基坑工程設(shè)計(jì)案例教案課件

1、 基坑工程3.1 概 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，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(gè)方面。圍護(hù)結(jié)構(gòu)通常是一種臨時(shí)結(jié)構(gòu)，安全儲(chǔ)備較小，具有比較大的風(fēng)險(xiǎn)?；又ёo(hù)設(shè)計(jì)使用期限不應(yīng)小于1年。 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。上海浦東綠洲中環(huán)中心 鋼管內(nèi)支撐的優(yōu)點(diǎn)是施工速度快，裝拆方便；缺點(diǎn)是支撐的剛度略差，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)易變形

2、。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(dòng)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(yùn)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)型式及分類放坡開挖及簡易支護(hù)懸臂式圍護(hù)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)拉錨式圍護(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)土袋短樁基坑簡易支護(hù)

3、土袋或塊石支護(hù) 短樁支護(hù) 放坡開挖及簡易支護(hù) 邊坡高度與坡度控制巖土類別狀態(tài)及風(fēng)化程度允許坡高允許坡度硬質(zhì)巖石微風(fēng)化中等風(fēng)化強(qiáng)風(fēng)化121081：0.101：0.201：0.201：0.351：0.351：0.50軟質(zhì)巖石微風(fēng)化中等風(fēng)化強(qiáng)風(fēng)化8881：0.351：0.501：0.501：0.751：0.751：1.00砂土中密以上51：1.00基坑頂面無載重1：1.25基坑頂面有靜載1：1.50基坑頂面有動(dòng)載粉土稍濕51：0.75基坑頂面無載重1：1.00基坑頂面有靜載1：1.25基坑頂面有動(dòng)載邊坡允許坡度值巖土類別狀態(tài)及風(fēng)化程度允許坡高允許坡度粉質(zhì)粘土堅(jiān)硬硬塑可塑5541：0.33基坑頂面無載

4、重1：0.50基坑頂面有靜載1：0.75基坑頂面有動(dòng)載1：1.001：1.25基坑頂面無載重1：1.251：1.50基坑頂面無載重粘土堅(jiān)硬硬塑可塑5541：0.331：0.751：1.001：1.251：1.251：1.50雜填土中密、密實(shí)的建筑垃圾土51：0.751：1.00邊坡允許坡度值（續(xù)） 邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算需要進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算的情況有以下幾種： 坡頂有堆載； 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； 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45。 土質(zhì)邊坡的穩(wěn)定分析可用圓弧滑動(dòng)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

5、能滑動(dòng)面進(jìn)行驗(yàn)算。 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)； 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、SMW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。 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； 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； 適用條件：寬度較大，開挖較淺，周圍場(chǎng)地較寬，對(duì)變形要求不高的基坑。重力式水泥土墻 斷面圖 平面圖 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； 支撐材料：擋土材料有鋼筋混凝土樁

6、、地下連續(xù)墻，支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； 適用條件：各種土層和基坑深度。內(nèi)撐式圍護(hù)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； 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； 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。拉錨式圍護(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； 支撐材料：由土釘及鋼筋混凝土面板構(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、雜填土及非松散砂土、碎石土

7、。鋼筋混凝土樁水泥攪拌樁連拱式支護(hù)結(jié)構(gòu)平面圖高壓噴射樁鉆孔灌注樁灌注樁與高壓噴射樁組合支護(hù)型鋼深層攪拌樁SMW工法樁組合支護(hù)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)分類支護(hù)結(jié)構(gòu)擋土部分支撐部分透水擋土結(jié)構(gòu)止水擋土結(jié)構(gòu) H型鋼、工字鋼+插板 疏排灌注樁+鋼絲網(wǎng)水泥抹面 密排灌注樁、預(yù)制樁 雙排樁擋土 連拱式灌注樁 土釘墻 地下連續(xù)墻 深層攪拌樁、墻 深層攪拌樁+灌注樁 密排樁+高壓噴射樁 鋼板樁 閉合拱圈墻 自立式樁、墻 錨拉支護(hù) 土層錨桿 水平支撐、斜撐 環(huán)梁支護(hù)系統(tǒng)3.3 支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載 水、土壓力計(jì)算 水、土壓力分算方法 對(duì)于透水性比較大的砂性土和粉土，分別計(jì)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(jì)算）和水

8、壓力（按靜水壓力計(jì)算），然后疊加作用在圍護(hù)結(jié)構(gòu)上。 水、土壓力合算方法 對(duì)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(jì)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(jì)算點(diǎn)的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 (kPa)；當(dāng) pak H。 土釘間距 土釘間距：1.22.0m（軟土可1.0m）； 垂直間距按土層分布及計(jì)算確定； 上下插筋交叉排列 土釘筋材尺寸 筋材材料：鋼筋、角鋼、鋼管等； 鋼筋：18mm 32mm，級(jí)以上螺紋鋼筋； 角鋼：L15mm50mm50mm； 鋼管： 50mm。 土釘傾角：020之間 傾角?。褐ёo(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，

9、利于插入下層較好土層。 注漿材料：水泥砂漿、水泥漿 支護(hù)面層 臨時(shí)性結(jié)構(gòu)：50150mm厚鋼筋網(wǎng)噴射混凝土， 6mm 8mm的級(jí)鋼筋焊成150300mm的方格網(wǎng)片； 永久性結(jié)構(gòu)： 150250mm厚鋼筋網(wǎng)噴射混凝土，可設(shè)兩層鋼筋網(wǎng)，分兩層噴成。 土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)的抗拉承載力計(jì)算 驗(yàn)算公式荷載折減系數(shù)j 個(gè)土釘位置處基坑水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值固結(jié)快剪指標(biāo)土釘抗拉抗力分項(xiàng)系數(shù)j 根土釘受拉荷載標(biāo)準(zhǔn)值j 根土釘受拉承載力設(shè)計(jì)值j 根土釘直徑lihTuj（+k）/2主動(dòng)區(qū)被動(dòng)區(qū)土的名稱土的狀態(tài)qsik填土1620淤泥1016淤泥質(zhì)土1620粘性土流塑軟塑可塑硬可塑硬塑堅(jiān)硬IL10.75 IL 10.50 IL 0

10、.750.25 IL 0.500 IL 0.25IL 0183030404053536565737380粉土稍密中密密實(shí)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)值土的名稱土的狀態(tài)qsik粉細(xì)砂稍密中密密實(shí)10 N 1515 N 30N30204040606080中砂稍密中密密實(shí)10 N 1515 N 30N30406060707090粗砂稍密中密密實(shí)10 N 1515 N 30N30609090120120150礫砂中密(密實(shí))N15130160 土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)外部穩(wěn)定分析 抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算WHBFtP0q0OEaEaxEay 抗滑移穩(wěn)定性驗(yàn)算 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)行分析計(jì)算。QihiWiiiR 土釘抗拉力計(jì)算 在土條 i 上作用有土體自重 Wi、地表荷載 Qi、土釘抗拉力 Rk、 Rk按以下公式計(jì)算并取較小者： 按土釘材料強(qiáng)度計(jì)算 按破裂面外土釘抗拔出能力計(jì)算 按破裂面內(nèi)土釘抗拔出能力計(jì)算破裂面外土釘錨固長度土釘端部與混凝土面板連接處的極限抗拔力 土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部穩(wěn)定驗(yàn)算Fs： 內(nèi)部穩(wěn)定安全系數(shù)H6m， Fs1.2；H=612m， Fs1.3；H12m， Fs1.4。 k 排