第8章基坑工程

1、第8章基坑工程1第第8章基坑工程章基坑工程第8章基坑工程28.1 概述概述8.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式及適用范圍圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式及適用范圍8.3 支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載8.4 懸壁式圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析懸壁式圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析8.5 單錨式圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析單錨式圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析 8.6 基坑的穩(wěn)定驗(yàn)算基坑的穩(wěn)定驗(yàn)算第8章基坑工程38.1概述概述基坑的概念基坑的概念指為進(jìn)行建筑物基礎(chǔ)與地下室的施工所開挖指為進(jìn)行建筑物基礎(chǔ)與地下室的施工所開挖的地面以下空間。的地面以下空間?；庸こ痰母拍罨庸こ痰母拍顬楸ＷC基坑施工安全和周圍環(huán)境不受到損害，對為保證基坑施工安全和周圍環(huán)境不受到損害，對基坑進(jìn)行一系列基坑進(jìn)行

2、一系列勘察、設(shè)計、施工和檢測勘察、設(shè)計、施工和檢測等工作，等工作，這項(xiàng)綜合性的工程稱為這項(xiàng)綜合性的工程稱為基坑工程基坑工程。第8章基坑工程4第8章基坑工程5深基坑工程伴隨著城市高層建筑的發(fā)展大量出現(xiàn)：深基坑工程伴隨著城市高層建筑的發(fā)展大量出現(xiàn)：國外，圓形基坑的深度已達(dá)國外，圓形基坑的深度已達(dá)74m(日本日本)，直徑最大的達(dá)，直徑最大的達(dá)98m(日本日本)，而非圓形基坑的深度已達(dá)到地下層（法國）。，而非圓形基坑的深度已達(dá)到地下層（法國）。國內(nèi)，上海國內(nèi)，上海88層的金茂大廈，基坑平面尺寸為層的金茂大廈，基坑平面尺寸為170m150m，基坑開挖深度達(dá)，基坑開挖深度達(dá)19.5m。上海的匯京廣場，。上

3、海的匯京廣場，圍護(hù)結(jié)構(gòu)與相鄰建筑最近的距離僅圍護(hù)結(jié)構(gòu)與相鄰建筑最近的距離僅40cm。而無支撐基坑的。而無支撐基坑的開挖深度也已達(dá)到了開挖深度也已達(dá)到了9m。基坑工程的發(fā)展基坑工程的發(fā)展第8章基坑工程6基坑工程特點(diǎn)基坑工程特點(diǎn) 工程量大。工程量大。 基坑圍護(hù)方法多?；訃o(hù)方法多。 對工程勘察要求高。對工程勘察要求高。 基坑工程事故多基坑工程事故多第8章基坑工程7圍護(hù)結(jié)構(gòu)的概念圍護(hù)結(jié)構(gòu)的概念 為保證基坑周圍的建筑物、構(gòu)筑物、地下管線不為保證基坑周圍的建筑物、構(gòu)筑物、地下管線不受損壞，以及滿足無水施工條件，所設(shè)置的受損壞，以及滿足無水施工條件，所設(shè)置的擋土擋土和和截水截水的結(jié)構(gòu)稱為的結(jié)構(gòu)稱為圍護(hù)結(jié)

4、構(gòu)。圍護(hù)結(jié)構(gòu)。兩個功能：兩個功能：一是擋土；二是止水。一是擋土；二是止水。分兩類：分兩類：支護(hù)型支護(hù)型將支護(hù)墻（排樁）作為主要受力構(gòu)件；將支護(hù)墻（排樁）作為主要受力構(gòu)件；加固型加固型充分利用加固土體的強(qiáng)度。充分利用加固土體的強(qiáng)度。第8章基坑工程88.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式及適用范圍圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式及適用范圍一、圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式一、圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式u放坡開挖及簡易支護(hù)放坡開挖及簡易支護(hù)u懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)u重力式圍護(hù)結(jié)構(gòu)重力式圍護(hù)結(jié)構(gòu)u內(nèi)撐式圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)撐式圍護(hù)結(jié)構(gòu)u拉錨式圍護(hù)結(jié)構(gòu)拉錨式圍護(hù)結(jié)構(gòu)u土釘墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)土釘墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)u其他：拱式、沉井、門架式其他：拱式、沉井、門架式第8章基坑工程9二、懸臂式圍護(hù)結(jié)

