第12章 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)

1、,第12章 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu),,本 章 內(nèi) 容,1,2,3,,,,4,,5,,概述 基坑工程的設(shè)計(jì)內(nèi)容基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算,基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算 基坑工程的變形計(jì)算,6,,常見圍護(hù)結(jié)構(gòu)及其構(gòu)造設(shè)計(jì),概述：大量的基坑工程伴隨著城市高層建筑的發(fā)展大量出現(xiàn)。國外，圓形基坑的深度已達(dá)74m(日本)，直徑最大的達(dá)98m(日本)，而非圓形基坑的深度已達(dá)到地下９層（法國）。國內(nèi)，上海88層的金茂大廈，基坑平面尺寸為170m×150m

2、，基坑開挖深度達(dá)19.5m。上海的匯京廣場，圍護(hù)結(jié)構(gòu)與相鄰建筑最近的距離僅40cm。而無支撐基坑的開挖深度也已達(dá)到了9m。,,1. 概述,,,,,,,1. 概述,1、基坑支護(hù)的目的（1）確?；娱_挖和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工安全、順利；（2）確保基坑臨近建筑物或地下管道正常使用；（3）防止地面出現(xiàn)塌陷、坑底管涌發(fā)生。 2、基坑支護(hù)的作用 擋土、擋水、控制邊坡變形。 3、基坑工程的基本技術(shù)要求（1）安全可靠性；

3、 （2）經(jīng)濟(jì)合理性；（3）施工便利性和工期保證性。,,1. 概述,基坑工程具有以下特點(diǎn)： l）建筑趨向高層化，基坑向大課度方向發(fā)展； 2）基坑開挖畫積大，長度與寬度有的達(dá)數(shù)百米，給支撐系絞帶來較大的難度； 3）在軟弱的上層中，基坑開挖會(huì)產(chǎn)生較大的位移和沉降，對周圍建筑物、市政設(shè)施和地下管線造成影響；深基坑施工工期長、場地狹窄，降雨、重物堆放等對墓坑穩(wěn)定性不利； 5｝在相鄰場地

4、的施工中，打樁、降水、挖土及基礎(chǔ)澆注混凝土等工序會(huì)相互制約與影響，增加協(xié)調(diào)工作的難度。,基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)通常分兩類：樁墻式圍護(hù)體系——將支護(hù)墻（排樁）作為主要受力構(gòu)件；樁墻式圍護(hù)體系包括板樁墻、排樁、地下連續(xù)墻等。重力式圍護(hù)體系——充分利用圍護(hù)結(jié)構(gòu)的重力。如重力式水泥土擋墻。,1. 概述,（1）無圍護(hù)放坡開挖；,（2）樁墻支護(hù)： 它由樁墻結(jié)構(gòu)及支護(hù)結(jié)構(gòu)兩部分組成，樁墻結(jié)構(gòu)有鋼板樁、板樁墻、灌注樁排、地下連續(xù)墻；

5、 支護(hù)結(jié)構(gòu)類型有內(nèi)支撐式、外拉錨桿式、地面錨定式、無錨式等。 （3）重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)： 軟土地基可用深攪樁、旋噴樁、樹根樁等形成重力式的擋土結(jié)構(gòu)。,1. 概述,（5）開槽施工法：與中央開挖施工法施工正好相反，先在坑內(nèi)周邊挖槽，用內(nèi)支撐板樁墻法修筑周邊的基礎(chǔ)工程，形成一道重力式擋土墻，再挖除擋土墻內(nèi)的全部土體，構(gòu)筑中央部分的基礎(chǔ)工程。 （6）墻前被動(dòng)區(qū)土體加固法：對于軟土地基

6、深大基坑，為控制擋墻側(cè)向位移，降低護(hù)樁的入土深度，在基坑開挖前用深攪樁、旋噴法對墻前土體進(jìn)行加固，加固深度3～6m，寬度5～9m。,（4）中央開挖施工法：先施工基坑四周排樁，樁內(nèi)放坡開挖后施工中央部分基礎(chǔ)工程，待完工后再挖除排樁內(nèi)側(cè)土體，邊挖邊用支撐桿將支護(hù)排樁與中央部分基礎(chǔ)工程支撐起來，最后再施工周邊基礎(chǔ)工程。,1. 概述,（7）逆作法；（8）沉井法；（9）土釘墻支護(hù)； （10）組合型支護(hù)。 兩種以上的支護(hù)方法組合起

