基础工程赵明华第六章

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,6.基坑工程,内容提要,基坑常用支护形式及其特点,基坑支护结构水土压力计算,悬臂式桩墙设计计算,单支点与多支点桩墙计算,基坑整体稳定性分析,地下水控制简介,基本概念,建筑基坑,指为进行建（构）筑物基础与地下室施工所开挖的地面以下空间,基坑工程,指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,6.1.1 基坑工程概念及特点,6.1.1 基坑工程概念及特点,基坑工程特点,一般为临时性结构，安全储备相对较小，风险性较大,具有很强的区域性、个案性、综合性,具有较强的时空效应,对周边环境影响较大,6.1.1 基坑工程概念及特点,设计施工要求,满足支护结构本身强度、变形等安全要求的同时，确保周围环境的安全,保证安全可靠的前提下，具有较好的技术经济效益和环境效应,为施工提供最大限度的方便（如提供足够的施工空间、地下水位以上施工），并保证施工安全,6.1.2 常用形式及适用条件,放坡开挖及简易支护,适合：,土质好、开挖深度不大、有足够放坡场所,图.基坑简易支护,(a)土袋或块石堆砌支护；(b)短桩支护,6.1.2 常用形式及适用条件,悬臂式支护结构,特点,依靠足够的入土深度和结构抗弯能力维持坑壁稳定；,水平位移是支护深度的五次方，对开挖深度敏感；,适合,土质较好、开挖深度较浅,图.悬臂式支护结构,6.1.2 常用形式及适用条件,水泥土桩墙支护结构,特点：,用深层搅拌机在地基深部将水泥和土体强制拌和而成；,适合：,软土区的浅基坑(,H,6.0m),图.隔栅式水泥土桩墙,6.1.2 常用形式及适用条件,内撑式支护结构,特点,包括支护桩或墙和内支撑；,内支撑会占用施工空间。,适合,各种地基土层,。,图.内支撑支护结构,6.1.2 常用形式及适用条件,拉锚式支护结构,特点：,包括支护桩或墙和锚杆；,适合：,不宜用于软粘土地层中,图.(a)地面拉锚 (b)土层拉锚,常,常,用,用,形,形,式,式,及,及,适,适,用,用,条,条,件,件,土,钉,钉,墙,墙,支,支,护,护,结,结,构,构,特,点,点,由,被,被,加,加,固,固,的,的,原,原,位,位,土,土,体,体,、,、,土,土,钉,钉,和,和,砼,砼,面,面,板,板,组,组,成,成,；,；,适,合,合,地,下,下,水,水,位,位,以,以,上,上,的,的,粘,粘,性,性,土,土,、,、,砂,砂,土,土,和,和,碎,碎,石,石,土,土,等,等,，,，,不,不,适,适,合,合,于,于,淤,淤,泥,泥,或,或,淤,淤,泥,泥,质,质,土,土,图.,土,土钉支护结,构,构示意图,其他,形,形式,双排,桩,桩支,护,护结,构,构,连拱,式,式支,护,护结,构,构,逆作,拱,拱墙,支,支护,结,结构,图.,其,其它,结,结构,示,示意,图,图,常,常用,形,形式,及,及适,用,用条,件,件,水土,压,压力,特,特点,水土,压,压力,随,随基,坑,坑开,挖,挖进,程,程逐,步,步动,态,态形,成,成；,分布,形,形式,主,主要,与,与支,护,护结,构,构的,位,位移,形,形式,与,与位,移,移量,有,有关,，,，且,不,不完,全,全对,应,应静,止,止或,主,主动,状,状态,；,；,无支,锚,锚时,一,一般,呈,呈直,线,线分,布,布；,有,有支,锚,锚时,，,，土,压,压力,一,一般,呈,呈上,下,下小,、,、中,间,间大,的,的抛,物,物线,或,或更,复,复杂,的,的分,布,布形,式,式；,6.2,支,支护结构,侧,侧向水土,压,压力计算,图.,理论假设,土,土压力与,实,实测对比,图,图,6.2,支,支护结构,侧,侧向水土,压,压力计算,工程中常,采,采用三角,形,形与经验,矩,矩形两种,模,模式：当,墙,墙体位移,较,较大时一,般,般采用前,者,者，否则,采,采用后者,；,；,基坑内外,有,有稳态渗,流,流时宜采,用,用流网法,或,或简化分,布,布图计算,。