《基坑工程》课件

1、1第第8章基坑工程章基坑工程28.1 概述概述8.2 围护结构型式及适用范围围护结构型式及适用范围8.3 支护结构上的荷载支护结构上的荷载8.4 悬壁式围护结构内力分析悬壁式围护结构内力分析8.5 单锚式围护结构内力分析单锚式围护结构内力分析 8.6 基坑的稳定验算基坑的稳定验算38.1概述概述基坑的概念基坑的概念指为进行建筑物基础与地下室的施工所开挖指为进行建筑物基础与地下室的施工所开挖的地面以下空间。的地面以下空间。基坑工程的概念基坑工程的概念为保证基坑施工安全和周围环境不受到损害，对为保证基坑施工安全和周围环境不受到损害，对基坑进行一系列基坑进行一系列勘察、设计、施工和检测勘察、设计、施

2、工和检测等工作，等工作，这项综合性的工程称为这项综合性的工程称为基坑工程基坑工程。45深基坑工程伴随着城市高层建筑的发展大量出现：深基坑工程伴随着城市高层建筑的发展大量出现：国外，圆形基坑的深度已达国外，圆形基坑的深度已达74m(日本日本)，直径最大的达，直径最大的达98m(日本日本)，而非圆形基坑的深度已达到地下层（法国）。，而非圆形基坑的深度已达到地下层（法国）。国内，上海国内，上海88层的金茂大厦，基坑平面尺寸为层的金茂大厦，基坑平面尺寸为170m150m，基坑开挖深度达，基坑开挖深度达19.5m。上海的汇京广场，。上海的汇京广场，围护结构与相邻建筑最近的距离仅围护结构与相邻建筑最近的距

3、离仅40cm。而无支撑基坑的。而无支撑基坑的开挖深度也已达到了开挖深度也已达到了9m。基坑工程的发展基坑工程的发展6基坑工程特点基坑工程特点 工程量大。工程量大。 基坑围护方法多。基坑围护方法多。 对工程勘察要求高。对工程勘察要求高。 基坑工程事故多基坑工程事故多7围护结构的概念围护结构的概念 为保证基坑周围的建筑物、构筑物、地下管线不为保证基坑周围的建筑物、构筑物、地下管线不受损坏，以及满足无水施工条件，所设置的受损坏，以及满足无水施工条件，所设置的挡土挡土和和截水截水的结构称为的结构称为围护结构。围护结构。两个功能：两个功能：一是挡土；二是止水。一是挡土；二是止水。分两类：分两类：支护型支

4、护型将支护墙（排桩）作为主要受力构件；将支护墙（排桩）作为主要受力构件；加固型加固型充分利用加固土体的强度。充分利用加固土体的强度。88.2 围护结构型式及适用范围围护结构型式及适用范围一、围护结构型式一、围护结构型式u放坡开挖及简易支护放坡开挖及简易支护u悬臂式围护结构悬臂式围护结构u重力式围护结构重力式围护结构u内撑式围护结构内撑式围护结构u拉锚式围护结构拉锚式围护结构u土钉墙围护结构土钉墙围护结构u其他：拱式、沉井、门架式其他：拱式、沉井、门架式9二、悬臂式围护结构二、悬臂式围护结构概念：概念：一切没有支撑和锚固的围护结构均一切没有支撑和锚固的围护结构均可归属为悬臂式围护结构可归属为悬臂

5、式围护结构常采用：常采用：钢筋混凝土排桩、木板桩、钢板钢筋混凝土排桩、木板桩、钢板桩、钢筋混凝土板桩、地下连续墙等型式桩、钢筋混凝土板桩、地下连续墙等型式特点：特点：依靠足够的入土深度和结构的抗弯依靠足够的入土深度和结构的抗弯刚度来挡土和控制墙后土体及结构的变形刚度来挡土和控制墙后土体及结构的变形适用：适用：土质较好、开挖深度较小土质较好、开挖深度较小的基坑工程的基坑工程缺点：缺点：对开挖深度十分敏感，容易产生大对开挖深度十分敏感，容易产生大的变形的变形101112地下连续墙接头管接头的施工程序a) 开挖槽段； b) 吊放接头管和钢筋笼； c) 浇筑砼；d) 拔出接头管； e) 形成接头13三

