基坑工程复习资料

...WD......WD......WD...《基坑工程》复习材料第一局部简答题1、为什么说基坑工程是一项复杂的综合性系统工程答：（复杂性）基坑支护技术主要包括基坑的勘察、设计、施工及监测技术，同时包括地下水的控制和土方开挖等。（综合性）基坑支护技术是根基和地下工程施工中的一个传统课题，同时又是一个综合性的岩土工程难题，是一项从实践中开展起来的技术，也是一门实践性非常强的学科。它涉及工程地质学、土力学、根基工程、构造力学、施工技术、测试技术和岩土工程等学科，主要包括土力学中典型的强度、稳定及变形问题，土与构造共同作用问题，基坑中的时空效应问题以及构造计算问题。（系统性）基坑工程的设计与施工完全是相互依赖、密不可分的。施工的每一个阶段，随着施工工艺、开挖位置和次序、支撑和开挖时间等变化，构造体系和外部荷载都在变化，都对支护构造的内力产生直接的影响，每一个施工工况的数据都可能影响支护构造的稳定及安全。2、水泥土搅拌桩和高压喷射注浆桩的分类、特点、适用范围、加固机理分别是什么答：水泥土搅拌（1）分类：水泥土搅拌桩分为深层搅拌桩和粉体搅拌桩。（2）特点：①将原土最大限度的利用起来；②可根据上部构造的需要，灵活选用相应的加固方式；③搅拌时无噪音、无振动和无污染,并且对周围原有的建筑物及地下管沟影响较小，可在密集建筑群中进展施工；④节约钢材并降低造价，能显著减少施工工期。（3）适用范围：处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、粘性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。（4）加固机理：水泥土搅拌桩的加固机理是基于水泥浆和加固土体之间所发生的物理化学反响。主要包括：水泥水化作用，水泥的离子交换和颗粒聚集作用，水泥土的硬化作用和碳酸化作用。高压喷射注浆桩（1）分类：高压喷射注浆桩可分为单管法、二重管法和三重管法。（2）特点：①施工机具设备简单，施工简便；②具有较好的耐久性，且料源广阔，价格低廉；③噪声小，无污染。（3）适用范围：①广泛应用于淤泥、淤泥质土、粘性土、粉质粘土、粉土、砂土、黄土及人工填土中的素填土甚至碎石土等多种土层；②可用于既有建筑和新建建筑的地基加固，根基防渗以及施工中的临时措施，又可用于永久建筑物的地基加固、防渗处理；③当用于处理泥炭土或地下水具有侵蚀性、地下水流速过大和已涌水的地基工程时，应该通过试验确定其适用性。（4）加固原理：高压喷射注浆桩是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进土层的预定位置后，以高压设备使浆液或水、空气形成高压射流从喷嘴中喷射出来，冲切、扰动、破坏土体，同时钻杆以一定速度逐渐提升，使浆液与土粒强制搅拌混合。浆液凝固后，在土中形成一个圆柱状固结体，即旋喷桩，以到达加固地基或止水防渗的目的。3、水泥土墙的设计内容和验算内容分别有哪些答：设计内容：①确定水泥土挡墙的外荷载及墙体材料力学指标，包括水泥掺入量、原状土性质、土体含水量、施工质量及养护龄期等：②确定墙体的高度、宽度、墙体插入坑底的深度等。验算内容：抗倾覆验算、抗滑移验算、整体稳定性验算、水泥土挡墙墙体应力验算、墙趾地基土的承载力验算、挡墙的抗渗计算、水泥土挡墙水平位移的计算。4、什么是取样检验、抗压强度试验、标准贯入试验、静力触探试验、静荷载试验、旁压试验、动力触探试验、透水试验并简介试验过程。答：取样检验：是为了评定矿产取样结果的可靠程度，而进展的样品采取、样品加工及样品分析工作。旁压试验：采用旁压仪在场地的钻孔中直接测定土的应力-应变关系的试验。实验时将旁压仪放入钻孔中，先使水容器中的水充满旁压器的中腔并使水落入蓄水管内，测试时用加压筒和稳压罐对钻孔土壁施加压力，待钻孔土壁变形稳定后测量所加的压力大小及其引起中腔的体积变化，得到压力与体积的变化关系曲线。标准贯入试验：用63.5±0.5kg的穿心锤以0.76±0.02m的自由落距将一定规格尺寸的标准贯入器在孔底预打入土中0.15m，测记再打入0.3m的锤击数称为标准贯入击数。静力触探试验：将圆锥形探头按一定速率匀速压入土中量测其贯入阻力锥头阻力侧壁摩阻力的过程称。