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地下连续墙结构分析与设计方法

384 2021-08-10 15:41:01

(1)挡土墙的功用不仅在于简单地支承土压。而且还要防止土体产生有害位移。

后者受下列因素的影响; 

a)开挖的规模;

b)含有地下水时的土质特性与对地下水的控制, 

c)支撑设置,要掌握适当的时机; 

d)支护工程的形状,刚性与结构细节; 

e)施工程序;

f )施工附加荷载与靠近大厦的那种特殊条件。

(2)土质特征和地下水位的变化过程有密切关系。例如;迅速向下开挖,或挡土墙后的地下水位急剧下降时, 在确定水平土压及确定安全系数面进行计算时,应用不排水抗剪强度为宜。如果采用缓慢的步骤来进行开挖,土就会在完全排水的状态下发生位移。实际上,因为开挖总要持续进行一定的时间,所以土总是处于部分排水状态。

如果进一步按实际情况来说,砂研层的开挖是在排水状态下进行的,在粘性土地层,除了靠近边界区域外是近乎不排水状态的,而粉砂质地层则处于部分排水状态。

(3 )土的位移与支护工程的刚度密切相 关。一 般 来说;在基坑开挖面以上墙体要发生相当大的位移。但因连续墙的刚度大,位移很小。而且要使位移量减小,要及时设置支撑和控制开挖高度。

(4)地下连续墙多数在地基软弱,条件恶劣的城市街区进行施工。由于都市的稠密以及其他地区性原因,会使施工方法及施工速度受到影响。如果忽视合同与设计书所规定的施工管理条例时,问题将更复杂,可能产生不良影响。

(5)地下水是开挖工程常见问题中的一个重要项目。地下水位下降就会造成有效压力的增大而引起地基下沉。尤其是作用于挡土墙上的全部侧压是由水压及有效压力二者之和。由水压所引起的应力为全部应力的重要组成部分。开挖施工前要进行渗流分析,控制地下水流的渗透流量。

(6)因为极限理论本来就是简化的,所以通常是近似的。就是说,极限理论实际上是在实际与理论之间的一种折衷性东西。

当制压及反力是分析中的决定性的未知数时,则可以利用极限平衡埋论求解。但是目前虽然连续墙的位移还难以预测,是一项不能回避的问题。由干独特的施工方法,连续墙的某些方面在极限理论分析中是被完全忽视的。例如,白于使用泥浆在地层中形成了一层防水壁这就和用其他方法施工的挡土墙根本不同。

(7)了解位移与土压力间的关系是重要的。据此可以了解墙体位移的范围。

极限理论几乎不考虑随着时间面增大的实际 位移。 如果能预先知道这些拉移量及控制的方法, 在基坑开挖的施工中是有意义的。

(8 )半经验性的方法对解决狭长基坑的水平土压及支撑的荷载方面还是有用的。Terzaghi与Peck的提议虽然 只是依据左全断面于挖时的测定结果,但是可以作为支护工程设计的量可靠基础。这种方法要有以下伞部条件。

(q)必须是深挖,即开挖深度在6m以上,

(5)地下水位要在基坑底面以下。

(c)将砂质土的孔隙水压当作零。对于粘土虽然是处于不排水状态,仍不考虑孔隙水压。

(d)侧压的计算值与其说是实际健压,还不姐说提供用于支撑设计的。

(e)基坑底部的稳定性由稳定性系数N来表达。当N值超过6~ 7 时,基坑底部会产生比较大的滑动。

支撑的荷载虽然是和架设的方法有关,但也与尚不十分清楚的其他边界条件有关。因此只能用包括这些方面的方法来设计支护工程。

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(10) 如果在位移量小的范围内,则侧压及位移也可用弹性理论来计算。亦即土的应力与应变有关。此外假定土体是在加荷和卸荷过程中不损失能量的弹性体。

