西南交大深基坑工程講座課件1382016年

深基坑坑工程程西南交交通大大學(xué)土土木工工程學(xué)學(xué)院巖土工工程系系毛堅(jiān)強(qiáng)強(qiáng)2015年12月1.基坑工工程綜綜述2.基坑工工程設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算方方法3.施工監(jiān)監(jiān)測及及信息息化施施工4.總結(jié)及及展望望（1）臨時(shí)時(shí)結(jié)構(gòu)構(gòu)：安安全儲(chǔ)儲(chǔ)備小小，風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)較較大。。（4）綜合合性巖巖土工工程問問題：：強(qiáng)度度、穩(wěn)穩(wěn)定性性、變變形、、滲流流。（2）區(qū)域域性和和個(gè)案案性較較強(qiáng)。。（3）綜合合性很很強(qiáng)的的系統(tǒng)統(tǒng)工程程：工工程地地質(zhì)、、巖土土、結(jié)結(jié)構(gòu)、、環(huán)境境。（5）設(shè)計(jì)計(jì)與施施工需需考慮慮時(shí)空空效應(yīng)應(yīng)。（6）與周周邊環(huán)環(huán)境關(guān)關(guān)系密密切，，對其其影響響較大大。1.基坑工工程綜綜述1.1基坑工工程的的特點(diǎn)點(diǎn)放坡開開挖（（無支支護(hù)））及簡簡易支支護(hù)基坑支支護(hù)形形式土釘墻墻水泥土土墻排樁樁地下連連續(xù)墻墻1.2.1按支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)形式式分類類1.2基坑的的分類類及方方案選選擇單一型復(fù)合型單排樁雙排樁懸臂式支撐式（內(nèi)撐）錨拉式（外錨）懸臂式支撐式（內(nèi)撐）支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)與與主體體結(jié)構(gòu)構(gòu)結(jié)合合的逆逆作法法1）水泥泥土重重力式式圍護(hù)護(hù)墻（4）計(jì)算算時(shí)作作為剛剛性結(jié)結(jié)構(gòu)（（重力力式的的）。。（1）多用用于軟軟土，，深層層攪拌拌法或或旋噴噴法施施工。。（2）通常?；涌娱_挖挖深度度7m。（3）墻寬寬0.7~1.0倍的基基坑開開挖深深度，，多采采用格柵式布置。深層攪拌機(jī)成孔2）土釘墻墻支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)（1）構(gòu)造和和施工插筋、掛網(wǎng)、注漿噴混凝土（2）優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)ⅰ）結(jié)構(gòu)輕輕，柔性性大，有有良好的的延性，，抗震性性能好。。ⅱ）施工設(shè)設(shè)備簡單單，所需需場地小小，方便便靈活，，施工速速度快。。ⅲ）材料用用量及工工程量小小，工程程造價(jià)低低（為其其他類型型支護(hù)的的2/3~4/5）。（3）缺點(diǎn)點(diǎn)ⅰ）基坑深深度有限限。ⅱ）土層變變形及沉沉降不易易控制。。（4）適用范范圍?。┑叵滤灰陨仙稀⒆苑€(wěn)穩(wěn)性較好好的土層層（一般般黏性土土、弱膠膠結(jié)或較較密實(shí)的的無黏性性土）；；ⅱ）埋深不不很大（（12m，非淤泥泥質(zhì)土；；6m，淤泥質(zhì)質(zhì)土）；ⅲ）土層變變形控制制的要求求不嚴(yán)格格；ⅳ）有較寬寬松的施施工場地地。（土土釘不超超出紅線線外）15m成都地鐵鐵車站基基坑（基基坑深度度15m，土釘支支護(hù)）土層變形形過大造造成的裂裂縫土釘墻+預(yù)應(yīng)力錨索土釘墻+微型樁+預(yù)應(yīng)力錨索復(fù)合型土土釘墻3）排樁支支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)樁的類型型板樁（鋼鋼、鋼筋筋混凝土土預(yù)制））鋼筋混凝凝土樁（（預(yù)制、、現(xiàn)場灌灌注）鋼筋混凝凝土-素混凝土土咬合樁樁型鋼水泥泥土攪拌拌墻（SMW）（1）類型型支撐形式式內(nèi)撐外錨預(yù)應(yīng)力錨錨索（錨錨桿）水平：單單向、雙雙向、桁桁架式豎向（立立柱）豎向斜撐撐內(nèi)撐外錨斜撐（2）平面布布置形式式（3）優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)?。┹^土釘釘支護(hù)適適于更深深的基坑坑，能較較好地控控制土層層變形。。ⅱ）較地下下連續(xù)墻墻施工工工藝簡單單，成本本低，平平面布置置靈活。。（4）缺點(diǎn)點(diǎn)防滲及整整體性不不如地下下連續(xù)墻墻。鋼板樁+鋼管內(nèi)撐撐排樁支護(hù)護(hù)（地鐵鐵車站基基坑，深深度23m，人工挖挖孔樁+4道鋼管內(nèi)內(nèi)撐）排樁支護(hù)護(hù)（旋挖挖樁+鋼筋混凝凝土內(nèi)撐撐+鋼管內(nèi)撐撐）雙向鋼管管內(nèi)撐的的基坑成都國金金中心大大廈基坑坑（最大大深度34m）排樁支護(hù)護(hù)：人工挖孔孔樁+9道預(yù)應(yīng)力力錨索人工挖孔樁+9道預(yù)應(yīng)力錨索承壓型囊囊式擴(kuò)體體錨索承壓型囊囊式擴(kuò)體體錨索型鋼水泥泥土攪拌拌樁拔出型鋼預(yù)制樁支支護(hù)H型鋼內(nèi)撐撐角撐立柱鋼管斜撐撐桁架式內(nèi)內(nèi)撐成都，綠綠地蜀峰峰468基坑臨街，地地下管線線多臨地鐵二二號線3層鋼筋混混凝土內(nèi)內(nèi)撐1層鋼筋混混凝土內(nèi)內(nèi)撐+4道預(yù)應(yīng)力力錨索基坑開挖挖深度約約30m灌注樁+3層鋼筋混混凝土內(nèi)內(nèi)撐灌注樁（直徑1.2m，間距2.2m）地鐵車站站出入口鋼筋混凝凝土內(nèi)撐撐灌注樁+1層鋼筋混混凝土內(nèi)內(nèi)撐+4道預(yù)應(yīng)力力錨索4道預(yù)應(yīng)力力錨索1層鋼筋混混凝土內(nèi)內(nèi)撐灌注樁（直徑1.2m，間距2.2m）成都，綠綠地蜀峰峰468基坑疏排樁+土釘支護(hù)護(hù)（1）組成排樁（單單排或雙雙排）+土釘+（預(yù)應(yīng)力力錨桿或或內(nèi)支撐撐）間距：(2~6)D（2）原理排樁提供供主要的的支撐力力并控制制變形，，土釘保保證樁間間土的穩(wěn)穩(wěn)定性。。