基坑工程設(shè)計案例教案

1、 基坑工程基坑工程3.1 概概 述述 隨著城市建設(shè)的發(fā)展，地下空間在世界各大城市中得到開隨著城市建設(shè)的發(fā)展，地下空間在世界各大城市中得到開發(fā)利用。如高層建筑地下室、地下倉庫、地下民防工事以及多發(fā)利用。如高層建筑地下室、地下倉庫、地下民防工事以及多種地下民用和工業(yè)設(shè)施等。在我國，地鐵及高層建筑的興建，種地下民用和工業(yè)設(shè)施等。在我國，地鐵及高層建筑的興建，產(chǎn)生了大量的基坑（深基坑）工程。產(chǎn)生了大量的基坑（深基坑）工程。 基坑工程主要包括圍護(hù)體系的設(shè)置和土方開挖兩個方面。基坑工程主要包括圍護(hù)體系的設(shè)置和土方開挖兩個方面。圍護(hù)結(jié)構(gòu)通常是一種臨時結(jié)構(gòu)，安全儲備較小，具有比較大的圍護(hù)結(jié)構(gòu)通常是一種臨時結(jié)構(gòu)

2、，安全儲備較小，具有比較大的風(fēng)險?；又ёo(hù)設(shè)計使用期限不應(yīng)小于風(fēng)險?；又ёo(hù)設(shè)計使用期限不應(yīng)小于1年。年。 圍護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足的基本要求：圍護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足的基本要求： 保證基坑周圍未開挖土體的穩(wěn)定；保證基坑周圍未開挖土體的穩(wěn)定； 保證相鄰建筑物的、地下管線的安全，不受損害；保證相鄰建筑物的、地下管線的安全，不受損害； 保證主體地下結(jié)構(gòu)的施工空間。保證主體地下結(jié)構(gòu)的施工空間。上海浦東綠洲中環(huán)中心上海浦東綠洲中環(huán)中心 鋼管內(nèi)支撐的優(yōu)點是施工速度快，裝拆方便；缺點是支撐的剛鋼管內(nèi)支撐的優(yōu)點是施工速度快，裝拆方便；缺點是支撐的剛度略差，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)易變形。多道鋼內(nèi)撐有助于控制支護(hù)結(jié)構(gòu)變形。度略差，基坑支護(hù)結(jié)

3、構(gòu)易變形。多道鋼內(nèi)撐有助于控制支護(hù)結(jié)構(gòu)變形。水平支撐導(dǎo)墻開挖、模板、鋼筋施工導(dǎo)墻采用小鋼模導(dǎo)墻導(dǎo)墻導(dǎo)墻回填土泥漿制備工廠泥漿工廠內(nèi)部泥漿池成槽機(jī)地下墻鋼筋籠（帶注漿管）定位器地下墻鋼筋籠凹凸接頭履帶吊移動鋼筋籠地下墻鋼筋籠雙機(jī)抬吊鋼筋籠下放注漿管安裝混凝土澆筑地下墻接頭箱拔接頭箱刷壁器地下連續(xù)墻外觀地下室頂板預(yù)留鋼筋帶水平支撐體系（四道）的地下連續(xù)墻水平支撐坑內(nèi)挖土坑內(nèi)挖土，棧道轉(zhuǎn)運橫向支撐上可作為一般的人行通道拆除最下一道橫向支撐3.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式及適用范圍圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式及適用范圍 圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式及分類圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式及分類放坡開挖及簡易支護(hù)放坡開挖及簡易支護(hù)懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)重力式圍護(hù)

