(chǎng)澆筑需時(shí)較長(zhǎng)，再加上養(yǎng)護(hù)達(dá)到規(guī)定的強(qiáng)度，時(shí)間更加長(zhǎng)，為此時(shí)間效應(yīng)大，使圍護(hù)墻因時(shí)間效應(yīng)而產(chǎn)生的變形增大；屬一次性的支撐結(jié)構(gòu)，不能重復(fù)利用 (做成裝配式者例外 )；拆除相對(duì)困難，如利用控制爆破拆除，有時(shí)周?chē)h(huán)境不允許，如用人工拆除．時(shí)間較長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度大。 支撐方式的對(duì)比選擇 由于本工程的施工同時(shí)施工影響著珠江路地鐵車(chē)站的施工，所以工期較為緊張。而鋼筋混凝土支撐由于其成型和發(fā)揮作用時(shí)間長(zhǎng)，現(xiàn)場(chǎng)澆筑需時(shí)較長(zhǎng)，同時(shí)養(yǎng)護(hù)要達(dá)到規(guī)定的強(qiáng) 度，時(shí)間更加長(zhǎng)，一來(lái)是時(shí)間不允許，二來(lái)是圍護(hù)墻也會(huì)因時(shí)間效應(yīng)而產(chǎn)生變形增大的后果；且不能重復(fù)利用；拆除相對(duì)困難。又由于工程周?chē)ㄖ镙^多，空間上也不許。 而鋼支撐的安裝和拆除速度較快，能盡快發(fā)揮支撐的作用，減小時(shí)間效應(yīng)，有利于保證工期；可以重復(fù)利用。此基坑長(zhǎng)度長(zhǎng) ,開(kāi)挖深度大 ,若是連結(jié)處處于絞結(jié)狀態(tài)的話(huà)，對(duì)于基坑開(kāi)挖的安全性是不能保證的，也能滿(mǎn)足環(huán)境的要求。 因此我建議采用鋼支撐施工，采用 580? 鋼管作為支撐，設(shè)置四道鋼支撐。 立柱 當(dāng)基坑的平面尺寸較大時(shí)，需布置支 撐立柱來(lái)支撐水平支撐系統(tǒng)的自重，同時(shí)還可以防止支撐彎曲，在一定程度上起到縮短支撐的計(jì)算長(zhǎng)度，防止支撐失穩(wěn)破環(huán)的作用。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 13 頁(yè) 支撐立柱通常采用鋼立柱。由于在基坑開(kāi)挖結(jié)束建筑底板的時(shí)候支撐立柱一般不能拆除，所以立柱最好做成格構(gòu)式，以利于底板鋼筋的通過(guò)，否則必須截?cái)嗟装邃摻罨蛟诹⒅鶄?cè)壁上穿洞，而造成不必要的麻煩。 本工程中，立柱采用和鋼支撐同樣的材料，為 580? 鋼管。 圍檁 圍檁的作用為將支護(hù)墻體上所承受的土壓力、水壓力等外荷載傳遞到支撐上，圍檁的另一個(gè)重要作用是加強(qiáng)支護(hù)墻體 的整體性，將支護(hù)墻體的各施工單元組成一個(gè)整體而共同受力。 支撐制作注意事項(xiàng) 內(nèi)支撐施工體系安裝施工要點(diǎn)： （ 1）千斤頂預(yù)加軸力必須對(duì)稱(chēng)同步，以平衡橫撐自重下落的可能和初期開(kāi)挖預(yù)放的初應(yīng)變。 （ 2）鋼管橫撐的設(shè)置時(shí)間必須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)工程條件掌握，土方開(kāi)挖時(shí)應(yīng)分段分層，嚴(yán)格控制安裝橫撐所需的基坑開(kāi)挖深度。 （ 3）所有支撐連接處，均應(yīng)墊緊貼密，防止鋼管支撐偏心受壓。 （ 4）端頭斜撐處鋼圍囹及支撐頭，必須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)尺寸和角度加工焊接、安裝、保證支撐為軸心受力。 （ 5）鋼管支撐安裝的允許偏差應(yīng)滿(mǎn)足表 的規(guī)定 表 鋼管橫撐安裝的允許偏差 項(xiàng)目 橫撐中心標(biāo)高及同層頂面的標(biāo)高差 支撐兩端的標(biāo)高差 支撐 撓曲度 主柱 垂直度 橫撐與主柱的軸線(xiàn)偏差 橫撐水平軸線(xiàn)偏差 允許值 177。 