《基礎(chǔ)工程》第八章基坑工程

8.1概述8.2圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式及適用范圍8.3支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載8.4懸壁式圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析8.5單錨式圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析8.6基坑的穩(wěn)定驗(yàn)算第八章基坑工程一與基坑工程有關(guān)的一些根本概念：1、基坑：為進(jìn)行建筑物〔構(gòu)筑物〕根底與地下室的施工所開挖的地面以下的空間?！驳叵率?、私下車庫、地鐵車站等〕2、基坑工程：為保證基坑施工、主體地下結(jié)構(gòu)的平安和周邊環(huán)境不受損害而采取的支護(hù)結(jié)構(gòu)、降水止水、土方開挖和回填等工程的簡稱。包括勘察、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)測(cè)等。3、基坑側(cè)壁：構(gòu)成基坑周邊土體主動(dòng)變形的一側(cè)。4、基坑周邊環(huán)境：基坑開挖影響范圍內(nèi)的建〔構(gòu)〕筑物、道路、地下設(shè)施、地下管線、巖土體、地下水體等的簡稱。包括：1〕影響范圍內(nèi)的建筑物結(jié)構(gòu)類型、層數(shù)、根底類型、埋深、根底荷載大小、上部結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀。2〕基坑周邊各類地下設(shè)施，如上下水、電纜煤氣、污水、雨水、熱力管線或管道等分布和性狀。3〕基坑周邊和鄰近地區(qū)地表水和地下水匯流排瀉情況、地下水管滲漏情況、對(duì)基坑開挖和支護(hù)的影響程度。4〕四周道路距離、車輛載重等。5〕相鄰根底施工。6〕周邊的邊坡、河渠及其與基坑關(guān)系。7〕其他基坑堆載〔包括臨時(shí)材料、車輛、土體、住房等堆載〕5、基坑支護(hù)：為保證基坑施工、主體地下結(jié)構(gòu)的平安和周邊環(huán)境平安，對(duì)基坑側(cè)壁和周邊環(huán)境采樣的支擋、加固和保護(hù)措施。6、排樁：以某種樁型按照隊(duì)列式排列布置形成的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)。7、樁錨支護(hù)：排樁、圈梁、錨桿、腰梁、樁間護(hù)壁結(jié)構(gòu)等組成的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)。8、水泥土墻：有水泥土樁相互搭接形成格珊、壁狀等的重力式擋土結(jié)構(gòu)。9、地下連續(xù)墻：機(jī)械施工成槽，澆灌鋼筋混凝土形成的地下墻體。10、土釘支護(hù)〔土釘墻〕：采用土釘加固的基坑側(cè)壁土體與面層等一起組成的加固結(jié)構(gòu)?！舶ǎ和玲?、土釘范圍內(nèi)被加固土體、面層等三局部〕11、土層錨桿：由設(shè)置于鉆孔內(nèi)、端部深入穩(wěn)定土層中的鋼筋、鋼絞線與孔內(nèi)注漿體組成的受拉桿體。12、支撐體系：由圍檁、支撐〔或錨桿〕、立柱等結(jié)構(gòu)組成的用于支撐基坑側(cè)壁的結(jié)構(gòu)體系。8.1概述基坑的概念：指為進(jìn)行建筑物根底與地下室的施工所開挖的地面以下空間。青島市2024年12月公布?深基坑工程管理規(guī)定?：深基坑是指開挖深度超過5米〔含5米〕或地下室三層以上〔含三層〕，或深度雖未超過5米，但地質(zhì)條件和周圍環(huán)境及地下管線特別復(fù)雜的工程。隨著城市建設(shè)的開展，地下空間在世界各大城市中得到開發(fā)利用。如高層建筑地下室、地下倉庫、地下民防工事以及多種地下民用和工業(yè)設(shè)施等。在我國，地鐵及高層建筑的興建，產(chǎn)生了大量的基坑〔深基坑〕工程。基坑工程的概念：為保證基坑施工平安和周圍環(huán)境不受到損害，對(duì)基坑進(jìn)行一系列勘察、設(shè)計(jì)、施工和檢測(cè)等工作，這項(xiàng)綜合性的工程稱為基坑工程?；庸こ虄?nèi)容：1、工程勘察〔工程概況和業(yè)主要求；場(chǎng)地巖土工程條件、環(huán)境條件〕；2、支護(hù)結(jié)構(gòu)方案比較和選型；3、支護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和變形計(jì)算；4、基坑穩(wěn)定性計(jì)算；5、抗?jié)B計(jì)算；6、降水或止水方案；7、挖土方案；8、監(jiān)測(cè)方案、環(huán)境保護(hù)要求?；又ёo(hù)目的與作用基坑支護(hù)的目的〔1〕確保基坑開挖和根底結(jié)構(gòu)施工平安、順利；〔擋土〕〔2〕確?；优R近建筑物或地下管道正常使用；〔截水〕〔3〕防止地面出現(xiàn)塌陷、坑底發(fā)生管涌?！部刂仆馏w變形〕基坑工程的根本技術(shù)要求〔1〕平安可靠性；〔2〕經(jīng)濟(jì)合理性；〔3〕施工便利性和工期保證性。①臨時(shí)性〔地下主體結(jié)構(gòu)施工完成，圍護(hù)結(jié)構(gòu)即完成任務(wù)〕：設(shè)計(jì)與施工重視缺乏,風(fēng)險(xiǎn)較大。②具有很強(qiáng)的區(qū)域性：支護(hù)體系設(shè)計(jì)與施工、土方開挖要因地制宜。③建筑趨向高層化,基坑向大而深方向開展。④基坑工程對(duì)鄰近建筑物、構(gòu)筑物和地下管線產(chǎn)生不利影響，嚴(yán)重時(shí)可能危及它們的平安和正常使用。⑤基坑工程是一項(xiàng)綜合性很強(qiáng)的系統(tǒng)工程。如勘察工程,地下工程,結(jié)構(gòu)工程,測(cè)控工程等學(xué)科和技術(shù)相互交叉,協(xié)調(diào)開展?；又ёo(hù)的新技術(shù),新方法開展較快,支護(hù)結(jié)構(gòu)方案應(yīng)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)?；庸こ痰奶攸c(diǎn)

