第11章基坑工程(1)

1、11.1 概述概述11.2 支護結(jié)構(gòu)的受力及變形計算支護結(jié)構(gòu)的受力及變形計算11.3 基坑地面沉降計算基坑地面沉降計算11.4 支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性驗算支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性驗算11.5 樁墻支護結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算樁墻支護結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算11.6 常見的基坑支護結(jié)構(gòu)常見的基坑支護結(jié)構(gòu)11.7 基坑降排水基坑降排水 第第1111章章 基坑工程基坑工程11.1.1 基坑支護目的與作用基坑支護目的與作用11.1 概述概述1、基坑支護的目的、基坑支護的目的（1）確?；娱_挖和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工安全、順利；）確?；娱_挖和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工安全、順利；（2）確?；优R近建筑物或地下管道正常使用；）確?；优R近建筑物或地下管道正常使用；

2、（3）防止地面出現(xiàn)塌陷、坑底管涌發(fā)生。）防止地面出現(xiàn)塌陷、坑底管涌發(fā)生。 2、基坑支護的作用、基坑支護的作用 擋土、擋水、控制邊坡變形。擋土、擋水、控制邊坡變形。 3、基坑工程的基本技術(shù)要求、基坑工程的基本技術(shù)要求（1）安全可靠性；）安全可靠性； （2）經(jīng)濟合理性；（）經(jīng)濟合理性；（3）施工便利性和工期保證性。）施工便利性和工期保證性。11.1.2 基坑支護工程的主要特點基坑支護工程的主要特點11.1.3 支護結(jié)構(gòu)的類型及適用條件支護結(jié)構(gòu)的類型及適用條件1. 基坑工程分類基坑工程分類 1）按開挖深度分。開挖深度）按開挖深度分。開挖深度H5m稱為深基坑；稱為深基坑；H5m為淺基坑。為淺基坑。 2

3、）按開挖方式分。分為放坡開挖和支護開挖兩大類。）按開挖方式分。分為放坡開挖和支護開挖兩大類。 3）按功能用途分。樓宇基坑、地鐵站基坑、市政工程基坑、工業(yè)地）按功能用途分。樓宇基坑、地鐵站基坑、市政工程基坑、工業(yè)地下廠房基坑等。下廠房基坑等。 4）按安全等級分。）按安全等級分?；右?guī)程基坑規(guī)程將基坑支護結(jié)構(gòu)分為三個安全等級。將基坑支護結(jié)構(gòu)分為三個安全等級。5）按支護結(jié)構(gòu)形式分）按支護結(jié)構(gòu)形式分 2. 常見基坑支護結(jié)構(gòu)的類型常見基坑支護結(jié)構(gòu)的類型1）無圍護放坡開挖）無圍護放坡開挖 2）樁墻支護）樁墻支護 樁墻支護結(jié)構(gòu)形式樁墻支護結(jié)構(gòu)形式 樁墻錨桿基坑支護工程內(nèi)支撐基坑支護工程3）重力式支護結(jié)構(gòu)）重

4、力式支護結(jié)構(gòu) 4）中央開挖施工法）中央開挖施工法 a）施工排樁）施工排樁 b）施工中央基礎(chǔ)工程）施工中央基礎(chǔ)工程 c）周邊支護與開挖）周邊支護與開挖圖圖11-2 中央開挖施工法中央開挖施工法5）開槽施工法）開槽施工法 6）土釘墻支護）土釘墻支護 7）墻前被動區(qū)土體加固法）墻前被動區(qū)土體加固法 8）逆作拱墻）逆作拱墻 逆作拱墻也稱逆作拱墻也稱閉合拱圈閉合拱圈，根據(jù)基坑周邊場地條件可采用全封閉拱墻或局，根據(jù)基坑周邊場地條件可采用全封閉拱墻或局部拱墻，來支擋土壓力以圍護基坑的穩(wěn)定。部拱墻，來支擋土壓力以圍護基坑的穩(wěn)定。 閉合拱墻閉合拱墻用鋼筋混凝土就地澆注，只需在基坑深度范圍內(nèi)配置，并可分用鋼筋混凝

5、土就地澆注，只需在基坑深度范圍內(nèi)配置，并可分若干道自上而下施工，每道高若干道自上而下施工，每道高2m左右。左右。 9）地下連續(xù)墻逆作法）地下連續(xù)墻逆作法 高層建筑深基礎(chǔ)采用地下連續(xù)墻工程，可實施基坑開挖逆作法施工。高層建筑深基礎(chǔ)采用地下連續(xù)墻工程，可實施基坑開挖逆作法施工。8）沉井法）沉井法 對于沉井工程，當(dāng)向下開挖基坑時，沉井起到擋土擋水的支護作用；對于沉井工程，當(dāng)向下開挖基坑時，沉井起到擋土擋水的支護作用；基坑開挖后沉井又可作為地下永久構(gòu)筑物的外墻或地下基礎(chǔ)?；娱_挖后沉井又可作為地下永久構(gòu)筑物的外墻或地下基礎(chǔ)。 10）組合型支護）組合型支護 高邊坡開挖時錨固邊坡：高邊坡開挖時錨固邊坡：