7、來使用，既能保證支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全又降低成本。如上部放坡，下部樁墻錨桿支護(hù)；錨桿與土釘組合；深攪樁與灌注樁排組合；深攪樁中打入H鋼樁組合支護(hù)等。,1. 概述,結(jié)構(gòu)類型,支護(hù)結(jié)構(gòu)類型及其適用范圍 表3-1,板樁,1. 概述,組合擋土壁,1. 概述,單排與雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu),1. 概述,支撐體系,1. 概述,1. 概述,1. 概述,1. 概述,1. 概述,12.1.2 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)1. 外力的不確定性；2

8、. 變形的不確定性；3. 土性的不確定性；4. 一些偶然變化所引起的不確定因素。,2. 基坑工程的設(shè)計(jì)內(nèi)容,基坑工程的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括 ：環(huán)境調(diào)查及基坑安全等級的確定，圍護(hù)結(jié)構(gòu)選型，圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算，節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，井點(diǎn)降水、土方開挖方案以及監(jiān)測要求等。,2. 基坑工程的設(shè)計(jì)內(nèi)容,2. 基坑工程的設(shè)計(jì)內(nèi)容,基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所需的基本資料主要有：工程水文地質(zhì)資料；場地環(huán)境資料；所建工程的地下室結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)樁基圖紙等；與施工條件有關(guān)的資料

9、。,基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)安全等級及重要性系數(shù),,,2. 基坑工程的設(shè)計(jì)內(nèi)容,2. 基坑工程的設(shè)計(jì)內(nèi)容,圍護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇和布置圍護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇的原則：基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)件在一般情況下不應(yīng)超出工程用地范圍；基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)件不能影響主體工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件的正常施工；盡可能采用受力性能較好的圓形、正多邊形和矩形。,2. 基坑工程的設(shè)計(jì)內(nèi)容,2. 基坑工程的設(shè)計(jì)內(nèi)容,圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算通過設(shè)計(jì)計(jì)算確定圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)力和變形，據(jù)以驗(yàn)算截面承載力和基坑位移。

10、設(shè)計(jì)計(jì)算必須按不同施工階段的特征分別進(jìn)行驗(yàn)算，同時(shí)應(yīng)考慮前一種工況對后面各種工況內(nèi)力和變形的影響。,2. 基坑工程的設(shè)計(jì)內(nèi)容,圍護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性驗(yàn)算基坑邊坡總體穩(wěn)定演算；圍護(hù)墻體抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算；圍護(hù)墻底面抗滑移驗(yàn)算；基坑圍護(hù)墻前抗隆起穩(wěn)定驗(yàn)算；抗豎向滲流驗(yàn)算；基坑周圍地面沉降及其影響范圍的估計(jì)。均與圍護(hù)墻的插入土深度有關(guān)。,2. 基坑工程的設(shè)計(jì)內(nèi)容,節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)合理的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造應(yīng)符合以下條件：方便施工；節(jié)點(diǎn)構(gòu)造與設(shè)計(jì)計(jì)算模型

11、中的假設(shè)條件一致；節(jié)點(diǎn)構(gòu)造應(yīng)起到防止構(gòu)件局部失穩(wěn)的作用；盡可能減少節(jié)點(diǎn)自身的變形量；與整體穩(wěn)定相關(guān)的節(jié)點(diǎn)應(yīng)設(shè)置多道防線，同時(shí)要具有良好的節(jié)點(diǎn)延性。,2. 基坑工程的設(shè)計(jì)內(nèi)容,其他土工問題井點(diǎn)降水井點(diǎn)降水的作用是： 1）通過降低地下水位消除基坑坡面及坑底的滲水，改善施工作業(yè)條件； 2）增加邊坡穩(wěn)定性，防止坡面和基底的土粒流失，以避免流砂現(xiàn)象； 3）降低水位，防止坑底隆起與破壞； 4）改善基坑的砂土

12、特性，加速土的固結(jié)。降水的方法有集水明排和井點(diǎn)降水兩類。,2. 基坑工程的設(shè)計(jì)內(nèi)容,土方開挖其中最重要的要求是每階段的開挖深度與相應(yīng)設(shè)計(jì)工況的計(jì)算模型一致。強(qiáng)調(diào)先支撐后開挖的原則。監(jiān)測內(nèi)容有以下幾個(gè)方面：圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要構(gòu)件的內(nèi)力和變形基坑周圍土體的變形，邊坡穩(wěn)定及地下水的變化和空隙水壓力的測定等；對周圍環(huán)境中需要保護(hù)的對象進(jìn)行專門內(nèi)容的觀察和測定。,3 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算,深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算是個(gè)古老的傳統(tǒng)課

