《建筑基坑支護技術》教學課件

1、建筑基坑支護技術規(guī)程（JGJ120-2012）第1頁，共100頁。我國法律規(guī)范體系我國規(guī)范體系,規(guī)范持續(xù)不斷修訂完善第2頁，共100頁。匯報本人參編規(guī)范的情況：參編行業(yè)標準：建筑基坑支護技術規(guī)程 金屬屋面與采光頂技術規(guī)程參編的廣東省標準：建筑結構荷載規(guī)范 高層建筑鋼-混混合結構技術規(guī)程主編的廣東省標準：鋼結構設計技術規(guī)程 現澆混凝土空心樓蓋技術規(guī)程基坑支護：巖土和結構兩個專業(yè)的結合介紹1.修訂內容 2.從結構專業(yè)看基坑規(guī)程第3頁，共100頁。兩版規(guī)程依據背景:工程數量基坑深度設計主體的演變、質量保證體系的完善、注冊師制度的施行從業(yè)人員地下空間的開發(fā)大量地方規(guī)程的頒布主編風格第4頁，共100頁。

2、數易其稿：從內容增加較多、有爭議精簡、統(tǒng)一形式改變較大：表達更直接、對初學者更易理解內容改變不太多：吸收成熟的成果,增加雙排樁,第5頁，共100頁。1.0.2適用范圍：適用于一般地質條件下臨時性建筑基坑支護的勘察、設計、施工、檢測、基坑開挖與監(jiān)測。對濕陷性土、多年凍土、膨脹土、鹽漬土等特殊土或巖石基坑，應結合當地工程經驗應用本規(guī)程。關鍵詞：臨時性建筑基坑 第6頁，共100頁。二、建筑基坑支護技術規(guī)程（JGJ120-2012）增加及調整的主要內容和強制性條文 一、基本規(guī)定3.1.1基坑支護設計應規(guī)定其設計使用期限?；又ёo的設計使用期限不應小于一年。關鍵詞：設計使用期限第7頁，共100頁。使用年

3、限:對設計、施工、建設各方的影響基坑支護是臨時措施荷載一般不需考慮長期作用、材料耐久性。避免超越設計狀況，支護結構的支護期限規(guī)定不小于一年，一年中的不同季節(jié)，地下水位、氣候、溫度等外界環(huán)境的變化會使土的性狀及支護結構的性能隨之改變，第8頁，共100頁。3.1.2基坑支護應滿足下列功能要求： 1.保證基坑周邊建（構）筑物、地下管線、道路的安全和正常使用；2.保證主體地下結構的施工空間。（新增強條）第9頁，共100頁。本條規(guī)定了基坑支護應具有的兩種功能。A:應具有防止基坑的開挖危害周邊環(huán)境的功能，這是支護結構的首要的功能。B:應具有保證工程自身主體結構施工安全的功能.應為主體地下結構施工提供正常施

4、工的作業(yè)空間及環(huán)境，提供施工材料、設備堆放和運輸的場地、道路條件，隔斷基坑內外地下水、地表水以保證地下結構和防水工程的正常施工。第10頁，共100頁。支護結構的設計和施工應把保護基坑周邊環(huán)境安全放在重要位置。該條規(guī)定的目的，是明確基坑支護工程不能為了考慮本工程項目的要求和利益，而損害環(huán)境和相鄰建（構）筑物所有權人的利益。第11頁，共100頁。3、支護結構設計時應采用 ：承載能力極限狀態(tài) （細化了8點）和正常使用極限狀態(tài) （細化了4點），結構重要性系數未變。第12頁，共100頁。協調結構規(guī)范與巖土規(guī)范表達方式1.明確了：結構按分項系數表達巖土按按安全系數表達2.對承載能力極限狀態(tài)，由材料強度控制

