中铁深基坑工程技术培训

2023/8/151中铁四局集团第二工程有限公司主讲人：简朝深基坑工程技术培训深基坑荷载分析ContentsPage目录页深基坑支护稳定性分析深基坑支护结构计算深基坑支护设计原则抗隆起验算验算实例演示抗管涌验算深基坑工程特点深基坑工程特点12023/8/154深基坑工程特点所谓“基坑”是指为进行建筑物(包括构筑物)基础与地下室的施工而开挖的地面以下的空间，基坑工程界一般将开挖深度大于或等于5m的基坑称为深基坑。深基坑工程主要包括深基坑支护体系设计与施工、土方开挖、地下水控制、工程监测和周围环境保护等内容。目前的研究主要集中在土层性质研究、计算分析的理论方法研究、环境效应问题对策研究、新型支护结构及施工工艺研究等四个方面。2023/8/155深基坑工程特点(1)基坑围护结构多数是临时的，安全储备较小，具有较大风险性。(2)基坑工程具有很强的区域性，不同的地区工程地质条件和水文地质条件不同，且差别较大，因此基坑围护结构设计与施工及开挖方式都应因地制宜，只可作为借鉴，不可生搬硬套。(3)基坑工程综合性很强，它不只是一个岩土工程问题，还涉及到结构工程、材料工程、工程地质、材料力学及施工技术等诸多领域。(4)基坑围护结构设计时土压力的确定是最基本的，同时也是很难准确掌握的，在开挖过程中它是一个变量，随着开挖深度、宽度、墙体横向和纵向位移、地下水情况而变，在设计中必须同时考虑这些因素，否则得不出正确的结论。(5)基坑工程具有较强的时空效应。(6)基坑工程质量要求高。2023/8/156深基坑工程特点(1)基坑开挖深度；(2)边坡允许坡度；(3)坑壁土体物理力学性质；(4)地下水位情况；(5)坑边地表超载范围及大小；(6)周围环境（周边建筑物及管线情况）；(7)基坑允许变形；(8)施工因素（施工单位技术水平和设备状况等）；(9)能够因地制宜合理选定支撑材料和支撑体系布置形式，使其综合技术经济指标得以优化；(10)支撑体系受力明确，充分协调发挥各杆件的力学性能，安全可靠，经济合理，能够在稳定性和控制变形方面满足对周围环境保护的设计标准要求；(11)支撑体系布置能在安全可靠的前提下，最大限度的方便土方开挖和主体结构的快速施工要求。深基坑支护形式在设计时需要考虑几个方面因素2023/8/157深基坑工程特点材料截面形式布置形式特点现浇钢筋混凝土结构可根据设计要求确定断面形状和尺寸。竖向布置有水平撑、斜撑；平面布置有对撑、边桁架、环梁结合边桁架等，形式灵活多样。混凝土等强后刚度大，变形小，强度的安全可靠性强，施工方便，但支撑浇制和养护时间长，围护结构处于无支撑的暴露状态的时间长，软土中被动区土体位移大，如对控制变形有较高要求时，需对被动区软土加固，施工工期长，拆除困难，爆破拆除对周围环境有影响。钢结构单钢管、双钢管、单工字钢、双工字钢、H型钢、槽钢及以上钢材的组合。竖向布置有水平撑、斜撑；平面布置形式一般有对撑、井字撑、角撑，亦有与钢筋混凝土支撑结合使用，但要谨慎处理变形协调问题。安装、拆除施工方便，可周转使用，支撑中可加预应力，可调整轴力而有效控制围护墙变形。施工工艺要求较高，如节点和支撑结构处理不当，施工支撑不及时不准确，会造成失稳。支护结构按材料种类可分为现浇钢筋混凝土支撑体系和钢支撑体系两类2023/8/158深基坑工程特点常用支撑体系的布置形式表序号布置形式图例特点1井字形集中式布置1）一般在采用钢筋混凝土支撑时，在环境保护要求不高的条件下，将水平直交的支撑集中布置成井字型与角撑结合的支撑体系以方便土方开挖和主体工程施工；2）用钢筋混凝土支撑时可与施工用栈桥平台结合设计。2脚撑体系布置1）方便土方挖掘和主体工程施工；2）整体稳定性及变形控制效果不及水平直交式支撑及井字型集中式布置者。3边桁架1）方便土方开挖和主体工程施工；2）整体稳定性及变形控制效果不及水平直交式或井字型集中式布置者。4圆形环梁布置1）在采用钢筋混凝土支撑时，因地制宜的采用环梁方案，可方便中建筒体，主楼施工，方便土方开挖；2）将支撑体系受力主构件化为圆形结构，受力条件较好，可节省钢筋混凝土量；3）在坑外周荷载不均匀，土性软硬差异较大，部分地层水平基床系数很小时，此布置形式要慎用。

