[PPT]地基基礎(chǔ)高校講義課件4-39章(蘇德利老師 原創(chuàng))_ppt

1、第九章 基坑工程應(yīng)用 第一節(jié) 概 述 第二節(jié) 基坑工程的特點(diǎn)與安全等級(jí)第三節(jié) 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型與特點(diǎn) 第四節(jié) 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)選型及穩(wěn)定性驗(yàn)算 本章講授內(nèi)容第五節(jié) 土中水的滲透性與地下水控制 第六節(jié) 基坑土體加固與周?chē)h(huán)境監(jiān)測(cè) 第一節(jié) 概 述 基坑是為了修建建筑物、構(gòu)筑物的基礎(chǔ)、地下室或其它地下設(shè)施所開(kāi)挖而形成的地面以下空間。基坑開(kāi)挖使坑底和周?chē)馏w中的應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生變化，這些變化不僅涉及到土力學(xué)中典型的強(qiáng)度與穩(wěn)定問(wèn)題，又涉及到變形問(wèn)題，可以說(shuō)基坑工程是土力學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用。 知識(shí)：了解基坑工程特點(diǎn)和基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型及特點(diǎn)，掌握支護(hù)結(jié)構(gòu)的選型原則和穩(wěn)定性驗(yàn)算、地下水的控制方法，熟悉基坑土體加固和周

2、圍環(huán)境監(jiān)測(cè)等內(nèi)容。能力：能合理選擇支護(hù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型和進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算，并能正確實(shí)施基坑支護(hù)方案。第二節(jié) 基坑工程的特點(diǎn)與安全等級(jí) 基坑工程是指建筑物地下部分施工時(shí)，需開(kāi)挖基坑、進(jìn)行降水和對(duì)坑壁圍擋，同時(shí)要對(duì)周?chē)ǎ?gòu)）筑物、道路和地下管線進(jìn)行檢測(cè)及維護(hù)，確保正常、安全施工的整個(gè)過(guò)程。 基坑工程是一項(xiàng)綜合性很強(qiáng)的系統(tǒng)工程，它不僅包括基坑支護(hù)體系設(shè)計(jì)，而且還與開(kāi)挖施工技術(shù)緊密相關(guān)。 一、基坑工程的特點(diǎn) （1）基坑工程綜合性強(qiáng)。 （2）基坑工程具有很強(qiáng)的區(qū)域性，同時(shí)亦個(gè)性突出。 （3）建筑基坑支護(hù)工程，一般情況下均為臨時(shí)性構(gòu)筑物，安全儲(chǔ)備較小，具有較大的風(fēng)險(xiǎn)性。 （4）基坑開(kāi)挖的施工組織是否合理將對(duì)支護(hù)

3、體系是否成功具有重要作用。 （5）基坑工程的開(kāi)挖對(duì)四周既有建（構(gòu)）筑物、道路、地下設(shè)施等會(huì)產(chǎn)生影響，即環(huán)境效應(yīng)。 二、基坑安全等級(jí) 根據(jù)基坑工程破壞后果的嚴(yán)重程度，依據(jù)建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程JGJ120-99，基坑安全等級(jí)劃分為三個(gè)安全等級(jí)。 表9-1 基坑側(cè)壁安全等級(jí)及重要性系數(shù)安全等級(jí)破壞后果重要性系數(shù)(0 )一級(jí) 支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過(guò)大變形對(duì)基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響很?chē)?yán)重1.1二級(jí) 支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過(guò)大變形對(duì)基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響一般1三級(jí) 支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過(guò)大變形對(duì)基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響不嚴(yán)重0.9注：有特殊要求的建筑基坑側(cè)壁安全等級(jí)可根據(jù)具體