30mm ≤ 20mm ≤ 1/600L ≤ 1/1000L ≤ 1/3000H ≤ 50mm ≤ 30mm 基坑施工應(yīng)變措施 土方開(kāi)挖后支護(hù)墻出現(xiàn)滲水或漏水，對(duì)基坑施工帶來(lái)不便，如滲漏嚴(yán)重時(shí)則往往會(huì)造成土顆粒流失，引起支護(hù)墻背地面沉陷甚至文護(hù)結(jié)構(gòu)坍塌。在基坑開(kāi)挖過(guò)程中，一旦出現(xiàn)滲水或漏水應(yīng)及時(shí)處理，常用的方法 有： 對(duì)滲水量較小，不影響施工區(qū)不影響周邊環(huán)境的情況，可采用坑底設(shè)溝排水的方法。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 14 頁(yè) 對(duì)滲水量較大，但沒(méi)有泥砂帶出，造成施工困難，而對(duì)周?chē)绊懖淮蟮那闆r，可采用“引流 — 修補(bǔ)”方法。 在成樁過(guò)程中有時(shí)會(huì)遇到無(wú)法清除的地下障礙，使支護(hù)樁形成斷樁或漏樁現(xiàn)象，在鉆孔灌注校施工中也會(huì)遇到坍孔等原因造成斷校。這對(duì)支護(hù)堵的受力會(huì)帶來(lái)影響，斷樁或漏樁處也易造成嚴(yán)重漏水。 對(duì)于施工過(guò)程中已知的或懷疑可能發(fā)生的斷樁或漏樁，在基坑開(kāi)挖前，應(yīng)先行對(duì)該樁險(xiǎn)及樁背進(jìn)行壓密注漿或高 壓噴射注漿，保證其在開(kāi)挖后不發(fā)生嚴(yán)重漏水，以便開(kāi)挖后處理。斷樁如發(fā)生在基坑底面以上，則在開(kāi)挖后，可將斷校部位的泥漿、粘土、浮漿及不密實(shí)的棍凝土鑿干凈，支模后用很凝土補(bǔ)澆填實(shí)。 對(duì)于施工過(guò)程中未知的斷樁或漏校，開(kāi)挖發(fā)現(xiàn)后應(yīng)先進(jìn)行止水處理，再用混凝土補(bǔ)澆填實(shí) 施工階段未知的斷樁，其位置又發(fā)生在基坑底面以下，一般很難發(fā)現(xiàn)也難以修復(fù)。 基坑開(kāi)挖后，支護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生一定的位移是正常的，但如位移過(guò)大，或位移發(fā)展過(guò)快，則往往會(huì)造成較嚴(yán)重的后果如發(fā)生這種情況，應(yīng)針對(duì)不同的支護(hù)結(jié) 構(gòu)采取相應(yīng)的應(yīng)急措施。 在細(xì)砂、粉砂層土中往往會(huì)出現(xiàn)局部流砂或管涌的情況，對(duì)基坑施工帶來(lái)困難。如流砂等十分嚴(yán)重則會(huì)引起基坑周?chē)慕ㄖ?、管線(xiàn)的傾斜、沉降。 對(duì)輕微的流砂現(xiàn)象，在基坑開(kāi)挖后可采用加快墊層澆筑或加厚墊層的方法“壓住”流砂。 對(duì)較嚴(yán)重的流砂應(yīng)增加坑內(nèi)降水措施，使地下水位降至坑底以下 — 1m 左右。降水是防治流砂的員有效的方法。但應(yīng)注意，坑內(nèi)降水不能對(duì)基坑外產(chǎn)生不利影響，因此，如果支護(hù)結(jié)構(gòu)本身沒(méi)有止水惟幕或止水椎幕滲漏嚴(yán)重的，則應(yīng)慎用。 移的控制 基坑開(kāi)挖后，坑內(nèi)大量土方挖去，土體平衡發(fā)生根大變化，對(duì)坑外建筑或地下管線(xiàn)往往也會(huì)引起較大的沉降或位移，有時(shí)還會(huì)造成建筑的傾斜，并由此引起 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁(yè) 房屋裂縫，管線(xiàn)斷裂、泄漏。 對(duì)建筑的沉降的控制一般可采用跟蹤注漿的方法。 