地下结构工程深基坑工程课件

3．深基坑工程概述：大量的深基坑工程伴随着城市高层建筑的发展大量出现。国外，圆形基坑的深度已达74m(日本)，直径最大的达98m(日本)，而非圆形基坑的深度已达到地下９层（法国）。国内，上海88层的金茂大厦，基坑平面尺寸为170m×150m，基坑开挖深度达19.5m。上海的汇京广场，围护结构与相邻建筑最近的距离仅40cm。而无支撑基坑的开挖深度也已达到了9m。3．深基坑工程概述：大量的深基坑工程伴随着城市高层建筑的发1两个功能：一是挡土；二是止水。基坑支护分两类：支护型——将支护墙（排桩）作为主要受力构件；支护型基坑支护包括板桩墙、排桩、地下连续墙等。在基坑较浅时可不设支撑，成悬臂式结构；当基坑较深或对周围地面变形严格限制时，应设水平或斜向支撑，或锚定系统；形成空间力系是发展方向。两个功能：一是挡土；二是止水。2加固型——充分利用加固土体的强度。加固型包括水泥搅拌桩、高压旋喷桩、注浆和树根桩等。加固型——充分利用加固土体的强度。3基坑侧壁安全等级及重要性系数

安全等级破坏后果

一级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响很严重1.10二级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响一般1.00三级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响不严重0.90基坑侧壁安全等级及重要性系数 破坏后果 一级支护结构破坏、土43.1结构方案及选择3.1.1结构类型支护结构类型及其适用范围表3-1结构形式适用范围排桩结构稀疏排桩土质较好，地下水位低或降水效果好连续排桩土质差，地下水位高或降水效果差框架式排桩单排桩刚度不能满足变形要求组合排桩结构排桩加挡板排桩桩距较大，利用挡板传递土压并有一定防渗作用排桩加水泥搅拌桩以水泥搅拌桩互搭组成平面拱代替挡板传递土压力，具有较好防涌效果排桩加水泥防渗墙地下水位较高的软土地区排桩或组合排桩加锚杆结构开挖深度较大，排桩或组合排桩结构强度无法满足要求地下连续墙结构与地下室墙体合一，防渗性强，施工场地较小，开挖深度大沉井结构软土地区重力式挡土墙结构具有一定施工空间，软土地区3.1结构方案及选择3.1.1结构类型支护结构类型及其5图3－1板桩

图3－1板桩6图3-2组合挡土壁图3-2组合挡土壁7图3-3单排与双排桩支护结构图3-3单排与双排桩支护结构8图3-4接头管接头的施工程序a)开挖槽段；b)吊放接头管和钢筋笼；c)浇筑砼；d)拔出接头管；e)形成接头图3-4接头管接头的施工程序93.1.2支撑体系支撑体系是用来支挡围护墙体，承受墙背侧土层及地面超载在围护墙上的侧压力。支撑体系是由支撑、围檩、立柱三部分组成。3.1.2支撑体系支撑体系是用来支挡围护墙体，承受墙背侧10特点平面尺寸不大，且长短边长相差不多的基坑宜布置角撑。它的开挖土方空间较大，但变形控制要求不能很高钢支撑和钢筋混凝土支撑均可布置；支撑受力明确，安全稳定，有利于墙体的变形控制，但开挖土方较为困难多采用钢筋混凝土支撑；中部形成大空间，有利于开挖土方和主体结构施工多采用钢筋混凝土支撑；支撑体系受力条件好；开挖空间大，便于施工开挖面积大、深度小的基坑宜采用；在软弱土层中，不易控制基坑的稳定和变形便于土方开挖和主体结构施工，但仅适用于周边场地具有拉设锚杆的环境和地质条件特点平面尺寸不大，且长短边长相差不多的基坑宜布置角撑11地下结构工程深基坑工程课件12地下结构工程深基坑工程课件13地下结构工程深基坑工程课件14地下结构工程深基坑工程课件153.2支护结构上的作用

3.2.1土压力主动土压力和被动土压力的产生，前提条件是支护结构存在位移；当支护结构没有位移时，则土对支护结构的压力为静止土压力。土压力的分布与支点的设置及其数量都有关系；悬臂支护桩土压力的实测值与按朗肯公式计算值的对比，非挖土侧实测土压力小于朗肯主动土压力，即计算结果偏大。3.2支护结构上的作用

3.2.1土压力主动土压力和16图3-5悬臂支护桩土压力分布图3-5悬臂支护桩土压力分布17图3-6芝加哥深基坑土压力实测图图3-7柏林地道工程土压力实测图图3-6芝加哥深基坑土压力实测图图3-7柏林地18土的内聚力C、内摩擦角φ值可根据下列规定适当调整：在井点降低地下水范围内，当地面有排水和防渗措施时，φ值可提高20%；在井点降水土体固结的条件下，可考虑土与支护结构间侧摩阻力影响，将土的内聚力c提高20%。土的内聚力C、内摩擦角φ值可根据下列规定适当调整：19土压力计算公式exit主动土压力：被动土压力：土压力计算公式exit主动土压力：203.2.2地面附加荷载传至n层土底面的竖向荷载qn（1）地面满布均布荷载q0时，任何土层底面处：（2）离开挡土结构距离为a时3.2.2地面附加荷载传至n层土底面的竖向荷载qn（1）地21(3)作用在面积为与挡土结构平行）的地面荷载，离开挡土结构距离时。(3)作用在面积为与挡土结构平行）的地223.2.3水压力水压力，主要根据土质情况确定如何考虑水压力的问题。对于粘性土，土壤的透水性较差，此粘性土产生的侧向压力可采用水土合算的方法，即侧压力为相应深度处竖向土压力与水压力之和乘以侧压力系数。对于砂性土，采用水土分算，即侧压力为相应深度处竖向土压力乘以侧压力系数与该深度处水压力之和。3.2.3水压力水压力，主要根据土质情况确定如何考虑水23对比砂土简化计算，将水压力与土压力分别计算，并把水看作是：主动压力=静止压力=被动压力=h对比砂土简化计算，将水压力与土压力分别计算，并把水看作是：243.3排桩、地下连续墙计算主动土压力和被动土压力并确定计算简图，确定嵌固深度、内力计算；支护桩或墙的截面设计以及压顶梁的设计等。3.3排桩、地下连续墙计算主动土压力和被动土压力253.3.1悬臂式支护结构图根据朗肯-库伦土压力理论分层计算主动土压力和被动土压力；在此基础上确定图3-10所示的计算简图。图据此简图求出嵌固深度hd;最大弯矩截面位置及最大弯矩值；进行配筋设计或承载力计算；计算支护结构顶端位移。3.3.1悬臂式支护结构图根据朗肯-库伦土压力理论分层计26悬臂exit悬臂exit27计算简图据此求出嵌固深度hd计算简图据此求出嵌固深度hd28配筋和挠度计算地质条件或其它影响因素较为复杂时，也可按最大弯矩断面的配筋贯通全长。配筋应满足下式条件：支护结构顶端的水平位移值y——剪力为零处即D点至基坑底的距离；——悬臂梁上段结构柔性变形值——下段结构在弯矩Mmax作用下产生的转角——下段结构在弯矩Mmax作用下在D点产生的水平位移

配筋和挠度计算地质条件或其它影响因素较为复杂时，也可按最大29上段结构柔性变形

下段结构在作用下上段结构柔性变形

下段结构在作用下303.3.2单层支撑支护结构

设计图计算方法是“等值梁法”。等值梁法的关键是如何确定反弯点的位置。对单锚或单撑支护结构，地面以下土压力为零的位置，即主动土压力等于被动土压力的位置，与反弯点位置较接近。3.3.2单层支撑支护结构

