第三章 深基坑施工課件

1、3.1 概述概述 3.2 基坑支護結(jié)構(gòu)類型與選擇基坑支護結(jié)構(gòu)類型與選擇 3.3 支護結(jié)構(gòu)設(shè)計計算支護結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 3.4 基坑穩(wěn)定性驗算基坑穩(wěn)定性驗算 3.5 支護結(jié)構(gòu)施工支護結(jié)構(gòu)施工 補償性基礎(chǔ)：補償性基礎(chǔ)：以土體重量，來補償一部分建以土體重量，來補償一部分建 筑物的荷重。筑物的荷重。 但基礎(chǔ)埋深加大給施工帶來很多困難，尤其是但基礎(chǔ)埋深加大給施工帶來很多困難，尤其是 在城市建筑物密集地區(qū)，施工現(xiàn)場附近有建筑在城市建筑物密集地區(qū)，施工現(xiàn)場附近有建筑 物、道路和地下管線縱橫交錯，很多情況下不物、道路和地下管線縱橫交錯，很多情況下不 允許采用較經(jīng)濟的放坡開挖，而需要在人工支允許采用較經(jīng)濟的放坡開挖

2、，而需要在人工支 護條件下進行基坑開挖，本章即要研究這個問護條件下進行基坑開挖，本章即要研究這個問 題。題。 第三章第三章 深基坑工程施工深基坑工程施工 3.1 概述概述 特點：特點： 1. 基坑向大深度方向發(fā)展基坑向大深度方向發(fā)展; 2. 基坑開挖面積大基坑開挖面積大; 3. 在軟弱地層中，基坑開挖影響周圍建筑物、市政設(shè)在軟弱地層中，基坑開挖影響周圍建筑物、市政設(shè) 施和地下管線；施和地下管線； 4. 深基坑施工期長，場地狹窄，降雨、重物等對基坑深基坑施工期長，場地狹窄，降雨、重物等對基坑 穩(wěn)定不利；穩(wěn)定不利； 5. 在相鄰場地施工，打樁、降水、挖土以及基礎(chǔ)澆筑在相鄰場地施工，打樁、降水、挖土

3、以及基礎(chǔ)澆筑 混凝土等工序會互相制約和影響，增加協(xié)調(diào)工作混凝土等工序會互相制約和影響，增加協(xié)調(diào)工作 的難度。的難度。 發(fā)生坍塌的緣故？發(fā)生坍塌的緣故？ C B O1 1 3 O c f ctg 為了保持為了保持基坑側(cè)壁穩(wěn)定基坑側(cè)壁穩(wěn)定及及鄰近建筑物鄰近建筑物 的安全的安全，需采用基坑邊壁的支護加，需采用基坑邊壁的支護加 固措施。固措施。 3.1 概述概述 支護結(jié)構(gòu)：擋墻支護結(jié)構(gòu)：擋墻+支撐（或拉錨）支撐（或拉錨） 支護結(jié)構(gòu)的功能：支護結(jié)構(gòu)的功能：擋土擋土和和擋水擋水 對待支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計和施工均應(yīng)采對待支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計和施工均應(yīng)采 取極慎重的態(tài)度，在保證施工安全取極慎重的態(tài)度，在保證施工安全 的前

4、提下，盡量做到的前提下，盡量做到經(jīng)濟合理經(jīng)濟合理和和便便 于施工于施工。 3.1 概述概述 3.2 支護結(jié)構(gòu)的選型支護結(jié)構(gòu)的選型 支護結(jié)構(gòu)包括擋墻和支撐（或拉錨）支護結(jié)構(gòu)包括擋墻和支撐（或拉錨） 兩部分。兩部分。 檔墻或支撐中任何一部分的選型不檔墻或支撐中任何一部分的選型不 當或產(chǎn)生破壞（包括變形過大），當或產(chǎn)生破壞（包括變形過大）， 都會導(dǎo)致整個支護結(jié)構(gòu)的失敗。都會導(dǎo)致整個支護結(jié)構(gòu)的失敗。 一、支護結(jié)構(gòu)的類型：一、支護結(jié)構(gòu)的類型： (1)支護型（非重力式）支護型（非重力式）（常用）（常用） 將支護結(jié)構(gòu)作為主要受力構(gòu)件支擋可能形將支護結(jié)構(gòu)作為主要受力構(gòu)件支擋可能形 成的水土壓力。成的水土壓力。

5、 （鋼板樁、板樁墻、排樁、柱列式灌注樁、（鋼板樁、板樁墻、排樁、柱列式灌注樁、 地下連續(xù)墻等地下連續(xù)墻等 ） (2)加固型（實體重力式）加固型（實體重力式） 加固土體強度，維持坑壁的穩(wěn)定。加固土體強度，維持坑壁的穩(wěn)定。 （水泥土攪拌樁、高壓旋噴樁、土釘墻等）（水泥土攪拌樁、高壓旋噴樁、土釘墻等） 3.2 支護結(jié)構(gòu)的選型支護結(jié)構(gòu)的選型 （一）擋墻的選型（一）擋墻的選型 （1） 鋼板樁鋼板樁 a.槽鋼鋼板樁槽鋼鋼板樁 b.熱軋鎖口鋼板樁熱軋鎖口鋼板樁 （2） 鋼筋混凝土板樁鋼筋混凝土板樁 （3） 鉆孔灌注樁擋墻鉆孔灌注樁擋墻 （4） H型鋼支柱（或鋼筋混凝土樁支柱）型鋼支柱（或鋼筋混凝土樁支柱）

