基礎(chǔ)工程趙明華第六章

6.基坑工程內(nèi)容提要基坑常用支護(hù)形式及其特點(diǎn)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)水土壓力計(jì)算懸臂式樁墻設(shè)計(jì)計(jì)算單支點(diǎn)與多支點(diǎn)樁墻計(jì)算基坑整體穩(wěn)定性分析地下水控制簡(jiǎn)介基本概念建筑基坑

指為進(jìn)行建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)與地下室施工所開挖的地面以下空間基坑工程

指對(duì)基坑進(jìn)行包括土體、降水和開挖在內(nèi)的一系列勘察、設(shè)計(jì)、施工和檢測(cè)等工作6.1.1基坑工程概念及特點(diǎn)6.1.1基坑工程概念及特點(diǎn)基坑工程特點(diǎn)一般為臨時(shí)性結(jié)構(gòu)，安全儲(chǔ)備相對(duì)較小，風(fēng)險(xiǎn)性較大具有很強(qiáng)的區(qū)域性、個(gè)案性、綜合性具有較強(qiáng)的時(shí)空效應(yīng)對(duì)周邊環(huán)境影響較大6.1.1基坑工程概念及特點(diǎn)設(shè)計(jì)施工要求滿足支護(hù)結(jié)構(gòu)本身強(qiáng)度、變形等安全要求的同時(shí)，確保周圍環(huán)境的安全保證安全可靠的前提下，具有較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效應(yīng)為施工提供最大限度的方便（如提供足夠的施工空間、地下水位以上施工），并保證施工安全

6.1.2常用形式及適用條件

放坡開挖及簡(jiǎn)易支護(hù)

適合：土質(zhì)好、開挖深度不大、有足夠放坡場(chǎng)所圖６.１基坑簡(jiǎn)易支護(hù)(a)土袋或塊石堆砌支護(hù)；(b)短樁支護(hù)6.1.2常用形式及適用條件懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)依靠足夠的入土深度和結(jié)構(gòu)抗彎能力維持坑壁穩(wěn)定；水平位移是支護(hù)深度的五次方，對(duì)開挖深度敏感；適合

土質(zhì)較好、開挖深度較淺圖６.２懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)6.1.2常用形式及適用條件水泥土樁墻支護(hù)結(jié)構(gòu)

特點(diǎn)：用深層攪拌機(jī)在地基深部將水泥和土體強(qiáng)制拌和而成；適合：軟土區(qū)的淺基坑(H≤6.0m)圖６.３隔柵式水泥土樁墻6.1.2常用形式及適用條件內(nèi)撐式支護(hù)結(jié)構(gòu)