13、題，同時(shí)又是一個(gè)綜合性的。它既涉及土力學(xué)中典型的強(qiáng)度與穩(wěn)定問題，又包含了變形問題，同時(shí)還涉及到土與支護(hù)結(jié)構(gòu)的共同作用問題。地基反力系數(shù)是一個(gè)必須首先確定的參數(shù)。主要由地質(zhì)條件決定，與承力面積和深度也有關(guān)系，其值最好通過試驗(yàn)求得。計(jì)算模型見表12-6,3 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算,計(jì)算原則：一般考慮樁土共同作用的彈性地基梁上的桿系或框架模型，根據(jù)施工過程中發(fā)生的實(shí)際工況分布進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)考慮施工工況引起結(jié)構(gòu)的先期位移值以及支撐

14、變形的影響或采用荷載增量法進(jìn)行計(jì)算，即所謂“先變形，后支撐”的原則。,3 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算,計(jì)算模型：樁土共同作用模型水平支點(diǎn)力計(jì)算支護(hù)結(jié)構(gòu)的嵌固深度分析,3 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算,樁（墻）內(nèi)力的計(jì)算分析方法（一）彈性地基桿系有限單元法常用方法，一般過程如下：結(jié)構(gòu)理想化：根據(jù)其結(jié)構(gòu)受力特性，理想化為桿系單元；結(jié)構(gòu)離散化：按豎向劃分成有限元單元。擋土結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)應(yīng)滿足變形協(xié)調(diào)條件；單元所受荷載和單元

15、節(jié)點(diǎn)位移之間的關(guān)系，以單元的勁度矩陣確定。根據(jù)靜力平衡條件列出平衡方程求解。,3 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算,（二）擋土結(jié)構(gòu)的有限元法廣泛應(yīng)用。這里介紹“彈性桿系有限元法” 支撐體系平面框架計(jì)算在工程中將圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的支撐體系在結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)成一個(gè)水平的封閉框架。,3 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算,作用在基坑結(jié)構(gòu)上的荷載作用于支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載主要有：l）土壓力；2）水壓力；3）影響區(qū)范圍內(nèi)建筑物、結(jié)構(gòu)物荷載；4）施工

16、荷載：汽車、吊車及場地堆載等；5）若支護(hù)作為主體結(jié)構(gòu)的一部分時(shí)，應(yīng)考慮地震力；6）溫度影響和混凝土收縮引起的附加荷載,主動(dòng)土壓力和被動(dòng)土壓力的產(chǎn)生，前提條件是支護(hù)結(jié)構(gòu)存在位移；當(dāng)支護(hù)結(jié)構(gòu)沒有位移時(shí)，則土對支護(hù)結(jié)構(gòu)的壓力為靜止土壓力。 土壓力的分布與支點(diǎn)的設(shè)置及其數(shù)量都有關(guān)系；懸臂支護(hù)樁土壓力的實(shí)測值與按朗肯公式計(jì)算值的對比，非挖土側(cè)實(shí)測土壓力小于朗肯主動(dòng)土壓力，即計(jì)算結(jié)果偏大。,3 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算,3 基

17、坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算,圖3-5 懸臂支護(hù)樁土壓力分布,3 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算,圖3-6 芝加哥深基坑土壓力實(shí)測圖 圖3-7 柏林地道工程土壓力實(shí)測圖,3 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算,基坑底樁前土壓力計(jì)算取值 基坑底樁前土抗力常采用的是Rankine公式計(jì)算，由于計(jì)算出來的被動(dòng)土壓力是以極限狀態(tài)為前提的，當(dāng)被動(dòng)土壓力達(dá)到理論計(jì)算值時(shí)，其圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形位移將很大，一般達(dá)到坑深或樁墻高度的5%，

