基坑工程设计案例教案课件

1、 基坑工程3.1 概 述 随着城市建设的发展，地下空间在世界各大城市中得到开发利用。如高层建筑地下室、地下仓库、地下民防工事以及多种地下民用和工业设施等。在我国，地铁及高层建筑的兴建，产生了大量的基坑（深基坑）工程。 基坑工程主要包括围护体系的设置和土方开挖两个方面。围护结构通常是一种临时结构，安全储备较小，具有比较大的风险。基坑支护设计使用期限不应小于1年。 围护结构应满足的基本要求： 保证基坑周围未开挖土体的稳定； 保证相邻建筑物的、地下管线的安全，不受损害； 保证主体地下结构的施工空间。2021/7/221 基坑工程3.1 概 述 随着城市建设的上海浦东绿洲中环中心 2021/7/222

2、上海浦东绿洲中环中心 2021/7/2222021/7/2232021/7/223 钢管内支撑的优点是施工速度快，装拆方便；缺点是支撑的刚度略差，基坑支护结构易变形。多道钢内撑有助于控制支护结构变形。2021/7/224 钢管内支撑的优点是施工速度快，装拆方便；缺点是2021/7/2252021/7/2252021/7/2262021/7/226水平支撑2021/7/227水平支撑2021/7/227导墙开挖、模板、钢筋施工2021/7/228导墙开挖、模板、钢筋施工2021/7/228导墙采用小钢模2021/7/229导墙采用小钢模2021/7/229导墙2021/7/2210导墙2021/

3、7/2210导墙回填土2021/7/2211导墙回填土2021/7/2211泥浆制备工厂2021/7/2212泥浆制备工厂2021/7/2212泥浆工厂内部2021/7/2213泥浆工厂内部2021/7/2213泥浆池2021/7/2214泥浆池2021/7/2214成槽机2021/7/2215成槽机2021/7/22152021/7/22162021/7/2216地下墙钢筋笼（带注浆管）2021/7/2217地下墙钢筋笼（带注浆管）2021/7/2217定位器2021/7/2218定位器2021/7/2218地下墙钢筋笼凹凸接头2021/7/2219地下墙钢筋笼凹凸接头2021/7/2219

4、履带吊移动钢筋笼2021/7/2220履带吊移动钢筋笼2021/7/2220地下墙钢筋笼双机抬吊2021/7/2221地下墙钢筋笼双机抬吊2021/7/2221钢筋笼下放2021/7/2222钢筋笼下放2021/7/2222注浆管安装2021/7/2223注浆管安装2021/7/2223混凝土浇筑2021/7/2224混凝土浇筑2021/7/2224地下墙接头箱2021/7/2225地下墙接头箱2021/7/2225拔接头箱2021/7/2226拔接头箱2021/7/2226刷壁器2021/7/2227刷壁器2021/7/2227地下连续墙外观2021/7/2228地下连续墙外观2021/7/

5、2228地下室顶板预留钢筋2021/7/2229地下室顶板预留钢筋2021/7/2229带水平支撑体系（四道）的地下连续墙2021/7/2230带水平支撑体系（四道）的地下连续墙2021/7/2230水平支撑2021/7/2231水平支撑2021/7/2231坑内挖土2021/7/2232坑内挖土2021/7/2232坑内挖土，栈道转运2021/7/2233坑内挖土，栈道转运2021/7/2233横向支撑上可作为一般的人行通道2021/7/2234横向支撑上可作为一般的人行通道2021/7/2234拆除最下一道横向支撑2021/7/2235拆除最下一道横向支撑2021/7/22352021/7

6、/22362021/7/22363.2 围护结构型式及适用范围 围护结构型式及分类放坡开挖及简易支护悬臂式围护结构重力式围护结构内撑式围护结构拉锚式围护结构土钉墙围护结构其他形式围护结构2021/7/22373.2 围护结构型式及适用范围 围护结构型式及分类放坡开挖土袋短桩基坑简易支护 土袋或块石支护 短桩支护 放坡开挖及简易支护2021/7/2238土袋短桩基坑简易支护 放坡开挖及简易支护2021/7/223 边坡高度与坡度控制岩土类别状态及风化程度允许坡高允许坡度硬质岩石微风化中等风化强风化121081：0.101：0.201：0.201：0.351：0.351：0.50软质岩石微风化中等