6、、重力式围护结构三、重力式围护结构主要为水泥土重力围护结构，通常由水主要为水泥土重力围护结构，通常由水泥搅拌桩组成。泥搅拌桩组成。特点：特点：水泥土和它包围的天然土形成了水泥土和它包围的天然土形成了重力挡土墙，可以维持土体稳定重力挡土墙，可以维持土体稳定适用：适用：较浅的、基坑周边场地较宽裕的、较浅的、基坑周边场地较宽裕的、对变形控制要求不高的基坑工程。对变形控制要求不高的基坑工程。14搅拌桩；插筋；面板15四、内撑式围护结构四、内撑式围护结构由挡土结构和支撑结构两部分组成由挡土结构和支撑结构两部分组成 挡土结构常由密排钢筋混凝土桩和地下连续墙挡土结构常由密排钢筋混凝土桩和地下连续墙 支撑结构

7、有水平支撑和斜支撑两种支撑结构有水平支撑和斜支撑两种 适用于适用于：各：各种土层和基种土层和基坑深度坑深度16 钢管支撑钢管支撑17 钢筋混凝土支撑钢筋混凝土支撑1819202122特特 点点平面尺寸不大，且长短边长相差不多的基坑宜布置角撑。它的平面尺寸不大，且长短边长相差不多的基坑宜布置角撑。它的开挖土方开挖土方空间较大，但变形控制要求不能很高空间较大，但变形控制要求不能很高钢支撑和钢筋混凝土支撑均可布置；支撑受力明确，钢支撑和钢筋混凝土支撑均可布置；支撑受力明确，安全稳定安全稳定，有利于，有利于墙体的变形控制，但墙体的变形控制，但开挖土方较为困难开挖土方较为困难多采用钢筋混凝土支撑；多采用

8、钢筋混凝土支撑；中部形成大空间中部形成大空间，有利于开挖土方和主体结构，有利于开挖土方和主体结构施工施工多采用钢筋混凝土支撑；多采用钢筋混凝土支撑；支撑体系受力条件好支撑体系受力条件好；开挖空间大，便于施工；开挖空间大，便于施工开挖面积大、深度小的基坑宜采用；在软弱土层中开挖面积大、深度小的基坑宜采用；在软弱土层中，不易控制基坑的稳，不易控制基坑的稳定和变形定和变形便于土方开挖和主体结构施工，但仅便于土方开挖和主体结构施工，但仅适用于周边场地具有拉设锚杆的环适用于周边场地具有拉设锚杆的环境和地质条件境和地质条件各种支撑的特点各种支撑的特点23五、拉锚式围护结构五、拉锚式围护结构 拉锚式围护结构

9、由两大结构组成：挡土结构和锚固结构。拉锚式围护结构由两大结构组成：挡土结构和锚固结构。 挡土结构有：钢板桩、灌注桩排桩、地下连续墙等。挡土结构有：钢板桩、灌注桩排桩、地下连续墙等。 拉锚结构有：锚杆和地面拉锚拉锚结构有：锚杆和地面拉锚 适用于：砂土适用于：砂土或粘土地基或粘土地基24六、土钉墙围护结构六、土钉墙围护结构 通过在基坑边坡中设置土钉，形成加筋土重力式挡土墙通过在基坑边坡中设置土钉，形成加筋土重力式挡土墙 适用于：地下水位以上的地基适用于：地下水位以上的地基25各种围护结构的适用范围各种围护结构的适用范围结结 构构 形形 式式适适 用用 范范 围围排排桩桩结结构构稀疏排桩稀疏排桩土质

10、较好，地下水位低或降水效果好土质较好，地下水位低或降水效果好连续排桩连续排桩土质差，地下水位高或降水效果差土质差，地下水位高或降水效果差框架式排桩框架式排桩单排桩刚度不能满足变形要求单排桩刚度不能满足变形要求组组合合排排桩桩结结构构排桩加挡板排桩加挡板排桩桩距较大，利用挡板传递土压并有一定防渗作用排桩桩距较大，利用挡板传递土压并有一定防渗作用排桩加水泥排桩加水泥搅拌桩搅拌桩以水泥搅拌桩互搭组成平面拱代替挡板传递土压力，具有较好以水泥搅拌桩互搭组成平面拱代替挡板传递土压力，具有较好防涌效果防涌效果排桩加水泥防排桩加水泥防渗墙渗墙地下水位较高的软土地区地下水位较高的软土地区排桩或组合排桩或组合排桩

11、加锚杆结构排桩加锚杆结构开挖深度较大，排桩或组合排桩结构强度无法满足要求开挖深度较大，排桩或组合排桩结构强度无法满足要求地下连续墙结构地下连续墙结构与地下室墙体合一，防渗性强，施工场地较小，开挖深度大与地下室墙体合一，防渗性强，施工场地较小，开挖深度大沉井结构沉井结构软土地区软土地区重力式挡土墙结构重力式挡土墙结构具有一定施工空间，软土地区具有一定施工空间，软土地区268.3 支护结构上的荷载支护结构上的荷载土压力、水压力计算，常采用以土压力、水压力计算，常采用以朗肯土压力理朗肯土压力理论论为基础的计算方法，根据不同的土性和施工为基础的计算方法，根据不同的土性和施工条件，分为条件，分为水土合算

