1、2020/7/29,第 6 章 基 坑 工 程,2020/7/29,內(nèi)容提要,基坑工程概述 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的分類與適用范圍 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性驗(yàn)算 基坑降排水設(shè)計(jì),2020/7/29,6.1 基坑工程概述,1、概念 基坑工程是我國當(dāng)前地基基礎(chǔ)領(lǐng)域一個(gè)重要的研究方向。屬于巖土工程的一部分，是一個(gè)綜合性的巖土工程難題，它是指建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)工程或其他地下工程施工中所進(jìn)行的基坑開挖、降水、支護(hù)和土體加固以及監(jiān)測等的綜合性工程。其是一個(gè)古老而又有時(shí)代特點(diǎn)的巖土工程課題。,2020/7/29,2、基坑工程的特點(diǎn) （1）基坑圍護(hù)體系是臨時(shí)結(jié)構(gòu)，安全儲(chǔ)備較小，具有較大的風(fēng)險(xiǎn)性。 （2）基坑工程具有

2、很強(qiáng)的區(qū)域性。 （3）基坑工程具有很強(qiáng)的個(gè)性。 （4）基坑工程綜合性強(qiáng)。 （5）基坑工程具有較強(qiáng)的時(shí)空效應(yīng)。 （6）基坑工程是系統(tǒng)工程。,2020/7/29,基坑開挖時(shí)，如巖土體較為均勻且坡頂無堆積荷載、坡底以上無地下水，則可以采用放坡開挖。 放坡控制的邊坡高度和坡度可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或參照同類巖土體的穩(wěn)定坡高和坡度確定。當(dāng)無經(jīng)驗(yàn)時(shí)，可按表6-1、表6-2確定。,6.2 放坡開挖與支撐開挖,2020/7/29,表6-1 土層邊坡允許坡度值 （取自中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程（JGJI20-99）,2020/7/29,表6-2 巖土邊坡允許坡度值 （取自中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建筑基坑支護(hù)技

3、術(shù)規(guī)程（JGJI20-99）,如果坡高大于表6-1、表6-2允許值時(shí)。應(yīng)設(shè)置過渡平臺(tái)分級(jí)放坡，土質(zhì)邊坡的過渡平臺(tái)的寬度一般為12m，巖土邊坡的過渡平臺(tái)寬度應(yīng)不小于0.5m。 采用人工放坡開挖時(shí)，應(yīng)采取坡頂、坡腳和坡面排降水措施。對(duì)坡面應(yīng)采取水泥砂漿抹面、沙（土）包疊置、塑料薄膜覆蓋、噴漿或掛網(wǎng)噴混凝土等保護(hù)措施。,2020/7/29,支撐開挖,當(dāng)基坑位于城市中心地帶、建筑物稠密地區(qū)時(shí)，往往就不具備放坡開挖的條件。因?yàn)榉牌麻_挖需要基坑平面以外有足夠的空間供放坡之用，如在此空間內(nèi)存在鄰近建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)、地下管線、運(yùn)輸?shù)缆返龋疾辉试S放坡，此時(shí)就只能采用圍護(hù)墻進(jìn)行垂直開挖的施工方法。 如在坑內(nèi)對(duì)圍

4、護(hù)墻加設(shè)支撐稱為內(nèi)支撐。 如在坑外對(duì)圍護(hù)墻拉設(shè)支撐，則稱拉錨（土錨）。,2020/7/29,支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)支撐體系包括圍檁、支撐和立柱。,2020/7/29,圖6-1 對(duì)撐式內(nèi)支撐 1圍檁；2支撐；3立柱；4樁（工程樁或?qū)ＴO(shè)樁）；5圍護(hù)墻,支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)支撐，按材料分為鋼支撐和鋼筋混凝土支撐兩類。 鋼支撐常用者為鋼管支撐和型鋼支撐兩種。 鋼筋混凝土支撐，是隨著挖土的加深，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)定的位置現(xiàn)場支模澆筑的支撐。 支護(hù)結(jié)構(gòu)的支撐在平面上的布置形式有角撐、對(duì)撐、桁架式、框架式、環(huán)形等。 支護(hù)結(jié)構(gòu)的支撐在豎向的布置，主要取決于基坑深度、圍護(hù)墻種類、挖土方式、地下結(jié)構(gòu)各層樓蓋和地板的位置等。,2020/7/