,。,图6.9Terzaghi-Peck土压,力,力分布修,正,正,（a）砂;(b),中,中等饱和,软,软粘土；(c)硬,粘,粘土,6.2,支,支护结构,侧,侧向水土,压,压力计算,水土压力,计,计算方法,常采用兰,金,金土压力,理,理论计算,，,，并分以,下,下两种形,式,式：,水土分算,分别计算,水,水、土压,力,力后叠加,，,，其中土,压,压力取土,的,的,g,、,c,、,j,计算，,适,适用于砂,性,性土和粉,土,土,。,水土合算,采用土的,g,sat,、,c,cu,、,j,cu,计算总的,水,水土压力,，,，适用于,粘,粘性土。,6.3,悬,悬臂式桩,墙,墙计算,极限平衡,法,法,土压力模,式,式：三角,形,形,入土深,t,：静力平,衡,衡条件(,X,0、,M,0)求,解,解，计算,步,步骤（略,）,）,桩墙实际,嵌,嵌深应适,当,当放大,(6-3),由剪,力,力为,零,零求,出,出最,大,大弯,矩,矩点,深,深度,，,，进,而,而求,出,出最,大,大弯,矩,矩，,再,再据,此,此配,筋,筋,图.,极,限,限平,衡,衡法,6.3,悬,悬臂,式,式桩,墙,墙计,算,算,布鲁,姆,姆简,化,化法,土压,力,力模,式,式：,三,三角,形,形,入土,深,深度,：,：静,力,力平,衡,衡条,件,件（,M,0,）,）求,解,解，,计,计算,步,步骤,（,（略,）,）,桩墙,实,实际,嵌,嵌深,应,应适,当,当放,大,大,(6-4),由剪,力,力为,零,零求,出,出最,大,大弯,矩,矩点,深,深度,，,，进,而,而求,出,出最,大,大弯,矩,矩，,再,再据,此,此配,筋,筋,图.,布,鲁,鲁姆,法,法,6.4,单,单支,点,点桩,墙,墙计,算,算,顶端,支,支锚,处,处无,位,位移,简,简化,为,为一,简,简支,点,点；,底,底端,约,约束,则,则视,入,入土,深,深而,定,定,入土,较,较浅,时,时,支锚,点,点A,铰,铰支,、,、下,端,端自,由,由；,由,M,A,0,求,求有,效,效嵌,深,深,t,并按,式,式(6-4),适,适当,放,放大,图.,计,计算,简,简图,6.4,单,单支,点,点桩,墙,墙计,算,算,由,X,=0,求,求支,点,点锚,固,固力,R,a,：,由剪,力,力为,零,零求,出,出最,大,大弯,矩,矩点,深,深度,：,：,进而,求,求出,最,最大,弯,弯矩,，,，再,据,据此,配,配筋,6.4,单,单支,点,点桩,墙,墙计,算,算,入土,较,较深,时,时,支锚,点,点A,铰,铰支,、,、下,端,端嵌,固,固的,超,超静,定,定梁,，,，按,等,等,值,值梁,法,法计,算,算,确定,反,反弯,点,点O,（,（近,似,似以,净,净土,压,压力,零,零点,代,代替,）,）,图.13,单,单支,点,点桩,墙,墙计,算,算简,图,图,6.4,单,单支,点,点桩,墙,墙计,算,算,由等,值,值梁AO,求,求,R,a,和反,弯,弯点,剪,剪力,Q,0,取下,段,段OC为,隔,隔离,体,体，,由,由,M,C,0,求,求,t,，并,按,按式(1)放,大,大,由等,值,值梁AO,求,求算,最,最大,弯,弯矩,M,max,6.5,多,多支,点,点桩,墙,墙计,算,算,土质,较,较差,，,，基,坑,坑较,深,深时,采,采用,，,，支,锚,锚层,数,数及,位,位置,根,根据,土,土层,分,分布,与,与性,质,质、,基,基坑,深,深度,、,、支,护,护结,构,构刚,度,度和,材,材料,强,强度,以,以及,施,施工,要,要求,等,等因,素,素确,定,定,常用,分,分析,计,计算,方,方法,：,：,等值,梁,梁法,连续,梁,梁法,支撑,荷,荷载1/2分,担,担法,弹性,支,支点,法,法,有限,单,单元,法,法,6.6,基,基坑,稳,稳定,性,性分,析,析,分析,目,目的,：,：,确定,合,合理,的,的嵌,固,固深,度,度，,或,或验,算,算所