巖土工程勘察與深基坑工程講座

巖土工程勘察與深基坑工程講座第一頁，共48頁。演講提綱一、巖土工程勘察1.1巖土工程勘察工作的重要性1.2巖土工程勘察工作依據(jù)1.3巖土工程勘察工作的主要技術(shù)手段1.4巖土測試1.5巖土工程勘察報告的結(jié)構(gòu)和組成1.6如何利用巖土工程勘察報告二、深基坑工程2.1基本概念2.2土力學(xué)參數(shù)的認識2.3土壓力計算的經(jīng)典公式2.4支護結(jié)構(gòu)形式2.5排樁式支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計2.6重力式擋土墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計2.7噴錨網(wǎng)支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計2.8降水防滲設(shè)計2.9監(jiān)測設(shè)計2.10設(shè)計應(yīng)掌握的基本知識2.11施工中應(yīng)注意的事項2.12工程實例第二頁，共48頁。一、巖土工程勘察1.1巖土工程勘察的重要性什么是巖土工程勘察？根據(jù)建設(shè)工程的要求，查明、分析、評價建設(shè)場地的地質(zhì)、環(huán)境特征和巖土工程條件，編制勘察文件的活動。各項建設(shè)工程在設(shè)計和施工之前，必須按基本建設(shè)程序進行巖土工程勘察。萬丈高樓平地起，巖土工程勘察主要是解決工程建設(shè)的地基問題，沒有牢固堅實的基礎(chǔ)，所有的工程建設(shè)將無從談起。英吉利海峽海底隧道的選址、三峽大壩的選址、武漢市18層樓的基礎(chǔ)問題。1995年12月，位于漢口深厚軟土場地的橋苑新村B棟18層基樁破壞失穩(wěn)，進行了爆破拆除。都是基礎(chǔ)樁出了問題，可見樁基礎(chǔ)施工工作和重要性。第三頁，共48頁。1.2巖土工程勘察工作依據(jù)巖土工程勘察工作依據(jù)主要是國家、行業(yè)及地方相關(guān)規(guī)范，但要注意規(guī)范的權(quán)威性問題，是地方規(guī)范大于行業(yè)規(guī)范，行業(yè)規(guī)范大于國家規(guī)范。目前的國家規(guī)范主要有《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021），湖北省有自己的勘察規(guī)范。但是，巖土工程勘察是為建設(shè)項目服務(wù)的，關(guān)鍵的是要滿足建設(shè)項目的要求，因此，最主要的還是設(shè)計單位對勘察工程的要求。提出這些要求就是項目設(shè)計人員的事，那么，如何提出設(shè)計要求呢？主要是工程項目的情況，依據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50021），要告訴勘察單位項目的建筑高度、基礎(chǔ)的埋深及長寬、基礎(chǔ)的選型等，以及其他方面的勘察要求。第四頁，共48頁。1.3巖土工程勘察工作的主要技術(shù)手段巖土工程勘察的一種手段，包括鉆探、井探、槽探、坑探、洞探以及物探、觸探等。最重要的勘察手段主要是鉆探和觸探。我國第一個利用鉆機獲得巖樣的人是地礦部工程院院士劉廣志先生。第五頁，共48頁。1.4巖土測試分室內(nèi)試驗和原位測試兩類。室內(nèi)試驗巖和土是不一樣的，巖石主要測試抗壓和抗剪強度，土體則比較復(fù)雜，主要做以下幾個方面的測試：1、土的物理性質(zhì)指標：⑴、基本物理指標：包括含水量、相對密度、質(zhì)量密度、重度、干密度、孔隙比、孔隙率、飽和度。⑵、粘性土的可塑性指標：液限及塑限。⑶、顆粒組成及砂土的密度指標。⑷、透水性指標。⑸、土的擊實性指標。⑹、土的承載比指標。第六頁，共48頁。