對(duì)基坑周?chē)芫€(xiàn)保護(hù)的應(yīng)急措施一般有二種方法：一是打設(shè)封閉樁或開(kāi)挖隔離溝；二是管線(xiàn)架空。 支撐施工技術(shù)要點(diǎn) 鋼支撐安裝的質(zhì)量直接影響到工程安全和施工人員的安全，對(duì)于工程質(zhì)量和地表沉降有著至關(guān)重要的作用，必須引起高度重視，施工中，必須加強(qiáng)以下幾個(gè)方面的控制： （ 1）本次基坑施工的鋼支撐選用φ 580 規(guī)格，鋼支撐進(jìn)場(chǎng)后，應(yīng)有技術(shù)人員專(zhuān)人負(fù)責(zé) （ 2）鋼支撐進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)后都應(yīng)作全面的檢查驗(yàn)收，必須進(jìn)行試拼裝，不符合要求的堅(jiān)決不用。 （ 3）對(duì)施加支撐軸向預(yù)應(yīng)力的液壓裝置要經(jīng)常檢查，使之運(yùn)行正常，使量出的預(yù)應(yīng)力值準(zhǔn)確，每根支撐施加的預(yù)應(yīng)力值要記錄備查。 （ 4）鋼管支撐連接螺栓一定要全數(shù)栓上，不能減少螺栓數(shù)量，以免影響鋼支撐的拼接質(zhì)量。 （ 5）在基坑開(kāi)挖與支撐施工中，應(yīng)對(duì) SMW 墻體的變形和地層移動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，內(nèi)容包括 SMW 墻體變形觀測(cè)及沉降觀測(cè)、鄰近建筑物沉降觀測(cè)。要求每天都有日?qǐng)?bào)表，及時(shí)反饋資料指導(dǎo)施工。 支撐體系拆除的過(guò)程其實(shí)就是支撐的“倒換”過(guò)程，即把由鋼管橫撐所承受的側(cè)土壓力轉(zhuǎn)至永久支護(hù)結(jié)構(gòu)或其他臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)。 支撐體系的拆除施工應(yīng)特別注意以下兩點(diǎn)： （ 1）拆除時(shí)應(yīng)避免瞬間預(yù)加應(yīng)力釋放過(guò)大而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)局部變形、開(kāi)裂。 （ 2）利用主體結(jié)構(gòu)換撐時(shí)，主體結(jié)構(gòu)的樓板或底板混凝土強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。 （ 1）嚴(yán)格遵循“邊挖邊撐”的原則，合理安排施工周期 第一層土方開(kāi)挖沿縱向長(zhǎng)度一次不超過(guò) 6m，一旦挖出工作面即迅速安裝鋼支 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16 頁(yè) 撐， 當(dāng)支撐預(yù)應(yīng)力施加完成后，才能繼續(xù)沿縱向開(kāi)挖。第二層及以下各層土體開(kāi)挖中，每一小段長(zhǎng)度不超過(guò) 6m，開(kāi)挖每一層的小段土方，要再 16小時(shí)內(nèi)完成，隨即在 8 小時(shí)內(nèi)安裝好兩根鋼支撐，完成后方可進(jìn)行下一段或下一層土方開(kāi)挖。斜支撐的頭部設(shè)置墊箱。 （ 2）施加支撐預(yù)應(yīng)力 開(kāi)挖前準(zhǔn)備好合格的支撐以及施加支撐預(yù)應(yīng)力的各項(xiàng)裝置、儀表，支撐時(shí)按設(shè)計(jì)支撐軸向力的 80%施加預(yù)應(yīng)力，考慮到所加預(yù)應(yīng)力損失 10%，對(duì)施加預(yù)應(yīng)力的油泵裝置要經(jīng)常檢查，使之運(yùn)行正常。 5 計(jì)算書(shū) 土壓力計(jì)算 按照《基 坑工程手冊(cè)》，攪拌樁的加固深度，亦即樁的長(zhǎng)度，與開(kāi)挖深度及土層分布等因素有關(guān)，一般取開(kāi)挖深度的 — 倍進(jìn)行試算。 