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1、深基坑工程,杨 涛Email: Tel: 13008164063,课程目标,1认识和了解深基坑支护的特点，掌握深基坑工程的基本理论知识和分析计算方法；2. 培养学生解决实际工程问题的能力；参考书籍：刘宗仁，基坑工程，哈尔滨工业大学出版社，2007年建筑基坑支护技术规程（JGJ 120-99）,课程主要内容：,介绍深基坑开挖与支护的主要特点，国内外深基坑工程的发展现状；掌握作用在基坑支护结构上的荷载。学习常见的基坑支护结构的设计施工方法，包括悬臂桩、单层及多层锚杆档土桩、土层锚杆、土钉支护等。掌握基坑工程降水设计的基本原理和计算方法。,深基坑工程的特点深基坑开挖支护结构形式深基坑工程的设计内容
2、和要求基坑支护设计的基本规定基坑监测,第一章 概述,深基坑工程的特点,基坑工程,深基坑： 开挖深度超过5m（含5m）或地下室三层以上（含三层），或深度虽未超过5m（含5m），但地质条件和周围环境及地下管线极其复杂的工程。符合上述条件的基坑都属于深基坑。,基坑工程一般特点,1. 基坑支护体系是临时结构，安全储备较小，具有 较大的风险性2. 基坑工程具有很强的区域性和个性(地质、场地)3. 基坑支护结构所承受的土压力特点4. 基坑工程具有明显的环境效应(生活、地层)5. 基坑工程综合性强，是系统工程(知识、工程)6. 基坑工程具有较强的时空效应,杭州西湖文化广场：42720m2,超过40mi,总耗
3、资近27亿，占地120000平方米，平均埋深26.1米、局部深度达到32.6米，总计运出120万方土,深基坑的工程环境,要保护周边构筑物的安全使用一般的基坑支护大多是临时结构如何安全、合理地选择合适的支护结构并根据基坑工程的特点进行科学的设计是基坑工程要解决的主要内容。降水设计在工程实践中，一般采用理论导向、量测定量和经验判断三者相结合的方法。,基坑工程是理论与实践并重的技术，具有高风险性全面、高精度的监测是保证基坑工程安全的透视眼。施工过程中也应紧密结合监测结果，及时调整施工方案，做到信息化施工,深基坑开挖,放坡开挖,适用于硬质、可塑性粘土和良好性砂土 需要核算边坡表面的稳定性 砂质地基：坡
4、角主要取决于砂的内摩擦角 ，特别注意降水粘性土地基：稳定性主要取决于滑动计算，其安全系数要求为1.11.3斜面高度，通常限于36米,放坡开挖,支护开挖,支护开挖适用于土质软弱、场地狭窄、开挖深度较大人工开挖和机械开挖,3 支护结构形式,放坡开挖,支护结构包括:挡墙和支撑（或拉锚）两部分,（1）支护结构,地下连续墙 混凝土灌注桩 水泥土桩墙 土钉墙 逆作拱墙 其它形式,地下连续墙,地下连续墙,地下连续墙可兼作地下室外墙，一般集挡土、承重、止水和防渗功能于一身。对多种地质条件和复杂的施工环境适应能力较强适用于基坑侧壁安全等级一、二、三级最深己用于约35m深开挖基坑工程。常用墙厚0.6、0.8、1.
5、0和1.2米不足之处在于单体造价较高。,混凝土灌注桩,悬臂式结构在软土场地中不宜大于5m，但与土层锚杆共同使用后，则适用于基坑侧壁安全等级一、二、三级。是目前深基坑工程中应用最多的一种支护结构形式成孔方式主要有机械钻孔和人工挖孔两种,混凝土灌注桩,水泥土桩墙,水泥土桩墙,插入型钢一般采用H型钢、槽钢或拉森板桩。通常内插型钢在施工结束后可拔除回收SWM法。一般用于深度不超过13m的基坑工程基坑侧壁安全等级宜为二、三级主要用于软土地区，具有抗渗防水和挡土的性能，施工便利，并且较为经济。,土钉墙,施工简便，节省工期，经济效益好，是基坑的首选型式基坑深度不宜大于12m当地下水位高于基坑底面时，应采取降
6、水或截水措施基坑侧壁安全等级宜为二、三级的非软土场地,土钉墙,逆作拱墙,逆作拱墙,基坑深度不大于12m、基坑侧壁安全等级宜为二、三级淤泥和淤泥质土场地不宜采用发挥混凝土受压的特性，节约钢材和投资场地周围须有较大空间 ，施工要求严格,环梁支护结构体系,钢板桩,（2）支撑,当基坑深度较大，悬臂挡墙的强度和变形不能满足要求时，需增设支撑系统。支撑系统有基坑内支撑基坑外拉锚（顶部拉锚、土层锚杆拉锚）常用的有钢结构支撑钢筋混凝土支撑,钢支撑,钢筋混凝土支撑,钢混凝土组合支撑,圆环梁的直径66m，圆内无支撑，外与钢管连接,4 深基坑工程的设计内容和要求,收集下列资料：岩土工程勘察报告；邻近建筑物和地下设施