4、情況另行確定。第三節(jié) 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型與特點(diǎn) 基坑按是否設(shè)置支護(hù)結(jié)構(gòu)分 無(wú)支護(hù)基坑 有支護(hù)基坑 一般采用放坡開(kāi)挖，當(dāng)無(wú)支護(hù)基坑開(kāi)挖深度大于45m時(shí)，宜采用分級(jí)放坡；當(dāng)?shù)叵滤桓哂谄履_時(shí)，應(yīng)采取降水措施。 重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)拉錨式支護(hù)結(jié)構(gòu)土釘墻內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)逆作法 一、重力式支護(hù)結(jié)構(gòu) 重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)也叫重力式擋土墻，是依靠支擋結(jié)構(gòu)本身的自重來(lái)平衡坑內(nèi)外的土壓力差，保證基坑的順利開(kāi)挖。 工藝：由深層攪拌樁或高壓旋噴樁與樁間土組成。特點(diǎn)：材料抗拉強(qiáng)度小。擋土墻水平方向截面通常做成格柵形狀，形成厚而重的剛性墻。適用：淤泥、淤泥質(zhì)土、粘土、粉質(zhì)粘土、粉土、夾有薄砂層的土、素填土等地基承載力不

5、大于150kPa的土層。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于施工，造價(jià)較低。 “工”字和“王”字形水泥土樁格柵 二、懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu) 概念：懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)指沒(méi)有內(nèi)支撐和拉錨的板樁墻、排樁墻和地下連續(xù)墻支護(hù)結(jié)構(gòu)。特點(diǎn)：懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)采用抗拉強(qiáng)度較高的材料（如鋼、鋼筋混凝土）抵抗土壓力引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力，保證施工期間基坑側(cè)壁穩(wěn)定。分類(lèi)：根據(jù)支護(hù)結(jié)構(gòu)采用的材料可分為：鋼板樁、鋼筋混凝土板樁、鉆孔灌注樁、SMW工法、地下連續(xù)墻等。 1.鋼 板 樁 適用：淤泥、淤泥質(zhì)土、飽和軟土及地下水位較高的深基坑支護(hù)。當(dāng)環(huán)境要求不高，安全等級(jí)二、三級(jí)，開(kāi)挖深度5m時(shí)適用。 工藝：鋼板樁是對(duì)鋼帶進(jìn)行連續(xù)冷彎變形，形成截面為Z形、U形或其它

6、形狀，可通過(guò)鎖口互相連接的板材。 施工：鋼板樁用打樁機(jī)打（壓）入地基，使其互相連結(jié)成鋼板樁墻對(duì)坑壁土體進(jìn)行支擋。特點(diǎn)：鋼板樁強(qiáng)度高，防水性能好，施工快速簡(jiǎn)便，占用空間小，并可在基坑施工完畢后拔出，在下一工程重復(fù)使用。 (a)U形鋼板樁 (b) Z形鋼板樁(c) 一字形鋼板樁 2.鋼筋混凝土板樁 (a)矩形榫槽結(jié)合 (b) 工字形薄壁 (c) 方形薄壁 形式：截面形狀有矩形、工字形薄壁和方形薄壁三種形式。工藝：矩形板樁采用榫槽結(jié)構(gòu)，寬度一般0.40.7m，厚度0.5m，深度可達(dá)20m左右，板樁兩側(cè)設(shè)置陰陽(yáng)榫槽，板樁沉入土中后可在接縫處注漿處理，防止地下水滲透。工字形和方形預(yù)制鋼筋混凝土板樁壁厚0

7、.080.12m，截面尺寸在0.50.5m。 特點(diǎn)：造價(jià)較低，但施工不便，插入土中時(shí)易引起周?chē)馏w擠壓變形，接頭處的防水處理不易做好。不宜在建筑密集的市區(qū)使用，也不適于在硬土層中施工。 3.鉆孔灌注樁 適用：較硬的土層中開(kāi)挖基坑，上面兩種板樁不易插入坑周土層中，可采用大直徑鉆孔灌注樁，灌注樁直徑一般0.61.2m。布置：鉆孔灌注樁作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)的常用平面布置方式如圖9-4所示。當(dāng)無(wú)地下水時(shí)，可稀疏布置；當(dāng)?shù)叵滤惠^高時(shí)，可采用搭接或在鉆孔樁外側(cè)再增設(shè)阻水帷幕（深層攪拌樁、旋噴樁或注漿處理方式）。特點(diǎn)：鉆孔灌注樁施工容易，自身剛度大，強(qiáng)度高，既適用于軟土層，又適用于硬土層，基坑開(kāi)挖深度在512m之