5、構(gòu)二、懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)概念：概念：一切沒有支撐和錨固的圍護(hù)結(jié)構(gòu)均一切沒有支撐和錨固的圍護(hù)結(jié)構(gòu)均可歸屬為懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)可歸屬為懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)常采用：常采用：鋼筋混凝土排樁、木板樁、鋼板鋼筋混凝土排樁、木板樁、鋼板樁、鋼筋混凝土板樁、地下連續(xù)墻等型式樁、鋼筋混凝土板樁、地下連續(xù)墻等型式特點(diǎn)：特點(diǎn)：依靠足夠的入土深度和結(jié)構(gòu)的抗彎依靠足夠的入土深度和結(jié)構(gòu)的抗彎剛度來擋土和控制墻后土體及結(jié)構(gòu)的變形剛度來擋土和控制墻后土體及結(jié)構(gòu)的變形適用：適用：土質(zhì)較好、開挖深度較小土質(zhì)較好、開挖深度較小的基坑工程的基坑工程缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：對開挖深度十分敏感，容易產(chǎn)生大對開挖深度十分敏感，容易產(chǎn)生大的變形的變形第8章基坑工程1

6、0第8章基坑工程11第8章基坑工程12地下連續(xù)墻接頭管接頭的施工程序a) 開挖槽段； b) 吊放接頭管和鋼筋籠； c) 澆筑砼；d) 拔出接頭管； e) 形成接頭第8章基坑工程13三、重力式圍護(hù)結(jié)構(gòu)三、重力式圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要為水泥土重力圍護(hù)結(jié)構(gòu)，通常由水主要為水泥土重力圍護(hù)結(jié)構(gòu)，通常由水泥攪拌樁組成。泥攪拌樁組成。特點(diǎn)：特點(diǎn)：水泥土和它包圍的天然土形成了水泥土和它包圍的天然土形成了重力擋土墻，可以維持土體穩(wěn)定重力擋土墻，可以維持土體穩(wěn)定適用：適用：較淺的、基坑周邊場地較寬裕的、較淺的、基坑周邊場地較寬裕的、對變形控制要求不高的基坑工程。對變形控制要求不高的基坑工程。第8章基坑工程14攪拌樁；插筋；

7、面板第8章基坑工程15四、內(nèi)撐式圍護(hù)結(jié)構(gòu)四、內(nèi)撐式圍護(hù)結(jié)構(gòu)由擋土結(jié)構(gòu)和支撐結(jié)構(gòu)兩部分組成由擋土結(jié)構(gòu)和支撐結(jié)構(gòu)兩部分組成 擋土結(jié)構(gòu)常由密排鋼筋混凝土樁和地下連續(xù)墻擋土結(jié)構(gòu)常由密排鋼筋混凝土樁和地下連續(xù)墻 支撐結(jié)構(gòu)有水平支撐和斜支撐兩種支撐結(jié)構(gòu)有水平支撐和斜支撐兩種 適用于適用于：各：各種土層和基種土層和基坑深度坑深度第8章基坑工程16 鋼管支撐鋼管支撐第8章基坑工程17 鋼筋混凝土支撐鋼筋混凝土支撐第8章基坑工程18第8章基坑工程19第8章基坑工程20第8章基坑工程21第8章基坑工程22特特 點(diǎn)點(diǎn)平面尺寸不大，且長短邊長相差不多的基坑宜布置角撐。它的平面尺寸不大，且長短邊長相差不多的基坑宜布置角

8、撐。它的開挖土方開挖土方空間較大，但變形控制要求不能很高空間較大，但變形控制要求不能很高鋼支撐和鋼筋混凝土支撐均可布置；支撐受力明確，鋼支撐和鋼筋混凝土支撐均可布置；支撐受力明確，安全穩(wěn)定安全穩(wěn)定，有利于，有利于墻體的變形控制，但墻體的變形控制，但開挖土方較為困難開挖土方較為困難多采用鋼筋混凝土支撐；多采用鋼筋混凝土支撐；中部形成大空間中部形成大空間，有利于開挖土方和主體結(jié)構(gòu)，有利于開挖土方和主體結(jié)構(gòu)施工施工多采用鋼筋混凝土支撐；多采用鋼筋混凝土支撐；支撐體系受力條件好支撐體系受力條件好；開挖空間大，便于施工；開挖空間大，便于施工開挖面積大、深度小的基坑宜采用；在軟弱土層中開挖面積大、深度小的