4）地下連連續(xù)墻（1）優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)?。﹦偠却蟠?，支撐撐能力強(qiáng)強(qiáng)，基坑坑穩(wěn)定性性好，土土層變形形小。ⅱ）墻身防防滲性能能好，坑坑內(nèi)降水水對坑外外影響小小。（2）缺點(diǎn)點(diǎn)?。U泥漿漿處理。。ⅱ）粉砂地地層中易易坍壁。。ⅲ）施工技技術(shù)要求求高。iv）厚度度具有固固定的模模數(shù)，不不如灌注注樁靈活活。ⅲ）可作為為地下室室的外墻墻，縮短短工期，，降低造造價(jià)。（3）適用條條件?。┥疃却蟠蟮幕涌?。ⅱ）周圍環(huán)環(huán)境對變變形控制制要求高高。ⅲ）圍護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)需作作為主體體結(jié)構(gòu)一一部分，，且基坑坑施工階階段具有有較高的的防水、、防滲要要求。iv）逆作作法地上上、地下下同步施施工時(shí)，，多采用用地下連連續(xù)墻。。39導(dǎo)墻施工導(dǎo)墻完成泥漿池成槽施工鋼筋籠吊裝鎖口管起拔砼澆筑地下連續(xù)續(xù)墻的施施工成都火車車北站擴(kuò)擴(kuò)能改造造行包房房工程基坑深度度15.05m連續(xù)墻厚厚度1m，深度32m素混凝土土距地鐵最最小間距距10.25m（2層地下室室，逆作作法施工工）5）地下連連續(xù)墻+逆作內(nèi)襯襯用于懸索索橋錨碇碇基礎(chǔ)的的施工。。先做地地下連續(xù)續(xù)墻，再再分層逆逆作內(nèi)襯襯，并開開挖。地下連續(xù)續(xù)墻+逆作內(nèi)襯襯（陽邏長長江大橋橋錨碇基基坑，內(nèi)內(nèi)徑70m，開挖深深度45m，墻厚1.5~2.5m）1）按基坑與與主體結(jié)結(jié)構(gòu)施工工順序的的分類順作法逆作法順逆結(jié)合合法1.2.2支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)與與主體體結(jié)構(gòu)構(gòu)結(jié)合合及逆逆作法法主樓先先順作作，裙裙樓后后逆作作裙樓先先逆作作，主主樓后后順作作中心順順作，，周邊邊逆作作2）逆作作法優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)：?。前灏宄蔀闉闄M撐撐，剛剛度大大，省省材料料。ⅱ）地上上、地地下同同時(shí)施施工，，縮短短工期期。ⅲ）以首首層樓樓板為為施工工平臺(tái)臺(tái)，節(jié)節(jié)省施施工空空間。。缺點(diǎn)點(diǎn)：：?。┘夹g(shù)術(shù)復(fù)雜雜，對對施工工要求求高。。ⅱ）逆作作暗挖挖，作作業(yè)環(huán)環(huán)境差差，影影響結(jié)結(jié)構(gòu)質(zhì)質(zhì)量。。ⅲ）與主主體結(jié)結(jié)構(gòu)關(guān)關(guān)聯(lián)度度大，，受主主體結(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)進(jìn)度的的制約約。半逆作全逆作適用條條件：：ⅰ）大面面積開開挖，，可節(jié)節(jié)省支支撐。。ⅱ）基坑坑周邊邊環(huán)境境復(fù)雜雜、敏敏感，，可控控制變變形。。ⅲ）施工工場地地緊張張，節(jié)節(jié)省空空間。。ⅳ）工期期進(jìn)度度要求求高，，縮短短工期期。3）支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)與主主體結(jié)結(jié)構(gòu)（（地下下）的的結(jié)合合?。﹪o(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)與地地下室室墻體的的結(jié)合合方式式單一墻墻分離墻墻重合墻墻混合墻墻ⅱ）梁（（板））與圍圍護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)的的連接接“兩墻墻（地地下連連續(xù)墻墻及地地下室室邊墻墻）合合一””時(shí)，地下連連續(xù)墻墻與板板之間間的連連接可可按板板的厚厚度（（剛度度）采采用剛性連連接和鉸接兩種方方式。。板的的厚度度較大大時(shí)（（相對對于連連續(xù)墻墻的厚厚度）），可可采用用預(yù)埋埋鋼筋筋接駁駁器、、預(yù)埋埋鋼筋筋等剛剛性連連接方方式，，以承承受彎彎矩；；較小小時(shí)，，則采采用預(yù)預(yù)埋鋼鋼筋或或剪力力連接接件等等鉸接接方式式。