4、結(jié)構(gòu)重力式圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)撐式圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)撐式圍護(hù)結(jié)構(gòu)拉錨式圍護(hù)結(jié)構(gòu)拉錨式圍護(hù)結(jié)構(gòu)土釘墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)土釘墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)其他形式圍護(hù)結(jié)構(gòu)其他形式圍護(hù)結(jié)構(gòu)土土袋袋短短樁樁基坑簡易支護(hù)基坑簡易支護(hù) 土袋或塊石支護(hù)土袋或塊石支護(hù) 短樁支護(hù)短樁支護(hù) 放坡開挖及簡易支護(hù)放坡開挖及簡易支護(hù) 邊坡高度與坡度控制邊坡高度與坡度控制巖土類別巖土類別狀態(tài)及風(fēng)化程度狀態(tài)及風(fēng)化程度允許坡高允許坡高允許坡度允許坡度硬質(zhì)巖石硬質(zhì)巖石微風(fēng)化微風(fēng)化中等風(fēng)化中等風(fēng)化強(qiáng)風(fēng)化強(qiáng)風(fēng)化121081：0.101：0.201：0.201：0.351：0.351：0.50軟質(zhì)巖石軟質(zhì)巖石微風(fēng)化微風(fēng)化中等風(fēng)化中等風(fēng)化強(qiáng)風(fēng)化強(qiáng)風(fēng)化8881：0.351：0.501

5、：0.501：0.751：0.751：1.00砂土砂土中密以上中密以上51：1.00基坑頂面無載重基坑頂面無載重1：1.25基坑頂面有靜載基坑頂面有靜載1：1.50基坑頂面有動載基坑頂面有動載粉土粉土稍濕稍濕51：0.75基坑頂面無載重基坑頂面無載重1：1.00基坑頂面有靜載基坑頂面有靜載1：1.25基坑頂面有動載基坑頂面有動載邊坡允許坡度值邊坡允許坡度值巖土類別巖土類別 狀態(tài)及風(fēng)化程度狀態(tài)及風(fēng)化程度 允許坡高允許坡高允許坡度允許坡度粉質(zhì)粘土粉質(zhì)粘土堅硬堅硬硬塑硬塑可塑可塑5541：0.33基坑頂面無載重基坑頂面無載重1：0.50基坑頂面有靜載基坑頂面有靜載1：0.75基坑頂面有動載基坑頂面有

6、動載1：1.001：1.25基坑頂面無載重基坑頂面無載重1：1.251：1.50基坑頂面無載重基坑頂面無載重粘土粘土堅硬堅硬硬塑硬塑可塑可塑5541：0.331：0.751：1.001：1.251：1.251：1.50雜填土雜填土中密、密實的建中密、密實的建筑垃圾土筑垃圾土51：0.751：1.00邊坡允許坡度值（續(xù)）邊坡允許坡度值（續(xù)） 邊坡穩(wěn)定性驗算邊坡穩(wěn)定性驗算需要進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性驗算的情況有以下幾種：需要進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性驗算的情況有以下幾種： 坡頂有堆載；坡頂有堆載； 邊坡高度與坡度超出上表所列允許值；邊坡高度與坡度超出上表所列允許值； 存在軟弱結(jié)構(gòu)面的傾斜地層；存在軟弱結(jié)構(gòu)面的傾斜地層；

7、 巖層和主要結(jié)構(gòu)層面的傾斜方向與邊坡的開挖面傾斜方巖層和主要結(jié)構(gòu)層面的傾斜方向與邊坡的開挖面傾斜方向一致，且兩者走向的夾角小于向一致，且兩者走向的夾角小于45。 土質(zhì)邊坡的穩(wěn)定分析可用圓弧滑動法進(jìn)行分析。土質(zhì)邊坡的穩(wěn)定分析可用圓弧滑動法進(jìn)行分析。 巖質(zhì)邊坡宜按由軟弱夾層或結(jié)構(gòu)面控制的可能滑動面進(jìn)行驗算。巖質(zhì)邊坡宜按由軟弱夾層或結(jié)構(gòu)面控制的可能滑動面進(jìn)行驗算。p 懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)特征：無支撐的懸臂圍護(hù)結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)特征：無支撐的懸臂圍護(hù)結(jié)構(gòu)； 支撐材料：鋼筋混凝土排樁、鋼板樁、木板樁、鋼筋混支撐材料：鋼筋混凝土排樁、鋼板樁、木板樁、鋼筋混凝土板樁、地下連續(xù)墻、凝土板樁、地下連續(xù)墻、

