深基坑工程讲义八

深基坑工程1、深基坑工程简介所谓深基坑工程，就是指采用排桩、地下连续墙、土层锚杆、水泥土墙、土钉墙、SMW工法、逆作拱墙、逆作法施工等基坑支护方式，进行的开挖深度较大的基坑工程。1、深基坑工程简介深基坑支护措施支护型将支护结构作为受力构件加固型利用支护结构加固土体强度混合型支护结构兼有受力和加固功能一是挡土二是止水排桩地下连续墙土层锚杆水泥土墙土钉墙板桩墙逆作拱墙树根桩高压旋喷桩注浆2、支护结构方案选择支护结构类型结构形式适用范围排桩结构稀疏排桩连续排桩框架式排桩土质较好，地下水位低或降水效果好土质差，地下水位高或降水效果差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加水泥搅拌桩排桩加水泥防渗墙排桩桩距较大，利用挡板传递土压，并防渗水泥搅拌桩墙传递土压，具有较好防涌效果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大，排桩或组合排桩无法满足强度地下连续墙结构防渗强，施工场地小，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的软土地区必要时应设置为闭合结构，或在转角处设置斜撑，以增加支护结构整体性。2、支护结构方案选择支撑体系支撑体系由支撑、围檩、立柱三部分组成。斜角撑适用于平面尺寸不大的矩形平面基坑；他的开挖土方空间较大，变形控制要求不高。直撑钢支撑或钢筋混凝土直撑均可；直撑受力明确，安全稳定，有利于墙体的变形控制，由于占用开挖土方空间，不利于开挖土方施工。2、支护结构方案选择桁架支撑多采用钢筋混凝土结构支撑；支护结构中部空间较大，有利于土方的开挖和主体结构开展施工工作面。多采用钢筋混凝土结构支撑；支撑体系整体受力条件较好；支护结构中部空间较大，有利于土方的开挖和主体结构开展施工工作面。圆形支撑斜支撑2、支护结构方案选择多采用钢筋混凝土结构支撑；适用于开挖面积大、开挖深度小的基坑；在软弱土层中，不易控制基坑的稳定和变形。多采用锚杆与锚板结合；适用于土层承载力较高和地质条件较好的基坑场地环境；有利于土方的开挖和主体结构开展施工工作面。斜拉锚杆3、支护结构上的作用土压力作用于支护结构上的作用主要有土压力和水压力。作用于支护结构上的土压力与挡土墙结构上的土压力作用相同（挡土墙也是一种支护结构）。土压力分为：主动土压力、静止土压力、被动土压力要分析土压力，就必须先了解土中应力土中应力的组成：1、由土体自重引起的自重应力；2、由建筑物荷载在地基土体中引起的附加应力；3、水在孔隙中流动产生的渗透应力；4、由地震或其他振动荷载在土体中引起的振动应力。3、支护结构上的作用对于单一土层：对于多层土层：对于地下水位以下土层：土中应力的计算3、支护结构上的作用朗肯主动土压力的计算粘性土主动土压力强度：无粘性土主动土压力强度：主动土压力=主动土压力强度包围面积；作用点为强度面积形心处。3、支护结构上的作用朗肯被动土压力的计算粘性土被动土压力强度：无粘性土被动土压力强度：被动土压力=被动土压力强度包围面积；作用点为强度面积形心处。3、支护结构上的作用填土表面有连续均布荷载情况下土压力的计算1、将均布荷载等效成同重度假象土层2、按（等效土层+原土层）计算强度3、计算土压力并确定作用点3、支护结构上的作用填土表面有局部均布荷载情况下土压力的计算1、按无荷载下的情况实际计算强度3、从局部均布荷载两端开始确定局部荷载强度影响区；并按一定角度反射到墙背及强度面积上；然后局部累加土压力强度2、计算局部荷载的土压力强度3、支护结构上的作用支护结构承受的土压力根据朗肯-库伦土压力理论确定，土的粘聚力c、内摩擦角ψ则根据地质勘察报告确定，而且要根据规定适当调整：1、在井点降低地下水范围内，当地面有排水和防渗措施时，ψ值可提高20%；2、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，将土的粘聚力c提高20%。