巖土工程區(qū)域性強(qiáng)，巖土工程中的深基坑工程，區(qū)域性更強(qiáng)。如黃土地基、砂土地基、軟粘土地基等工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件不同的地基中，基坑工程差異性很大。即使是同一城市不同區(qū)域也有差異。正是由于巖土性質(zhì)千變?nèi)f化，地質(zhì)埋藏條件和水文地質(zhì)條件的復(fù)雜性、不均勻性，往往造成勘察所得到的數(shù)據(jù)離散性很大，難以代表土層的總體情況，且精確度很低。因此，深基坑開挖要因地制宜，根據(jù)本地具體情況，具體問題具體分析，而不能簡單地完全照搬外地的經(jīng)驗(yàn)。深基坑工程伴隨著城市高層建筑的開展大量出現(xiàn)：※國外：圓形基坑的深度已達(dá)74m(日本)，直徑最大的達(dá)98m(日本)，而非圓形基坑的深度已到達(dá)地下９層〔法國〕?；庸こ痰拈_展※國內(nèi)：上海的匯京廣場(chǎng)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)與相鄰建筑最近的距離僅40cm。而無支撐基坑的開挖深度也已到達(dá)了9m。杭州商城占地2萬m2，基坑開挖12m，土方量24萬m2，地下2層，僅基坑開挖工程費(fèi)用6600萬元。上海88層的金茂大廈，基坑平面尺寸為170m×150m，基坑開挖深度達(dá)19.5m。基坑面積近2萬m2，開挖深度約20m，主樓根底承臺(tái)為4米厚鋼筋混凝土筏式根底及429根空心鋼樁打入砂粘土層65m深，13500m3的100高標(biāo)號(hào)大體積混凝土澆筑。

圍護(hù)結(jié)構(gòu)的概念：為保證基坑周圍的建筑物、構(gòu)筑物、地下管線不受損壞，以及滿足無水施工條件，所設(shè)置的擋土、截水和減少周圍土體位移的結(jié)構(gòu)稱為圍護(hù)結(jié)構(gòu)。8.2圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式及適用范圍1.分類1〕按開挖深度分：開挖深度H≥5m稱為深基坑；H＜5m為淺基坑。2〕按開挖方式分：分為放坡開挖和支護(hù)開挖兩大類。3〕按功能用途分：樓宇基坑、地鐵站基坑、市政工程基坑、工業(yè)地下廠房基坑等。4〕按平安等級(jí)分：?建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程?將基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)分為三個(gè)平安等級(jí)〔見下表〕。5〕按支護(hù)結(jié)構(gòu)形式分：支護(hù)型——將支護(hù)墻〔排樁〕作為主要受力構(gòu)件；加固型——充分利用加固土體的強(qiáng)度。一、圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)?建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程?〔JGJ120-2024〕表3.1.3選用相應(yīng)的側(cè)壁平安等級(jí)及重要性系數(shù)基坑變形的監(jiān)控值mm

