大开挖基坑工程讲义

大开挖基坑工程1、大开挖基坑工程简介所谓大开挖基坑工程，就是指在不采用支撑的条件下，采用直立或放坡进行开挖土体的基坑工程。大开挖基坑工程竖直开挖放坡开挖2、竖直开挖竖直开挖适用于开挖深度不大、无地下水、基坑土质条件较好的场地。利用土体的最大临界深度保证坑壁稳定。竖直开挖时坑壁自然稳定的最大临界深度计算式来源于朗肯土压力理论和库伦土压力理论适用条件：当基坑附近有超载时，应重新验算坑壁的稳定性；当坑壁因吸水或失水形成裂缝，此公式不成立；对于黄土及具有裂隙的胀缩性土，此公式不适用。无地下水时，各类软土直立开槽的允许高度密实、中密的砂土和碎石类石（填充物为砂土）硬塑、可塑的粘质粉土及粉质粘土硬塑、可塑的粘性土和碎石类石（填充物为粘性土）坚硬的粘性土1.00/m1.25/m1.50/m2.00/m朗肯土压力理论和库伦土压力理论根据挡土墙的位移和土体的应力状态主动土压力被动土压力静止土压力在侧压力作用下，挡土墙产生离开土体位移，墙后土体出现向下滑动趋势；土体内部滑动面上的抗剪力抵抗着滑动趋势的变化；当墙后土体达到了主动极限平衡状态，此时土体作用于墙体的土压力为主动土压力。在外界力作用下，挡土墙产生挤压土体位移，墙后土体出现向上滑动趋势；土体内部滑动面上的抗剪力抵抗着滑动趋势的变化；当墙后土体达到了被动极限平衡状态，此时土体作用于墙体的土压力为被动土压力。在无外力作用下，挡土墙相对于土体无位移，墙后土体处于静止的弹性平衡状态；此时土体作用于墙体的土压力为静止土压力。主动土压力＜静止土压力＜被动土压力朗肯土压力理论和库伦土压力理论挡土墙墙后土体朗肯土压力理论和库伦土压力理论主动土压力被动土压力朗肯土压力理论和库伦土压力理论静止土压力朗肯土压力理论和库伦土压力理论朗肯土压力理论和库伦土压力理论朗肯土压力理论适用条件库伦土压力理论适用条件挡土墙墙后填土面水平挡土墙墙背垂直且是刚性挡土墙墙背光滑，与填土间无摩擦力挡土墙墙后填土面有倾角，不水平挡土墙墙背倾斜且是刚性挡土墙墙背粗糙，与填土间无摩擦力3、放坡开挖——放坡开挖分类无支护的放坡开挖是普遍采用的基坑开挖方法。放坡开挖的深度取决于场地条件。根据地下水条件及排水方式无地下水的一般放坡开挖明沟排水放坡开挖井点降水放坡开挖该方法适用于地下水在开挖深度以下。对于坑底以下存在承压水时，应判明是否会产生基坑突涌破坏。该方法适用于地下水为潜水型、用水量小、坑壁土及坑底土不会产生流砂、管涌、基坑突涌的场地条件。该方法适用于地下水埋深较浅、基坑开挖较深，地下水的存在可能引发流砂、管涌、基坑突涌等不良现象的场地。使用井点降水放坡开挖时，应特别注意降水对附近已建建筑设施产生的地基沉降影响。放坡开开挖时时的坡坡度直直接影影响基基坑坑坑壁的的稳定定性和和开挖挖土方方量的的大小小。3、放坡坡开挖挖——开挖坡坡度确确定查表法法适用于于开挖挖深度度不大大、基基坑周周围无无较大大荷载载的场场地条条件。。坑壁土类型状态边坡高度6m以内10m以内软质岩石微风化1:0.01:0.10中等风化1:0.101:0.20强风化1:0.201:0.25碎石类土密实1:0.201:0.25中密1:0.251:0.30稍密1:0.301:0.40粘性土坚硬1:0.351:0.50硬塑1:0.451:0.55可塑1:0.551:0.65粉土Sr＜0.51:0.451:0.553、放坡坡开挖挖——开挖坡坡度确确定Taylor法该方法法建立立在总总应力力基础础上，，并假假定粘粘聚力力c不随深深度变变化。。