5、的結構構件的破壞類型采用極限狀態(tài)設計法，荷載效應采用荷載基本組合的設計值，抗力采用結構構件的承載力設計值并考慮結構構件的重要性系數。3.涉及巖土穩(wěn)定性的承載能力極限狀態(tài)，采用單一安全系數法，本規(guī)程的修訂，對巖土穩(wěn)定性的承載能力極限狀態(tài)問題恢復了傳統(tǒng)的單一安全系數法，一是由于新制定的國家標準工程結構可靠性設計統(tǒng)一標準GB501532008中明確提出了可以采用單一安全系數法，不會造成與基本規(guī)范不協調統(tǒng)一的問題；二是由于國內巖土工程界目前仍普遍認可單一安全系數法，單一安全系數法也適于巖土工程問題。4.以支護結構水平位移限值等為控制指標的正常使用極限狀態(tài)的設計表達式也與有關結構設計規(guī)范保持一致。第13

6、頁，共100頁。協調結構規(guī)范與巖土規(guī)范表達方式3.1.5 支護結構、基坑周邊建筑物和地面沉降、地下水控制的計算和驗算應采用下列設計表達式：1 承載能力極限狀態(tài)1）支護結構構件或連接因超過材料強度或過度變形的承載能力極限狀態(tài)設計，應符合下式要求： （3.1.5-1） 對臨時性支護結構，作用基本組合的效應設計值應按下式確定： （3.1.5-2）第14頁，共100頁。2 正常使用極限狀態(tài)由支護結構的位移、基坑周邊建筑物和地面的沉降等控制的正常使用極限狀態(tài)設計，應符合下式要求： （3.1.5-4）第15頁，共100頁。結構荷載組合簡介(效應)（非本規(guī)范內容）結構荷載（作用）:自重、使用活荷載、風、地震

7、、溫度、水土壓力（地下工程）、水浮力（地下工程） 、施工荷載基坑作用：水土壓力、施工荷載、自重、溫度基坑支護與永久結構：第16頁，共100頁。3.4 設計指標(抗力)鋼材強度設計值為fy/R。R為抗力分項系數，對Q235鋼，R =1.087；對Q345、Q390和Q420鋼，R1.111。這樣對Q345鋼來說，比原規(guī)范的16Mn（R1.087）強度設計值有所降低。原因為： Q345鋼包括舊標準的5種鋼材，統(tǒng)計資料不足； 近年來發(fā)現16Mn鋼質量不理想，稍厚（當t20 mm）就容易分層。指標對應計算點的鋼材厚度第17頁，共100頁。材料強度設計值=材料強度標準值/材料分項系數（非本規(guī)范內容）鋼材

8、牌號鋼材厚度（mm）強度設計值強度標準值強度極限值抗拉、抗壓、抗彎fa、fa抗剪fav端面承壓（刨平頂緊）fce抗拉、抗壓、抗彎fak、fakfauQ235162151253252353751640205120225375406020011521537560100190110205375Q345163151854003454701635300175325470355027015529547050100250145275470第18頁，共100頁。第19頁，共100頁。第20頁，共100頁。3.1.6 支護結構構件按承載能力極限狀態(tài)設計時，1.作用基本組合的綜合分項系數不應小于1.25。2.對安

9、全等級為一級、二級、三級的支護結構，其結構重要性系數分別不應小于1.1、1.0、0.9。3.各類穩(wěn)定性安全系數應按本規(guī)程各章的規(guī)定取值。第21頁，共100頁。第22頁，共100頁。第23頁，共100頁。3.1.8 基坑支護設計應按下列要求設定支護結構的水平位移控制值和基坑周邊環(huán)境的沉降控制值：1 當基坑開挖影響范圍內有建筑物時，支護結構水平位移控制值、建筑物的沉降控制值應按不影響其正常使用的要求確定，并應符合現行國家標準建筑地基基礎設計規(guī)范GB50007中對地基變形允許值的規(guī)定；當基坑開挖影響范圍內有地下管線、地下構筑物、道路時，支護結構水平位移控制值、地面沉降控制值應按不影響其正常使用的要求