18、這么大的變形位移是基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)所不能允許的。因此，對于基坑支護(hù)被動(dòng)土壓力計(jì)算中，一般取其折減系數(shù)η=0.3～0.5。 護(hù)樁與土體間的摩擦作用 樁墻支護(hù)結(jié)構(gòu)在土壓力作用下發(fā)生變形變位時(shí)，護(hù)樁和土體之間有相對位移而產(chǎn)生摩擦力，摩擦力將使樁墻后的主、被動(dòng)土壓力減小；相反確使樁墻前面的被動(dòng)土壓力增大。為此進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮樁墻與土體的摩擦作用，即將墻前、后的被動(dòng)土壓力乘以修正系數(shù).,3 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算,但為慎重

19、起見對主動(dòng)土壓力可不進(jìn)行折減。一般使墻前被動(dòng)土壓力增大的修正系數(shù)可取K = 1.5～2.8；使墻后被動(dòng)土壓力減小的修正系數(shù)可取Kˊ= 1.0～0.35。修正系數(shù)與土的內(nèi)摩擦角φ有關(guān)，φ值越大，修正系數(shù)K越大,而Kˊ越小。 實(shí)際工程設(shè)計(jì)計(jì)算中，為簡化起見，既不進(jìn)行被動(dòng)土壓力理論計(jì)算值的折減，也不進(jìn)行因摩擦作用而使墻前被動(dòng)土壓力增大的修正。,3 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算,土的內(nèi)聚力C、內(nèi)摩擦角φ值可根據(jù)下列規(guī)定適當(dāng)

20、調(diào)整： 在井點(diǎn)降低地下水范圍內(nèi)，當(dāng)?shù)孛嬗信潘头罎B措施時(shí)，φ值可提高20%；在井點(diǎn)降水土體固結(jié)的條件下，可考慮土與支護(hù)結(jié)構(gòu)間側(cè)摩阻力影響，將土的內(nèi)聚力c提高20%。,3 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算,主動(dòng)土壓力：被動(dòng)土壓力：,,,3 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算,地面附加荷載傳至n層土底面的豎向荷載qn,（1）地面滿布均布荷載q0時(shí)，任何土層底面處：（2）離開擋土結(jié)構(gòu)距離為a時(shí),,,,,,,,,3 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的

21、內(nèi)力計(jì)算,(3)作用在面積為 與擋土結(jié)構(gòu)平行）的地面荷載，離開擋土結(jié)構(gòu)距離時(shí)。,,,,,,3 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算,水壓力,水壓力，主要根據(jù)土質(zhì)情況確定如何考慮水壓力的問題 。對于粘性土，土壤的透水性較差，此粘性土產(chǎn)生的側(cè)向壓力可采用水土合算的方法，即側(cè)壓力為相應(yīng)深度處豎向土壓力與水壓力之和乘以側(cè)壓力系數(shù)。對于砂性土，采用水土分算，即側(cè)壓力為相應(yīng)深度處豎向土壓力乘以側(cè)壓力系數(shù)與該深度處水壓力之和。,3

22、 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算,對比,砂土簡化計(jì)算，將水壓力與土壓力分別計(jì)算，并把水看作是：主動(dòng)壓力=靜止壓力=被動(dòng)壓力= h,,,,3 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算,地下水無滲流時(shí)的水壓力,3 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算,地下水有穩(wěn)態(tài)滲流時(shí)的近似水壓力,3 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算,3 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算,4 基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算,在實(shí)際工程中，僅進(jìn)行內(nèi)力分析是不夠的，還需要進(jìn)行基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算。

23、 常見的基坑失穩(wěn)的表現(xiàn)形式有：整體失穩(wěn)破壞；承載力不足導(dǎo)致的破壞；基底滑動(dòng)破壞；基底潛蝕、管涌；滲流；支擋結(jié)構(gòu)破壞；被動(dòng)土壓力喪失等。,4 基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算,4 基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算,4 基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算,邊坡穩(wěn)定 指防止基坑邊坡上的部分土體脫離整體而沿著某一個(gè)面向下滑動(dòng)所需要的安全度。 在放坡開挖的基坑中、沒有支護(hù)結(jié)構(gòu)的基坑中、地基深處存在軟弱土層時(shí)都需要控制邊坡穩(wěn)定。,