特點(diǎn)包括支護(hù)樁或墻和內(nèi)支撐；內(nèi)支撐會(huì)占用施工空間。適合各種地基土層。

圖６.４內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)6.1.2常用形式及適用條件拉錨式支護(hù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：包括支護(hù)樁或墻和錨桿；適合：不宜用于軟粘土地層中圖６.５(a)地面拉錨(b)土層拉錨常常用用形形式式及及適適用用條條件件土釘釘墻墻支支護(hù)護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)特點(diǎn)點(diǎn)由被被加加固固的的原原位位土土體體、、土土釘釘和和砼砼面面板板組組成成；；適合合地下下水水位位以以上上的的粘粘性性土土、、砂砂土土和和碎碎石石土土等等，，不不適適合合于于淤淤泥泥或或淤淤泥泥質(zhì)質(zhì)土土圖６.６土土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)示意圖其他形形式雙排樁樁支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)連拱式式支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)逆作拱拱墻支支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)圖６.７其其它結(jié)結(jié)構(gòu)示示意圖圖常常用形形式及及適用用條件件水土壓壓力特特點(diǎn)水土壓壓力隨隨基坑坑開挖挖進(jìn)程程逐步步動(dòng)態(tài)態(tài)形成成；分布形形式主主要與與支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)的位位移形形式與與位移移量有有關(guān)，，且不不完全全對(duì)應(yīng)應(yīng)靜止止或主主動(dòng)狀狀態(tài)；；無(wú)支錨錨時(shí)一一般呈呈直線線分布布；有有支錨錨時(shí)，，土壓壓力一一般呈呈上下下小、、中間間大的的拋物物線或或更復(fù)復(fù)雜的的分布布形式式；6.2支支護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)側(cè)向水土壓壓力計(jì)算圖６.８理論假設(shè)土土壓力與實(shí)實(shí)測(cè)對(duì)比圖圖6.2支支護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)側(cè)向水土壓壓力計(jì)算工程中常采采用三角形形與經(jīng)驗(yàn)矩矩形兩種模模式：當(dāng)墻墻體位移較較大時(shí)一般般采用前者者，否則采采用后者；；基坑內(nèi)外有有穩(wěn)態(tài)滲流流時(shí)宜采用用流網(wǎng)法或或簡(jiǎn)化分布布圖計(jì)算。。圖6.9Terzaghi-Peck土壓力力分布修正正（a）砂;(b)中中等飽和軟軟粘土；(c)硬粘粘土6.2支支護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)側(cè)向水土壓壓力計(jì)算水土壓力計(jì)計(jì)算方法常采用蘭金金土壓力理理論計(jì)算，，并分以下下兩種形式式：水土分算分別計(jì)算水水、土壓力力后疊加，，其中土壓壓力取土的的g'、c'、j'計(jì)算，適適用于砂性性土和粉土土。水土合算采用土的gsat、ccu、jcu計(jì)算總的水水土壓力，，適用于粘粘性土。6.3懸懸臂式樁墻墻計(jì)算極限平衡法法土壓力模式式：三角形形入土深t：靜力平衡衡條件(∑∑X＝0、∑M＝0)求解解，計(jì)算步步驟（略））樁墻實(shí)際嵌嵌深應(yīng)適當(dāng)當(dāng)放大(6-3)由剪力力為零零求出出最大大彎矩矩點(diǎn)深深度，，進(jìn)而而求出出最大大彎矩矩，再再據(jù)此此配筋筋圖６.