2.常見形式：1〕放坡開挖及簡易支護(hù)2〕懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)3〕重力式圍護(hù)結(jié)構(gòu)4〕內(nèi)撐式圍護(hù)結(jié)構(gòu)5〕拉錨式圍護(hù)結(jié)構(gòu)6〕土釘墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)7〕地下連續(xù)墻二、放坡開挖及簡易支護(hù)適用條件：1〕基坑周邊開闊，滿足放坡條件；2〕基坑周邊土體允許有較大位移；3〕開挖面以上一定范圍內(nèi)無地下水或已經(jīng)降水處理；4〕可獨(dú)立或聯(lián)合使用。不宜使用條件：1〕淤泥和流塑土層；2〕地下水高于開挖面或未降水處理；二常見支護(hù)方法特點(diǎn)與適用范圍2土釘墻：適用條件：1〕巖土條件較好；2〕基坑周邊土體允許有較大位移；3〕已經(jīng)降水處理或止水處理的巖土；4〕開挖深度不宜大于12m。5〕地下水位以上為粘土、粉質(zhì)粘土、粉土和砂土；不宜使用條件：1〕土層為富含地下水的巖土層、含水砂土層、且未降水處理2〕膨脹土等特殊土層；3〕基坑周邊有嚴(yán)格控制位移的建筑物、構(gòu)筑物和地下管線等；二常見支護(hù)方法特點(diǎn)與適用范圍3水泥土墻：適用條件：1〕基坑開挖深度不宜大于7m，基坑周邊土體允許有較大位移2〕填土、可塑~流塑粘性土、粉土、粉細(xì)砂、松散的中粗砂；3〕坡頂超載不大于20kpa。不宜使用條件：1〕周邊無足夠施工場(chǎng)地；2〕基坑周邊有嚴(yán)格控制位移的建筑物、構(gòu)筑物和地下管線等；3〕墻深度范圍內(nèi)存在富含有機(jī)質(zhì)的淤泥；二常見支護(hù)方法特點(diǎn)與適用范圍4排樁：適用條件懸臂：基坑深度不宜大于8m。樁錨：1〕場(chǎng)地狹小且需要深開挖；2〕周邊有嚴(yán)格控制位移的建筑物、構(gòu)筑物和地下管線等；3〕基坑邊壁有錨桿設(shè)置地下空間；內(nèi)撐：1〕場(chǎng)地狹小且需要深開挖；2〕周邊有更嚴(yán)格控制位移的建筑物、構(gòu)筑物和地下管線等；3〕基坑周邊不允許施工錨桿。不宜使用條件：懸臂：周邊有嚴(yán)格控制位移的建筑物、構(gòu)筑物和地下管線等。樁錨：1〕基坑周邊不允許施工錨桿；2〕錨固段只能錨固在淤泥或土質(zhì)較差的軟土層中?！矊?shí)踐中也可以運(yùn)用〕內(nèi)撐：二常見支護(hù)方法特點(diǎn)與適用范圍5地下連續(xù)墻：適用條件：適用于嚴(yán)格止水要求以及各類復(fù)雜土層的支護(hù)工程；適用于任何周邊復(fù)雜環(huán)境的基坑支護(hù)工程。不宜使用條件：懸臂式地下連續(xù)墻：周邊有嚴(yán)格控制位移的建筑物、構(gòu)筑物和地下管線等，不宜使用。地下連續(xù)墻與錨桿聯(lián)合使用時(shí)：以下情況不宜使用。1〕基坑周邊不允許施工錨桿；2〕錨固段只能錨固在淤泥或土質(zhì)較差的軟土層中。

支護(hù)結(jié)構(gòu)選型表

土袋短樁基坑簡易支護(hù)土袋或塊石支護(hù)短樁支護(hù)邊坡允許坡度值〔續(xù)〕※邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算需要進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算的情況有以下幾種：①坡頂有堆載；②邊坡高度與坡度超出上表所列允許值；③存在軟弱結(jié)構(gòu)面的傾斜地層；④巖層和主要結(jié)構(gòu)層面的傾斜方向與邊坡的開挖面傾斜方向一致，且兩者走向的夾角小于45°。注：①土質(zhì)邊坡的穩(wěn)定分析可用圓弧滑動(dòng)法進(jìn)行分析。

②巖質(zhì)邊坡宜按由軟弱夾層或結(jié)構(gòu)面控制的可能滑動(dòng)面進(jìn)行驗(yàn)算。三、懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)概念：一切沒有支撐和錨固的圍護(hù)結(jié)構(gòu)均可歸屬為懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)。受力特征：依靠足夠的入土深度和結(jié)構(gòu)的抗彎剛度來擋土和控制墻后土體及結(jié)構(gòu)的變形。常采用形式：鋼筋混凝土排樁、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)示意圖缺點(diǎn)：對(duì)開挖深度十分敏感，容易產(chǎn)生大的變形。適用：土質(zhì)較好、開挖深度較小的基坑工程。鋼板樁的打入已打入的鋼板樁基坑鋼板樁四、重力式圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要為水泥土重力圍護(hù)結(jié)構(gòu)，通常由水泥攪拌樁組成。常采用形式：水泥土和它包圍的天然土形成了重力擋土墻，可以維持土體穩(wěn)定。適用：較淺的、基坑周邊場(chǎng)地較寬裕的、對(duì)變形控制要求不高的基坑工程。

受力特征：利用墻體或格構(gòu)自身的穩(wěn)定擋土與止水。五、內(nèi)撐式圍護(hù)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特征：由擋土結(jié)構(gòu)和支撐結(jié)構(gòu)兩局部組成；擋土形式：常由密排鋼筋混凝土樁和地下連續(xù)墻；支撐結(jié)構(gòu)：有水平支撐和斜支撐兩種；適用范圍：各種土層和基坑深度。鋼管支撐鋼筋混凝土支撐六、拉錨式圍護(hù)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)組成：擋土結(jié)構(gòu)和錨固結(jié)構(gòu)；擋土結(jié)構(gòu)：鋼板樁、灌注樁排樁、地下連續(xù)墻等；拉錨結(jié)構(gòu)：錨桿和地面拉錨；適用范圍：砂土或粘土地基?？蚣芰?錨桿七、土釘墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)于二、三級(jí)基坑工程，可直接采用土釘墻進(jìn)行支護(hù)，土釘支護(hù)適用于水位較低的粘土、砂土和粉土，基坑深度，一般在12m以下。概念：由被加固土、土體中的土釘〔螺紋鋼筋、型鋼等〕及附著于坡面厚度約80～100mm的配筋噴射混凝土面板組成，形成類似重力式的擋土墻。逆作法：在深基坑工程排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)中，排樁的樁型通常有鉆孔樁和人工挖孔樁基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)按照所用材料其結(jié)構(gòu)形式為〔〕。A．木樁B．鋼樁C．混凝土樁D．碎石樁武漢綠地中心武漢綠地中心由主樓、裙樓和兩棟副樓組成，總建筑面積71萬平方米，其中地上52萬平方米，地下19萬平方米。主樓高606米，地上125層，地下6層。工程建成后將是華中第一、中國第二、世界第三高樓，是武漢市城市新名片?；庸こ虒?shí)例基坑深度23-30m，基坑面積約36000m2，高速電梯井最大開挖深度40m，采用厚1200mm、深49-58m落底式地連墻加5~6道內(nèi)支撐。是亞洲最深、最大的基坑工程。2024年7月31日全面開工，至2024年8月30日完成地下連續(xù)墻165幅，全長970米，工程樁完成2186根，工程攻克了地連墻“兩墻合一〞施工要求高、垂直度控制達(dá)1/600、單幅地連墻最深57米、單幅最重達(dá)86噸鋼筋籠一次吊裝成功，取得了一系列科研成果，得到中國業(yè)界同行的高度認(rèn)可。2024年9月22日進(jìn)行第一次底板澆筑施工，意味著地下室土方開挖結(jié)束〔開挖總量約100萬m3〕。底板澆筑共5塊，總面積1.2萬平方米，約2個(gè)足球場(chǎng)大，共需澆筑3.8萬立方米混凝土。其中，主樓底板最厚8米，需一次性澆筑3萬立方米混凝土，是國內(nèi)一次性澆筑成型面積最大的底板。底板澆筑施工完成后，將開始地下室施工，預(yù)計(jì)2024年全面完工。武漢綠地中心效果圖〔正面〕