24、,1.砂性土的邊坡穩(wěn)定：基坑抗滑安全系數(shù) 考慮動(dòng)水壓力時(shí)： 2.粘性土的邊坡穩(wěn)定 邊坡的滑動(dòng)面近似于圓弧，通常采用條分法。 具體計(jì)算過程見“土力學(xué)”。,4 基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算,,,,,基坑抗隆起穩(wěn)定 ：（一）圓弧滑動(dòng)抗隆起穩(wěn)定驗(yàn)算 地基土達(dá)到極限平衡時(shí)的滑動(dòng)面形狀在軟土中可能很接近圓弧。,4 基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算,,滑動(dòng)力矩：,,4 基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算,,滑動(dòng)力矩：,,,,基坑

25、抗隆起穩(wěn)定 ：（二）地基極限承載力驗(yàn)算。 由于墻后土體下沉，使墻后土在豎直面上的抗剪強(qiáng)度得以發(fā)揮，從而檢驗(yàn)D值是否合適：,4 基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算,,,4 基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算,,,整體穩(wěn)定性驗(yàn)算： 基坑的整體失穩(wěn)是指邊坡土體與支護(hù)結(jié)構(gòu)一起失去穩(wěn)定并在土體中產(chǎn)生滑裂面的情況。,4 基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算,,,基坑的整體失穩(wěn)在下列情況常常發(fā)生，因而要進(jìn)行驗(yàn)算。①自然放坡的邊坡(見前面邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算)。②

26、重力式擋土支護(hù)。③錨桿支護(hù)體系。④土釘支護(hù)體系。 驗(yàn)算方法都是檢驗(yàn)滑動(dòng)面上的滑動(dòng)力矩與抗滑力矩的平衡情況，只是由于擋墻或錨桿的存在限制了滑動(dòng)面的位置，從面產(chǎn)生不同類型支護(hù)結(jié)構(gòu)驗(yàn)算方面的少許差別。,4 基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算,,,重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定核算 驗(yàn)算方法及搜索最危險(xiǎn)滑動(dòng)面的方法按上面自然放坡情況，采用相同的方法，只是滑動(dòng)面通過擋墻的邊角。 另一種假設(shè)是假定滑動(dòng)面可以通過墻身，這時(shí)應(yīng)在

27、抗滑力矩中加入墻身抗剪力所產(chǎn)生的力矩，,4 基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算,,,錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定驗(yàn)算。錨桿支護(hù)基坑的整體失穩(wěn)可有二種情況。 (1)破壞面通過錨桿尾端，形成一個(gè)近于圓弧的滑面。 (2)錨桿被滑動(dòng)面切過，土體內(nèi)形成折線構(gòu)成的破壞面。,4 基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算,,,驗(yàn)算方法按Kranz提出的代替墻法，假定滑動(dòng)面由垂線dc與斜線bc組成，c點(diǎn)是錨桿錨固段的中點(diǎn)。dc代替墻。,4 基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算,,,土釘

28、墻的整體穩(wěn)定校核： 土釘墻的穩(wěn)定分析對其設(shè)計(jì)極為重要，方法大體上分為極限平衡法與有限元法二類，但以前者用的多，極限平衡法中的各法在滑動(dòng)面形狀及土釘力的假定方面又各不相同。,4 基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算,,,坑底抗?jié)B流穩(wěn)定驗(yàn)算 進(jìn)行基坑降水時(shí)，由于基坑外水位差，導(dǎo)致基坑外的地下水繞過圍護(hù)墻的下端向基坑內(nèi)滲流。從而形成管涌或流砂。 抗?jié)B流穩(wěn)定驗(yàn)算的基本原則是使基坑內(nèi)土體的有效壓力大于地下水向上的滲流壓力。

29、,4 基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算,,,教材圖12-14是Terzaghi—peck方法的計(jì)算簡圖。 （12-19） 由此推得：考慮到平均超靜水頭ha是個(gè)變化值，進(jìn)行簡化處理后得到： (12-22)式中：k 應(yīng)取大于1.2；h1取開挖面以上至透水性良好的土層底面之間得距離。,4

30、 基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算,,,,,,承壓水的影響 如果坑底粘性土下面存在超靜水壓力，有可能使開挖面上抬，或者形成管涌現(xiàn)象，從而導(dǎo)致基坑外得周圍地面下沉。 為此，需要坑底黏土有一定的厚度t。 通過圖12-15 可算得：引入安全系數(shù)后有：式中 K——安全系數(shù)，取K＝1.43,4 基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算,,,,,,12.5.1 基坑坑底隆起計(jì)算坑底隆起的原因大致有：土方開挖后土的卸荷回彈產(chǎn)生的隆起；坑外土向境內(nèi)

