基坑工程PPT課件

1 6 基坑工程 2 2 6 基坑工程 內(nèi)容提要 基坑常用支護(hù)形式及其特點基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)水土壓力計算懸臂式樁墻設(shè)計計算單支點與多支點樁墻計算基坑整體穩(wěn)定性分析地下水控制簡介 3 3 6 基坑工程 基本概念建筑基坑指為進(jìn)行建 構(gòu) 筑物基礎(chǔ)與地下室施工所開挖的地面以下空間基坑工程指對基坑進(jìn)行包括土體 降水和開挖在內(nèi)的一系列勘察 設(shè)計 施工和檢測等工作 6 1 1基坑工程概念及特點 4 4 6 基坑工程 6 1 1基坑工程概念及特點 基坑工程特點一般為臨時性結(jié)構(gòu) 安全儲備相對較小 風(fēng)險性較大具有很強的區(qū)域性 個案性 綜合性具有較強的時空效應(yīng)對周邊環(huán)境影響較大 5 5 6 基坑工程 6 1 1基坑工程概念及特點 設(shè)計施工要求滿足支護(hù)結(jié)構(gòu)本身強度 變形等安全要求的同時 確保周圍環(huán)境的安全保證安全可靠的前提下 具有較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效應(yīng)為施工提供最大限度的方便 如提供足夠的施工空間 地下水位以上施工 并保證施工安全 6 6 6 基坑工程 6 1 2常用形式及適用條件 放坡開挖及簡易支護(hù)適合 土質(zhì)好 開挖深度不大 有足夠放坡場所 圖 基坑簡易支護(hù) a 土袋或塊石堆砌支護(hù) b 短樁支護(hù) 7 7 6 基坑工程 6 1 2常用形式及適用條件 懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)特點依靠足夠的入土深度和結(jié)構(gòu)抗彎能力維持坑壁穩(wěn)定 水平位移是支護(hù)深度的五次方 對開挖深度敏感 適合土質(zhì)較好 開挖深度較淺 圖 懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu) 8 8 6 基坑工程 6 1 2常用形式及適用條件 水泥土樁墻支護(hù)結(jié)構(gòu)特點 用深層攪拌機(jī)在地基深部將水泥和土體強制拌和而成 適合 軟土區(qū)的淺基坑 H 6 0m 圖 隔柵式水泥土樁墻 9 9 6 基坑工程 6 1 2常用形式及適用條件 內(nèi)撐式支護(hù)結(jié)構(gòu)特點包括支護(hù)樁或墻和內(nèi)支撐 內(nèi)支撐會占用施工空間 適合各種地基土層 圖 內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu) 10 10 6 基坑工程 6 1 2常用形式及適用條件 拉錨式支護(hù)結(jié)構(gòu)特點 包括支護(hù)樁或墻和錨桿 適合 不宜用于軟粘土地層中 圖 a 地面拉錨 b 土層拉錨 11 11 6 基坑工程 6 1 2常用形式及適用條件 土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)特點由被加固的原位土體 土釘和砼面板組成 適合地下水位以上的粘性土 砂土和碎石土等 不適合于淤泥或淤泥質(zhì)土 圖 土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖 12 12 6 基坑工程 其他形式 雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu) 連拱式支護(hù)結(jié)構(gòu) 逆作拱墻支護(hù)結(jié)構(gòu) 圖 其它結(jié)構(gòu)示意圖 6 1 2常用形式及適用條件 13 