1、基 坑 工 程,設(shè)計(jì)與計(jì)算 放坡水泥土墻土釘墻,承載能力極限狀態(tài) 支護(hù)結(jié)構(gòu)達(dá)到承載力破壞，錨固系統(tǒng)失效或坡體失穩(wěn)狀態(tài): (1) 支護(hù)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)性破壞擋土結(jié)構(gòu)、錨撐結(jié)構(gòu)折斷、壓屈失穩(wěn)，錨桿的斷裂等 (2) 基坑內(nèi)外土體失穩(wěn)基坑內(nèi)外土體整體滑動(dòng)，坑底隆起，結(jié)構(gòu)傾倒或踢腳等破壞形式。 (3) 止水帷幕失效坑內(nèi)出現(xiàn)管涌、流土或流砂。,基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的極限狀態(tài),正常使用極限狀態(tài) 支護(hù)結(jié)構(gòu)和邊坡的變形達(dá)到結(jié)構(gòu)本身或鄰近建筑物的正常使用限值或影響耐久實(shí)用性能。 (1) 基坑變形影響基坑正常施工、工程樁產(chǎn)生破壞或變位；影響相鄰地下結(jié)構(gòu)、相鄰建筑、管線、道路等正常使用； (2) 影響正常使用的外觀或變形； (

2、3) 因地下水抽降而導(dǎo)致過大的地面沉降。,環(huán)境調(diào)查和基坑安全等級(jí)的確定 支護(hù)結(jié)構(gòu)體系和地下水控制方式的選擇； 支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和變形計(jì)算；* 基坑內(nèi)外土體穩(wěn)定性計(jì)算； * 基坑降水、止水帷幕設(shè)計(jì)； * 基坑施工監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)及應(yīng)急措施的制定； 施工期可能出現(xiàn)的不利工況驗(yàn)算。,基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)內(nèi)容,(1)工程水文地質(zhì)資料巖土工程勘察報(bào)告； (2)場(chǎng)地環(huán)境條件資料：包括建筑紅線，周邊地下管線和建筑物的種類、埋深、使用年限和結(jié)構(gòu)質(zhì)量的檢測(cè)評(píng)價(jià)以及場(chǎng)地內(nèi)地下人防等地下障礙物等； (3)所建工程的地下室結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)樁基圖紙、土建設(shè)計(jì)和施工對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的要求等建筑總平面圖、地下管線圖、地下結(jié)構(gòu)平面和剖面圖； (

3、4)與施工條件有關(guān)的資料，如對(duì)于地下連續(xù)墻設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)根據(jù)不同的安全等級(jí)提供有關(guān)實(shí)驗(yàn)資料。,基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所需的基本資料,當(dāng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)僅僅作為地下主體工程施工所需要的臨時(shí)性措施時(shí)，其使用時(shí)間不長，一般不超過2年，在地震區(qū)通?？刹豢紤]地震力對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的作用。 而一般建筑結(jié)構(gòu)所規(guī)定的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期通常為50年。,穩(wěn)定性驗(yàn)算 支護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度驗(yàn)算 基坑變形計(jì)算 基坑降水止水設(shè)計(jì)計(jì)算,基坑工程的設(shè)計(jì)計(jì)算,作用于支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載,地基土產(chǎn)生的土壓力； 地下水產(chǎn)生水壓力； 基坑頂面的超載（鄰近建筑物、汽車、吊車 及場(chǎng)地堆載等）； 地震產(chǎn)生的垂直和水平荷載； 溫度影響和混凝土收縮引起的附加荷載。,作用與支護(hù)結(jié)構(gòu)上的土

4、壓力是難于準(zhǔn)確計(jì)算的荷載。設(shè)計(jì)計(jì)算和參數(shù)取值上常常采用經(jīng)驗(yàn)和偏于安全的方法。一般情況下支護(hù)設(shè)計(jì)中不計(jì)地震產(chǎn)生的影響。,土 壓 力,被動(dòng)土壓力 靜止土壓力 主動(dòng)土壓力,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(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的壓力為靜止土壓力。 懸臂支護(hù)樁土壓力的實(shí)測(cè)值與按朗肯公式計(jì)算值的對(duì)比，非挖土側(cè)實(shí)測(cè)土壓力小于朗肯主動(dòng)土壓力，即計(jì)算結(jié)果偏大，設(shè)計(jì)計(jì)算偏安全。 郎肯土壓力理論是假定墻背和填土間沒有摩擦力，計(jì)算的主動(dòng)土壓力偏大，被動(dòng)土壓力偏小，所以用郎肯理論設(shè)計(jì)支護(hù)結(jié)構(gòu)偏于安全。,土壓力計(jì)算,主動(dòng)土壓力,被動(dòng)土壓力,朗肯土壓力理論,地下水位以下的土、水壓

