第11章基坑工程(2)

1、11.1 概述概述11.2 支護結構的受力及變形計算支護結構的受力及變形計算11.3 基坑地面沉降計算基坑地面沉降計算11.4 支護結構的穩(wěn)定性驗算支護結構的穩(wěn)定性驗算11.5 樁墻支護結構內力計算樁墻支護結構內力計算11.6 常見的基坑支護結構常見的基坑支護結構11.7 基坑降排水基坑降排水 第第1111章章 基坑工程基坑工程11.3 基坑地面沉降計算基坑地面沉降計算11.3.1 基坑降水引起的地面沉降基坑降水引起的地面沉降1）建筑物基礎下某層土體的附加沉降）建筑物基礎下某層土體的附加沉降 siiii/ Ehs（11-26）2）多個含水層組成，對各含水層降水處理時，）多個含水層組成，對各含水

2、層降水處理時， 地面產生總附加沉降量地面產生總附加沉降量 niss1i（11-27） 11.3.2 基坑開挖引起的地面沉降基坑開挖引起的地面沉降hdHSw245-/2zziV0Sw1yo沉降槽DiSmaxB0基坑開挖引起地面沉降計算圖基坑開挖引起地面沉降計算圖 基坑周圍地面變形與支擋結構剛度、基坑周圍地面變形與支擋結構剛度、支錨剛度和周圍土質等有關，基坑開挖支錨剛度和周圍土質等有關，基坑開挖引起的地面沉降一般采用引起的地面沉降一般采用R.B.Peck模式模式和土體損失理論來計算。和土體損失理論來計算。2x)(5 . 0max)(.ixxessnininininininininininiyzyz

3、zCBAzzzzzzzzn1i2i1ii1i14i13i12i13i12i1i12i1i （11-29）2.基坑開挖對周圍地面的影響范圍基坑開挖對周圍地面的影響范圍)2/45tan().(d0HHB3.沉降影響最為嚴重的范圍沉降影響最為嚴重的范圍)245tan(.2iHD4.沉降影響最為嚴重的范圍內的最大差異沉降率沉降影響最為嚴重的范圍內的最大差異沉降率HVI/ )2/45(tan53. 120max11.4 支護結構的穩(wěn)定性驗算支護結構的穩(wěn)定性驗算11.4.1 基坑的整體穩(wěn)定性驗算基坑的整體穩(wěn)定性驗算 11.4.2 重力式擋墻穩(wěn)定性驗算重力式擋墻穩(wěn)定性驗算 對于水泥土墻、土釘墻、加筋土等重力

4、式擋墻，除了進行整體穩(wěn)定性對于水泥土墻、土釘墻、加筋土等重力式擋墻，除了進行整體穩(wěn)定性驗算之外，還需按重力式擋土墻的計算方法，驗算其抗滑動穩(wěn)定性、抗傾驗算之外，還需按重力式擋土墻的計算方法，驗算其抗滑動穩(wěn)定性、抗傾覆穩(wěn)定性等。覆穩(wěn)定性等。 11.4.3 基坑抗隆起穩(wěn)定性驗算基坑抗隆起穩(wěn)定性驗算1. 臨界滑動面穩(wěn)定性驗算臨界滑動面穩(wěn)定性驗算 臨界滑動面穩(wěn)定性驗算臨界滑動面穩(wěn)定性驗算 2).(2.2dxHqxWM2020r.)2()(0 xxdxM2 . 1drl/MMK2. 地基承載力驗算地基承載力驗算 1）太沙基）太沙基-皮克皮克（Terzaghi-Peck）法法 Terzaghi-Peck法

5、法 HBqHP2)(j單位面積上的壓力：單位面積上的壓力： jjv22/BHqHBPP（11-34） 3）柯克和克里西澤爾）柯克和克里西澤爾（Caquot-Kerisel）法法 Caquot-Kerisel法法 以墻底的水平面為基準面，根據(jù)滑動理論：以墻底的水平面為基準面，根據(jù)滑動理論： tanp2tan2212/45taneKpepp）（tanp0deKHh 或或 則抗隆起安全系數(shù)為：則抗隆起安全系數(shù)為：0 . 1/ )(/d1d1hHHhhK11.4.4 基坑管涌驗算基坑管涌驗算 jK .w不發(fā)生管涌的條件也可寫成：不發(fā)生管涌的條件也可寫成： wdw2hhhK2wwdhhKh或或 2wwd