9、基坑宜采用；在軟弱土層中，不易控制基坑的穩(wěn)，不易控制基坑的穩(wěn)定和變形定和變形便于土方開挖和主體結(jié)構(gòu)施工，但僅便于土方開挖和主體結(jié)構(gòu)施工，但僅適用于周邊場地具有拉設(shè)錨桿的環(huán)適用于周邊場地具有拉設(shè)錨桿的環(huán)境和地質(zhì)條件境和地質(zhì)條件各種支撐的特點(diǎn)各種支撐的特點(diǎn)第8章基坑工程23五、拉錨式圍護(hù)結(jié)構(gòu)五、拉錨式圍護(hù)結(jié)構(gòu) 拉錨式圍護(hù)結(jié)構(gòu)由兩大結(jié)構(gòu)組成：擋土結(jié)構(gòu)和錨固結(jié)構(gòu)。拉錨式圍護(hù)結(jié)構(gòu)由兩大結(jié)構(gòu)組成：擋土結(jié)構(gòu)和錨固結(jié)構(gòu)。 擋土結(jié)構(gòu)有：鋼板樁、灌注樁排樁、地下連續(xù)墻等。擋土結(jié)構(gòu)有：鋼板樁、灌注樁排樁、地下連續(xù)墻等。 拉錨結(jié)構(gòu)有：錨桿和地面拉錨拉錨結(jié)構(gòu)有：錨桿和地面拉錨 適用于：砂土適用于：砂土或粘土地基或粘土地

10、基第8章基坑工程24六、土釘墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)六、土釘墻圍護(hù)結(jié)構(gòu) 通過在基坑邊坡中設(shè)置土釘，形成加筋土重力式擋土墻通過在基坑邊坡中設(shè)置土釘，形成加筋土重力式擋土墻 適用于：地下水位以上的地基適用于：地下水位以上的地基第8章基坑工程25各種圍護(hù)結(jié)構(gòu)的適用范圍各種圍護(hù)結(jié)構(gòu)的適用范圍結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 形形 式式適適 用用 范范 圍圍排排樁樁結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)稀疏排樁稀疏排樁土質(zhì)較好，地下水位低或降水效果好土質(zhì)較好，地下水位低或降水效果好連續(xù)排樁連續(xù)排樁土質(zhì)差，地下水位高或降水效果差土質(zhì)差，地下水位高或降水效果差框架式排樁框架式排樁單排樁剛度不能滿足變形要求單排樁剛度不能滿足變形要求組組合合排排樁樁結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)排樁加擋板排樁加擋

11、板排樁樁距較大，利用擋板傳遞土壓并有一定防滲作用排樁樁距較大，利用擋板傳遞土壓并有一定防滲作用排樁加水泥排樁加水泥攪拌樁攪拌樁以水泥攪拌樁互搭組成平面拱代替擋板傳遞土壓力，具有較好以水泥攪拌樁互搭組成平面拱代替擋板傳遞土壓力，具有較好防涌效果防涌效果排樁加水泥防排樁加水泥防滲墻滲墻地下水位較高的軟土地區(qū)地下水位較高的軟土地區(qū)排樁或組合排樁或組合排樁加錨桿結(jié)構(gòu)排樁加錨桿結(jié)構(gòu)開挖深度較大，排樁或組合排樁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度無法滿足要求開挖深度較大，排樁或組合排樁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度無法滿足要求地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)與地下室墻體合一，防滲性強(qiáng)，施工場地較小，開挖深度大與地下室墻體合一，防滲性強(qiáng)，施工場地較小，開挖深度

12、大沉井結(jié)構(gòu)沉井結(jié)構(gòu)軟土地區(qū)軟土地區(qū)重力式擋土墻結(jié)構(gòu)重力式擋土墻結(jié)構(gòu)具有一定施工空間，軟土地區(qū)具有一定施工空間，軟土地區(qū)第8章基坑工程268.3 支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載土壓力、水壓力計算，常采用以土壓力、水壓力計算，常采用以朗肯土壓力理朗肯土壓力理論論為基礎(chǔ)的計算方法，根據(jù)不同的土性和施工為基礎(chǔ)的計算方法，根據(jù)不同的土性和施工條件，分為條件，分為水土合算水土合算和和水土分算水土分算兩種方法。由兩種方法。由于水土分算和水土合算的計算結(jié)果于水土分算和水土合算的計算結(jié)果相差較大相差較大，對基坑擋土結(jié)構(gòu)工程造價影響很大，故需要非對基坑擋土結(jié)構(gòu)工程造價影響很大，故需要非常慎重的舍取，要根據(jù)具體情