10、確定，并應符合現行相關標準對其允許變形的規(guī)定；2 當支護結構構件同時用作主體地下結構構件時，支護結構水平位移控制值不應大于主體結構設計對其變形的限值；關鍵詞：地基變形允許值第24頁，共100頁。1.常規(guī)設計：上部結構獨立設計基礎設計：承載力計算、沉降驗算2.設計規(guī)范、施工規(guī)范、驗收規(guī)范一套系列規(guī)范又相互獨立3.房屋鑒定第25頁，共100頁。一直到送審稿還有具體規(guī)定，最后定稿取消北京市地方標準建筑基坑支護技術規(guī)程DB11/489-2007中規(guī)定，“當無明確要求時，最大水平變形限值：一級基坑為0.002h，二級基坑為0.004h，三級基坑為0.006h。”新修訂的深圳市標準深圳地區(qū)建筑深基坑支護技

11、術規(guī)范湖北省地方標準基坑工程技術規(guī)程DB42/159-2004中規(guī)定，“基坑監(jiān)測項目的監(jiān)控報警值，如設計有要求時，以設計要求為依據，如設計無具體要求時，可按如下變形量控制：重要性等級為一級的基坑，邊坡土體、支護結構水平位移（最大值）監(jiān)控報警值為30mm；重要性等級為二級的基坑，邊坡土體、支護結構水平位移（最大值）監(jiān)控報警值為60mm。第26頁，共100頁。第27頁，共100頁。引入一個新名詞2.1.6 支擋式結構 retaining structure 以擋土構件和錨桿或支撐為主的，或僅以擋土構件為主的支護結構。錨拉式結構支撐式結構懸臂式結構雙排樁支護結構與主體結構結合的逆作法第28頁，共10

12、0頁。取消逆作拱墻一章新增雙排樁一節(jié)第29頁，共100頁。土壓力第30頁，共100頁。土壓力計算新舊規(guī)范差異圖3.4.2 土壓力計算1.基坑底以下主動土壓力第31頁，共100頁。原規(guī)范第32頁，共100頁。原規(guī)范第33頁，共100頁。新規(guī)范3.1.14 土壓力及水壓力計算、土的各類穩(wěn)定性驗算時，土、水壓力的分、合算方法及相應的土的抗剪強度指標類別應符合下列規(guī)定：1 對地下水位以上的各類土，土壓力計算、土的滑動穩(wěn)定性驗算時，對粘性土、粘質粉土，土的抗剪強度指標應采用三軸固結不排水抗剪強度指標ccu、cu或直剪固結快剪強度指標ccq、cq，對砂質粉土、砂土、碎石土，土的抗剪強度指標應采用有效應力強

13、度指標c、；2 對地下水位以下的粘性土、粘質粉土，可采用土壓力、水壓力合算方法，土壓力計算、土的滑動穩(wěn)定性驗算可采用總應力法；此時，對正常固結和超固結土，土的抗剪強度指標應采用三軸固結不排水抗剪強度指標ccu、cu或直剪固結快剪強度指標ccq、cq，對欠固結土，宜采用有效自重壓力下預固結的三軸不固結不排水抗剪強度指標cuu、uu；第34頁，共100頁。3 對地下水位以下的砂質粉土、砂土和碎石土，應采用土壓力、水壓力分算方法，土壓力計算、土的滑動穩(wěn)定性驗算應采用有效應力法；此時，土的抗剪強度指標應采用有效應力強度指標c、，對砂質粉土，缺少有效應力強度指標時，也可采用三軸固結不排水抗剪強度指標cc

