第六章 基坑工程

1、2022-5-20第第 6 章章基基 坑坑 工工 程程2022-5-20內(nèi)容提要 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性驗(yàn)算支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性驗(yàn)算基坑降基坑降排水設(shè)計(jì)排水設(shè)計(jì)2022-5-201、概念、概念基坑工程是我國當(dāng)前地基基礎(chǔ)領(lǐng)域一個(gè)重要的研究方向。屬于巖土工程的一部分，是一個(gè)綜合性的巖土工程難題，它是指建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)工程或其他地下工程施工中所進(jìn)行的基坑開挖、降水、支護(hù)和土體加固以及監(jiān)測(cè)等的綜合性工程。其是一個(gè)古老而又有時(shí)代特點(diǎn)的巖土工程課題。2022-5-202 2、基坑工程的特點(diǎn)、基坑工程的特點(diǎn)（1）基坑圍護(hù)體系是臨時(shí)結(jié)構(gòu)，安全儲(chǔ)備較小，具有較大的風(fēng)險(xiǎn)性。（2）基坑工程具有

2、很強(qiáng)的區(qū)域性。（3）基坑工程具有很強(qiáng)的個(gè)性。（4）基坑工程綜合性強(qiáng)。（5）基坑工程具有較強(qiáng)的時(shí)空效應(yīng)。（6）基坑工程是系統(tǒng)工程。2022-5-20基坑開挖時(shí)，如巖土體較為均勻且坡頂無堆積荷載、坡底以上無地下水，則可以采用放坡開挖。放坡控制的邊坡高度和坡度可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或參照同類巖土體的穩(wěn)定坡高和坡度確定。當(dāng)無經(jīng)驗(yàn)時(shí)，可按表6-1、表6-2確定。2022-5-20土層類別土的狀態(tài)坡高允許值（m）坡度（高寬比）允許值人工填土中密以上51:1.001:1.50粘性土堅(jiān)硬61:0.501:1.00硬塑51:0.801:1.25可塑51:1.001:1.50粉土中密51:1.001:1.25碎土石稍密51:

3、0.751:1.00中密51:0.501:0.75密實(shí)61:0.401:0.50表表6-1 土層邊坡允許坡度值土層邊坡允許坡度值（取自中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程（JGJI20-99）巖土類別巖土類型風(fēng)化程度坡度（高寬比）允許值坡高8m8m坡高15m硬質(zhì)巖砂巖、石灰?guī)r、千枚巖、花崗巖微風(fēng)化1:0.01:0.11:0.11:0.2中風(fēng)化1:0.11:0.21:0.21:0.4強(qiáng)風(fēng)化1:0.21:0.41:0.41:0.6軟質(zhì)巖泥巖、砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)砂巖微風(fēng)化1:0.21:0.31:0.31:0.4中風(fēng)化1:0.31:0.41:0.41:0.6強(qiáng)風(fēng)化1:0.41:0.61:0.61:0

4、.8極軟巖泥巖、砂質(zhì)泥巖微風(fēng)化1:0.31:0.41:0.41:0.6中風(fēng)化1:0.41:0.61:0.61:0.82022-5-20表表6-2 巖土邊坡允許坡度值巖土邊坡允許坡度值（取自中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程（JGJI20-99）如果坡高大于表6-1、表6-2允許值時(shí)。應(yīng)設(shè)置過渡平臺(tái)分級(jí)放坡，土質(zhì)邊坡的過渡平臺(tái)的寬度一般為12m，巖土邊坡的過渡平臺(tái)寬度應(yīng)不小于0.5m。采用人工放坡開挖時(shí)，應(yīng)采取坡頂、坡腳和坡面排降水措施。對(duì)坡面應(yīng)采取水泥砂漿抹面、沙（土）包疊置、塑料薄膜覆蓋、噴漿或掛網(wǎng)噴混凝土等保護(hù)措施。2022-5-20支撐開挖當(dāng)基坑位于城市中心地帶、建筑物稠密地區(qū)時(shí)