31、的塑性流動(dòng)產(chǎn)生的降起；承壓水頂起隔水層產(chǎn)生的隆起等。 坑底土好時(shí)，以回彈產(chǎn)生的隆起為主；土質(zhì)較軟時(shí)塑流引起的隆起為主。卸荷回彈可以用再壓縮模量計(jì)算，僅多數(shù)情況下因?qū)嶋H回彈與塑流的隆起常不可分，又因支護(hù)深入基坑以下，有抑制卸荷回彈的作用等原因，計(jì)算值必將與實(shí)測值有些差異。,5 基坑工程的變形計(jì)算,,,,,,（一）實(shí)用計(jì)算方法（二）同濟(jì)大學(xué)模型試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)公式

32、 （12-27）由已知基底容許隆起量時(shí)求墻體入土深度： （12-28）,,,,,,,,5 基坑工程的變形計(jì)算,,上表是上海地區(qū)基坑回彈的實(shí)測與計(jì)算的比較。內(nèi)表列結(jié)果可見回彈值δ與開挖深度H之比小于1％。實(shí)測值與計(jì)算值的差異也不算太大。可以推知坑底比較穩(wěn)定，土處于彈件變

33、形階段。,5 基坑工程的變形計(jì)算,,,,,,基坑圍護(hù)墻外土體沉降估算 一般采用由基坑擋土墻的水平位移推算的方法。,5 基坑工程的變形計(jì)算,,,,,,經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法首先結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)假定坑外地表沉降曲線，然后根據(jù)地層損失相等的概念，即假定地表沉陷槽的面積等于擋土墻水平變形與擋墻圍成的面積相等。三角形沉降曲線式中：SW:墻體側(cè)位移2.指數(shù)曲線最大沉降量：,5 基坑工程的變形計(jì)算,,,,,,,土層錨桿,土層錨桿是一種埋入

34、土層深部的受拉桿件，它一端與構(gòu)筑物相連，另一端錨固在土層中。,6 常見圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì),錨桿設(shè)計(jì),1）錨桿承載力計(jì)算 2）錨桿桿體的截面面積,,,,6 常見圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì),3）錨桿軸向受拉承載力設(shè)計(jì)值,（1）安全等級為一級及缺乏地區(qū)經(jīng)驗(yàn)的二級基坑側(cè)壁，應(yīng)進(jìn)行錨桿的基本試驗(yàn)，受拉抗力分項(xiàng)系數(shù)可取1.3。（2）基坑側(cè)壁安全等級為二級且有鄰近工程經(jīng)驗(yàn)時(shí) ：,,6 常見圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì),（3）. 對于塑性指數(shù)大于17的粘性土層中的

35、錨桿應(yīng)進(jìn)行蠕變試驗(yàn)。（4）錨桿預(yù)加力值（鎖定值）應(yīng)根據(jù)地層條件及支護(hù)結(jié)構(gòu)變形要求確定，宜取為錨桿軸向受拉承載力設(shè)計(jì)值的0.50~0.65倍。（5） 自由段計(jì)算長度,6 常見圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì),,6 常見圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì),45+φk/2,土釘墻,土釘墻由被加固土體、放置在土中的土釘體和噴射砼面板組成，形成一個(gè)以土擋土的重力式擋土墻。 土釘墻自上而下施工，步步為營，土釘墻是靠土釘?shù)南嗷プ饔眯纬蓮?fù)合整體作用。土層錨桿的失效影響較大，

36、不應(yīng)用于沒有臨時(shí)自穩(wěn)能力的淤泥、飽和軟弱土層。,6 常見圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì),圖 土釘墻應(yīng)用領(lǐng)域a) 托換基礎(chǔ); b) 豎井的擋墻; c) 斜面的擋土墻d) 斜面穩(wěn)定; e) 和錨桿并用的斜面防護(hù),6 常見圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì),1 土釘受拉承載力計(jì)算,,受拉承載力,受拉荷載標(biāo)準(zhǔn)值,,,荷載折減系數(shù),,,,6 常見圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì),2 土釘墻承載力計(jì)算,采用簡化圓弧滑動(dòng)條分法,,,,6 常見圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì),3

