《基坑工程》期末考试复习要点-2013

《基坑工程》期末考试复习要点2013/5/61.基坑工程的基本组成和设计计算内容答：A、基坑工程的基本组成：基坑开挖；基坑支护：为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全，对基坑侧壁及周边环境采用的支挡、加固与保护措施。

周边环境：基坑开挖影响范围内包括既有建（构）筑物、道路、地下设施、地下管线、岩土体及地下水体等的统称。

B、设计计算内容：（稳定性验算、基坑强度验算、变形控制）承载能力极限状态验算（1）支护结构和地基稳定性验算，（2）支护结构构件的承载能力计算。

正常使用验算（1）支护结构变形计算与控制（2）支护结构耐久性要求）裂缝控制验算C、基坑设计内容支护结构的计算验算、质量检测和施工监控要求• 支护体系方案技术经济比较与选型• 支护结构的承载力、稳定和变形计算• 坑内外土体稳定性验算• 基坑降水与止水帷幕设计• 基坑施工的坑内外变形及其环境影响• 施工方法可行性及监测要求2.基坑安全等级与划分方法按开挖深度分三级：大于12m、7—12m、小于7m考虑基坑周边环境的重要性。

3.围护结构分类、特点及其适用条件答：（1）放坡开挖特点：必要时设置多级放坡与坡体平台；坡体表面应设置砼面层；坡体应设置降、排水措施。

简单、经济、施工快。

适用条件：场地周边开阔、开挖深度较浅时使用；（2）自立式挡墙（土钉墙、水泥土重力坝）特点：浅坑的首选。

简单经济、敞式开挖、柔性大、延性好、密封性好（防水）、群体稳定、穿透力强且可补强。

不能超出红线范围。

缺点：变形较大。

适用范围：开挖深度小于5m(12m)、周边环境保护要求不高。

不适用与富水砂土层和软粘土。

（3）板式支护体系（围护结构、支撑体系）4.土钉墙的组成部分和特点组成：土钉、周围土体、面层和排水系统特点：（1）施工及时性（2）结构轻巧，有柔性，可靠度高。

（3）施工简单，灵活，所需场地小，劳动强度低（4）材料用量小，自身成本低。

缺点：需占用坑外的地下空间，施工工期较长5.复合土钉墙的类型、组成及适用条件（1）土钉墙+预应力锚杆（索）组成：混凝土喷射面层、配筋砼面层、固定钢筋、土钉、锚杆适用条件：对基坑变形要求相对较高（2）土钉墙+隔水帷幕组成：混凝土喷射面层、配筋砼面板、固定钢筋、土钉、隔水帷幕。

适用条件：适用于地下水丰富，周边环境对降水敏感的工程，以及土质较差，基坑开挖较浅的工程。

（3）土钉墙+微型桩组成：混凝土喷射面层、配筋砼面层、固定钢筋、土钉、微型桩适用条件：软弱土层、变形控制6.水泥土重力式挡土墙的优缺点和适用条件优点：施工时无振动、无噪声、无泥浆废水污染；施工操作简单、成桩工期短，造价较低；基坑开挖时一般不需要支撑拉锚，坑外不需要井点降水；隔水防渗性能良好，基坑内外可以有水位差；基坑内干燥整洁，空间宽敞，有利于文明施工，方便后期结构施工；基坑周围地基变形小，对邻近建筑物或设施影响小；挡土墙顶面可以设置路面行驶施工车辆，而路面结构又可以增加挡土墙刚度；同一墙体可以设计成变截面、变深度、变强度；有利于缩短综合工期；可以就近利用一部分粉煤灰等工业废料作为固化剂的外掺剂。

缺点：水泥土墙体的材料强度比较低，不适于支撑作用，位移量较大；墙体材料强度受施工因素影响，墙体质量离散性较大。

适用范围：水泥土墙较适用于软土地区，如淤泥质土、含水量较高的黏土、粉质黏土、粉质土等，深度不宜超过6m；对于非软土基坑挖深可达10m，最深可达18m。

优点：中浅基坑的首选型式、自立性好。

墙体本身为止水帷幕。

缺点：变形较大、注浆施工对环境影响较大适用条件：软土地层中红不超过7m.环境保护要求低。

7.板式围护结构的常用类型、特点和适用条件8.钢支撑与混凝土支撑的优缺点及使用条件9.顺作法与逆作法的概念与优缺点所谓顺作法，是指先施工周边围护结构，然后由上而下分层开挖，并依次设置水平支撑（或锚杆系统），开挖至坑底后，再由下而上施工主体地下结构基础底板、竖向墙柱构件及水平楼板构件，并按一定的顺序拆除水平支撑系统，进而完成地下结构施工的过程。

