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1、3 3 深基坑工程深基坑工程陈有亮陈有亮上海理工大学土木工程系上海理工大学土木工程系1不积蹞步，无以致千里；不积小流，无以成江海 豆丁网友友情分享 目录目录3.1 深基坑支护结构的类型及适用条深基坑支护结构的类型及适用条件件3.2深基坑支护结构的破坏形式深基坑支护结构的破坏形式3.3深基坑支护结构的设计原则深基坑支护结构的设计原则3.4深基坑支护结构的设计原理与计深基坑支护结构的设计原理与计算方法算方法3.5深基坑支护结构的稳定性验算深基坑支护结构的稳定性验算Department of Civil Engineering University of Shanghai for Science a
2、nd technology2不积蹞步，无以致千里；不积小流，无以成江海 豆丁网友友情分享 3.1 深基坑支护结构的类型及适用条件深基坑支护结构的类型及适用条件随着城市高层建筑、地铁和桥梁工程的大量兴建，产随着城市高层建筑、地铁和桥梁工程的大量兴建，产生了大批的深基坑工程。生了大批的深基坑工程。国外国外：圆形基坑的深度已达到：圆形基坑的深度已达到74米（日本），直径米（日本），直径最大达最大达98米（日本），而非圆形基坑的深度已达到米（日本），而非圆形基坑的深度已达到地下地下9层（法国）；层（法国）；国内国内：上海金茂大厦基坑：上海金茂大厦基坑-平面尺寸为平面尺寸为170米米*150米，米，基坑
3、开挖深度达基坑开挖深度达19.5米。润扬大桥南汊桥北锚碇基坑米。润扬大桥南汊桥北锚碇基坑的深度达的深度达54米，直径米，直径60多米。基坑与相邻建筑物的多米。基坑与相邻建筑物的距离也越来越近，上海的汇京广场，围护结构与相邻距离也越来越近，上海的汇京广场，围护结构与相邻建筑的最近距离仅建筑的最近距离仅40厘米。厘米。Department of Civil Engineering University of Shanghai for Science and technology3不积蹞步，无以致千里；不积小流，无以成江海 豆丁网友友情分享 3.1 深基坑支护结构的类型及适用条件深基坑支护结构的类型
4、及适用条件常见的支护结构有钢板桩、钢筋混凝土板桩、钻孔灌注桩和常见的支护结构有钢板桩、钢筋混凝土板桩、钻孔灌注桩和水泥土深层搅拌桩挡墙等形式，具体情况介绍如下：水泥土深层搅拌桩挡墙等形式，具体情况介绍如下：（1）钢板桩：用打入法或振动打入法施工，工程结束后可回）钢板桩：用打入法或振动打入法施工，工程结束后可回收重复使用。常用的钢板桩有槽钢钢板桩和收重复使用。常用的钢板桩有槽钢钢板桩和“拉森拉森”钢板桩。钢板桩。槽钢钢板桩刚度比较小，而且容易渗水，一般在浅基础中应槽钢钢板桩刚度比较小，而且容易渗水，一般在浅基础中应用用. “拉森拉森”钢板桩刚度大钢板桩刚度大,而且通过锁口相互咬合而且通过锁口相互
5、咬合,基本不透基本不透水水,可应用于较深基础可应用于较深基础. 在软土地区使用钢板桩在软土地区使用钢板桩,打入时会产生挤土作用打入时会产生挤土作用,常引起地常引起地面隆起面隆起,拔出时会带出土体拔出时会带出土体,形成比钢板桩大的孔洞形成比钢板桩大的孔洞,若不及时采若不及时采取措施取措施,容易造成周围地面下沉容易造成周围地面下沉.因此因此,在建筑物密集地区使用时在建筑物密集地区使用时要慎重要慎重.（）钢筋混凝土板桩：钢筋混凝土板桩是预制的钢筋混凝（）钢筋混凝土板桩：钢筋混凝土板桩是预制的钢筋混凝土构件，用打入法就位，并且相互嵌入。这种板桩有较大的土构件，用打入法就位，并且相互嵌入。这种板桩有较大
6、的刚度和不透水性，一般是一次性的。可用于较深且土体较软刚度和不透水性，一般是一次性的。可用于较深且土体较软的基坑。的基坑。Department of Civil Engineering University of Shanghai for Science and technology4不积蹞步，无以致千里；不积小流，无以成江海 豆丁网友友情分享 3.1 深基坑支护结构的类型及适用条件深基坑支护结构的类型及适用条件（）钻孔灌注桩：钻孔灌注桩作为挡土结构，在桩与桩之间（）钻孔灌注桩：钻孔灌注桩作为挡土结构，在桩与桩之间用旋喷桩或压密注浆进行防渗堵水处理，排桩顶部浇注钢筋混用旋喷桩或压密注浆进行防渗