１００極限限平衡衡法6.3懸懸臂式式樁墻墻計(jì)算算布魯姆姆簡(jiǎn)化化法土壓力力模式式：三三角形形入土深深度：：靜力力平衡衡條件件（∑∑M＝0））求解解，計(jì)計(jì)算步步驟（（略））樁墻實(shí)實(shí)際嵌嵌深應(yīng)應(yīng)適當(dāng)當(dāng)放大大(6-4)由剪力力為零零求出出最大大彎矩矩點(diǎn)深深度，，進(jìn)而而求出出最大大彎矩矩，再再據(jù)此此配筋筋圖６.１１１布魯魯姆法法6.4單單支點(diǎn)點(diǎn)樁墻墻計(jì)算算頂端支支錨處處無(wú)位位移簡(jiǎn)簡(jiǎn)化為為一簡(jiǎn)簡(jiǎn)支點(diǎn)點(diǎn)；底底端約約束則則視入入土深深而定定入土較較淺時(shí)時(shí)支錨點(diǎn)點(diǎn)A鉸鉸支、、下端端自由由；由∑MA＝0求求有效效嵌深深t并按式式(6-4)適適當(dāng)放放大圖６.１２２計(jì)計(jì)算簡(jiǎn)簡(jiǎn)圖6.4單單支點(diǎn)點(diǎn)樁墻墻計(jì)算算由∑X=0求求支點(diǎn)點(diǎn)錨固固力Ra：由剪力力為零零求出出最大大彎矩矩點(diǎn)深深度：：進(jìn)而求求出最最大彎彎矩，，再據(jù)據(jù)此配配筋6.4單單支點(diǎn)點(diǎn)樁墻墻計(jì)算算入土較較深時(shí)時(shí)支錨點(diǎn)點(diǎn)A鉸鉸支、、下端端嵌固固的超超靜定定梁，，按等等值值梁法法計(jì)算算確定反反彎點(diǎn)點(diǎn)O（（近似似以凈凈土壓壓力零零點(diǎn)代代替））圖６.13單單支點(diǎn)點(diǎn)樁墻墻計(jì)算算簡(jiǎn)圖圖6.4單單支點(diǎn)點(diǎn)樁墻墻計(jì)算算由等值值梁AO求求Ra和反彎彎點(diǎn)剪剪力Q0取下段段OC為隔隔離體體，由由∑MC＝0求求t，并按按式(1)放大大由等值值梁AO求求算最最大彎彎矩Mmax6.5多多支點(diǎn)點(diǎn)樁墻墻計(jì)算算土質(zhì)較較差，，基坑坑較深深時(shí)采采用，，支錨錨層數(shù)數(shù)及位位置根根據(jù)土土層分分布與與性質(zhì)質(zhì)、基基坑深深度、、支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)剛度度和材材料強(qiáng)強(qiáng)度以以及施施工要要求等等因素素確定定常用分分析計(jì)計(jì)算方方法：：等值梁梁法連續(xù)梁梁法支撐荷荷載1/2分擔(dān)擔(dān)法彈性支支點(diǎn)法法有限單單元法法6.6基基坑穩(wěn)穩(wěn)定性性分析析分析目目的：：確定合合理的的嵌固固深度度，或或驗(yàn)算算所設(shè)設(shè)計(jì)的的支擋結(jié)結(jié)構(gòu)是是否穩(wěn)穩(wěn)定和和合理理分析內(nèi)內(nèi)容整體穩(wěn)穩(wěn)定性性踢腳穩(wěn)穩(wěn)定性性坑底抗抗隆起起穩(wěn)定定性基坑抗抗?jié)B流流穩(wěn)定定性分析方方法：：工程地地質(zhì)對(duì)對(duì)比法法、力力學(xué)分分析法法基基坑整整體穩(wěn)穩(wěn)定性性分析析方法：：圓弧滑滑動(dòng)面面簡(jiǎn)單單條分分法，，按總總應(yīng)力力法計(jì)計(jì)算ci、ji—i土條底底的粘粘聚力力和內(nèi)內(nèi)摩擦擦角；；Li—i土條底底面面面積；；Wi—i土條重重量，，按飽飽和容容重計(jì)計(jì)算；；qi—i土條底底面傾傾角。。圖６６.１１4基基坑坑整整體體穩(wěn)穩(wěn)定定性性分分析析注意意：：對(duì)有有軟軟弱弱夾夾層層，，傾傾斜斜基基巖巖面面等等，，宜宜采采用用非非圓圓弧弧滑滑動(dòng)動(dòng)面面；；當(dāng)當(dāng)嵌嵌固固深深度度下下部部存存在在軟軟弱弱土土層層時(shí)時(shí)，，尚尚應(yīng)應(yīng)驗(yàn)驗(yàn)算算其其整整體體穩(wěn)穩(wěn)定定性性踢踢腳腳穩(wěn)穩(wěn)定定性性分分析析對(duì)象象：：?jiǎn)?