13 6 基坑工程 水土壓力特點水土壓力隨基坑開挖進(jìn)程逐步動態(tài)形成 分布形式主要與支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移形式與位移量有關(guān) 且不完全對應(yīng)靜止或主動狀態(tài) 無支錨時一般呈直線分布 有支錨時 土壓力一般呈上下小 中間大的拋物線或更復(fù)雜的分布形式 6 2支護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向水土壓力計算 圖 理論假設(shè)土壓力與實測對比圖 14 14 6 基坑工程 6 2支護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向水土壓力計算 工程中常采用三角形與經(jīng)驗矩形兩種模式 當(dāng)墻體位移較大時一般采用前者 否則采用后者 基坑內(nèi)外有穩(wěn)態(tài)滲流時宜采用流網(wǎng)法或簡化分布圖計算 圖6 9Terzaghi Peck土壓力分布修正 a 砂 b 中等飽和軟粘土 c 硬粘土 15 15 6 基坑工程 6 2支護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向水土壓力計算 水土壓力計算方法常采用蘭金土壓力理論計算 并分以下兩種形式 水土分算分別計算水 土壓力后疊加 其中土壓力取土的g c j 計算 適用于砂性土和粉土 水土合算采用土的gsat ccu jcu計算總的水土壓力 適用于粘性土 16 16 6 基坑工程 6 3懸臂式樁墻計算 極限平衡法土壓力模式 三角形入土深t 靜力平衡條件 X 0 M 0 求解 計算步驟 略 樁墻實際嵌深應(yīng)適當(dāng)放大 6 3 由剪力為零求出最大彎矩點深度 進(jìn)而求出最大彎矩 再據(jù)此配筋 圖 極限平衡法 17 17 6 基坑工程 6 3懸臂式樁墻計算 布魯姆簡化法土壓力模式 三角形入土深度 靜力平衡條件 M 0 求解 計算步驟 略 樁墻實際嵌深應(yīng)適當(dāng)放大 6 4 由剪力為零求出最大彎矩點深度 進(jìn)而求出最大彎矩 再據(jù)此配筋 圖 布魯姆法 18 18 6 基坑工程 6 4單支點樁墻計算 頂端支錨處無位移簡化為一簡支點 底端約束則視入土深而定入土較淺時支錨點A鉸支 下端自由 由 MA 0求有效嵌深t并按式 6 4 適當(dāng)放大 圖 計算簡圖 19 19 6 基坑工程 6 4單支點樁墻計算 由 X 0求支點錨固力Ra 由剪力為零求出最大彎矩點深度 進(jìn)而求出最大彎矩 再據(jù)此配筋 20 20 6 基坑工程 6 4單支點樁墻計算 入土較深時支錨點A鉸支 下端嵌固的超靜定梁 按等值梁法計算確定反彎點O 近似以凈土壓力零點代替 圖 13單支點樁墻計算簡圖 21 21 6 基坑工程 6 4單支點樁墻計算 由等值梁AO求Ra和反彎點剪力Q0取下段OC為隔離體 由 MC 0求t 并按式 1 放大由等值梁AO求算最大彎矩Mmax 22 22 6 基坑工程 6 5多支點樁墻計算 土質(zhì)較差 基坑較深時采用 支錨層數(shù)及位置根據(jù)土層分布與性質(zhì) 基坑深度 支護(hù)結(jié)構(gòu)剛度和材料強度以及施工要求等因素確定常用分析計算方法 等值梁法連續(xù)梁法支撐荷載1 2分擔(dān)法彈性支點法有限單元法 23 23 6 基坑工程 6 6基坑穩(wěn)定性分析 分析目的 確定合理的嵌固深度 或驗算所設(shè)計的支擋結(jié)構(gòu)是否穩(wěn)定和合理分析內(nèi)容整體穩(wěn)定性踢腳穩(wěn)定性坑底抗隆起穩(wěn)定性基坑抗?jié)B流穩(wěn)定性分析方法 工程地質(zhì)對比法 力學(xué)分析法 24 24 6 基坑工程 6 6 