设计图计算方法是“等值梁法”31图exit图exit32用等值梁法计算

单锚、单支支护结构：

图3-15单层支点支护结构深度计算简图（3）支点力TC1可按下式计算：等值梁法，对反弯点：（1）计算土压力（2）基坑底面以下支护结构设定弯矩零点位置用等值梁法计算

单锚、单支支护结构：图3-15单层支点支33（4）嵌固深度Hd

设计值可按下式确定:（4）嵌固深度Hd34（5）计算内力和配筋单层支撑支护结构的最大弯矩:发生在剪力0处，应根据土压力平衡，求得处的位置y,可得Mmax。弯矩图可按静力平衡条件求得可以分段配筋，也可以按最大弯矩断面通长配筋.（5）计算内力和配筋单层支撑支护结构的最大弯矩:353.3.3多层锚拉式支护结构

设计1)应根据分层挖土深度与每层锚杆设置的实际施工情况分阶段分层计算，这时假定下层挖土不影响上层锚杆计算的水平力；2)多层布置时，有等弯矩布置和等反力布置两种模式；3）悬臂式及单支点支护结构嵌固深度设计不宜小于；多支点支护结构嵌固深度设计值小于0.2h时，宜取。3.3.3多层锚拉式支护结构

设计1)应根据分层挖土深36抗渗透稳定条件:当基坑底为碎石土及砂土、基坑内排水且作用有渗透水压力时，侧向截水的排桩、地下连续墙除应满足上述规定外，嵌固深度设计值尚应满足式抗渗透稳定条件:抗渗透稳定条件:当基坑底为碎石土及砂土、基坑内排水且作用有渗37注意事项：1）排桩、地下连续墙水平荷载计算单位；中心距和单位长度；2）有支撑变形计算按弹性支点法计算，支点刚度系数及地基土水平抗力系数m应按地区经验取值；

3）支撑体系（含具有一定刚度的冠梁）或其与锚杆混合的支撑体系应按支撑体系与排桩、地下连续墙的空间作用协同分析方法，计算内力和变形。注意事项：1）排桩、地下连续墙水平荷载计算单位；中心距和单位383.4土层锚杆土层锚杆是一种埋入土层深部的受拉杆件，它一端与构筑物相连，另一端锚固在土层中。

3.4土层锚杆土层锚杆是一种埋入土层深部的受拉杆件，它一393.4.2锚杆设计1）锚杆承载力计算2）锚杆杆体的截面面积3.4.2锚杆设计1）锚杆承载力计算403）锚杆轴向受拉承载力设计值（1）安全等级为一级及缺乏地区经验的二级基坑侧壁，应进行锚杆的基本试验，受拉抗力分项系数可取1.3。（2）基坑侧壁安全等级为二级且有邻近工程经验时：3）锚杆轴向受拉承载力设计值（1）安全等级为一级及缺乏地区41（3）.对于塑性指数大于17的粘性土层中的锚杆应进行蠕变试验。（4）锚杆预加力值（锁定值）应根据地层条件及支护结构变形要求确定，宜取为锚杆轴向受拉承载力设计值的0.50~0.65倍。（5）自由段计算长度地下结构工程深基坑工程课件42地下结构工程深基坑工程课件43本讲要点重点掌握悬臂式支护结构计算方法和计算要点；重点掌握单锚、单支支护结构计算方法和计算要点。掌握锚杆计算方法；理解多层支撑的计算原则；本讲要点重点掌握悬臂式支护结构计算方法和计算要点；443.6水泥土墙设计又称搅拌桩挡墙，利用一种特殊的搅拌头或钻头，钻进地基至一定深度后，喷出固化剂，与地基土强行拌和而形成的加固土桩体。Mixed-In-PlaceMethodMIP(美国)DeepMixingMethod(日本)固化剂采用水泥或石灰；适用于加固淤泥质土、粘土；国外最大深度60m，国内12－18m；特点：施工无震动、噪音、无废水泥浆；坑内无需支撑拉锚，优良的抗渗特性。支挡高度，国内最深9m;3.6水泥土墙设计又称搅拌桩挡墙，利用一种特殊的搅拌头45水泥墙的结构形式挡墙宽度为0.6～0.8开挖深度，桩长为开挖深度的1.8-2.2倍。水泥墙的结构形式挡墙宽度为0.6～0.8开挖深度，桩长为开挖463.6.1土压力计算计算主动土压力和被动土压力3.6.2抗倾覆计算3.6.3抗滑移计算3.6.4墙身应力验算3.6.5整体稳定计算一般情况下，使墙体强度不成为设计的控制条件，而以结构和边坡的整体稳定控制设计。3.6.1土压力计算471.土压力计算墙后主动土压力

墙前被动土压力

1.土压力计算墙后主动土压力墙前被动土压力48地下结构工程深基坑工程课件492抗倾覆计算图按重力式挡墙计算墙体绕前趾A的抗倾覆安全系数，不小于(1.0～1.1).2抗倾覆计算图按重力式挡墙计算墙体绕前趾A的抗倾覆安全503抗滑移计算按重力式挡墙计算墙体沿底面滑动的安全系数：3抗滑移计算按重力式挡墙计算墙体沿底面滑动的安全系数：514.墙身应力验算

墙体所验算截面处的法向应力剪应力按下式进行：4.墙身应力验算墙体所验算截面处的法向应力525整体稳定计算k>=1.25整体稳定计算时，将滑动土体与搅拌桩挡墙视为一个整体考虑(常选在墙底下0.5－1.0米处)，采用圆弧滑动法计算图：5整体稳定计算k>=1.25整体稳定计算时，将滑动土体53构造要求格栅布置时，水泥土的置换率对于淤泥不宜小于0.8，淤泥质土不宜小于0.7，一般粘性土及砂土不宜小于0.6；格栅长宽比不宜大于2；桩与桩之间的搭接宽度：考虑截水作用时，桩的有效搭接宽度不宜小于150mm；当不考虑截水作用时，搭接宽度不宜小于100mm。不能满足要求时，宜采用基坑内侧土体加固或水泥土墙插筋、加混凝土面板及加大嵌固深度等措施。搅拌桩挡墙设计计算实例（详见教材)构造要求格栅布置时，水泥土的置换率对于淤泥不宜小于0.8，淤543.7土钉墙土钉墙由被加固土体、放置在土中的土钉体和喷射砼面板组成，形成一个以土挡土的重力式挡土墙。土钉墙自上而下施工，步步为营，土钉墙是靠土钉的相互作用形成复合整体作用。土层锚杆的失效影响较大，不应用于没有临时自稳能力的淤泥、饱和软弱土层。3.7土钉墙土钉墙由被加固土体、放置在土中的土钉体和喷射55

图3-32土钉墙应用领域a)托换基础;b)竖井的挡墙;c)斜面的挡土墙d)斜面稳定;e)和锚杆并用的斜面防护 图3-32土钉墙应用领域561土钉受拉承载力计算受拉承载力受拉荷载标准值

荷载折减系数

1土钉受拉承载力计算受拉承载力受拉荷载标准值荷载折572土钉墙承载力计算采用简化圆弧滑动条分法2土钉墙承载力计算采用简化圆弧滑动条分法583构造土钉墙墙面坡度不宜大于1：0.1；

