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1、第七章第七章基坑工程基坑工程基础工程基础工程退出退出退出退出退出退出7.1 概述概述7.2支护结构类型及适用范围支护结构类型及适用范围7.3支护结构的设计依据支护结构的设计依据7.4水泥搅拌桩支护结构设计水泥搅拌桩支护结构设计7.5排桩支护结构设计与计算排桩支护结构设计与计算7.6基坑稳定性分析基坑稳定性分析7.1 概 述基坑基坑为进行建筑物（包括构筑物）基础与地下室的为进行建筑物（包括构筑物）基础与地下室的施工所开挖的地面以下空间施工所开挖的地面以下空间基坑工程基坑工程为保证基坑施工以及主体地下结构的安全为保证基坑施工以及主体地下结构的安全和周围环境不受损害，需对基坑工程进行一系列勘察、和周
2、围环境不受损害，需对基坑工程进行一系列勘察、设计、施工和检测工作，这项综合性工程称为设计、施工和检测工作，这项综合性工程称为基坑工程特点：基坑工程特点：1.1.区域性区域性工程地质和水文地质条件不同，基坑工程差异很大工程地质和水文地质条件不同，基坑工程差异很大2.2.综合性综合性基坑工程涉及强度、变形、渗流三个基本课题基坑工程涉及强度、变形、渗流三个基本课题3.3.时空效应时空效应支护结构所受荷载（如土压力）及其产生的应力、支护结构所受荷载（如土压力）及其产生的应力、变形在时间上、空间上有较强的变异性变形在时间上、空间上有较强的变异性4.4.环境效应环境效应基坑开挖、降水引起周边场地土应力和地
3、下水改变基坑开挖、降水引起周边场地土应力和地下水改变5.5.风险性风险性基坑工程为临时工程，安全储备相对较小基坑工程为临时工程，安全储备相对较小基坑侧壁安全等级及重要性系基坑侧壁安全等级及重要性系数数安全等级安全等级破坏后果破坏后果 0一级一级支护结构破坏，土体失稳或过大变形对基坑周边环支护结构破坏，土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响很严重境及地下结构施工影响很严重1.10二级二级支护结构破坏，土体失稳或过大变形对基坑周边环支护结构破坏，土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响一般境及地下结构施工影响一般1.00三级三级支护结构破坏，土体失稳或过大变形对基坑周边环支护
4、结构破坏，土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响不严重境及地下结构施工影响不严重0.90基基坑坑工工程程的的工工作作内内容容基坑技术人员的技能基坑技术人员的技能1.1.岩土工程知识和经验岩土工程知识和经验2.2.建筑结构和力学知识建筑结构和力学知识3.3.施工经验施工经验4.4.工程所在场地的施工条件和经验工程所在场地的施工条件和经验第七章第七章基坑工程基坑工程基础工程基础工程退出退出退出退出退出退出7.1 概述概述7.2支护结构类型及适用范围支护结构类型及适用范围7.3支护结构的设计依据支护结构的设计依据7.4水泥搅拌桩支护结构设计水泥搅拌桩支护结构设计7.5排桩支护结构设计与计
5、算排桩支护结构设计与计算7.6基坑稳定性分析基坑稳定性分析7.2 7.2 支护结构类型及适用范围支护结构类型及适用范围1.1.常见的支护结构常见的支护结构深基坑支护体系深基坑支护体系围护墙围护墙内支撑或土层锚杆内支撑或土层锚杆水泥土水泥土 搅拌桩挡墙搅拌桩挡墙用于开挖深度用于开挖深度57m的的基坑。基坑。适用适用：软粘土地段，环境保护要求不高软粘土地段，环境保护要求不高的情况。的情况。优点优点：施工低噪声、低振动，结构止水性好，：施工低噪声、低振动，结构止水性好，造价经济。造价经济。1.1.常见围护墙结构常见围护墙结构缺点缺点：围护挡墙较宽，一般需要：围护挡墙较宽，一般需要34m布置形式布置形