2023/8/159深基坑工程特点常用支撑体系的布置形式表序号布置形式图例特点5垂直对称布置使用长条形基坑，如排管和地铁，隧道工程6圆拱布置利用圆拱受力特点，节省材料，方便土方开挖和主体结构施工。7竖向斜撑1）节省立柱和支撑材料；2）有利于开挖面积较大而深度较小的基坑；3）在软弱地层中，不易控制基坑稳定和变形；4）斜撑和底板相交处结构处理较困难。20终23羊/7棍/510深基莲坑工旺程特依点常用兼支撑时体系糟的布英置形俊式表序号布置形式图例特点8拉锚（锚锭）1）造价经济，方便土方开挖和主体工程施工；2）只适用于周围场地具有拉设锚锭的环境和地质条件。

9锚杆1）造价经济，方便土方开挖和土方工程施工；2）只适用于周围场地具有拉设锚杆的环境和地质条件。10组合式布置根据基坑开挖方法，工程特点和基坑平面形状，将以上各种支撑布置形式因地制宜搭配布置。深基花坑支受护设业计原舅则220州23当/7读/512深基皱坑支设护设单计原抹则(1)基坑删支护友结构迫应采持用以威分项颜系数蹄表示别的极限归状态晋设计表达症式进在行设盯计。(2)基坑仓支护四结构耽极限巡寿状态异可分挪为下厘列两若类：①承载府能力营极限鬼状态：对副应于腐支护慨结构蝇达到奴最大机承载付能力森或土甩体失局稳、谣过大必变形亮导致巧结构纽奉或基予坑周练边环尤境破影坏；②正常猫使用排极限昼状态：对灶应于杀支护烫结构达的变涉形已架妨碍乐地下仁结构仗施工添或影必响基考坑周豪边环系境的翻正确艺使用由功能。(3)支护创结构婶设计哄应考雕虑其结构岸水平画变形拉、地乏下水饿的变趟化对视周边旧环境炎的水言平与梳竖向胃变形的影顾响，艺对于恶安全拴等级拔为一冶级和绘对周趟边环旱境变卖形有秋限定终要求罩的二堪级建罚筑基期坑侧俊壁，哈应根者据周地边环百境的头重要芳性、欺对变吼形的拥适应锋能力况及土纵的性载质等夏因素春确定士支护挂结构短的水帐平变台形限少值。(4)当场纸地内割有地崭下水纵时，奖应根妥据场地潜及周这边区门域的顾工程艳地质查条件扇、水荐文地格质条顽件、北周边售环境答情况得和支饺护结症构与葛基础齿型式脂等因击素，确院定地窄下水帖控制冈方法农。当顽场地严周边照有地停表水限汇流价、排拐泻或怎地下朗水管蜓渗漏黑时，锯应对乱基坑材采取龙保护擦措施。20珍23爬/7杂/513深基别坑支挑护设锄计原喜则(5)根据资承载档能力街极限讨状态译和正犹常使糊用极缝限状呀态的未设计太要求畅，基每坑支奥护应场按下场列规使定进嘴行计疾算和奇验算箩：①基坑漆支护蛙结构坏均应陪进行承载背能力吩极限蔬状态的计姨算，凯计算飞内容触应包闯括：a、根愈据基纤坑支光护形岭式及乒其受劈燕力特伏点进接行土灯体稳罩定性丙计算络；b、基芽坑支些护结抖构的浮受压商、受拒弯、栏受剪殖承载爹力计蓬算；c、当倡有锚刑杆或晕支撑像时，雾应对堤其进中行承忌载力庆计算跑和稳趁定性蚊验算罚。②对于柱安全怕等级协为一哨级及闲对支滤护结劝构变宁形有屈限定培的二初级建机筑基丢坑侧象壁，捐尚应何对基坑宇周边提环境猛及支僵护结骡构变轰形进行泥验算航。③地下闹水控妻制计算酷和验角算：a、抗架渗透扁稳定芦性验哥算：b、基洲坑底术突涌舱稳定城性验化算；c、根占据支野护结专构设耗计要拾求进根行地瞎下水醒位控勺制计嫂算。20立23芬/7裙/514深基跳坑支戴护设严计原捎则(6)支护步设计车内容煌应包艳括对支护唱结构达计算棒和验猫算、旁质量套检测饺及施鹅工监烧控的投要求。(7)当有谱条件踩时，辱基坑鹅应采选用局觉部或京全部惠放坡余开挖够，放孟坡坡驳度应承满足稳定龙性要粥求。20耽23辉/7窝/515深基参坑支序护设悟计原齐则基坑狗支护莲结构锡设计仇应根据下表选用相应骑的侧炊壁安弓全等船级及挥重要区性系小数。安全等级破坏后果γ0一级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响很严重。1.10二级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构影响一般。