7、风化强风化8881：0.351：0.501：0.501：0.751：0.751：1.00砂土中密以上51：1.00基坑顶面无载重1：1.25基坑顶面有静载1：1.50基坑顶面有动载粉土稍湿51：0.75基坑顶面无载重1：1.00基坑顶面有静载1：1.25基坑顶面有动载边坡允许坡度值2021/7/2239 边坡高度与坡度控制岩土类别状态及风化程度允许坡高允许坡度硬岩土类别状态及风化程度允许坡高允许坡度粉质粘土坚硬硬塑可塑5541：0.33基坑顶面无载重1：0.50基坑顶面有静载1：0.75基坑顶面有动载1：1.001：1.25基坑顶面无载重1：1.251：1.50基坑顶面无载重粘土坚硬硬塑可塑5

8、541：0.331：0.751：1.001：1.251：1.251：1.50杂填土中密、密实的建筑垃圾土51：0.751：1.00边坡允许坡度值（续）2021/7/2240岩土类别状态及风化程度允许坡高允许坡度粉质粘土坚硬51：0. 边坡稳定性验算需要进行边坡稳定性验算的情况有以下几种： 坡顶有堆载； 边坡高度与坡度超出上表所列允许值； 存在软弱结构面的倾斜地层； 岩层和主要结构层面的倾斜方向与边坡的开挖面倾斜方向一致，且两者走向的夹角小于45。 土质边坡的稳定分析可用圆弧滑动法进行分析。 岩质边坡宜按由软弱夹层或结构面控制的可能滑动面进行验算。2021/7/2241 边坡稳定性验算 土质边坡

9、的稳定分析可用圆弧滑动法进行分析。 悬臂式围护结构 结构特征：无支撑的悬臂围护结构； 支撑材料：钢筋混凝土排桩、钢板桩、木板桩、钢筋混凝土板桩、地下连续墙、SMW工法桩等； 受力特征：利用支撑入土的嵌固作用及结构的自身的抗弯刚度挡土及控制变形； 适用条件：土质较好，开挖深度较小的基坑。2021/7/2242 悬臂式围护结构2021/7/2242 重力式围护结构 结构特征：常用水泥土桩构成重力式挡土构造； 支撑材料：水泥搅拌桩、注浆； 受力特征：利用墙体或格构自身的稳定挡土与止水； 适用条件：宽度较大，开挖较浅，周围场地较宽，对变形要求不高的基坑。重力式水泥土墙 断面图 平面图2021/7/22

10、43 重力式围护结构重力式水泥土墙2021/7/2243 内撑式围护结构 结构特征：由挡土结构与支撑结构两部分组成； 支撑材料：挡土材料有钢筋混凝土桩、地下连续墙，支撑材料有钢筋混凝土梁、钢管、型钢等； 受力特征：水平支撑、斜支撑，单层支撑、多层支撑； 适用条件：各种土层和基坑深度。内撑式围护结构2021/7/2244 内撑式围护结构内撑式围护结构2021/7/22442021/7/22452021/7/22452021/7/22462021/7/2246 拉锚式围护结构 结构特征：由挡土结构与锚固系统两部分组成； 支撑材料：可采用内撑式结构相同的材料外，还可以采用钢板桩等； 受力特征：由挡土

11、结构与锚固系统共同承担土压力； 适用条件：砂土或粘性土地基。拉锚式围护结构2021/7/2247 拉锚式围护结构拉锚式围护结构2021/7/22472021/7/22482021/7/2248 土钉墙围护结构 结构特征：由土钉与喷锚混凝土面板两部分组成； 支撑材料：由土钉及钢筋混凝土面板构成支撑； 受力特征：由土钉构成支撑体系，喷锚混凝土面板构成挡土体系； 适用条件：地下水位以上或降水后的粘土、粉土、杂填土及非松散砂土、碎石土。2021/7/2249 土钉墙围护结构2021/7/22492021/7/22502021/7/2250钢筋混凝土桩水泥搅拌桩连拱式支护结构平面图2021/7/2251

12、钢筋混凝土桩水泥搅拌桩连拱式支护结构平面图2021/7/22高压喷射桩钻孔灌注桩灌注桩与高压喷射桩组合支护2021/7/2252高压喷射桩钻孔灌注桩灌注桩与高压喷射桩组合支护2021/7/型钢深层搅拌桩SMW工法桩组合支护2021/7/2253型钢深层搅拌桩SMW工法桩组合支护2021/7/2253深基坑支护结构分类支护结构挡土部分支撑部分透水挡土结构止水挡土结构 H型钢、工字钢+插板 疏排灌注桩+钢丝网水泥抹面 密排灌注桩、预制桩 双排桩挡土 连拱式灌注桩 土钉墙 地下连续墙 深层搅拌桩、墙 深层搅拌桩+灌注桩 密排桩+高压喷射桩 钢板桩 闭合拱圈墙 自立式桩、墙 锚拉支护 土层锚杆 水平支