喷射混凝土面层宜配置钢筋网，钢筋直径宜为6～10mm，间距宜为150～300mm；喷射混凝土强度等级不宜低于C20，面层厚度不宜小于80mm；

土钉钢筋宜采用Ⅱ、Ⅲ级钢筋，钢筋直径宜为16～32mm，钻孔直径宜为70～120mm；

3构造土钉墙墙面坡度不宜大于1：0.1；59本讲要点重点掌握水泥土挡墙的设计要点：荷载、强度、稳定（倾覆、滑动、整稳）土钉墙的设计要点：土钉承载力和整稳本讲要点重点掌握水泥土挡墙的设计要点：603.8SMWSMW挡土墙是先施工水泥土挡墙，最后按一定的形式在其中插入型钢（如H钢），即形成一种劲性复合围护结构。：止水好，刚度大，构造简单，型钢插入深度一般小于搅拌深度，型钢可回收重复使用，成本较低。SMW适宜的基坑深度为6～10m，国外开挖深度已达20m。要求型钢间距不能过大，保证水泥土的强度由受剪，受压控制。3.8SMWSMW挡土墙是先施工水泥土挡墙，最后按一定的61（a）全位“满堂”；（b）全位“1隔1”（c）全位“1隔2”；（d）半位“满堂”；（e）半位“1隔1”（a）全位“满堂”；（b）全位“1隔1”621型钢净间距的确定保证型钢间的水泥土在侧向水土压力作用下不产生弯曲应力1型钢净间距的确定保证型钢间的水泥土在侧向水土压力作用下不产632.水泥土强度校核“连续”截面剪力2.水泥土强度校核“连续”截面剪力64型钢“间隔”布置验算拱的轴力强度型钢“间隔”布置验算拱的轴力强度653.9逆作拱墙在基坑四周场地都允许起拱的条件下（基坑各边长L的起拱矢高），可以采用闭合的水平拱圈来支挡土压力以围护基坑的稳定，采用闭合的水平拱圈来支挡土压力以围护基坑的稳定；拱结构是以受压力为主，能更好地发挥混凝土抗压强度高的材料特性，而且拱圈支挡高度只需在坑底以上3.9逆作拱墙在基坑四周场地都允许起拱的条件下（基坑各边66这个闭合拱圈可以由几条二次曲线围成的组合拱圈（曲率不连续），也可以是一个完整的椭圆或蛋形拱圈（曲率连续）。安全可靠，每道拱圈分别承受该道拱圈高度内的压力，不相互影响；节省工期，施工方便；节省挡土费用，用拱圈支护的费用仅为用挡土桩的40%~60%。而且，基坑越深，经济效益越显著。这个闭合拱圈可以由几条二次曲线围成的组合拱圈（曲率不连续），671.截面形状1.截面形状682.拱墙计算逆作拱墙结构型式根据基坑平面形状可采用全封闭拱墙，也可采用局部拱墙，拱墙轴线的矢跨比不宜小于1/8，基坑开挖深度h不宜大于12m。当基坑开挖深度范围或基坑底土层为砂土时，应按抗渗透条件验算土层稳定性；当基底土层为粘性土时，基坑开挖深度满足下列抗隆起验算条件：2.拱墙计算逆作拱墙结构型式根据基坑平面形状可采用全封闭拱墙69均布荷载作用下，圆形闭合拱墙结构轴向压力设计值应按下式计算：

圆拱的外圈半径；拱墙分道计算高度

在分道高度范围内的基坑外侧水平荷载标准值的平均值。均布荷载作用下，圆形闭合拱墙结构轴向圆拱的703构造混凝土强度等级不宜低于C25；拱墙截面宜为Z字型，拱壁的上、下端宜加肋梁；当基坑较深且一道Z字型拱墙的支护高度不够时，可由数道拱墙叠合组成；肋梁，其竖向间距不宜大于2.5m。圆形拱墙壁厚不应小于400mm，其他拱墙壁厚不应小于500mm。3构造混凝土强度等级不宜低于C25；713.10逆作法施工

深地下室的常规施工是通过临时支护基坑坑壁，开挖至预定深度后，浇底板并由下而上施工各层地下室结构，待地下室完工后，再逐层进行地上结构的施工。利用地下连续墙采用逆作法施工较深的多层地下室，成为发展的方向，这已在国内外到得了显著的效果。3.10逆作法施工深地下室的常规施工是通过临时支护基坑坑72逆作法施工工艺是先沿建筑物外围施工地下连续墙，作为地下室的边墙或基坑的围护结构。在建筑物内部的浇筑中间支承柱，开挖土方至第一层地下室底面标高，浇注梁及部分的板，该层楼盖即可作为地下连续墙刚度很大的支撑系统。然后在梁间没有浇板的空档内，向下逐层施工各层地下室结构。与此同时，在已完成底面梁板结构的基础上，做上部结构。地下室封底前，地面上允许施工的层数要通过计算确定。逆作法施工工艺是先沿建筑物外围施工地下连续墙，作为地下室的边73日本读卖新闻社大楼

逆作法施工地上９层，地下６层，总工期只用了２２个月，比常规方法缩短了６个月。该工程用2.0m大直径钻孔灌注桩作为中间支承柱，Ｌ＝３０m,共用３５根。日本读卖新闻社大楼

逆作法施工地上９层，地下６层，74逆作法的优点：地下主体结构的梁、板、柱作为挡土墙的横向支撑；大幅度缩短工期；逆作法只开挖有效范围内的土方量，减少了大量的土方量；安全性好，且基本上不受气候所左右。逆作法的优点：地下主体结构的梁、板、柱作为挡土墙的横向支撑；75不足：封闭状态下的环境进行施工，作业环境较差；大型机械设备难于进场；地下结构中墙柱的混凝土接搭质量较难控制；控制导柱的垂直度和承载力较难；逆作法侧向刚度较封闭式的小，施工中应采取措施，防止一侧连续墙的过大变形。不足：封闭状态下的环境进行施工，作业环境较差；大型机械设备76立柱立柱在逆作施工中具有无法取代的重要性，立柱设计和计算，为逆作法设计的主要内容：1)立柱位置的设置

2）立柱负担荷载的计算3）允许应力的决定４）立柱桩的设计按灌注桩进行。５）上部结构体加固设计６）立柱的设计７）柱脚根部插入部分的设计。立柱立柱在逆作施工中具有无法取代的重要性，立柱设计和计算，77

逆作法施工，以地面层的梁板结构是封闭还是敞开分为“封闭式逆作法”和“开敞式逆作法”。我国第一个按“封闭式逆作法”施工的试点工程是上海基础工程科研楼，地上５层，地下２层。另一个为上海电信大楼地下室工程采用了“开敝式逆作法”旋工（该工程地下３层，地上17层），在南京夫子庙地下商场也采用过该方法施工。

逆作法施工，以地面层的梁板结构是封闭还是敞开分为“封闭式逆78本讲要点掌握SMW方法的设计要点；了解逆作拱墙的设计过程；了解逆作法施工。本讲要点掌握SMW方法的设计要点；795浅埋的地下结构

当垂直土压力和水平土压力均随着深度增加而增加时，则为浅埋式结构.浅埋的地下结构包括附建式的地下室结构（防空地下室）、隧道的引道结构和一般的浅埋结构.本章着重讨论矩形浅埋式结构的设计与计算原理.5浅埋的地下结构当垂直土压力和水平土压力均随着深度增加而805.1.1防空地下室大量的住宅和公共建筑物在修建时，按照国家的规定，按比例修建的具有一定防护要求的建筑物地下室。承受上部地面建筑传来的静荷载,承受核爆炸冲击波的动力荷载;平战结合；一般采用梁板结构、板柱结构、箱形结构、壳体结构等结构形式。5.1.1防空地下室大量的住宅和公共建筑物在修建时，按照国家81地下结构工程深基坑工程课件82地道地道835.1.2引道结构城市道路系统中立交地道、水底隧道的峒门与地面间的连接段，是一种纵向变高度的堑壕。（1）.墙型支挡结构应用广泛的是薄壁型挡墙，又可分为悬臂式和扶壁式挡墙。（2）.槽形支挡结构5.1.2引道结构城市道路系统中立交地道、水底隧道的峒门与地84地下结构工程深基坑工程课件85(a)悬臂式挡墙（b）扶壁式挡墙图5－1薄壁型挡墙(a)悬臂式挡墙86其他：重力型、半重力型（块石、素混凝土制成）、钢筋混凝土薄壁挡墙、加筋土型支挡结构、拉锚型支挡结构、地下连续墙型支挡结构。其他：重力型、半重力型（块石、素混凝土制成）、钢筋混凝土薄壁87槽形支挡结构（整体式引道结构）静定结构，其形状与船坞类似，其设计需要先进行抗浮稳定计算，然后进行结构的强度计算。槽形支挡结构（整体式引道结构）静定结构，其形状与船坞类似，885.1.3一般浅埋结构浅埋的地铁车站、地铁通道、地下工厂、地下医院、指挥所等，应用广泛。一般采用明挖法施工。为直墙拱、矩形框架和梁板式结构。5.1.3一般浅埋结构浅埋的地铁车站、地铁通道、地下工厂、地895.2一般浅埋结构结构形式