1.00三级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响不严重。0.90基坑么侧壁碑安全澡等级作及重第要性秤系数深基挤坑荷借载分蚊析320偿23台/7追/517深基舍坑荷寇载分浑析主要荷载土压力水压力车辆荷载坑边邻近建筑物荷载其它施工荷载《建洞筑基劣坑支呈护技粮术规塘程》江（JG越J氏12步0-食20恰12）20膛23励/7死/518深基慨坑荷食载分册析土压跨力计饺算土压报力计算袄理论才有朗肯享理论欺、库盾仑理痕论和评极限样平衡总理论。本仆次培妇训采答用朗肯浪理论进行愿土压席力计病算，扭选用对了两同种土睡压力游模型肌：经典遭法土颂压力置模型眉和弹见性法兄土压很力模察型。主动谊土压抢力被动偿土压较力静止拔土压博力20碍23商/7占/519深基秃坑荷接载分摧析主动土压天力计算深度zj处的告主动影土压挂力标训准值ea袖jk按下歪列公垒式计掏算：Kai第i层的主动土压力系数；cik三轴试验（当有可靠经验时可采用直接剪切试验）确定的第i层土固结不排水（快）剪粘聚力标准值（kPa），由用户交互；φik三轴试验确定的第i层土固结不排水（快）剪内摩擦角标准值（°），由用户交互；h基坑开挖深度（m）；zj计算点深度（m）；σajk作用于深度zj处的竖向应力标准值（kPa）；σrk计算点深度zj处自重竖向应力（kPa）；σ0k基坑外侧任意深度附加竖向应力标准值（kPa），参见公式（2-12）；σ1k基坑外侧深度CD范围内的附加竖向应力标准值（kPa），参见公式（2-13）；γmj深度zj以上土的加权平均天然重度（kN/m3）；γmh开挖面以上土的加权平均天然重度（kN/m3）。20赢23会/7水/520深基阵坑荷若载分牢析被动土压并力计算深度zj处的被动土然压力标准仓值ea舅jk按下健列公氧式计践算：Kpi第i层的被动土压力系数；cik三轴试验（当有可靠经验时可采用直接剪切试验）确定的第i层土固结不排水（快）剪粘聚力标准值（kPa）；φik三轴试验确定的第i层土固结不排水（快）剪内摩擦角标准值（°）zj计算点深度（m）；σpjk作用于基坑底面以下深度zj处的竖向应力标准值（kPa）；

γmj深度zj以上土的加权平均天然重度（kN/m3）。20衔23富/7郑/521深基唤坑荷松载分滤析水土术合算是指糊地下寻水位勇以下严取饱帖和重矩度γs换at和总坡应力并强度衣指标c、φ来计截算总扶的水闹土压驶力，悠水压岭力不锄再单孕独计滔算。水压力计算对于昨砂土暑和粉主土，脸一般堂采用水土驴分算绪法；对孩于粘咳性土据，可咏采用策水土盖分算惯法，低也可妈采用尼水土抢合算链法。主动糖土压恒力被动胖土压圈力20奋23飘/7映/522深基令坑荷猾载分点析其他鬼荷载计算地面贞满布臣荷载地面灰条行佛附加帽荷载深基鸦坑支舍护结触构计犬算420芳23另/7善/524深基疾坑支豆护结柳构计羊算桩墙内力、变形计算内支撑体系内力、变形计算沉降计算混凝土结构配筋计算锚杆计算20娘23渔/7黄/525深基条坑支脂护结港构计帝算桩墙内腐力、货变形计算结构哲内力魂与变锹形计糕算值辉、支子点力志计算饱值应舱根据险基坑类开挖追及地丢下结败构施车工过术程的器不同舟工况境、根饭据受顺力条撒件分锄段按蜜平面夕问题宗计算中。通半常采容用两竟种分遵析方坊法：经典突法和电弹性天法。经牙典法谜是利拣用静吐力平弊衡法属或等掉值梁脊法对蝴结构岗进行括分析口，弹壁性法约是用晶弹性涨地基及梁法侨，并挨结合逢空间失有限豆元理辉论对里对结持构进掌行分恨析。20恳23纱/7父/526深基凯坑支祸护结任构计扑算内支撑音体系赚内力计、变仓形计阳算在深攻基坑膊工程协中，娘内支犁撑结居构是指承受陆围护纯墙所芒传递语的土赶压力泊、水袍压力浑以及闻其他衰荷载仗的结抹构体绕系。高支撑层结构挥体系抗包括猫围檩主、支呆撑、沙立柱蛛及其蓬它附喊属构恒件。皆支护汪结构权力的自传递狗路径呜是围刺护桩航墙—围檩捧（圈骂梁）—内支包撑，爸在地用质条构件较万好放处入有业锚固粮力的临地层祝中，述基坑狼支撑草采用膀锚杆味和拉例锚（俩锚锭革）。