基礎(chǔ)工程07基坑工程課件

1、 基礎(chǔ)工程 電子教案6.基坑工程 （1）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(jì)、施工和檢測等工作6.1.1 基坑工程概念及特點(diǎn)6.1.1 基坑工程概念及特點(diǎn)（2）基坑工程特點(diǎn) 一般為臨時(shí)性結(jié)構(gòu)，安全儲備相對較小，風(fēng)險(xiǎn)性較大 具有很強(qiáng)的區(qū)域性、個(gè)案性、綜合性 具有較強(qiáng)的時(shí)空效應(yīng) 對周邊環(huán)境影響較大6.1.1 基坑工程概念及特點(diǎn)（3）設(shè)計(jì)施工要求 滿足支護(hù)結(jié)構(gòu)本身強(qiáng)度、變形等安全要求的同時(shí)，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

2、供足夠的施工空間、地下水位以上施工），并保證施工安全 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)6.1.2 常用形式及適用條件 懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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)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(diǎn)：用深層攪拌機(jī)在地基深部將水泥和土體強(qiáng)制拌和而成；適合：軟土區(qū)的淺基坑(H6.0m)圖. 隔柵式水泥土樁墻6.1.2 常用形式及適用條件 內(nèi)撐式

3、支護(hù)結(jié)構(gòu) 特點(diǎn) 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)6.1.2 常用形式及適用條件 拉錨式支護(hù)結(jié)構(gòu) 特點(diǎn)：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6.1.2 常用形式及適用條件 土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 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6.1.2 常用形式及適用條件 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 水土壓力特點(diǎn) 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)

4、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(shí)一般呈直線分布；有支錨時(shí)，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(jì)算 圖. 理論假設(shè)土壓力與實(shí)測對比圖6.2 支護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向水土壓力計(jì)算 工程中常采用三角形與經(jīng)驗(yàn)矩形兩種模式：當(dāng)墻體位移較大時(shí)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(shí)，宜采用流網(wǎng)法或簡化分布圖計(jì)算。 圖6.9 Terzaghi-Peck土壓力分布修正 （a）砂;(b)中等飽和軟粘土；(c)硬粘土6.2 支護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向水土壓力計(jì)算 水土壓力計(jì)算方法 常采用蘭金土壓力理論計(jì)算，并分以下兩種形式： 水土分算 分別計(jì)算水、

5、土壓力后疊加，其中土壓力取土的g 、c、j計(jì)算，適用于砂性土和粉土。 水土合算 采用土的gsat、ccu、jcu計(jì)算總的水土壓力，適用于粘性土。6.3 懸臂式樁墻計(jì)算極限平衡法土壓力模式：三角形入土深t：靜力平衡條件(X0、M0)求解，計(jì)算步驟（略）樁墻實(shí)際嵌深應(yīng)適當(dāng)放大 (6-3)由剪力為零求出最大彎矩點(diǎn)深度，進(jìn)而求出最大彎矩，再據(jù)此配筋 圖.極限平衡法6.3 懸臂式樁墻計(jì)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（M0）求解，計(jì)算步驟（略）樁墻實(shí)際嵌深應(yīng)適當(dāng)放大 (6-4)由剪力為零求出最大彎矩點(diǎn)深度，進(jìn)而求出最大彎矩，再據(jù)此配筋 圖.布魯姆法6.4 單支點(diǎn)樁墻計(jì)算 頂端支錨處

6、無位移簡化為一簡支點(diǎn)；底端約束則視入土深而定 入土較淺時(shí) 支錨點(diǎn)A鉸支、下端自由； 由MA0求有效嵌深t 并按式(6-4)適當(dāng)放大圖. 計(jì)算簡圖6.4 單支點(diǎn)樁墻計(jì)算 由X=0求支點(diǎn)錨固力Ra：由剪力為零求出最大彎矩點(diǎn)深度：進(jìn)而求出最大彎矩，再據(jù)此配筋6.4 單支點(diǎn)樁墻計(jì)算 入土較深時(shí)支錨點(diǎn)A鉸支、下端嵌固的超靜定梁，按 等值梁法計(jì)算確定反彎點(diǎn)O（近似以凈土壓力零點(diǎn)代替）圖.13 單支點(diǎn)樁墻計(jì)算簡圖6.4 單支點(diǎn)樁墻計(jì)算 由等值梁AO求Ra和反彎點(diǎn)剪力Q0取下段OC為隔離體，由MC0求t，并按式(1)放大由等值梁AO求算最大彎矩Mmax 6.5 多支點(diǎn)樁墻計(jì)算 土質(zhì)較差，基坑較深時(shí)采用，支錨層