5.2.1直墙拱半圆拱、割圆拱和抛物线拱5.2一般浅埋结构结构形式

5.2.1直墙拱半圆拱、割圆拱和905.2.2矩形闭合框架(a)单跨(b)双跨(c)隔墙开设孔洞5.2.2矩形闭合框架(a)单跨(b)双跨(c)隔墙开设孔洞91(d)梁柱体系(e)多层多跨地下厂房(d)梁柱体系(e)多层多跨地下厂房925.2.3梁板式结构5.2.3梁板式结构935.3矩形闭合框架的计算矩形闭合框架的结构计算通常包括荷载、内力及截面计算，必要时尚应进行抗浮计算。5.3.1荷载计算静荷载:自重土压力和地下水头压力；活荷载:施工活荷载、车辆设备等荷载；特定荷载:常规武器甚至核武器作用下的冲击荷载。5.3矩形闭合框架的计算矩形闭合框架的结构计算通常包括荷载、94顶板荷载：(1).上部覆土重力(2).水压力：(3).顶板自重：(4).特载顶板总荷载为三者与特载之和：顶板荷载：(1).上部覆土重力95底板荷载直线分布，底板上的荷载为结构整体自重、顶板传下的荷载与特载之和，即:底板荷载直线分布，底板上的荷载为结构整体自重、顶板传下的荷96侧墙荷载侧墙上的荷载包括有水平向土压力，水压力和特载。——折减系数，依土体透水性而定；对于砂土对于粘土侧墙荷载侧墙上的荷载包括有水平向土压力，水压力和特载。——97图5－5荷载示意图图5－5荷载示意图985.3.2内力计算可将地基视作弹性半无限平面，作为弹性地基上的框架进行分析。简化，本节将弹性地基上的反力作为荷载作用在闭合框架底部，按照一般平面框架计算。5.3.2内力计算可将地基视作弹性半无限平面，作为弹性地基上991）计算简图视为平面应变问题，

1）计算简图视为平面应变问题，100图5－7计算简图及简化框架的顶底板厚度都比内隔墙大得多，中隔墙的刚度相对较小，将中隔墙一般视为只承受轴力的二力杆，图5－7计算简图及简化框架的顶底板厚度都比内隔墙大得多，中101图5－8纵梁和柱计算简图图5－8纵梁和柱计算简图102本讲要点了解浅埋结构的结构形式；掌握矩形闭合框架的计算简图。本讲要点了解浅埋结构的结构形式；1032）截面选择计算超静定结构内力时需要知道截面尺寸，这在设计前是不知道的。所以只有根据经验假定各个截面的尺寸，进行内力计算，然后验算截面是否合适。若不合格，重复上述过程，直至所设截面合适为止2）截面选择计算超静定结构内力时需要知道截面尺寸，这在设计前1043)计算方法采用位移法计算，当不考虑线位移的影响时，则以力矩分配法为简便。(1).当竖向荷载不平衡时，可以在底板的结点上加设集中力.(2).线位移的确定，一般情况下，框架有几孔就有几个独立的线位移。浅埋式结构上特载的值远大于其他荷载，，而且，特载的值的计算是非常粗略的，因此并非非常精确。3)计算方法采用位移法计算，当不考虑线位移的影响时，则以力矩105集中力的施加集中力的施加1065.3.3截面计算以现行钢筋混凝土结构设计规范为准。特载与其他荷载组合：按照弯矩和轴力对构件承载力进行验算时，需要考虑动力荷载作用下材料强度的提高；按剪力和扭力对构件进行承载力验算时，则不考虑材料强度的提高。5.3.3截面计算以现行钢筋混凝土结构设计规范为准。107设有支托的框架结构地下矩形闭合框架结构中的顶板、侧墙和底板均按照偏压构件进行截面验算。设有支托的框架结构地下矩形闭合框架结构中的顶板、侧墙和底板均1085.3.4抗浮计算

为结构自重、设备重量及上部覆土重之和，但对箱体施工完毕后工况，仅考虑结构自重；为浮力。5.3.4抗浮计算1095.4构造要求5.4.1配筋形式5.4构造要求5.4.1配筋形式1105.4.2混凝土保护层厚度保护层最小厚度常比地面结构增加5-10mm。通常可按照“混凝土结构设计规范”（GB50010-2002）规定采用，其环境类别应属b类。5.4.2混凝土保护层厚度保护层最小厚度常比地面结构增加5-1115.4.3横向受力钢筋钢筋直径选取32mm以下，钢筋的间距一般不大于200mm，不小于70mm，以方便施工。表5－1最小钢筋配筋率(%)项次分类混凝土强度等级<C20C25-C40C50-C601轴心受压构件的全部受压钢筋0.40.40.42偏心受压及偏心受拉构件的受压钢筋0.20.20.23受弯构件偏心受压及偏心受拉构件的受拉钢筋0.10.150.25.4.3横向受力钢筋钢筋直径选取32mm以下，钢筋的间距一1125.4.4纵向分布钢筋.4纵向分布钢筋在纵向截面，一般配置分布钢筋，以减少混凝土的收缩、温差和不均匀沉降的影响。纵向分布钢筋的截面面积，一般不应小于受力钢筋截面积的10％，同时，纵向分布钢筋的配筋率对顶底板不宜小于0.15%；侧墙不宜小于0.20％。5.4.4纵向分布钢筋.4纵向分布钢筋1135.4.5箍筋一般可不配置箍筋项次板和墙厚（mm）12341502002503002003003505005.4.5箍筋一般可不配置箍筋项次板和墙厚（mm）11501145.4.6刚性节点构造增加斜托，斜托的斜度控制在1：3左右比较合适。转角部分的钢筋布置如图。5.4.6刚性节点构造增加斜托，斜托的斜度控制在1：3左右比1155.4.7变形缝的设置伸缩缝和沉降缝，变形缝的间距在30m左右。嵌缝式：结构内部槽中填以沥青胶或由环氧树脂和煤焦油合成的环煤涂料等，也可以在外部贴防水层。5.4.7变形缝的设置伸缩缝和沉降缝，变形缝的间距在30m116贴附式将厚度为6～8mm的橡胶平板用钢板条及螺栓固定在结构上即可。其优点是橡胶平板年久老化后可以拆换，缺点是不易使橡胶平板和钢板密贴。贴附式将厚度为6～8mm的橡胶平板用钢板条及螺栓固定在117埋入式大型工程中普遍采用埋入式变形缝，在浇捣混凝土时，把橡胶或塑料止水带埋入结构中，防水效果可靠，但橡胶老化问题需要改进。埋入式大型工程中普遍采用埋入式变形缝，在浇捣混凝土时，把橡118如果防水要求很高，承受较大水压时，可以采用上述三种方法的组合，称为混合式，效果良好，但施工程序多，造价高。如果防水要求很高，承受较大水压时，可以采用上述三种方法的组合119本讲要点了解构造要求；理解变形缝的设置方法。本讲要点了解构造要求；1202.大开挖基坑工程定义:大开挖基坑工程是指不采用支撑而采用直立或放坡施工进行开挖的基坑工程；由于其费用低，工期短，是首先要考虑的开挖方式。前提2.大开挖基坑工程定义:大开挖基坑工程是指不采用支撑而前提1212．1竖直开挖适用于开挖深度不大、无地下水、基坑土质条件较好的场地。竖直开挖时坑壁自然稳定的最大临界深度可按下式估算：2．1竖直开挖适用于开挖深度不大、无地下水、基坑土质条件较122Ka——主动土压力系数；当基坑侧壁的顶部地表面与水平面夹角β=0时，Ka=tg2（45º-）；当>0时，采用朗肯主动土压力系数，为坑壁土的内摩擦角标准值。宜采用1.2~1.5的安全系数；当基坑附近有超载时，应重新验算；当坑壁因吸水或失水等原因，一旦形成裂缝时，公式不成立；对黄土及具有裂隙的胀缩性土，该式不适用。