8、間。其缺點(diǎn)是施工速度慢，質(zhì)量控制難度大，工期較長(zhǎng)。 (a)一字排列(b)交錯(cuò)排列(c)一字搭接排列(d)水泥土攪拌樁 與稀疏布樁4.SMW 工法 工藝：是在深層攪拌樁施工后，在水泥土混合體未結(jié)硬前插入H型鋼或鋼板作為其應(yīng)力補(bǔ)強(qiáng)材料，至水泥結(jié)硬，便形成一道具有一定強(qiáng)度和剛度的、連續(xù)完整的、無(wú)接縫的地下墻體，這種結(jié)構(gòu)充分發(fā)揮了水泥土混合體和受拉材料的力學(xué)特性。 形式：常用的布置型式如圖9-5所示。SMW工法成墻厚度0.51.3m，常用厚度0.6m，成墻深度可達(dá)3040m。 適用：粘性土、粉土、砂土、砂礫土中應(yīng)用。 特點(diǎn)：占地面積小、擋水效果好、對(duì)周?chē)鼗绊懶?，造價(jià)較低，是國(guó)內(nèi)目前較新的基坑圍護(hù)工

9、藝。 (a) 全孔設(shè)置 (b) 隔孔設(shè)置 (c) 組合設(shè)置 5.地下連續(xù)墻 工藝：是在地面用特殊的挖槽設(shè)備，在泥漿護(hù)壁的情況下沿基坑的周邊開(kāi)挖一條狹長(zhǎng)的深槽，在槽內(nèi)放置鋼筋籠并水下澆灌混凝土，筑成一段鋼筋混凝土墻段，然后將若干墻段連接成整體，形成一條連續(xù)的地下墻體。 形式：地下連續(xù)墻既可擋土又可防水，為基坑開(kāi)挖提供條件，也可以作為建筑的外墻承重結(jié)構(gòu)，兩墻合一，提高經(jīng)濟(jì)效益。連續(xù)墻壁厚一般有0.6m、0.8 m、1.0m三種規(guī)格，深度可達(dá)數(shù)十米。 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)剛度大、整體性、抗?jié)B性和耐久性好的特點(diǎn)，可作為永久性的擋土、擋水和承重結(jié)構(gòu)；能適應(yīng)各種復(fù)雜的施工環(huán)境和水文地質(zhì)條件。 在一些特殊的地質(zhì)條件下

10、（如很軟的淤泥質(zhì)土，含漂石的沖積層和超硬巖石等），地下連續(xù)墻施工難度很大，如果用作臨時(shí)的擋土結(jié)構(gòu)，比其它方法所用的費(fèi)用要高些。 地下連續(xù)墻施工程序三、拉錨式支護(hù)結(jié)構(gòu) 概念：在基坑一定深度處對(duì)懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)施加水平向外的拉力，該拉力由設(shè)置于土層中的錨桿提供，這樣組成的支護(hù)結(jié)構(gòu)稱(chēng)為拉錨式支護(hù)結(jié)構(gòu)。 形式：拉錨式支護(hù)結(jié)構(gòu)由錨桿和支護(hù)排樁或墻組成（圖9-6），支護(hù)樁或墻采用鋼筋混凝土樁或地下連續(xù)墻。 工藝：施工時(shí)在基坑壁土層中鉆孔，達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，在孔內(nèi)放入鋼筋、鋼管或鋼絞線等抗拉材料，灌入水泥漿或化學(xué)漿液，使之與土層結(jié)合成為抗拉(拔)力強(qiáng)的錨桿。整根錨桿分為自由段和錨固段（圖9-6a）。 (a)錨桿