圍護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)與與地下下室外外墻相相互分分開時(shí)時(shí)，從結(jié)構(gòu)構(gòu)受力力、構(gòu)構(gòu)造要要求及及防水水的角角度出出發(fā)，，地下下室外外墻與與其相相鄰梁梁板需需同時(shí)時(shí)澆筑筑，故故外墻墻與圍圍護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)之之間有有一定定距離離。此此時(shí)需需解決決兩個(gè)個(gè)問題題：一一是圍圍護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)與與梁、、板之之間傳傳力體體系的的設(shè)置置，二二是邊邊跨結(jié)結(jié)構(gòu)二二次澆澆筑接接縫止止水和和傳力力體系系穿外外墻處處的止止水。?；炷列弯摻M合支撐混凝土型鋼組合支撐ⅲ）臨時(shí)時(shí)立柱柱與結(jié)結(jié)構(gòu)柱柱臨時(shí)支支柱是是指為為滿足足基坑坑開挖挖過程程中支支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)受受力要要求而而設(shè)置置的立立柱，，多采采用角角鋼格格構(gòu)柱柱或鋼鋼柱，，最終終作為為結(jié)構(gòu)構(gòu)柱的的一部部分，，“一柱柱一樁樁”是常用用的方方式。。當(dāng)臨臨時(shí)立立柱需需承擔(dān)擔(dān)更大大荷載載（常常見于于上部部結(jié)構(gòu)構(gòu)同時(shí)時(shí)施工工且樓樓層較較高或或局部部荷載載較大大時(shí)）），也也可采采用“一柱柱多樁樁”的形式式，通通常其其施工工較為為復(fù)雜雜，經(jīng)經(jīng)濟(jì)性性較差差。4）工程程實(shí)例例?。┠喜髮W(xué)學(xué)第第二附附屬醫(yī)醫(yī)院醫(yī)醫(yī)療中中心大大樓圍護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)：：鉆孔孔灌注注樁施工：：全逆逆作ⅱ）上海海世博博500kV地下變變電站站工程程基坑坑圍護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)：：地下下連續(xù)續(xù)墻+環(huán)向水水平支支撐;施工：：半逆逆作基坑面面積50000m2，開挖挖深度度13.3m。若全順順作，，臨時(shí)時(shí)支撐撐工作作量大大，造造價(jià)高高；全全逆作作，暗暗挖工工作量量大，，出土土困難難。最最終采用中心順順作，，周邊邊逆作作的方法法。②①③④⑥⑧⑦⑤⑤ⅲ）上海海仲盛商商業(yè)中中心基基坑上海國際廣場二期基坑（逆作法）1.2.3各類支支護(hù)方方式的的適用用條件件2.基坑工工程設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算方方法2.3土釘墻墻計(jì)算算2.5基坑變變形計(jì)計(jì)算2.1基坑設(shè)設(shè)計(jì)原原則和和內(nèi)容容2.2基坑穩(wěn)穩(wěn)定性性分析析2.6基坑的的時(shí)空空效應(yīng)應(yīng)2.4排樁、、地下下連續(xù)續(xù)墻結(jié)結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算2.1.1原則則2.1.2規(guī)劃、、設(shè)計(jì)計(jì)、施施工、、監(jiān)測測內(nèi)容容（1）滿足足結(jié)構(gòu)構(gòu)強(qiáng)度度、變變形、、穩(wěn)定定性要要求，，保證證周圍圍環(huán)境境安全全。（2）較好好的技技術(shù)、、經(jīng)濟(jì)濟(jì)和環(huán)環(huán)境效效應(yīng)。。（3）施工工方便便，安安全。。（1）建筑筑場地地的水水文地地質(zhì)條條件勘勘查及及周邊邊環(huán)境境調(diào)查查。（2）支護(hù)護(hù)體系系方案案技術(shù)術(shù)經(jīng)濟(jì)濟(jì)比較較和選選型。。（3）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)，強(qiáng)度、、變形、穩(wěn)穩(wěn)定性檢算算，土體變變形驗(yàn)算。。（4）排水、降降水設(shè)計(jì)，，對周邊環(huán)環(huán)境的影響響。（5）施工方案案設(shè)計(jì)。（6）監(jiān)測方案案設(shè)計(jì)。2.1基坑設(shè)計(jì)原原則和內(nèi)容容2.1.3基坑計(jì)算的的主要內(nèi)容容基坑穩(wěn)定性性整體穩(wěn)定性性抗隆起穩(wěn)定定性抗傾覆、水水平滑移穩(wěn)穩(wěn)定性（重重力式支護(hù)護(hù)）抗?jié)B流、承承壓水穩(wěn)定定性支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力變形截面尺寸及及配筋（鋼鋼筋混凝土土）變形形地表沉降坑外土體變變形坑底隆起降水和開挖引起降水和排水水系統(tǒng)基坑計(jì)算嵌固深度（以樁、墻墻支護(hù)結(jié)構(gòu)為例））2.2基坑的破壞壞形式及穩(wěn)穩(wěn)定性分析析（1）開挖坡度度過陡、土土釘長度不不夠、樁（（墻）入土土深度偏淺淺，無法給給土體提供供足夠的阻阻力，導(dǎo)致致整體失穩(wěn)穩(wěn)破壞。（2）支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)強(qiáng)度不夠夠，在土壓壓力作用下下發(fā)生破壞壞，進(jìn)一步步導(dǎo)致土體體的破壞。。