基础工程课件 第八章 基坑工程

搅拌桩止水
3．SMW工法
——
4．地下连续墙
（搅拌桩止水）
不同开挖深度的方案选择
h >12m (三层以上地下室)
挡土结构
降水或止水措施
1．灌注桩 + 三~四道支撑 搅拌桩止水
2．SMW工法
——
3．地下连续墙
（搅拌桩止水）
4．半逆作法、逆作法
地下连续墙
开挖时，基坑侧壁的处理方式
放坡
挡土作用
围护结构 控制变形
支护体系设计要求
• 要求在基坑土方开挖和地下室施工期间，地下连 续墙本身是安全的，并能保证土方开挖和地下室施工 “干”作业；
• 要求其变形能控制在允许范围内，使在基坑工程 和地下结构施工期间不会对周围的建（构）筑物、市 政设施产生有害的影响。
在建筑深基坑工程施工中，“逆作法”是先沿建筑 物地下轴线或周围施工地下连续墙,或在建筑物内部的 有关位置,以型钢柱或钢管柱等作为中间逆作柱,或浇 筑或打下中间支承柱,作为施工期间在底板封底之前的 承受上部结构自重和施工荷载的支撑。
太沙基-佩克提出的侧向土压力图
（a）砂士；（b）软至中硬粘土；（c）硬粘土 γ力一系土数的；重m度一（修kN正／系m数3），；一H般一情开况挖取深1度，（当m基）底；下C为u软一土土层的时不，排取水0抗.4剪强度（kPa）Ka一主动土压
我国工程界常采用三角形分布士压力模式和经验的矩形土压力模式。 当墙体位移比较大时，一般采用三角形土压力模式；否则采用矩形土压力模 式。
• （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。
3 设计荷载
设计荷载
土压力 水压力
一般 地面 超载
影响区 内建筑 （构筑） 物荷载
施工 荷载、 邻近施 工影响
其他
作用于支护结构上的荷载及土压力计算
• 作用于支护结构上的荷载通常有：土压力、水压力、影响 区范围内建（构）筑物荷载、施工荷载、地震荷载以及其 他附加荷载。
支护结构型式主要可以分为以下几类
（1）悬臂式支护结构； （2）重力式支护结构； （3）内承式支护结构； （4）拉锚式支护结构； （5）土钉墙式支护结构； （6）其它型式支护结构。
适用范围 选型 ———深度（受力、变形）、地质条件（土类、地下水）、施工
（一）、悬臂式支护结构
未加任何内承或锚杆，仅靠插入基坑底下一定 深度，以取得嵌固和稳定的支护结构称为悬臂式 支护结构。
截水作用
根据其发挥作用的时效性，支护结构分
临时性支护
永久性支护
7.2 围护结构形式及适用范围
• 随着社会经济的发展及人口压力的增大，我国的 高层建筑正在迅猛发展。高层建筑的基础埋深一般 较大。
上海森茂国际大厦，基坑开挖深度-21.4m，北京京 城大厦-23.5m，珠海国际大厦-12.6m，沈阳鹏源大 都会-13.9m，厦门国贸综合大厦-14.1m等
基坑工程
基坑工程的特点
• ①支护结构通常都是临时性的结构，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，基坑工程往往具都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，在软粘土和复杂体型 基坑工程中尤为突出。
• ⑤对周边环境会产生较大影响。基坑开挖、降水势必引起周边场地上 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，严重者将危及到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。
增大基础埋深，可以补偿建筑物的荷重，对于增加 建筑物的稳定性和充分利用地下空间、改善建筑物 的功能也有利。
支护结构
放坡开挖及简易支护
在城市中心建筑物稠密地区开挖深基坑， 常常不允许放坡开挖，为此则需用支护结 构支承土壁和防止地下水渗流入基坑，以 保证基坑开挖安全而顺利地进行，并防止 和减少对相邻已有建（构）筑物、地下管 线、道路等的不利影响。
• 作用于支护结构的土压力，工程中通常按朗金土压力理论计算， 然而，在基坑开挖过程中，作用在支挡结构上的土、水压力等是 随着开挖的进程逐步形成的，其分布形式除与土性和地下水等因 素有关外，更重要的还与墙体的位移量及位移形式有关。而位移 性状随着支撑和锚杆的设置及每步开挖施工方式的不同而不同， 因此，土压力并不完全处于静止和主动状态。
设备、人工以及环境保护等多方面综合研究经济合理性。
• （3）施工便利性和工期保证性 在安全可靠经济合理的原则下，最大限度地满足便利施工
和缩短工期的要求。
2 设计原则