11、構(gòu)造示意圖優(yōu)點(diǎn)：是為地下工程施工提供開(kāi)闊的工作面，土方開(kāi)挖、運(yùn)輸和地下結(jié)構(gòu)施工非常方便，能施加預(yù)應(yīng)力，可有效地控制土體變形；施工不用大型機(jī)械，可代替鋼支撐側(cè)壁支護(hù)，造價(jià)低。 適用：較硬土層，以利于錨固，深度不宜超過(guò)18m，此外，錨桿施工范圍內(nèi)應(yīng)無(wú)地下管線、相鄰建筑的地下室或基礎(chǔ)。 (b) 地下連續(xù)墻-錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu) 四、土釘墻 概念：土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu)是一種原位土體加固技術(shù)，它是以較密集排列的插筋作為土體主要補(bǔ)強(qiáng)手段，通過(guò)插筋體與土體之間的摩擦力達(dá)到改善土體力學(xué)性能的目的，使加固區(qū)土體成為能自穩(wěn)的重力式的擋土結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖9-7）。 圖9-7 土釘支護(hù)截面構(gòu)造示意圖 機(jī)理：土釘墻是高強(qiáng)度土釘、噴射混凝土

12、面層及原狀土三者共同受力，通過(guò)相互作用，土體自身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度潛力得到充分發(fā)揮，改變了邊坡變形和破壞的性狀，顯著提高了整體穩(wěn)定性，更重要的是土釘墻具有明顯的漸進(jìn)性變形和開(kāi)裂破壞，不會(huì)發(fā)生整體性塌滑。 適用：當(dāng)基坑開(kāi)挖深度不大于15m，場(chǎng)地土質(zhì)較好時(shí)，可采用土釘墻支護(hù)坑壁土體。土釘墻主要用于加固基坑底以上土體，一般適合于地下水位以上或經(jīng)過(guò)降排水后的素填土、粘性土、粉土以及非松散的砂土、卵石等，不宜用于淤泥質(zhì)土、飽和軟土及未經(jīng)降水處理的地下水以下的土層。 特點(diǎn)：土釘則是全長(zhǎng)范圍內(nèi)受力。其次，土釘一般要求土體產(chǎn)生小量位移，從而使土釘與土體之間的摩阻力得以充分發(fā)揮；土釘墻是在土釘?shù)淖饔孟掳褲撛谄屏衙媲暗闹鲃?dòng)

13、土壓力區(qū)的復(fù)合土體視為具有自撐能力的穩(wěn)定土體。 五、內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu) 概念：當(dāng)基坑開(kāi)挖深度較大，而且周?chē)h(huán)境不具備錨桿施工時(shí)，可在懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)置支撐結(jié)構(gòu)體系，該體系稱(chēng)為內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)。內(nèi)支撐式支護(hù)結(jié)構(gòu)由支護(hù)樁或墻和內(nèi)支撐組成。 機(jī)理：支撐結(jié)構(gòu)是承受?chē)o(hù)樁或墻所傳遞的水、土壓力的結(jié)構(gòu)體系，作用在圍護(hù)結(jié)構(gòu)上的水、土壓力可以由內(nèi)支撐有效地傳遞和平衡，減少支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移。內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)適合各種地基土層，但設(shè)置的內(nèi)支撐會(huì)占用一定的施工空間。 特點(diǎn)：設(shè)置內(nèi)支撐可有效地減少?lài)o(hù)樁、墻的內(nèi)力和變形，通過(guò)設(shè)置多道內(nèi)支撐可用于開(kāi)挖很深的基坑，但內(nèi)支撐的設(shè)置對(duì)土方開(kāi)挖和地下結(jié)構(gòu)施工帶來(lái)較大不便。形式：按內(nèi)支撐