当不设支护结构而直接采用放坡开挖时，则是先直接放坡开挖至坑底，然后自下而上依次施工地下结构。

优点：（1）施工便捷、工艺技术要求不高；（2）基坑面积不大时，技术经济性好；（3）成熟与最常用的深基坑设计与施工方案。

缺点：（1）大量的临时支撑增加了基坑的造价；（2）大跨度的支撑杆件削弱了支撑的整体刚度；（3）受温度应力与混凝土收缩的影响明显；（4）临时支撑的拆除影响工期与环境。

逆作法则是每开挖一定深度的土体后，即支设模板浇筑永久的结构梁板，以代替常规顺作法的临时支撑，以平衡作用在围护墙上的土压力。

因此当开挖结束时，地结构即已施工完成。

这种地下结构的施工方式是自上而下浇筑，同常规顺作法开挖到坑底再自下而上浇筑地下结构的施工方法不同，故成为逆作法。

当逆作地下结构的同时还进行上结构的施工，则称为全逆作法，如图 2-11 所示；当仅逆作地下结构而并不同步施工地结构时，则称为半逆作法，如图 2-12 所示。

由于逆作法的梁板重量较常规顺作法的临时撑要大得多，因此必须考虑立柱和立柱桩的承载能力问题。

尤其是采用全逆作法时，地上构所能同时施工的最大层数应根据立柱和立柱桩的承载力确定。

优点：（1）楼板刚度高于常规顺做法的临时支撑，施工安全、变形小；（2）围护体、支撑及立柱均采用主体结构，避免了资源的浪费，经济效益显著，有利于节约资源；（3）可同时上下施工，缩短了工期。

（4）地面楼板先施工完成后，可以为施工提供作业空间，可以解决施工现场地狭小的问题。

不足：（1）技术复杂，垂直构件续接处理困难，接头施工复杂。

（2）对施工技术要求高，例如对一柱一桩的定位和垂直度控制要求高，立柱之间及立柱与连续墙之间的差异沉降控制要求高等。

（3）采用逆作暗挖，作业环境差，结构施工质量易受影响。

（4）逆作法设计与主体结构设计的关联度大，受主体结构设计进度的制约。

10.土压力的分类及其在基坑工程中的分布变化特征土压力的分类：主动土压力、被动土压力、静止土压力分布变化特征：11.土压力计算模式和荷载取值12.水土分算与水土合算的概念和适用条件水土分算：分别计算土压力和水压力，两者之和即总的侧压力。

这一原则适用于土孔隙中存在自由的重力水的情况或土的渗透性较好的情况，一般适用于砂土、粉性土和粉质粘土。

水土合算：认为土孔隙中不存在自由的重力水，而存在结合水，它不传递静水压力，以土粒与孔隙水共同组成的土体作为对象，直接用土的饱和重度计算侧压力，这一原则适用于不透水的粘土层。

适用粘土和粉土13.水压力分布及渗流对水土压力的影响水压力分布：（1）不考虑地下水渗流作用的影响水压力通常按静水压力考虑。

在主动区，基坑内地下水位以上，成三角形分布；地下水位以下，主动区与被动去水压力相互抵消，呈矩形分布。

（2）水流阻力的不同，作用水头沿程降低，坑外、坑内的水压强呈现不同的变化，坑外作用于帷幕的水压力减小和坑内作用于帷幕的水压力增加。

14.基坑失稳破坏的类型（1）因基坑土体强度不足、地下水渗流作用而造成基坑失稳，包括基坑内外侧土体整体滑动失稳；基坑底部隆起，地层因承压水作用，出现管涌、渗漏等（2）因支护结构强度、刚度稳定性不足引起的支护系统破坏造成基坑倒塌、破坏。