37、 構(gòu) 造,土釘墻墻面坡度不宜大于1：0.1； 噴射混凝土面層宜配置鋼筋網(wǎng)，鋼筋直徑宜為6～10mm，間距宜為150～300mm；噴射混凝土強(qiáng)度等級不宜低于C20，面層厚度不宜小于80mm； 土釘鋼筋宜采用Ⅱ、Ⅲ級鋼筋，鋼筋直徑宜為16～32mm，鉆孔直徑宜為70～120mm；,6 常見圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì),水泥土墻設(shè)計(jì),又稱攪拌樁擋墻 ，利用一種特殊的攪拌頭或鉆頭，鉆進(jìn)地基至一定深度后，噴出固化劑，與地基土強(qiáng)行拌和而形成的加固土

38、樁體。Mixed-In-Place Method MIP(美國)Deep Mixing Method (日本)固化劑采用水泥或石灰；適用于加固淤泥質(zhì)土、粘土；國外最大深度60m ，國內(nèi)12－18m；特點(diǎn)：施工無震動(dòng)、噪音、無廢水泥漿； 坑內(nèi)無需支撐拉錨，優(yōu)良的抗?jié)B特性。支擋高度，國內(nèi)最深9m;,6 常見圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì),水泥墻的結(jié)構(gòu)形式,擋墻寬度為0.6～0.8開挖深度，樁長為開挖深度的1.8-2.

39、2倍。,6 常見圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì),3.6.1 土壓力計(jì)算計(jì)算主動(dòng)土壓力和被動(dòng)土壓力3.6.2 抗傾覆計(jì)算3.6.3 抗滑移計(jì)算3.6.4 墻身應(yīng)力驗(yàn)算3.6.5 整體穩(wěn)定計(jì)算一般情況下，使墻體強(qiáng)度不成為設(shè)計(jì)的控制條件，而以結(jié)構(gòu)和邊坡的整體穩(wěn)定控制設(shè)計(jì)。,6 常見圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì),1.土壓力計(jì)算,墻后主動(dòng)土壓力,,墻前被動(dòng)土壓力,,6 常見圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì),6 常見圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì),2 抗傾覆計(jì)算,按重力式擋

40、墻計(jì)算墻體繞前趾A的抗傾覆安全系數(shù) ，不小于(1.0～1.1).,,6 常見圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì),3 抗滑移計(jì)算,按重力式擋墻計(jì)算墻體沿底面滑動(dòng)的安全系數(shù)：,,6 常見圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì),4.墻身應(yīng)力驗(yàn)算,墻體所驗(yàn)算截面處的法向應(yīng)力剪應(yīng)力按下式進(jìn)行 ：,,,6 常見圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì),5 整體穩(wěn)定計(jì)算k>= 1.25,整體穩(wěn)定計(jì)算時(shí)，將滑動(dòng)土體與攪拌樁擋墻視為一個(gè)整體考慮(常選在墻底下0.5－1.0米處)，采用圓弧滑動(dòng)法計(jì)算圖

41、 ：,,6 常見圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì),構(gòu)造要求,格柵布置時(shí)，水泥土的置換率對于淤泥不宜小于0.8，淤泥質(zhì)土不宜小于0.7，一般粘性土及砂土不宜小于0.6；格柵長寬比不宜大于2 ；樁與樁之間的搭接寬度 ：考慮截水作用時(shí)，樁的有效搭接寬度不宜小于150mm；當(dāng)不考慮截水作用時(shí)，搭接寬度不宜小于100mm。不能滿足要求時(shí)，宜采用基坑內(nèi)側(cè)土體加固或水泥土墻插筋、加混凝土面板及加大嵌固深度等措施。攪拌樁擋墻設(shè)計(jì)計(jì)算實(shí)例（詳見教材),6 常見

42、圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì),SMW,SMW擋土墻是先施工水泥土擋墻，最后按一定的形式在其中插入型鋼（如H鋼），即形成一種勁性復(fù)合圍護(hù)結(jié)構(gòu)。：止水好，剛度大，構(gòu)造簡單，型鋼插入深度一般小于攪拌深度，型鋼可回收重復(fù)使用，成本較低。SMW適宜的基坑深度為6～10m，國外開挖深度已達(dá)20m。要求型鋼間距不能過大，保證水泥土的強(qiáng)度由受剪，受壓控制。,6 常見圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì),（a）全位“滿堂”；（b）全位“1隔1”（c）全位“1隔2”；（d）半位