土力学与地基基础第15章 基坑工程设计与施工精品.ppt

第15章 基坑工程设计与施工 ?? 15.1 基坑工程的设计施工特点 ?? 岩、土质场地建（构）筑物的基坑开挖与支护应合理设计、合理施工。目前，所谓“基坑开挖与支护”主要是指放坡开挖；桩式、墙式支护；岩层或土层锚杆；以及采用逆作法施工等的基坑工程。基坑支护应确保岩土开挖、地下结构施工的安全并应使基坑周围环境不受损害。基坑工程设计应包括以下7方面内容，即支护结构体系的方案和技术经济比较；基坑支护结构体系的稳定性验算；支护结构的强度和变形计算；地下水控制设计；对周边环境影响的控制设计；基坑土方开挖施工方案；基坑工程施工过程中的监测；等。当支护结构同时作为永久结构使用时，其安全等级、结构使用年限、结构构件的重要性系数等应按建（构）筑物的结构安全等级相应确定。临时性支护结构的结构构件重要性系数取1.0。基坑支护结构应按设计等级满足相关规定，即所有支护结构设计均应满足强度和变形计算以及土体稳定性验算的要求；设计等级为甲级、乙级的基坑工程应进行因土方开挖、降水引起的基坑四周变形的计算；高地下水位地区设计等级为甲级的基坑工程应按相关规定进行地下水控制的专项设计。 因支护结构变形、岩土开挖及地下水条件变化引起的基坑内外土体变形应按以下4方面条件进行控制，即不得影响地下结构尺寸、形状和正常施工；不得影响既有桩基的正常使用；对周围已有建（构）筑物引起的地基变形不得超过其地基变形允许值；不得影响周边地下建（构）筑物、地下轨道交通设施及管线的正常使用。根据基坑周边环境的复杂程度及环境保护要求应按相关规定进行变形控制设计并采取相应的保护措施，即应根据基坑周边的环境保护要求提出基坑的各项变形设计控制指标；应预估基坑开挖对周边环境产生的附加变形值并应确保其总变形值小于允许变形值；应从支护结构施工、降水及开挖等三个方面分别采取相关措施保护周围环境（必要时可对被保护的建（构）筑物及管线采取土体加固、结构托换、暴露或架空管线等防范措施）。基坑工程设计应具备以下4方面资料，即岩土工程勘察报告；建筑物总平面图、用地红线图；建筑物地下结构设计资料以及桩基或地基处理设计资料；基坑环境调查报告（包括基坑周边建（构）筑物、地下管线、地下设施及地下交通工程等的相关资料）。 土压力与水压力应正确计算。支护结构的荷载效应主要应考虑以下7个方面问题，即土压力；静水压力、渗流压力；基坑开挖影响范围以内建（构）筑物荷载、地面超载、施工荷载及邻近场地施工的影响；温度变化及冻胀对支护结构产生的影响；临水支护结构还应考虑波浪作用和水流退落时的渗流力；作为永久结构使用时还应按有关规定考虑相关荷载作用；基坑周边主干道交通运输产生的影响。计算土压力时土的容重应取平均值、土的强度指标应取标准值。主动土压力、被动土压力可采用库仑或朗肯土压力理论计算（当对支护结构水平位移有严格限制时应采用静止土压力计算）。作用于支护结构的土压力和水压力对砂性土宜按水土分算计算；对粘性土宜按水土合算计算；当然也可按地区经验确定。基坑工程采用止水帷幕并插入坑底下部相对不透水层时其基坑内外的水压力可近似按静水压力计算。当按变形控制原则设计支护结构时，作用在支护结构的计算土压力可按支护结构与土体的相互作用原理确定（也可按地区经验确定）。 * 15.2 基坑工程设计的常用方法及要求 ? ?15.2.1 基坑工程设计与施工的总体要求 ? 基坑工程设计计算应科学。基坑支护结构构件设计时应根据其在施工及使用过程中的不同阶段可能出现的最不利内力进行截面设计，其构件承载力应满足式（15-2-1）的要求，即 式（15-2-1）中，S为承载能力极限状态下荷载效应的基本组合设计值（各荷载作用下的内力组合系数均取1.0，土压力的标准值应按实际情况合理取值。永久性支护结构的综合分项系数取1.35；临时性支护结构的综合分项系数可取1.25）；R为支护结构构件的承载力设计值。 基坑支护结构的入土深度应满足基坑支护结构稳定性及变形验算的要求并结合地区工程经验综合确定，有地下水渗流作用时应满足抗渗流稳定的验算要求并宜插入坑底下部不透水层一定深度。 基坑放坡开挖时应满足相关要求。 （15-2-1） * 15.2.2 基坑工程支护结构内支撑设计与施工的基本要求 ? 支护结构的内支撑必须采用稳定的结构体系和连接构造，应优先采用超静定内支撑结构体系且其刚度应满足变形计算要求。 支撑结构计算分析应遵守相关原则。内支撑结构应按与支护桩、墙节点处变形协调的原则计算内力与变形。在竖向荷载及水平荷载作用下支撑结构的承载力和位移计算应符合现行结构设计规范的有关规定，其支撑体系可根据不同条件按平面框架、连续梁或简支梁进行分析。当基坑内坑底标高差异大（或因基坑周边土层分布不均匀、土性指标差异大）而导致作用在内支撑周边侧土压力值变化较大时应按桩、墙与内支撑系统节点的位移协调原则进行