7、及地下管网的类型和分布图；用地界线及红线图、建筑总平面图、地下结构平面图和剖面图等,设计内容，一般应包括：支护结构的方案比较和选型；支护结构的内力和变形计算；基坑稳定性验算；结构长度（高度）设计及截面尺寸和配筋验算；降水设计；挖土方案；监测方案和环保要求。,5 基坑支护设计的基本规定,基坑支护结构应采用分项系数表示的极限状态设计表达式进行设计。(1)承载能力极限状态 对应于支护结构达到最大承载能力或土体失稳、过大变形导致支护结构破坏或基坑周边环境破坏；(2)正常使用极限状态 对应于支护结构的变形已妨碍地下结构施工或影响基坑周边环境的正常使用功能。,承载能力极限状态,基坑支护结构设计应根据 建筑
8、基坑支护技术规程（JGJ120-99） 表3.1.3选用相应的侧壁安全等级及重要性系数,支护结构选型表,第二章 荷载与抗力,水平荷载水平抗力,1 水平荷载,（1）支护结构承受的荷载支护结构承受的荷载一般包括土压力水压力墙后地面荷载引起的附加荷载。,(2)土压力,主动土压力,静止土压力,被动土压力,朗肯主动土压力,- 第i层土的主动土压力系数,-作用在深度,处的竖向力标准值，,（3.4.1-1）,（3.4.2-1）,-基坑外测任意深度由地面超载产生的竖向应力标准值,自重竖向应力标准值,1）当计算点在基坑底面以上时：,（3.4.2-2）,2）当计算点在基坑底面以下时：,（3.4.2-3）,-基坑底
9、面以上土的加权平均重度,-支护结构顶面至坑底的距离,对于粘性土按计算公式计算时，主动土压力在土层顶部（H=0处）为负值，即,表明出现拉力区，这在实际上是不可能发生的。可计算临界高度以下的主动土压力：,粘性土临界高度Zc,Zc,H,可计算此种情况下的临界高度Zc，进而计算临界高度以下的主动土压力。,（3） 水压力砂性土（水土分算）,水平荷载标准值计算图,（a）水压力计算,（b）水减重作用,mj ：当zjh时，取zj； 当zjh时，取h；,wa：当hwah时，取 1； 当hwah时，取零；,砂性土中的水土压力,（2）当计算点位于地下水位以下时,（3.4.1-2）,（4） 地面超载,有三种情况： 墙
10、后有均布荷载 距离支护结构一定距离有均布荷载 距离支护结构一定距离有一定宽度的均布荷载q。,墙后有均布荷载,如墙后堆有土方、材料等地面均布荷载对支护结构引起的附加荷载，可按下式计算：,q,H,okq0 （3.4.2-4）,距离支护结构一定距离,距离有均布荷载此时压应力传到支护结构上有一空白距离h1,在h1之下产生均布的附加应力：,当距支护结构b1外侧，地表作用有宽度为b0的条形附加荷载q1时，基坑外侧深度CD范围内的附加竖向应力值1k可按下式确定：,地面上均布荷载在一定宽度范围内,（3.4.2-5）,几种集中荷载折算为均布荷载,繁重的起重机械：距桩1.5m内按60kPa取值；距桩1.53.5m
11、，按40kPa取值；轻型公路：按5kPa取值；重型公路：按10kPa取值；铁道:按20kPa取值。,碎石土和砂土按水土分算原则计算，例如：对于重度为的均匀砂土，按水土分算原则，其主动土压力应为：,基坑内侧水平抗力标准值epjk宜按下列规定计算： 1）对于砂土及碎石土，基坑内侧水平抗力标准值按下列规定计算：,式中：pjk作用于基坑底面以下深度为Zj的竖向应力标 准值， ，其中mj为深度zj以上 土的加权平均天然重度； Kpi第i层土的被动土压力系数，,2 水平抗力,（3.5.1-1, 2）对于粉土及粘性土基坑内侧水平抗力标准值宜按下式计算：,粉土和粘性土按水土合算原则计算。,引水渠道基坑开挖边坡
12、失稳,4孔箱涵，单孔尺寸为3.25m3.60m，总长75m地面标高4.24.7m，设计基坑底面标高5.33m，开挖深度近10m按三级放坡，从上至下依次为1:1.5 、 1:2 和1:3，变坡处留1.0m宽的马道二级轻型井点降水采用水冲法施工，泥浆沉淀池设置在基坑顶部南北两侧，距基坑外缘12m15m,10m高的土坡滑动,滑坡发生在挖到基坑底面，浇筑垫层后，正在绑扎箱涵的钢筋时没有进行任何的位移观测，因此没有发现滑坡的预兆，突发性的事故塌入基坑中的土方5000立方米，泥面涌高6m第一级井点向基坑中移动13m,事故分析,1. 10m的高差形成的压力差超过了软土的承载能力；2. 由于坡面非常平缓，滑动的形式是深层滑动，以中点圆的形式破坏；3. 卸载引起负的孔隙水压力，产生强度较高的假象，随着负压的消散，土的抗剪强度降低，滑坡并不发生的开挖的同时，而滞后一定的时间；4. 没有进行监测的教训。,