14、u、cu或直剪固結快剪強度指標ccq、cq代替，對砂土和碎石土，有效應力強度指標可根據標準貫入試驗實測擊數和水下休止角等物理力學指標取值；土壓力、水壓力采用分算方法時，水壓力可按靜水壓力計算；當地下水滲流時，宜按滲流理論計算水壓力和土的豎向有效應力；當存在多個含水層時，應分別計算各含水層的水壓力；4 有可靠的地方經驗時，土的抗剪強度指標尚可根據室內、原位試驗得到的其他物理力學指標，按經驗方法確定。第35頁，共100頁。粘質粉土可采用總應力法砂質粉土應采用土壓力、水壓力分算方法第36頁，共100頁。新規(guī)范增補與細化2 在支護結構土壓力的影響范圍內，存在相鄰建筑物地下墻體等穩(wěn)定界面時，可采用庫侖土

15、壓力理論計算界面內有限滑動楔體產生的主動土壓力，此時，同一土層的土壓力可采用沿深度線性分布形式；3 需要嚴格限制支護結構的水平位移時，支護結構外側的土壓力宜取靜止土壓力；4 有可靠經驗時，可采用支護結構與土相互作用的方法計算土壓力。第37頁，共100頁。第38頁，共100頁。第39頁，共100頁。穩(wěn)定性驗算1.懸臂式支擋結構1.抗傾覆計算嵌固深度第40頁，共100頁。原規(guī)范第41頁，共100頁。1.懸臂式支擋結構Kem嵌固穩(wěn)定安全系數；安全等級為一級、二級、三級的懸臂式支擋結構， Kem分別不應小于1.25、1.2、1.15；懸臂式支擋結構可不進行抗滑移、抗整體穩(wěn)定性、抗隆起穩(wěn)定性驗算按抗傾覆

16、計算的嵌固深度大于抗滑移、抗整體穩(wěn)定性、抗隆起計算的嵌固深度懸臂式支擋結構與原規(guī)范相同第42頁，共100頁。2.單層錨桿和單層支撐支擋結構Kem嵌固穩(wěn)定安全系數；安全等級為一級、二級、三級的錨拉式支擋結構和支撐式支擋結構， Kem分別不應小于1.25、1.2、1.15；第43頁，共100頁。原規(guī)程第44頁，共100頁。原規(guī)程第45頁，共100頁。原規(guī)程原規(guī)程對支擋式結構彈性支點法的計算過程的規(guī)定是：先計算擋土構件的嵌固深度，按原規(guī)程規(guī)定的確定擋土構件嵌固深度后，一些原本需要驗算的穩(wěn)定性問題自然滿足要求了。但這樣帶來了一個問題，嵌固深度必須按原規(guī)程的計算方法確定，假如設計需要嵌固深度短一些，可能

17、按此設計的支護結構會不能滿足原規(guī)程未作規(guī)定的某種穩(wěn)定性要求。另外對有些缺少經驗的設計者，可能會誤以為不需考慮這些穩(wěn)定性問題，而忽視必要的土力學概念。新舊規(guī)范表達與計算方法有較大改變第46頁，共100頁。2.單多層錨桿支擋結構整體穩(wěn)定性驗算第47頁，共100頁。單多層錨桿支擋結構增加了錨桿拉力對圓弧滑動體圓心的抗滑力矩項為了適用于地下水位以下的圓弧滑動體，并考慮到滑弧同時穿過砂土、粘性土的計算問題，對原規(guī)程整體滑動穩(wěn)定性驗算公式作了修改。第48頁，共100頁。原規(guī)程第49頁，共100頁。單多層錨桿支擋結構Ks圓弧滑動整體穩(wěn)定安全系數；安全等級為一級、二級、三級的錨拉式支擋結構， Ks分別不應小于