1基坑整體穩(wěn)定性分析 方法 圓弧滑動面簡單條分法 按總應(yīng)力法計算ci ji i土條底的粘聚力和內(nèi)摩擦角 Li i土條底面面積 Wi i土條重量 按飽和容重計算 qi i土條底面傾角 圖 4基坑整體穩(wěn)定性分析 注意 對有軟弱夾層 傾斜基巖面等 宜采用非圓弧滑動面 當(dāng)嵌固深度下部存在軟弱土層時 尚應(yīng)驗算其整體穩(wěn)定性 25 25 6 基坑工程 6 6 2踢腳穩(wěn)定性分析 對象 單 多 支點結(jié)構(gòu)以支點 最下層支點 為轉(zhuǎn)動點的失穩(wěn)Mp 內(nèi)側(cè)被動土壓力對B點的力矩 Ma 外側(cè)BD段主動土壓力對B點的力矩 Ep 基坑內(nèi)側(cè)被動土壓力 ea b ea d 基坑外側(cè)B D點土壓力強度 ht 最下層支點離基坑底的距離 hd 支護(hù)結(jié)構(gòu)的嵌固深度 圖 5踢腳計算簡圖 26 26 6 基坑工程 分析方法 考慮墻體極限彎矩的抗隆起分析法 普朗特爾 Prandtl 與太沙基 Terzaghi 的抗隆起驗算法考慮墻體極限彎矩的抗隆起分析假定開挖面以下墻體對抗隆起有利 且土體沿墻底按圓弧滑動 滑動力為土自重gh及超載q0 抗滑力為滑面抗剪強度 要求 6 6 3坑底抗隆起穩(wěn)定性分析 圖 6抗隆起分析示意圖 27 27 6 基坑工程 滑動力矩 抗滑力矩 Mh 基坑底面處墻體極限抵抗彎矩 可取該處墻體設(shè)計彎矩注 采用試算法計算 當(dāng)求得KL為最小時的入土深即為所求嵌固深度hd 該法較適用于中等強度和較軟弱的粘性土由于假定滑動面通過墻底 故hd過小時該假定顯然不合理 與實際不符 6 6 3坑底抗隆起穩(wěn)定性分析 28 28 6 基坑工程 太沙基和普朗特爾抗隆起分析墻底平面為極限承載力的求解基準(zhǔn)面 參照按Prandtl Terzaghi公式 要求 Prandtl公式 Terzaghi公式 6 6 3坑底抗隆起穩(wěn)定性分析 圖 7太沙基和普朗特爾抗隆起算法 29 29 6 基坑工程 坑底抗流砂穩(wěn)定性流砂 當(dāng)基坑底部向上的動水壓力 滲透力 j g 時產(chǎn)生近似按緊貼墻體最短路線計算最大滲透力 則抗流砂穩(wěn)定安全系數(shù)應(yīng) hw 墻后地下水位埋深 gw 地下水重度 kN m3 6 6 4基坑滲流穩(wěn)定性分析 圖 8基坑抗流砂驗算 30 30 6 基坑工程 6 6 4基坑滲流穩(wěn)定性分析 基坑底土突涌穩(wěn)定性原因 基底不透水層較薄且其下有較大水壓的滯水層或承壓水層時易發(fā)生基坑底土突涌穩(wěn)定性應(yīng)滿足hs 不透水層厚度 H 承壓水高于含水層頂板的高度 圖 9基坑底抗突涌穩(wěn)定性驗算 注 若坑底土抗突涌穩(wěn)定性不滿足要求 可采用隔水擋墻隔斷滯水層 加固基坑底部地基等處理措施 31 31 6 基坑工程 常用的處理措施一般中粗砂以上粒徑土用水下開挖或堵截法 中砂和細(xì)砂土用井點法和管井法 淤泥或粘土用真空法或電滲法當(dāng)降水危及基坑及周邊環(huán)境時 宜采用截水或回灌法 截水后基坑中的水量或水壓較大時 宜采用坑內(nèi)降水地下含水層滲透性強且厚度大時 可采用 懸掛式豎向截水 坑內(nèi)井點降水 或 懸掛式豎向截水 水平封底 止水帷幕通常采用水泥攪拌樁 旋噴樁等 其形式有二 含水層較薄 穿過含水層插入隔水層或不透水層中 含水層較厚 懸吊在透水層中 6 7地下水控制 32 32 6 基坑工程 地下水控制方法集水明排法降水法 輕型井點法 噴射 管井 和深井泵 截水和回灌技術(shù) 回灌溝 回灌井選擇降水方法時應(yīng)注意充分調(diào)查含水層的埋藏條件及其水位或水壓 透水性及富水性 地下水的排泄能力場地周圍地下水的利用情況場地條件 周圍建筑物及道路情況