基礎(chǔ)工程之基坑工程結(jié)構(gòu)計(jì)算培訓(xùn)講義

基坑工程5.5單點(diǎn)支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算

假定作用于地下連續(xù)墻上的水、土壓力均已知，且墻體和支撐的變形，不會(huì)引起墻體上的水、土壓力的變化。在計(jì)算過程中，首先采用土壓力計(jì)算的朗肯理論，確定作用于連續(xù)墻上的水、土壓力的大小和分布，然后用結(jié)構(gòu)力學(xué)方法，計(jì)算墻體和支撐的內(nèi)力，確定配筋量或驗(yàn)算截面強(qiáng)度。在引入一些假定后，還可以算出連續(xù)墻所需的入土深度，這種計(jì)算方法稱之為荷載結(jié)構(gòu)法。屬于此類方法的有等值梁法，太沙基法

1.等值梁法

等值梁法示意圖

等值梁法原理

采用等值梁法的關(guān)鍵是確定彎矩為0的位置，也即反彎點(diǎn)的位置，一旦確定，支護(hù)結(jié)構(gòu)的支點(diǎn)力、嵌固深度及結(jié)構(gòu)內(nèi)力（剪力和彎矩）就可以按照彈性結(jié)構(gòu)的連續(xù)梁法求解。規(guī)程JGJ120-99規(guī)定，單層支點(diǎn)支護(hù)結(jié)構(gòu)的反彎點(diǎn)的位置位于基坑底面以下水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值與水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值相等的位置，并據(jù)此計(jì)算支護(hù)結(jié)構(gòu)的支點(diǎn)力、嵌固深度，按照靜力平衡條件計(jì)算截面彎矩和剪力2.彈性地基梁法（修正的荷載結(jié)構(gòu)法）

彈性地基梁法把支護(hù)結(jié)構(gòu)看作為一豎直的受側(cè)向土壓力作用的彈性地基梁，土壓力一般采用朗肯土壓力，基坑面以上的支撐可以看作為一彈性支點(diǎn)，基坑面以下的土層可以用一系列的土彈簧的作用來代替，而對(duì)基坑以上主動(dòng)側(cè)的土體通常有兩種假設(shè)

(a)，假設(shè)基坑內(nèi)側(cè)土體視為土彈簧，外側(cè)作用已知的土壓力和水壓力，此即現(xiàn)行的規(guī)范推薦和工程界通用的“豎直平面彈性地基梁法”。

(b)，基坑內(nèi)外側(cè)土體視作土彈簧

彈性地基梁法中土對(duì)支擋結(jié)構(gòu)的抗力用土彈簧來模擬，地基反力由水平地基反力系數(shù)同該深度擋墻變形的乘積確定，地基反力系數(shù)隨深度變化的通用表達(dá)式為：式中：為地面或開挖面以下深度，為比例系數(shù)，為指數(shù)，反映地基反力系數(shù)隨深度面變化的情況，為地面或開挖面處土的地基反力系數(shù)，一般取為零

地基反力系數(shù)沿深度的分布圖示

當(dāng)n=1時(shí)

此式表明水平地基反力系數(shù)隨深度按照線形規(guī)律增大，由于我國(guó)以往應(yīng)用此種分布圖式時(shí)，用m表示比例系數(shù)，即：故通稱為m法采用m法時(shí)土對(duì)擋墻的水平地基反力

1、支護(hù)結(jié)構(gòu)的破壞形式（1）支錨結(jié)構(gòu)系統(tǒng)破壞；(2)板樁底部向基坑內(nèi)側(cè)移;（3）板樁彎曲破壞；(4)整體圓弧滑動(dòng)；（5）基坑底管涌發(fā)生。

5.6基坑穩(wěn)定性

支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的問題（1）確保錨桿（支撐）的強(qiáng)度與穩(wěn)定；（2）板樁的入土深度應(yīng)滿足要求；（3）板樁截面尺寸、間距、抗彎強(qiáng)度夠用；（4）基坑底穩(wěn)定驗(yàn)算滿足要求。2.一般穩(wěn)定性計(jì)算

1.支護(hù)結(jié)構(gòu)的嵌固穩(wěn)定性懸臂式結(jié)構(gòu)單支點(diǎn)結(jié)構(gòu)圓弧滑動(dòng)面簡(jiǎn)單單條分法，按總總應(yīng)力法計(jì)算ci、ji—i土條底的粘聚力力和內(nèi)摩擦角；；Li—i土條底面面積；；Wi—i土條重量，按飽飽和容重計(jì)算；；qi—i土條底面傾角。。2.整體穩(wěn)穩(wěn)定性性計(jì)算算3.抗隆起起驗(yàn)算算建筑地地基基基礎(chǔ)設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)范（（GB50007-2002)4.滲流穩(wěn)穩(wěn)定性性驗(yàn)算算當(dāng)上部部為不不透水水層，，坑底底下某某深度度處有有承壓壓水層層時(shí)，，基坑坑開挖挖可能能引起起承壓壓水頭頭沖破破基坑坑底部部不透透水層層，造造成突突涌。?；拥椎撞客镣馏w突突涌穩(wěn)穩(wěn)定性性通常?？疾觳焱翂簤毫εc與承壓壓水壓壓力是是否平平衡。。