14、采用材料內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)可分為鋼筋混凝土內(nèi)支撐和鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)支撐。鋼筋混凝土內(nèi)支撐為現(xiàn)場(chǎng)澆注，截面為矩形，施工方便，拆除難。鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)支撐一般采用鋼管、型鋼等，施工方便省時(shí)，可重復(fù)使用，構(gòu)造復(fù)雜，整體性較差。 (a) 縱橫對(duì)撐 (b)對(duì)撐結(jié)合角撐 (c)邊桁架 工藝：1.縱橫對(duì)撐構(gòu)成的井字形式安全穩(wěn)定，整體剛度大，施工不便，拆除困難。2.角撐結(jié)合對(duì)撐在挖土及主體結(jié)構(gòu)施工時(shí)較方便，但整體剛度及穩(wěn)定性差，當(dāng)基坑的范圍較大時(shí)不宜采用。3.邊桁架挖土及主體結(jié)構(gòu)施工較方便，但其整體剛度及穩(wěn)定性相對(duì)較差，適用開(kāi)挖范圍小的基坑。(d)圓形環(huán)梁 (d)豎向斜撐 工藝：4.圓形環(huán)梁較經(jīng)濟(jì)，受力較合理，可節(jié)省鋼筋混凝土用

15、量，挖土及主體結(jié)構(gòu)施工較方便。5.豎直向斜撐優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省立柱及支撐材料，但其不易控制基坑穩(wěn)定和變形，適用于開(kāi)挖面積大而挖深小的基坑。 六、逆作法概念與機(jī)理：逆作法是先施工基坑周?chē)叵逻B續(xù)墻，同時(shí)在基坑內(nèi)部的有關(guān)位置澆筑或打下中間支承樁、柱，作為施工期間于底板封底之前承受上部結(jié)構(gòu)自重和施工荷載的支撐；然后施工地面一層的梁板樓面結(jié)構(gòu)，作為地下連續(xù)墻剛度很大的內(nèi)支撐；隨后逐層向下開(kāi)挖土方和澆筑各層地下結(jié)構(gòu)，各層地下結(jié)構(gòu)就起到剛度很大的內(nèi)支撐作用，保證坑壁穩(wěn)定，直至底板封底。由于地面一層的樓面結(jié)構(gòu)已完成，可以同時(shí)向上逐層進(jìn)行地上結(jié)構(gòu)的施工。 逆作法施工相對(duì)順作法有以下優(yōu)點(diǎn)： （1）基坑變形小。逆作法施工

16、，充分利用逐層澆筑的地下室結(jié)構(gòu)作為地下連續(xù)墻的內(nèi)部支撐，而地下室結(jié)構(gòu)比臨時(shí)支撐剛度大得多，所以，地下連續(xù)墻變形??； （2）節(jié)約成本?；铀絻?nèi)支撐支護(hù)與地下室結(jié)構(gòu)樓板合一，地下連續(xù)墻與地下室墻體合一，降低造價(jià)； （3）縮短工期。相比與順作法，逆作法上部結(jié)構(gòu)與地下室可同時(shí)施工，工期短。第四節(jié) 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)選型及穩(wěn)定性驗(yàn)算 一、基坑工程的設(shè)計(jì)內(nèi)容 變形：正常使用極限狀態(tài)的要求（變形不超使用容許值） 設(shè)計(jì)要求穩(wěn)定：承載能力極限狀態(tài)的要求（結(jié)構(gòu)穩(wěn)定安全）設(shè)計(jì)荷載：土壓力、水壓力、建筑物荷載、施工荷載等 基坑工程設(shè)計(jì)內(nèi)容 （1）支護(hù)結(jié)構(gòu)體系的方案比較和選型，支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和變形計(jì)算；（2）基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算