6、（5） 地下連續(xù)墻地下連續(xù)墻 （6） 深層攪拌水泥土樁擋墻深層攪拌水泥土樁擋墻 （7） 旋噴樁帷幕墻旋噴樁帷幕墻 二、支護結(jié)構(gòu)的選型二、支護結(jié)構(gòu)的選型 a.槽鋼鋼板樁槽鋼鋼板樁 由槽鋼并排或正反扣搭接組成。由槽鋼并排或正反扣搭接組成。 槽鋼長槽鋼長68m，多用于深度不超過，多用于深度不超過4m的的 基坑。基坑。 頂部宜設(shè)一道支撐或拉錨。頂部宜設(shè)一道支撐或拉錨。 b . 熱軋鎖口鋼板樁熱軋鎖口鋼板樁 其形式有其形式有U型、型、Z型、一字型、型、一字型、H型和組型和組 合型。合型。 U型型 Z型型 一字型一字型 該板樁截面帶企口，有一定的擋水作用，該板樁截面帶企口，有一定的擋水作用， 頂部設(shè)圈梁，

7、用后不再拔除，永留地基頂部設(shè)圈梁，用后不再拔除，永留地基 土中。適于土中。適于36m基坑，但應(yīng)用較少。基坑，但應(yīng)用較少。 （1） 鋼板樁鋼板樁 常用常用6001000mm，是支護結(jié)構(gòu)中應(yīng)用，是支護結(jié)構(gòu)中應(yīng)用 最多的一種。宜形成排樁擋墻，頂部澆筑最多的一種。宜形成排樁擋墻，頂部澆筑 鋼筋混凝土圈梁。但施工難以做到相切，鋼筋混凝土圈梁。但施工難以做到相切， 擋水效果差。擋水效果差。 （3） 鉆孔灌注樁擋墻鉆孔灌注樁擋墻 該類支護結(jié)構(gòu)適用于土質(zhì)較好、地下水該類支護結(jié)構(gòu)適用于土質(zhì)較好、地下水 位較低的地區(qū)。型鋼或支柱按一定間距位較低的地區(qū)。型鋼或支柱按一定間距 打入，支柱間設(shè)木擋板或其它擋土設(shè)施。打入

8、，支柱間設(shè)木擋板或其它擋土設(shè)施。 （4）H型鋼支柱（鋼筋混凝土樁支型鋼支柱（鋼筋混凝土樁支 柱）、木擋板支護墻柱）、木擋板支護墻 （5）地下連續(xù)墻）地下連續(xù)墻 地下連續(xù)墻已是目前深基坑的主要支護地下連續(xù)墻已是目前深基坑的主要支護 結(jié)構(gòu)之一。在地下結(jié)構(gòu)層數(shù)多的深基坑結(jié)構(gòu)之一。在地下結(jié)構(gòu)層數(shù)多的深基坑 的施工非常有利。地下連續(xù)墻常是采用的施工非常有利。地下連續(xù)墻常是采用 “逆筑法逆筑法”的支護結(jié)構(gòu)的首選。的支護結(jié)構(gòu)的首選。 天津市的華聯(lián)商廈、紫金花園、鴻吉大天津市的華聯(lián)商廈、紫金花園、鴻吉大 廈、津匯廣場等很多工程均采用地下連廈、津匯廣場等很多工程均采用地下連 續(xù)墻方法施工。續(xù)墻方法施工。 深層攪

9、拌水泥土樁擋墻是用特制的進入深層攪拌水泥土樁擋墻是用特制的進入 土深層的深層攪拌機將噴出的水泥漿固土深層的深層攪拌機將噴出的水泥漿固 化劑與地基土進行原位強制攪拌制成水化劑與地基土進行原位強制攪拌制成水 泥土樁，相互搭接，硬化后即形成具有泥土樁，相互搭接，硬化后即形成具有 一定強度的壁狀擋墻，既可擋土又可形一定強度的壁狀擋墻，既可擋土又可形 成隔水帷幕。成隔水帷幕。 （ 6） 深層攪拌水泥土樁擋墻深層攪拌水泥土樁擋墻 旋噴樁帷幕墻是鉆孔后，將鉆桿從地基旋噴樁帷幕墻是鉆孔后，將鉆桿從地基 土深處逐漸上提，同時利用插入鉆桿端土深處逐漸上提，同時利用插入鉆桿端 部的旋轉(zhuǎn)噴嘴，將水泥漿固化劑噴入地部的

10、旋轉(zhuǎn)噴嘴，將水泥漿固化劑噴入地 基土中，形成水泥土樁，樁體相連形成基土中，形成水泥土樁，樁體相連形成 帷幕墻。帷幕墻。 旋噴樁帷幕墻可用作支護結(jié)構(gòu)擋墻，也旋噴樁帷幕墻可用作支護結(jié)構(gòu)擋墻，也 可用于擋水?？捎糜趽跛?。 （ 7） 旋噴樁帷幕墻旋噴樁帷幕墻 當基坑深度較大，懸臂擋墻的強度和變當基坑深度較大，懸臂擋墻的強度和變 形不能滿足要求時，需增設(shè)支撐系統(tǒng)。形不能滿足要求時，需增設(shè)支撐系統(tǒng)。 支撐系統(tǒng)有支撐系統(tǒng)有 基坑內(nèi)支撐基坑內(nèi)支撐 基坑外拉錨（頂部拉錨土層錨桿拉錨）基坑外拉錨（頂部拉錨土層錨桿拉錨） 常用的有常用的有 鋼結(jié)構(gòu)支撐鋼結(jié)構(gòu)支撐 鋼筋混凝土支撐鋼筋混凝土支撐 (二二). 支撐（拉錨）