常見誘因降雨或地表表水的滲入入基坑周邊堆堆載振動(dòng)2.2.1破壞形式（3）因地下水水的滲流導(dǎo)導(dǎo)致管涌、、流砂，承承壓水導(dǎo)致致突涌等導(dǎo)導(dǎo)致基坑土土層發(fā)生破破壞。各類支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)穩(wěn)破壞形式式隆起破壞（1）土體失穩(wěn)穩(wěn)破壞入土深度不不夠或超挖挖入土深度不不夠錨桿長度不不夠分區(qū)開挖，，放坡過陡陡（超大基坑坑）（2）支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)破壞剪切破壞彎曲破壞（3）滲透性破破壞坑底突涌管涌破壞涌砂內(nèi)撐破壞錨桿破壞排樁支護(hù)基基坑失穩(wěn)破破壞基坑失穩(wěn)破破壞基坑圍護(hù)樁樁折斷杭州地鐵車車站基坑破破壞（2008年）杭州地鐵車車站基坑破破壞（地下下連續(xù)墻折折斷）止水帷幕滲滲漏，樁間間流土地面塌陷基坑發(fā)生流流土與地面面塌陷基坑坑底承承壓水突涌涌自來水管接頭漏水自來水接接頭爆管管自來水管接頭漏水導(dǎo)致致的基坑坑破壞2.2.2穩(wěn)定性分分析要求：樁、墻等等的嵌固固深度、、錨桿（（錨索））的錨固固長度應(yīng)應(yīng)足夠大大，滿足足穩(wěn)定性性的要求求。1）懸臂式式2）單支點(diǎn)點(diǎn)安全系數(shù)數(shù)一級：≥1.25二級：≥1.2三級：≥1.15（1）支擋結(jié)結(jié)構(gòu)的嵌嵌固深度度驗(yàn)算主動(dòng)土壓壓力合力力至底端的距離主動(dòng)土壓壓力合力力至支點(diǎn)的距離建筑基坑坑支護(hù)技技術(shù)規(guī)程程（JGJ120-2012）主動(dòng)土壓壓力被動(dòng)土壓壓力3）雙排樁樁被動(dòng)土壓壓力合力力主動(dòng)土壓壓力合力力結(jié)構(gòu)及樁樁間土自自重之和和（2）整體穩(wěn)穩(wěn)定性驗(yàn)驗(yàn)算下滑力矩抗滑力矩（土體）抗滑力矩（錨桿）瑞典圓弧弧滑動(dòng)法法（通過試算，確定最最危險(xiǎn)滑滑面，以以及相應(yīng)應(yīng)的安全全系數(shù)））安全系數(shù)數(shù)一級：≥1.35二級：≥1.3三級：≥1.25孔隙水壓壓力錨桿與滑滑面的夾夾角切向分力力抗剪強(qiáng)度度（切向向）增量量（3）基底隆隆起穩(wěn)定定性驗(yàn)算算安全系數(shù)一級：≥1.8二級：≥1.6三級：≥1.4隆起破壞2.3土釘墻計(jì)計(jì)算2.3.1土釘?shù)氖苁芰μ攸c(diǎn)點(diǎn)（2）不同的的滑面形形式假設(shè)設(shè)（1）土釘墻墻的受力力主動(dòng)區(qū)：：土體通過過摩阻力力向土釘釘傳遞荷荷載。穩(wěn)定區(qū)：：土體通過過摩阻力力提供承承載力。。土釘上摩摩阻力方方向直線滑面對數(shù)螺旋線滑面折線滑面復(fù)合型（3）土釘與與錨桿受受力特點(diǎn)點(diǎn)的對比比預(yù)應(yīng)力錨錨索（錨錨桿）土釘釘軸向應(yīng)力摩阻力軸向應(yīng)力摩阻力錨索分自自由段和和錨固段段，土釘釘是全長長粘結(jié)的的。在錨索的錨固段段，錨索索的軸力力隨錨固固深度逐逐漸衰減減，摩阻阻力與拉拉力反向向。對土釘來說，在在主動(dòng)區(qū)，土體向向坑內(nèi)產(chǎn)產(chǎn)生位移移，通過過摩擦力力向土釘釘施加向向坑內(nèi)方方向的拉拉力，因因此土釘釘拉力隨隨深度逐逐漸增長長，直到到滑面位位置；進(jìn)進(jìn)入穩(wěn)定區(qū)后，土體體為土釘釘提供摩摩阻力，，拉力逐逐漸衰減減。故土土釘?shù)妮S軸力隨深深度由小小到大，，再減小小，釘-土之間的的摩擦力力有正有有負(fù)?；嫖恢弥?.3.2土釘計(jì)算算破壞形式式：單個(gè)個(gè)土釘從從土中拔拔出。單根土釘釘所受的的拉力（1）單根土土釘抗拉拉承載力力第j根土釘土壓力土釘間距距土釘與水水平面的的夾角安全系數(shù)數(shù)一級:（不適用）二級：≥1.6三級：≥1.4軸向拉力力調(diào)整系系數(shù)（調(diào)整后后土釘軸軸力之和和保持不不變）0.6~1.0h主動(dòng)土壓力承載力拉力單根土釘釘?shù)目拱伟纬休d力力主動(dòng)土壓壓力折減減系數(shù)1）土壓力力按基坑坑側(cè)壁直直立（=90o）時(shí)計(jì)算算。非直直立時(shí)，，只有部部分土壓壓力需土土釘承擔(dān)擔(dān)，故1。2）基坑側(cè)側(cè)壁直立立（=90o）時(shí)，=1。極限摩阻阻力h滑動(dòng)面（2）土釘桿桿體受拉拉承載力力j土釘滑動(dòng)動(dòng)面以外外穿過的的第i層土（3）整體穩(wěn)穩(wěn)定性驗(yàn)驗(yàn)算同前。穩(wěn)定段土釘支護(hù)護(hù)基坑失失穩(wěn)破壞壞2.3.3復(fù)合型土土釘墻（（聯(lián)合支支護(hù)）土釘墻+預(yù)應(yīng)力錨錨索（錨錨桿）（1）與基本本型土釘釘墻相比比，可適適用于更更差的土土層和更更深的基基坑。（2）與其他他類型支支護(hù)相比比，仍保保持了土土釘墻造造價(jià)低、、工期短短、設(shè)設(shè)備簡單單、施工工方便的的特點(diǎn)。。