5、力，有“土水分算”和“土水合算” 由于主動(dòng)土壓力系數(shù)Ka的范圍一般在0.3左右，只有靜水壓力的1/3左右，而被動(dòng)土壓力系數(shù)Kp的范圍一般在3.0左右，是靜水壓力的3倍。不同的計(jì)算方法得到的土壓力相差很大，這也直接影響圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 對(duì)于滲透性較強(qiáng)的土，例如，砂性土和粉土，一般采用土、水分算。也就是，分別計(jì)算作用在圍護(hù)結(jié)構(gòu)土壓力和水壓力，然后相加。 對(duì)滲透性較弱的土，如粘土，可以采用土、水合算的方法。,土、水壓力合算和分算,對(duì)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)深度處豎向飽和土壓力乘以側(cè)壓力系數(shù)。 對(duì)于砂性土和粉土，采用水土分算，即側(cè)壓力為相應(yīng)

6、深度處豎向有效土壓力乘以側(cè)壓力系數(shù)與該深度處水壓力之和。,（1）土水壓力分算法,土水壓力分算法是采用有效重度計(jì)算土壓力，按靜水壓力計(jì)算水壓力，然后將兩者疊加。疊加的結(jié)果就是作用在擋土結(jié)構(gòu)上的總側(cè)壓力。計(jì)算土壓力時(shí)，可采用有效應(yīng)力法或總應(yīng)力法。,（1）土水壓力分算法,采用有效應(yīng)力法的計(jì)算公式為：,（1）土水壓力分算法,采用有效應(yīng)力法計(jì)算土壓力，概念明確。在不能獲得土的有效強(qiáng)度指標(biāo)的情況下，也可以采用總應(yīng)力法進(jìn)行計(jì)算。,(2) 土水壓力合算法,土水壓力合算法是目前國內(nèi)應(yīng)用較多的計(jì)算方法，特別是對(duì)粘土積累了一些實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)該方法能較好地模擬滲透性較差的土側(cè)壓力。其計(jì)算公式如下：,(14),(15)

7、,按朗肯理論公式的土壓力計(jì)算如下： 主動(dòng)土壓力強(qiáng)度為ea。主動(dòng)土壓力為Ea。,(16),(13),或,圖9 被動(dòng)土壓力強(qiáng)度分布,(a)主動(dòng)土壓力作用；(b)無粘性土；(c)粘性土,有超載時(shí)計(jì)算主動(dòng)土壓力,圖10 填土面有均勻分布 荷載時(shí)的主動(dòng)土壓力,圖11 局部超載土壓力計(jì)算, =45。+/2,圖12 多層土土壓力計(jì)算,圖13 有地下水土壓力計(jì)算,水平荷載和水平抗力,擋土結(jié)構(gòu)位移對(duì)土壓力的影響 一般的圍護(hù)結(jié)構(gòu)自身剛度不大，在側(cè)向壓力作用下產(chǎn)生較大的相對(duì)位移時(shí)，對(duì)土壓力的分布與大小產(chǎn)生影響。一般有以下幾種情況： 擋土構(gòu)造不發(fā)生位移 墻后主動(dòng)土壓力為靜止 土壓力，土壓力分布為三角 形分布。,擋土構(gòu)