世紀(jì)財(cái)富中心基坑支護(hù)工程位于大北窯國貿(mào)北，嘉里中心與漢威大廈之間?；娱L160米，寬140米，基坑深20.6米支護(hù)結(jié)構(gòu)采用土釘墻+護(hù)坡樁+錨桿支護(hù)形式。世紀(jì)財(cái)富中心基坑支護(hù)工程世紀(jì)財(cái)富中心基坑支護(hù)工程世紀(jì)財(cái)富中心基坑支護(hù)工程北京財(cái)源國際中心基坑支護(hù)北京財(cái)源國際中心基坑支護(hù)工程占地面積9444.8m2，總建筑面積23.96萬m2?；娱_挖長279m，寬47-67m，開挖深度為24.86-26.56m?；颖眰?cè)為磚砌擋墻+護(hù)坡樁+4(5)層錨桿支護(hù)體系。西側(cè)、南側(cè)采用連續(xù)墻+5層錨桿支護(hù)體系〔麗晶苑部位增加管棚支護(hù)〕。基坑的東側(cè)、南側(cè)東段采用土釘墻+護(hù)坡樁＋錨桿支護(hù)體系。連續(xù)墻厚度600-800mm，深度20.24-34.1m；護(hù)坡樁采用φ800鋼筋砼灌注樁，樁間距均為1.4m；錨桿長21-30m。采用800mm厚連續(xù)墻+5層錨桿支護(hù)體系西側(cè)麗晶苑部位支護(hù)全景財(cái)源國際中心西北角支護(hù)全景國家大劇院基坑支護(hù)工程國家大劇院位于人民大會(huì)堂西側(cè)，總占地8萬余m2；總建筑面積19萬m2；基坑總面積6.5萬m2；根底平均埋深26米，局部埋深32.6米。該基坑屬超深、超大基坑工程。201區(qū)和203區(qū)開挖深度不大,采用鉆孔支護(hù)樁加錨桿的支護(hù)體系,開挖深度小于5m的部位采用土釘墻支護(hù)；主體結(jié)構(gòu)所處的202區(qū)采用集支護(hù)和擋水雙重作用的地下連續(xù)墻+錨桿支護(hù)型式。其中：-16.5m以下采用連續(xù)墻+錨桿支護(hù)，墻厚800，墻底-41.14～-39.0m；-12.5m以上采用樁+錨桿支護(hù)，樁頂3m磚擋墻，護(hù)坡樁Ф600@1200，樁長16.3m；樁墻之間18～25m放坡。國家大劇院基坑支護(hù)工程國家大劇院地連墻基坑支護(hù)工程

適用條件：地下水位以上或降水后的粘土、粉土、雜填土及非松散砂土、碎石土。結(jié)構(gòu)特征：由土釘與噴錨混凝土面板兩局部組成；受力特征：由土釘構(gòu)成支撐體系，噴錨混凝土面板構(gòu)成擋土體系；土釘錨管

土釘墻面板噴護(hù)土釘及噴射混凝土面層八、組合型支護(hù)土釘與樁-錨復(fù)合支護(hù)各種圍護(hù)結(jié)構(gòu)的適用范圍深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)成支護(hù)結(jié)構(gòu)擋土部分支撐部分透水擋土結(jié)構(gòu)止水擋土結(jié)構(gòu)自立式樁、墻錨拉支護(hù)土層錨桿水平支撐、斜撐環(huán)梁支護(hù)系統(tǒng)地下連續(xù)墻深層攪拌樁、墻深層攪拌樁+灌注樁密排樁+高壓噴射樁鋼板樁閉合拱圈墻H型鋼、工字鋼+插板疏排灌注樁+鋼絲網(wǎng)水泥抹面密排灌注樁、預(yù)制樁雙排樁擋土連拱式灌注樁土釘墻三、支護(hù)方案選擇參考概念：利用一定的設(shè)備和機(jī)具，在穩(wěn)定液護(hù)壁條件下，沿已構(gòu)筑好的導(dǎo)墻鉆挖一段深槽，然后吊放鋼筋籠入槽，澆注混凝土，筑成一段混凝土墻，再將每個(gè)墻段連接起來，形成連續(xù)的地下根底構(gòu)筑物。主要作用：擋土、擋水〔防滲〕和承重。成槽方法：主要有沖擊法、沖擊—回轉(zhuǎn)法、抓斗直接成槽法、沖抓法、多頭鉆成槽法等。