Ka——主动土压力系数；123

无地下水时直立开槽的允许高度表2-1土层类别坡高允许值（m）密实、中密的砂土和碎石类石（充填物为砂土）1.00硬塑、可塑的粘质粉土及粉质粘土1.25硬塑、可塑的粘性土和碎石类石（充填物为粘性土）1.50坚硬的粘性土2.00无地下水时直立开槽的允许高度表2-1土层类别坡高允许1242．2放坡开挖

2．2．1散坡开挖分类（1）无地下水的一般放坡开挖适用于地下水在开挖深度以下。（2）明沟排水放坡开挖适用于地下水为潜水型、涌水量较小、坑壁土及坑底土不会产生流砂、管涌、基坑突涌的场地条件。（3）井点降水放坡开挖地下水埋深较浅、基坑开挖较深可能产生流砂、管涌、基坑突涌等不良现象时，可采用井点降水放坡开挖。特别注意降水对附近建筑设施产生的不良影响。2．2放坡开挖

2．2．1散坡开挖分类（1）无地下水1252．2．2放坡开挖坡度确定con（1）查表法表（2）Taylor法图（3）条分法图2．2．2放坡开挖坡度确定con126（1）查表法exit坑壁土类型状态边坡高度6米以内10米以内软质岩石微风化1﹕0.01﹕0.10中等风化1﹕0.101﹕0.20强风化1﹕0.201﹕0.25碎石类土密实1﹕0.201﹕0.25中密1﹕0.251﹕0.30稍密1﹕0.301﹕0.40粘性土坚硬1﹕0.351﹕0.50硬塑1﹕0.451﹕0.55可塑1﹕0.551﹕0.65粉土Sr<0.51﹕0.451﹕0.55（1）查表法exit坑壁土类型状态边坡高度6米以内10米以内127(2).Taylor法exit边坡的临界高度由下式确定：例题.doc(2).Taylor法exit边坡的临界高度由下式确定：128采用陈惠发（美，肯塔基州大学，1980

(3)．条分法exit采用陈惠发（美，肯塔基州大学，1980

(3)．条分法ex1292.3基坑边坡失稳的防止措施（1）边坡修坡图2-3（2）设置边坡护面图2－4（3）边坡坡脚抗滑加固图2－5(设置抗滑桩，旋喷桩，分层注浆法，深层搅拌桩)。con

2.3基坑边坡失稳的防止措施（1）边坡修坡图2-3130图2-3边坡修坡（a）坡顶卸土；（b）坡度减小；(c)台阶放坡exit图2-3边坡修坡（a）坡顶卸土；（b）坡度减小；(131

图2-4设置边坡护面exit

图2-4设置边坡护面exit132

图2-5基坑边坡坡脚抗滑加固exit图2-5基坑边坡坡脚抗滑加固exit1332．4地下水的处理2．4．1地下水流的基本性质水力坡度:以I表示，I=（H1-H2）/L，

I=1时的渗透速度称为土的渗透系数K，常用m/d、m/s等表示.动水压力:（kN/m3）动水压力F等于或大于土的有效重度时，土颗粒处于悬浮状态，土的抗剪强度等于零，土颗粒将随着渗流的水一起流动，即所谓“流砂”。2．4地下水的处理2．4．1地下水流的基本性质1342．4．2地下水处理方法归结成两种：一种是降水；第二种是止水——防水帷幕。降水的方法有集水井降水和井点降水两类。井点降水法有轻型井点、喷射井点和电渗井点、管井井点和深井泵等。2．4．2地下水处理方法归结成两种：135当土的渗透系数K＜5m/d时，宜用轻型井点和喷射井点；当K＝5~20m/d时,除上述方法外,还可选用管井井点；当K<0.1m/d时，因土的渗透性很差，可在轻型井点管的内圈增设由钢管或钢筋做成的电极，通以直流电，促使地下水加速向井点渗透（这种方法称为电渗井点法）。当土的渗透系数K＜5m/d时，宜用轻型井点和喷射井点；136井点降水方法优先用参考表表2-3基坑开挖深度m土类粉质粘土、粉砂细砂、中砂粗砂砾砂≤5单层井点、真空法、电渗法单层普遍井点表面排水6~12多层井点、喷射井点多层井点管井12~20喷射进点、真空法、电渗法喷射井点深井泵>20深井泵、喷射井点深井泵井点降水方法优先用参考表137地下结构工程深基坑工程课件138

电渗井点布置示意图

喷射井点工作示意图电渗井点布置示意图

喷射井点工作示意图139管井井点就是沿开挖的基坑，每隔20~50m设置一个管井，每个管井单独用一台水泵抽水，适用于K=20~200m/d，即地下水量大的土层中，此法可降低地下水位5~10m。管井井点就是沿开挖的基坑，每隔20~50m设140在城市中由于深基坑降水，总会引起地面沉陷，影响邻近建筑物和管线。回灌井点方法可以使地表沉陷减少2/3；因此，采用特定的支护结构，既挡土，又止水，形成防水帷幕为较好选择，但造价较高。

防水帷幕常用钻孔压浆成桩法、地下连续墙、板桩、深层搅拌桩墙。在城市中由于深基坑降水，总会引起地面沉陷，影响邻近建筑物和管141本讲要点重点掌握竖直开挖、放坡开挖的计算方法；了解边坡失稳的防止措施；本讲要点重点掌握竖直开挖、放坡开挖的计算方法；1423．深基坑工程概述：大量的深基坑工程伴随着城市高层建筑的发展大量出现。国外，圆形基坑的深度已达74m(日本)，直径最大的达98m(日本)，而非圆形基坑的深度已达到地下９层（法国）。国内，上海88层的金茂大厦，基坑平面尺寸为170m×150m，基坑开挖深度达19.5m。上海的汇京广场，围护结构与相邻建筑最近的距离仅40cm。而无支撑基坑的开挖深度也已达到了9m。3．深基坑工程概述：大量的深基坑工程伴随着城市高层建筑的发143两个功能：一是挡土；二是止水。基坑支护分两类：支护型——将支护墙（排桩）作为主要受力构件；支护型基坑支护包括板桩墙、排桩、地下连续墙等。在基坑较浅时可不设支撑，成悬臂式结构；当基坑较深或对周围地面变形严格限制时，应设水平或斜向支撑，或锚定系统；形成空间力系是发展方向。两个功能：一是挡土；二是止水。144加固型——充分利用加固土体的强度。加固型包括水泥搅拌桩、高压旋喷桩、注浆和树根桩等。加固型——充分利用加固土体的强度。145基坑侧壁安全等级及重要性系数