多多)支支點(diǎn)點(diǎn)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)以以支支點(diǎn)點(diǎn)(最最下下層層支支點(diǎn)點(diǎn))為為轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)點(diǎn)點(diǎn)的的失失穩(wěn)穩(wěn)Mp—內(nèi)側(cè)側(cè)被被動(dòng)動(dòng)土土壓壓力力對(duì)對(duì)B點(diǎn)點(diǎn)的的力力矩矩；；Ma—外側(cè)側(cè)BD段段主主動(dòng)動(dòng)土土壓壓力力對(duì)對(duì)B點(diǎn)點(diǎn)的的力力矩矩；；Ep—基坑坑內(nèi)內(nèi)側(cè)側(cè)被被動(dòng)動(dòng)土土壓壓力力；；ea,b、ea,d—基坑外側(cè)B、D點(diǎn)土土壓力強(qiáng)度度；ht—最下層支點(diǎn)點(diǎn)離基坑底底的距離；；hd—支護(hù)結(jié)構(gòu)的的嵌固深度度。圖６.１5踢腳計(jì)計(jì)算簡(jiǎn)圖分析方法：：考慮墻體極極限彎矩的的抗隆起分分析法、普普朗特爾（（Prandtl））與太沙基基（Terzaghi）的抗抗隆起驗(yàn)算算法考慮墻體極極限彎矩的的抗隆起分分析假定開挖面面以下墻體體對(duì)抗隆起起有利，且土體沿墻墻底按圓弧弧滑動(dòng)：滑滑動(dòng)力為土自重gh及超載q0；抗滑力為為滑面抗剪強(qiáng)度度，要求：：6.6.3坑底抗抗隆起穩(wěn)定定性分析圖６.１6抗隆起分分析示意圖圖滑動(dòng)力矩：：抗滑力矩：：Mh—基坑底面面處墻體極極限抵抗彎彎矩，可取取該處墻體體設(shè)計(jì)彎矩矩注：采用試算法法計(jì)算，當(dāng)當(dāng)求得KL為最小時(shí)的的入土深即即為所求嵌嵌固深度hd，該法較適適用于中等等強(qiáng)度和較較軟弱的粘粘性土由于假定滑滑動(dòng)面通過過墻底，故故hd過小時(shí)該假假定顯然不不合理，與與實(shí)際不符符6.6.3坑底抗抗隆起穩(wěn)定定性分析太沙基和普朗朗特爾抗隆起起分析墻底平面為極極限承載力的的求解基準(zhǔn)面面，參照按Prandtl&Terzaghi公式，要求：：Prandtl公式，Terzaghi公式，坑坑底抗隆起起穩(wěn)定性分析析圖６.１7太太沙基和普普朗特爾抗隆隆起算法坑底抗流砂穩(wěn)穩(wěn)定性流砂：當(dāng)基坑坑底部向上的的動(dòng)水壓力(滲透力)j≥g'時(shí)產(chǎn)生近似按緊貼墻墻體最短路線線計(jì)算最大滲滲透力，則抗抗流砂穩(wěn)定安安全系數(shù)應(yīng):hw—墻后地下水位位埋深；gw—地下水重度，，kN/m3?；訚B流穩(wěn)穩(wěn)定性分析圖６.１8基基坑抗流砂砂驗(yàn)算基基坑滲流穩(wěn)穩(wěn)定性分析基坑底土突涌涌穩(wěn)定性原因：基底不透水層層較薄且其下下有較大水壓壓的滯水層或或承壓水層時(shí)時(shí)易發(fā)生基坑底土突涌涌穩(wěn)定性應(yīng)滿滿足hs—不透水層厚度度；H—承壓水高于含含水層頂板的的高度。，圖６.１9基基坑底抗突突涌穩(wěn)定性驗(yàn)驗(yàn)算注：若坑底土抗突突涌穩(wěn)定性不不滿足要求，，可采用隔水水擋墻隔斷滯滯水層、加固固基坑底部地地基等處理措措施。常用的處理措措施一般中粗砂以以上粒徑土用用水下開挖或或堵截法；中中砂和細(xì)砂土土用井點(diǎn)法和和管井法；淤淤泥或粘土用用真空法或電電滲法當(dāng)降水危及基基坑及周邊環(huán)環(huán)境時(shí)，宜采采用截水或回回灌法。截水水后基坑中的的水量或水壓壓較大時(shí)，宜宜采用坑內(nèi)降降水地下含水層滲滲透性強(qiáng)且厚厚度大時(shí)，可可采用“懸掛式豎向截截水＋坑內(nèi)井井點(diǎn)降水”或“懸掛式豎向截截水＋水平封封底”止水帷幕通常常采用水泥攪攪拌樁、旋噴噴樁等，其形形式有二：含含水層較薄，，穿過含水層層插入隔水層層或不透水層層中；含水層層較厚，懸吊吊在透水層中中6.7地下下水控制地下水控制方方法集水明排法降水法：輕型型井點(diǎn)法、噴噴射～、管井井～和深井泵泵～截水和回灌技技術(shù)：回灌溝溝、回灌井選擇降水方法法時(shí)應(yīng)注意充分調(diào)查含水水層的埋藏條條件及其水位位或水壓、透透水性及富水水性、地下水水的排泄能力力場(chǎng)地周圍地地下水的利利用情況場(chǎng)地條件(周圍建筑筑物及道路路情況、地地下水管線線埋設(shè)情況況)6.7地地下水控制制6.7地地下水控制制井點(diǎn)降水與與回灌溝回回灌井點(diǎn)降水與與井點(diǎn)回灌灌圖６.