地下室挡土墙的防排水构造与侧压力计算

Indust rial Const ruct ion Vol. 40, Supplement, 2010 工业建筑 2010 年第 40 卷增刊 地下室挡土墙的防排水构造与侧压力计算 陈 静 (重庆大学建筑 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 研究院, 重庆 400045) 摘 要: 在我国大量的房屋建筑中,由于土地资源的有限和建筑结构功能及构造的需要,地下室的设置几 乎遍布于各大中小区建筑和临街高层建筑中。而地下室挡土墙的设计又是地下室设计中必不可少的内容,但 由于目前在地下室挡土墙的设计中存在着侧压力计算不准确、构造措施不完善的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ,从而使挡土墙正常工 作时的侧压力大于计算侧压力, 故常常引起地下室挡土墙开裂或配筋不足等安全隐患。对不同地下水作用下 的挡土墙, 如何采取合理的土压力计算方法和防排水构造措施是阐述的主要内容, 以期使我们的地下室挡土 墙设计更安全、合理。 关键词: 地下室挡土墙;地下水; 侧压力计算;防排水构造 WATERPROOF AND DRAINAGE STRUCTURE OF BASEMENT RETAINING WALL AND CALCULATION OF LATERAL PRESSURE Chen Jing ( Building Design Inst itute of Chongqing Univer sity , Chongqing 400045, China) Abstract: It was presented that the rational methods of calculating earth pressure and the structural measures of waterproof and drainage systems for retaining w alls subjected to different underg round w ater1 It was also expected that more rational and safety design of basement retaining wall would be got by the methods of this paper1 Keywords: basement retaining w all; underg round w ater; calculation of side pressure; w aterpro of & drainage structure 作 者:陈静,女, 1964年出生,一级注册结构工程师。 E - m ail: c6868j@ 163. com 收稿日期: 2009- 10- 20 1 地下室挡土墙设计的现状 改革开放三十年来, 国内房地产业得到迅速发 展。而为了节约土地资源,充分利用地下空间,以及 由于高层建筑基础埋深和嵌固需要,地下室几乎遍 布于各大、中小区建筑和临街高层建筑中。在这些 地下室建筑中, 地下室挡土墙的设计常常是其中不 可缺少的部分, 但结构设计人员往往不重视它:挡土 墙侧压力计算时,不认真考虑挡土墙所在场地的地 下水情况,不与挡土墙的防排水措施对应,侧压力荷 载计算不完全、不准确; 构造设计方面, 无与地下水 情况相对应的防排水措施, 使得所建的挡土墙出现 开裂渗水情况和截面及配筋不够的安全隐患。 本文讨论的是在不同地下水作用下,挡土墙设计 中的重点,及相应的侧压力计算方法和防排水措施。 2 地下水对地下室挡土墙的影响 地下水按埋藏条件不同, 可分为三类: 上层滞 水、潜水、承压水。上层滞水积聚在局部隔水层上, 由雨水产生,有季节性、范围不大,存在于雨季, 旱季 可能干涸。地下潜水则埋藏在地表下第一个连续分 布的稳定隔水层上,它由地面雨水和江河水补给;虽 也有季节性, 但它较稳定, 且水量较大。地下承压 水,埋藏在两个连续分布的隔水层之间,它也由江河 水和雨水补给,其水量亦较大、较稳定, 长期存在于 地下。 当地下潜水、承压水的历年最高水位在地下室 标高范围内时,地下室挡土墙长期在地下水作用下 工作,挡土墙和其后填土均长期浸泡于地下水中。 此时,挡土墙上不但受土的侧向作用,而且还受水的 静水压力。 上层滞水作用下的地下室挡土墙, 虽然不长期 在地下水浸泡下工作; 但存在于回填土中的上层滞 水影响填土含水率, 而土体含水率的高低又决定着 699 填土土粒表面滑动摩擦力的大小和颗粒间咬合力的 强弱。特别在遇暴雨时, 大量雨水渗入挡土墙后填 土中,如果不及时排出,将使得挡土墙后填土的重度 增加、内摩擦角减小、强度降低; 从而导致填土对挡 土墙的压力增大。