6、hKh11.4.5 有承壓水坑底的穩(wěn)定性驗算有承壓水坑底的穩(wěn)定性驗算為低抗承壓水水頭壓力，坑底不透水層厚度：為低抗承壓水水頭壓力，坑底不透水層厚度：)(.wtht1010wwhht或或 若上式計算要求得不到滿足，應將支擋結構嵌入到承壓水層以下；或者若上式計算要求得不到滿足，應將支擋結構嵌入到承壓水層以下；或者在承壓水中設置減壓抽水井，以減少承壓水層的水頭壓力。在承壓水中設置減壓抽水井，以減少承壓水層的水頭壓力。 11.5 樁墻支護結構內力計算樁墻支護結構內力計算11.5.1 懸臂式支護結構懸臂式支護結構 1. 單排式懸臂支護單排式懸臂支護abcEaEpifgdljHtt1ekt20 . 2/a

7、cpcMM1)2 . 11 . 1 (tt 4）支護樁截面設計）支護樁截面設計 2. 雙排式懸臂支護雙排式懸臂支護 11.5.2 單錨式支護結構單錨式支護結構1.淺埋式單錨支護結構淺埋式單錨支護結構 tCa)DBHA(Kp-Ka)b)fc)d)MmaxHaep-eaeaeaepEpEaHpRaRa簡支梁法計算淺埋式單錨支護結構簡支梁法計算淺埋式單錨支護結構 aa2KRh （11-45）2. 深埋式單錨支護結構深埋式單錨支護結構RaRaP0adoabcfedhHtot1x等值梁法計算深埋式單錨支護結構等值梁法計算深埋式單錨支護結構解法一：按淺埋式單錨支護結構計算解法一：按淺埋式單錨支護結構計算解

8、法二：按深埋式單錨支護結構計算解法二：按深埋式單錨支護結構計算11.5.3 多層錨拉支護結構多層錨拉支護結構1. 支錨結構的間距布置形式和設計計算支錨結構的間距布置形式和設計計算（1）等彎矩布置）等彎矩布置hh1h2h3h4h5PiMmax支錨的等彎矩布置支錨的等彎矩布置 （2）等反力布置）等反力布置 MmaxHhh1h2h3h4KaKaH0.15PPPPPACBD支錨的等反力布置支錨的等反力布置（3）等間距布置）等間距布置 KaHKaHR1R2R3R4R3Mh1h2h3h4h5t0qhi /10qhi /20h3/2h4/2R2R1R4R32/ )(1iillqqlR（11-53） 支錨等間

9、距布置計算簡圖支錨等間距布置計算簡圖 2. 護樁的入土深度計算護樁的入土深度計算ABCDEMKGRNFQJHhit1KaHKa(Kp-Ka)t1(Kp-Ka)盾恩近似法計算圖盾恩近似法計算圖 對于多層支撐（或錨拉）板樁墻的入對于多層支撐（或錨拉）板樁墻的入土深度，可采用盾恩近似法或等值梁法土深度，可采用盾恩近似法或等值梁法計算。盾恩近似法計算步驟如下：計算。盾恩近似法計算步驟如下：跨距：跨距： 1i32thEK （11-55）彎矩：彎矩： 21iaE)32(12thHKM（11-56）(Kp-Ka)t1KaHRBRCRDABCDKFNGPM圖E1E2E3E42m3m3m1mH=9mt1ea3.