8、smw工法樁等；工法樁等； 受力特征：利用支撐入土的嵌固作用及結(jié)構(gòu)的自身的抗受力特征：利用支撐入土的嵌固作用及結(jié)構(gòu)的自身的抗彎剛度擋土及控制變形；彎剛度擋土及控制變形； 適用條件：土質(zhì)較好，開挖深度較小的基坑。適用條件：土質(zhì)較好，開挖深度較小的基坑。p 重力式圍護(hù)結(jié)構(gòu)重力式圍護(hù)結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)特征：常用水泥土樁構(gòu)成重力式擋土構(gòu)造；結(jié)構(gòu)特征：常用水泥土樁構(gòu)成重力式擋土構(gòu)造； 支撐材料：水泥攪拌樁、注漿；支撐材料：水泥攪拌樁、注漿； 受力特征：利用墻體或格構(gòu)自身的穩(wěn)定擋土與止水；受力特征：利用墻體或格構(gòu)自身的穩(wěn)定擋土與止水； 適用條件：寬度較大，開挖較淺，周圍場地較寬，對變適用條件：寬度較大，開挖較淺，

9、周圍場地較寬，對變形要求不高的基坑。形要求不高的基坑。重力式水泥土墻重力式水泥土墻 斷面圖斷面圖 平面圖平面圖p 內(nèi)撐式圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)撐式圍護(hù)結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)特征：由擋土結(jié)構(gòu)與支撐結(jié)構(gòu)兩部分組成；結(jié)構(gòu)特征：由擋土結(jié)構(gòu)與支撐結(jié)構(gòu)兩部分組成； 支撐材料：擋土材料有鋼筋混凝土樁、地下連續(xù)墻，支支撐材料：擋土材料有鋼筋混凝土樁、地下連續(xù)墻，支撐材料有鋼筋混凝土梁、鋼管、型鋼等；撐材料有鋼筋混凝土梁、鋼管、型鋼等； 受力特征：水平支撐、斜支撐，單層支撐、多層支撐；受力特征：水平支撐、斜支撐，單層支撐、多層支撐； 適用條件：各種土層和基坑深度。適用條件：各種土層和基坑深度。內(nèi)撐式圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)撐式圍護(hù)結(jié)構(gòu)p 拉錨式圍護(hù)

10、結(jié)構(gòu)拉錨式圍護(hù)結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)特征：由擋土結(jié)構(gòu)與錨固系統(tǒng)兩部分組成；結(jié)構(gòu)特征：由擋土結(jié)構(gòu)與錨固系統(tǒng)兩部分組成； 支撐材料：可采用內(nèi)撐式結(jié)構(gòu)相同的材料外，還可以采支撐材料：可采用內(nèi)撐式結(jié)構(gòu)相同的材料外，還可以采用鋼板樁等；用鋼板樁等； 受力特征：由擋土結(jié)構(gòu)與錨固系統(tǒng)共同承擔(dān)土壓力；受力特征：由擋土結(jié)構(gòu)與錨固系統(tǒng)共同承擔(dān)土壓力； 適用條件：砂土或粘性土地基。適用條件：砂土或粘性土地基。拉錨式圍護(hù)結(jié)構(gòu)拉錨式圍護(hù)結(jié)構(gòu)p 土釘墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)土釘墻圍護(hù)結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)特征：由土釘與噴錨混凝土面板兩部分組成；結(jié)構(gòu)特征：由土釘與噴錨混凝土面板兩部分組成； 支撐材料：由土釘及鋼筋混凝土面板構(gòu)成支撐；支撐材料：由土釘及鋼筋混凝土

11、面板構(gòu)成支撐； 受力特征：由土釘構(gòu)成支撐體系，噴錨混凝土面板構(gòu)成受力特征：由土釘構(gòu)成支撐體系，噴錨混凝土面板構(gòu)成擋土體系；擋土體系； 適用條件：地下水位以上或降水后的粘土、粉土、雜填適用條件：地下水位以上或降水后的粘土、粉土、雜填土及非松散砂土、碎石土。土及非松散砂土、碎石土。鋼筋混凝土樁鋼筋混凝土樁水泥攪拌樁水泥攪拌樁連拱式支護(hù)結(jié)構(gòu)平面圖連拱式支護(hù)結(jié)構(gòu)平面圖高壓噴射樁高壓噴射樁鉆孔灌注樁鉆孔灌注樁灌注樁與高壓噴射樁組合支護(hù)灌注樁與高壓噴射樁組合支護(hù)型鋼型鋼深層攪拌樁深層攪拌樁smw工法樁組合支護(hù)工法樁組合支護(hù)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)分類深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)分類支支護(hù)護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)擋土部分擋土部分支撐部分支撐部分