土压力的计算值与实测值之间存在一定差异朗肯土压力朗肯土压力实测值实测值3、支护结构上的作用水压力水压力就是土颗粒之间的孔隙水压力，它与支护结构刚度及支撑力无关，仅与地下水的补给量、土质类别、支护结构入土深度、排水处理方法等因素有关。粘性土：计算侧压力时采用水土合算的方法实际情况下，必须根据土质情况切实考虑水压力对侧压力的影响。砂性土：计算侧压力时采用水土分算的方法土体透水性差土体透水性好4、排桩与地下连续墙——悬臂式支护结构排桩与地下连续墙是常用的基坑支护结构，根据受力情况可分为悬臂式支护结构、单层支撑支护结构、多层支撑支护结构。1、计算支护结构土侧压力2、求解支护结构嵌固深度注：以结构底部为点求矩4、排桩与地下连续墙——悬臂式支护结构3、求支护结构剪力零点4、求支护结构最大弯矩注：以剪力零点为点取矩按剪力零点以上主动土压力与被动土压力相等（主动土压力强度面积与被动土压力强度面积相等）时求解剪力零点位置。注意：梯形图要分解求值确定形心4、排桩与地下连续墙——悬臂式支护结构5、配筋计算配筋应按支护结构弯矩图选用，当地质条件复杂时，可按最大弯矩断面配筋布置全长。6、支护结构顶端水平位移剪力零点至基坑底部距离最大弯矩以下支护结构下段在剪力零点的水平位移支护结构上段柔性变形值最大弯矩以下支护结构下段转角基坑底部以上支护结构长度4、排桩与地下连续墙——单层支撑支护结构单层支撑支护结构通常采用“等值梁法”计算。反弯点反弯点（弯矩零点）如何确定？对于单锚或单撑支护结构，其支护结构固端剪力零点与反弯点接近；为简化计算，故通常选取下段剪力零点作为支护结构计算的反弯点。通常将支护结构的嵌固端作为固定端分析。注意固端剪力零点是以支护结构嵌固端为计算单元4、排桩与地下连续墙——单层支撑支护结构“等值梁法”计算过程1、求支护结构反弯点从支护结构嵌固端开始，按主动土压力与被动土压力相等（主动土压力强度面积与被动土压力强度面积相等）时求解反弯点。2、求支护结构支承点力注：以反弯点上段为计算单元，以反弯点为点取矩4、排桩露与地下溉连续墙——单层支抬撑支护贝结构3、求支裁护结构命嵌固深捷度4、计算内迫力并配筋按以上皂计算结僻果绘制忙支护结定构弯矩掌图，配寻筋应按秤支护结蝇构弯矩洽图选用屈，当地寒质条件耽复杂时择，可按腾最大弯裙矩断面狱配筋布辉置全长饰。同样需要满足4、排桩与众地下连续傅墙——单层支撑替支护结构求解支护满结构“反隐弯点”的抗简易方法按照“相格似三角形寨”原理求这解4、排桩堂与地下睁连续墙——多层支梁撑支护董结构对于基妄坑较深逢，地质趣较差，下用单层厦支撑支狗护结构煤不能满皮足支护置结构稳酱定与强叹度要求斜时，需浸采用多游层支撑苦支护结横构。多层支捷撑支护碗结构同辞样采用欢“等值滥梁法”渠计算。5、土层宜锚杆——概述土层锚发杆是一执种埋入跨土层深基部的受权拉杆件准，一端彼与构筑帅物相连康，另一迷端锚固牧在土层扎中，通越常对其其施加预兽应力，库以承受嘱由土压粪力、水王压力或然活荷载灭产生的祖拉力，赖用以维丑护构筑首物的稳响定。地下室抗浮主要用途深基坑支挡5、土层松锚杆——概述锚杆类型应用领晌域斜坡挡土5、土层锚励杆——概述滑坡治理边坡稳定锚固挡墙基坑土体5、土层订锚杆——抗拔受力交机理土层锚须杆以主殿动滑动惕面为界钞，分为锚固段和非锚固段喊（自由段逼）。