故即使进行无地下水长期作用的 挡土墙设计时, 防排水构造仍然重要,在工程设计中 切不可忽视;以保证挡土墙在使用中的土压力小于 设计值,使挡土墙处于安全工作状态。 3 挡土墙的设计与构造措施 31 1 地下潜水、承压水作用下 对于承受地下潜水、承压水作用的挡土墙,在设 计时,重点是侧压力的计算。要根据墙后填土土质, 分层、分情况算出挡土墙所有的水、土侧压力。 31 11 1 水、土侧压力的计算 1)对于孔隙率较小的黏土。 当挡土墙后填土为孔隙率较小的黏土时, 在计 算地下水位以下侧压力时, 认为水作为土体的一部 分对挡土墙产生侧向压力, 此时直接以土在雨水作 用下的饱和容重计算水土压力,见图 1。 1- 地下室挡土墙; 2- 地下室内地面; 3- 室外地面; 4- 地下水位 图 1 水、土侧压力计算 r、k0 1分别为地下水位以上土的容重和静止土 压力系数; rsat1 k02分别为地下水位以下土的饱和容重和静 止土压力系数; 地下水位以上, 填土产生的静止土压力 e01 : e01 = rh1k01 (假设为一层土) 地下水位以下, 填土产生的静止土压力 e02 : e02 = r sath2 k02 (假设为一层土) 2)对于孔隙率较大的砂土、粉土、粉质黏土。 当挡土墙后填土为孔隙率较大的砂土、粉土、粉 质黏土时,地下水位以下部分挡墙侧压力取土的浮 容重产生的侧压力与水的静水压力之和,见图 2。 r1 为土的浮容重; rw 为水的容重;地下水位以 上,填土产生的静止土压力 e01 : e01= r h1k01 (假设为 一层土) 1- 地下室挡土墙; 2- 地下室内地面; 3- 室外地面; 4- 地下水位 图 2 水、土侧压力计算 地下水位以下, 填土产生的静止土压力 e02 : e02 = r 1h2 k02+ r wh2 (假设为一层土) 31 11 2 施工和构造措施 对于这种长期受地下水作用的挡土墙,构造措施 上应采取/堵0的 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。即不在挡土墙上设泄水孔和 设墙后排水盲沟。结构设计时,要求挡土墙室外部分 钢筋保护层厚不小于 50 mm, 混凝土裂缝宽度不大 于 01 2 mm,混凝土抗渗等级不小于 S6。施工时,可 掺入抗裂膨胀剂, 在施工中宜少留设施工缝,混凝土 浇筑完终凝后应立即进行养护, 养护时间不得少于 14天。其余构造应满足地下工程防水技术设计施 工和验收 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 要求。 31 2 上层滞水作用下 这类地下室挡土墙,在非江河边的建筑场地中 最为常见。如前所述, 它不直接承受大量地下水作 用,而主要承受渗入填土中的地面雨水影响,填土含 水量的大小直接影响土压力的大小。故对于这类挡 土墙,重点是构造措施上的/疏0,即采取构造上的排 水措施,将渗入挡土墙后填土内的雨水及时排走;以 使填土内摩擦力和凝聚力不小于设计值, 挡土墙在 使用中的实际测压力不大于设计值。以下阐述的是 如何/疏0走地下水的构造措施。 1)设置截水沟。 当挡土墙后有较大的地面面积或挡山坡时,则 应在填土顶面、填土破裂面之后设截水沟, 把坡上、 外部径流截断排除。截水沟用混凝土浇筑,其剖面 尺寸要根据暴雨集水面积确定。截水沟纵向设置适 当坡度,且截水沟出口应远离挡土墙,见图 3。 2)设置排水盲沟。 当地下室室内无法设排水沟时,在地下室挡土 墙后,绕挡土墙外围设置环状排水盲沟,使挡土墙后 地面渗水首先排入盲沟, 然后经自流或机械排水流 入城市下水管。 可根据地下工程的外轮廓布置沟网、确定盲沟 构造类型和反滤层的选材。 700 1- 夯实黏土( 300 mm 厚)或混凝土( 200 mm 厚)封闭地表 至截水沟处; 2- 地下室挡土墙; 3- 地下室内地面; 4- 截水沟设在距破裂面 2 m 以外; 5- 填土破裂面 图 3 截水沟设置 盲沟中的反滤层是盲沟排水设施的重要环节, 它包含滤水层和渗水层。正确处理好滤水层和渗水 层的颗粒分级和层次排列,以达到地下水流畅通而 土壤中细颗粒不流失。具体施工时, 反滤层铺填宜 采用平板振捣器捣实, 切不可用碾压、夯打等方法, 以免影响通水效果。滤料本身要质地坚硬、不风化、 不水解,泥土和粒径 01 1 mm 的颗粒含量应 [ 3%。 反滤层砂石颗粒粒径设计可参考表 1。排水盲沟设 置和构造如图 4、图 5所示。 