土釘墻+隔水帷幕幕土釘墻+微型樁土釘墻+隔水帷幕幕+預(yù)應(yīng)力錨錨索（錨錨桿）土釘墻+微型樁+預(yù)應(yīng)力錨錨索（錨錨桿）土釘墻+攪拌樁+微型樁土釘墻+隔水帷幕幕+微型樁+預(yù)應(yīng)力錨錨索（錨錨桿）特點(diǎn)2.3.4工程實(shí)例例深圳長城城盛世家家園高層層住宅基基坑（2002，最大開開挖深度度21.7m）（1）土層（2）開挖及及支護(hù)方方案土釘墻+預(yù)應(yīng)力錨錨索土釘墻+預(yù)應(yīng)力錨錨索土釘墻+隔水帷幕幕+預(yù)應(yīng)力錨錨索土釘墻+隔水帷幕幕+預(yù)應(yīng)力錨錨索+微型樁（3）水平位位移及沉沉降監(jiān)測測結(jié)果（4）經(jīng)濟(jì)效效益造價(jià)約為為樁+預(yù)應(yīng)力錨錨索方案的2/3，節(jié)省500~600萬元。北側(cè)沉降降東側(cè)沉降降東側(cè)水平平位移南側(cè)水平平位移深圳南山山文化中中心區(qū)水水處理站站基坑（1）工程概概況（2）水平位位移及沉沉降監(jiān)測測結(jié)果2.4排樁、地地下連續(xù)續(xù)墻結(jié)構(gòu)構(gòu)計(jì)算2.4.1荷載-結(jié)構(gòu)法土體與結(jié)結(jié)構(gòu)之間間的相互互作用完完全以荷荷載的形形式反映映。作用用在結(jié)構(gòu)構(gòu)上的荷荷載為主主動(dòng)（被被動(dòng)）土土壓力，，不考慮慮擋土結(jié)結(jié)構(gòu)變形形所產(chǎn)生生的土抗抗力。荷載（土土壓力））-結(jié)構(gòu)荷載（土土壓力））-彈簧（土土）-結(jié)構(gòu)初始應(yīng)力力場-土體-結(jié)構(gòu)荷載-結(jié)構(gòu)法計(jì)算模型型及計(jì)算算方法分分類彈性支點(diǎn)點(diǎn)法有限元法法、有限限差分法法《建筑基坑坑支護(hù)技技術(shù)規(guī)程程JGJ120——99》中懸臂樁樁的結(jié)構(gòu)構(gòu)內(nèi)力計(jì)計(jì)算模型型計(jì)算模型型與結(jié)構(gòu)構(gòu)的實(shí)際際受力變變形相差差較大，，在新的的“基坑坑規(guī)范””中已取取消。2.4.2作用在結(jié)結(jié)構(gòu)上的的荷載-土壓力的計(jì)算（1）經(jīng)典土土壓力理理論土壓力和位移之間的關(guān)系（剛性擋土結(jié)構(gòu)）1）影響土土壓力的的主要因因素a.土的性質(zhì)質(zhì)；b.擋土結(jié)構(gòu)構(gòu)位移的的方向和和大??；；c.擋土結(jié)構(gòu)構(gòu)的剛度度。假設(shè)：墻背光滑滑、墻后后土體處處于極限限狀態(tài)。。土體處于于極限狀態(tài)態(tài)時(shí)的土壓壓力。3）Rankine土壓理論論土壓力：：沿高度線線性分布布。為土土體處于于極限狀狀態(tài)時(shí)的的土壓力力，與結(jié)結(jié)構(gòu)的位位移及變變形無關(guān)關(guān)。2）主動(dòng)土土壓力和和被動(dòng)土土壓力（2）規(guī)范中中的土壓壓力模式式建筑基坑坑支護(hù)技技術(shù)規(guī)程程JGJ120——20121）地下水水位以上上或水土土合算的的土層主動(dòng)土壓力系數(shù)主動(dòng)土壓壓力土重產(chǎn)生生的豎向向應(yīng)力外荷載產(chǎn)產(chǎn)生的豎豎向應(yīng)力力主動(dòng)土壓壓力被動(dòng)土壓壓力豎向壓力被動(dòng)土壓力系數(shù)土重產(chǎn)生生的豎向向應(yīng)力豎向壓力被動(dòng)土壓壓力2）水土分分算的土土層主動(dòng)土壓壓力被動(dòng)土壓壓力外側(cè)水壓壓力內(nèi)側(cè)水壓壓力（3）土壓力力計(jì)算時(shí)時(shí)的水土土分算和和水土合合算適用于黏黏性土，，如黏土土、粉質(zhì)質(zhì)黏土等等。適用于無無黏性土土，如砂砂、卵石石等。水土分算算：采用浮重重度計(jì)算算主動(dòng)（（被動(dòng)））土壓力力，再單單獨(dú)計(jì)算算靜水壓壓力，最最后兩者者疊加作作為作用用在擋土土結(jié)構(gòu)上上的土壓壓力。水土合算算：直接采用飽和和重度計(jì)計(jì)算主動(dòng)動(dòng)（被動(dòng)動(dòng)）土壓壓力。主動(dòng)土壓壓力系數(shù)數(shù)被動(dòng)土壓壓力系數(shù)數(shù)由于主動(dòng)土壓壓力：分分算>合算被動(dòng)土壓壓力：合合算>分算所以土體的自自穩(wěn)及圍圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)與背后后土體的的分離基坑坑冠梁梁裂縫縫土體的自自穩(wěn)高度度（4）實(shí)測的的土壓力力分布形形式北京醫(yī)院急診樓天津無縫鋼管總廠PU2鐵皮坑上海太陽廣場大廈陳塘莊碼頭（與理論論計(jì)算結(jié)結(jié)果相差差較大））2）實(shí)際土土壓力的的大小及及分布形形式隨支支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)的位移移及變形形而變，，分布形形式較為為復(fù)雜，，預(yù)先給給出其分分布形式式及大小小是不合合理的。。（5）土壓力力計(jì)算小小結(jié)3）只有在在結(jié)構(gòu)位位移足夠夠大時(shí)，，土體才才可能處處于極限限狀態(tài)，，在目前前結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)由強(qiáng)強(qiáng)度控制制轉(zhuǎn)向變變形控制制的情況況下，這這種狀態(tài)態(tài)是很難難出現(xiàn)的的。1）朗肯（（Rankine）土壓理理論假設(shè)設(shè)墻背光光滑、墻墻后土體體處于極極限狀態(tài)態(tài)，所求求出的土土壓力為為線性分分布形式式。