7、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(qiáng)度以及施工要求等因素確定常用分析計(jì)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(diǎn)法有限單元法 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(yàn)算所設(shè)計(jì)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 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(jì)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(jì)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

8、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(shí)，尚應(yīng)驗(yàn)算其整體穩(wěn)定性6.6.2 踢腳穩(wěn)定性分析 對象：單(多)支點(diǎn)結(jié)構(gòu)以支點(diǎn)(最下層支點(diǎn))為轉(zhuǎn)動點(diǎn)的失穩(wěn) Mp內(nèi)側(cè)被動土壓力對B點(diǎn)的力矩； Ma外側(cè)BD段主動土壓力對B點(diǎn)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(diǎn)土壓力強(qiáng)度； ht 最下層支點(diǎn)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(jì)算簡圖分析方法：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(yàn)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

9、 為土自重gh及超載q0；抗滑力為滑 面抗剪強(qiáng)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 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(jì)彎矩 注：采用試算法計(jì)算，當(dāng)求得KL為最小時(shí)的入土深即為所求嵌固深度hd，該法較適用于中等強(qiáng)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(shí)該假定顯然不合理，與實(shí)際不符 6.6.3 坑底抗隆起穩(wěn)定性分析 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

10、 太沙基和普朗特爾抗隆起算法 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) jg 時(shí)產(chǎn)生 近似按緊貼墻體的最短路線計(jì)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(yàn)算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(shí)易發(fā)生 要求：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(yàn)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

11、措施。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(diǎn)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(shí)，宜采用截水或回灌法。截水后基坑中的水量或水壓較大時(shí)，宜采用坑內(nèi)降水地下含水層滲透性強(qiáng)且厚度大時(shí)，可采用“懸掛式豎向截水坑內(nèi)井點(diǎn)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 地下水控制方法集水明排法降水法：輕型井點(diǎn)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(shí)應(yīng)注意充分調(diào)查含水層的埋藏條件及其水位或水壓

12、、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、地下水管線埋設(shè)情況)6.7 地下水控制 6.7 地下水控制 井點(diǎn)降水與回灌溝回灌井點(diǎn)降水與井點(diǎn)回灌圖.0 地下水控制示意圖附 等值梁概念 一端固支，一端簡支的梁(圖a)b點(diǎn)為彎矩反彎點(diǎn)(圖b)若在b點(diǎn)切開為兩段梁，并規(guī)定b點(diǎn)為左端梁的簡支點(diǎn)，則ab段內(nèi)的彎矩保持不變，簡支梁ab稱之為ac梁ab段的等值梁。附圖 等值梁法基本原理學(xué)習(xí)動物精神11、機(jī)智應(yīng)變的猴子：工作的流程有時(shí)往往是一成不變的，新人的優(yōu)勢在于不了解既有的做法，而能創(chuàng)造出新的創(chuàng)意與點(diǎn)子。一味 地接受工作的交付， 只能學(xué)到工作方法 的皮毛，能思考應(yīng) 變的人，才會學(xué)到 方法的精髓。 學(xué)習(xí)動物精神12、善解人意的海豚：常常問自己：我是主管該怎么辦才能有助于更好的處理事情的方法。在工作上善解人意， 會減輕主管、共 事者的負(fù)擔(dān)，也 讓你更具人緣。謝謝大家！學(xué)習(xí)動物精神11、機(jī)智應(yīng)變的猴子：工作的流程有時(shí)往往是一成不變的，新人的優(yōu)勢在于不了解既有的做法，而能創(chuàng)造出新的創(chuàng)意與點(diǎn)子。一味 地接受工作的交付， 只能學(xué)到工作方法 的皮毛，能思考應(yīng) 變的人，才會學(xué)到 方法的精髓。 學(xué)習(xí)動物精神12、善解人意的海豚：常常問自己：我是主管該怎么辦才能有助于更好的處理事情的方法。在工作上善解人意， 會減輕主管、共 事者的負(fù)擔(dān)，也 讓你