17、，包括：整體穩(wěn)定性、抗傾覆穩(wěn)定性、抗隆起穩(wěn)定性、地下水滲透穩(wěn)定性和基坑突涌驗(yàn)算；（3）地下水控制方案；（4）基坑周?chē)h(huán)境保護(hù)要求、監(jiān)測(cè)方案和應(yīng)急措施等。 二、支護(hù)結(jié)構(gòu)的選型 基坑支護(hù)型式的選擇，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、周邊環(huán)境的要求及不同支護(hù)型式的特點(diǎn)、造價(jià)等綜合確定。 結(jié)構(gòu)型式適用條件排樁或地下連續(xù)墻1.適于基坑側(cè)壁安全等級(jí)一、二、三級(jí)2.懸臂式結(jié)構(gòu)在軟土場(chǎng)地中不宜大于5m3.當(dāng)?shù)叵滤桓哂诨拥酌鏁r(shí)，宜采用降水、排樁加截水帷幕或地下連續(xù)墻水泥土墻1.基坑側(cè)壁安全等級(jí)宜為二、三級(jí)2.水泥土樁施工范圍內(nèi)地基他承載力不宜大于150kPa3.基坑深度不宜大于6m土釘墻1.基坑側(cè)壁安全等級(jí)宜為二、三級(jí)的非軟

18、土場(chǎng)地2.基坑深度不宜大于12m3.當(dāng)?shù)叵滤桓哂诨拥酌鏁r(shí)，應(yīng)采取降水或截水措施逆作拱墻1.基坑側(cè)壁安全等級(jí)宜為二、三級(jí)2.淤泥和淤泥質(zhì)土場(chǎng)地不宜采用3.拱墻軸線的矢跨比不宜小于1/84.基坑深度不宜大于12m5.地下水位高于基坑底面時(shí)，應(yīng)采取降水或截水措施放坡1.基坑側(cè)壁安全等級(jí)宜為三級(jí)2.施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地應(yīng)滿(mǎn)足放坡條件3.可獨(dú)立或與上述其它結(jié)構(gòu)結(jié)合使用4.當(dāng)?shù)叵滤桓哂谄履_時(shí)，應(yīng)采取降水措施三、支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性驗(yàn)算 穩(wěn)定性分析 有支護(hù)基坑 無(wú)支護(hù)基坑無(wú)支護(hù)基坑的穩(wěn)定性主要取決于開(kāi)挖邊坡的穩(wěn)定性，可采用邊坡穩(wěn)定的分析方法； 有支護(hù)基坑的穩(wěn)定性驗(yàn)算包括：整體穩(wěn)定性、抗傾覆穩(wěn)定性、抗隆起穩(wěn)定性、地下

19、水滲透穩(wěn)定性和基坑突涌驗(yàn)算。 1.整體穩(wěn)定性驗(yàn)算方法 整體穩(wěn)定性計(jì)算方法采用圓弧滑動(dòng)簡(jiǎn)單條分法。對(duì)于重力式和懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)滑動(dòng)面的圓心一般在支護(hù)結(jié)構(gòu)上方，靠近坑壁內(nèi)側(cè)附近，通過(guò)試算確定最危險(xiǎn)的滑動(dòng)面和最小的安全系數(shù)。計(jì)算時(shí)按照總應(yīng)力法計(jì)算，取支護(hù)結(jié)構(gòu)的單位寬度分析，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖9-10所示。 整體穩(wěn)定性分析的安全系數(shù)滿(mǎn)足： 地下連續(xù)墻的最小嵌固深度計(jì)算h0宜按整體穩(wěn)定條件確定： (a) 水泥土擋墻 (b) 樁、地下連續(xù)墻 2.抗傾覆和抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算方法 重力式水泥土擋土墻抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)Kq： 抗滑移穩(wěn)定安全系數(shù)Kh： 圖9-11 抗傾覆穩(wěn)定性計(jì)算圖 圖9-12 抗滑穩(wěn)定性計(jì)算圖 3抗隆起穩(wěn)