安全等级破坏后果

一级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响很严重1.10二级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响一般1.00三级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响不严重0.90基坑侧壁安全等级及重要性系数 破坏后果 一级支护结构破坏、土1463.1结构方案及选择3.1.1结构类型支护结构类型及其适用范围表3-1结构形式适用范围排桩结构稀疏排桩土质较好，地下水位低或降水效果好连续排桩土质差，地下水位高或降水效果差框架式排桩单排桩刚度不能满足变形要求组合排桩结构排桩加挡板排桩桩距较大，利用挡板传递土压并有一定防渗作用排桩加水泥搅拌桩以水泥搅拌桩互搭组成平面拱代替挡板传递土压力，具有较好防涌效果排桩加水泥防渗墙地下水位较高的软土地区排桩或组合排桩加锚杆结构开挖深度较大，排桩或组合排桩结构强度无法满足要求地下连续墙结构与地下室墙体合一，防渗性强，施工场地较小，开挖深度大沉井结构软土地区重力式挡土墙结构具有一定施工空间，软土地区3.1结构方案及选择3.1.1结构类型支护结构类型及其147图3－1板桩

图3－1板桩148图3-2组合挡土壁图3-2组合挡土壁149图3-3单排与双排桩支护结构图3-3单排与双排桩支护结构150图3-4接头管接头的施工程序a)开挖槽段；b)吊放接头管和钢筋笼；c)浇筑砼；d)拔出接头管；e)形成接头图3-4接头管接头的施工程序1513.1.2支撑体系支撑体系是用来支挡围护墙体，承受墙背侧土层及地面超载在围护墙上的侧压力。支撑体系是由支撑、围檩、立柱三部分组成。3.1.2支撑体系支撑体系是用来支挡围护墙体，承受墙背侧152特点平面尺寸不大，且长短边长相差不多的基坑宜布置角撑。它的开挖土方空间较大，但变形控制要求不能很高钢支撑和钢筋混凝土支撑均可布置；支撑受力明确，安全稳定，有利于墙体的变形控制，但开挖土方较为困难多采用钢筋混凝土支撑；中部形成大空间，有利于开挖土方和主体结构施工多采用钢筋混凝土支撑；支撑体系受力条件好；开挖空间大，便于施工开挖面积大、深度小的基坑宜采用；在软弱土层中，不易控制基坑的稳定和变形便于土方开挖和主体结构施工，但仅适用于周边场地具有拉设锚杆的环境和地质条件特点平面尺寸不大，且长短边长相差不多的基坑宜布置角撑153地下结构工程深基坑工程课件154地下结构工程深基坑工程课件155地下结构工程深基坑工程课件156地下结构工程深基坑工程课件1573.2支护结构上的作用

3.2.1土压力主动土压力和被动土压力的产生，前提条件是支护结构存在位移；当支护结构没有位移时，则土对支护结构的压力为静止土压力。土压力的分布与支点的设置及其数量都有关系；悬臂支护桩土压力的实测值与按朗肯公式计算值的对比，非挖土侧实测土压力小于朗肯主动土压力，即计算结果偏大。3.2支护结构上的作用

3.2.1土压力主动土压力和158图3-5悬臂支护桩土压力分布图3-5悬臂支护桩土压力分布159图3-6芝加哥深基坑土压力实测图图3-7柏林地道工程土压力实测图图3-6芝加哥深基坑土压力实测图图3-7柏林地160土的内聚力C、内摩擦角φ值可根据下列规定适当调整：在井点降低地下水范围内，当地面有排水和防渗措施时，φ值可提高20%；在井点降水土体固结的条件下，可考虑土与支护结构间侧摩阻力影响，将土的内聚力c提高20%。土的内聚力C、内摩擦角φ值可根据下列规定适当调整：161土压力计算公式exit主动土压力：被动土压力：土压力计算公式exit主动土压力：1623.2.2地面附加荷载传至n层土底面的竖向荷载qn（1）地面满布均布荷载q0时，任何土层底面处：（2）离开挡土结构距离为a时3.2.2地面附加荷载传至n层土底面的竖向荷载qn（1）地163(3)作用在面积为与挡土结构平行）的地面荷载，离开挡土结构距离时。(3)作用在面积为与挡土结构平行）的地1643.2.3水压力水压力，主要根据土质情况确定如何考虑水压力的问题。对于粘性土，土壤的透水性较差，此粘性土产生的侧向压力可采用水土合算的方法，即侧压力为相应深度处竖向土压力与水压力之和乘以侧压力系数。对于砂性土，采用水土分算，即侧压力为相应深度处竖向土压力乘以侧压力系数与该深度处水压力之和。3.2.3水压力水压力，主要根据土质情况确定如何考虑水165对比砂土简化计算，将水压力与土压力分别计算，并把水看作是：主动压力=静止压力=被动压力=h对比砂土简化计算，将水压力与土压力分别计算，并把水看作是：1663.3排桩、地下连续墙计算主动土压力和被动土压力并确定计算简图，确定嵌固深度、内力计算；支护桩或墙的截面设计以及压顶梁的设计等。3.3排桩、地下连续墙计算主动土压力和被动土压力1673.3.1悬臂式支护结构图根据朗肯-库伦土压力理论分层计算主动土压力和被动土压力；在此基础上确定图3-10所示的计算简图。图据此简图求出嵌固深度hd;最大弯矩截面位置及最大弯矩值；进行配筋设计或承载力计算；计算支护结构顶端位移。3.3.1悬臂式支护结构图根据朗肯-库伦土压力理论分层计168悬臂exit悬臂exit169计算简图据此求出嵌固深度hd计算简图据此求出嵌固深度hd170配筋和挠度计算地质条件或其它影响因素较为复杂时，也可按最大弯矩断面的配筋贯通全长。配筋应满足下式条件：支护结构顶端的水平位移值y——剪力为零处即D点至基坑底的距离；——悬臂梁上段结构柔性变形值——下段结构在弯矩Mmax作用下产生的转角——下段结构在弯矩Mmax作用下在D点产生的水平位移

配筋和挠度计算地质条件或其它影响因素较为复杂时，也可按最大171上段结构柔性变形

下段结构在作用下上段结构柔性变形

下段结构在作用下1723.3.2单层支撑支护结构

设计图计算方法是“等值梁法”。等值梁法的关键是如何确定反弯点的位置。对单锚或单撑支护结构，地面以下土压力为零的位置，即主动土压力等于被动土压力的位置，与反弯点位置较接近。3.3.2单层支撑支护结构

设计图计算方法是“等值梁法”173图exit图exit174用等值梁法计算

单锚、单支支护结构：

图3-15单层支点支护结构深度计算简图（3）支点力TC1可按下式计算：等值梁法，对反弯点：（1）计算土压力（2）基坑底面以下支护结构设定弯矩零点位置用等值梁法计算

单锚、单支支护结构：图3-15单层支点支175（4）嵌固深度Hd

设计值可按下式确定:（4）嵌固深度Hd176（5）计算内力和配筋单层支撑支护结构的最大弯矩:发生在剪力0处，应根据土压力平衡，求得处的位置y,可得Mmax。弯矩图可按静力平衡条件求得可以分段配筋，也可以按最大弯矩断面通长配筋.（5）计算内力和配筋单层支撑支护结构的最大弯矩:1773.3.3多层锚拉式支护结构

设计1)应根据分层挖土深度与每层锚杆设置的实际施工情况分阶段分层计算，这时假定下层挖土不影响上层锚杆计算的水平力；2)多层布置时，有等弯矩布置和等反力布置两种模式；3）悬臂式及单支点支护结构嵌固深度设计不宜小于；多支点支护结构嵌固深度设计值小于0.2h时，宜取。3.3.3多层锚拉式支护结构

设计1)应根据分层挖土深178抗渗透稳定条件:当基坑底为碎石土及砂土、基坑内排水且作用有渗透水压力时，侧向截水的排桩、地下连续墙除应满足上述规定外，嵌固深度设计值尚应满足式抗渗透稳定条件:抗渗透稳定条件:当基坑底为碎石土及砂土、基坑内排水且作用有渗179注意事项：1）排桩、地下连续墙水平荷载计算单位；中心距和单位长度；2）有支撑变形计算按弹性支点法计算，支点刚度系数及地基土水平抗力系数m应按地区经验取值；