5、，往往就不具備放坡開挖的條件。因?yàn)榉牌麻_挖需要基坑平面以外有足夠的空間供放坡之用，如在此空間內(nèi)存在鄰近建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)、地下管線、運(yùn)輸?shù)缆返?，都不允許放坡，此時(shí)就只能采用圍護(hù)墻進(jìn)行垂直開挖的施工方法。如在坑內(nèi)對(duì)圍護(hù)墻加設(shè)支撐稱為內(nèi)支撐。如在坑外對(duì)圍護(hù)墻拉設(shè)支撐，則稱拉錨（土錨）。2022-5-20 支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)支撐體系包括圍檁、支撐和立柱。2022-5-20圖6-1 對(duì)撐式內(nèi)支撐1圍檁；2支撐；3立柱；4樁（工程樁或?qū)ＴO(shè)樁）；5圍護(hù)墻支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)支撐，按材料分為鋼支撐和鋼筋混凝土支撐兩類。鋼支撐常用者為鋼管支撐和型鋼支撐兩種。 鋼筋混凝土支撐，是隨著挖土的加深，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)定的位置現(xiàn)場(chǎng)支模澆筑的

6、支撐。支護(hù)結(jié)構(gòu)的支撐在平面上的布置形式有角撐、對(duì)撐、桁架式、框架式、環(huán)形等。支護(hù)結(jié)構(gòu)的支撐在豎向的布置，主要取決于基坑深度、圍護(hù)墻種類、挖土方式、地下結(jié)構(gòu)各層樓蓋和地板的位置等。2022-5-202022-5-202022-5-202022-5-20目前廣泛使用的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)類型主要有以下幾大類：（1）放坡開挖及簡(jiǎn)易圍護(hù)結(jié)構(gòu)；（2）懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)；（3）內(nèi)撐式圍護(hù)結(jié)構(gòu)；（4）拉錨式維護(hù)結(jié)構(gòu)；（5）土釘墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)；（6）其它型式圍護(hù)結(jié)構(gòu)。主要有門架式圍護(hù)結(jié)構(gòu)；拱式組合型圍護(hù)結(jié)構(gòu)；錨噴網(wǎng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)；加筋水泥土墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)；凍結(jié)法圍護(hù)結(jié)構(gòu)等。 放坡開挖結(jié)構(gòu)及適用范圍2022-5-202022-5-20懸

7、臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)及適用范圍 懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖如圖6-5所示。懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)常采用鋼筋混凝土樁排樁墻、木板樁、鋼板樁、鋼筋混凝土板樁、地下連續(xù)墻等型式。 懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)適用于土質(zhì)較好、開挖深度較淺的基坑工程。2022-5-20內(nèi)撐式圍護(hù)結(jié)構(gòu)及適用范圍 內(nèi)撐式圍護(hù)結(jié)構(gòu)由圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系和內(nèi)撐體系兩部分組成。圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系常采用鋼筋混凝土樁排樁墻和地下連續(xù)墻型式。內(nèi)撐體系可采用水平支撐和斜支撐。根據(jù)不同開挖深度又可采用單層水平支撐、二層水平支撐及多層水平支撐，分別如圖6-6（a）（b）及（d）所示。當(dāng)基坑平面面積很大，而開挖深度不太大時(shí)，宜采用單層斜支撐如圖6-6（c）所示。 內(nèi)撐式圍護(hù)結(jié)構(gòu)適用范圍廣，可

8、適用各種土層和基坑深度。2022-5-202022-5-20拉錨式圍護(hù)結(jié)構(gòu)及適用范圍 拉錨式圍護(hù)結(jié)構(gòu)由圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系和錨固體系兩部分組成。 圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系同于內(nèi)撐式結(jié)構(gòu)，常采用鋼筋混凝土排樁墻和地下連續(xù)墻兩種。錨固體系可分為錨桿式和地面拉錨式兩種。隨基坑深度不同，錨桿式也可分為單層錨桿、二層錨桿和多層錨桿。地面拉錨式圍護(hù)結(jié)構(gòu)和雙層錨桿式圍護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖分別如圖6-7（a）和（b）所示。地面拉錨式需要有足夠的場(chǎng)地設(shè)置錨樁，或其他錨固物。錨桿式需要地基土能提供錨桿較大的錨固力。錨桿式較適用于砂土地基，或粘土地基。由于軟粘土地基不能提供錨桿較大的錨固力，所以很少使用。2022-5-202022-5-20土