6、基坑支護工程：基坑支護工程：土釘與樁土釘與樁- -錨復(fù)合支護錨復(fù)合支護 預(yù)應(yīng)力錨桿土釘鋼砼圈梁鉆孔灌注樁水泥土攪拌樁土釘土釘土層錨桿土層錨桿鉆孔灌注樁鉆孔灌注樁防滲帷幕防滲帷幕微型樁微型樁土釘土釘土釘與微型樁組成的復(fù)合支護土釘與微型樁組成的復(fù)合支護鋼砼管樁鋼砼管樁土釘土釘土釘與微型樁組成的復(fù)合支護：土釘與微型樁組成的復(fù)合支護：邊坡型式的邊坡型式的破壞破壞某復(fù)合土釘支護基坑整體失穩(wěn)時照片：某復(fù)合土釘支護基坑整體失穩(wěn)時照片：11.2 支護結(jié)構(gòu)的受力及變形計算支護結(jié)構(gòu)的受力及變形計算11.2.1 支護板樁的受力性狀支護板樁的受力性狀11.2.2 支護結(jié)構(gòu)的側(cè)向土壓力計算支護結(jié)構(gòu)的側(cè)向土壓力計算 基坑

7、外側(cè)的主動土壓力視為水平荷載，應(yīng)計算其水平荷載的標(biāo)準(zhǔn)值；基坑外側(cè)的主動土壓力視為水平荷載，應(yīng)計算其水平荷載的標(biāo)準(zhǔn)值； 基坑內(nèi)側(cè)的被動土壓力視為水平抗力，亦應(yīng)計算其水平抗力的標(biāo)準(zhǔn)值?；觾?nèi)側(cè)的被動土壓力視為水平抗力，亦應(yīng)計算其水平抗力的標(biāo)準(zhǔn)值。1. 水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算1）對于碎石土、砂土，按水土分算法計算基坑外側(cè)的水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值）對于碎石土、砂土，按水土分算法計算基坑外側(cè)的水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值當(dāng)計算點位于地下水位以上時當(dāng)計算點位于地下水位以上時 （11-1） 當(dāng)計算點位于地下水位以下時當(dāng)計算點位于地下水位以下時 waiwawawajaiikaiajkajk)()(2KhmhzKcKe

8、j（11-2）1k0krkajk（11-3） 2）對于粉土、粘性土、淤泥及淤泥質(zhì)土，可按水土合算法計算水平荷載）對于粉土、粘性土、淤泥及淤泥質(zhì)土，可按水土合算法計算水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值，標(biāo)準(zhǔn)值，其公式形式與式（其公式形式與式（11-1）相同。）相同。2. 水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值計算水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值計算1）對于碎石土、砂土，按水土分算法計算基坑內(nèi)側(cè)水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值）對于碎石土、砂土，按水土分算法計算基坑內(nèi)側(cè)水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值wpiwpjpiikpipjkpjk)1)(2KhzKcKe圖圖11-7 水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算圖水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算圖2）對于粉土、粘性土，可按水土合算法計算基坑內(nèi)側(cè)水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值）對于粉土、粘性土，

9、可按水土合算法計算基坑內(nèi)側(cè)水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值 piikpipjkpjk2KcKe3. 按按Terzaghi-Peck土壓力分布模型法計算主動土壓力土壓力分布模型法計算主動土壓力4. 基坑底樁前土壓力計算取值基坑底樁前土壓力計算取值 11.2.3 基坑變形特征基坑變形特征1. 支護結(jié)構(gòu)的變形支護結(jié)構(gòu)的變形2. 基坑周圍地表沉降變形基坑周圍地表沉降變形3. 基坑失穩(wěn)基坑失穩(wěn)因支護結(jié)構(gòu)的強度或剛度不足而引起的失穩(wěn)：因支護結(jié)構(gòu)的強度或剛度不足而引起的失穩(wěn)： a）拉錨失效）拉錨失效 b）支撐壓屈）支撐壓屈 c）支擋結(jié)構(gòu)變形過大）支擋結(jié)構(gòu)變形過大因支護結(jié)構(gòu)地基土的強度不足而引起的基坑失穩(wěn)：因支護結(jié)構(gòu)地基土的強

10、度不足而引起的基坑失穩(wěn)： 4. 基坑管涌和流砂基坑管涌和流砂粘土粘土承壓水層11.2.4 基坑的變形控制基坑的變形控制1. 基坑的變形控制標(biāo)準(zhǔn)基坑的變形控制標(biāo)準(zhǔn) 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范規(guī)定的建筑物地基變形允許值見表規(guī)定的建筑物地基變形允許值見表7-10。2. 變形控制設(shè)計基本內(nèi)容變形控制設(shè)計基本內(nèi)容11.2.5 支護結(jié)構(gòu)的變形計算支護結(jié)構(gòu)的變形計算 支護結(jié)構(gòu)的變形計算方法較多，如豎向彈性地基梁法、彈性地基桿系有限支護結(jié)構(gòu)的變形計算方法較多，如豎向彈性地基梁法、彈性地基桿系有限元法、變形反分析法、等值梁法等；豎向彈性地基梁元法、變形反分析法、等值梁法等；豎向彈性地基梁m法比較常