4）結(jié)構(gòu)-土之間的摩擦擦力對土壓力力有直接影響響，可減小主主動(dòng)土壓，加加大被動(dòng)土壓壓。5）經(jīng)典土壓理理論對應(yīng)于平平面應(yīng)變問題題。對基坑來來說，中間部部分較符合，，而兩端則因因空間效應(yīng)，，可能結(jié)果會(huì)會(huì)相差較大。?？偟膩砜?，按按目前土壓力力模型計(jì)算得得到的結(jié)果常常與實(shí)際土壓壓力相差較大大，由此導(dǎo)致致結(jié)構(gòu)內(nèi)力與與變形的計(jì)算算結(jié)果與實(shí)測測結(jié)果相差較較大。2.4.3荷載-彈簧-結(jié)構(gòu)法（彈性支點(diǎn)法）以彈簧模擬土土對支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)的被動(dòng)作用用。（1）計(jì)算模型2）假定土的抗抗力與該處的的水平位移成成正比，即抗力系數(shù)水平位移計(jì)算模型計(jì)算寬度的確定1）樁（墻）后后采用主動(dòng)土土壓力，樁前前以彈簧模擬擬土的抗力。。初始的土反力力（主動(dòng)土壓壓力）3）計(jì)算寬度（（即其中一根根樁的土反力力的影響寬度度）且土抗力的和和應(yīng)小于被動(dòng)動(dòng)土壓力的和和：圓樁（d<1m）（d≥1m）新規(guī)范土壓力舊規(guī)范土壓力新規(guī)范K法：ks不隨深度改變變，多用于巖層。m法：ks隨深度線性增增加，主要用于土層層。4）土的水平反反力系數(shù)當(dāng)結(jié)構(gòu)發(fā)生單單位水平位移移時(shí)土所產(chǎn)生生的抗力?？沽ο禂?shù)的各各種計(jì)算方法法土的反力系數(shù)數(shù)的比例系數(shù)數(shù)反映土的剛度度的大小（m越大，剛度越越大），對支支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)內(nèi)力有重要影影響。經(jīng)驗(yàn)公式擋土構(gòu)件在坑坑底處的水平平位移量（mm），小于10mm時(shí)可取為10。（MN/m4）m可通過樁的水水平載荷試驗(yàn)驗(yàn)等方法確定定。基坑開挖深度度樁的水平載荷荷試驗(yàn)（2）錨桿和內(nèi)支支撐對擋土結(jié)結(jié)構(gòu)作用力的的計(jì)算即支撐產(chǎn)生單單位位移所需需要的力。1）錨桿的剛度度系數(shù)（3）支撐剛度系系數(shù)的計(jì)算支承的剛度系系數(shù)支點(diǎn)處的水平平位移支點(diǎn)初始（安安裝前）水平平位移法向預(yù)加應(yīng)力力按抗拔試驗(yàn)結(jié)結(jié)果確定荷載錨頭位移計(jì)算寬度錨桿間距預(yù)應(yīng)力錨桿荷載錨頭位移Q2s2Q1s1按理論方法計(jì)計(jì)算錨桿彈性模量量固結(jié)體截面積積錨桿截面積復(fù)合彈性模量量自由段長度錨固段長度軸向力固結(jié)體的彈性性模量固結(jié)體2）內(nèi)支撐的剛剛度系數(shù)水平間距計(jì)算寬度支撐不動(dòng)點(diǎn)調(diào)調(diào)整系數(shù)支撐松弛系數(shù)數(shù)彈模及截面積積sba支撐長度自由段（4）雙排樁的計(jì)計(jì)算模型1）前、后排樁之之間的土壓力力前、后樁水平平位移差2）樁間土水平平剛度系數(shù)土的壓縮模量量前、后樁的凈凈間距3）樁間土初始始壓力支護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)側(cè)主動(dòng)土壓力力計(jì)算系數(shù)坑底以上土內(nèi)內(nèi)摩擦角的加加權(quán)平均值初始的土反力力破壞面成都御龍山項(xiàng)項(xiàng)目基坑雙排樁支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)基坑預(yù)應(yīng)力錨索雙排樁基坑成都黏土（5）求解方法1）有限單元法法的基本概念念（以梁的計(jì)計(jì)算為例）解析法只能計(jì)計(jì)算較為簡單單的問題Pqq容易求解比較麻煩用解析法求解十分困難難基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)計(jì)算模型，，無法用解析析法求解。（桿系有限元元法）q單元結(jié)點(diǎn)1234567W1W2W3W8W有無限多個(gè)自由度已減少到8個(gè)自由度23456781通過對計(jì)算結(jié)結(jié)構(gòu)離散化的方法使復(fù)雜雜問題的求解解變得可能原本復(fù)雜的位移曲線已被分段的線性（或2次、3次）曲線所替代，有利于計(jì)算方程的建立。剛度矩陣節(jié)點(diǎn)撓度節(jié)點(diǎn)荷載連續(xù)體（無限限多個(gè)自由度度）離散體（有限限個(gè)自由度））。2）求解過程?。╇x散化：ⅱ）利用能量原原理建立求解解方程ⅲ）解方程組后后的到節(jié)點(diǎn)位位移w。ⅳ）由節(jié)點(diǎn)位移移求得各截面面的彎矩、剪剪力等。