9、釘墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)及適用范圍 土釘一般通過鉆孔、插筋和注漿來設(shè)置，傳統(tǒng)上稱砂漿錨桿。 土釘墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)適用于地下水位以上或人工降水后的粘性土、粉土、雜質(zhì)土及非松散砂土、卵石土等，不適用于淤泥質(zhì)土及未經(jīng)降水處理地下水位一下的土層地基中基坑圍護(hù)。土釘墻圍護(hù)基坑深度一般不超過18m，使用期限不超過18個(gè)月。2022-5-20其他形式圍護(hù)結(jié)構(gòu)及適用范圍 門架式圍護(hù)結(jié)構(gòu)門架式圍護(hù)結(jié)構(gòu) 門架式圍護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖如圖6-9所示。門架式圍護(hù)結(jié)構(gòu)適用于開挖深度已超過懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)的合理圍護(hù)深度的基坑工程。其合理圍護(hù)深度可通過計(jì)算確定。 噴錨網(wǎng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)噴錨網(wǎng)圍護(hù)結(jié)構(gòu) 噴錨網(wǎng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)是由錨桿（或錨索）、鋼筋網(wǎng)噴射混凝土面層于邊

10、坡土體組成。噴錨網(wǎng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖如圖6-10所示。分析計(jì)算主要考慮土坡穩(wěn)定。不適用于含淤泥土和流砂的土層。2022-5-20 凍結(jié)法圍護(hù)凍結(jié)法圍護(hù) 通過凍結(jié)基坑四周土體，利用凍結(jié)土抗剪強(qiáng)度高，止水性能好的特性，保持基坑邊坡穩(wěn)定。凍結(jié)法圍護(hù)對(duì)地基土類適用范圍廣，但應(yīng)考慮其凍融過程對(duì)周圍的影響，電源不能中斷，以及工程費(fèi)用等問題。2022-5-202022-5-20圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算包含一下三中結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算：（1）懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算（2）錨式圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算（3）土層錨桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算懸臂式支擋結(jié)構(gòu)主要依靠嵌入坑底土內(nèi)的深度平衡上部地面超載、主動(dòng)土壓力及水壓力所形成的側(cè)壓力

11、。因此，對(duì)于懸臂式支擋結(jié)構(gòu)，嵌入深度至關(guān)重要。同時(shí)需計(jì)算支擋結(jié)構(gòu)所承受的最大彎矩，以便進(jìn)行支擋結(jié)構(gòu)的斷面設(shè)計(jì)和構(gòu)造。2022-5-202022-5-202022-5-202022-5-202022-5-202022-5-20錨式圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 錨式圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算分為三部分： （1）支擋結(jié)構(gòu)頂部拉錨設(shè)計(jì)計(jì)算 （2）支擋結(jié)構(gòu)任意位置拉錨設(shè)計(jì)計(jì)算 （3）支擋結(jié)構(gòu)多層拉錨設(shè)計(jì)計(jì)算。2022-5-20支擋結(jié)構(gòu)頂部拉錨的設(shè)計(jì)計(jì)算2022-5-202022-5-202022-5-202022-5-20支擋結(jié)構(gòu)任意位置的拉錨設(shè)計(jì)計(jì)算 支擋結(jié)構(gòu)任意位置的拉錨計(jì)算分兩種情況進(jìn)行： （1）支擋結(jié)構(gòu)嵌入深度較淺

12、 （2）支擋結(jié)構(gòu)嵌入深度較深2022-5-202022-5-202022-5-202022-5-202022-5-202022-5-202022-5-202022-5-202022-5-202022-5-20支擋結(jié)構(gòu)多層拉錨的設(shè)計(jì)計(jì)算2022-5-202022-5-202022-5-202022-5-202022-5-202022-5-202022-5-202022-5-202022-5-20土層錨桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算2022-5-202022-5-202022-5-202022-5-202022-5-202022-5-202022-5-202022-5-20 支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性驗(yàn)算包含以下內(nèi)容： （1）基坑整體穩(wěn)定 （2）抗隆起穩(wěn)定 （3）抗?jié)B流穩(wěn)定等基坑整體穩(wěn)定性驗(yàn)算2022-5-202022-5-202022-5