5、29,2020/7/29,2020/7/29,2020/7/29,目前廣泛使用的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)類型主要有以下幾大類： （1）放坡開挖及簡易圍護(hù)結(jié)構(gòu)； （2）懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)； （3）內(nèi)撐式圍護(hù)結(jié)構(gòu)； （4）拉錨式維護(hù)結(jié)構(gòu)； （5）土釘墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)； （6）其它型式圍護(hù)結(jié)構(gòu)。主要有門架式圍護(hù)結(jié)構(gòu)；拱式組合型圍護(hù)結(jié)構(gòu)；錨噴網(wǎng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)；加筋水泥土墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)；凍結(jié)法圍護(hù)結(jié)構(gòu)等。,6.3 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的分類與適用范圍,放坡開挖結(jié)構(gòu)及適用范圍,2020/7/29,2020/7/29,懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)及適用范圍,懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖如圖6-5所示。懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)常采用鋼筋混凝土樁排樁墻、木板樁、鋼板樁、鋼筋混凝土板樁、

6、地下連續(xù)墻等型式。 懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)適用于土質(zhì)較好、開挖深度較淺的基坑工程。,2020/7/29,內(nèi)撐式圍護(hù)結(jié)構(gòu)及適用范圍,內(nèi)撐式圍護(hù)結(jié)構(gòu)由圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系和內(nèi)撐體系兩部分組成。圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系常采用鋼筋混凝土樁排樁墻和地下連續(xù)墻型式。內(nèi)撐體系可采用水平支撐和斜支撐。根據(jù)不同開挖深度又可采用單層水平支撐、二層水平支撐及多層水平支撐，分別如圖6-6（a）（b）及（d）所示。當(dāng)基坑平面面積很大，而開挖深度不太大時(shí)，宜采用單層斜支撐如圖6-6（c）所示。 內(nèi)撐式圍護(hù)結(jié)構(gòu)適用范圍廣，可適用各種土層和基坑深度。,2020/7/29,2020/7/29,拉錨式圍護(hù)結(jié)構(gòu)及適用范圍,拉錨式圍護(hù)結(jié)構(gòu)由圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系和錨固體

7、系兩部分組成。 圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系同于內(nèi)撐式結(jié)構(gòu)，常采用鋼筋混凝土排樁墻和地下連續(xù)墻兩種。錨固體系可分為錨桿式和地面拉錨式兩種。隨基坑深度不同，錨桿式也可分為單層錨桿、二層錨桿和多層錨桿。地面拉錨式圍護(hù)結(jié)構(gòu)和雙層錨桿式圍護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖分別如圖6-7（a）和（b）所示。地面拉錨式需要有足夠的場地設(shè)置錨樁，或其他錨固物。錨桿式需要地基土能提供錨桿較大的錨固力。錨桿式較適用于砂土地基，或粘土地基。由于軟粘土地基不能提供錨桿較大的錨固力，所以很少使用。,2020/7/29,2020/7/29,土釘墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)及適用范圍,土釘一般通過鉆孔、插筋和注漿來設(shè)置，傳統(tǒng)上稱砂漿錨桿。 土釘墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)適用于地下水位以上或人