7、堵水处理，排桩顶部浇注钢筋混凝土压顶圈梁，将桩连成整体。这种支护结构又分为悬臂式、凝土压顶圈梁，将桩连成整体。这种支护结构又分为悬臂式、内支撑式和锚固式。内支撑式和锚固式。悬臂式悬臂式：挡土深度视地质条件和桩径而异。其特点是场地开阔、：挡土深度视地质条件和桩径而异。其特点是场地开阔、挖土效率高、比较经济。挖土效率高、比较经济。内支撑式内支撑式：在基坑内加钢支撑或钢筋混凝土支撑等。内支撑有：在基坑内加钢支撑或钢筋混凝土支撑等。内支撑有斜支撑和水平支撑。斜支撑适用于支护结构高度不大，所需支斜支撑和水平支撑。斜支撑适用于支护结构高度不大，所需支撑力较小的情况，一般为单层。水平支撑可单层设置，也可分撑
8、力较小的情况，一般为单层。水平支撑可单层设置，也可分层设置。层设置。锚固式：锚固式：钻孔灌注桩与锚杆技术联合使用，可用于较深的基坑。钻孔灌注桩与锚杆技术联合使用，可用于较深的基坑。其特点是开挖效率高、施工方便，但水泥和钢材用量相对较多。其特点是开挖效率高、施工方便，但水泥和钢材用量相对较多。Department of Civil Engineering University of Shanghai for Science and technology5不积蹞步，无以致千里；不积小流，无以成江海 豆丁网友友情分享 3.1 深基坑支护结构的类型及适用条件深基坑支护结构的类型及适用条件（）水泥土深层
9、搅拌桩挡墙：目前国内（）水泥土深层搅拌桩挡墙：目前国内常用深层搅拌法形成重力式挡墙。一般形常用深层搅拌法形成重力式挡墙。一般形成格栅状。这类挡土结构的优点是不设支成格栅状。这类挡土结构的优点是不设支撑，不渗水，并且只需水泥，不需要钢材，撑，不渗水，并且只需水泥，不需要钢材，造价低。但为了保持稳定，一般宽度很大。造价低。但为了保持稳定，一般宽度很大。（）地下连续墙：这种结构常用于较深（）地下连续墙：这种结构常用于较深的基坑，如地铁车站或多层地下停车场等。的基坑，如地铁车站或多层地下停车场等。其强度与刚度都较高，但造价也高。其强度与刚度都较高，但造价也高。Department of Civil E
10、ngineering University of Shanghai for Science and technology6不积蹞步，无以致千里；不积小流，无以成江海 豆丁网友友情分享 3.2深基坑支护结构的破坏形式深基坑支护结构的破坏形式深基坑支护结构可分为重力式支护结构深基坑支护结构可分为重力式支护结构（刚性支护结构）和非重力式支护结构（刚性支护结构）和非重力式支护结构（柔性支护结构）。重力式支护结构包括（柔性支护结构）。重力式支护结构包括水泥土深层搅拌桩档墙等。非重力式支护水泥土深层搅拌桩档墙等。非重力式支护结构包括钢板桩、钢筋混凝土板桩、钻孔结构包括钢板桩、钢筋混凝土板桩、钻孔灌注桩、地
11、下连续墙等。目前，工程中一灌注桩、地下连续墙等。目前，工程中一般以非重力式支护结构为主。非重力式支般以非重力式支护结构为主。非重力式支护结构的破坏形式主要有强度破坏和稳定护结构的破坏形式主要有强度破坏和稳定性破坏两方面，具体介绍如下。性破坏两方面，具体介绍如下。Department of Civil Engineering University of Shanghai for Science and technology7不积蹞步，无以致千里；不积小流，无以成江海 豆丁网友友情分享 3.2.1 强度破坏强度破坏1 支护结构的倾覆破坏：一般是由于地面支护结构的倾覆破坏：一般是由于地面荷载过大，或