即 H= =*=(m)。 計(jì)算中通?？紤]粘性土的內(nèi)摩擦角 ? 和粘聚力 c的影響。為簡(jiǎn)化計(jì)算，對(duì)成層構(gòu)造的土體，墻底以上各層土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)按各層土的厚度加權(quán)平均計(jì)算，即： ??? ni ii hhr 1 /*? (51) ??? ni ii hh1 /*?? (52) ??? ni ii hhcc 1 /* (53) 式中： i? :第 i 層土天然重度（ kN/m3 ）； ih ：第 i 層土的厚度（ m）； i? ：第 i層土的內(nèi)摩擦角（186。 ） ； 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁(yè) iC ：第 i層土的粘聚力（ KPa）； H：墻深（ m） ,取 H==. 由墻底至坑底間各土層參數(shù)計(jì)算得 : r =(*18+*18+*+*+*+*+*18..54+*+*+*+*20 ) （ kN/m3 ） = （ kN/m3 ） c =(*10+*10+*+*10+*+*+*+*12.2+*+*+*)/（ KPa） =（ KPa） r? (*20+*20+0..8*+*+*+*+*21+*20+*20+6..1*22+*)/（ ? ） =（ ? ） 由于年平均地下水位在地表以下 ，取地下水位在地表以下 處。地面超載取 20 kN/m2 。 1） 開(kāi)挖面以下主動(dòng)土壓力： 計(jì)算壓力簡(jiǎn)圖 51 如下 : 有公式 : Ea Ep Pa1 Pa3 Pp2 Pp3 q Pa2 1 2 3 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 18 頁(yè) )(39。2))(*( 0000 hzrkchzrqhPa a ??????? ? (54) Ka=tan2 (45o? /2)= 其中： ap — 坑內(nèi)土的被動(dòng)土壓力； ? — 計(jì)算厚度內(nèi)土的平均天然重度（ KN/m3）； ? — 計(jì)算厚度內(nèi)土的平均內(nèi)摩擦角（186。）； c— 計(jì)算厚度內(nèi)土的平均粘聚力（ KPa）； 39。r — 水的重度；取為 10 KN/m3； 0r — 土的浮重度； 0h — 水土壓力的臨界值點(diǎn)。 代入數(shù)值計(jì)算得： 1ap? 2ap ? 3ap? 2）開(kāi)挖面以下被動(dòng)土壓力： ppP KcKxP 00 2** ?? ? (55) 其中： PK =tan2 (45o+? /2)= 代入公式計(jì)算得： 2pp ? 3pp ? 支撐及墻體內(nèi)力計(jì)算 在本設(shè)計(jì)中 ,我采用日本的山肩邦男為簡(jiǎn)化計(jì)算，山肩邦男提出了如下近似解法，其基本假定如下： (1) 在粘土地層中，擋土結(jié)構(gòu)作為底端自由的有限長(zhǎng)彈性依； (2) 擋土結(jié)構(gòu)背側(cè)土壓力在開(kāi)挖面以上取為三角形，在開(kāi)挖面以廠取為矩形， 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 19 頁(yè) 已抵消開(kāi)挖面 — 側(cè)的靜止上壓力； (3) 開(kāi)挖面以下土的橫向抵抗反力取為被動(dòng)土壓力； (4) 橫撐沒(méi)置后即作為不動(dòng)支點(diǎn)； (5) 下道橫撐設(shè)置后，認(rèn)為上道橫撐的軸力保持不變且下道 橫撐點(diǎn)以上的擋土結(jié)構(gòu)仍保持原來(lái)的位置； (6) 開(kāi)挖面以下?lián)跬两Y(jié)構(gòu)彎矩 M＝ 0 的那點(diǎn)假設(shè)為一個(gè)鉸，而且忽略此鉸以下的擋土結(jié)構(gòu)對(duì)此鉸以上擋土結(jié)構(gòu)的剪力傳遞。 按水土分算公式計(jì)算水土壓力等于零的