8、造頂部不動(dòng)，底部向外位移 無論位移達(dá)到多大，都不能使填土內(nèi)發(fā)生主動(dòng)破壞，壓力為曲線分布，總壓力作用點(diǎn)位移墻底以上越H/2處。 擋土構(gòu)造平行向外移動(dòng) 位移的大小未達(dá)到足以使填土發(fā)生主動(dòng)破壞時(shí)，壓力為曲線分布，當(dāng)位移超過某一值后填土將發(fā)生主動(dòng)破壞，應(yīng)力成直線分布。,擋土構(gòu)造上下兩端不動(dòng)，中部發(fā)生向外位移 墻后主動(dòng)土壓力為馬鞍形分布。 擋土構(gòu)造下端不動(dòng)，上端向外位移 無論位移多少，作用在墻背上的壓力都按直線分布。當(dāng)墻上端的移動(dòng)達(dá)到一定數(shù)值后，墻后填土?xí)l(fā)生主動(dòng)破壞，此時(shí)作用在墻上的土壓力稱為主動(dòng)土壓力。,擋土墻向前位移或轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，土壓力由靜止土壓力逐漸減小到它的最小值一主動(dòng)土壓力，而擋土墻向土體方向位

9、移時(shí)，則土壓力會(huì)逐漸增大到其最大值一被動(dòng)土壓力。研究表明：當(dāng)墻頂位移達(dá)到墻高的O.10.5時(shí)，砂性填土的壓力將降低到主動(dòng)土壓力；而砂性填土要達(dá)到被動(dòng)土壓力，則墻頂位移約為墻高的5。砂土和粘土中產(chǎn)生主動(dòng)和被動(dòng)土壓力所需的頂部位移如表1所示。,產(chǎn)生主動(dòng)和被動(dòng)土壓力所需的頂部位移 表1,放坡開挖的設(shè)計(jì)計(jì)算,選擇合理的基坑邊坡坡比，保證邊坡的穩(wěn)定性 適用于地基土質(zhì)較好，開挖深度不深，以及施工現(xiàn)場(chǎng)有足夠放坡場(chǎng)所的工程。 施工簡便，費(fèi)用較低。 挖土及回填土方量大，考慮工期、工程費(fèi)用不合理，不宜采用放坡開挖。,邊坡高度與坡度控制,無支護(hù)邊坡允許坡度值,無支護(hù)邊坡允許坡度值（續(xù)）,基坑邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算 需要進(jìn)行

10、邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算的情況有以下幾種： 坡頂有堆載； 邊坡高度與坡度超出上表所列允許值； 存在軟弱結(jié)構(gòu)面的傾斜地層； 巖層和主要結(jié)構(gòu)層面的傾斜方向與邊坡的開挖面傾斜方向一致，且兩者走向的夾角小于45。,土質(zhì)邊坡的穩(wěn)定分析可用圓弧滑動(dòng)法進(jìn)行分析。 巖質(zhì)邊坡宜按由軟弱夾層或結(jié)構(gòu)面控制的可能滑動(dòng)面進(jìn)行驗(yàn)算。,基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算,基坑在外荷載作用下是否會(huì)喪失穩(wěn)定,基坑穩(wěn)定驗(yàn)算的基本內(nèi)容 整體穩(wěn)定驗(yàn)算（邊坡穩(wěn)定、傾覆穩(wěn)定、滑移穩(wěn)定）； 基坑抗隆起穩(wěn)定； 基坑抗?jié)B流穩(wěn)定。,邊坡穩(wěn)定,邊坡穩(wěn)定是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需要控制邊坡穩(wěn)定在沒有支護(hù)結(jié)構(gòu)的

11、基坑中、當(dāng)?shù)鼗畈看嬖谲浫跬翆訒r(shí)，也需要防止在圍護(hù)墻底以下可能產(chǎn)生的深層滑動(dòng)面。,基坑的整體穩(wěn)定性驗(yàn)算,在放坡開挖的基坑中，邊坡失穩(wěn)主要是由于土方開挖引起基坑內(nèi)外壓力差（包括水位差）。邊坡的整體穩(wěn)定性驗(yàn)算通常采用圓弧滑動(dòng)法進(jìn)行穩(wěn)定性分析計(jì)算。 有支護(hù)的基坑的整體穩(wěn)定分析，同樣采用圓弧滑動(dòng)法進(jìn)行驗(yàn)算。 考慮內(nèi)支撐作用時(shí)，通常不會(huì)發(fā)生整體穩(wěn)定破壞。因此，對(duì)只設(shè)一道支撐的支護(hù)結(jié)構(gòu)，需驗(yàn)算整體滑動(dòng)，對(duì)設(shè)置多道內(nèi)支撐時(shí)可不作驗(yàn)算。 目前，我國的一些地區(qū)和行業(yè)性規(guī)范都建議采用瑞典圓弧滑動(dòng)面條分法（Fellenius）驗(yàn)算支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。,邊坡穩(wěn)定的安全系數(shù)可定義為：,砂性土的邊坡穩(wěn)定,砂性土中邊坡穩(wěn)