12、土压力过大引起下部钳固端荷载过大，或土压力过大引起下部钳固端失效破坏。失效破坏。2 支护结构底部向外隆起破坏：一般当基支护结构底部向外隆起破坏：一般当基坑开挖过深，基坑内卸载过多时，容易使坑开挖过深，基坑内卸载过多时，容易使基坑底部向上隆起，导致支护结构破坏。基坑底部向上隆起，导致支护结构破坏。3 支护结构受弯破坏：当悬臂端过长，而支护结构受弯破坏：当悬臂端过长，而土压力很大，且受弯承载力计算不足时，土压力很大，且受弯承载力计算不足时，会引起受弯破坏。会引起受弯破坏。Department of Civil Engineering University of Shanghai for Scien
13、ce and technology8不积蹞步，无以致千里；不积小流，无以成江海 豆丁网友友情分享 3.2.2 稳定性破坏稳定性破坏1 墙后土体整体失稳。主要原因有：基坑墙后土体整体失稳。主要原因有：基坑开挖过深、地基过软或大面积堆载。开挖过深、地基过软或大面积堆载。2 坑底隆起破坏。当地基土软弱、挖土深坑底隆起破坏。当地基土软弱、挖土深度过大或超载时容易引起这种破坏。度过大或超载时容易引起这种破坏。3 管涌或流砂。当坑底土层为无粘性的细管涌或流砂。当坑底土层为无粘性的细颗粒土，如粉土或粉细砂，且坑内外存在颗粒土，如粉土或粉细砂，且坑内外存在较大水位差时，易出现这种破坏。较大水位差时，易出现这种
14、破坏。Department of Civil Engineering University of Shanghai for Science and technology9不积蹞步，无以致千里；不积小流，无以成江海 豆丁网友友情分享 3.3深基坑支护结构的设计原则深基坑支护结构的设计原则深基坑支护结构一般按承载力极限状态和深基坑支护结构一般按承载力极限状态和正常使用极限状态进行设计。正常使用极限状态进行设计。Department of Civil Engineering University of Shanghai for Science and technology10不积蹞步，无以致千里；不
15、积小流，无以成江海 豆丁网友友情分享 3.3.1 深基坑支护结构的承载力极限状态设计深基坑支护结构的承载力极限状态设计要求满足以下几方面要求：要求满足以下几方面要求：（1）抗倾覆破坏。要求满足）抗倾覆破坏。要求满足EpEaMpMaEa-支支护结构构产生的主生的主动土土压力；力；Ep-支支护结构构产生的被生的被动土土压力；力；Ma-主主动土土压力力产生的生的倾覆力矩覆力矩设计值；Mp-被被动土土压力力产生的抗生的抗倾覆力矩覆力矩设计值。Department of Civil Engineering University of Shanghai for Science and technology
16、11不积蹞步，无以致千里；不积小流，无以成江海 豆丁网友友情分享 3.3.1 深基坑支护结构的承载力极限状态深基坑支护结构的承载力极限状态设计设计（2）桩身强度要求。要求满足）桩身强度要求。要求满足抗剪：抗剪：VuV抗弯：抗弯：MuMVu-桩身抗剪极限承身抗剪极限承载力；力；V-土土压力等在力等在桩身上身上产生的剪力生的剪力设计值；Mu-桩身抗弯极限承身抗弯极限承载力；力；M-土土压力等在力等在桩身上身上产生的弯距生的弯距设计值Department of Civil Engineering University of Shanghai for Science and technology12不
17、积蹞步，无以致千里；不积小流，无以成江海 豆丁网友友情分享 3.3.1 深基坑支护结构的承载力极限状态设计深基坑支护结构的承载力极限状态设计（3）抗滑移破坏。要求满足）抗滑移破坏。要求满足 sfvs s-滑移面上地基土的滑移面上地基土的剪剪应力；力；fvs-地基土的抗剪强度地基土的抗剪强度。Department of Civil Engineering University of Shanghai for Science and technology13不积蹞步，无以致千里；不积小流，无以成江海 豆丁网友友情分享 3.3.2 深基坑支护结构的正常使用极限状态深基坑支护结构的正常使用极限状态要求