内支森撑形式涌多样华，根言据第落二章虎节中的遇计算质原理隐对深县基坑缩慧进行树荷载竞分析狭后，拥计算景出围屑护结农构传缠递给疾内支拘撑的浆内力始，然厉后根塞据结杂构力腿学理府论计昏算出芳支撑结体系警内力扎、变波形及雅稳定叮性情蓝况。岛由于催支撑漏结构坝多为采超静脆定结捐构，阴建议茂设计己者采酒用空醉间有澡限元验软件疼对其蚊进行短分析雕，本玻文不袖对计偿算原促理及帅过程鞋进行炊详细螺说明洞。深基秒坑支膨护稳租定性祝分析520忘23魂/7筑/528深基姿坑支强护稳扮定性时分析稳定毒性分报析理很论瑞典托条分秩法瑞典秤圆弧码滑动嗓面条倦分法紧，是盲将假增定滑辞动面序以上壶的土列体分宴成n个垂延直土伯条，傲对作至用于夸各土育条上傻的力队进行脱力和税力矩晓平衡并分析斧，求脸出在俭极限因平衡斤状态尘下土排体稳深定的赔安全彼系数米。该走法由豆于忽盾略土词条之贸间的宅相互蜜作用石力的讨影响迅，因武此是领条分壁法中尘最简鄙单的拿一种拉方法考。滑动津圆弧潜处土瓣条重志力计淋算方欧法有偿两种圆：总捆应力贡法、拳有效例应力屈法。整体她稳定疫计算20阀23鹊/7趋/529深基爽坑支肠护稳拔定性筛分析稳定丑性分戚析理拿论瑞典令条分谱法总应板力法有效标应力衬法K整体稳定安全系数；Mk抗滑力矩（kN·m）；Mq滑动力矩（kN·m）；cik、φik最危险滑动面上第i土条滑动面上土的固结不排水（快）剪粘聚力（kPa）、内摩擦角标准值（°）；系统按水位以上、水位以下分别取值；li第i土条的滑裂面弧长（m）；bi第i土条的宽度（m）；wi作用于滑裂面上第i土条的重量，水位以上按上覆土层的天然土重计算，水位以下按上覆土层的饱和土重计算（kN/m）；w'i作用于滑裂面上第i土条的重量，水位以上按上覆土层的天然土重计算，水位以下按上覆土层的浮重度计算（kN/m）。θi第i土条弧线中点切线与水平线夹角（°）；γ0建筑基坑侧壁重要性系数；《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）中没有考虑γ0的作用，系统向用户开放，令γ0＝1.0时，即可严格按照《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）计算；q0作用于基坑面上的荷载（kPa）。20僻23隐/7坐/530深基割坑支鸽护稳迎定性访分析抗倾抽覆验算单排献桩和撞连续谋墙支筛护形蚊式单排柿桩、鹊连续椒墙的县抗倾电覆计意算按孔下式倍进行秩：Ks抗倾覆稳定性安全系数，应不小于1.2；MEa支护结构底部以上主动侧水平荷载对支护结构最底部点的弯矩标准值（kN·m）；MEp支护结构底部以上被动侧水平荷载对支护结构最底部点的弯矩标准值（kN·m）；MT锚杆（索）的拉力标准值对支护结构最底部点的弯矩（kN·m）；Tki第i个支点反力标准值（kN），对于内撑；对于锚杆，根据式（2-70）计算；Tkki第i排锚杆材料抗力（kN）；Tmki第i排锚杆锚固力（kN）；di第i个支点距支护结构最底部点的距离（m）；si第i个支点的水平间距（m）；γk材料抗力调整系数；γm锚杆锚固力调整系数；As锚杆实配钢筋或钢绞线面积（mm2）；fyk钢筋强度标准值（N/mm2）；qsjk土体与锚固体的极限摩阻力标准值（kPa）；lj第j层土中锚固段长度（m）；d锚杆直径（mm）。（内撑）（锚揪杆）抗隆趟起验坊算620狱23狗/7运/532抗隆厌起验骨算抗隆帝起稳租定性软验算参照妄普郎饲德尔刻和太革沙基节的地筋基承镰载力漆方式候，抗临隆起田稳定鸦性可领用下片列公爹式验算:普郎可德尔太沙怖基Kwz抗隆起稳定性系数，采用普郎德尔公式时，要求Kwz≥1.1～1.2，采用太沙基公式时，要求Kwz≥1.15～1.25；Nc、Nq地基承载力系数；γ1基坑外侧支护结构底部至地面之间土层的加权重度（kN/m3），水位以上为天然重度，水位以下取饱和重度；γ3基坑内侧支护结构底部至坑底之间土体的加权重度（kN/m3），水位以上为天然重度，水位以下取浮重度；h基坑开挖深度（m），当坑外地面有放坡时，