6、式：实体式、空腹式、格构式、拱型或拱型加灌注桩等：实体式、空腹式、格构式、拱型或拱型加灌注桩等钢板桩钢板桩用于开挖深度用于开挖深度310m的的基坑，用打入法打入土中基坑，用打入法打入土中既挡土又挡水。既挡土又挡水。具有较高的可靠性和耐久性，可以回收重复适用。具有较高的可靠性和耐久性，可以回收重复适用。与多道钢支撑结合，可适合软土地区的较深基坑，与多道钢支撑结合，可适合软土地区的较深基坑，施工方便，工期短。施工方便，工期短。缺点：缺点：钢板桩的刚度比排桩和地下连续墙小，开挖后扰度变形较大，钢板桩的刚度比排桩和地下连续墙小，开挖后扰度变形较大，打拔桩振动噪声大，容易引起土体移动，导致周围地基较大沉
7、陷打拔桩振动噪声大，容易引起土体移动，导致周围地基较大沉陷钻（冲，挖）灌注桩挡墙钻（冲，挖）灌注桩挡墙1.1.直径直径6001000mm，桩长，桩长1530m，组成排桩式挡墙，顶部浇筑钢筋混凝土圈梁，组成排桩式挡墙，顶部浇筑钢筋混凝土圈梁，用于开挖深度用于开挖深度613m的的基坑。基坑。2.2.优点优点施工低噪声、低振动，刚度较大，就地浇筑施工，施工低噪声、低振动，刚度较大，就地浇筑施工，对周围环境影响小，对周围环境影响小，3.3.适用：适用：适合软弱地层使用适合软弱地层使用4.4.缺点：缺点：接头部分隔水性差接头部分隔水性差地下连续墙地下连续墙用于开挖深度达用于开挖深度达10m以上的以上的基
8、坑或施工条件较困难情况基坑或施工条件较困难情况采用逆筑法和半逆筑法施工采用逆筑法和半逆筑法施工优点优点：施工低噪声、低振动，整体刚度较大，就地浇筑施工，对环：施工低噪声、低振动，整体刚度较大，就地浇筑施工，对环境影响小，墙接头止水效果好等，可以作为永久性结构境影响小，墙接头止水效果好等，可以作为永久性结构适用适用：适合于软弱土层和建筑设施密集的适合于软弱土层和建筑设施密集的城市市区的深基坑。城市市区的深基坑。土钉墙及复合土钉墙土钉墙及复合土钉墙1.1.土钉墙支护是由被加固的原位土体、土钉和喷射于坡面上的混土钉墙支护是由被加固的原位土体、土钉和喷射于坡面上的混凝土面板组成。凝土面板组成。2.2.
9、土钉土钉土钉一般是通过钻孔、插筋、注浆来设置的，也可以通过直接土钉一般是通过钻孔、插筋、注浆来设置的，也可以通过直接打入较粗的钢管、钢筋或型钢打入较粗的钢管、钢筋或型钢 形成形成3.3.适用适用适用于地下水位以上的粘性土、砂土和碎石土等地层。对于淤适用于地下水位以上的粘性土、砂土和碎石土等地层。对于淤泥或淤泥质土等，常用复合土钉墙，泥或淤泥质土等，常用复合土钉墙，4.4.深度一般不超过深度一般不超过12mSMWSMW工法工法1.1.SMWSMW工法是工法是在深层搅拌水泥土挡墙中插入型钢或其它芯材形成，同在深层搅拌水泥土挡墙中插入型钢或其它芯材形成，同时具有时具有 承载力和防渗两种功能的支护型式
10、。承载力和防渗两种功能的支护型式。2.2.适用于软粘土地层适用于软粘土地层3.3.优点优点施工速度快、对环境污染小、施工方法简单，造价低等施工速度快、对环境污染小、施工方法简单，造价低等支撑结构类型支撑结构类型根据材料：钢支撑、钢筋混凝土支撑根据材料：钢支撑、钢筋混凝土支撑支撑体系结构形式支撑体系结构形式：单跨压杆式支撑、多跨压杆式支撑：单跨压杆式支撑、多跨压杆式支撑2.内支撑方案单跨压杆式多跨压杆式支撑布置基本形式：支撑布置基本形式：水平支撑体系水平支撑体系对撑、对撑桁架、斜角撑、角撑桁架、八字撑、边桁架、边系杆对撑、对撑桁架、斜角撑、角撑桁架、八字撑、边桁架、边系杆3.3.支护结构选型支护
11、结构选型（表7-2）竖向支撑体系竖向支撑体系由围檩、竖向斜撑、斜撑基础、水平联系杆、立柱等组成由围檩、竖向斜撑、斜撑基础、水平联系杆、立柱等组成（大而浅的基坑）第七章第七章基坑工程基坑工程基础工程基础工程退出退出退出退出退出退出7.1 概述概述7.2支护结构类型及适用范围支护结构类型及适用范围7.3支护结构的设计依据支护结构的设计依据7.4水泥搅拌桩支护结构设计水泥搅拌桩支护结构设计7.5排桩支护结构设计与计算排桩支护结构设计与计算7.6基坑稳定性分析基坑稳定性分析7.3 支护结构的设计依据1.勘察报告分析场地地层结构和岩土物理力学性质支护方式建议，计算参数及支护结构设计原则地下水控制方式和计