12、透水擋土結(jié)構(gòu)透水擋土結(jié)構(gòu)止水擋土結(jié)構(gòu)止水擋土結(jié)構(gòu) h型鋼、工字鋼型鋼、工字鋼+插板插板 疏排灌注樁疏排灌注樁+鋼絲網(wǎng)水泥抹面鋼絲網(wǎng)水泥抹面 密排灌注樁、預(yù)制樁密排灌注樁、預(yù)制樁 雙排樁擋土雙排樁擋土 連拱式灌注樁連拱式灌注樁 土釘墻土釘墻 地下連續(xù)墻地下連續(xù)墻 深層攪拌樁、墻深層攪拌樁、墻 深層攪拌樁深層攪拌樁+灌注樁灌注樁 密排樁密排樁+高壓噴射樁高壓噴射樁 鋼板樁鋼板樁 閉合拱圈墻閉合拱圈墻 自立式樁、墻自立式樁、墻 錨拉支護(hù)錨拉支護(hù) 土層錨桿土層錨桿 水平支撐、斜撐水平支撐、斜撐 環(huán)梁支護(hù)系統(tǒng)環(huán)梁支護(hù)系統(tǒng)3.3 支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載p 水、土壓力計算水、土壓力計算 水、土壓力

13、分算方法水、土壓力分算方法 對于透水性比較大的砂性土和粉土，分別計算作用在對于透水性比較大的砂性土和粉土，分別計算作用在圍護(hù)結(jié)構(gòu)上的土壓力（按朗肯土壓力理論計算）和水壓力圍護(hù)結(jié)構(gòu)上的土壓力（按朗肯土壓力理論計算）和水壓力（按靜水壓力計算），然后疊加作用在圍護(hù)結(jié)構(gòu)上。（按靜水壓力計算），然后疊加作用在圍護(hù)結(jié)構(gòu)上。 水、土壓力合算方法水、土壓力合算方法 對于透水性比較差的粘性土地基，采用水、土壓力合對于透水性比較差的粘性土地基，采用水、土壓力合算的方法計算作用于圍護(hù)結(jié)構(gòu)上的側(cè)向壓力。算的方法計算作用于圍護(hù)結(jié)構(gòu)上的側(cè)向壓力。pak支護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)，第i層土中計算點的主動土壓力強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 (kpa)；當(dāng)

14、pak h。 土釘間距土釘間距 土釘間距：土釘間距：1.22.0m（軟土可（軟土可1.0m）；）； 垂直間距按土層分布及計算確定；垂直間距按土層分布及計算確定； 上下插筋交叉排列上下插筋交叉排列 土釘筋材尺寸土釘筋材尺寸 筋材材料：鋼筋、角鋼、鋼管等；筋材材料：鋼筋、角鋼、鋼管等； 鋼筋：鋼筋：18mm 32mm，級以上螺紋鋼筋；級以上螺紋鋼筋； 角鋼：角鋼：l15mm50mm50mm； 鋼管：鋼管： 50mm。 土釘傾角：土釘傾角：020之間之間 傾角?。褐ёo(hù)變形小，注漿質(zhì)量難以控制；傾角小：支護(hù)變形小，注漿質(zhì)量難以控制； 傾角大：支護(hù)變形大，注漿質(zhì)量易于控制，利于插入下傾角大：支護(hù)變形大，