1.4巖土測試2、土的力學(xué)性質(zhì)指標：⑴、壓縮性。主要測試巖土體的彈性模量Es，用于建筑物沉降量的計算。⑵、抗剪強度。主要用于基坑支護設(shè)計。3、土的動力特性試驗。第七頁，共48頁。1.4巖土測試原位測試：⑴、載荷試驗。⑵、靜力觸探試驗。⑶、圓錐動力觸探試驗。⑷、標準貫入試驗。⑸、十字報剪切試驗。⑹、旁壓試驗。⑺、扁鏟側(cè)脹試驗。⑻、現(xiàn)場直接剪切試驗。⑼、波速測試。⑽、巖體原位應(yīng)力測試。⑾、激振法測試。激振法測試可用于測定天然地基和人工地基的動力特性，為動力機器基礎(chǔ)設(shè)計提供地基剛度、阻尼比和參振質(zhì)量。第八頁，共48頁。1.5巖土工程勘察報告的結(jié)構(gòu)和組成第九頁，共48頁。1.5巖土工程勘察報告的結(jié)構(gòu)和組成第十頁，共48頁。1.6如何利用巖土工程勘察報告首先要弄清楚地基與基礎(chǔ)的概念。地基是指建筑物下面支承基礎(chǔ)的土體或巖體。作為建筑地基的土層分為巖石、碎石土、砂土、粉土、黏性土和人工填土。地基有天然地基和人工地基兩類。天然地基是不需要人加固的天然土層。人工地基需要人加固處理，常見有石屑墊層、砂墊層、混合灰土回填再夯實等?；A(chǔ)：指建筑底部與地基接觸的承重構(gòu)件，它的作用是把建筑上部的荷載傳給地基。因此地基必須堅固、穩(wěn)定而可靠。工程結(jié)構(gòu)物地面以下的部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件，用來將上部結(jié)構(gòu)荷載傳給地基，是房屋、橋梁、碼頭及其他構(gòu)筑物的重要組成部分。研究勘察報告最主要的目的就是合理地確定建筑地基，就是要讓建筑物基礎(chǔ)座落在承載能力滿足要求的巖土層上。第十一頁，共48頁。1.6如何利用巖土工程勘察報告不同的建筑對地基的要求也是不同的。除軟土層外，一般地層都適合相應(yīng)建筑的地基。所謂軟土：即天然孔隙比大于或等于1.0，且天然含水量大于液限的細粒土，包括淤泥、淤泥質(zhì)土、泥炭、泥炭質(zhì)土等。1、巖石第十二頁，共48頁。1.6如何利用巖土工程勘察報告1、巖石對于巖石最重要的關(guān)注是否是灰?guī)r地層？是否有溶洞的存在？這是重要的地質(zhì)災(zāi)害。沿江鐵路九江至銅陵段一直沒有修成就是灰?guī)r溶洞問題。武漢地區(qū)災(zāi)情也比較嚴重。2、土層根據(jù)地質(zhì)成因，可劃分為殘積土、坡積土、洪積土、沖積土、淤積土、冰積土和風(fēng)積土等。根據(jù)顆粒級配和塑性指數(shù)分碎石土、砂土和粘性土三類。粘性土又分粉土、粉質(zhì)粘土和粘土三類。這些土體的承載能力與其特性有關(guān)。第十三頁，共48頁。1.6如何利用巖土工程勘察報告第十四頁，共48頁。1.6如何利用巖土工程勘察報告第十五頁，共48頁。1.6如何利用巖土工程勘察報告第十六頁，共48頁。1.6如何利用巖土工程勘察報告最重要的是勘察報告中關(guān)于地基與基礎(chǔ)的選型建議。只是建議，關(guān)鍵的還是由設(shè)計師根據(jù)設(shè)計與施工經(jīng)驗確定。勘察報告另一個重要作用是為深基坑支護設(shè)計提供重要設(shè)計參數(shù)。設(shè)計人員最重要的要熟悉《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB5007）和《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94）。第十七頁，共48頁。2.1基本概念基坑開挖是基礎(chǔ)和地下工程施工中的一個古老的傳統(tǒng)課題，同時又是一個綜合性的巖土工程難題，既涉及土力學(xué)中典型強度與穩(wěn)定問題，又包含了變形問題，同時還涉及到土與支護結(jié)構(gòu)的共同作用，對這些問題的認識及其對策的研究，是隨著土力學(xué)理論、計算技術(shù)、測試儀器以及施工機械、施工工藝而逐步完善的。