,设,设计,的,的,支挡,结,结构,是,是否,稳,稳定,和,和合,理,理,分析,内,内容,整体,稳,稳定,性,性,踢脚,稳,稳定,性,性,坑底,抗,抗隆,起,起稳,定,定性,基坑,抗,抗渗,流,流稳,定,定性,分析,方,方法,：,：,工程,地,地质,对,对比,法,法、,力,力学,分,分析,法,法,基,基坑,整,整体,稳,稳定,性,性分,析,析,方法,：,：,圆弧,滑,滑动,面,面简,单,单条,分,分法,，,，按,总,总应,力,力法,计,计算,c,i,、,j,i,i,土条,底,底的,粘,粘聚,力,力和,内,内摩,擦,擦角,；,；,L,i,i,土条,底,底面,面,面积,；,；,W,i,i,土条,重,重量,，,，按,饱,饱和,容,容重,计,计算,；,；,q,i,i,土条,底,底面,倾,倾角,。,。,图,.,4,基,基,坑,坑,整,整,体,体,稳,稳,定,定,性,性,分,分,析,析,注,意,意,：,：,对,有,有,软,软,弱,弱,夹,夹,层,层,，,，,倾,倾,斜,斜,基,基,岩,岩,面,面,等,等,，,，,宜,宜,采,采,用,用,非,非,圆,圆,弧,弧,滑,滑,动,动,面,面,；,；,当,当,嵌,嵌,固,固,深,深,度,度,下,下,部,部,存,存,在,在,软,软,弱,弱,土,土,层,层,时,时,，,，,尚,尚,应,应,验,验,算,算,其,其,整,整,体,体,稳,稳,定,定,性,性,踢,踢,脚,脚,稳,稳,定,定,性,性,分,分,析,析,对,象,象,：,：,单(,多,多),支,支,点,点,结,结,构,构,以,以,支,支,点,点(,最,最,下,下,层,层,支,支,点,点),为,为,转,转,动,动,点,点,的,的,失,失,稳,稳,M,p,内,侧,侧,被,被,动,动,土,土,压,压,力,力,对,对B,点,点,的,的,力,力,矩,矩,；,；,M,a,外,侧,侧BD,段,段,主,主,动,动,土,土,压,压,力,力,对,对B,点,点,的,的,力,力,矩,矩,；,；,E,p,基,坑,坑,内,内,侧,侧,被,被,动,动,土,土,压,压,力,力,；,；,e,a,b,、,e,a,d,基坑外侧B、D点,土,土压力强,度,度；,h,t,最下层支,点,点离基坑,底,底的距离,；,；,h,d,支护结构,的,的嵌固深,度,度。,图.5 踢脚,计,计算简图,分析方法,：,：,考虑墙体,极,极限弯矩,的,的抗隆起,分,分析法、,普,普朗特尔,（,（Prandtl,）,）与太沙,基,基（Terzaghi）的,抗,抗隆起验,算,算法,考虑墙体,极,极限弯矩,的,的抗隆起,分,分析,假定开挖,面,面以下墙,体,体对抗隆,起,起有利，,且土体沿,墙,墙底按圆,弧,弧滑动：,滑,滑动力,为土自重,g,h,及超载,q,0,；抗滑力,为,为滑,面抗剪强,度,度，要求,：,：,6.6.3 坑底,抗,抗隆起稳,定,定性分析,图.6抗隆起,分,分析示意,图,图,滑动力矩,：,：,抗滑力矩,：,：,M,h,基坑底,面,面处墙体,极,极限抵抗,弯,弯矩，可,取,取该处墙,体,体设计弯,矩,矩,注：,采用试算,法,法计算，,当,当求得,K,L,为最小时,的,的入土深,即,即为所求,嵌,嵌固深度,h,d,，该法较,适,适用于中,等,等强度和,较,较软弱的,粘,粘性土,由于假定,滑,滑动面通,过,过墙底，,故,故,h,d,过小时该,假,假定显然,不,不合理，,与,与实际不,符,符,6.6.3 坑底,抗,抗隆起稳,定,定性分析,太沙基和普,朗,朗特尔抗隆,起,起分析,墙底平面为,极,极限承载力,的,的求解基准,面,面，参照按,Prandtl&Terzaghi,公式，要求,：,：,Prandtl公式,，,Terzaghi公式,，,坑,坑底抗隆,起,起稳定性分,析,析,图.7,太,太沙基和,普,普朗特尔抗,隆,隆起算法,坑底抗流砂,稳,稳定性,流砂：当基,坑,坑底部向上,的,的动水压力(渗透力),j,g,时产生,近似按紧贴,墙,墙体最短路,线,线计算最大,渗,渗透力，则,抗,