18、1.35、1.3、1.25；第50頁，共100頁。單層、多層內撐支擋結構1、采用圓弧滑動條分法驗算整體穩(wěn)定(以內撐點為圓心2、理論上內撐剛度足夠，不需要驗算傾覆、滑移、整體穩(wěn)定第51頁，共100頁。錨桿和支撐支擋結構擋土構件底抗隆起穩(wěn)定性第52頁，共100頁。錨桿和支撐支擋結構第53頁，共100頁。錨桿和支撐支擋結構本規(guī)程驗算公式取轉動點在最下道支撐或錨拉點處。在平衡力系中，樁、墻在轉動點截面處的抗彎力矩被忽略不計。第54頁，共100頁。雙排樁結構的嵌固穩(wěn)定性4.12.5 雙排樁結構的嵌固穩(wěn)定性應符合下式規(guī)定（圖4.12.5）： （4.12.5）式中： Kem嵌固穩(wěn)定安全系數；安全等級為一級、

19、二級、三級的支擋式結構，Kem分別不應小于1.25、1.2、1.15；第55頁，共100頁。土釘墻5.1.2 微型樁、水泥土樁復合土釘墻，滑弧穿過其嵌固段的土條可適當考慮樁的抗滑作用。第56頁，共100頁。5.1.3 基坑底面下有軟土層的土釘墻結構應進行坑底隆起穩(wěn)定性驗算，驗算可采用下列公式（圖5.1.3）。第57頁，共100頁。第58頁，共100頁。第59頁，共100頁。結構分析4.1.1 支擋式結構應根據結構的具體形式與受力、變形特性等采用下列分析方法：1 錨拉式支擋結構，可將整個結構分解為擋土結構、錨拉結構（錨桿及腰梁、冠梁）分別進行分析；擋土結構宜采用平面桿系結構彈性支點法進行分析；作

20、用在錨拉結構上的荷載應取擋土結構分析時得出的支點力；2 支撐式支擋結構，可將整個結構分解為擋土結構、內支撐結構分別進行分析；擋土結構宜采用平面桿系結構彈性支點法進行分析；內支撐結構可按平面結構進行分析，擋土結構傳至內支撐的荷載應取擋土結構分析時得出的支點力；對擋土結構和內支撐結構分別進行分析時，應考慮其相互之間的變形協調；3 懸臂式支擋結構、雙排樁支擋結構，宜采用平面桿系結構彈性支點法進行結構分析；4 當有可靠經驗時，可采用空間結構分析方法對支擋式結構進行整體分析或采用結構與土相互作用的分析方法對支擋式結構與基坑土體進行整體分析。第60頁，共100頁。4.1.2 支擋式結構應對下列設計工況進行

21、結構分析，并應按其中最不利作用效應進行支護結構設計：1 基坑開挖至坑底時的受力狀況；2 對錨拉式和支撐式支擋結構，基坑開挖至各層錨桿或支撐施工面時的受力狀況；3 在主體地下結構施工過程中需要以主體結構構件替換支撐或錨桿的受力狀況；此時，主體結構構件應滿足替換后各設計工況下的承載力、變形及穩(wěn)定性要求；4 對水平內支撐式支擋結構，基坑各邊水平荷載不對等的各種受力狀況。第61頁，共100頁。結構分析第62頁，共100頁。 第63頁，共100頁。第64頁，共100頁。第65頁，共100頁。雙排樁結構第66頁，共100頁。第67頁，共100頁。第68頁，共100頁。錨桿設計 （使用最廣泛，調整較大）第6

22、9頁，共100頁。第70頁，共100頁。第71頁，共100頁。第72頁，共100頁。原規(guī)范第73頁，共100頁。第74頁，共100頁。第75頁，共100頁。原規(guī)范第76頁，共100頁。11、內支撐結構設計結構選型原則 5條。內支撐結構宜采用超靜定結構；在復雜環(huán)境或軟弱土質中，應選用平面或空間的超靜定結構。內支撐結構，應考慮支護結構個別構件的提前失效而導致土壓力作用位置的轉移，并宜設置必要的贅余支撐。施工與檢測 第77頁，共100頁。12、支護結構與主體結構的結合及逆作法 支護結構與主體結構相結合的工程類型可采用以下幾類：1)周邊地下連續(xù)墻“兩墻合一”結合坑內臨時支撐系統(tǒng)；2)周邊臨時圍護墻結合