表 1 反滤层砂石颗粒粒径设计 反滤层的层次 挡土墙后填土为砂性土时(塑性指数 I p [ 3) 挡土墙后填土为黏性土时(塑性指数 I p> 3) 第一层(外围层) 用 01 1~ 2 mm 粒径砂子组成 用 2~ 5 mm 粒径砂子组成 第二层 用 1~ 7 mm 粒径砾石组成 用 5~ 10 mm 粒径砾石组成 第三层 用不小于 100 mm 粒径的卵石组成 用不小于 100 mm 粒径的卵石组成 1- 夯实黏土( 300 mm 厚)或混凝土( 200 mm 厚)封闭地表 至截水沟处; 2- 地下室挡土墙; 3- 地下室内地面; 4- 截水沟设在距破裂面 2 m 以外; 5- 填土破裂面; 6- 排水盲沟(贴墙设置) ; 7- 100 mm 厚C 15混凝土垫层 图 4 排水盲沟设置、构造 3)设泄水孔。 当地下室为车库、农贸市场等时, 地下室内一般 有排水沟和集水坑;此时,可在挡土墙底部按 2 m 间 距(或据挡土墙高矮调整间距)设泄水孔,使地面渗水 通过泄水孔排入室内排水沟,再流入集水坑排走。 设置的泄水孔孔径为 10 cm, 向室内倾斜坡度 为 5%, 孔口距室内地面为 15~ 20 cm。在挡墙后, 泄水孔入口处, 应用易渗的粗粒材料做反滤层,并在 泄水孔入口下方铺设粘土夯实层。泄水孔的设置见 图 6。 4 结 语 在地下室挡土墙的设计中,正确计算挡土墙侧 压力是潜水、承压水作用下的挡土墙设计的关键, 合 理采取防、排水措施是上层滞水作用下地下室挡土 墙设计的重点。而在工程设计中,使工程设计人员 重视地下室挡土墙的设计也是非常重要的。希望通 过本文的内容与同行们共同探讨与完善地下室挡土 墙设计,以使我们的工程设计做得更好,保证我们的 设计工程在经济、节约的情况下,更安全合理。 a- 有渗水管盲沟反滤层; b- 干垒砖盲沟反滤层; c- 无管型盲沟反滤层 图 5 排水盲沟设置、构造 (下转第 599页) 701 图 4 外滩通道基坑降水引起的地面沉降曲线 图 5 外滩通道开挖引起的地面总沉降曲线 沉降量在坑内降水井附近, 值为 401 11 mm。基坑 外降水引起的最大地面沉降量在距离基坑边 6 m 左右的位置, 最大值为 141 14 mm。降水引起的沉 降的影响范围是基坑边线向外侧 15 m 以内。在主 线规划线路距离中山东一路西侧保护建筑物的最近 距离 16 m 处,开挖引起的地表沉降量为 01 36 mm; 距离中山东一路东侧外滩防汛墙最近距离为 12 m 处,开挖引起的地表沉降量为 11 31 mm。这两处地 面倾斜率分别为 01 025j和 01 146 j。 3 小 结 将降水引起的沉降和开挖引起的沉降叠加,得 到总沉降曲线如图 5 所示, 坑内最大总沉降量为 311 43 mm, 发生在降水井位置附近。坑外侧最大沉 降量为 161 7 mm, 发生在坑外侧距离基坑边 6 m 左 右的位置。总沉降影响的半径范围为基坑外 20~ 25 m。 距离基坑边 12 m 和 16 m 的地方的沉降量分 别为 41 93 mm 和 31 2 mm, 地面倾斜率分别为 01 431j和 01 403j。 可见, 通道主线开挖过程对中山东一路两侧建 筑物存在一定的影响, 施工期间需要采取相应的工 程措施对二者进行检测和保护。 参考文献 [ 1] 程骁,张凤祥1 土建注浆施工与效果检测[ M ]1 上海:同济大学 出版社, 20031 [ 2] 龚骁南1 地基处理技术发展和展望[ M ]1 北京:中国水利水电出 版社,知识产权出版社, 20041 [ 3] 张凤祥,朱和华1 盾构隧道[ M ]1 北京:人民交通出版社1 20041 [ 4] 黄岩,汪波,王光明1 盖挖法和盖挖法施工[ J]1 市政技术, 2004, 22( 6)1 [ 5] 姜福香,岳渠德,王玉田1 过街地道盖挖法施工方案研究[ J]1 青 岛建筑工程学院学报, 2004, 25( 1)1 [ 6] 邝铁池,林键强,刘晓明1 浅谈盖挖法在城市的浅埋式结构工程 中的应用[ J ]1 中国市政工程, 2001( 3)1 [ 7] 徐正良,杜昌锦,汪时中,等1 轨道交通徐家汇枢纽站方案研究 [ J]1 中国市政工程, 2002( 3)1 [ 8] 刘国琦,杜文库1 我国地下工程施工技术的发展及展望[ J]1 建 筑技术, 2004, 28( 7)1 [ 9] 崔广心1 复杂地层中地下工程特殊施工技术发展与展望[ J]1 西 部探矿工程, 2008, 9( 6)1 [ 10] 史佩栋1 深基础工程特殊技术问题[ M ]1 北京:人民交通出版 社, 20041 (上接第 701页) 1- 夯实黏土( 300 mm 厚)或混凝土( 200 mm 厚)封闭 地表至截水沟处; 2- 地下室挡土墙; 3- 泄水孔; 4- 地下室内地面; 5- 截水沟设在距破裂面 2 m 以外; 6- 填土破裂面; 7- 反滤面; 8- 夯实黏土 图 6 泄水孔设置 参考文献 [ 1] 陈希哲.土力学地基基础[ M ] . 4版.清华大学出版社, 2004. 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