18、要求支护结构产生的顶点侧移必须满足侧支护结构产生的顶点侧移必须满足侧向位移的限值，以保证支护结构产生位移向位移的限值，以保证支护结构产生位移时不致使基坑周围地面产生沉陷而影响相时不致使基坑周围地面产生沉陷而影响相邻建筑物的正常使用或导致这些建筑物的邻建筑物的正常使用或导致这些建筑物的破坏。破坏。Department of Civil Engineering University of Shanghai for Science and technology14不积蹞步，无以致千里；不积小流，无以成江海 豆丁网友友情分享 3.4 深基坑支护结构的设计原理与计算方法深基坑支护结构的设计原理与计算方法
19、按受力特点分为悬臂式支护结构和支撑式按受力特点分为悬臂式支护结构和支撑式支护结构。支护结构。Department of Civil Engineering University of Shanghai for Science and technology15不积蹞步，无以致千里；不积小流，无以成江海 豆丁网友友情分享 3.4.1 悬臂式支护结构悬臂式支护结构最小插入深度确定方法。最小插入深度确定方法。（1）第一种情况：若支护结构插入坑底较深，且第一种情况：若支护结构插入坑底较深，且支护结支护结构向坑内倾斜较小，下顶端没有位移时，构向坑内倾斜较小，下顶端没有位移时，由由MB=0求出求出插入深度插
20、入深度D（B为支支护结构下端点位置）构下端点位置）,然后增加然后增加20%作作为实际入土深度，入土深度，则支支护结构构总长度度为L=h+1.2D然后根据水平向力的平衡条件求出最大弯距截面的位置和然后根据水平向力的平衡条件求出最大弯距截面的位置和最大弯距。（最大弯距。（3.7）（2）第二种情况：若支护结构插入坑底较浅，当达到最第二种情况：若支护结构插入坑底较浅，当达到最小插入深度时，它的上端小插入深度时，它的上端向坑内倾斜较大，下顶端向坑外向坑内倾斜较大，下顶端向坑外位移，位移，根据水平向力的平衡条件和根据水平向力的平衡条件和MB=0求出插入深度求出插入深度D和最大弯距。和最大弯距。Depart
21、ment of Civil Engineering University of Shanghai for Science and technology16不积蹞步，无以致千里；不积小流，无以成江海 豆丁网友友情分享 3.4.2支撑式支护结构支撑式支护结构单点支护结构：单支点浅桩和单支点深桩单点支护结构：单支点浅桩和单支点深桩多点支护结构：二分之一分割法、分段等多点支护结构：二分之一分割法、分段等值梁法值梁法Department of Civil Engineering University of Shanghai for Science and technology17不积蹞步，无以致千里；不
22、积小流，无以成江海 豆丁网友友情分享 3.5深基坑支护结构的稳定性验算深基坑支护结构的稳定性验算1 整体滑移失稳验算整体滑移失稳验算单支点支护结构单支点支护结构：若有足够的锚固长度，：若有足够的锚固长度，一般不发生整体滑动失稳；一般不发生整体滑动失稳；多点支撑的支护结构多点支撑的支护结构：若支撑不发生弯曲，：若支撑不发生弯曲，且有足够的锚固长度，一般也不发生整体且有足够的锚固长度，一般也不发生整体失稳；失稳；悬臂式支护结构悬臂式支护结构：采用条分法验算。：采用条分法验算。Department of Civil Engineering University of Shanghai for Science and technology18不积蹞步，无以致千里；不积小流，无以成江海 豆丁网友友情分享 3.5深基坑支护结构的稳定性验算深基坑支护结构的稳定性验算2 坑底隆起验算坑底隆起验算（1）地基稳定性验算法：）地基稳定性验算法：其中，其中，Mz是抗滑移力矩，是抗滑移力矩，Md是滑移力矩。是滑移力矩。（2）地基承载力公式验算法）地基承载力公式验算法Department of Civil Engineering University of Shanghai for Science and technology19不积蹞步，无以致千里；不积小流，无以成江海 豆丁网友友情分享