第十八頁，共48頁。2.2土力學(xué)參數(shù)的認識什么是土？什么是巖？土是第四紀更新世以來沉積物，深基坑工程主要是與土打交道，土主要由固、液、氣三相組成，表示土性的指標很多，我們不支去深究，主要重視四個指標：重度、抗剪強度C、內(nèi)摩擦角φ及滲透性K。強度指標有六個：直剪的快剪、固結(jié)快剪和慢剪，三軸試驗的不固結(jié)不排水剪、固結(jié)不排水剪、排水剪。直剪試驗的快與慢與三軸試驗的不排水與排水表示相同的意義，而不是純粹表示剪切速率。深基坑設(shè)計如何選用？高層建筑施工手冊。一般取固結(jié)快剪的峰值取值范圍。第十九頁，共48頁。2.3土壓力計算的經(jīng)典公式第二十頁，共48頁。2.4支護結(jié)構(gòu)形式第二十一頁，共48頁。第二十二頁，共48頁。第二十三頁，共48頁。第二十四頁，共48頁。第二十五頁，共48頁。第二十六頁，共48頁。第二十七頁，共48頁。2.5排樁式支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計首先計算土壓力，再求彎矩和剪力，配筋，具體在高層建筑施工手冊中的實例。工程經(jīng)驗?？够瑯陡羲畼兜诙隧摚?8頁。2.6重力式擋土墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計抗傾覆驗算第二十九頁，共48頁。2.7噴錨網(wǎng)支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計圓弧滑動穩(wěn)定性安全系數(shù)第三十頁，共48頁。噴錨網(wǎng)的一般結(jié)構(gòu)第三十一頁，共48頁。2.8隔滲降水設(shè)計側(cè)面隔滲根據(jù)圍護結(jié)構(gòu)的確定基底防滲主要為降水，也有用隔滲措施。降水主要為井點降水和大井降水兩種。第三十二頁，共48頁。第三十三頁，共48頁。2.9監(jiān)測設(shè)計監(jiān)測是深基坑支護設(shè)計最重要的工作，但成本較高，目前用得不多，主要是基坑周邊變形，危房的監(jiān)測，這方面糾紛發(fā)生較多。第三十四頁，共48頁。2.10設(shè)計應(yīng)掌握的基本知識主要是推薦大家看幾本書1、《基坑工程手冊》劉建航、侯學(xué)淵2、《高層建筑施工手冊》趙志縉3、《工程地質(zhì)手冊》（第二版）4、《深基坑工程技術(shù)規(guī)定》湖北省地方標準5、《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)定》（JGJ120-99）6、《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2002）7、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010-2002）8、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》9、CAD設(shè)計方面的書第三十五頁，共48頁。2.11施工中應(yīng)注意的事項1、要注意水的問題，水害為基坑支護破壞結(jié)構(gòu)之首；2、周邊的危房調(diào)查與取證，極其重要；3、一定要重視監(jiān)測工作；4、要有應(yīng)急預(yù)案措施。第三十六頁，共48頁。2.12工程實例上海華能聯(lián)合大廈深基坑支護工程第三十七頁，共48頁。荊州廣播電視大樓深基坑支護工程第三十八頁，共48頁。武漢市開新大廈深基坑支護工程第三十九頁，共48頁。武鐵新世紀大廈深基坑支護工程第四十頁，共48頁。揚子街皇宮地下車庫深基坑支護工程第四十一頁