11、的選型支撐（拉錨）的選型 a.鋼管支撐鋼管支撐 對撐對撐 （1） 鋼結(jié)構(gòu)支撐鋼結(jié)構(gòu)支撐 a.鋼管支撐鋼管支撐 角撐角撐 （1） 鋼結(jié)構(gòu)支撐鋼結(jié)構(gòu)支撐 (1) 鋼結(jié)構(gòu)支撐鋼結(jié)構(gòu)支撐 b.型鋼支撐型鋼支撐 型鋼支撐主要采用型鋼支撐主要采用H型鋼，用螺栓型鋼，用螺栓 連接，為工具式鋼支撐，現(xiàn)場組裝連接，為工具式鋼支撐，現(xiàn)場組裝 方便，可重復(fù)使用。方便，可重復(fù)使用。 有角撐、對撐、桁架式支撐，還有圓有角撐、對撐、桁架式支撐，還有圓 形、拱形和橢圓形等形狀的支撐。形、拱形和橢圓形等形狀的支撐。 圓形支撐圓形支撐 （2） 鋼筋混凝土支撐鋼筋混凝土支撐 三、基坑支護體系的作用與要求三、基坑支護體系的作用與要

12、求 作用：作用： 1、擋土擋水擋土擋水，保證土方開挖和地下，保證土方開挖和地下 結(jié)構(gòu)施工條件；結(jié)構(gòu)施工條件； 2、限制周圍土體變形，開挖過程中、限制周圍土體變形，開挖過程中 不會對相鄰建筑物和地下管線造成不會對相鄰建筑物和地下管線造成 危害。危害。 側(cè)壁安全等級為一級、二級、三級側(cè)壁安全等級為一級、二級、三級 要求：要求： 1、保證基坑周邊邊坡的穩(wěn)定性，滿足地下、保證基坑周邊邊坡的穩(wěn)定性，滿足地下 室施工有足夠空間的要求。室施工有足夠空間的要求。 2、保證基坑四周相鄰建筑物和地下管線在、保證基坑四周相鄰建筑物和地下管線在 基坑施工期間不受損害。要求對土體變基坑施工期間不受損害。要求對土體變 形

13、進行控制。形進行控制。 3、保證基坑工程施工作業(yè)面干燥。、保證基坑工程施工作業(yè)面干燥。 三、基坑支護體系的作用與要求三、基坑支護體系的作用與要求 3.3 基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計計算基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 一、支護結(jié)構(gòu)承受的荷載一、支護結(jié)構(gòu)承受的荷載 支護結(jié)構(gòu)承受的荷載一般包括支護結(jié)構(gòu)承受的荷載一般包括 土壓力土壓力 水壓力水壓力 墻后地面荷載引起的附加荷載。墻后地面荷載引起的附加荷載。 1 土壓力土壓力 主動土壓力：以主動土壓力：以Ea表示。表示。 靜止土壓力靜止土壓力：以以E0表示。表示。 滑裂面滑裂面 Ea - E0 + 外力Ep 滑裂面 土壓力土壓力 (3)被動土壓力：以被動土壓力：以Ep 表示

14、。表示。 土壓力表示土壓力表示 主動土壓力強度（主動土壓力強度（無粘性土無粘性土） 粘性土粘性土 2 (45) 2 a a PHtg HK 2(45 ) 2(45) 22 2 a aa PHtgc tg HKc K 對于粘性土按計算公式計算時，主動土對于粘性土按計算公式計算時，主動土 壓力在土層頂部（壓力在土層頂部（H=0處）為負值，即處）為負值，即 ) 2 45(2 tgcPa 表明出現(xiàn)拉力區(qū)，這在實際上是不可能發(fā)表明出現(xiàn)拉力區(qū)，這在實際上是不可能發(fā) 生的?？捎嬎闩R界高度以下的主動土壓力：生的?？捎嬎闩R界高度以下的主動土壓力： 土壓力分布土壓力分布 Zc a Kc2 aC Ca KZH tg

15、ZHP )( ) 2 45()( 2 aCa KZHP)( H ) 2 45( 2 tg c Z C 可計算此種情況下的臨界高度可計算此種情況下的臨界高度Zc， 進而計算臨界高度以下的主動土進而計算臨界高度以下的主動土 壓力。壓力。 土壓力分布土壓力分布 土壓力表示土壓力表示 被動土壓力強度被動土壓力強度 無粘性土無粘性土 粘性土粘性土 ) 2 45( ) 2 45( 2 2 tgK HKHtgP p pp pp p KcHK ctgHtgP 2 ) 2 45(2) 2 45( 2 土壓力分布土壓力分布 懸臂無支撐擋墻，懸臂無支撐擋墻， 其主動土壓力，其主動土壓力， 是三角形分布，是三角形分布

16、， 被動土壓力也是被動土壓力也是 三角形分布。三角形分布。 被動土壓力被動土壓力 主動土壓力主動土壓力 土壓力分布土壓力分布 多支撐或多拉錨的擋墻背面上的多支撐或多拉錨的擋墻背面上的 土壓力分布圖形砂土為梯形，粘土壓力分布圖形砂土為梯形，粘 土土壓力分布圖是稍復(fù)雜的三角土土壓力分布圖是稍復(fù)雜的三角 形。形。 土壓力分布土壓力分布 懸臂擋土墻所承受的懸臂擋土墻所承受的 主動土壓力完全由其主動土壓力完全由其 底部的被動土壓力來底部的被動土壓力來 平衡；平衡； 而錨定板單支點的擋而錨定板單支點的擋 土結(jié)構(gòu)，其主動土壓土結(jié)構(gòu)，其主動土壓 力則由錨定板拉桿和力則由錨定板拉桿和 底部的被動土壓力共底部的被