10、 支護結構設計應注意的幾個問題支護結構設計應注意的幾個問題本次課小結：本次課小結：11.3 基坑地面沉降計算基坑地面沉降計算11.3.1 基坑降水引起的地面沉降基坑降水引起的地面沉降11.3.2 基坑開挖引起的地面沉降基坑開挖引起的地面沉降11.4 支護結構的穩(wěn)定性驗算支護結構的穩(wěn)定性驗算11.4.1 基坑的整體穩(wěn)定性驗算基坑的整體穩(wěn)定性驗算11.4.2 重力式擋墻穩(wěn)定性驗算重力式擋墻穩(wěn)定性驗算11.4.3 基坑抗隆起穩(wěn)定性驗算基坑抗隆起穩(wěn)定性驗算11.4.4 基坑管涌驗算基坑管涌驗算11.4.5 有承壓水坑底的穩(wěn)定性驗算有承壓水坑底的穩(wěn)定性驗算11.5 樁墻支護結構內力計算樁墻支護結構內力計

11、算11.5.1 懸臂式支護結構懸臂式支護結構 11.5.2 單錨式支護結構單錨式支護結構 1.淺埋式單錨支護結構淺埋式單錨支護結構 2. 深埋式單錨支護結構深埋式單錨支護結構11.5.3 多層錨拉支護結構多層錨拉支護結構 1. 支錨結構的層間距布置形式和設計計算支錨結構的層間距布置形式和設計計算 2. 護樁的入土深度計算護樁的入土深度計算 3. 支護結構設計應注意的幾個問題支護結構設計應注意的幾個問題11.6 常見的基坑支護結構常見的基坑支護結構11.6.1 錨桿支護錨桿支護 利用地層提供給錨桿的錨固力來維護排樁墻支護結構物的穩(wěn)定，控制住利用地層提供給錨桿的錨固力來維護排樁墻支護結構物的穩(wěn)定，

12、控制住基坑或邊坡巖土體變形的一種支護方法，稱之為錨桿支護?；踊蜻吰聨r土體變形的一種支護方法，稱之為錨桿支護。 對于預應力錨桿，應用較多的是水泥砂漿錨桿，它是借助于水泥砂漿凝對于預應力錨桿，應用較多的是水泥砂漿錨桿，它是借助于水泥砂漿凝結固化而產生的與圍巖之間的粘結力或握固力，將錨桿桿體與孔壁牢牢地結固化而產生的與圍巖之間的粘結力或握固力，將錨桿桿體與孔壁牢牢地連結在一起，從而形成錨固力的。連結在一起，從而形成錨固力的。1. 錨桿的結構組成錨桿的結構組成 水泥砂漿錨桿由拉桿、錨固體、水泥砂漿錨桿由拉桿、錨固體、非錨固段、腰梁、錨桿頭部等組成。非錨固段、腰梁、錨桿頭部等組成。 1）拉桿。）拉桿。

13、 作用是將來自錨桿頭作用是將來自錨桿頭部的力傳到錨固體中。部的力傳到錨固體中。 拉桿全長等于有效錨固段長度與拉桿全長等于有效錨固段長度與非錨固段長度之和。錨拉桿材料有非錨固段長度之和。錨拉桿材料有粗鋼筋、鋼絞線、綱管等。粗鋼筋、鋼絞線、綱管等。 2）錨固體。）錨固體。錨固體是錨桿的有效錨固部分，它將將來自拉桿錨固體是錨桿的有效錨固部分，它將將來自拉桿的力通過水泥砂漿結石體與巖土體之間的相互作用，以側阻力或端的力通過水泥砂漿結石體與巖土體之間的相互作用，以側阻力或端阻力（擴大頭受壓面阻力）形式傳給穩(wěn)固的巖土層中。阻力（擴大頭受壓面阻力）形式傳給穩(wěn)固的巖土層中。 3）錨桿頭部。）錨桿頭部。它是工程

14、構筑物與拉桿的連接部分，起到將來它是工程構筑物與拉桿的連接部分，起到將來自構筑物的力（如側土壓力）牢固地傳給拉桿的作用；錨桿頭部一自構筑物的力（如側土壓力）牢固地傳給拉桿的作用；錨桿頭部一般由臺座（或稱為錨座）、承壓墊板、緊固器等組成。般由臺座（或稱為錨座）、承壓墊板、緊固器等組成。2錨桿受力分析錨桿受力分析3. 土層錨桿的設計計算土層錨桿的設計計算錨桿軸向受拉承載力計算圖錨桿軸向受拉承載力計算圖 2）錨桿的軸向受拉承載力設計值）錨桿的軸向受拉承載力設計值1）錨桿的布置）錨桿的布置s221kjsjk1isiku/)(2ddclqdlqdN 錨桿自由段長度計算圖錨桿自由段長度計算圖3）錨桿的自由