20、定性驗(yàn)算的方法 在深厚的軟土層中，當(dāng)基坑開(kāi)挖深度較大時(shí)，則作用在坑外側(cè)的坑底水平面上的荷載相應(yīng)增大，此時(shí)就需要驗(yàn)算坑底土的承載力，承載力不足時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致坑底土的隆起。 抗隆起穩(wěn)定性安全系數(shù)： 圖9-13 抗隆起穩(wěn)定性計(jì)算圖 第五節(jié) 土中水的滲透性與地下水控制 一、地下水運(yùn)動(dòng)的基本定律 地基中的地下水，在一定的壓力差作用下，將透過(guò)土中的這些孔隙發(fā)生流動(dòng)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為滲流或滲透。 達(dá)西線性滲透定律： 地下水的滲流速度與水力梯度成正比，也就是線性滲透定律。水力梯度為沿滲流途徑的水頭損失與相應(yīng)滲透途徑長(zhǎng)度的比值。地下水在空隙中運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到空隙壁以及水質(zhì)點(diǎn)自身的摩擦阻力，克服這些阻力保持一定流速，就要消

21、耗能量，從而出現(xiàn)水頭損失。 圖9-14 達(dá)西滲透實(shí)驗(yàn)裝置 二、滲透力及滲透變形 滲透水流對(duì)土骨架產(chǎn)生的拖曳力稱(chēng)為滲透力 當(dāng)水力梯度超過(guò)一定的界限值后，土中的滲流水流會(huì)把部分土體或土顆粒沖出、帶走，導(dǎo)致局部土體發(fā)生位移，位移達(dá)到一定程度，土體將發(fā)生失穩(wěn)破壞，這種現(xiàn)象稱(chēng)為滲透變形。 1.流土 流土是指在向上的滲透力作用下局部土體表面的隆起、頂穿或粗顆粒群同時(shí)浮動(dòng)而流失的現(xiàn)象。流土一般是突然發(fā)生的，對(duì)工程建設(shè)危害很大。 2.管涌 管涌(也叫潛蝕)是指在滲流作用下土體中的細(xì)顆粒在粗顆粒形成的孔隙通道中發(fā)生移動(dòng)并被帶出，逐漸形成管形通道，從而掏空地基，使地基或斜坡變形、失穩(wěn)的現(xiàn)象。管涌通常是由于工程活動(dòng)

22、而引起的。管涌多發(fā)生在非粘性土中。 三、基坑工程中的滲透穩(wěn)定性和基坑突涌驗(yàn)算 在地下水位較高的地區(qū)，基坑開(kāi)挖時(shí)要求基坑內(nèi)無(wú)積水，須在基坑周?chē)O(shè)置防滲帷幕。在防滲帷幕內(nèi)側(cè)進(jìn)行降水勢(shì)必存在水位差，地下水向基坑內(nèi)方向滲透，當(dāng)?shù)叵滤乃μ荻萯大于臨界水力梯度ic時(shí)，坑底會(huì)發(fā)生流土破壞。 1.抗?jié)B透穩(wěn)定性驗(yàn)算 2.基坑突涌驗(yàn)算 當(dāng)基坑下伏有承壓含水層時(shí)，開(kāi)挖基坑減小了含水層頂板以上土的重力。當(dāng)該重力小于承壓水頭的壓力作用時(shí)，承壓水的水頭壓力會(huì)沖破基坑底板，這種工程地質(zhì)現(xiàn)象被稱(chēng)為基坑突涌。 當(dāng)懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)外設(shè)防滲帷幕時(shí)，抗?jié)B透性驗(yàn)算應(yīng)計(jì)算至帷幕墻底；若支護(hù)結(jié)構(gòu)本身兼具有防水作用時(shí)，抗?jié)B透性驗(yàn)算應(yīng)計(jì)算至