12、定只取決于坡角的大小，而與坡的高度或土體的重量無關(guān)。,粘性土邊坡的穩(wěn)定,在粘性上中，邊坡失穩(wěn)時(shí)的滑動(dòng)面近似于圓弧，滑動(dòng)體繞某個(gè)中心向下帶旋轉(zhuǎn)性的滑動(dòng)，在這種情況下的邊坡穩(wěn)定通常采用條分法分析。條分法的基本假定是： (a)邊坡失穩(wěn)時(shí)、滑動(dòng)體沿著一個(gè)近似于圓筒形的滑動(dòng)面下滑。但當(dāng)?shù)鼗熊浫鯅A層時(shí)，可按實(shí)際可能發(fā)生的非圓弧滑動(dòng)面驗(yàn)算。 (b)考慮平而問題。在實(shí)際工程中，可根據(jù)地基情況、邊坡形狀和地面荷載基本相同的原則，把邊坡分成幾個(gè)區(qū)段，在每個(gè)區(qū)段中選取有代表性的斷面作為計(jì)算斷面。 邊坡滑動(dòng)面可以有很多個(gè)，其中最可能產(chǎn)生滑動(dòng)的危險(xiǎn)面要通過試算才能確定。具體步驟可參閱有關(guān)手冊(cè)。,土坡坡面的防護(hù),水泥砂

13、漿抹面 漿砌石護(hù)坡 砂石袋護(hù)坡 鋪設(shè)抗拉或防水的土工布護(hù)面,水泥土重力式圍護(hù)墻設(shè)計(jì)計(jì)算,水泥土重力式圍護(hù)墻：通過深層攪拌機(jī)將水泥固化劑和原狀土在地面以下就地強(qiáng)制攪拌形成連續(xù)搭接水泥土柱狀加固體墻。,水泥土粉噴樁墻體 P338,水泥土圍護(hù)墻的結(jié)構(gòu)形式,擋墻寬度為0.60.8開挖深度，樁長為開挖深度的1.8-2.2倍。,水泥土圍護(hù)墻的優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn) P334 缺點(diǎn) 334,設(shè)計(jì)計(jì)算,尺寸的確定 先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)初定尺寸，再根據(jù)驗(yàn)算調(diào)整 墻底寬度為開挖深度的0.60.8倍 墻開挖面以下深度為開挖深度的0.8-1.2倍 力學(xué)強(qiáng)度的確定 P336,開挖深度 開挖深度不宜超過7m，超過7m后墻體位移達(dá)20cm以上

14、； 開挖深度不超過5m，經(jīng)濟(jì)技術(shù)好，風(fēng)險(xiǎn)小 土質(zhì)條件,驗(yàn)算內(nèi)容 整體穩(wěn)定計(jì)算 坑底抗隆起 墻體抗傾覆計(jì)算 墻底面抗滑移計(jì)算 墻身應(yīng)力變形驗(yàn)算,1.土壓力計(jì)算,墻后主動(dòng)土壓力,墻前被動(dòng)土壓力,抗傾覆計(jì)算,墻體繞前趾0的抗傾覆安全系數(shù) ，不小于(1.21.3).,P336 155,抗滑移計(jì)算,墻體沿底面滑動(dòng)的安全系數(shù)：,P336 155,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 ：,P336 155,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0.51.0米處)，采用圓弧滑動(dòng)法計(jì)算,基坑抗隆起穩(wěn)定 基坑隆起開挖較深軟土基坑時(shí)，在