（6）算例——成都西南電力力設(shè)計(jì)院科研研設(shè)計(jì)樓基坑坑1）概況支護(hù)結(jié)構(gòu)（人工挖孔樁樁+2道預(yù)應(yīng)力錨索索）預(yù)應(yīng)力錨索結(jié)結(jié)構(gòu)圖2）支護(hù)結(jié)構(gòu)350kN300kN樁徑1.2m，樁間距2.5m3）計(jì)算模型（（理正）層號土類名稱層厚(m)1雜填土3.02中砂2.03卵石17.04強(qiáng)風(fēng)化泥巖2.05中風(fēng)化泥巖10.0層號土類名稱重度粘聚力內(nèi)摩擦角m值與錨固體摩(kN/m3)(kPa)(度)(MN/m4)擦阻力(kPa)1雜填土18.08.010.020.020.02素填土19.010.020.020.020.03中砂18.83.015.030.050.04卵石21.08.040.090.0260.05強(qiáng)風(fēng)化泥巖22.0------70.0150.06中風(fēng)化泥巖23.0------150.0300.04）材料計(jì)算參參數(shù)5）內(nèi)力及變形形計(jì)算結(jié)果彈性支點(diǎn)法經(jīng)典方法4）土層層的力力學(xué)模模型仍仍偏于于簡單單，通通過計(jì)計(jì)算得得不到到土層層的變變形情情況。。1）與荷荷載-結(jié)構(gòu)法法相比比，考考慮了了土層層及結(jié)結(jié)構(gòu)變變形特特性對對結(jié)構(gòu)構(gòu)受力力變形形的影影響，，并可可得到到結(jié)構(gòu)構(gòu)的變變形。。5）參數(shù)數(shù)m對結(jié)果果影響響較大大，但但通常常沒有有相應(yīng)應(yīng)的試試驗(yàn)值值，同同時(shí)m也不是是常數(shù)數(shù)（與與荷載載水平平有關(guān)關(guān)），，這會(huì)會(huì)對計(jì)計(jì)算結(jié)結(jié)果的的準(zhǔn)確確性和和可靠靠性產(chǎn)產(chǎn)生較較大的的影響響。（7）彈性性抗力力法總總結(jié)2）可較較好地地模擬擬基坑坑施工工過程程對支支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)變變形及及內(nèi)力力的影影響。。3）作用用在樁樁（墻墻）背背后的的土壓壓力預(yù)預(yù)先確確定，，在計(jì)計(jì)算過過程中中保持持不變變，與與支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)的變變形大大小無無關(guān)，，這與與實(shí)際際情況況是不不相符符的。。初始應(yīng)應(yīng)力場場（自自重應(yīng)應(yīng)力））為000開挖前前施做支支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)（1）計(jì)計(jì)算原原理靜止土土壓力力p02.4.4初始應(yīng)應(yīng)力場場-土體-結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算方方法（采用用有限限元法法、有有限差差分法法等））開挖后后的土土壓力力p11開挖后后=+u開挖釋釋放荷荷載u1開挖引引起的的土壓壓力變變化p（墻前前為正正，墻墻后為為負(fù)））位移場場應(yīng)力場場土壓力力靜止土壓力p00u0=0（3）特點(diǎn)點(diǎn)1）與前前2種方法法相比比，不不需對對土層層、支支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)引引入過過多假假設(shè)和和作過過多的的簡化化（例例如，，不需預(yù)預(yù)先假假設(shè)土土壓力力分布布模型型），因因此能能更好好地模模擬支支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)及及土層層的受受力變變形情情況，，并能能得到到支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)、土土層的的全部部變形形、受受力信信息。。2）能夠夠模擬擬各種種復(fù)雜雜的基基坑支支護(hù)形形式及及施工工過程程，可可進(jìn)行行空間間、時(shí)時(shí)間效效應(yīng)的的分析析。3）土體體力學(xué)學(xué)模型型及參參數(shù)的的合理理性及及準(zhǔn)確確性是是計(jì)算算成敗敗的關(guān)關(guān)鍵。。（2）所需需要的的土的的材料料參數(shù)數(shù)1）彈性性模型型：彈彈性模模量、、泊松松比。。2）彈塑塑模型型：彈彈性模模量、、泊松松比、、粘聚聚力、、內(nèi)摩摩擦角角。4）滲透透固結(jié)結(jié)問題題：除除上述述參數(shù)數(shù)外，，增加加滲透透系數(shù)數(shù)。3）其他他非線線性本本構(gòu)關(guān)關(guān)系（（有上百百種）：相相應(yīng)的的參數(shù)數(shù)。（4）算例例（地地鐵車車站基基坑））有限元模型及及網(wǎng)格劃分彎矩計(jì)算結(jié)果果土壓力計(jì)算結(jié)結(jié)果水平位移云圖圖樁間距3.2m時(shí)應(yīng)用有限元法法研究合理的的樁間距樁間距2.2m時(shí)樁間土失穩(wěn)2.5基坑變形計(jì)算算（1）基坑工程正正在由強(qiáng)度控控制轉(zhuǎn)向變形形控制，基坑坑變形的確定定顯得尤為重重要。（2）變形問題較較強(qiáng)度問題更更為復(fù)雜?；又車h(huán)境類型基坑變形基坑坑外土體體土體水平位移坑底隆起支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移豎向位移變形類型型變形產(chǎn)生生的原因因地下連續(xù)續(xù)墻或灌灌注樁開開挖降水基坑開挖挖地表及深層沉降水平變形2.5.1地下連續(xù)續(xù)墻或灌灌注樁開開挖引起起的地層層變形地下連續(xù)續(xù)墻（灌灌注樁））的開挖挖，將導(dǎo)導(dǎo)致土層層中的自自重應(yīng)力力釋放（（雖然泥泥漿可提提供一部部分支護(hù)護(hù)力，但但不足以以補(bǔ)償降降低的應(yīng)應(yīng)力），，由此導(dǎo)導(dǎo)致地層層的變形形。