11、用。法比較常用。1.坑底以下支擋結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移計算坑底以下支擋結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移計算zzM0q (z)zH0dzp (z y)oyq (z)Q+dQM+dMdzQMp (z y)設(shè)置于土中的彈性樁設(shè)置于土中的彈性樁位移位移 剪力剪力 彎矩彎矩 y20y30zBEIMAEIHyQ0Q0z.BMAHHM0M0zBMAHM （11-6） 2. 坑底以下支擋結(jié)構(gòu)最大剪力計算坑底以下支擋結(jié)構(gòu)最大剪力計算00yyy.HMBAC（11-7）0yHQyQ0max)(HCBCAHH（11-8） 3.坑底以下支擋結(jié)構(gòu)最大彎矩計算坑底以下支擋結(jié)構(gòu)最大彎矩計算00QQHMBAC （11-9）0MM0max)(MCCA

12、BMM（11-10）4. 開挖面處的水平位移和轉(zhuǎn)角開挖面處的水平位移和轉(zhuǎn)角0HM0HH.MH0MM0MH.MHE1M0H0hdHEaE3EmbxE2支擋結(jié)構(gòu)開挖面處位移支擋結(jié)構(gòu)開挖面處位移 （11-11）（11-12）M0H0hdHE2E1EmE3Eabx懸臂式支護結(jié)構(gòu)懸臂式支護結(jié)構(gòu) 5.懸臂式支護結(jié)構(gòu)計算懸臂式支護結(jié)構(gòu)計算作用于基坑表面的荷載合力為：作用于基坑表面的荷載合力為： a0EHxa0.bEM（11-13）（11-14）6.多層支錨結(jié)構(gòu)計算多層支錨結(jié)構(gòu)計算E1hdhjHTnT2TjT1EmhkEkE2多層支點支護結(jié)構(gòu)多層支點支護結(jié)構(gòu)njmkTEH1i1k0i1ik1k0.hThEMn

13、jmk（11-15）（11-16）ij1iik1kii.njmkTEh（11-17）iii/ KT（11-18）經(jīng)對以上各式的變換和推導(dǎo)，可得出支錨點的受力矩陣方程：經(jīng)對以上各式的變換和推導(dǎo)，可得出支錨點的受力矩陣方程：BTA（11-19）ij3ijMMji2MHji3HHij/ 1000.)(aEIHDChhBhhAa（11-20） 荷載分布形式不同，其位移系數(shù)向量各系數(shù)計算方法不同。荷載分布形式不同，其位移系數(shù)向量各系數(shù)計算方法不同。 三角形分布荷載，計算式為：三角形分布荷載，計算式為：（11-21） 矩形分布，計算式為：矩形分布，計算式為：（11-22） njiTeeh1ijjictit

14、i.0（11-23） 圖圖11-15 不同荷載分布的位移計算示意圖不同荷載分布的位移計算示意圖7.支撐（或錨桿）剛度計算支撐（或錨桿）剛度計算1）內(nèi)支撐水平剛度系數(shù)）內(nèi)支撐水平剛度系數(shù) 2）錨桿的水平剛度系數(shù)）錨桿的水平剛度系數(shù) 【解】【解】 （1）有關(guān)參數(shù)計算）有關(guān)參數(shù)計算（2）如圖）如圖11-16b所示，第一層錨桿施工前的懸臂開挖狀態(tài)計算所示，第一層錨桿施工前的懸臂開挖狀態(tài)計算 很明顯，該值為反彎點的最大剪力，正方向的最大剪力位于基坑開挖面處。很明顯，該值為反彎點的最大剪力，正方向的最大剪力位于基坑開挖面處?；娱_挖面以上樁頂位移的計算：基坑開挖面以上樁頂位移的計算：（3）如圖）如圖11-

15、16c所示，第一層錨桿施工后的支護結(jié)構(gòu)計算所示，第一層錨桿施工后的支護結(jié)構(gòu)計算基坑底面支護結(jié)構(gòu)的位移和轉(zhuǎn)角計算：基坑底面支護結(jié)構(gòu)的位移和轉(zhuǎn)角計算：11.1 概述概述本次課小結(jié)本次課小結(jié)：11.1.1 基坑支護目的與作用基坑支護目的與作用11.1.2 基坑支護工程的主要特點基坑支護工程的主要特點11.1.3 支護結(jié)構(gòu)的類型及適用條件支護結(jié)構(gòu)的類型及適用條件11.2 支護結(jié)構(gòu)的受力及變形計算支護結(jié)構(gòu)的受力及變形計算11.2.1 支護板樁的受力性狀支護板樁的受力性狀11.2.2 支護結(jié)構(gòu)的側(cè)向土壓力計算支護結(jié)構(gòu)的側(cè)向土壓力計算11.2.3 基坑變形特征基坑變形特征11.2.4 基坑的變形控制基坑的變形控制