地下連續(xù)墻補(bǔ)充：地下連續(xù)墻起源于歐洲，意大利于1938年首次進(jìn)行了在泥漿護(hù)壁的深槽中建造地下連續(xù)墻的試驗(yàn)，于1950年應(yīng)用于意大利的SantanMalia大壩防滲工程〔深達(dá)40m的截水止漏墻〕。中國第一座地下墻，1958年青島月子口水庫建成的樁排式防滲墻。迄今我國各地已建成70多坐防滲墻，其中大局部為槽板式防滲墻。

地下連續(xù)墻的成槽深度在50m以內(nèi)，墻寬與墻體常用60cm及80cm，亦有20cm薄型防滲墻及120cm厚型地下連續(xù)墻。地下連續(xù)墻成槽機(jī)吊放接頭管壁板式地下連續(xù)墻:修筑導(dǎo)墻地下連續(xù)墻的鋼筋籠吊放鋼筋籠地下連續(xù)墻導(dǎo)墻已澆筑澆筑混凝土地下墻支護(hù)的基坑〔兼作地下室外墻〕8.3支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載土壓力、水壓力計(jì)算，常采用以朗肯土壓力理論為根底的計(jì)算方法，根據(jù)不同的土性和施工條件，分為水土合算和水土分算兩種方法。由于水土分算和水土合算的計(jì)算結(jié)果相差較大，對(duì)基坑擋土結(jié)構(gòu)工程造價(jià)影響很大，故需要非常慎重的舍取，要根據(jù)具體情況合理選擇。

?土力學(xué)?中土壓力計(jì)算方法：主動(dòng)土壓力Ea:墻體外移,土壓力逐漸減小,當(dāng)土體到達(dá)極限平衡狀態(tài)將要破壞時(shí)所對(duì)應(yīng)的土壓力(最小)。靜止土壓力E0：墻體不動(dòng),土壓力即土體產(chǎn)生的側(cè)壓力。被動(dòng)土壓力Ep:墻體內(nèi)移,土壓力逐漸增大,當(dāng)土體,到達(dá)極限平衡狀態(tài)將要破壞時(shí)所對(duì)應(yīng)的土壓力(最大)。①靜止土壓力的計(jì)算hh/3K0h

※朗肯根本假定1.墻背垂直2.墻背光滑3.填土外表水平※土壓力強(qiáng)度公式：圖8-7朗肯主動(dòng)土壓力理論Hzs1σ3=pa②朗肯土壓力理論主動(dòng)土壓力：③庫侖土壓力理論被動(dòng)土壓力：Hzs3σ1=pp根本假設(shè)：1、擋土墻是剛性的，墻后的填土是理想的散粒體〔粘聚力c=0〕；2、滑動(dòng)破壞面為一通過墻踵的平面。3、滑動(dòng)楔體為剛體?！鲃?dòng)土壓力CWREABβδαWREψDFHWREWREABαβδψC※被動(dòng)土壓力靜水壓力：土壓力：墻后填土有地下水地下水位以下土體重度采用浮重度一、土--水壓力的計(jì)算1.概述土壓力：主動(dòng)土壓力、被動(dòng)土壓力、靜止土壓力。水壓力：靜水壓力、滲流水壓力〔流網(wǎng)法計(jì)算〕。2.

水土分算

水土分算是分別計(jì)算土壓力和水壓力，以兩者之和為總的側(cè)壓力。

適用于土孔隙中存在自由的重力水的情況或土的滲透性較好的情況，一般適用于碎石土和砂土。有效應(yīng)力法：總應(yīng)力法：按固結(jié)不排水剪確定的內(nèi)摩擦角和粘聚力。按總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)確定的土壓力系數(shù)。式中：式中：3.水土合算法水土合算是將土和土孔隙中的水看做同一分析對(duì)象，適用于不透水和弱透水的黏土、粉質(zhì)黏土和粉土。是國內(nèi)目前應(yīng)用較多的方法。有效應(yīng)力法：總應(yīng)力法：按固結(jié)不排水剪確定。式中：二、擋土結(jié)構(gòu)位移對(duì)土壓力的影響一般的圍護(hù)結(jié)構(gòu)自身剛度不大，在側(cè)向壓力作用下產(chǎn)生較大的相對(duì)位移時(shí)，對(duì)土壓力的分布與大小產(chǎn)生影響。一般有以下幾種情況：

1.結(jié)構(gòu)位移對(duì)土壓力分布的影響①擋土構(gòu)造不發(fā)生位移：墻后主動(dòng)土壓力為靜止土壓力，土壓力分布為三角形分布。②擋土結(jié)構(gòu)頂部不動(dòng)，底部向外位移：無論位移到達(dá)多大，都不能使填土內(nèi)發(fā)生主動(dòng)破壞，壓力為呈拋物線分布，總壓力作用點(diǎn)位于墻底以上約H/2處。③擋土結(jié)構(gòu)平行向外移動(dòng)：位移的大小未到達(dá)足以使填土發(fā)生主動(dòng)破壞時(shí)，壓力為曲線分布，當(dāng)位移超過某一值后填土將發(fā)生主動(dòng)破壞，應(yīng)力成直線分布。H/2H