基坑底抗?jié)B流穩(wěn)定性驗(yàn)算坑底下下某深深度范范圍內(nèi)內(nèi)，無無承壓壓水層層時(shí)5.7地下水水控制制常用的的處理理措施施一般中中粗砂砂以上上粒徑徑土用用水下下開挖挖或堵堵截法法；中中砂和和細(xì)砂砂土用用井點(diǎn)點(diǎn)法和和管井井法；；淤泥泥或粘粘土用用真空空法或或電滲滲法當(dāng)降水水危及及基坑坑及周周邊環(huán)環(huán)境時(shí)時(shí)，宜宜采用用截水水或回回灌法法。截截水后后基坑坑中的的水量量或水水壓較較大時(shí)時(shí)，宜宜采用用坑內(nèi)內(nèi)降水水地下含含水層層滲透透性強(qiáng)強(qiáng)且厚厚度大大時(shí)，，可采采用“懸掛式式豎向向截水水＋坑坑內(nèi)井井點(diǎn)降降水”或“懸掛式式豎向向截水水＋水水平封封底”止水帷帷幕通通常采采用水水泥攪攪拌樁樁、旋旋噴樁樁等，，其形形式有有二：：含水水層較較薄，，穿過過含水水層插插入隔隔水層層或不不透水水層中中；含含水層層較厚厚，懸懸吊在在透水水層中中地下水水控制制方法法集水明明排法法降水法法：輕輕型井井點(diǎn)法法、噴噴射～～、管管井～～和深深井泵泵～截水和和回灌灌技術(shù)術(shù)：回回灌溝溝、回回灌井井選擇降降水方方法時(shí)時(shí)應(yīng)注注意充分調(diào)調(diào)查含含水層層的埋埋藏條條件及及其水水位或或水壓壓、透透水性性及富富水性性、地地下水水的排排泄能能力場(chǎng)地周周圍地地下水水的利利用情情況場(chǎng)地條條件(周圍建建筑物物及道道路情情況、、地下下水管管線埋埋設(shè)情情況)一.支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)監(jiān)監(jiān)測(cè)項(xiàng)項(xiàng)目第七節(jié)節(jié)支支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)監(jiān)測(cè)測(cè)

側(cè)壁安全等級(jí)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目一級(jí)二級(jí)三級(jí)支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移應(yīng)測(cè)應(yīng)測(cè)應(yīng)測(cè)周圍建筑物、地下管線變形應(yīng)測(cè)應(yīng)測(cè)宜測(cè)地下水位應(yīng)測(cè)應(yīng)測(cè)宜測(cè)樁、墻內(nèi)力應(yīng)測(cè)宜測(cè)可測(cè)錨桿拉力應(yīng)測(cè)宜測(cè)可測(cè)支撐軸力應(yīng)測(cè)宜測(cè)可測(cè)立柱變形應(yīng)測(cè)宜測(cè)可測(cè)土體分層豎向位移應(yīng)測(cè)宜測(cè)可測(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)界面上側(cè)向壓力宜測(cè)可測(cè)可測(cè)二.支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)監(jiān)監(jiān)測(cè)常常用儀儀器支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)與與周圍圍環(huán)境境的監(jiān)監(jiān)測(cè)，，主要要分為為應(yīng)力力監(jiān)測(cè)測(cè)與變變形監(jiān)監(jiān)測(cè)。。應(yīng)力檢檢測(cè)主主要用用機(jī)械械系統(tǒng)統(tǒng)和電電器系系統(tǒng)的的儀器器。變形監(jiān)監(jiān)測(cè)主主要用用機(jī)械械系統(tǒng)統(tǒng)、電電器系系統(tǒng)和和光學(xué)學(xué)系統(tǒng)統(tǒng)的儀儀器。。二.支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)監(jiān)監(jiān)測(cè)常常用儀儀器（一））變形形監(jiān)測(cè)測(cè)儀器器常用的的有經(jīng)緯儀儀水準(zhǔn)儀儀測(cè)斜儀儀主要是是測(cè)斜斜儀。。二.支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)監(jiān)監(jiān)測(cè)常常用儀儀器測(cè)斜儀儀是一一種測(cè)測(cè)量?jī)x儀器軸軸線與與鉛直直線之之間夾夾角的的變化化量，，進(jìn)行行計(jì)算算擋墻墻或土土層各各點(diǎn)水水平位位移的的儀器器。按工作作原理理，測(cè)測(cè)斜儀儀可分分為伺服加加速度度式電阻應(yīng)應(yīng)變片片式差動(dòng)電電阻式式差動(dòng)電電容式式鋼弦式式最常用用的是是伺服服加速速度式式和電電阻應(yīng)應(yīng)變片片式。。二.支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)監(jiān)監(jiān)測(cè)常常用儀儀器應(yīng)力監(jiān)監(jiān)測(cè)儀儀器1.土壓力力觀測(cè)測(cè)儀器器—土壓力力計(jì)（（土壓壓力盒盒）液壓式式氣壓平平衡式式電器式式鋼弦式式二.支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)監(jiān)監(jiān)測(cè)常常用儀儀器2.孔隙水水壓力力計(jì)測(cè)量孔孔隙水水壓力力使用用最多多的是是孔隙隙水壓壓力計(jì)計(jì)，其其形式式、工工作原原理均均與土土壓力力計(jì)相相同。。孔隙水水壓力力計(jì)宜宜鉆孔孔埋設(shè)設(shè)，待待鉆孔孔至要要求深深度后后，先先將孔孔底填填入部部分干干凈的的砂，，將測(cè)測(cè)頭放放入，，再將將測(cè)頭