23、坑內水平梁板體系替代支撐；3)支護結構與主體結構全面相結合。 第78頁，共100頁。4.9.6 內支撐結構分析時，應同時考慮下列作用： 1 由擋土構件傳至內支撐結構的水平荷載； 2 支撐結構自重；當支撐作為施工平臺時，尚應考慮施工荷載； 3 當溫度改變引起的支撐結構內力不可忽略不計時，應考慮溫度應力； 4 當支撐立柱下沉或隆起量較大時，應考慮支撐立柱與擋土構件之間差異沉降產生的作用。第79頁，共100頁。4.9.8 支撐構件的受壓計算長度應按下列規(guī)定確定：1 水平支撐在豎向平面內的受壓計算長度，不設置立柱時，應取支撐的實際長度；設置立柱時，應取相鄰立柱的中心間距；2 水平支撐在水平平面內的受壓

24、計算長度，對無水平支撐桿件交匯的支撐，應取支撐的實際長度；對有水平支撐桿件交匯的支撐，應取與支撐相交的相鄰水平支撐桿件的中心間距；當水平支撐桿件的交匯點不在同一水平面內時，其水平平面內的受壓計算長度宜取與支撐相交的相鄰水平支撐桿件中心間距的1.5倍；3 對豎向斜撐，應按本條第12款的規(guī)定確定受壓計算長度。第80頁，共100頁。4.9.10 立柱的受壓承載力可按下列規(guī)定計算：1 在豎向荷載作用下，內支撐結構按框架計算時，立柱應按偏心受壓構件計算；內支撐結構的水平構件按連續(xù)梁計算時，立柱可按軸心受壓構件計算；2 立柱的受壓計算長度應按下列規(guī)定確定：1）單層支撐的立柱、多層支撐底層立柱的受壓計算長度

25、應取底層支撐至基坑底面的凈高度與立柱直徑或邊長的5倍之和；2）相鄰兩層水平支撐間的立柱受壓計算長度應取水平支撐的中心間距；3 立柱的基礎應滿足抗壓和抗拔的要求。第81頁，共100頁。4.11.2 支護結構與主體結構相結合時，應分別按基坑支護各設計狀況與主體結構各設計狀況進行設計。與主體結構相關的構件之間的結點連接、變形協調與防水構造應滿足主體結構的設計要求。按支護結構設計時，作用在支護結構上的荷載除應符合本規(guī)程第3.4節(jié)、第4.9節(jié)的規(guī)定外，尚應同時考慮施工時的主體結構自重及施工荷載；按主體結構設計時，作用在主體地下結構外墻上的土壓力應采用靜止土壓力。第82頁，共100頁。8、地下連續(xù)墻設計

26、目前地下連續(xù)墻在基坑工程中已有廣泛的應用，尤其在深大基坑和環(huán)境條件要求嚴格的基坑工程，以及支護結構與主體結構相結合的工程。 其他內容（施工與檢測）與排樁類似第83頁，共100頁。13、雙排樁設計 （新增加）雙排樁結構是本規(guī)程的新增內容。實際的基坑工程中，在某些特殊條件下，錨桿、土釘、支撐受到實際條件的限制而無法實施，而采用單排懸臂樁又難以滿足承載力、基坑變形等要求或者采用單排懸臂樁造價明顯不合理的情況下，雙排樁剛架結構是一種可供選擇的基坑支護結構形式。 目前基坑支護規(guī)范中尚沒有提出雙排樁結構計算方法，使得一些設計者對如何設計雙排樁還處于一種模糊狀態(tài)。本規(guī)程根據以往的雙排樁工程實例總結及通過模型試驗與工程測試的研究，提出一種雙排樁的設計計算的簡化