基坑工程与围堰工程

第6章基坑工程与围堰工程

16.1基坑工程概述6.1.1基坑工程概念及现状基坑工程是为保护基坑施工、地下结构的安全和周边环境不受损害而采取的支护、基坑土体加固、地下水控制、开挖等工程的总称，包括勘察、设计、施工、监测、试验等。大多数情况下，基坑工程属于临时性工程，并没有引起岩土工程师们的足够重视，因此目前存在概念、理论体系、计算方法等诸多不统一，工程设计保守浪费。国内外基坑工程事故很多。基坑工程的重要性、技术难度日益引起人们的关注。26.1.2支护结构的类型1.基坑支护结构的分类基坑支护结构可以分为以下两类。1)桩、墙式支护结构2)实体重力式支护结构2.常用的支护结构形式36.1.3基坑工程的特点1.综合性强基坑工程涉及工程地质、土力学、渗流理论、结构工程、施工技术和监测设计等。2.临时性和风险性大一般情况下，基坑支护是临时措施，支护结构的安全储备较小，风险大。3.地区性各地区基坑工程的地质条件不同，同一城市不同区域也有差异。因此，设计要因地制宜，不能简单照搬。4.环境条件要求严格邻近的高大建筑、地下结构、管线，地铁等对基坑的变形限制严格，施工因素复杂多变，气候、季节、周围水体均可产生重大变化。46.1.4基坑工程设计内容1.基坑支护结构设计的极限状态基坑支护结构设计应满足两种极限状态的要求。1)承载能力极限状态2)正常使用极限状态2.基坑支护结构的设计内容(1)支护结构体系的选型及地下水控制方式。(2)支护结构的强度和变形计算。(3)基坑内外土体稳定性计算。(4)基坑降水、止水帷幕设计。(5)基坑施工监测设计及应急措施的制定。(6)施工期可能出现的不利工况验算。56.1.5基坑工程设计依据基坑工程设计时，首先应掌握以下设计资料(即设计依据)：(1)岩土工程勘察报告。(2)建筑总平面图、工程用地红线图、地下工程的建筑、结构设计图。(3)邻近建筑物的平面位置，基础类型及结构图、埋深及荷载，周围道路、地下设施、市政管道及通信工程管线图、基坑周围环境对基坑支护结构系统的设计要求。66.1.6支护结构设计计算方法综述桩、墙式支护结构必须按土与支护结构共同作用的原则进行设计计算，即结构内力与支护结构的刚度、岩土体变形有关。按土与支护结构共同作用的原则进行分析是一个较难的课题，即使采用有限元法(考虑因素多，如模拟开挖过程；得到的结果也多，如可得到坑周土位移)，由于土性是复杂多变的，选择完全符合工程特点的土的计算参数是十分困难的；另外，基坑支护结构与土共同工作的条件远较一般基础工程复杂。76.2支护结构设计的荷载及其组合支护结构的荷载应包括下列项目：(1)土压力；(2)水压力(静水压力、渗流压力、承压水压力)；(3)基坑周围的建筑物及施工荷载引起的侧向压力；(4)温度应力；(5)临水支护结构的波浪作用力和水流退落时的渗透力；(6)作为永久结构时的相关荷载。其中，对一般支护结构，其荷载主要是土压力、水压力。86.2.1土压力与水压力1.静止土压力静止土压力标准值，可按下式计算：2.主动土压力和被动土压力可按朗肯公式或库仑公式；坑边有超载情况下土压力的计算，以及朗肯公式、库仑公式参见土力学教材。93.水土分算法按朗肯理论计算主动与被动土压力强度时，按下式计算4.水土合算法按朗肯理论计算主动与被动土压力强度时，按下式计算：5.渗流作用对土压力的影响在基坑内外存在地下水位差，墙后土体的渗流作用，应通过流网分析计算，计算过程比较繁琐、绘制流网通常较困难。103.水土分算法按朗肯理论计算主动与被动土压力强度时，按下式计算4.水土合算法按朗肯理论计算主动与被动土压力强度时，按下式计算：5.渗流作用对土压力的影响在基坑内外存在地下水位差，墙后土体的渗流作用，应通过流网分析计算，计算过程比较繁琐、绘制流网通常较困难。116.2.2支护结构设计的荷载组合支护结构设计的荷载组合，应按照《建筑结构荷载规范》与《建筑结构可靠度设计统一标准》，并结合支护结构受力特点进行。在《建筑边坡工程技术规范》(GB50330—2002)、《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2002)、《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120—1999)中，支护结构设计的荷载组合并不统一。126.也3美基碌坑工概程设丑计计星算6.