8、工降水后的粘性土、粉土、雜質(zhì)土及非松散砂土、卵石土等，不適用于淤泥質(zhì)土及未經(jīng)降水處理地下水位一下的土層地基中基坑圍護(hù)。土釘墻圍護(hù)基坑深度一般不超過18m，使用期限不超過18個(gè)月。,2020/7/29,其他形式圍護(hù)結(jié)構(gòu)及適用范圍,門架式圍護(hù)結(jié)構(gòu) 門架式圍護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖如圖6-9所示。門架式圍護(hù)結(jié)構(gòu)適用于開挖深度已超過懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)的合理圍護(hù)深度的基坑工程。其合理圍護(hù)深度可通過計(jì)算確定。 噴錨網(wǎng)圍護(hù)結(jié)構(gòu) 噴錨網(wǎng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)是由錨桿（或錨索）、鋼筋網(wǎng)噴射混凝土面層于邊坡土體組成。噴錨網(wǎng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖如圖6-10所示。分析計(jì)算主要考慮土坡穩(wěn)定。不適用于含淤泥土和流砂的土層。,2020/7/29,凍結(jié)法圍護(hù)

9、通過凍結(jié)基坑四周土體，利用凍結(jié)土抗剪強(qiáng)度高，止水性能好的特性，保持基坑邊坡穩(wěn)定。凍結(jié)法圍護(hù)對(duì)地基土類適用范圍廣，但應(yīng)考慮其凍融過程對(duì)周圍的影響，電源不能中斷，以及工程費(fèi)用等問題。,2020/7/29,2020/7/29,圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算包含一下三中結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算： （1）懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 （2）錨式圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 （3）土層錨桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算,6.4 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算,懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算,懸臂式支擋結(jié)構(gòu)主要依靠嵌入坑底土內(nèi)的深度平衡上部地面超載、主動(dòng)土壓力及水壓力所形成的側(cè)壓力。因此，對(duì)于懸臂式支擋結(jié)構(gòu)，嵌入深度至關(guān)重要。同時(shí)需計(jì)算支擋結(jié)構(gòu)所承受的最大彎矩，以便進(jìn)行支擋結(jié)構(gòu)的斷面

10、設(shè)計(jì)和構(gòu)造。,2020/7/29,2020/7/29,2020/7/29,2020/7/29,2020/7/29,2020/7/29,錨式圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算,錨式圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算分為三部分： （1）支擋結(jié)構(gòu)頂部拉錨設(shè)計(jì)計(jì)算 （2）支擋結(jié)構(gòu)任意位置拉錨設(shè)計(jì)計(jì)算 （3）支擋結(jié)構(gòu)多層拉錨設(shè)計(jì)計(jì)算。,2020/7/29,支擋結(jié)構(gòu)頂部拉錨的設(shè)計(jì)計(jì)算,2020/7/29,2020/7/29,2020/7/29,2020/7/29,支擋結(jié)構(gòu)任意位置的拉錨設(shè)計(jì)計(jì)算,支擋結(jié)構(gòu)任意位置的拉錨計(jì)算分兩種情況進(jìn)行： （1）支擋結(jié)構(gòu)嵌入深度較淺 （2）支擋結(jié)構(gòu)嵌入深度較深,2020/7/29,2020/7/29,202

11、0/7/29,2020/7/29,2020/7/29,2020/7/29,2020/7/29,2020/7/29,2020/7/29,2020/7/29,支擋結(jié)構(gòu)多層拉錨的設(shè)計(jì)計(jì)算,2020/7/29,2020/7/29,2020/7/29,2020/7/29,2020/7/29,2020/7/29,2020/7/29,2020/7/29,2020/7/29,土層錨桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算,2020/7/29,2020/7/29,2020/7/29,2020/7/29,2020/7/29,2020/7/29,2020/7/29,2020/7/29,支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性驗(yàn)算包含以下內(nèi)容： （1）基坑整體穩(wěn)定 （2）抗隆起穩(wěn)定 （3）抗?jié)B流穩(wěn)定等,6.4 支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性驗(yàn)算,基坑整體穩(wěn)定性驗(yàn)算,2020/7/29,2020/7/29,2020/7/29,2020/7/29,基坑抗隆起穩(wěn)定性驗(yàn)算,2020/7/29,2020/7/