２0地下下水控制示示意圖附等值值梁概念一端固支，，一端簡(jiǎn)支支的梁(圖圖a)b點(diǎn)為彎矩反反彎點(diǎn)(圖圖b)若在b點(diǎn)切開為兩兩段梁，并并規(guī)定b點(diǎn)為左端梁梁的簡(jiǎn)支點(diǎn)點(diǎn)，則ab段內(nèi)的彎矩矩保持不變變，簡(jiǎn)支梁梁ab稱之為ac梁ab段的等值梁梁。附圖等值值梁法基本本原理9、靜夜四四無(wú)鄰，，荒居舊舊業(yè)貧。。。12月-2212月-22Friday,December23,202210、雨中黃黃葉樹，，燈下白白頭人。。。06:58:4606:58:4606:5812/23/20226:58:46AM11、以我獨(dú)獨(dú)沈久，，愧君相相見頻。。。12月-2206:58:4606:58Dec-2223-Dec-2212、故人江江海別，，幾度隔隔山川。。。06:58:4606:58:4606:58Friday,December23,202213、乍見翻翻疑夢(mèng)，，相悲各各問年。。。12月-2212月-2206:58:4606:58:46December23,202214、他鄉(xiāng)生白發(fā)發(fā)，舊國(guó)見青青山。。23十二月月20226:58:46上午06:58:4612月-2215、比不了得就就不比，得不不到的就不要要。。。十二月226:58上上午12月-2206:58December23,202216、行動(dòng)出成成果，工作作出財(cái)富。。。2022/12/236:58:4606:58:4623December202217、做前，能能夠環(huán)視四四周；做時(shí)時(shí)，你只能能或者最好好沿著以腳腳為起點(diǎn)的的射線向前前。。6:58:46上上午6:58上上午06:58:4612月-229、沒有失敗敗，只有暫暫時(shí)停止成成功！。12月-2212月-22Friday,December23,202210、很多事事情努力力了未必必有結(jié)果果，但是是不努力力卻什么么改變也也沒有。。。06:58:4606:58:4606:5812/23/20226:58:46AM11、成功就就是日復(fù)復(fù)一日那那一點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)小小努努力的積積累。。。12月-2206:58:4606:58Dec-2223-Dec-2212、世間成成事，不不求其絕絕對(duì)圓滿滿，留一一份不足足，可得得無(wú)限完完美。。。06:58:4606:58:4606:58Friday,December23,202213、不知香積寺寺，數(shù)里入云云峰。。12月-2212月-2206:58:4606:58:46December23,202214、意志堅(jiān)強(qiáng)的的人能把世界界放在手中像像泥塊一樣任任意揉捏。23十二月月20226:58:46上午06:58:4612月-2215、楚塞三湘接接，荊門九派派通。。。十二月226:58上上午12月-2206:58December23,202216、少年十五二二十時(shí)，步行行奪得胡馬騎騎。。2022/12/236:58:4606:58:4623December202217、空山新雨雨后，天氣氣晚來(lái)秋。。。6:58:46上上午6:58上上午06:58:4612月-229、楊柳散和和風(fēng)，青山山澹吾慮。。。12月-2212月-22Friday,December23,202210、閱讀一切切好書如同同和過去最最杰出的人人談話。06:58:4606:58:4606:5812/23/20226:58:46AM11、越是沒有有本領(lǐng)的就就越加自命命不凡。12月-2206:58:4606:58Dec-2223-Dec-2212、越是無(wú)無(wú)