眼3.泽1桩墙仍式支斑护结扭构的帮内力柄与变广形计缩慧算1.静力架平衡也法计绞算悬贵臂式董支护姜结构悬臂格式支窗护桩爹主要权靠插护入土婚内深初度形貌成嵌臭固端凳，以虫平衡满上部公土压匠力、桥水压婚力及裹地面壶荷载巷形成蒜的侧告压力哪。2.静力恰平衡昆法计握算锚盒撑挡哑土结驼构挡土肿结构蚕入土律深度篮较小滋或坡崖脚土被体较译软弱贼时，哑可视碌挡土房诚结构四下端短为自纤由端糠，用骗静力星平衡池法计义算插喊入深痕度、环内力押。3.等值爽梁法未计算那锚撑狸挡土挽结构挡土寺结构没入土粱深度奶较大挪或为结岩层旗或坡集脚土侵体较染坚硬四时，醋可视顾立柱慎下端蝇为固捕定端遗，用顶等值宰梁法话计算失插入动深度卷、内赠力。136.凑3.停2基坑隔的稳捡定性夏分析1.整体碑稳定众性验良算大量滚工程喜实践翻经验笼表明气，整制体稳根定破贿坏大匙体是萄以圆辜弧滑铃动破么坏面汁的形共式出饼现，轿条分胞法是但整体福稳定球分析间最常槐使用梯的方乔法。炮最危偶险的饿滑动货面上圣诸力层对滑释动中竭心所钢产生卡的抗匹滑力割矩与层滑动害力矩木应符弃合下绞式要栗求：MR/MS≥舞1.帅2142.倾覆订及滑遍移稳坛定性叔验算抗倾孤覆稳兴定性炭按下戚式验急算：3.基坑拜底隆伙起稳木定性打验算154.渗流景稳定森性验勇算1)流土(或流昏砂)稳定农性验谷算2)突涌道稳定听性验睛算166.街3.梳3内支讽撑的行内力页与截色面计覆算1.作用倍在支默撑系达统上睡的荷茅载及唯内力吃分析1)荷载作用敞在支卡撑结杠构上痒的水碑平力凤应包幕括由除水、揪土压千力和避坑外添地面企荷载脸引起裹的支技护桩任对腰养梁的预侧压稀力。皮作用准在支胸撑结搬构上畅的竖束向荷洞载应限包括纽奉结构芳自重君和支吸撑上黄可能套产生益的施桨工活赛荷载有。2)内力安分析捞方法平面师支撑直体系醋，多梦数情令况下械，可呢由腰藏梁和怨由支鱼撑形术成一啄个平骆面闭甚合框总架，灵作用该在平顽面闭顽合框霜架上唇的荷永载，袭即为迎支护廊桩的泳支撑凉反力泽。支别撑构撕件的鞋计算现长度访，可研取支属撑构金件的证中心顿距。172.支撑弃系统揭构件辽截面率设计1)腰梁腰梁字的截数面承午载力胃计算规，一拆般情棒况下家可按脉水平锯方向炎的受丢弯构凡件计恋算。2)支撑支撑销截面逝设计颈应按碍偏心烟受压香构件压计算玻。3)立柱立柱著的截钞面设叶计应缘瑞按偏置心受其压构羡件计图算，钩开挖计面以瓜下立责柱的畏竖向茎承载子力可陶按单捆桩竖效向和草水平搜承载副力验牢算。4)竖向堪斜撑186.胞3.辽4锚杆除设计1.锚杆乖的可呢行性根据融场地膏的工铜程地桑质及漠水文身地质栽条件巨判断慨是否队适宜林采用袖锚杆核支护祝结构哲，尤所其是币锚杆滨对周枕围环籍境及熊邻近秀场地眨后期语开发森使用极的影钓响。毅土层暗锚杆色宜在寄土质督较好武的条桶件下证使用捷，在香未经惜处理眼的下独列土么层中体不宜逆采用际：①伯有机参质土赛层；离②艺液限L>有50箭%的土矮层；恨③相征对密旨实度Dr<桐0.酬3的土顾层。2.锚杆贡布置(1丝式)锚固茅体的夸上覆杀土层进的厚散度不白宜小清于4m，锚夜固区堆离现面有建剩筑物币的距尺离不疤小于5～6m。(2桶)锚杆浆锚固狐体上君下排相间距类不宜暴小于2.恶5m，水事平方煮向间迷距不史宜小楚于2m，以红避免盐群锚趋效应修。(3循)锚杆怠倾角促宜为10雁°～35个°。193.锚杆郑钢筋箩截面偿积锚杆萝钢筋启截面临积应割满足饥下式持的要仙求：4.锚杆丈锚固宣段长介度205.锚杆毁自由构段长耐度计至丝式潜在蚀滑裂研面(4昂5°尝+茂/2柏)，且锐≥5m。6.锚杆贞的稳蒸定性泼验算锚杆怠的稳禽定性啦验算材包括午整体煎稳定柿性验漂算、独锚杆既深部鱼破裂逼稳定易性验弓算。216.滤3.嗓5土钉猫墙设竹计1.土钉淡墙的胸构造土钉象墙一瘦般由裹土钉画、面肠层、新泄排班水系做统等源三部观分组妖成。2.土钉绞墙的此承载梳力验希算土钉逗墙的析承载茄力验平算，侨一般揉包括哲以下给两部咸分：1)土钉愁抗拉葡承载们力验榆算2)土钉削墙整控体稳戏定性植验算226.皱4叶围记堰矛工选程1.围堰令的基别本形排式及乓构造1)不过沃水土此石围砖堰2)过水侮土石筑围堰3)混凝牧土围郊堰4)钢板暂桩格酿型围滤堰5)草土动围堰2.围堰咳的平呜面布贷置与衣堰顶徐高程堰顶敞高程茧取决汉于导言流设哭计流篇量及辅围堰盆的工喝作条恩件。挎下游猾围堰棋的堰剑顶高庭程由惧下式逆决定译：Hd=hd+ha+2