15、注漿質(zhì)量易于控制，利于插入下層較好土層。層較好土層。 注漿材料：水泥砂漿、水泥漿注漿材料：水泥砂漿、水泥漿 支護(hù)面層支護(hù)面層 臨時性結(jié)構(gòu)：臨時性結(jié)構(gòu)：50150mm厚鋼筋網(wǎng)噴射混凝土，厚鋼筋網(wǎng)噴射混凝土， 6mm 8mm的的級鋼筋焊成級鋼筋焊成150300mm的方格網(wǎng)片；的方格網(wǎng)片； 永久性結(jié)構(gòu)：永久性結(jié)構(gòu)： 150250mm厚鋼筋網(wǎng)噴射混凝土，可設(shè)兩厚鋼筋網(wǎng)噴射混凝土，可設(shè)兩層鋼筋網(wǎng)，分兩層噴成。層鋼筋網(wǎng)，分兩層噴成。 土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)的抗拉承載力計算土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)的抗拉承載力計算 驗算公式驗算公式isiknjujkkjyxajkjkujjklqdttan/tantantancosssettt.s

16、201)2(451212251 荷載荷載折減折減系數(shù)系數(shù)j 個土釘位置個土釘位置處基坑水平荷處基坑水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值載標(biāo)準(zhǔn)值固結(jié)固結(jié)快剪快剪指標(biāo)指標(biāo)土釘抗拉土釘抗拉抗力分項抗力分項系數(shù)系數(shù)j 根土釘受根土釘受拉荷載標(biāo)拉荷載標(biāo)準(zhǔn)值準(zhǔn)值j 根土釘受根土釘受拉承載力拉承載力設(shè)計值設(shè)計值j 根土釘直根土釘直徑徑lihtuj（+k）/2主動主動區(qū)區(qū)被動被動區(qū)區(qū)土的名稱土的名稱土的狀態(tài)土的狀態(tài)qsik填土填土1620淤泥淤泥1016淤泥質(zhì)土淤泥質(zhì)土1620粘性土粘性土流塑流塑軟塑軟塑可塑可塑硬可塑硬可塑硬塑硬塑堅硬堅硬il10.75 il 10.50 il 0.750.25 il 0.500 il 0.25i

17、l 0183030404053536565737380粉土粉土稍密稍密中密中密密實密實e0.90.75 e 0.9e 0.75204040606090 土釘錨固體與土體極限摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值土釘錨固體與土體極限摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值土的名稱土的名稱土的狀態(tài)土的狀態(tài)qsik粉細(xì)砂粉細(xì)砂稍密稍密中密中密密實密實10 n 1515 n 30n30204040606080中砂中砂稍密稍密中密中密密實密實10 n 1515 n 30n30406060707090粗砂粗砂稍密稍密中密中密密實密實10 n 1515 n 30n30609090120120150礫砂礫砂中密中密(密實密實)n15130160 土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)外部

18、穩(wěn)定分析土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)外部穩(wěn)定分析 抗傾覆穩(wěn)定性驗算抗傾覆穩(wěn)定性驗算whbftp0q0oeaeaxeaycoslb.zebebqwbmmkeaaxaysrq121131)(210 抗滑移穩(wěn)定性驗算抗滑移穩(wěn)定性驗算cbtanbqwf.efktaxth )(210 土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部穩(wěn)定分析土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部穩(wěn)定分析 土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)部穩(wěn)定分析采用圓弧破裂面條分法進(jìn)土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)部穩(wěn)定分析采用圓弧破裂面條分法進(jìn)行分析計算。行分析計算。qihiwiiir 土釘抗拉力計算土釘抗拉力計算 在土條在土條 i 上作用有土體自重上作用有土體自重 wi、地表荷載、地表荷載 qi、土釘抗拉、土釘抗拉力力 rk、 rk按以下公式計算并取較小者：按以下公式計算并取較小者： 按土釘材料強(qiáng)度計算按土釘材料強(qiáng)度計算 按破裂面外土釘抗拔出能力計算按破裂面外土釘抗拔出能力計算 按破裂面內(nèi)土釘抗拔出能力計算按破裂面內(nèi)土釘抗拔出能力計算4112/fd.rykkskakqldr0破裂面外破裂面外土釘錨固土釘錨固長度長度10)(rqlldrskak土釘端部與土釘端部與混凝土面板混凝土面板連接處的極連接處的極限抗拔力限抗拔力 土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部穩(wěn)定驗算土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部穩(wěn)定驗算fs： 內(nèi)部穩(wěn)定安全系數(shù)內(nèi)部穩(wěn)定安全系數(shù)h6m， fs1.2；h=612m， fs1.3；h12m， fs1.4。 iiikhkkiijj