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；
要求
（ ）
（）
特别
0.1%h
0.15%h
重要
0.2%h
0.3%h
一般
0.5%h
0.7%h
低
1%h
1.5%h
h — 基坑开挖深度
3)不同开挖深度的方案选择
h≤3 m (半地下室)
挡土结构
降水或止水措施
1、放坡开挖
明排水、井点降水
2、土钉墙
明排水、井点降水
2、水泥土搅拌桩
——
3、悬臂式钢(混凝土)板桩 明排水、井点降水
即，在此之前,利用地下连续墙和逆作柱做各层面的 支撑承重,把逆作柱逐层当成原设计的结构柱,即承重 结构,承受临时施工的全部荷载。由此形成随着基坑开 挖,并由分界层同时向地上、地下组织施工,然后由上 向下逐层开挖土方和浇筑地下结构,直至底板封底的一 种施工方法。
（二）、重力式支护结构
重力式挡土墙是支挡结构中常用的一种结构形式， 在地下空间的利用被开发以前，主要用于边坡的 防护，它以自身的重力来维持其在土压力作用下 的稳定。
4 设计方案选择
• 1) 方案选择的依据 • 2) 基坑变形控制标准 • 3) 不同开挖深度的方案选择
1)方案选择的依据
• 基坑开挖深度；
• 工程地质与水文地质； • 基坑等级（邻近环境）； • 土方开挖方法； • 地下水处理； • 支护工程造价
2) 基坑变形控制标准
保护
地面最大沉降
支护墙最大水平位移
基坑支护结构的设计
• 1 设计内容 • 2 设计原则 • 3 设计荷载 • 4 设计方案
1 设计内容
基坑支护应确保岩土开挖、地下结构施工的安全，并使周 围环境不受损害。基坑工程设计的基本技术要求包括：
• （1）安全可靠性 确保基坑工程的安全以及周ห้องสมุดไป่ตู้环境的安全。
• （2）经济合理性 基坑工程在支护结构安全可靠的前提下，要从工期、材料、
【难点】基坑稳定性分析。
7.1 概 述
建筑基坑是指为进行建筑物（包括构筑物）基础与地下室的 施工所开挖的地面以下空间。为保证基坑施工以及主体地下 结构的安全和周围环境不受损害，需对基坑进行包括土体、 降水和开挖在内的一系列勘察、设计、施工和检测等工作。 这项综合性的工程就称为基坑工程。
基坑工程是一个综合性的岩土工程问题，既涉及土力学中典型 的强度、稳定与变形问题，又涉及土与支护结构共同作用以 及工程、水文地质等问题，同时还与计算技术、测试技术、 施工设备和技术等密切相关。
适用条件 软土、淤泥土及地下水多地区
缺点
深度小于4米 一次性投资大，但可重复使用
预制的钢筋混凝土板桩常用矩形、圆形、工型和T型 截面，也可以采用管柱形把直径做得更大，按施工能 力分成若干节逐节连接。
木板桩要选用质地良好、且能抗锤击的木料加工， 根据一定的施工要求制成能够符合支护板桩挡土或 部分挡水需要的结构型式。木板桩支护一般只使用 于土质较好，对边坡稳定有较大安全保障的情况。
• 有关实测资料证明；当支护墙上有支锚时，土压力分布一般呈上 下小、中间大的抛物线形状或更复杂的形状；只有当支护墙无支 锚时，墙体上端绕下端外倾，才会产生一般呈直线分布的主动土 压力。
太沙基（Terzaghi）和佩克（Peck）根据实测和模型试验结果，提出了 作用于板桩墙上土压力分布经验图（下图）。
•支护结构的弯矩随开挖深度成三次方增加; •悬臂式支护结构上端的水平位移是开挖深度的五次方 的函数,与有内承的支护结构相比，这种结构的桩顶位 移及杆件弯矩值均较大。
适用条件： 土质较好、开挖深度较浅
（1）通常只在单层地下室及支护结构小于5米时采用；
（2）基坑底以下的地质情况良好，有较大的c、φ值；
其中最重要的荷载是土压力和水压力。 其计算方法有“水土分算”法和“水土合算”法两种。
• 对于砂性土和粉土，可按水土分算法，即分别计算土、 水压力，然后叠加；
• 对粘性土可根据现场情况和工程经验，按水土分算或水 土合算法进行，水土合算法则是采用土的饱和重度计算总 的水土压力。
作用于支护结构上的土压力、水压力计算
不同开挖深度的方案选择
h = 3~6m (一层地下室)
挡土结构
降水或止水措施
1、土钉墙
井点降水、搅拌桩止水
2、水泥土搅拌桩
——
3、悬臂式钢（砼）板桩 明排水、井点降水
4、钢(砼)板桩 + 一道支撑 搅拌桩止水、井点降水
5、灌注桩 + 一道支撑
搅拌桩止水
不同开挖深度的方案选择
h = 6~9m (一 ~ 二层地下室)
c
（3）基坑底部及桩端处不是软弱土层，因为这两处 是杆件平衡的关键部位，在这两处产生的反力较大， 如为软弱层，对整个结构的稳定非常不利