④擋土構(gòu)造上下兩端不動(dòng)，中部發(fā)生向外位移：墻后主動(dòng)土壓力為馬鞍形分布。⑤擋土構(gòu)造下端不動(dòng)，上端向外位移：無論位移多少，墻背上的壓力都按直線分布。當(dāng)墻上端的移動(dòng)到達(dá)一定數(shù)值〔主動(dòng)土壓力〕后，墻后填土?xí)l(fā)生主動(dòng)破壞。2.結(jié)構(gòu)位移或變形對(duì)土壓力大小的影響研究說明，當(dāng)墻頂位移到達(dá)墻高的0.1%-0.5%時(shí)，砂性填土的壓力降低到主動(dòng)土壓力；而要到達(dá)被動(dòng)土壓力，那么墻頂位移約為墻高的5%。1.5基坑設(shè)計(jì)根本要求二基坑設(shè)計(jì)原那么和極限狀態(tài)：〔一〕總原那么：1平安可靠：滿足支護(hù)結(jié)構(gòu)本身強(qiáng)度、穩(wěn)定性、變形要求。2經(jīng)濟(jì)合理：在平安可靠的前提下，從工期、造價(jià)、材料、設(shè)備、人工、環(huán)境保護(hù)綜合分析確定具有明顯技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益的方案。3施工便利并保證工期：在平安可靠、經(jīng)濟(jì)合理的前提下，最大限度的滿足方便施工〔例如：合理的支撐布置、便于挖土施工等〕，縮短工期。4信息化設(shè)計(jì)和施工。〔二〕一般原那么：1重視根本理論的指導(dǎo)作用；2設(shè)計(jì)要全面，防止漏項(xiàng)，考慮最不利的工況；3做好基坑工程總體方案的選擇；4做好地下水和地表水的控制；5軟土地區(qū)重視“時(shí)空效應(yīng)“，精心安排挖土和施工方案；6認(rèn)真做好監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)，及時(shí)反響和采取合理措施；7認(rèn)真研究地方標(biāo)準(zhǔn)和經(jīng)驗(yàn)。重大工程專家論證。1.5基坑設(shè)計(jì)根本要求〔三〕極限狀態(tài)分類：1承載能力極限狀態(tài)：支護(hù)結(jié)構(gòu)到達(dá)最大承載能力或土體失穩(wěn)、過大變形導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境破壞。2正常使用極限狀態(tài)：支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形阻礙地下結(jié)構(gòu)施工，或者影響周邊環(huán)境的正常使用功能。支護(hù)結(jié)構(gòu)均應(yīng)進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)計(jì)算，一級(jí)基坑和對(duì)變形有限定的二級(jí)基坑，還要進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境的變形計(jì)算。1.5基坑設(shè)計(jì)根本要求三設(shè)計(jì)內(nèi)容：〔一〕基坑設(shè)計(jì)前應(yīng)收集的資料：1基坑勘察報(bào)告〔包括水文氣象條件等〕2鄰近建筑物和地下設(shè)施的類型、分布、結(jié)構(gòu)特征、根底類新和埋深、對(duì)變形要求等3本工程有關(guān)的資料：用地界線和紅線圖、鄰近地下管線土、建筑總平面圖、地下結(jié)構(gòu)平面圖和剖面圖、擬建建筑物根底類型以及是否先期施工等等4基坑開挖和支護(hù)期間是否有相鄰施工，其方法、施工工藝、與本基坑工程的相互影響。5工期、質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)等方面的業(yè)主要求。1.5基坑設(shè)計(jì)根本要求〔二〕設(shè)計(jì)內(nèi)容：1工程概況和業(yè)主要求；場(chǎng)地巖土工程條件、環(huán)境條件；2支護(hù)結(jié)構(gòu)方案比較和選型；3支護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和變形計(jì)算；4基坑穩(wěn)定性計(jì)算；5抗?jié)B計(jì)算；6降水或止水方案；7挖土方案；8監(jiān)測(cè)方案、環(huán)境保護(hù)要求。8.4懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度破壞支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定破壞※破壞形式※支護(hù)結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)規(guī)定設(shè)計(jì)依據(jù)：?建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程?〔JGJ120-99〕設(shè)計(jì)狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)：支護(hù)結(jié)構(gòu)到達(dá)承載力破壞，錨固系統(tǒng)失效或坡體失穩(wěn)狀態(tài)；正常使用極限狀態(tài)：支護(hù)結(jié)構(gòu)和邊坡的變形到達(dá)結(jié)構(gòu)本身或鄰近建筑物的正常使用限值或影響耐久實(shí)用性能。平安等級(jí)根據(jù)建筑基坑工程破壞可能造成的后果，基坑工程劃分為三個(gè)平安等級(jí)。建筑基坑平安等級(jí)及重要性系數(shù)※基坑設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容支護(hù)體系的方案比較與選型；支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、穩(wěn)定和變形計(jì)算；基坑內(nèi)外土體的穩(wěn)定性驗(yàn)算；地下水控制設(shè)計(jì)；施工程序設(shè)計(jì)；周邊環(huán)境保護(hù)措施；支護(hù)結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢測(cè)和開挖監(jiān)控工程及報(bào)警要求?！釉O(shè)計(jì)應(yīng)具備的資料巖土工程勘察報(bào)告；建筑總平面圖、地下管線圖、地下結(jié)構(gòu)平面和剖面圖；土建設(shè)計(jì)和施工對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的要求；鄰近建筑物和地下設(shè)施的類型、分布情況和結(jié)構(gòu)質(zhì)量的檢測(cè)評(píng)價(jià)。1.受力特征：※一般懸臂梁是指有固端的懸臂?！?〕固定端位置不確定，每個(gè)截面都發(fā)生位移和轉(zhuǎn)角變形?！?〕嵌入坑底以下局部作用力分布復(fù)雜。2.簡化計(jì)算原那么：〔1〕取某一單元體〔樁〕或單位長度進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算；〔2〕假定構(gòu)件整體失穩(wěn)，并對(duì)兩側(cè)荷載分布進(jìn)行假設(shè)；〔3〕按靜定性問題處理。一、懸臂圍護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖3.擋土結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力：根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果，其實(shí)際受力如左圖：地面坑底ABCDP1P2P3Edh(a)4.對(duì)兩側(cè)荷載的假設(shè)：〔1〕懸臂樁兩測(cè)土質(zhì)均勻，荷載圖形有一定規(guī)律性。便與應(yīng)用解析法求解，可以給出三種情況的計(jì)算簡圖：