竖直开开挖时时坑壁壁自然然稳定定的最最大临临界深深度计计算式式稳定系系数由稳定定系数数与坡坡角关关系图图查得得123456789101129080706050403020100坡角稳定系数Φ=5°Φ=25°Φ=20°Φ=15°Φ=10°采用Taylor法计算算时，，由于于曲线线对应应结果果模糊糊，只只能针针对一一些要要求不不是十十分严严格的的场地地条件件；而而且最最终的的计算算结果果也只只是一一个略略值，，并不不十分分精确确。3、放坡坡开挖挖——开挖坡坡度确确定条分法法该方法法建立立微积积分计计算基基础上上，计计算结结果最最为精精确。。0QE1E2NF1F2TWαl为保证证土坡坡稳定定，最最小安安全系系数取取值1.1~1.54、基坑坑边坡坡失稳稳的防防止措措施1、边坡坡修坡坡目的是是减少少基坑坑边坡坡的下下滑重重量坡顶卸卸土坡度减减小台阶放放坡4、基坑坑边坡坡失稳稳的防防止措措施2、设置置边坡坡护面面目的是是控制制地表表水经经裂缝缝渗入入边坡坡内部部，减减少因因水导导致土土体软软化和和孔隙隙水压压力上上升的的可能能性。。混凝土护面排水明沟护面为为10cm的混凝凝土面面层；；为增增加边边坡护护面的的抗裂裂强度度，内内部通通常配配置一一定的的构造造钢筋筋（如如Ф6@300）。排水明明沟主主要是是为了了加强强地表表水的的集中中疏散散排放放。4、基坑坑边坡坡失稳稳的防防止措措施3、边坡坡坡脚脚抗滑滑加固固目的是是在开开挖深深度大大，因因场地地限制制而不不能放放缓边边坡，，对边边坡土土层进进行加加固，，防止止边坡坡土体体形成成滑动动面而而发生生边坡坡失稳稳。抗滑加加固的的方法法有：：设置置抗滑滑桩、、旋喷喷桩、、分层层注浆浆法、、深层层搅拌拌桩等等。可动滑动面加固桩体5、地下下水的的处理理地下水水流基基本性性质地下水水在土土中的的流动动称为为渗流流。ΔHL两点间间的水水头差差与渗渗透过过程长长度之之间的的比值值，称称为水水力坡坡度。。当水力力坡度度I=1时的渗渗透速速度，，称为为土的的渗透透系数数K，用m/d、m/s表示。。5、地下下水的的处理理地下水水在土土中渗渗流时时，对对单位位土体体产生生的压压力称称为动动水压压力F。主要体体现在在浮力上说明浮力大于等等于土粒有有效重重度此时土土颗粒粒处于于悬浮浮状态态，土土体抗抗剪强强度等等于零零，土土颗粒粒将随随渗流流的水水一起起流动动，形形成““流砂砂”现现象。。通过打钢板板桩、采用用地下连续续墙等措施施，可以有有效降低地地下水位，，消除动水水压力，既既保持了坑坑底干燥，，便于施工工，又防止止产生“流流砂”现象象。“流砂”贯通土体内部的孔隙，形成水流通道。管涌5、地下水的的处理地下水处理理方法降水一种是降水水，一种是是止水。集水井降水水井点降水轻型井点降降水喷射井点降降水电渗井点降降水管井井点降降水沿坑底周围围开挖排水水沟，将地地下水引入入坑底集水水井，再用用水泵抽出出坑外。止水防水帷幕轻型井点降降水防水帷幕降降水5、地下水的的处理井点降水方方法的选用用基坑开挖深度/m土类粉质粘土、粉砂细砂、中砂、粗砂、砾砂≤56~1212~20＞20单层井点、真空法、电渗法多层井点、喷射井点喷射井点、真空法、电渗法深井泵、喷射井点单层井点、表面排水多层井点、管井喷射井点、深井泵深井泵为了防止深深基坑排水水会导致场场地周围地地面沉降，，引发临近近建筑发生生不