17、動土壓力共 同承受，加以平衡。同承受，加以平衡。 T Ea1 Ea2 EP 2. 2. 水壓力水壓力 作用于支護結(jié)構(gòu)上作用于支護結(jié)構(gòu)上 的水壓力一般按靜的水壓力一般按靜 水壓力考慮。有穩(wěn)水壓力考慮。有穩(wěn) 態(tài)滲流時按三角形態(tài)滲流時按三角形 分布計算。分布計算。 A B CDE F 水壓力和土壓力水壓力和土壓力 水壓力和土壓力的分算或合算問題，目水壓力和土壓力的分算或合算問題，目 前均采用。前均采用。 一般情況下，由于粘性土中水主要是結(jié)一般情況下，由于粘性土中水主要是結(jié) 晶水和結(jié)合水，宜合算晶水和結(jié)合水，宜合算; 在砂性土中土顆粒之間的空隙中充滿的在砂性土中土顆粒之間的空隙中充滿的 是自由水，受重

18、力作用，為靜水壓力作是自由水，受重力作用，為靜水壓力作 用，宜分算。用，宜分算。 合算時，地下水位以下土的重力密度采合算時，地下水位以下土的重力密度采 用飽和重力密度用飽和重力密度sat ； 分算時，地下水位以下土的重力密度采分算時，地下水位以下土的重力密度采 用浮重力密度用浮重力密度 ; 另外單獨計算靜水壓力，按三角形分布另外單獨計算靜水壓力，按三角形分布 考慮?？紤]。 水壓力和土壓力水壓力和土壓力 3. 3. 墻后地面荷載引起附加荷載墻后地面荷載引起附加荷載 三種情況：三種情況： 墻后有均布荷載墻后有均布荷載 距離支護結(jié)構(gòu)一定距離有均布荷載距離支護結(jié)構(gòu)一定距離有均布荷載 距離支護結(jié)構(gòu)一定距

19、離有集中荷載距離支護結(jié)構(gòu)一定距離有集中荷載 （如塔吊、混凝土泵車等）由引起的（如塔吊、混凝土泵車等）由引起的 附加荷載分布在支護結(jié)構(gòu)的一定范圍內(nèi)。附加荷載分布在支護結(jié)構(gòu)的一定范圍內(nèi)。 墻后有均布荷載墻后有均布荷載 如墻后堆有土方、材如墻后堆有土方、材 料等地面均布荷載對料等地面均布荷載對 支護結(jié)構(gòu)引起的附加支護結(jié)構(gòu)引起的附加 荷載，可按下式計算：荷載，可按下式計算： a qKe 2 q H 1 e 2 e 距離支護結(jié)構(gòu)一定距離均布荷載距離支護結(jié)構(gòu)一定距離均布荷載 距離有均布荷載此時壓距離有均布荷載此時壓 應(yīng)力傳到支護結(jié)構(gòu)上有一應(yīng)力傳到支護結(jié)構(gòu)上有一 空白距離空白距離h1 ,在在h1之下產(chǎn)之下產(chǎn)

20、 生均布的附加應(yīng)力：生均布的附加應(yīng)力： ) 2 45( ) 2 45( 2 11 tgqe tglh l1 1 h q H e1 e2 2 45 （3）. 距離支護結(jié)構(gòu)一定距離有集中距離支護結(jié)構(gòu)一定距離有集中 荷載荷載 距離支護結(jié)構(gòu)一距離支護結(jié)構(gòu)一 定距離有集中荷載定距離有集中荷載 （如塔吊、混凝（如塔吊、混凝 土泵車等）由引土泵車等）由引 起的附加荷載分布起的附加荷載分布 在支護結(jié)構(gòu)的一定在支護結(jié)構(gòu)的一定 范圍范圍2上。上。 H P l2 h2 2 45 二、樁墻式支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算二、樁墻式支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算 深基坑支護結(jié)構(gòu)應(yīng)采用以分項系數(shù)表深基坑支護結(jié)構(gòu)應(yīng)采用以分項系數(shù)表 示的極限狀態(tài)設(shè)

21、計表達式進行設(shè)計。示的極限狀態(tài)設(shè)計表達式進行設(shè)計。 基坑支護結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)可有兩類：基坑支護結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)可有兩類： 承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài) 正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài) 1.承載能力極限狀態(tài)：承載能力極限狀態(tài)： 支護結(jié)構(gòu)達到最大承載能力，或土體失穩(wěn)、過支護結(jié)構(gòu)達到最大承載能力，或土體失穩(wěn)、過 大變形導(dǎo)致支護結(jié)構(gòu)或基坑周邊環(huán)境破壞；大變形導(dǎo)致支護結(jié)構(gòu)或基坑周邊環(huán)境破壞； 2.正常使用極限狀態(tài)：正常使用極限狀態(tài)： 支護結(jié)構(gòu)的變形已妨礙地下結(jié)構(gòu)施工，或影響支護結(jié)構(gòu)的變形已妨礙地下結(jié)構(gòu)施工，或影響 基坑周邊環(huán)境的正常使用?；又苓叚h(huán)境的正常使用。 二、樁墻式支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算二、樁墻式支護

22、結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算 計算方法常用計算方法常用極限平衡法極限平衡法，即支護樁在，即支護樁在 一定的插入深度下，基坑外側(cè)土體處于一定的插入深度下，基坑外側(cè)土體處于 主動極限平衡狀態(tài)，內(nèi)側(cè)土體處于被動主動極限平衡狀態(tài)，內(nèi)側(cè)土體處于被動 極限平衡狀態(tài)，樁墻在水、土壓力等側(cè)極限平衡狀態(tài)，樁墻在水、土壓力等側(cè) 向荷載作用下滿足平衡條件，作為設(shè)計向荷載作用下滿足平衡條件，作為設(shè)計 的原則。常用的原則。常用靜力平衡法靜力平衡法、等值梁法等值梁法計計 算。算。 （一）懸臂樁墻的計算（一）懸臂樁墻的計算 靜力平衡法計算原理靜力平衡法計算原理 A B C d 地面地面 坑底坑底 支護樁支護樁 B A C D D A B