施工工躬艺主动滑动面土层锚巨杆受力亏传递途孙径拉力作用诵杆端拉力传疲递杆体杆体与锚靠固段水泥指砂浆锚固俱体之间产仙生握裹力锚固体与睡土层孔壁葬之间产生摩阻力土层孔运壁传力蚕给锚固典土层土层滑动符面产生抗捏剪力5、土层锚俊杆——抗拔受股力机理土层锚印杆抗拔揭作用满凡足条件1、锚杆本技身具有足旦够截面强伪度足以承骗受拉力；2、水泥忆砂浆锚涂固体对箭锚杆的挣握裹力解足以承未受拉力检；3、锚固段松锚孔土层楼对锚固体略的摩阻力匆足以承受蒙拉力；4、锚固披土体在幻玉最不利退条件下费应能保烧持整体遣稳定性舌。抗拔作用辈决定因素不同的堤地质条景件、基遵坑深度显、构筑墓物形式勺都对抗石拔作用巨有不同到的影响哭。根本因母素：锚杆本身颜具有足够疯截面强度否足以承受佣拉力；对于岩层绍嵌固锚杆福，抗拔力导取决于水牵泥砂浆锚坏固体与锚立杆之间的握裹力对于土照层嵌固灵锚杆，袖抗拔力遍取决于灾锚固体灭与锚固颜土体之护间的极限摩申阻力对于高体层锚杆雀，抗拔却力取决歼于锚固霸土体的整体稳定肾性（土体削抗剪强度拌）5、土层锚方杆——锚杆设篮计1、计算锚烂杆杆端承踪蝶载力安全等选级一级烘及缺乏诉经验的掏二级基彼坑，以秃锚杆试怀验值除罩以抗力次分项系壁数确定谱：2、确定锚有杆轴向承盐载力安全等级庙二级及有蜓临近工程扰经验基坑唤，以锚杆哭验收值确招定：安全等脑级三级衰基坑，傍同样以胜锚杆验拨收值确并定对于塑候性指数喘大于17的粘性舟土层，备锚杆要乐进行蠕系变试验极限摩阻力标准值锚固体的扩孔直径锚固体的直孔直径3、计算查锚杆杆木体截面导积5、土层锚横杆——锚杆设计4、计算贷锚杆自借由段长糕度5、确定隙锚杆预絮加应力守值根据地帖层条件蚕及支护其结构变煌形要求滨，宜取绕锚杆轴想向承载茫力的0.5驾~0.宰65倍锚杆杆端至坑底以下坑壁内侧抗力标准值与外侧荷载标准值相等处的距离5、土层脂锚杆——锚杆布粱置原则1、为了不慕使锚杆引笼起地面隆押起，最上吼层锚杆应懂有必要覆飞土厚度，适即锚杆轴膊向承载力浑的竖向分丈力不得大玩于覆土土冒层重量。汉一般要求晚上覆土层夫厚度不得狼小于4.0m。2、锚杆侦的布置艺层数应解计算确护定，上消下两层耐锚杆布布置位置否之间的昆竖向间抬距不宜项小于2.5m，锚杆吩布置位千置之间臭的横向蜓间距不具宜小于2.0姻m；如果按拥施工要求余需要密集必布置，应闪降低单根电锚杆的轴墓向承载力也。3、锚杆妙与水平均面的夹伯角一般晋为向下琴倾斜至污少13o，以便昌利于灌长注水泥旱砂浆，玻但也不凝得大于45o，一般根爸据地层情革况选择在15o~3顷5o范围内射选定，这以便于巾使锚固虑段位置我处于有肤利于锚舌固土层员整体稳凝定的土舰层中。6、水泥土偏墙——概述水泥土墙深是由水泥例土搅拌桩乔排列组合徒搭接而成贝的墙体支掀护结构。水泥土竟搅拌桩拔是用搅送拌机将怨水泥与骨地基土逃拌合后扛，回填冶至挖土当区，从醒而达到锡加固土地体的目征的。水泥土搅订拌桩施工胸工艺水泥土肆搅拌桩增挡土结皇构优点1、具有良德好抗渗性翼，不需辅攻助井点降牌水；2、具有良贤好经济性暴，施工技殿术要求低蛾，工程成某本低；3、具有良零好环保性输，施工期狐间基本无攻排污，无箱振动和噪摘声的影响裤。6、水泥码土墙——概述水泥土绝搅拌桩伴搭接布钳置形式柱式正方形排列三角形排列块式壁式无肋带肋格栅式拱式6、水泥该土墙——土墙设袍计1、计算土驴侧压力2、抗滑移榴稳定性验陪算3、抗倾覆停稳定性验未算对于被动剃土压力要疫将梯形分旋解表示，涝便于下面疲计算步骤裳的方便。抗倾覆验居算以土墙搂前墙趾为来倾覆点6、水泥土先墙——土墙设计如果存在炸地表荷载蜻，也需计残算在内。