13、況合理選擇。常慎重的舍取，要根據(jù)具體情況合理選擇。 第8章基坑工程271、 水土分算水土分算 水土分算是分別計算土壓力和水壓力，以兩者之和為總水土分算是分別計算土壓力和水壓力，以兩者之和為總的側(cè)壓力。的側(cè)壓力。 適用于土孔隙中存在適用于土孔隙中存在自由的重力水自由的重力水的情況或的情況或土的滲透性土的滲透性較好較好的情況，一般適用于的情況，一般適用于碎石土和砂土碎石土和砂土。hkckhpwaaa2hkckhpwppp2有效有效應(yīng)力應(yīng)力法法hkchkpwaaa2hkchkpwppp2總應(yīng)總應(yīng)力法力法第8章基坑工程282、水土合算法、水土合算法 水土合算是將土和土孔隙中的水看做同一分析對象，水土合

14、算是將土和土孔隙中的水看做同一分析對象， 適用于不透水和弱透水的黏土、粉質(zhì)黏土和粉土。適用于不透水和弱透水的黏土、粉質(zhì)黏土和粉土。aasatakckhp2ppsatpkckhp2有效有效應(yīng)力應(yīng)力法法aasatakchkp2ppsatpkchkp2總應(yīng)總應(yīng)力法力法第8章基坑工程298.4懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算 破壞形式破壞形式支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度破壞支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度破壞支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定破壞支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定破壞第8章基坑工程30一、懸臂圍護(hù)結(jié)構(gòu)的受力分析圖一、懸臂圍護(hù)結(jié)構(gòu)的受力分析圖懸臂樁工作原理簡圖懸臂樁工作原理簡圖 支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形第8章基坑工程31二、懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)計算

15、二、懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)計算懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)嵌固深度計算簡圖懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)嵌固深度計算簡圖1 1、嵌入深度的確定、嵌入深度的確定mjpjpjniaiaibebe11先假定一個嵌入深度先假定一個嵌入深度d,d,進(jìn)行進(jìn)行試算法，直到上式相等時為試算法，直到上式相等時為臨界深度臨界深度d d ，實(shí)際上應(yīng)考慮，實(shí)際上應(yīng)考慮安全儲備的要求安全儲備的要求: :)(2 . 1edet第8章基坑工程322 2、最大彎矩計算、最大彎矩計算mjpjniaiee110則支護(hù)的最大彎矩值：則支護(hù)的最大彎矩值：由剪力由剪力q q0 0條件確定最大彎條件確定最大彎矩和截面位置，即：矩和截面位置，即：mjpjpjniaiaiyey

16、em11max根據(jù)最大彎矩設(shè)計支護(hù)結(jié)構(gòu)的截面根據(jù)最大彎矩設(shè)計支護(hù)結(jié)構(gòu)的截面( (截面尺寸、配筋等截面尺寸、配筋等) )。第8章基坑工程338.5 單錨式圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析單錨式圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析 一、平衡法一、平衡法 (自由端法自由端法)適用于底端自由支承的單錨式擋土結(jié)構(gòu)適用于底端自由支承的單錨式擋土結(jié)構(gòu)可采用下列方法確定最小入土深度可采用下列方法確定最小入土深度d和水平向每延米所需和水平向每延米所需錨固力錨固力ra對對a點(diǎn)取矩，令：點(diǎn)取矩，令： 0e 0am則可解得。則可解得。第8章基坑工程34二、等值梁法二、等值梁法有支承的擋土結(jié)構(gòu)的變形曲形有有支承的擋土結(jié)構(gòu)的變形曲形有一一反彎點(diǎn)反彎點(diǎn)。等值梁法認(rèn)為該點(diǎn)的等值梁法認(rèn)為該點(diǎn)的彎矩為彎矩為0，于，于是可把擋土結(jié)構(gòu)劃分為圖示兩段想是可把擋土結(jié)構(gòu)劃分為圖示兩段想梁，上部為梁，上部為簡支梁簡支梁，下部為，下部為一次超一次超靜定結(jié)構(gòu)靜定結(jié)構(gòu)。這樣就可進(jìn)行計算了。這樣就可進(jìn)行計算了適用于適用于底端嵌固底端嵌固的單錨式擋土結(jié)構(gòu)的單錨式擋土結(jié)構(gòu)第8章基坑工程358.6基坑穩(wěn)定驗(yàn)算基坑穩(wěn)定驗(yàn)算 穩(wěn)定驗(yàn)算包括穩(wěn)定驗(yàn)算包括邊坡整體穩(wěn)定、抗隆起穩(wěn)定和抗?jié)B流穩(wěn)定邊坡整體穩(wěn)定、抗隆起穩(wěn)定和抗?jié)B流穩(wěn)定等。等。 邊坡整體穩(wěn)定主要是采用邊坡整體穩(wěn)定主要是采用瑞典圓弧法以及畢肖普法瑞典圓弧法以及畢肖普法 抗隆起穩(wěn)定主要采用抗隆起穩(wěn)定主要采用太沙基太沙基公式，該法適