23、 C O hxt Ea Ep 懸臂板樁的變位及在無粘性土中土壓力分布圖懸臂板樁的變位及在無粘性土中土壓力分布圖 靜力平衡法計算原理靜力平衡法計算原理 A B C O hxt Ea Ep Rc H.Blum 建議將建議將C點以下點以下 的土壓力用集中力表示，的土壓力用集中力表示， 即樁的插入深度到旋轉(zhuǎn)即樁的插入深度到旋轉(zhuǎn) 點以下部分的作用力用點以下部分的作用力用 一個單力一個單力Rc表示表示 （一）懸臂樁墻的計算（一）懸臂樁墻的計算（靜力平衡法靜力平衡法) 嵌固深度嵌固深度設(shè)計值計算：設(shè)計值計算： 1.懸臂式支護結(jié)構(gòu)懸臂式支護結(jié)構(gòu)嵌固深度設(shè)計值嵌固深度設(shè)計值hd宜宜 按下式確定：按下式確定： a

24、aPp E bE b 11 nn aiaipipi ii E bE b 對分層土：對分層土： h bp Ea1 Ea2 Ea4 Ea3 Ea EP1 EP2 EP a b txhd2 . 1 （一）懸臂樁墻的計算（一）懸臂樁墻的計算（靜力平衡法靜力平衡法) ， ：分別為作用在支護樁各層土的凈主：分別為作用在支護樁各層土的凈主 動土壓力和凈被動土壓力；動土壓力和凈被動土壓力； ， ：分別為：分別為 到到C點的距離，其值與嵌點的距離，其值與嵌 固深度有關(guān)。固深度有關(guān)。 工程上要乘以工程上要乘以1.2的經(jīng)驗系數(shù)，則支護樁的經(jīng)驗系數(shù)，則支護樁 總的進入坑底的深度為：總的進入坑底的深度為： ，支護，支護

25、 樁總長度為：樁總長度為： ai E pi E ai b pi b tx2 . 1 txhL2 . 1 （一）懸臂樁墻的計算（一）懸臂樁墻的計算（靜力平衡法靜力平衡法) 例題例題 1、某建筑基坑開挖深度為、某建筑基坑開挖深度為6.0m，擬采用懸，擬采用懸 臂式板樁支護。土層情況如下圖所示，臂式板樁支護。土層情況如下圖所示， 坑內(nèi)外地下水位面在地表下與坑底齊平坑內(nèi)外地下水位面在地表下與坑底齊平 處。取安全系數(shù)為處。取安全系數(shù)為1.2，試計算，試計算:（1）其）其 嵌固深度。嵌固深度。(2)計算最大彎矩及其截面位計算最大彎矩及其截面位 置。置。 （一）懸臂樁墻的計算（一）懸臂樁墻的計算（靜力平衡法

26、靜力平衡法) （一）懸臂樁墻的計算（一）懸臂樁墻的計算（靜力平衡法靜力平衡法) 粘土 粉土 坑底 地面 2.5m 3.5m O D 砂土 x t kpaq60 30,20,18kpackpa 25,30,16kpackpa 32,0,17kpackpa 基坑開挖深度較大時，可以在維護結(jié)構(gòu)基坑開挖深度較大時，可以在維護結(jié)構(gòu) 頂部附近設(shè)置頂部附近設(shè)置一單支撐（拉錨），一單支撐（拉錨），形成形成 單支點支護結(jié)構(gòu)。單支點支護結(jié)構(gòu)。 支護結(jié)構(gòu)支護結(jié)構(gòu)常見常見的幾種破壞類型的幾種破壞類型: (二二)單支點支護結(jié)構(gòu)單支點支護結(jié)構(gòu) 1.拉錨破壞或支撐壓曲拉錨破壞或支撐壓曲 地面荷載增加過多、地面荷載增加過多、

27、 土壓力過大使拉桿斷裂，土壓力過大使拉桿斷裂， 或錨固失敗、腰梁破壞、或錨固失敗、腰梁破壞、 內(nèi)支撐受壓失穩(wěn)。內(nèi)支撐受壓失穩(wěn)。 (二二)單支點支護結(jié)構(gòu)單支點支護結(jié)構(gòu) 2 支護墻體底部走動支護墻體底部走動 支護墻入土深度不夠或支護墻入土深度不夠或 挖土過深以及水的沖刷挖土過深以及水的沖刷 均可產(chǎn)生這種破壞。均可產(chǎn)生這種破壞。 需正確的計算入土深度需正確的計算入土深度 (二二)單支點支護結(jié)構(gòu)單支點支護結(jié)構(gòu) 3.支護墻的平面變形過支護墻的平面變形過 大或彎曲破壞大或彎曲破壞 支護墻截面過小、土壓支護墻截面過小、土壓 力估不準、墻后增大量力估不準、墻后增大量 地面荷載或挖土超深，地面荷載或挖土超深，