对于可能发生的位移处于小的到中等程度的问题,可用极限设计法来处理,关于中等的位移。最好采用适当的安全系数。在预计会产生比中等程度更大的位移时,推算土压及位移虽然要用更复杂的分析方法。但仍需根据经验及资料来确定。

(11)在现有分析技术中有限单元法是非常方便的,这种方法有下列优点,

(a )能考虑具有任意形状及刚度的结构

( b)能模拟复杂的施工程序;

(c)能用之于任何性质不同的土质条件;

(d)荷载作用时的水的渗透压可加入计算;(c)能考虑非线性的土质特性及接触面的特性∶(f)可推算极限状态以外情况下的土与建筑物的应力变化及位移。

(12)即使使用这种方法时,单元间的相互关系的确定还是相当困难的。而且不能如实地模拟还完全不了解的成槽及浇注混凝土时的初始条件的变化过程,也不能把土与墙之间的动态条件加以模型化。

(19)有限单元法方面已有Clough、Tsui等人 提 出 报告,其中Clough是以与连续墙有直接关系的实际资 料来进行研究的,有采用连续墙的基坑明挖法及拉杆锚固法两种情况的研究论文。

(14) 不论果用什么分析方法,重要的是对于墙体位移形式,支撑方式及墙体附近的十体应力-应变关系等边 界 条件-是否有适当的表现方法。如果分析方法复杂,为搞清地基动态及这些边界条件尚需作相当努力。

(15)对于开挖深度大的重要工程,为了能够顺利地进行施工,必须有为设计而作的调查、规划、施工管理及施工监督方面的广泛技术。其中包括;施工现场的测量。容许位移量的决定,支护方法的选择,由开挖与排水所引起的位移的预测,必要的话应该对支撑方法及施工顺序进行变更,以及根据施三管理和分析计算所得的数据进行预测 并 加 以 确认。

(16)在城市稠密地区作为深挖基坑挡土结 构 的 连 续墙,如按 Peck 所建议的测定方法是够理想的。很多研究者认为完全有必要不间断地研究下去,以适应(15)项中所阐述的所有阶段。可能由于某种意外而需要变更设计或施工方法,因而增加费用;但这不应该是用于应村某些工作考虑不的情况。

(17)支护工程应与连续墙的尺寸相适应。否则,这种施工方法的优点就完会无法有效地加以利用。挡十墙发生大的位移的原因往往在于士质试验,设计与施工之间的相互关系与责任体制不期确的缘故;支护工程必须精心设计,仔细_施工。

(18)关于以护脚土台作临时支护工.程,必须有充分的论证。由丁时间效应,粘土有发生大的滑移可能。粘土的蠕动是随着时间过程而发展的,粘土的护脚土台会向开挖一侧不断地滑动。

(19)随着深基坑下程增加预加应力锚杆施工法正在日益发展。锚固特别适合于连续墙是因为连续墙有 较 好 的 刚性,允许采用点支承 (即锚固点下面不用垫梁),并且符合平面变形假定。在设计时必须对所用之错固工具及灌浆方法进行研究。采用计算支护的水平力的Terzaghi-Peck方法可用以决定 锚杆的初期施加应力。计算锚固荷载时也要分析包括墙的埋入部分的稳定性。

(20)使用泥浆护壁进行成槽或成孔建造的建筑物承重基础,要预先充分考虑其优点与缺点。一种计算方法是把摩擦力作为对墙底支持力的安全因索,计算中予以忽略。

在详细资料不足的情况下,可以合理降低粘着力与摩擦角,补偿因膨润士覆盖膜而降低的剪切阻力。因为用这些施工方法所作的基础不能目验确认开挖底部的情况, 所以必须重视施工管理工作。

(21)设计基础结构物或受相当的垂直荷载 的 连 续 墙时,忽略表面摩擦,只考虑基底承载力容易造成错误,因为在许多情况下,设计人员对于后者的量并不是很清楚的。