①對(duì)于沙土，c=0，結(jié)構(gòu)下端右側(cè)為三角形分布，如圖（a）；②同樣為沙土，c=0，但下端右側(cè)為集中力

，如圖（b）；③對(duì)于粘性土，c≠0，與圖（b）相似?？拥椎孛鍭BEhd(b)坑底地面ABEdhh0(c)〔2〕懸臂式圍護(hù)樁處于不同土層或有地下水時(shí)：一般不能直接用公式表達(dá)，可以試算求解。且認(rèn)為底部右側(cè)被動(dòng)土壓力為，未知量也只有，。圖8-8（a）坑底地面ABEhd圖8-8(b)xCe二、內(nèi)力分析1.確定計(jì)算簡圖及計(jì)算參數(shù)：2.嵌入深度確實(shí)定：整體穩(wěn)定整體失穩(wěn)（臨界狀態(tài)）；臨界深度最小深度（穩(wěn)定）。另外要確定降水方案，以確定水壓力分布；還要看是否有地面堆載等。計(jì)算簡圖如圖8-7、圖8-8。計(jì)算原理：假定深度“d〞，且主動(dòng)土壓力對(duì)E點(diǎn)的矩符合下式：先假定一個(gè)嵌入深度d,進(jìn)行試算，直到上式相等時(shí)得到的d，即為嵌入深度〔臨界深度〕d。思考：為什么在上式中沒有體現(xiàn)的作用？圖8-8（a）dE坑底地面ABEhd圖8-8(b)xCe※有效嵌入深度：現(xiàn)行計(jì)算一般將簡圖簡化為圖8-8〔b〕的形式，其中c點(diǎn)為主動(dòng)和被動(dòng)土壓力的等值點(diǎn)〔分界點(diǎn)〕，這樣實(shí)際埋深應(yīng)按下式計(jì)算：（1）對(duì)于圖8-7(a)的情況，由求得d值；（2）對(duì)于圖8-7(b)、(c)的情況，由求得d值。對(duì)于土質(zhì)單一的情況，可以簡化為圖8-7的形式，且：三、內(nèi)力及強(qiáng)度計(jì)算1.當(dāng)土層為非均質(zhì)時(shí)，以剪應(yīng)力為零的點(diǎn)確定最大彎矩的點(diǎn)，假設(shè)主、被動(dòng)土壓力分別處于i、j層時(shí)，那么：由剪力Q＝0用試算法確定最大彎矩和截面位置，且彎矩為：2.當(dāng)土層為均質(zhì)時(shí)：①計(jì)算簡圖如圖8-7〔a〕、〔b〕的情況，且c=0，由剪力為零確定最大彎矩所處位置，因此：坑底地面ABEhy設(shè)：由上式可求得最大彎矩所在截面位置：則最大彎矩為：根據(jù)最大彎矩設(shè)計(jì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的截面(截面尺寸、配筋等)。②圖8-7〔c〕的情形：c≠0坑底地面ABEyhh0(c)由剪力為零確定最大彎矩所處位置，因此：因：那么支護(hù)的最大彎矩值：四、位移計(jì)算根本假設(shè)：先在坑底附近選一基準(zhǔn)點(diǎn)O，其上段按懸臂梁計(jì)算，下段按彈性地基梁計(jì)算，那么：Ahdhph0haEPEaRa(a)計(jì)算簡圖：如〔a〕、〔b〕所示，其分別代表砂性土和粘性土。適用條件：入土較淺、底端自由支承的單錨式擋土結(jié)構(gòu)。一、平衡法(自由端法)8.5單錨式圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析

可采用以下方法確定最小入土深度d和水平向每延米所需錨固力Ra變形方式：擋土結(jié)構(gòu)在土壓力作用下繞錨固點(diǎn)A轉(zhuǎn)動(dòng)，且底端向坑內(nèi)移動(dòng)，產(chǎn)生“踢腳〞。擋土結(jié)構(gòu)維持穩(wěn)定，應(yīng)滿足以下條件：〔1〕所有水平力之和等于零，即：〔2〕所有水平力對(duì)錨固點(diǎn)A的彎矩等于零，即：Ahdhph0haEPEaRa(a)對(duì)于圖（a）的情況：hahpEPRaEa(b)由：可以求得嵌固深度d?？梢郧蟮缅^固拉力Ra。由：然后由Ra并求得擋土結(jié)構(gòu)內(nèi)力。同理，亦可以確定嵌固深度，錨固拉力，以及擋土結(jié)構(gòu)內(nèi)力。其中：注意：當(dāng)確定嵌固深度后，還應(yīng)驗(yàn)算抗滑移、抗傾覆、抗隆起和管涌等。對(duì)于圖〔b〕所示情況：附圖等值梁法基本原理※b點(diǎn)為彎矩反彎點(diǎn)(圖b)※假設(shè)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)，那么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。