23、支護(hù)結(jié)構(gòu)底部。 四、地下水控制 基坑工程施工期間會(huì)因地下水的影響而無(wú)法正常運(yùn)作，此時(shí)就必須進(jìn)行地下水控制，措施有降低地下水位和隔離地下水。 1.降水 當(dāng)基坑環(huán)境簡(jiǎn)單、含水層較薄、降水深度較小時(shí)，可考慮采用集水明排。施工一般采用明溝加集水井的施工方法 。 1-基坑內(nèi)邊線；2-排水溝；3-集水井 1-分層開(kāi)挖面；2-排水溝 圖9-18 基坑內(nèi)明溝排水 圖9-19 分層開(kāi)挖排水溝 當(dāng)基坑深度大，地下水位埋深淺時(shí)，可采用降水井降低地下水位，降水井包括電滲井點(diǎn)、輕型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)、深井井點(diǎn)、電滲井點(diǎn)等。 1-井點(diǎn)管；2-排水總管；3-水泵房；4-原地下水位；5-降低后地下水位圖9-20 井點(diǎn)降水示意圖井

24、點(diǎn)類(lèi)型適用條件滲透系數(shù)(cm/s)降低水位深度(m)土質(zhì)類(lèi)別一(多)級(jí)輕型井點(diǎn)10-210-536(610) 粉砂、砂質(zhì)或粘質(zhì)粉土、含薄層粉砂的粉質(zhì)粘土噴射井點(diǎn)10-310-6820 粉砂、砂質(zhì)或粘質(zhì)粉土、粉質(zhì)粘土、含薄層粉砂夾層的粘土和淤泥質(zhì)粘土深井井點(diǎn)10-510 粉砂、砂質(zhì)粉土、含薄層粉砂的粉質(zhì)粘土、富含薄層粉砂的粘土、和淤泥質(zhì)粘土電滲井點(diǎn)10-6根據(jù)選用的井點(diǎn)確定 粉質(zhì)粘土、粘土2.擋水帷幕 擋水帷幕的作用為加長(zhǎng)地下水滲流路徑，減小水力梯度，以阻止或限制地下水滲流到基坑中去。常用擋水帷幕的種類(lèi)主要包括鋼板樁、水泥土攪拌樁、地下連續(xù)墻、注漿擋水帷幕等技術(shù)。 鋼板樁作為擋水帷幕的有效程度取

25、決于板樁之間的接口鎖合程度及鋼板樁的長(zhǎng)度，一般在板縫間易漏水，基坑施工還需結(jié)合降水或其他擋水措施以增強(qiáng)擋水效果。水泥攪拌樁相互搭接形成擋水帷幕是近年來(lái)常用的擋水措施，水泥攪拌樁樁身滲透系數(shù)極小，可以達(dá)到較好的擋水效果。地下連續(xù)墻墻身為鋼筋混凝土，擋水效果好，但地下連續(xù)墻造價(jià)昂貴，僅在大型重要工程中采用，地下連續(xù)墻不僅作為支護(hù)墻體，同時(shí)起到擋水的作用，而且還可以作為地下結(jié)構(gòu)使用。 第六節(jié) 基坑土體加固與周?chē)h(huán)境監(jiān)測(cè) 一、基坑土體加固 基坑土體加固的目的是保證支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、保護(hù)周?chē)h(huán)境和滿(mǎn)足施工要求。如果采用合理的地基加固措施可以改善坑周及坑內(nèi)土體的物理力學(xué)性質(zhì)，達(dá)到減小支護(hù)結(jié)構(gòu)的規(guī)模、提高場(chǎng)地的利用率、保證開(kāi)挖放坡、臨時(shí)堆土等施工措施的順利實(shí)施的目的。 當(dāng)基坑工程存在下列情況時(shí)應(yīng)考慮加固措施： (1)基坑穩(wěn)定抗力分項(xiàng)系數(shù)偏??；(2)按預(yù)估的變形值不能滿(mǎn)足環(huán)境保護(hù)要求；(3)現(xiàn)有的地基條件不