15、段長度）錨桿的自由段長度 錨桿的自由段長度應超過土體潛在的滑移錨桿的自由段長度應超過土體潛在的滑移面面1.0m以上，且大于以上，且大于5m。)2/45sin(/ )2/45sin(kktf ll4）錨桿桿體的截面面積計算）錨桿桿體的截面面積計算 普通鋼筋：普通鋼筋： 預應力鋼筋：預應力鋼筋： yus/ fNA pyup/ fNA 5）錨桿水平拉力設計值）錨桿水平拉力設計值 cosudNT 6）錨桿預加力值）錨桿預加力值（鎖定值）（鎖定值） 4錨桿的施工要點錨桿的施工要點施工工藝包括錨孔鉆進、拉桿組裝與安放、灌注漿液、張拉與鎖定等。施工工藝包括錨孔鉆進、拉桿組裝與安放、灌注漿液、張拉與鎖定等。1

16、231234512345611.6.2 土釘墻土釘墻1.土釘墻加固機理與應用范圍土釘墻加固機理與應用范圍2.土釘墻的構造土釘墻的構造橫向主筋縱向主筋網筋護頂面層砼泄水孔土釘角鋼倒刺錐形封口出漿口土釘墻一般由土釘、面層、泄排水系統(tǒng)等三部分組成。土釘墻一般由土釘、面層、泄排水系統(tǒng)等三部分組成。3. 土釘墻設計計算土釘墻設計計算1）土釘布置）土釘布置王步云建議土釘筋桿直徑王步云建議土釘筋桿直徑d可按下式估算：可按下式估算：2）單根土釘受拉荷載標準值）單根土釘受拉荷載標準值 ihvjjkcos/SSpT計算得出單根土釘承受的極限拉力：計算得出單根土釘承受的極限拉力：yk2kjs41 . 1fdTF3）

17、土釘抗拉承載力設計值）土釘抗拉承載力設計值 基坑側壁安全等級為二級時，土釘基坑側壁安全等級為二級時，土釘抗拉承載力設計值應按試驗確定。抗拉承載力設計值應按試驗確定。 安全等級為三級時，按下式計算：安全等級為三級時，按下式計算：4）土釘整體穩(wěn)定性分析）土釘整體穩(wěn)定性分析 土釘墻應根據(jù)施工期間不同開挖深度及基土釘墻應根據(jù)施工期間不同開挖深度及基坑底面以下可能滑動面采用圓弧滑動簡單條坑底面以下可能滑動面采用圓弧滑動簡單條分法進行整體穩(wěn)定性驗算。分法進行整體穩(wěn)定性驗算。mjniniTbqWssLc1njkiii01ii1iktancos)(0sin)(tan)sin(21)cos(ii01i0kiki

18、jijbqWsni5）土釘墻外部穩(wěn)定性驗算）土釘墻外部穩(wěn)定性驗算 土釘加筋土體形成的結構可看作一個整體，按重力式擋土墻驗算其抗傾土釘加筋土體形成的結構可看作一個整體，按重力式擋土墻驗算其抗傾覆穩(wěn)定、抗滑穩(wěn)定等外部穩(wěn)定性。覆穩(wěn)定、抗滑穩(wěn)定等外部穩(wěn)定性。 抗滑動穩(wěn)定性安全系數(shù)為：抗滑動穩(wěn)定性安全系數(shù)為： 3 . 1/ )(axayhEEWK土釘墻的抗傾覆穩(wěn)定性安全系數(shù)為：土釘墻的抗傾覆穩(wěn)定性安全系數(shù)為：6 . 13.2.axayqHEbEbWK4. 土釘墻施工工藝土釘墻施工工藝11.6.3 水泥土墻水泥土墻1. 水泥土墻應用范圍與特點水泥土墻應用范圍與特點 2. 水泥土墻結構型式水泥土墻結構型式L