4、地基稳宪定性验算地基稳煌定性参妈考《建筑地铅基基础品设计规馋范》，采用津圆弧滑薄动面法杆验算。挖对于深映埋的挡防墙基础求，如果稿能够满钞足抗滑办移和抗慢倾覆验厚算要求旺，一般究都能满悔足地基芦稳定性屑要求，牵可不必冰验算。6、水泥罗土墙——土墙设些计5、墙身应破力验算墙身应力梨验算以基携坑坑底为纪验算平面通常采用顿简化验算柴方式7、土钉墙——概述土钉墙是瞧由被加固参土体、土众钉体、喷弦射混凝土卫面板组成腰的重力式钳挡土墙。（以土挡谁土）土钉是厉一种简线易锚杆询，通常福通过钻获孔、插救筋、注泄浆来设充置，俗触称砂浆何锚杆。者其施工悉工艺与么锚杆施磨工工艺艺相同。应用领研域竖井挡墙托换基础斜坡挡土斜面稳定斜面护坡7、土钉收墙——土钉设计计算过程投与土层锚剃杆相似，薄参考课本交内容构造要灭求1、土钉墙计墙面坡度衡不宜＞1：0.1；2、土钉棵必须和菜面层有侵效连接深，应设难置承压玻板或加当强钢筋脸措施，凤承压板哗或加强倦钢筋应刃与土钉旷螺栓连武接或与毫钢筋焊饲接；3、土钉的泪长度宜为峡开挖深度段的0.5耻~1.沈2倍，间博距宜为1~2彩m，与水平剩面夹角宜浸为5°~20°；4、土钉突钢筋宜拐采用Ⅱ、Ⅲ级钢筋字，钢筋寄直径宜哄为16~3渔2mm，钻孔疲直径宜羽为70~1腾20mm；5、注浆材谱料宜采用吧水泥浆或峰水泥砂浆氏，其强度呀等级不宜＜M10；6、喷射妨混凝土稀面层宜兴配置钢看筋网，食钢筋直晒径宜为6~1鞋0mm，间距宜销为150~就300m友m；混凝土犁等级不宜＜C20，面层矩厚度不院宜＜80m哥m；7、坡面上迹下段钢筋兵网搭接长樱度应＞300m混m。7、土钉建墙——工程实际土钉墙成拐孔7、土钉袄墙——工程实际土钉墙害插筋、挂钢高丝网7、土钉墙——工程实际土钉墙主诊筋焊接7、土钉理墙——工程实垦际土钉墙孔肤内灌浆7、土钉墙——工程实兴际土钉墙孔离内灌浆完舒毕7、土钉舟墙——工程实际土钉墙绪墙面喷隶浆7、土钉墙——工程实扇际土钉墙辞施工完蜡毕8、SMW工法——概述SMW工法挡屯土墙是恨由水泥压搅拌桩副挡土墙停发展而岸来，即失在水泥苗土搅拌胆桩挡土摧墙中插义入型钢愈，形成终劲性复施合围护惊结构。按照型钢唤配置方式宿划分截面繁形式全位“满堂”全位“1隔1”全位“1隔2”半位“满堂”半位“1隔1”8、SMW工法——概述截面形渡式适用装范围“半位”伏布置充孝分利用悬两种材梅料（型雷钢与水努泥土体睬）的特竟性，即正型钢的牌抗拉性粉和水泥拆土体的爆抗压性命，受力盾比较合励理（类略似于钢住筋混凝耕土构件益）；尤虽其水泥浸土体参舌与抵抗踪蝶变形的为贡献较仆大，但养是截面上的整体刚刚度较组小，比地较适合英于负弯休矩较小暖的场合液。“全位”布衔置较少充拣分利用两乘种材料的顿特性，截芳面的整体呀刚度大，燥结构布置掌对称，抗俭弯能力大协，但是用岛钢量较大继。优先选用结构优点构造简骄单工艺简单止水性好可用于取地下水给位较浅附场地刚度较谋大材料配贴置合理成本较毯低型钢插喷入深度译小于水泛泥土体凉深度型钢可重柔复利用8、SMW工法——结构设计型钢净间步距的确定SMW工法挡痒墙结构注中的水颠泥土体圣在型钢剖的支点屿作用下缸，基本踏是水平悔向受力未构件。垃如果型揭钢间距添较大，佣相对应瓦的土侧失压力就杰大，那倚么型钢嫌的挠度桑变化就宾较大，圣这时型饱钢之间赴的水泥叠土体除支了受到身剪力、输轴力作蛾用外，菠还受到半弯曲作奸用。由薯于水泥省土体的轰抗拉强惰度较小孤，不能崭承受较歉大的弯仪曲应力溜，因此刃要控制救好型钢首间距，宋保证水欧泥土体电只在受慎剪和受宏压作用藏范围内宋。8、SMW工法——结构设季计水泥土强蒸度的校核水泥土彩强度的姥校核要窃根据型灿钢的布