13、撑、斜撑 环梁支护系统2021/7/2254深基坑支护结构分类支护结构挡土部分支撑部分透水挡土结构止水挡3.3 支护结构上的荷载 水、土压力计算 水、土压力分算方法 对于透水性比较大的砂性土和粉土，分别计算作用在围护结构上的土压力（按朗肯土压力理论计算）和水压力（按静水压力计算），然后叠加作用在围护结构上。 2021/7/22553.3 支护结构上的荷载 水、土压力计算2021/7/222021/7/22562021/7/2256 水、土压力合算方法 对于透水性比较差的粘性土地基，采用水、土压力合算的方法计算作用于围护结构上的侧向压力。pak支护结构外侧，第i层土中计算点的主动土压力强度标准值

14、 (kPa)；当 pak H。 土钉间距 土钉间距：1.22.0m（软土可1.0m）； 垂直间距按土层分布及计算确定； 上下插筋交叉排列2021/7/22114 土钉支护结构参数的确定2021/7/22114 土钉筋材尺寸 筋材材料：钢筋、角钢、钢管等； 钢筋：18mm 32mm，级以上螺纹钢筋； 角钢：L15mm50mm50mm； 钢管： 50mm。 土钉倾角：020之间 倾角小：支护变形小，注浆质量难以控制； 倾角大：支护变形大，注浆质量易于控制，利于插入下层较好土层。 注浆材料：水泥砂浆、水泥浆2021/7/22115 土钉筋材尺寸2021/7/22115 支护面层 临时性结构：5015

15、0mm厚钢筋网喷射混凝土， 6mm 8mm的级钢筋焊成150300mm的方格网片； 永久性结构： 150250mm厚钢筋网喷射混凝土，可设两层钢筋网，分两层喷成。2021/7/22116 支护面层2021/7/22116 土钉支护结构的抗拉承载力计算 验算公式荷载折减系数j 个土钉位置处基坑水平荷载标准值固结快剪指标土钉抗拉抗力分项系数j 根土钉受拉荷载标准值j 根土钉受拉承载力设计值j 根土钉直径2021/7/22117 土钉支护结构的抗拉承载力计算荷载折减系数j 个土钉位置处基lihTuj（+k）/2主动区被动区2021/7/22118lihTuj（+k）/2主动区被动区2021/7/22

16、土的名称土的状态qsik填土1620淤泥1016淤泥质土1620粘性土流塑软塑可塑硬可塑硬塑坚硬IL10.75 IL 10.50 IL 0.750.25 IL 0.500 IL 0.25IL 0183030404053536565737380粉土稍密中密密实e0.90.75 e 0.9e 0.75204040606090 土钉锚固体与土体极限摩阻力标准值2021/7/22119土的名称土的状态qsik填土1620淤泥1016淤泥土的名称土的状态qsik粉细砂稍密中密密实10 N 1515 N 30N30204040606080中砂稍密中密密实10 N 1515 N 30N30406060707

17、090粗砂稍密中密密实10 N 1515 N 30N30609090120120150砾砂中密(密实)N151301602021/7/22120土的名称土的状态qsik粉细砂稍密10 N 1520 土钉支护结构外部稳定分析 抗倾覆稳定性验算WHBFtP0q0OEaEaxEay2021/7/22121 土钉支护结构外部稳定分析WHBFtP0q0OEaEaxEa 抗滑移稳定性验算2021/7/22122 抗滑移稳定性验算2021/7/22122 土钉支护结构内部稳定分析 土钉支护结构的内部稳定分析采用圆弧破裂面条分法进行分析计算。QihiWiiiR2021/7/22123 土钉支护结构内部稳定分析

18、QihiWiiiR2021/ 土钉抗拉力计算 在土条 i 上作用有土体自重 Wi、地表荷载 Qi、土钉抗拉力 Rk、 Rk按以下公式计算并取较小者： 按土钉材料强度计算 按破裂面外土钉抗拔出能力计算 按破裂面内土钉抗拔出能力计算破裂面外土钉锚固长度土钉端部与混凝土面板连接处的极限抗拔力2021/7/22124 土钉抗拉力计算 破裂面外土钉锚固长度土钉端部与混凝土面 土钉支护结构内部稳定验算Fs： 内部稳定安全系数H6m， Fs1.2；H=612m， Fs1.3；H12m， Fs1.4。 k 排土钉的水平间距2021/7/22125 土钉支护结构内部稳定验算k 排土钉的水平间距2021/7/补充练习： 按布鲁姆法计算确定图示悬臂式板桩支护的长度 h 及板桩的最大弯矩 Mmax。q