《地下结构工程》(东南大学.穆保岗)概述.ppt

3．深基坑工程 概述：大量的深基坑工程伴随着城市高层建筑的发展大量出现。 国外，圆形基坑的深度已达74m(日本)，直径最大的达98m(日本)，而非圆形基坑的深度已达到地下９层（法国）。 国内，上海88层的金茂大厦，基坑平面尺寸为170m×150m，基坑开挖深度达19.5m。上海的汇京广场，围护结构与相邻建筑最近的距离仅40cm。而无支撑基坑的开挖深度也已达到了9m。 两个功能：一是挡土；二是止水。 基坑支护分两类： 支护型——将支护墙（排桩）作为主要受力构件； 支护型基坑支护包括板桩墙、排桩、地下连续墙等。 在基坑较浅时可不设支撑，成悬臂式结构； 当基坑较深或对周围地面变形严格限制时，应设水平或斜向支撑，或锚定系统；形成空间力系是发展方向。 加固型——充分利用加固土体的强度。 加固型包括水泥搅拌桩、高压旋喷桩、注浆和树根桩等。 3.1 结构方案及选择3.1.1 结构类型 图3-2 组合挡土壁 图3-3 单排与双排桩支护结构 3.1.2 支撑体系 支撑体系是用来支挡围护墙体，承受墙背侧土层及地面超载在围护墙上的侧压力。 支撑体系是由支撑、围檩、立柱三部分组成。 3.2 支护结构上的作用3.2.1 土压力 主动土压力和被动土压力的产生，前提条件是支护结构存在位移； 当支护结构没有位移时，则土对支护结构的压力为静止土压力。 土压力的分布与支点的设置及其数量都有关系；悬臂支护桩土压力的实测值与按朗肯公式计算值的对比，非挖土侧实测土压力小于朗肯主动土压力，即计算结果偏大。 土的内聚力C、内摩擦角φ值可根据下列规定适当调整： 在井点降低地下水范围内，当地面有排水和防渗措施时，φ值可提高20%； 在井点降水土体固结的条件下，可考虑土与支护结构间侧摩阻力影响，将土的内聚力c提高20%。 土压力计算公式exit 主动土压力： 被动土压力： 3.2.2 地面附加荷载传至n层土底面的竖向荷载qn （1）地面满布均布荷载q0时，任何土层底面处： （2）离开挡土结构距离为a时 (3)作用在面积为 与挡土结构平行）的地面荷载，离开挡土结构距离时。 3.2.3 水压力 水压力，主要根据土质情况确定如何考虑水压力的问题 。 对于粘性土，土壤的透水性较差，此粘性土产生的侧向压力可采用水土合算的方法，即侧压力为相应深度处竖向土压力与水压力之和乘以侧压力系数。 对于砂性土，采用水土分算，即侧压力为相应深度处竖向土压力乘以侧压力系数与该深度处水压力之和。 对比 砂土简化计算，将水压力与土压力分别计算，并把水看作是： 主动压力=静止压力=被动压力= h 3.3 排桩、地下连续墙 计算主动土压力和被动土压力 并确定计算简图，确定嵌固深度、内力计算； 支护桩或墙的截面设计以及压顶梁的设计等。 3.3.1 悬臂式支护结构图 根据朗肯-库伦土压力理论分层计算主动土压力和被动土压力； 在此基础上确定图3-10所示的计算简图。图 据此简图求出嵌固深度hd; 最大弯矩截面位置及最大弯矩值； 进行配筋设计或承载力计算； 计算支护结构顶端位移。 悬臂exit 计算简图 配筋和挠度计算 地质条件或其它影响因素较为复杂时，也可按最大弯矩断面的配筋贯通全长。 配筋应满足下式条件： 支护结构顶端的水平位移值 上段结构柔性变形下段结构在作用下 3.3.2 单层支撑支护结构设计图 计算方法是“等值梁法”。 等值梁法的关键是如何确定反弯点的位置。 对单锚或单撑支护结构，地面以下土压力为零的位置，即主动土压力等于被动土压力的位置，与反弯点位置较接近 。 图exit 用等值梁法计算单锚、单支支护结构： （4） 嵌固深度Hd 设计值可按 下式确定: （5）计算内力和配筋 单层支撑支护结构的最大弯矩: 发生在剪力0处，应根据土压力平衡，求得处的位置y,可得Mmax。 弯矩图可按静力平衡条件求得 可以分段配筋，也可以按最大弯矩断面通长配筋 . 3.3.3 多层锚拉式支护结构设计 1)应根据分层挖土深度与每层锚杆设置的实际施工情况分阶段分层计算，这时假定下层挖土不影响上层锚杆计算的水平力； 2)多层布置时，有等弯矩布置和等反力布置两种模式； 3）悬臂式及单支点支护结构嵌固深度设计不宜小于 ；多支点支护结构嵌固深度设计值小于0.2 h时，宜取 。 抗渗透稳定条件: 当基坑底为碎石土及砂土、基坑内排水且作用有渗透水压力时，侧向截水的排桩、地下连续墙除应满足上述规定外，嵌固深度设计值尚应满足式抗渗透稳定条件: 注意事项： 1）排桩、地下连续墙水平荷载计算单位；中心距和单位长度； 2）有支撑变形计算按弹性支点法计算，支点刚度系数 及地基土水平抗力系数m应按地