28、需準確計算最大彎矩值需準確計算最大彎矩值 以驗算截面。以驗算截面。 (二二)單支點支護結(jié)構(gòu)單支點支護結(jié)構(gòu) 4.墻后土體整體滑動失穩(wěn)墻后土體整體滑動失穩(wěn) 拉錨的長度不夠、拉錨的長度不夠、 軟粘土發(fā)生圓弧軟粘土發(fā)生圓弧 滑動，引起支護滑動，引起支護 結(jié)構(gòu)整體失穩(wěn)。結(jié)構(gòu)整體失穩(wěn)。 (二二)單支點支護結(jié)構(gòu)單支點支護結(jié)構(gòu) (二二)單支點支護結(jié)構(gòu)計算單支點支護結(jié)構(gòu)計算 主要針對第主要針對第2、3種破壞情況進行設(shè)計計算。種破壞情況進行設(shè)計計算。 單支點結(jié)構(gòu)，樁的入土深度不同，樁側(cè)土壓力分布單支點結(jié)構(gòu)，樁的入土深度不同，樁側(cè)土壓力分布 不同，使樁體產(chǎn)生的變形不同。不同，使樁體產(chǎn)生的變形不同。 （1）入土較淺）

29、入土較淺 （2) 入土深度增加，樁前被動土壓力不能充分發(fā)揮入土深度增加，樁前被動土壓力不能充分發(fā)揮 （3）繼續(xù)增加，樁前后都出現(xiàn)被動土壓力）繼續(xù)增加，樁前后都出現(xiàn)被動土壓力 （4）進一步增加（過深），不利于前后被動土壓）進一步增加（過深），不利于前后被動土壓 力發(fā)揮。力發(fā)揮。 Ea Ep (二二)單支點支護結(jié)構(gòu)計算單支點支護結(jié)構(gòu)計算 Ea Ep 入土深度不同的板樁墻的土壓力分布、彎矩變形圖入土深度不同的板樁墻的土壓力分布、彎矩變形圖 Ea Ep Ep Ea Ep Ep (二二)單支點支護結(jié)構(gòu)計算單支點支護結(jié)構(gòu)計算 入土深度不同的板樁墻的土壓力分布、彎矩變形圖入土深度不同的板樁墻的土壓力分布、彎

30、矩變形圖 支點力及嵌固深度計算支點力及嵌固深度計算 (二二)單支點支護結(jié)構(gòu)計算（靜力平衡單支點支護結(jié)構(gòu)計算（靜力平衡 法）法） Ra Ep Ea2 Ea1 A q 圖中圖中ab梁一端固定一梁一端固定一 端簡支，彎矩圖中正端簡支，彎矩圖中正 負彎矩在負彎矩在c點轉(zhuǎn)折，若點轉(zhuǎn)折，若 將將ab梁在梁在c點斷開以簡點斷開以簡 支計算，則梁支計算，則梁ac斷的斷的 彎矩圖同整梁計算時彎矩圖同整梁計算時 一樣，即稱一樣，即稱ac梁為梁為ab 梁上的等值梁。梁上的等值梁。 等值梁原理等值梁原理 b a b a c (二二)單支點支護結(jié)構(gòu)計算（等值梁單支點支護結(jié)構(gòu)計算（等值梁 法）法） 等值梁法原理等值梁法原

31、理 A Ea D B D G Pa Ep Ep QBQB B B B A G 用等值梁計算板樁，先要知道正負彎矩的用等值梁計算板樁，先要知道正負彎矩的 轉(zhuǎn)折點的位置。因板樁地面下轉(zhuǎn)折點的位置。因板樁地面下土壓力強度土壓力強度 等于零等于零的位置，接近的位置，接近正負彎矩的轉(zhuǎn)折點正負彎矩的轉(zhuǎn)折點， 為簡化即用為簡化即用土壓力強度等于零土壓力強度等于零的位置代替的位置代替 它。它。 等值梁法原理等值梁法原理 例題例題2： 某工程基坑深度為某工程基坑深度為10.0m,采用單支采用單支 點支護結(jié)構(gòu)，地質(zhì)資料和地面荷載點支護結(jié)構(gòu)，地質(zhì)資料和地面荷載 如下圖所示，采用等值梁法計算板如下圖所示，采用等值梁法

32、計算板 樁的入土深度和最大彎矩。樁的入土深度和最大彎矩。 (二二)單支點支護結(jié)構(gòu)計算（等值梁單支點支護結(jié)構(gòu)計算（等值梁 法）法） 粘土粘土 坑底坑底 地面地面 1m 9m B D 粉質(zhì)粘土粉質(zhì)粘土 u kpaq28 25,10,17kpackpa 20,6,18kpackpa Ra 8m x QB G 一、整體穩(wěn)定性驗算；一、整體穩(wěn)定性驗算； 二、抗傾覆和抗滑穩(wěn)定性驗算；二、抗傾覆和抗滑穩(wěn)定性驗算； 三、坑底抗?jié)B流穩(wěn)定性驗算；三、坑底抗?jié)B流穩(wěn)定性驗算； 四、坑底抗隆起穩(wěn)定性驗算。四、坑底抗隆起穩(wěn)定性驗算。 3.4 基坑穩(wěn)定性驗算基坑穩(wěn)定性驗算 條分法是土坡穩(wěn)定性分析最常用的方法。條分法是土坡穩(wěn)

33、定性分析最常用的方法。 一般基坑內(nèi)設(shè)一道或不設(shè)支撐時，應(yīng)驗算整一般基坑內(nèi)設(shè)一道或不設(shè)支撐時，應(yīng)驗算整 體滑動。體滑動。 懸臂式支護結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性驗算應(yīng)滿足下式：懸臂式支護結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性驗算應(yīng)滿足下式： 一、整體穩(wěn)定性驗算一、整體穩(wěn)定性驗算 1.3 ppp aaa ME b k ME b ， ：被動土壓力合力以及合力對支：被動土壓力合力以及合力對支 護結(jié)構(gòu)底端的力臂。護結(jié)構(gòu)底端的力臂。 ， ：主動土壓力合力以及合力對支：主動土壓力合力以及合力對支 護結(jié)構(gòu)底端的力臂。護結(jié)構(gòu)底端的力臂。 一、整體穩(wěn)定性驗算一、整體穩(wěn)定性驗算 p E p b a E a b 整體性破壞，滑動面大整體性破壞，滑動面大