15.水泥土重力式围护基坑稳定性计算内容整体稳定性、抗倾覆稳定性（绕墙体A点）、基坑底部隆起稳定性、抗渗流稳定性、抗水平滑动稳定性，抗承压水稳定性。

16.板式围护结构基坑稳定性计算内容整体稳定性、抗倾覆稳定性（绕最下道支撑）、基坑底部隆起稳定性、抗渗流稳定性、抗承压水稳定性、17.等值梁法的基本假设、计算方法与优缺点基本假定：（1）假定挡土结构弹性曲线反弯点即是假想铰的位置。

假想点的位置设为土压力为零的那一点或是挡土结构入土面的那点。

（2）假想铰的弯矩为零，把挡土结构划分为上下两端，上部为简支梁、下部为一次超静定结构。

优点：传力明确，计算简单缺点：难以考虑土体变形及其影响。

18.弹性地基梁法的计算模式、参数取值与优缺点。

（1）平面弹性地基梁法假定挡土结构为平面应变问题，取单位宽度的挡土结构作为竖向放置的弹性地基梁；（2）支撑和锚杆简化为弹性支座；坑内开挖面以下土体用弹簧模拟；（3）挡土结构外侧一直的水压力和土压力；（4）取长度为bo的围护结构作为分析对象，列出弹性地基梁的变形微分方程；（5）考虑土体的分层及水平支撑的存在等实际情况，需沿着竖向将弹性地基梁划分为若干个单元，分别计算各个单元的位移和内力19.基坑工程的基本变形形态特征20.围护变形和地面沉降的分布状况与开挖工况的关系围护变形：1）当基坑开挖较浅，还未设支撑时，不论对刚性墙体(如水泥土搅拌桩墙，旋喷桩桩墙等)还是柔性墙体(如钢板桩，地下连续墙等)，均表现为墙顶位移最大，向基坑方向水平位移，呈悬臂式位移分布2）随着基坑开挖深度的增加，刚性墙体继续表现为向基坑内的三角形水平位移或平行刚体位移。

而一般柔性墙如果设支撑，则表现为墙顶位移不变或逐渐向基坑外移动，墙体腹部向基坑内突出，即抛物线型位移。

3）理论上有多道内支撑体系的基坑，其墙体变形都应为第三类组合型位移形式。

但在实际工程中，深基坑的第一道支撑都接近与地表，同时大多数的测斜数据都是在第一道支撑施工完成后才开始测量，因此实测的测斜曲线其悬臂部分的位移较小，都接近于抛物线形位移。

地表沉降：三角形地表沉降情况主要发生在悬臂开挖或围护结构变形较大的情况下。

凹槽形地表沉降情况主要发生在有较大的入土深度或墙底入土在刚性较大的地层内，墙体的变位类同于梁的变位，此时地表沉降的最大值不是在墙旁，而是位于离墙一定距离的位置上。

地表沉降的范围：地表沉降的范围取决于地层的性质、基坑开挖深度H、墙体入土深度、下卧软弱土层深度、基坑开挖深度以及开挖支撑施工方法等。

沉降范围一般为(1～4)H。

（1）预估维护结构的最大侧移δhm最大开挖深度法：OU 0.2%-0.5% HLong 最大为不超过0.6%（当h<0.6H）;最大不超过0.45%（当h>0.6H）王建华：逆作法基坑0.1%-0.6%H，平均为0.25%H徐中华：地下连续墙（钢支撑、混凝土支撑）0.1%-1.0%H，平均值0.42%H。

（2）预估地表沉降δvm一般为0.8倍的围护结构侧向位移21.基坑工程对环境影响的因素和控制对策因素：围护结构施工：围护结构施工过程中产生的挤土效应或土体损失引起的相邻地面隆起或沉降。

开挖卸荷作用、地下水抽水、基坑支护体系破坏引起邻近建筑物及地下管线的侧移、沉降和倾斜。

控制对策：（1）从引起变形的“源头”上采取措施减小基坑的变形围护墙施工方面的措施♦板桩（钢筋混凝土板桩或钢板桩）施工时，应采用适当的工艺和方法减少沉桩时的挤土、振动影响；板桩拔出时可采用边拔边注浆的措施控制由于土体损失而引起邻近建（构）筑物、地下管线及设施下沉的不利影响。