※一端固支，一端簡支的梁(圖a)補(bǔ)充：等值梁概念二、等值梁法1.根本原理：將板樁看成是一端嵌固另一端簡支的梁，單支撐擋墻下端為彈性嵌固時(shí)，其彎矩分布如下圖，如果在彎矩零點(diǎn)位置將梁斷開，以簡支梁計(jì)算梁的內(nèi)力，那么其彎矩與整梁是一致的。將此斷梁稱為整梁該段的等值梁。BGhtREaEa2Ah0aDBGCuxΔxt0γ(kp-ka)x對(duì)于下端為彈性支撐的單支撐擋墻，彎矩零點(diǎn)位置與凈土壓力零點(diǎn)位置很接近，在計(jì)算時(shí)可以根據(jù)凈土壓力分布首先確定出彎矩零點(diǎn)位置，并在該點(diǎn)處將梁斷開，計(jì)算兩個(gè)相連的等值簡支梁的彎矩。將這種簡化方法稱為等值梁法。2.計(jì)算步驟①計(jì)算凈土壓力分布根據(jù)凈土壓力分布確定凈土壓力為0的B點(diǎn)位置，利用下式算出B點(diǎn)距基坑底面的距離u〔c=0，q0=0〕：②計(jì)算支撐反力Ra及剪力QB。以B點(diǎn)為力矩中心：

RaABBQBQBGE’phtREaEp′Ea2Ah0aDBGCuxΔxt0γ(kp-ka)x以A點(diǎn)為力矩中心：③計(jì)算板樁的入土深度由等值梁BG取G點(diǎn)的力矩平衡方程：可以求得：

板樁的最小入土深度：t0=u+x，考慮一定的富?？梢匀。簍=(1.1~1.2)t0④求出等值梁的最大彎矩根據(jù)最大彎矩處剪力為0的原理，求出等值梁上剪力為0的位置，并求出最大彎矩Mmax。8.6基坑穩(wěn)定驗(yàn)算一、驗(yàn)算內(nèi)容

1.驗(yàn)算內(nèi)容：邊坡整體穩(wěn)定、抗隆起穩(wěn)定和抗?jié)B流穩(wěn)定等。2.驗(yàn)算方法：邊坡整體穩(wěn)定主要是采用瑞典圓弧法以及畢肖普法．抗隆起穩(wěn)定主要采用太沙基公式，該法適于體何土質(zhì)．抗?jié)B流穩(wěn)定主要是驗(yàn)算管涌和流砂二、基坑抗隆起穩(wěn)定驗(yàn)算1.分析目的和意義：保持基坑穩(wěn)定、控制基坑邊形雙重意義。2.分析根本要求：用承載力確定抗隆起平安系數(shù)。將基坑底作為求極限承載力的基準(zhǔn)面，其滑動(dòng)線形狀如圖示，在d深處，兩側(cè)分別作用：太沙基和普朗特爾抗隆起算法采用極限承載力公式，那么抗隆起平安系數(shù)為：Prandtl公式：Terzaghi公式：該方法適用各種土質(zhì)，但采用公式不同，平安系數(shù)會(huì)有所不同。另外考慮土體側(cè)面剪應(yīng)力的影響，平安系數(shù)可取小一點(diǎn)兒。另外，還有考慮墻體極限彎矩的抗隆起分析方法等。

1.7基坑常見問題一目前基坑工程中常見問題存在環(huán)節(jié)：1勘察：不勘察或不準(zhǔn)確；破壞模式選擇不當(dāng)。2設(shè)計(jì)：1〕對(duì)地質(zhì)資料要了解清楚〔包括流砂、管涌、暗溝、洞穴、承壓水等等、軟土和特殊土分布、產(chǎn)狀和特征〕例如上海飽和砂土和地下防空洞，洞穴存在使樁達(dá)不到設(shè)計(jì)長度，砂土易產(chǎn)生流砂，影響周邊民房，產(chǎn)生裂縫，常用高壓注漿、旋噴樁、灌黃砂、干水泥等措施并加快施工進(jìn)度。2〕查明周邊各類建筑物、地下管線的特征和使用要求；3〕選擇適宜圍護(hù)結(jié)構(gòu)和支撐系統(tǒng)。坑內(nèi)加固、井字形支撐加腳撐、圓形和橢圓形鋼混封閉框架支撐、鋼混支撐需要養(yǎng)護(hù)，撤除需要爆破，逐漸被鋼結(jié)構(gòu)支撐代替。1.7基坑常見問題3施工與管理：施工質(zhì)量問題、超挖問題、施工管理問題。例如：1〕支撐結(jié)構(gòu)不合理，施工質(zhì)量差；如：鋼管支撐支點(diǎn)數(shù)量少、焊接不牢、使用多年的鋼管變形大、變薄等。2〕超挖：沒做到“開槽支撐、先撐后挖、分層〔段〕開挖、嚴(yán)禁超挖〞，不支護(hù)就開挖支護(hù)結(jié)構(gòu)未到達(dá)要求的強(qiáng)度就開挖未分層分段開挖而一挖到底等等3〕多家施工方管