12、算参数基坑开挖过程中应注意的问题及其防治措施施工中应进行的现场检测项目2.2.基坑周边环境调查基坑周边环境调查地面建筑物地面建筑物，深基坑周围约，深基坑周围约三倍基坑开挖深度三倍基坑开挖深度的影响范围内的建的影响范围内的建筑结构类型、层数、基础类型、埋深、基础荷载大小等筑结构类型、层数、基础类型、埋深、基础荷载大小等地下管线地下管线，主要指煤气管、上下水管、电缆及电话线等管线和管，主要指煤气管、上下水管、电缆及电话线等管线和管道的分布和性状道的分布和性状地表、地下水地表、地下水，场地周围地表水的汇流、排泄；地下水管渗漏情，场地周围地表水的汇流、排泄；地下水管渗漏情况及其对基坑开挖影响程度况及其
13、对基坑开挖影响程度道路情况道路情况，基坑周围道路距离及车辆载重情况，基坑周围道路距离及车辆载重情况3.3.支护结构设计原则支护结构设计原则满足边坡和支护结构稳定要求满足边坡和支护结构稳定要求，即不产生倾覆、滑移和整体或局，即不产生倾覆、滑移和整体或局部失稳；基坑底部不产生隆起、管涌；锚杆系统不至于抗拔失效部失稳；基坑底部不产生隆起、管涌；锚杆系统不至于抗拔失效满足支护结构构件不弯曲、剪断和压屈满足支护结构构件不弯曲、剪断和压屈水平位移和地基沉降不超过允许值水平位移和地基沉降不超过允许值第七章第七章基坑工程基坑工程基础工程基础工程退出退出退出退出退出退出7.1 概述概述7.2支护结构类型及适用范
14、围支护结构类型及适用范围7.3支护结构的设计依据支护结构的设计依据7.4水泥搅拌桩支护结构设计水泥搅拌桩支护结构设计7.5排桩支护结构设计与计算排桩支护结构设计与计算7.6基坑稳定性分析基坑稳定性分析7.4 7.4 水泥搅拌桩支护结构设计水泥搅拌桩支护结构设计深层搅拌桩支护形式深层搅拌桩支护形式壁状支护壁状支护格栅状支护格栅状支护深层搅拌桩支护结构是将搅拌桩相互搭接而成，平面布置深层搅拌桩支护结构是将搅拌桩相互搭接而成，平面布置可采用壁状体，如图。若壁状的挡土宽度不够时，可加大可采用壁状体，如图。若壁状的挡土宽度不够时，可加大宽度，做成格栅状支护结构。宽度，做成格栅状支护结构。深层搅拌桩支护结
15、构深层搅拌桩支护结构断面形式断面形式一、刚性自立式挡墙的破坏模式一、刚性自立式挡墙的破坏模式水泥土墙的设计水泥土墙的设计倾覆破坏倾覆破坏地基整体破坏地基整体破坏墙趾外移破坏墙趾外移破坏作用在挡土墙的力作用在挡土墙的力1.1.墙身自重：墙身自重：W2.2.土压力：根据挡土墙的位移确定土压力：根据挡土墙的位移确定 主动土压力主动土压力Pa ；被动土压力被动土压力Pp：忽略不计3.3.基底反力：基底反力：竖向分力：竖向分力：V 水平分力：水平分力：HPadWVHPp二、水泥搅拌桩挡土墙的计算二、水泥搅拌桩挡土墙的计算1.1.根据土质情况和基坑开挖深度根据土质情况和基坑开挖深度H，按经验，按经验初定桩
16、长和墙宽初定桩长和墙宽L=（1.82.2）HB=（1.70.95）H2.抗滑稳定性计算抗滑稳定性计算3.抗倾覆稳定性验算抗倾覆稳定性验算3.1 aphEEWK 墙体滑动力墙体抗滑力4.100 aappRhEhEWbMMKBb bEpEaWhpha4.整体稳定性验算整体稳定性验算当坑底有软弱土层时当坑底有软弱土层时Wi iqLDbiO niiiiiniiiiiiiibqbqlcK11sin)(tancos)(5.墙体应力验算墙体应力验算正应力正应力)61(minmaxiiiiBeBW 2maxuq 2minLq 剪应力剪应力21jiiaiqBWE 按总应力法计算系数按总应力法计算系数K1.2P183P183例题例题7-17-16.墙体基底地基承载力验算墙体基底地基承载力验算)61(minmaxBeBW f2.1max 0min 7.水泥土挡墙墙顶水平位移的计算水泥土挡墙墙顶水平位移的计算DBLH1000max2 d d 非线性有限元法非线性有限元法假定为平面应变问题假定为平面应变问题经验公式法经验公式法弹性地基弹性地基“m”法法230000236824mDHmImDDHMyB BmDIm
