第5章基坑工程剖析.ppt

* 第5章 基坑工程 Chapter 5 Foundation pit 东北林业大学 土木工程学院 School of Civil Engineering, NEFU 基本要求： 1.了解基坑工程的特点，基坑支护结构的类型、适用条件、设计内容和原则及基坑地下水控制方法。 2.熟悉基坑稳定分析、多支点桩墙设计计算方法。 3.掌握作用于基坑支护结构上土压力的计算方法，以及悬臂式桩墙、单支点桩墙、水泥土墙和土钉墙的基本计算方法。 一、基坑工程具有以下特点： 5.1 概述 ①支护结构通常都是临时性结构，一般情况下安全储备相对较小，风险性较大； ②由于场地的工程水文地质条件、岩土的工程性质以及周边环境条件的差异性，基坑工程往往具有很强的地域性特征，因此，它的设计和施工必须因地制宜，切忌生搬硬套； ③基坑工程是一项综合性很强的系统工程，它不仅涉及结构、岩土、工程地质及环境等多门学科，而且勘察、设计、施工、检测等工作环环相扣，紧密相连； ④具有较强的时空效应，支护结构所受荷载（如土压力）及其产生的应力和变形在时间上和空间上具有较强的变异性，在软黏土和复杂体型基坑工程中尤为突出； ⑤对周边环境影响较大，基坑开挖、降水势必将引起周边场地土的应力和地下水位发生改变，使土体产生变形，对相邻建（构）筑物和地下管线等产生影响，严重者将危及它们的安全和正常使用，大量土方运输也将对交通和环境卫生产生影响。 二、基坑支护结构的类型及适用条件 1.放坡开挖及简易支护 放坡开挖是指选择合理的坡度进行开挖，适用于地基土质较好、开挖深度不大以及施工现场有足够放坡场所的工程，可独立或与其他支护结构结合使用。 2.悬臂式支护结构 指设有内撑和锚拉的板桩墙、排桩墙和地下连续墙支护结构。 适用于土质较好、开挖深度较浅的基坑工程，在软土场地中不宜大于5m，且当地下水位高于基坑底面时，宜采用降水、排桩加截水帷幕或地下连续墙。 3.水泥土墙支护结构 适用于深度不宜大于6m的淤泥、淤泥质土等软土地区的基坑支护，水泥土桩施工范围内地基土承载力不宜大于150kPa。 4.内撑式支护结构 内支撑常采用木方、钢筋混凝土或钢管（或型钢）做成。内支撑支护结构适合各种地基土层，但设置的内支撑会占用一定的施工空间。 5.拉锚式支护结构 土层锚杆因需要土层提供较大的锚固力，适用于深部有较好土层的地层中，一般基坑深度不宜大于12m，不宜用于软黏土地层。 6.土钉墙支护结构 土钉墙支护结构适用地下水位以上的黏性土、砂土和碎石土等地层，不宜用于淤泥或淤泥质土等软土场地，一般支护深度不宜超过12 m。 7.其他支护结构 其他支护结构形式有双排桩支护结构、连拱式支护结构、逆作拱墙支护结构、加筋水泥土挡墙等支护结构以及各种组合式支护结构。 支护结构选型应考虑结构的空间效应和受力特点，采用有利支护结构材料受力性状的型式。软土场地可采用深层搅拌、注浆、间隔或全部加固等方法对局部或整个基坑底土进行加固，或采用降水措施提高基坑内侧被动抗力。 三、基坑支护工程设计原则 0.9 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不严重 三级 1.0 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 二级 1.1 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 一级 重要性系数γ0 破 坏 后 果 安全等级 基坑侧壁安全等级及重要性系数 根据承载能力极限状态和正常使用极限状态的设计要求，基坑支护应按下列规定进行计算和验算： （1）基坑支护结构均应进行承载能力极限状态的计算，计算内容应包括： ①根据基坑支护形式及其受力特点进行土体稳定性计算； ②基坑支护结构的受压、受弯、受剪承载力计算； ③当有锚杆或支撑时，应对其进行承载力计算和稳定性验算。 （2）对于安全等级为一级及对支护结构变形有限定的二级建筑基坑侧壁，尚应对基坑周边环境及支护结构变形进行验算。 （3）地下水控制计算和验算： ①抗渗透稳定性验算； ②基坑底突涌稳定性验算； ③根据支护结构设计要求进行地下水位控制计算。 基坑支护工程设计的基本原则是： ①在满足支护结构本身强度、稳定性和变形要求的同时，确保周围环境的安全； ②在保证安全可靠的前提下，设计方案应具有较好的技术经济和环境效应； ③为基坑支护工程施工和基础施工提供最大限度的施工方便，并保证施工安全。 四、作用于支护结构上的荷载及土压力计算 1.水平荷载标准值计算 对于碎石土及砂土： 当计算点位于地下水位以上时： 当计算点位于地下水位以下时： 对于粉土及黏性土，eajk为 当按以上规定计算的基坑开挖面以上水平荷载标准值小于零时，应取零 （1）支护