12、水土合算和和水土分算水土分算两种方法。由两种方法。由于水土分算和水土合算的计算结果于水土分算和水土合算的计算结果相差较大相差较大，对基坑挡土结构工程造价影响很大，故需要非对基坑挡土结构工程造价影响很大，故需要非常慎重的舍取，要根据具体情况合理选择。常慎重的舍取，要根据具体情况合理选择。 271、 水土分算水土分算 水土分算是分别计算土压力和水压力，以两者之和为总水土分算是分别计算土压力和水压力，以两者之和为总的侧压力。的侧压力。 适用于土孔隙中存在适用于土孔隙中存在自由的重力水自由的重力水的情况或的情况或土的渗透性土的渗透性较好较好的情况，一般适用于的情况，一般适用于碎石土和砂土碎石土和砂土。

13、HKcKHpwaaa2HKcKHpwppp2有效有效应力应力法法HKcHKpwaaa2HKcHKpwppp2总应总应力法力法282、水土合算法、水土合算法 水土合算是将土和土孔隙中的水看做同一分析对象，水土合算是将土和土孔隙中的水看做同一分析对象， 适用于不透水和弱透水的黏土、粉质黏土和粉土。适用于不透水和弱透水的黏土、粉质黏土和粉土。aasataKcKHp2ppsatpKcKHp2有效有效应力应力法法aasataKcHKp2ppsatpKcHKp2总应总应力法力法298.4悬臂式支护结构内力计算悬臂式支护结构内力计算 破坏形式破坏形式支护结构的强度破坏支护结构的强度破坏支护结构的稳定破坏支护

14、结构的稳定破坏30一、悬臂围护结构的受力分析图一、悬臂围护结构的受力分析图悬臂桩工作原理简图悬臂桩工作原理简图 支护结构的变形支护结构的变形31二、悬臂式支护结构计算二、悬臂式支护结构计算悬臂式支护结构嵌固深度计算简图悬臂式支护结构嵌固深度计算简图1 1、嵌入深度的确定、嵌入深度的确定mjpjpjniaiaibEbE11先假定一个嵌入深度先假定一个嵌入深度d,d,进行进行试算法，直到上式相等时为试算法，直到上式相等时为临界深度临界深度d d ，实际上应考虑，实际上应考虑安全储备的要求安全储备的要求: :)(2 . 1edet322 2、最大弯矩计算、最大弯矩计算mjpjniaiEE110则支护

15、的最大弯矩值：则支护的最大弯矩值：由剪力由剪力Q Q0 0条件确定最大弯条件确定最大弯矩和截面位置，即：矩和截面位置，即：mjpjpjniaiaiyEyEM11max根据最大弯矩设计支护结构的截面根据最大弯矩设计支护结构的截面( (截面尺寸、配筋等截面尺寸、配筋等) )。338.5 单锚式围护结构内力分析单锚式围护结构内力分析 一、平衡法一、平衡法 (自由端法自由端法)适用于底端自由支承的单锚式挡土结构适用于底端自由支承的单锚式挡土结构可采用下列方法确定最小入土深度可采用下列方法确定最小入土深度d和水平向每延米所需和水平向每延米所需锚固力锚固力Ra对对A点取矩，令：点取矩，令： 0E 0AM则

16、可解得。则可解得。34二、等值梁法二、等值梁法有支承的挡土结构的变形曲形有有支承的挡土结构的变形曲形有一一反弯点反弯点。等值梁法认为该点的等值梁法认为该点的弯矩为弯矩为0，于，于是可把挡土结构划分为图示两段想是可把挡土结构划分为图示两段想梁，上部为梁，上部为简支梁简支梁，下部为，下部为一次超一次超静定结构静定结构。这样就可进行计算了。这样就可进行计算了适用于适用于底端嵌固底端嵌固的单锚式挡土结构的单锚式挡土结构358.6基坑稳定验算基坑稳定验算 稳定验算包括稳定验算包括边坡整体稳定、抗隆起稳定和抗渗流稳定边坡整体稳定、抗隆起稳定和抗渗流稳定等。等。 边坡整体稳定主要是采用边坡整体稳定主要是采用瑞典圆弧法以及毕肖普法瑞典圆弧法以及毕肖普法 抗隆起稳定主要采用抗隆起稳定主要采用太沙基太沙基公式，该法适于体何土质公