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土方工程计算题

【例1-4】基坑土方量计算示例

土方工程计算题

某基坑底平面尺寸如图1-74所示,坑深5.5m ,四边均按1: 0.4 的坡度放坡,土的可松性系数Ks=1.30, Ks ‘=1.12,坑深范围内箱形基础的体积为2000m 3。试求:基坑开挖的土方量和需预留回填土的松散体积。 解:

(1)基坑开挖土方量

由题知,该基坑每侧边坡放坡宽度为:

5.5×0.4=2.2m ;

坑底面积为:F 1=30×15-10×5=400m 2

坑口面积为:F 2=(30+2×2.2)×(15+2×2.2)—(10-2×2.2)×5=639.4m 2 基坑中截面面积为:F 0=(30+2×1.1)×(15+2×1.1)—(10-2.2)×5=514.8m 2 基坑开挖土方量为:

28406

)

4.6398.5144400(2.46)4(201=+?+=++=

F F F H V m 3

(2)需回填夯实土的体积为: V 3=2840-2000=840m 3 (3)需留回填松土体积为: 97512

.13.1840'

32=?==

S K Ks V V m 3 【例1-5】轻型井点系统设计示例

某工程地下室,基坑底的平面尺寸为40m ×16m ,底面标高-7.0m (地面标高为±0.000)。已知地下水位面为 -3m ,土层渗透系数K=15m/d ,-15m 以下为不透水层,基坑边坡需为1:0.5。拟用射流泵轻型井点降水,其井管长度为不锈钢垫片6m ,滤管长度待定,管径为38mm ;总管直径100mm ,每节长4m ,与井点管接口的间距为1m 。试进行降水设计。

解:

1)井点的布置 ①平面布置

基坑宽为16m ,且面积较大,采用环形布置。 ②高程(竖向)布置

基坑上口宽为:16+2×7×0.5=23m ; 井管埋深:H=7+0.5+12.5×1/10=8.75m ;

井管长度:H+0.2=8.95(m)>6m ,不满足要求(如图1-75)。 若先将基坑开挖至-2.9m ,再埋设井点,如图1-76。

此时需井管长度为:H 1=0.2+0.1+4.5+(8+4.1×0.5+1)×1/10 =5.905(m) ≈ 6m ,满足。 2)涌水量计算 ①判断井型

取滤管长度l =1.4m ,则滤管底可达到的深度为:

2.9+5.8+1.4=10.1(m )<15m ,未达到不透水层,此井为无压非完整井。 ②计算抽水有效影响深度 s’=6-0.2-0.1=5.7m ,

图1-74 基坑底面布置图

s’/(s’+l )=5.7/(5.7+1.4)=0.8,

土方工程计算题

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经查表1-11知:H 0=1.85(s’+l )

= 1.85(5.7+1.4)=13.14(m )>含水层厚度H 水=15-3=12m ,

故按实际情况取H 0=H 水=12m 。 ③计算井点系统的假想半径

井点管包围的面积F=46.1×22.1=1018.8m 2,且长宽比≯5,所以 X 0=(F/π)1/2=(1018.1/π)1/2=18m 。 ④计算抽水影响半径R

R=1.95s(H 0·K) 1/2=1.95×4.5(12×15) 1/2=117.7m 。 ⑤计算涌水量Q d m X R s s H K

Q /8.220418

lg 7.117lg 5

.4)5.4122(15366.1lg lg )2(366.1300=-?-??=--=

3)确定井点管数量及井距 ①单管的极限出水量

井点管的单管的极限出水量为:

q =65πdl (K) 1/3=65×π×0.038×1.4×(15)1/3=26.8m 3/d 。 ②需井点管最少数量n min : 3.828

.268

.22041.11.1min =?==q Q n 根 ③最大井距D max

井点包围面积的周长L=(46.1+22.1)×2=136.4m ; 井点管最大间距D max =L/n min =136.4÷82.3=1.66 m 。 ④确定井距及井点数量

按照井距的要求,并考虑总管接口间距为1m ,则井距确定为1.5m (接2堵1)。

故实际井点数为: n=136.4÷1.5 ≈ 91根。 取长边每侧31根,短边每侧15根;共92根。 4)井点及不锈钢垫片抽水设备的平面布置

图1-75 井点高程布置

图1-76 降低埋设面后的井点高程布置

如图1-77,图中尺寸单位均为米。

土方工程计算题

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【例1-6】北京东方广场深基坑工程锚杆支护案例

1.工程概况

东方广场位于北京东长安街路北,占地面积约11万m 2,基坑开挖范围东西长约480m ,南北宽约190m ,开挖深度在15~23m 不等,土方量176万m 3。

工程业主为东方广场有限公司,设计为香港巴马丹拿公司。原设计基坑采用φ1800、φ1500mm 人工挖孔桩,3层锚杆支护。后经北京市双圆工程咨询有限公司提出修改为φ800桩,局部φ1000mm 桩,机械施工,锚杆2层(20m )。并设计全部深基坑工程,由机械施工公司施工。

根据基坑深度、支护要求的不同,按照安全合理、经济的原则,基坑四周划分为6个部位、9个类型,分别用φ800、φ1000、H 型钢为挡土桩,锚杆为拉结的支护工程,锚杆基本为2层,局部为1层或3层。有的加设土钉支护结合。共计钢筋混凝土灌注桩927不锈钢无缝管根,H 型钢不锈钢无缝管28根,预应力锚杆1428根。工程平面图如图1-78所示。

土方工程计算题

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现以广场北面已建工程协和医院附近基坑为例,支护平、剖面见图1-79。 2.设计情况 (1)挡土桩用φ800,局部φ1000mm ,土的参数见表1-24。

土层性能参

图1-77 井点平面布置图

图1-79 东方广场局部基坑支护示意图

图1-78 东方广场基坑平面示意图

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土压力分布按三角形,以等值梁法计算,m法软件计算机核算。第1层锚杆轴力相似,只差约3%~5%;但第2层锚杆轴力用m法核算时其值约小20%~40%,为此仍用等值梁法数据。

(2)锚杆设计,见图1-80。

第1层锚杆总长25m,倾角22°(4号锚杆);

第2层锚杆总长29.7m,倾角25°(1号锚杆);

图1-80 锚杆所处土层位置图

3.试验与监测

锚杆试验、监测按行业《土层锚杆设计与施工规范》CECS22—90进行,施工前进行3组基本试验,施工过程中每根锚杆做拉力位移记录。并按5%比例作验收试验。

4.施工中的技术问题与措施

(1)桩悬空或无埋深的问题

由于挡土桩是在基坑加深4m及2.5m以前施工的,即有的桩悬空或无埋深,采取基坑支护桩边留土台深3~4m,宽1~4m,保留桩深,在土台上50cm增加锚杆一层,即以该锚杆代替挡土桩的被动土压力作用。

(2)位处协和医院的基坑锚杆三面交叉问题

位处协和医院的基坑,为了加强土体的整体性和土的抗剪强度,采用土钉加固措施。