环境岩土工程学概论PPT课件( 61页)

8.1.1桩挤土效应的理论分析
1.小孔扩张理论
塑性区的应力变化
对饱和软土，其塑性区任一点的应力两 个方向(径向 r 、切向 t )上的总应力增量：
r Cu2lnR1 t Cu2lnR1
R--塑性区半径；
cu--土的不排水强度； ρ--离桩心距离；
(1)撑后挖，留土堤； (2)对支撑施加设计轴力(30％～70％)的预
应力；
(3)每步开挖及支撑的时限tr≤24h； (4)坑内井点降水以固结土体、改善土性，
减少土的流变发展。
5.变形监控
(1)施工工况实施情况跟踪观察； (2)日夜不中断的现场监测与险情及时预测
和预报； (3)定量反馈分析，信息化设计施工； (4)及时修改、调整施工工艺参数； (5)及时提出、检验、改进设计施工技术措
一级
2.围 护 墙 最 大 水 平 位 移 0.3％ H
水管、对沉降敏感的大型构筑物、建
3.Ks≥ 2.0
筑物
1.地 面 最 大 沉 降 量 0.5％ H
二级
2.围 护 墙 最 大 水 平 位 移 0.7％ H
3.Ks≥ 1.5
离基坑周围丑范围内没有较重要支线 管道和建筑物、地下设施
1.地 面 最 大 沉 降 量 1％ H
第8章 人类工程活动造成的 环境岩土工程问题
解决工程与环境之间的矛盾的几点原则： (1)环境补偿的原则 (2)工程避让的原则 (3)环境治理的原则
8.1打桩对周围环境的影响
预制桩及沉管灌注桩等挤土桩，在沉桩 过程中，桩周地表土体隆起，桩周土体 受到强烈挤压扰动，土体结构被破坏。
探讨受打桩扰动后桩周土的工程特性， 对合理进行桩基设计具有重要意义。
(3)挤土效应的影响。
桩打入地下时，桩身将置换同体积的土。因 此在打桩区内和打桩区外一定范围内的地面， 会发生坚向和水平向的位移。
大量土体的移动常导致邻近的建筑物发生裂 缝、道路路面损坏、水管爆裂、煤气泄漏： 边坡失稳等等一系列事故。
上海外白渡桥立剖面图
按桩的挤土效应，桩可分为：
排挤土桩
8.2.1深、大基坑工程及其环境 土工问题
地表沉降与土层位移
(1)墙体弹性变位； (2)基坑卸载回弹、塑性隆起、降水不当引起的管涌、
翻砂； (3)墙外土层固结沉降； (4)井点或深井降水带走土砂(也是一种地层损失)； (5)墙段接头处土砂漏失； (6)槽壁开挖，地层向槽内变形。
基坑变形控制环保等级标准
(2)振动的影响。
打桩时会产生一定的振动波向四周扩散。振动对人 来说，较长时间处在一个周期性微振动作用下，会 感到难受。特别是住在木结构房屋内的居民，地板、 家具都会不停地摇晃，对年老有病的人影响尤大。
在通常情况下，振动对建筑物不会造成破坏性的影 响。点振源，迅速衰减,精密机床、仪器仪表的正常 操作有影响
三级
2.围 护 墙 最 大 水 平 位 移 0.7％ H
3.Ks≥ 1.2
离基坑周围 mm 范围内没有需保护的 建筑设施和构筑物，地下管线
注 ： H 为 基 坑 挖 深 ， Ks 为 基 底 隆 起 安 全 系 数 ， 按 圆 弧 滑 动 公 式 算 出 (c， φ 取 峰 值 的 70％ )。
3.地铁车站深大基坑的施工技 术要求
μ--土的泊松比。
Pu Cu
ln21ECu
1
2.强扰动区的范围
当土体确定后，土的力学指标E、μ、c、φ不变， 塑性区半径与小孔直径呈线性关系。
8.1.3沉桩对周围环境的影响
(1)噪音的影响。
打桩时柴油锤产生的噪音可高达120dB以上，一根 长桩至少要锤击几百次乃至几千次。这对附近的学 校、医院、居民、机关等都具有一定的干扰作用， 打桩产生的噪音影响人们学习、工作和休息。
如混凝土预制桩、木桩等；排土的体积与桩的外包 体积相等；
非排挤土桩
排挤土的体积为零。如钻孔灌注桩、挖孔桩等；
低排挤土桩
排挤土的体积小于桩的外包体积，如开口的钢管桩， 工字钢桩等。
Y型沉管灌注桩
减少挤土影响的措施：
(1)预钻孔取土打桩。
先在打桩的位置上用螺旋钻钻成一直径不大于桩径 2／3、深度不大于桩长2／3的孔，然后在孔位上打 桩；
弹性区的应力变化

r


R

2
t


Rห้องสมุดไป่ตู้

2
R--塑性区半径；
cu--土的不排水强度； ρ--离桩心距离；
塑性区边界上径向位移、塑性 区半径及桩土界面的挤压力
1
up E RCu
R r
E
21 Cu
Pu--桩土界面径向挤压应力； cu--土的不排水强度； up--塑性区边界上的径向位移； E--土的弹性模量；
施。
6.减少沉降的措施
(1)采取刚度较大的地下连续结构； (2)分层分段开挖，并设置支撑； (3)基底土加固； (4)坑外注浆加固；
(6)其他。
如设置防振沟等等。
加强监测。
8.2基坑开挖造成地面移动或失稳
随着经济建设的发展，高层建筑的基坑面积越 来越大，深度也越来越深。
开挖基坑，大量卸荷，由于应力释放，即使有 刚度很大的支护体系，坑周土体仍难于避免会 发生水平方向和竖直方向的位移。再由于地下 水的渗流，基坑施工期长，坑周土体移动对建 筑物、道路交通、供水供气管线、通讯等造成 很大的威胁。
(2)设置防挤孔。
在打桩区内或在打桩区外，打设若干个出土的孔。 出土孔的数量可按挤土平衡的原理估算；
(3)合理安排打桩顺序和方向。
对着建筑物打桩比背着建筑物打桩的挤土效应要不 利得多；
(4)控制打桩速率。
打桩速度越快，挤土效应越显著；
(5)设置排水措施。
促使由打桩挤压引起的超孔隙水应力消散；
保护等级
地面最大降量及围护结构不平位 移控制要求
环保保护要求
1.地 面 最 大 沉 降 量 0.1％ H
基坑周围 10m 范围内设有地铁、共同
特级
2.围 护 墙 最 大 水 平 位 移 0.14％ H
沟、煤气管、大型压力总水管等重要
3.Ks≥ 2.2 l.地 面 最 大 沉 降 量 0.2％ H
建筑及设施、必须确保安全。 离 基 坑 周 围 "范 围 内 没 有重 要 的 干 线