3）支撑体系（含具有一定刚度的冠梁）或其与锚杆混合的支撑体系应按支撑体系与排桩、地下连续墙的空间作用协同分析方法，计算内力和变形。注意事项：1）排桩、地下连续墙水平荷载计算单位；中心距和单位1803.4土层锚杆土层锚杆是一种埋入土层深部的受拉杆件，它一端与构筑物相连，另一端锚固在土层中。

3.4土层锚杆土层锚杆是一种埋入土层深部的受拉杆件，它一1813.4.2锚杆设计1）锚杆承载力计算2）锚杆杆体的截面面积3.4.2锚杆设计1）锚杆承载力计算1823）锚杆轴向受拉承载力设计值（1）安全等级为一级及缺乏地区经验的二级基坑侧壁，应进行锚杆的基本试验，受拉抗力分项系数可取1.3。（2）基坑侧壁安全等级为二级且有邻近工程经验时：3）锚杆轴向受拉承载力设计值（1）安全等级为一级及缺乏地区183（3）.对于塑性指数大于17的粘性土层中的锚杆应进行蠕变试验。（4）锚杆预加力值（锁定值）应根据地层条件及支护结构变形要求确定，宜取为锚杆轴向受拉承载力设计值的0.50~0.65倍。（5）自由段计算长度地下结构工程深基坑工程课件184地下结构工程深基坑工程课件185本讲要点重点掌握悬臂式支护结构计算方法和计算要点；重点掌握单锚、单支支护结构计算方法和计算要点。掌握锚杆计算方法；理解多层支撑的计算原则；本讲要点重点掌握悬臂式支护结构计算方法和计算要点；1863.6水泥土墙设计又称搅拌桩挡墙，利用一种特殊的搅拌头或钻头，钻进地基至一定深度后，喷出固化剂，与地基土强行拌和而形成的加固土桩体。Mixed-In-PlaceMethodMIP(美国)DeepMixingMethod(日本)固化剂采用水泥或石灰；适用于加固淤泥质土、粘土；国外最大深度60m，国内12－18m；特点：施工无震动、噪音、无废水泥浆；坑内无需支撑拉锚，优良的抗渗特性。支挡高度，国内最深9m;3.6水泥土墙设计又称搅拌桩挡墙，利用一种特殊的搅拌头187水泥墙的结构形式挡墙宽度为0.6～0.8开挖深度，桩长为开挖深度的1.8-2.2倍。水泥墙的结构形式挡墙宽度为0.6～0.8开挖深度，桩长为开挖1883.6.1土压力计算计算主动土压力和被动土压力3.6.2抗倾覆计算3.6.3抗滑移计算3.6.4墙身应力验算3.6.5整体稳定计算一般情况下，使墙体强度不成为设计的控制条件，而以结构和边坡的整体稳定控制设计。3.6.1土压力计算1891.土压力计算墙后主动土压力

墙前被动土压力

1.土压力计算墙后主动土压力墙前被动土压力190地下结构工程深基坑工程课件1912抗倾覆计算图按重力式挡墙计算墙体绕前趾A的抗倾覆安全系数，不小于(1.0～1.1).2抗倾覆计算图按重力式挡墙计算墙体绕前趾A的抗倾覆安全1923抗滑移计算按重力式挡墙计算墙体沿底面滑动的安全系数：3抗滑移计算按重力式挡墙计算墙体沿底面滑动的安全系数：1934.墙身应力验算

墙体所验算截面处的法向应力剪应力按下式进行：4.墙身应力验算墙体所验算截面处的法向应力1945整体稳定计算k>=1.25整体稳定计算时，将滑动土体与搅拌桩挡墙视为一个整体考虑(常选在墙底下0.5－1.0米处)，采用圆弧滑动法计算图：5整体稳定计算k>=1.25整体稳定计算时，将滑动土体195构造要求格栅布置时，水泥土的置换率对于淤泥不宜小于0.8，淤泥质土不宜小于0.7，一般粘性土及砂土不宜小于0.6；格栅长宽比不宜大于2；桩与桩之间的搭接宽度：考虑截水作用时，桩的有效搭接宽度不宜小于150mm；当不考虑截水作用时，搭接宽度不宜小于100mm。不能满足要求时，宜采用基坑内侧土体加固或水泥土墙插筋、加混凝土面板及加大嵌固深度等措施。搅拌桩挡墙设计计算实例（详见教材)构造要求格栅布置时，水泥土的置换率对于淤泥不宜小于0.8，淤1963.7土钉墙土钉墙由被加固土体、放置在土中的土钉体和喷射砼面板组成，形成一个以土挡土的重力式挡土墙。土钉墙自上而下施工，步步为营，土钉墙是靠土钉的相互作用形成复合整体作用。土层锚杆的失效影响较大，不应用于没有临时自稳能力的淤泥、饱和软弱土层。3.7土钉墙土钉墙由被加固土体、放置在土中的土钉体和喷射197

图3-32土钉墙应用领域a)托换基础;b)竖井的挡墙;c)斜面的挡土墙d)斜面稳定;e)和锚杆并用的斜面防护 图3-32土钉墙应用领域1981土钉受拉承载力计算受拉承载力受拉荷载标准值

荷载折减系数

1土钉受拉承载力计算受拉承载力受拉荷载标准值荷载折1992土钉墙承载力计算采用简化圆弧滑动条分法2土钉墙承载力计算采用简化圆弧滑动条分法2003构造土钉墙墙面坡度不宜大于1：0.1；

喷射混凝土面层宜配置钢筋网，钢筋直径宜为6～10mm，间距宜为150～300mm；喷射混凝土强度等级不宜低于C20，面层厚度不宜小于80mm；

土钉钢筋宜采用Ⅱ、Ⅲ级钢筋，钢筋直径宜为16～32mm，钻孔直径宜为70～120mm；

3构造土钉墙墙面坡度不宜大于1：0.1；201本讲要点重点掌握水泥土挡墙的设计要点：荷载、强度、稳定（倾覆、滑动、整稳）土钉墙的设计要点：土钉承载力和整稳本讲要点重点掌握水泥土挡墙的设计要点：2023.8SMWSMW挡土墙是先施工水泥土挡墙，最后按一定的形式在其中插入型钢（如H钢），即形成一种劲性复合围护结构。：止水好，刚度大，构造简单，型钢插入深度一般小于搅拌深度，型钢可回收重复使用，成本较低。SMW适宜的基坑深度为6～10m，国外开挖深度已达20m。要求型钢间距不能过大，保证水泥土的强度由受剪，受压控制。3.8SMWSMW挡土墙是先施工水泥土挡墙，最后按一定的203（a）全位“满堂”；（b）全位“1隔1”（c）全位“1隔2”；（d）半位“满堂”；（e）半位“1隔1”（a）全位“满堂”；（b）全位“1隔1”2041型钢净间距的确定保证型钢间的水泥土在侧向水土压力作用下不产生弯曲应力1型钢净间距的确定保证型钢间的水泥土在侧向水土压力作用下不产2052.水泥土强度校核“连续”截面剪力2.水泥土强度校核“连续”截面剪力206型钢“间隔”布置验算拱的轴力强度型钢“间隔”布置验算拱的轴力强度2073.9逆作拱墙在基坑四周场地都允许起拱的条件下（基坑各边长L的起拱矢高），可以采用闭合的水平拱圈来支挡土压力以围护基坑的稳定，采用闭合的水平拱圈来支挡土压力以围护基坑的稳定；拱结构是以受压力为主，能更好地发挥混凝土抗压强度高的材料特性，而且拱圈支挡高度只需在坑底以上3.9逆作拱墙在基坑四周场地都允许起拱的条件下（基坑各边208这个闭合拱圈可以由几条二次曲线围成的组合拱圈（曲率不连续），也可以是一个完整的椭圆或蛋形拱圈（曲率连续）。安全可靠，每道拱圈分别承受该道拱圈高度内的压力，不相互影响；节省工期，施工方便；节省挡土费用，用拱圈支护的费用仅为用挡土桩的40%~60%。而且，基坑越深，经济效益越显著。这个闭合拱圈可以由几条二次曲线围成的组合拱圈（曲率不连续），2091.截面形状1.截面形状2102.拱墙计算逆作拱墙结构型式根据基坑平面形状可采用全封闭拱墙，也可采用局部拱墙，拱墙轴线的矢跨比不宜小于1/8，基坑开挖深度h不宜大于12m。当基坑开挖深度范围或基坑底土层为砂土时，应按抗渗透条件验算土层稳定性；当基底土层为粘性土时，基坑开挖深度满足下列抗隆起验算条件：2.拱墙计算逆作拱墙结构型式根据基坑平面形状可采用全封闭拱墙211均布荷载作用下，圆形闭合拱墙结构轴向压力设计值应按下式计算：

