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1、8 深基坑工程,8.1 概述,大量的深基坑工程伴随着城市高层建筑的发展大量出现。 国外，圆形基坑的深度已达74m(日本)，直径最大的达98m(日本)，而非圆形基坑的深度已达到地下层（法国）。国内，上海88层的金茂大厦，基坑平面尺寸为170m150m，基坑开挖深度达19.5m。上海的汇京广场，围护结构与相邻建筑最近的距离仅40cm。而无支撑基坑的开挖深度也已达到了9m。,8.1 概述,基坑地质灾害,8.1 概述,基坑地质灾害,基坑支护 功能：一是挡土；二是止水。 基坑支护分两类： 支护型将支护墙（排桩）作为主要受力构件； 支护型基坑支护包括板桩墙、排桩、地下连续墙等。 在基坑较浅时可不设支撑，成
2、悬臂式结构； 当基坑较深或对周围地面变形严格限制时，应设水平或斜向支撑，或锚定系统；形成空间力系是发展方向。 加固型充分利用加固土体的强度。 加固型包括水泥搅拌桩、高压旋喷桩、注浆和树根桩等。,8.1 概述,基坑侧壁安全等级及重要性系数,8.2 结构方案及选择,支护结构类型及其适用范围,板 桩,8.2 结构方案及选择,组合挡土壁,8.2 结构方案及选择,单排与双排桩支护结构,8.2 结构方案及选择,支撑体系 支撑体系是用来支挡围护墙体，承受墙背侧土层及地面超载在围护墙上的侧压力。 支撑体系是由支撑、围檩、立柱三部分组成。,8.2 结构方案及选择,8.2 结构方案及选择,斜角式,平面尺寸不大，且
3、长短边长相差不多的基坑宜布置角撑。它的开挖土方空间较大，但变形控制要求不能很高。,8.2 结构方案及选择,直 撑 式,钢支撑和钢筋混凝土支撑均可布置；支撑受力明确，安全稳定，有利于墙体的变形控制，但开挖土方较为困难,8.2 结构方案及选择,桁 架 式,多采用钢筋混凝土支撑；中部形成大空间，有利于开挖土方和主体结构施工,8.2 结构方案及选择,圆 撑 式,多采用钢筋混凝土支撑；支撑体系受力条件好；开挖空间大，便于施工,8.2 结构方案及选择,斜 撑 式,开挖面积大、深度小的基坑宜采用；在软弱土层中，不易控制基坑的稳定和变形,8.2 结构方案及选择,锚 拉 式,便于土方开挖和主体结构施工，但仅适用
4、于周边场地具有拉设锚杆的环境和地质条件,8.2 结构方案及选择,8.2 结构方案及选择,8.2 结构方案及选择,8.2 结构方案及选择,8.2 结构方案及选择,8.2 结构方案及选择,8.2 结构方案及选择,8.2 结构方案及选择,8.2 结构方案及选择,8.3 支护结构上的压力,主动土压力和被动土压力的产生，前提条件是支护结构存在位移； 当支护结构没有位移时，则土对支护结构的压力为静止土压力。 土压力的分布与支点的设置及其数量都有关系；悬臂支护桩土压力的实测值与按朗肯公式计算值的对比，非挖土侧实测土压力小于朗肯主动土压力，即计算结果偏大。,主动土压力： 被动土压力：,8.3 支护结构上的压力
5、,悬臂支护桩土压力分布,8.3 支护结构上的压力,土的内聚力C、内摩擦角值可根据下列规定适当调整： 在井点降低地下水范围内，当地面有排水和防渗措施时，值可提高20%； 在井点降水土体固结的条件下，可考虑土与支护结构间侧摩阻力影响，将土的内聚力c提高20%。,8.3 支护结构上的压力,（1）地面满布均布荷载q0时，任何土层底面处： （2）离开挡土结构距离为a时,地面附加荷载,8.3 支护结构上的压力,(3)作用在面积为 与挡土结构平行）的地面荷载，离开挡土结构距离时。,8.3 支护结构上的压力,水压力 对于粘性土，土壤的透水性较差，此粘性土产生的侧向压力可采用水土合算的方法，即侧压力为相应深度处
6、竖向土压力与水压力之和乘以侧压力系数。 对于砂性土，采用水土分算，即侧压力为相应深度处竖向土压力乘以侧压力系数与该深度处水压力之和。,8.3 支护结构上的压力,砂土简化计算，将水压力与土压力分别计算，并把水看作是： 主动压力=静止压力=被动压力=h,8.3 支护结构上的压力,8.4 排桩、地下连续墙的计算,计算主动土压力和被动土压力 并确定计算简图，确定嵌固深度、内力计算； 支护桩或墙的截面设计以及压顶梁的设计等。,悬臂式支护结构 根据朗肯-库伦土压力理论分层计算主动土压力和被动土压力； 确定计算简图； 求出嵌固深度hd； 求出最大弯矩截面位置及最大弯矩值； 进行配筋设计或承载力计算； 计算支
