东南大学 基坑支护 毕业设计(2)

止水抗渗作用

水泥土桩除了分担荷载作用外，还起到止水抗渗作用，其作用机理主要有两

方面：一是提高基坑边壁土体的自稳性及隔水性，当边坡土体含水量较大时，网喷混凝土面层不易与土体粘结在一起，而直接喷在水泥土搅拌桩或旋喷桩上，则很容易粘结在一起；二是在软弱富水地层中，由于水泥土比原状土的力学性能有所改善，当水泥土桩向下伸入基底以下深度时，对抵抗基底隆起、管涌等起主要作用。水泥土桩复合土钉支护技术研究及工程应用。

传递荷载作用

复合土钉支护中，水泥土桩与土体之间存在发挥较大侧摩阻力的潜能。由于桩与桩周土之间的摩擦作用，桩周土体沉降显著减小，迫使最大沉降点后移。在基坑开挖过程中，随着桩与桩周土之间竖向相对位移的出现，两者之间的侧摩阻力会逐步发挥。土体的重力是诱发边坡土体不稳定的最根本、最直接的原因。对于复合土钉来说，由于桩土之间侧摩阻力的存在，相当于抵消了部分不稳定土体的重力作用，因而会减小最终作用在支护体系中的土压力。桩周土对桩的侧摩阻力将通过桩的轴向压缩作用传递到深层土体之中，调动深部稳定地层潜能，土钉支护体系、深部稳定土层紧密结合联系在一起，共同承受荷载，使边壁稳定并减少位移，见图2.2。

图2.2水泥土桩靡擦传力示意图

侧移曲线的整合机制

复合土钉中具有一定强度和刚度的水泥土桩和较密间距的土钉之间存在着较好的整体结构作用，可将水泥土桩理想化为以土钉为支点的连续梁。随着支护的向下进行，水泥土桩与己设置的上部土钉之间形成的结构作用有效地约束了上部土体随开挖而发生的变形，并且水泥土桩与较密土钉之间的结构作用也促使土

体的变形趋于均匀；随着开挖深度增加，下部土体的侧移变形就显得比较突出，最终形成了鼓肚变形模式。由于复合土钉中水泥土桩对土体的超前约束以及后来桩与土钉的结构约束作用，复合土钉支护中土体位移要小得多，设计时可有意识地通过增加水泥土桩的刚度来控制位移，以达到保护周边环境之目的。

优势滑裂面的前移机制

理论和实践均表明，土钉支护中土钉最大拉力位置是与被支护土体优势控制滑移面的位置相一致的。土钉支护中作用于面层上的土压力通常认为是比较小的，那么传递给土钉的拉力就比较小，土钉通过钉土之间的摩擦作用经过一段距离才一能达到最大拉力位置。复合土钉中，由于存在强度和刚度比原位土体大许多的水泥土桩，水泥土桩墙后的土压力要比土钉支护中面层后的土压力大，也即水泥土桩传递给土钉端头较大的拉力，于是复合土钉支护中土钉经过较短的摩擦传力距离就可以达到土钉最大拉力位置，有提高基坑边坡稳定性，控制开挖工程中的侧向位移的作用。

2.2 复合土钉支护设计

结合《建筑基坑支护技术规程 》JGJ120－99提出在河西软土土层中复合土钉设计的方法和步骤。设计可以分为四个方面即抗渗设计、土钉设计、面层设计和稳定性验算。 2.2.1 抗渗设计

根据工程项目所处地层的地下水位及地层的渗透性，来取舍是否设置防渗帷幕，若需要设置防渗帷幕，将选取何种形式的防渗帷幕?