圆拱的外圈半径；拱墙分道计算高度

在分道高度范围内的基坑外侧水平荷载标准值的平均值。均布荷载作用下，圆形闭合拱墙结构轴向圆拱的2123构造混凝土强度等级不宜低于C25；拱墙截面宜为Z字型，拱壁的上、下端宜加肋梁；当基坑较深且一道Z字型拱墙的支护高度不够时，可由数道拱墙叠合组成；肋梁，其竖向间距不宜大于2.5m。圆形拱墙壁厚不应小于400mm，其他拱墙壁厚不应小于500mm。3构造混凝土强度等级不宜低于C25；2133.10逆作法施工

深地下室的常规施工是通过临时支护基坑坑壁，开挖至预定深度后，浇底板并由下而上施工各层地下室结构，待地下室完工后，再逐层进行地上结构的施工。利用地下连续墙采用逆作法施工较深的多层地下室，成为发展的方向，这已在国内外到得了显著的效果。3.10逆作法施工深地下室的常规施工是通过临时支护基坑坑214逆作法施工工艺是先沿建筑物外围施工地下连续墙，作为地下室的边墙或基坑的围护结构。在建筑物内部的浇筑中间支承柱，开挖土方至第一层地下室底面标高，浇注梁及部分的板，该层楼盖即可作为地下连续墙刚度很大的支撑系统。然后在梁间没有浇板的空档内，向下逐层施工各层地下室结构。与此同时，在已完成底面梁板结构的基础上，做上部结构。地下室封底前，地面上允许施工的层数要通过计算确定。逆作法施工工艺是先沿建筑物外围施工地下连续墙，作为地下室的边215日本读卖新闻社大楼

逆作法施工地上９层，地下６层，总工期只用了２２个月，比常规方法缩短了６个月。该工程用2.0m大直径钻孔灌注桩作为中间支承柱，Ｌ＝３０m,共用３５根。日本读卖新闻社大楼

逆作法施工地上９层，地下６层，216逆作法的优点：地下主体结构的梁、板、柱作为挡土墙的横向支撑；大幅度缩短工期；逆作法只开挖有效范围内的土方量，减少了大量的土方量；安全性好，且基本上不受气候所左右。逆作法的优点：地下主体结构的梁、板、柱作为挡土墙的横向支撑；217不足：封闭状态下的环境进行施工，作业环境较差；大型机械设备难于进场；地下结构中墙柱的混凝土接搭质量较难控制；控制导柱的垂直度和承载力较难；逆作法侧向刚度较封闭式的小，施工中应采取措施，防止一侧连续墙的过大变形。不足：封闭状态下的环境进行施工，作业环境较差；大型机械设备218立柱立柱在逆作施工中具有无法取代的重要性，立柱设计和计算，为逆作法设计的主要内容：1)立柱位置的设置

2）立柱负担荷载的计算3）允许应力的决定４）立柱桩的设计按灌注桩进行。５）上部结构体加固设计６）立柱的设计７）柱脚根部插入部分的设计。立柱立柱在逆作施工中具有无法取代的重要性，立柱设计和计算，219

逆作法施工，以地面层的梁板结构是封闭还是敞开分为“封闭式逆作法”和“开敞式逆作法”。我国第一个按“封闭式逆作法”施工的试点工程是上海基础工程科研楼，地上５层，地下２层。另一个为上海电信大楼地下室工程采用了“开敝式逆作法”旋工（该工程地下３层，地上17层），在南京夫子庙地下商场也采用过该方法施工。

逆作法施工，以地面层的梁板结构是封闭还是敞开分为“封闭式逆220本讲要点掌握SMW方法的设计要点；了解逆作拱墙的设计过程；了解逆作法施工。本讲要点掌握SMW方法的设计要点；2215浅埋的地下结构

当垂直土压力和水平土压力均随着深度增加而增加时，则为浅埋式结构.浅埋的地下结构包括附建式的地下室结构（防空地下室）、隧道的引道结构和一般的浅埋结构.本章着重讨论矩形浅埋式结构的设计与计算原理.5浅埋的地下结构当垂直土压力和水平土压力均随着深度增加而2225.1.1防空地下室大量的住宅和公共建筑物在修建时，按照国家的规定，按比例修建的具有一定防护要求的建筑物地下室。承受上部地面建筑传来的静荷载,承受核爆炸冲击波的动力荷载;平战结合；一般采用梁板结构、板柱结构、箱形结构、壳体结构等结构形式。5.1.1防空地下室大量的住宅和公共建筑物在修建时，按照国家223地下结构工程深基坑工程课件224地道地道2255.1.2引道结构城市道路系统中立交地道、水底隧道的峒门与地面间的连接段，是一种纵向变高度的堑壕。（1）.墙型支挡结构应用广泛的是薄壁型挡墙，又可分为悬臂式和扶壁式挡墙。（2）.槽形支挡结构5.1.2引道结构城市道路系统中立交地道、水底隧道的峒门与地226地下结构工程深基坑工程课件227(a)悬臂式挡墙（b）扶壁式挡墙图5－1薄壁型挡墙(a)悬臂式挡墙228其他：重力型、半重力型（块石、素混凝土制成）、钢筋混凝土薄壁挡墙、加筋土型支挡结构、拉锚型支挡结构、地下连续墙型支挡结构。其他：重力型、半重力型（块石、素混凝土制成）、钢筋混凝土薄壁229槽形支挡结构（整体式引道结构）静定结构，其形状与船坞类似，其设计需要先进行抗浮稳定计算，然后进行结构的强度计算。槽形支挡结构（整体式引道结构）静定结构，其形状与船坞类似，2305.1.3一般浅埋结构浅埋的地铁车站、地铁通道、地下工厂、地下医院、指挥所等，应用广泛。一般采用明挖法施工。为直墙拱、矩形框架和梁板式结构。5.1.3一般浅埋结构浅埋的地铁车站、地铁通道、地下工厂、地2315.2一般浅埋结构结构形式

5.2.1直墙拱半圆拱、割圆拱和抛物线拱5.2一般浅埋结构结构形式

5.2.1直墙拱半圆拱、割圆拱和2325.2.2矩形闭合框架(a)单跨(b)双跨(c)隔墙开设孔洞5.2.2矩形闭合框架(a)单跨(b)双跨(c)隔墙开设孔洞233(d)梁柱体系(e)多层多跨地下厂房(d)梁柱体系(e)多层多跨地下厂房2345.2.3梁板式结构5.2.3梁板式结构2355.3矩形闭合框架的计算矩形闭合框架的结构计算通常包括荷载、内力及截面计算，必要时尚应进行抗浮计算。5.3.1荷载计算静荷载:自重土压力和地下水头压力；活荷载:施工活荷载、车辆设备等荷载；特定荷载:常规武器甚至核武器作用下的冲击荷载。5.3矩形闭合框架的计算矩形闭合框架的结构计算通常包括荷载、236顶板荷载：(