特別別是注意意到墻（（樁）的的開挖深深度較基基坑的開開挖深度度還大，，故可使使土層產(chǎn)產(chǎn)生相當(dāng)當(dāng)量值的的位移。。沉降降水平位移移大量的量量測結(jié)果果表明，，其影響響范圍可可到墻（（樁）開開挖深度度的2倍，變形形可達(dá)開開挖深度度的0.05%~0.15%，在基坑坑施工過過程中產(chǎn)產(chǎn)生的變變形中占占相當(dāng)大大的比例例。2.5.2基坑開挖挖產(chǎn)生的的變形開挖所產(chǎn)產(chǎn)生的變變形與基基坑深度度、土層層軟硬、、支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)、施施工過程程等諸多多因素有有關(guān)。以以下是對對大量實(shí)實(shí)測數(shù)據(jù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)統(tǒng)計(jì)分析析得到的的結(jié)果。。（1）基坑最最大側(cè)向向位移與與基坑開開挖深度度的關(guān)系系：0.1~1.2%H（2）地表最最大沉降降約為基基坑最大大側(cè)向位位移的0.5~1.5倍。上海地區(qū)區(qū)基坑變變形統(tǒng)計(jì)計(jì)結(jié)果（（部分））2.5.3支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)的水平平位移1）變形特特點(diǎn)（1）懸臂型：基坑較較淺，無無橫撐時(shí)時(shí)。（2）拋物線型型：基坑較較深，單單橫撐時(shí)時(shí)。（3）組合型：基坑深深，多道道橫撐時(shí)時(shí)。多道橫撐撐時(shí)的水水平位移移常呈拋拋物線型型，位移移最大值值一般在在基坑底底面附近近，或稍稍偏上。。（如：：軟土基基坑，位位置的平平均深度度為0.89H）2）確定方方法彈性支點(diǎn)點(diǎn)法有限元等等數(shù)值計(jì)計(jì)算方法法經(jīng)驗(yàn)法估估算2.5.4基坑開挖挖產(chǎn)生的的地表沉沉降1）開挖沉沉降的形形態(tài)及影影響范圍圍（1）凹槽形形；（2）三角形形。凹槽形的的最大沉沉降的位位置:（0.3~0.7)H。沉降影響響范圍:（1~4）H。2）利用地地層損失失法計(jì)算算地表沉沉降（1）用彈性性支點(diǎn)法法等方法法計(jì)算支支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)的變形形曲線。。（2）以地表表下沉填填補(bǔ)因支支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)變形而而造成的的空隙（（即二者者面積相相等），，確定地地表下沉沉曲線。。（1）三角形形沉降曲曲線沉降范圍圍地表最大大沉降（2）指數(shù)曲曲線沉降范圍圍地表最大大沉降支護(hù)變形形所圍面面積支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)的高度度3）算例2.5.5基坑降水水產(chǎn)生的的地表沉沉降1）降水產(chǎn)產(chǎn)生沉降降的原因因水位下降降后地層層中的有有效應(yīng)力力增大，，并產(chǎn)生生沉降。。2）沉降計(jì)計(jì)算方法法（1）簡化計(jì)計(jì)算方法法（2）有限元元法等數(shù)數(shù)值計(jì)算算方法上海環(huán)球球金融中心心基坑2.6基坑的時(shí)時(shí)空效應(yīng)應(yīng)（1）時(shí)間效應(yīng)應(yīng)土的蠕變變性：在應(yīng)力水水平不變變的條件件下，土土的變形形隨時(shí)間間逐漸增增大。對基坑的的影響：：基坑變形形及支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)所所受荷載載隨時(shí)間間逐漸增增大。（2）空間效效應(yīng)基坑形狀狀及尺寸寸、每步步的開挖挖范圍及及深度等等對基坑坑受力變變形的影影響。（3）考慮時(shí)空空效應(yīng)的的計(jì)算方方法有限元等等數(shù)值計(jì)計(jì)算方法法：1）按空間間問題計(jì)計(jì)算；2）土體采采用流變變模型。。（4）施工技技術(shù)要點(diǎn)點(diǎn)1)控制每步步的開挖挖范圍和和深度；；2)及時(shí)支護(hù)護(hù)；3)量測信息息及時(shí)反反饋。3.施工監(jiān)測測及信息息化施工工3.1基坑監(jiān)測測原理及及方法3.1.1監(jiān)測目的的（1）保證基基坑安全全和施工工質(zhì)量，，并指導(dǎo)導(dǎo)施工。。（2）保證周周圍環(huán)境境的安全全。（3）積累數(shù)數(shù)據(jù)和資資料，為為以后的的工程服服務(wù)。3.1.2監(jiān)測內(nèi)容容（見下頁頁）3.1.3監(jiān)測原則則（1）監(jiān)測數(shù)數(shù)據(jù)真實(shí)實(shí)，可靠靠。（2）監(jiān)測結(jié)結(jié)果即使使整理，，反饋。。（3）監(jiān)測工工作盡量量不影響響正常施施工。支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)樁（墻）頂部水平、豎向位移樁（墻）身水平位移立柱豎