34、體上為圓弧狀。采用體上為圓弧狀。采用 條分法計算，即條分法計算，即不考不考 慮土條間的互相作用慮土條間的互相作用 力力。其安全系數(shù)定義。其安全系數(shù)定義 為繞圓弧中心點的抗為繞圓弧中心點的抗 滑力矩與滑動力矩之滑力矩與滑動力矩之 比，即：比，即： 一、整體穩(wěn)定性驗算一、整體穩(wěn)定性驗算 ：土條法向分力至圓心連線與垂線的夾角：土條法向分力至圓心連線與垂線的夾角 :土條寬度土條寬度 ：滑動圓弧的半徑：滑動圓弧的半徑 1 1 () costan 1.2 () sin n iiP i RSn ii i Rqrh bRcLM k Rqrh b 一、整體穩(wěn)定性驗算一、整體穩(wěn)定性驗算 i b R 重力式抗傾覆驗

35、算：重力式抗傾覆驗算： 二二 、抗、抗傾覆和抗滑穩(wěn)定性驗算傾覆和抗滑穩(wěn)定性驗算 2 1.3 pp a aa WB E b k E b W B ：重力式支護體的自重重力式支護體的自重 ：寬度寬度 重力式支護結(jié)構(gòu)計算簡圖重力式支護結(jié)構(gòu)計算簡圖 重力式支護結(jié)構(gòu)重力式支護結(jié)構(gòu) 主要是主要是深層攪拌深層攪拌 水泥土樁墻水泥土樁墻和和旋旋 噴樁帷幕墻，噴樁帷幕墻，計計 算簡圖如圖：算簡圖如圖： Ea Ep B A a h p b a b 重力式支護結(jié)構(gòu)抗滑穩(wěn)定性驗算重力式支護結(jié)構(gòu)抗滑穩(wěn)定性驗算 ：基底墻體與土的摩擦系數(shù)；按經(jīng)驗：基底墻體與土的摩擦系數(shù)；按經(jīng)驗 取，無經(jīng)驗時，淤泥質(zhì)土取：取，無經(jīng)驗時，淤泥質(zhì)

36、土?。?.20.5， 粘性土：粘性土：0.250.4，砂土：，砂土：0.400.50。 二二 、抗、抗傾覆和抗滑穩(wěn)定性驗算傾覆和抗滑穩(wěn)定性驗算 1.2 h p a WuE k E u 非重力式抗傾覆驗算：非重力式抗傾覆驗算： 1.2 pkpkii m akak E bTa k E b i T i a ：第：第i個支撐對支護樁墻的水平作用力；個支撐對支護樁墻的水平作用力； ：第：第i個支撐到土壓力零點的距離；個支撐到土壓力零點的距離； 二二 、抗、抗傾覆和抗滑穩(wěn)定性驗算傾覆和抗滑穩(wěn)定性驗算二二 、抗、抗傾覆和抗滑穩(wěn)定性驗算傾覆和抗滑穩(wěn)定性驗算 非重力式抗滑穩(wěn)定性驗算非重力式抗滑穩(wěn)定性驗算 二二

37、、抗、抗傾覆和抗滑穩(wěn)定性驗算傾覆和抗滑穩(wěn)定性驗算 1.3 pki h ak ET k E 三、基坑坑底抗隆起驗算三、基坑坑底抗隆起驗算 坑底隆起坑底隆起 基坑較深，且底層土層較軟弱時，開挖后可能基坑較深，且底層土層較軟弱時，開挖后可能 出現(xiàn)坑底土向上隆起、支護樁頂面土層下沉和樁出現(xiàn)坑底土向上隆起、支護樁頂面土層下沉和樁 體向坑內(nèi)傾斜的現(xiàn)象，主要由地基土的平衡狀態(tài)體向坑內(nèi)傾斜的現(xiàn)象，主要由地基土的平衡狀態(tài) 受到破壞造成。受到破壞造成。 驗算：太沙基極限承載力理論驗算：太沙基極限承載力理論 qth tNcN k qC d )( 三、基坑坑底抗隆起驗算三、基坑坑底抗隆起驗算 坑底隆起坑底隆起 開挖面

38、以下墻體能起開挖面以下墻體能起 幫助抵抗地基土隆起幫助抵抗地基土隆起 的作用，宜假定土體的作用，宜假定土體 沿墻體底面滑動，認沿墻體底面滑動，認 為墻體底面以下為一為墻體底面以下為一 圓弧，如圖所示。產(chǎn)圓弧，如圖所示。產(chǎn) 生滑動力的是生滑動力的是 和和 q,抵抗滑動的則為土抵抗滑動的則為土 體抗剪強度。體抗剪強度。 H q B O C t h qrh E Mp 抗隆起安全系數(shù)抗隆起安全系數(shù) 如要嚴格控制地面沉降，則需增加擋墻入土深如要嚴格控制地面沉降，則需增加擋墻入土深 度，或進行坑底土體加固，提高土體抗剪強度，度，或進行坑底土體加固，提高土體抗剪強度， 使該系數(shù)達到使該系數(shù)達到1.52.0。