19、R3水泥土墻設計要點水泥土墻設計要點 對于基坑支護的水泥土墻，可按重力式擋土墻進行設計計算，其設計對于基坑支護的水泥土墻，可按重力式擋土墻進行設計計算，其設計內容主要有抗傾覆計算、抗滑移計算、整體穩(wěn)定計算和墻身應力驗算等內容主要有抗傾覆計算、抗滑移計算、整體穩(wěn)定計算和墻身應力驗算等 。1）當水泥土墻底部位于碎石土或砂土時。水泥土墻的墻體厚度設計值：）當水泥土墻底部位于碎石土或砂土時。水泥土墻的墻體厚度設計值：)232(2)(5)2 . 1 (10wawpdw0dcspipaia0hhhHhHEhEhb2）當水泥土墻底部位于粘性土或粉土時。水泥土墻的墻體厚度設計值：）當水泥土墻底部位于粘性土或粉

20、土時。水泥土墻的墻體厚度設計值：)()2 . 1 (2dcspipaia0hHEhEhb11.6.4 逆作拱墻逆作拱墻1. 逆作拱墻的計算要求逆作拱墻的計算要求/tan3 . 1) 1(0ktanpkkqeKcH在均布荷載作用下，圓形閉合拱墻結構軸向壓力設計值：在均布荷載作用下，圓形閉合拱墻結構軸向壓力設計值： ia0iRe35. 1hN2. 逆作拱墻的構造要求逆作拱墻的構造要求基坑底地面地面基坑底基坑底基坑底地面地面11.6.5 SMW工法工法1. SMW工法原理與應用工法原理與應用a)b)c)d)e)2. SMW工法計算要點工法計算要點l1l2heBcl2de1Q1Q1Q2qqql2B /

21、2l3de2de1N45451）型鋼凈間距的確定）型鋼凈間距的確定 ehBl2c22）水泥土強度校核）水泥土強度校核 l1l2heBcl2de1Q1Q1Q2qqql2B /2l3de2de1N4545 型鋼型鋼“連續(xù)連續(xù)”布置布置 型鋼型鋼“間隔間隔”布置布置 l1l2heBcl2de1Q1Q1Q2qqql2B /2l3de2de1N4545 此種布置型式，除進行上述截面驗算外，此種布置型式，除進行上述截面驗算外，還需校核水泥土搭接處抗剪強度。還需校核水泥土搭接處抗剪強度。s2e3c222dqlAQ22qlN cf2fBqlAN11.7 基坑降排水基坑降排水11.7.1 明溝排水工程明溝排水工

22、程普通明溝排水法普通明溝排水法分層明溝排水法分層明溝排水法11.7.2 井點降水法類型及適用情況井點降水法類型及適用情況1. 輕型井點輕型井點真空泵井點設真空泵井點設備工作原理圖備工作原理圖(b) 射流器構造射流器構造射流泵井點設備工作射流泵井點設備工作原理圖原理圖(a) 工作簡圖工作簡圖2噴射井點噴射井點噴射井點噴射井點3. 電滲井點電滲井點123 圖圖11-46 電滲井點工作原理示意圖電滲井點工作原理示意圖 1. 井點管；井點管；2. 金屬棒；金屬棒；360v直流電源直流電源4管井井點管井井點 5. 聯(lián)合井點聯(lián)合井點管井井點構造管井井點構造不透水層原水位面引滲井點示意引滲井點示意水平輻射井

23、點示意水平輻射井點示意11.7.3 井點降水工程設計井點降水工程設計1. 基坑總涌水量的計算基坑總涌水量的計算lSh0HlR2rSlMhH0HRSR2rMh0SR1）潛水完整井）潛水完整井 )/lg()2(366. 10OXRSSHKQ2）潛水非完整井）潛水非完整井 4000000025 . 0lglg)2(366. 1hlhhXlXRSSHKQ3）承壓完整井）承壓完整井 )/lg(73. 200XRkMsQ 4）承壓非完整井）承壓非完整井 425 . 0)/lg(73. 2000MlMMXlXRKMSQ)lg(1lg732. 0n2122ArrrnRKQHh)(1lg366. 0n21ArrrtgnRKMQHH抽水影響半徑抽水影響半徑R： 潛水含水層：潛水含水層： KHSR2 承壓含水層：承壓含水層： KSR10KTHXR2202. 設計單井出水量設計單井出水量3s120KlrqirKHq50. 2