当基坑开挖深度小于3米而且处于渗透性较小的粉质粘土或淤泥质粉质粘土地层(K<E-6cm/s)，另外基坑周围管线和建筑物对地表变形不敏感，对于此类基坑可以不设置防渗帷幕，可以直接施作土钉支护。

基坑开挖深度大于3米小于5米，基坑坑底处于粉土、粉质粘土以及粉砂地层时，坑外地下水位的下降可能危及周边管线和建筑物，此时应采用水泥土搅拌桩作为防渗帷幕，由于水头压力较小，可以采用单排水泥土桩形成封闭防渗帷幕。开挖深度大于5米小于7米的基坑，防渗帷幕的宽度增加到12O0mm，采用双排

水泥土深搅桩，不仅起隔水作用，更重要的是抵抗软土的流变、提高基坑支护的整体稳定性和坑底稳定性。

水泥土桩，当水泥掺入比例超过10%时，其抗渗性能可达E-5至E-8cm/s，根据使用项目的情况，渗入量在15%-16%之间较合适，水泥土桩的搭接长度常规在200-250mm之间。

防渗帷幕的插入深度应满足：尽量使防渗帷幕插入渗透性较小的淤泥质土1.0米以上，当不能进入隔水层时，应按渗流理论分析产生动水压力的大小以及产生涌水、流砂的可能性(见图2.2抗渗流验算图)。

图2.2抗渗流验算图

Ks=ic/i (2－1) 其中：ic——坑底土体的临界水力梯度，由坑底的土性确定，

ic=(Gs-1)/(1+e) (2－2) Gs——坑底土颗粒的重度 e——坑底土颗粒的天然孔隙比 I——坑底土的渗流水力坡度，i=Hw/L

Hw——基坑内外土体的渗流水头，取坑内外的地下水位差 L——最短的渗流路线总长度

L= Lh m Lv (2－3)

L——流径水平段总长度，可取防水帷幕的宽度

h

L——流径垂直段的总长度，单位可取m

v

m——流径垂直段换算成水平段的换算系数，可取m=1.5

Ks——抗渗或抗管涌安全系数 ，Ks=1.5－2.0。 2.2.2 土钉设计

选择与地层情况相适应的土钉形式，确定土钉的长度、直径及分布形式——水平间距和竖向间距。 土钉形式

与软土地层相应的土钉有两类——螺纹钢筋和钢管。螺纹钢筋作为土钉材料必须先钻孔，在钻孔中通过两次注浆，将土钉与土层连接成整体。当处于粉土、粉砂等易流动的地层时，成孔很困难，且成孔过程中易引起水土流失，导致地表下沉，这时可将钢管直接打入(顶入)，再由管内向地层注浆构成土钉。

通过钻孔施浆法注入的土钉，由于注浆比较充分，因此抗拔拉的能力比较大。由一些工程案例可知，只要土层性质允许，应优先选择此类土钉，《《《用锚管作为土钉，一般用 48锚管内置注浆管二次低压注浆，要求在确保有一定注浆量的前提下方可使用。》》》 土钉长度的确定

土钉的长度应由计算确定，确保在水土压力作用下不被拔出：

L L1 FsdN/ d0

(2－4)

Ll——为处于滑裂面以内的土钉长度，

N——由土体自重及超载引起的侧向压力使土钉产生的抗拔力，

N cos psvsh

-1

——土钉的倾角， p——土钉位置处水土压力的分布值,

sv——土钉的竖向距离， Sh——土钉的水平距离,

d0——土钉注浆体直径， 48锚管的直径必须现场实测确定，

——土钉注浆体与地层之间的界面单位面积的摩阻力，此参数建议

现场抗拔试验确定，

Fsd——土钉抗拔安全系数，一般取1.5－2.0，

锚固部分长度提供足够的抗拔力，满足整体稳定性的要求，

由于河西软土地层的抗剪强度较低，土钉长度比传统长度要长一些，一般可取基坑开挖深度的1.5－2.0倍。 土钉直径的确定

土钉要有足够的截面积，使之在整个工作时间内，不被拉断：

R 1.1 d/4fyk

上式中: R——土钉受拉屈服条件，

(2－5)

2

D——土钉钢筋直径，

fyk——钢筋抗拉强度标准值，通常取用直径为20、22、25mm的螺

纹钢筋或者 48³3mm的钢管。 土钉水平和垂直间距的确定

土钉在复合土钉支护体系中的作用有三个：一是承受作用在面层上水土压力，将此压力传递到稳定的地层中；二是约束土体的变形，形成整体变形的重力式挡 …… 此处隐藏：2500字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……