39、 三、抗基坑坑底隆起驗算三、抗基坑坑底隆起驗算 3 . 1 2 )( )( 2 0 0 t hq dM k p s 管涌驗算管涌驗算 當基坑地下水的向上滲當基坑地下水的向上滲 流力流力 時土顆粒時土顆粒 處于懸浮狀態(tài)，于是坑處于懸浮狀態(tài)，于是坑 底產(chǎn)生管涌現(xiàn)象。底產(chǎn)生管涌現(xiàn)象。 不發(fā)生管涌的條件應(yīng)為：不發(fā)生管涌的條件應(yīng)為： )( D Gj w th h K 2 h t j 2 t 四、坑底抗?jié)B流穩(wěn)定驗算四、坑底抗?jié)B流穩(wěn)定驗算 擋墻入土深度如滿足以下要求，不會產(chǎn)生擋墻入土深度如滿足以下要求，不會產(chǎn)生 管涌：管涌： 2 hhK t W 如坑底以上的土層為松散填土、多裂隙土層如坑底以上的土層為松散填

40、土、多裂隙土層 等透水性好的土層，則地下水可略去，此時等透水性好的土層，則地下水可略去，此時 不產(chǎn)生管涌的條件為：不產(chǎn)生管涌的條件為： 2 W hK t 四、坑底抗?jié)B流穩(wěn)定驗算四、坑底抗?jié)B流穩(wěn)定驗算 3.5 支護結(jié)構(gòu)施工支護結(jié)構(gòu)施工 一一 鋼板樁施工鋼板樁施工鋼板樁在杭州灣大橋施鋼板樁在杭州灣大橋施 工中的應(yīng)用工中的應(yīng)用.doc （一）（一） 常用種類：常用種類：U型、型、Z型、型、H型、型、 直腹板式和組合式。直腹板式和組合式。 鋼板樁的施工鋼板樁的施工 （二）（二） 打設(shè)前準備工作打設(shè)前準備工作 1 鋼板樁的檢驗和矯正鋼板樁的檢驗和矯正 2 導(dǎo)架安裝導(dǎo)架安裝 3 沉樁機械的選擇沉樁機械的選

41、擇 打設(shè)鋼板樁可用落錘、汽錘、柴油打設(shè)鋼板樁可用落錘、汽錘、柴油 錘和振動錘，前三種皆為沖擊打入法，錘和振動錘，前三種皆為沖擊打入法， 此法可使樁錘的沖擊力均勻分布，保護此法可使樁錘的沖擊力均勻分布，保護 樁頂免受損壞。樁頂免受損壞。 鋼板樁的施工鋼板樁的施工 （三）鋼板樁的打設(shè)和拔除（三）鋼板樁的打設(shè)和拔除 1 打設(shè)方式選擇打設(shè)方式選擇 單獨打入法單獨打入法 即從板樁墻的一角始，逐塊打即從板樁墻的一角始，逐塊打 設(shè)，直至工程結(jié)束。設(shè)，直至工程結(jié)束。 圍檁插入法（封閉打入法和分段復(fù)打法，復(fù)圍檁插入法（封閉打入法和分段復(fù)打法，復(fù) 打法又稱屏風法打法又稱屏風法 ） 即將即將1020根鋼板樁成排插入

42、導(dǎo)架內(nèi)，呈屏風根鋼板樁成排插入導(dǎo)架內(nèi)，呈屏風 狀，再分批施打。狀，再分批施打。 視頻：視頻：http:/ 鋼板樁施工鋼板樁施工 （三）鋼板樁的打設(shè)和拔除（三）鋼板樁的打設(shè)和拔除 2 鋼板樁的打設(shè)鋼板樁的打設(shè) 吊車對準插樁，經(jīng)緯儀加以控制，吊車對準插樁，經(jīng)緯儀加以控制， 分幾次打入，如分幾次打入，如20m深時分四次。深時分四次。 注意位置和方向的精度，每打入注意位置和方向的精度，每打入1m 應(yīng)測量一次。應(yīng)測量一次。 鋼板樁的施工鋼板樁的施工 3 鋼板樁的轉(zhuǎn)角和封閉鋼板樁的轉(zhuǎn)角和封閉 轉(zhuǎn)角和封閉合攏施工的方法：轉(zhuǎn)角和封閉合攏施工的方法： 采用異型板樁采用異型板樁 連接件法連接件法 騎縫搭接法騎縫搭

43、接法 軸線調(diào)整法軸線調(diào)整法 鋼板樁的施工鋼板樁的施工 4 鋼板樁的拔除鋼板樁的拔除 拔樁前要研究鋼板樁拔除順序、拔除拔樁前要研究鋼板樁拔除順序、拔除 時間和樁孔處理方法。時間和樁孔處理方法。 拔除宜用振動錘或振動錘與起重機共拔除宜用振動錘或振動錘與起重機共 同拔除。同拔除。 二二 鉆孔灌注樁擋墻施工鉆孔灌注樁擋墻施工 鉆孔灌注樁擋墻施工鉆孔灌注樁擋墻施工 鉆孔灌注樁施工時無振動，不會危害周圍鉆孔灌注樁施工時無振動，不會危害周圍 建筑物等，造價低，有優(yōu)越性。建筑物等，造價低，有優(yōu)越性。 施工速度慢，宜注意質(zhì)量。施工速度慢，宜注意質(zhì)量。 鉆孔灌注樁的間距由計算確定。鉆孔灌注樁的間距由計算確定。 鉆孔灌注樁用作支護樁時，按鋼筋混凝土鉆孔灌注樁用作支護樁時，按鋼筋混凝土 正截面受彎構(gòu)件計算配筋。正截面受彎構(gòu)件計算配筋。 視頻：視頻：http:/ （一）施工前的準