7、护结构顶端位移。,8.4 排桩、地下连续墙的计算,8.4 排桩、地下连续墙的计算,8.4 排桩、地下连续墙的计算,计算简图,8.4 排桩、地下连续墙的计算,嵌固深度hd,8.4 排桩、地下连续墙的计算,8.4 排桩、地下连续墙的计算,顶端位移计算,单层支点支护结构计算简图,8.4 排桩、地下连续墙的计算,支点力TC1 可按下式计算：,8.4 排桩、地下连续墙的计算,8.4 排桩、地下连续墙的计算,嵌固深度Hd,单层支撑支护结构计算,8.4 排桩、地下连续墙的计算,计算内力和配筋 单层支撑支护结构的最大弯矩: 发生在剪力0处，应根据土压力平衡，求得处的位置y,可得Mmax。 弯矩图可按静力平衡条
8、件求得 可以分段配筋，也可以按最大弯矩断面通长配筋 .,8.4 排桩、地下连续墙的计算,1)应根据分层挖土深度与每层锚杆设置的实际施工情况分阶段分层计算，这时假定下层挖土不影响上层锚杆计算的水平力； 2)多层布置时，有等弯矩布置和等反力布置两种模式； 3）悬臂式及单支点支护结构嵌固深度设计不宜小于 ；多支点支护结构嵌固深度设计值小于0.2 h时，宜取 。,多层锚拉式支护结构,8.4 排桩、地下连续墙的计算,8.5 土层锚杆,土层锚杆是一种埋入土层深部的受拉杆件，它一端与构筑物相连，另一端锚固在土层中，形成锚拉结构。,8.5 土层锚杆,1）锚杆承载力计算 2）锚杆杆体的截面面积,锚杆设计,8.5
9、 土层锚杆,8.6 水泥土墙设计,又称搅拌桩挡墙 ，利用一种特殊的搅拌头或钻头，钻进地基至一定深度后，喷出固化剂，与地基土强行拌和而形成的加固土桩体。 Mixed-In-Place Method MIP(美国) Deep Mixing Method (日本) 固化剂采用水泥或石灰； 适用于加固淤泥质土、粘土； 国外最大深度60m ，国内1218m； 特点：施工无震动、噪音、无废水泥浆； 坑内无需支撑拉锚，优良的抗渗特性。 支挡高度，国内最深9m;,水泥墙的结构形式,挡墙宽度为0.60.8开挖深度，桩长为开挖深度的1.8-2.2倍。,土压力计算：计算主动土压力和被动土压力 抗倾覆计算 抗滑移计算
10、 墙身强度验算 整体稳定计算,8.6 水泥土墙设计,土压力计算,8.6 水泥土墙设计,墙后主动土压力,墙前被动土压力,8.6 水泥土墙设计,抗倾覆计算 按重力式挡墙计算墙体绕前趾A的抗倾覆安全系数 ，不小于(1.01.1).,8.6 水泥土墙设计,抗滑移计算 按重力式挡墙计算墙体沿底面滑动的安全系数：,8.6 水泥土墙设计,墙身强度验算 墙体所验算截面处的法向应力 剪应力按下式进行 ：,8.6 水泥土墙设计,整体稳定计算（k= 1.25） 整体稳定计算时，将滑动土体与搅拌桩挡墙视为一个整体考虑(常选在墙底下0.51.0米处)，采用圆弧滑动法计算 ：,8.6 水泥土墙设计,构造要求 格栅布置时，
11、水泥土的置换率对于淤泥不宜小于0.8，淤泥质土不宜小于0.7，一般粘性土及砂土不宜小于0.6；格栅长宽比不宜大于2 ； 桩与桩之间的搭接宽度 ：考虑截水作用时，桩的有效搭接宽度不宜小于150mm；当不考虑截水作用时，搭接宽度不宜小于100mm。 不能满足要求时，宜采用基坑内侧土体加固或水泥土墙插筋、加混凝土面板及加大嵌固深度等措施。,8.6 水泥土墙设计,8.7 土钉墙,土钉墙由被加固土体、放置在土中的土钉体和喷射砼面板组成，形成一个以土挡土的重力式挡土墙。 土钉墙自上而下施工，步步为营，土钉墙是靠土钉的相互作用形成复合整体作用。 土层锚杆的失效影响较大，不应用于没有临时自稳能力的淤泥、饱和软
12、弱土层。,土钉墙应用 a) 托换基础; b) 竖井的挡墙; c) 斜面的挡土墙 d) 斜面稳定; e) 和锚杆并用的斜面防护,8.7 土钉墙,土钉受拉承载力计算,8.7 土钉墙,采用简化圆弧滑动条分法,8.7 土钉墙,8.7 土钉墙,土钉墙墙面坡度不宜大于1：0.1； 喷射混凝土面层宜配置钢筋网，钢筋直径宜为610mm，间距宜为150300mm； 喷射混凝土强度等级不宜低于C20，面层厚度不宜小于80mm； 土钉钢筋宜采用、级钢筋，钢筋直径宜为1632mm，钻孔直径宜为70120mm；,构 造,8.8 SMW,SMW挡土墙是先施工水泥土挡墙，最后按一定的形式在其中插入型钢（如H钢），即形成一种劲性复合围护结构。： 止水好，刚度大，构造简单，型钢插入深度一般小于搅拌深度，型钢可回收重复使用，成本较低。 SMW适宜的基坑深度为610m，国外开挖深度已达20m。 要求型钢间距不能过大，保证水泥土的强度由受剪，受压控制。,（a）全位“满堂”；（b）全位“1隔1” （c）全位“1隔2”；（d）半位“满堂”；（e）半位“1隔1”,8.8 SMW,保证型钢间的水泥土在侧向水土压力作用下不产生弯曲应力,型钢净间距的确定,8.8 SMW,“连续”截面剪力,水泥土强度校核,8.8 SMW,验算拱的轴力强度,型钢“间隔”布置,8.8 SMW,