15、坑壁土體自重和坑頂荷載作用下，坑底軟土可能受擠在坑底發(fā)生隆起現(xiàn)象； 基本假定 參照太沙基、普朗得爾地基承載力理論； 支護(hù)樁底面的平面作為極限承載力基準(zhǔn)面； 基坑抗隆起安全系數(shù)：,建筑地基規(guī)范中的驗(yàn)算方法,當(dāng)坑底為一般粘性土?xí)r，可參照Prandtl和Tarzaghi的地基承載力公式，并將支護(hù)樁底面的平面作為求極限承載力的基準(zhǔn)面，其滑動(dòng)線形狀如圖所示。 假設(shè)支護(hù)結(jié)構(gòu)入土深度為d，可按下式計(jì)算抗隆起安全系數(shù)：,式中，d為墻體入土深度；h為基坑開挖深度；1、 2為墻體外側(cè)及坑底土體重度；q為地面超載；Nc、Nq為地基承載力系數(shù)。,太沙基,被動(dòng)區(qū),過渡區(qū),承載力系數(shù) 普朗得爾公式： 安全系數(shù)：Ks1.1

16、1.2 太沙基公式： 安全系數(shù)：Ks1.151.25,建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范推薦公式 Nc：承載力系數(shù)，條形基礎(chǔ)取Nc =5.14； 0：抗剪強(qiáng)度，由十字板試驗(yàn)或三軸不固結(jié)不排水試驗(yàn)確定； t：支護(hù)結(jié)構(gòu)入土深度； 其余參數(shù)與前述相同。,簡化計(jì)算方法 假定地基破壞時(shí)發(fā)生如下圖所示滑動(dòng)面，滑動(dòng)面圓心在最底層支撐點(diǎn)A處，半徑為x，垂直面上的抗滑阻力不予考慮，則滑動(dòng)力矩為：,穩(wěn)定力矩為： Su滑動(dòng)面上不排水抗剪強(qiáng)度，對(duì)于飽和軟粘土，則=0，Su = cu。 定義安全系數(shù) K=Mr/Md,如基坑處土質(zhì)均勻，則基坑抗隆起安全系數(shù)為：,構(gòu)造要求,格柵布置時(shí)，水泥土的置換率對(duì)于淤泥不宜小于0.8，淤泥質(zhì)土不宜小

17、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200mm；當(dāng)不考慮截水作用時(shí)，搭接寬度不宜小于150mm。 水泥土樁可設(shè)計(jì)成不同埋置深度，使墻底樁頭參差不齊，以提高墻底與土體之間的摩擦力，從而提高抗滑移穩(wěn)定性。,土釘支護(hù)結(jié)構(gòu),基坑深度不大于12m,土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 土釘抗拉力的計(jì)算 土釘墻內(nèi)外穩(wěn)定性驗(yàn)算,土釘支護(hù)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容,土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 土釘長度 一般上下土釘取等長，或上部稍長而底部稍短（土釘內(nèi)力中部較大，上部土釘對(duì)限制支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移作用較大，下部土釘對(duì)提高土釘墻整體穩(wěn)定性作用較大）；

18、鉆孔注漿型：土釘長度L=（0.50.8）H； 打入型：土釘長度L =（0.50.6）H 。 土釘間距 土釘間距：1.22.0m（軟土可1.0m）； 垂直間距按土層分布及計(jì)算確定；,土釘筋材尺寸 筋材材料：鋼筋、角鋼、鋼管等； 鋼筋：18mm 32mm，級(jí)以上螺紋鋼筋； 角鋼：L15mm50mm50mm； 鋼管： 50mm。 土釘傾角：020之間，最好1015 傾角?。褐ёo(hù)變形小，注漿質(zhì)量難以控制； 傾角大：支護(hù)變形大，注漿質(zhì)量易于控制，利于插入下層較好土層。 注漿材料：水泥砂漿、水泥漿,支護(hù)面層 臨時(shí)性結(jié)構(gòu)：50150mm厚鋼筋網(wǎng)噴射混凝土， 6mm 8mm的級(jí)鋼筋焊成150300mm的方格網(wǎng)片； 永久性結(jié)構(gòu)： 150250mm厚鋼筋網(wǎng)噴射混凝土，可設(shè)兩層鋼筋網(wǎng)，分兩層噴成。,土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)的抗拉承載力計(jì)算 驗(yàn)算公式,荷載折減系數(shù),j 個(gè)土釘位置處基坑水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值,固結(jié)快剪指標(biāo),土釘抗拉抗力分項(xiàng)系數(shù),j 根土釘受拉荷載標(biāo)準(zhǔn)值,j 根土釘受拉承載力設(shè)計(jì)值,j 根土釘直徑,土釘抗拉力計(jì)算