桩静载试验：在桩顶部逐级施加竖向压力、竖向上拔力或水平推力，观测桩顶部随时间产生的沉降、上拔位移或水平位移，以此确定相应的单桩竖向抗压承载力、单桩竖向抗拔承载力或单桩水平承载力。动力触探测试：是利用锤击动能，将一定规格的探头打入土中，根据打入土的难易程度（用贯入度、锤击数或探头单位面积动贯入阻力来表示）判定土层性质的一种原位测试的方法。5、土钉墙的特点、适用范围和支护原理是什么答：特点：①能合理利用土体自身的承载能力，将土体作为支护构造不可分割的局部；②属于轻型构造，柔性大，有良好的抗震性和延性；③施工设备简单，所有作业对周围环境影响小；④施工不需要单独占用场地；⑤有利于根据现场监测的数据及时调整土钉的长度和间距，一旦发生异常不良情况能立即采取相应的加固措施，提高工程的安全可靠性；⑥工程造价低；⑦防腐性能好。适用范围：土钉墙适用于地下水位以上或经人工降水后的人工填土、粘性土和弱胶结砂上的基坑支护或边坡加固，基坑开挖深度不宜大于12m，当土钉墙与有限放坡、预应力锚杆联合使用时，深度可增加。不宜用于含水丰富的粉细砂层、砂砾卵石层和淤泥质土，不得用于没有自稳能力的淤泥和饱和软弱土层。支护原理：①土钉对复合体起骨架约束作用：②土钉对复合体起分担作用：③土钉具有应力传递与扩散作用：④坡面变形具有约束作用。6、土钉墙的构造及其各组成局部的作用是什么答：土钉墙的构造包括土钉、混凝土面层、防水系统。土钉的作用为受力构件，通过摩擦力复合土体；混凝土面层的作用为约束坡面变形、将土钉连成整体；防水系统的作用为地表防水、坡面泄水、坡底排水、降水或截水。7、土钉墙的设计内容包括哪些答：土钉墙的设计内容包括：①确定土钉墙的构造尺寸及分段施工的长度与高度；②设计土钉的长度、间距及布置、孔径、钢筋直径等；③进展内部和外部稳定性分析计算；④设计面层和注浆参数，必要时进展土钉墙变形分析；⑤进展构造设计及制定质量控制要求。8简述土钉墙的施工工艺流程。答：①作业面开挖：土钉墙施工是随着作业面开挖分层施工的，每层开挖的最大高度取决于该土体可以站立而不破坏的能力；②喷射混凝土面层：为防止土体松弛和崩解，必须尽快做第一层喷射混凝土；③排降水措施：当地下水位较高时，应采取人工降低地下水措施，常采用管井井点降水法；④土钉施工：包括定位、成孔、置筋、注浆等工序；⑤土钉防腐：正常环境条件下，对于临时性支护工程，一般仅由砂浆做锈蚀防护层；对于永久性工程，可在钢筋外加环状塑料保护层或涂多层防腐涂料，提高钢筋的抗腐蚀能力；⑥边坡外表处理：对于临时性工程，只要求喷射混凝土能与坡面有很好的粘结；对于永久性工程，边坡外表必须考虑美观要求，有时是用预制的面板或喷涂。9、简述土钉墙的监测内容和监测要求。答：监测内容：①土钉墙的水平位移和垂直位移监测；②土体内部变形监测；③土钉应力、土压力和面层应力监测；④周围建筑物、地下管线变形和裂缝监测；⑤基坑渗漏水和基坑内外地下水变化监测。监测要求：①施工阶段，每天监测不少于1次；完成基坑开挖、变形趋于稳定后，可适当减少监测次数，直至土方回填完毕；②雨天、雨后或土钉墙出现渗水时，应加强监测；③当观测位移超过监控报警值时，应加强观测，分析原因，并及时采取加固措施，防止事故发生。10、锚杆技术有哪些优点答：①锚杆设置于围护墙背后，基坑内有较大的空间，有利于土方施工；②施工机械及设备的作用空间不大，可为各种地形和场地选用；③锚杆的设计拉力可由抗拔试验来获得，可保证设计有足够的安全度；④预应力锚杆可采用预加拉力，以控制构造的变形量；⑤施工时的噪声和振动均很小。11、简述锚杆的构造与类型。答：构造：锚杆可分为锚固段、锚拉杆和锚头三局部。类型：常见的锚杆有木锚杆、钢筋或钢丝绳砂浆锚杆、倒楔式金属锚杆、管缝式锚杆、树脂锚杆、快硬膨胀水泥锚杆和双快水泥锚杆。12、锚杆的设计内容包括哪些答：①确定基坑支护方案，确定层数、间距、倾角；②计算挡墙单位长度所受各层锚杆的水平力；③根据锚杆倾角和间距计算锚杆轴力；④计算锚杆锚固段长度及锚拉杆长度；⑤验算桩、墙与锚杆的整体稳定；⑥计算锚杆锚索的断面尺寸；⑦计算锚杆腰梁断面尺寸；⑧绘制锚杆施工图。13、锚杆与土钉有哪些异同点答：①二者受力状态不同，对构造的要求不同。锚杆安装后通常施加预应力，主动约束挡土构造的变位。土钉一般不施加预应力，需借助土体产生少量变位，而使土钉受力后工作；②二者在杆件长度方向上的应力分布不同。锚杆只在锚固长度内受力，锚拉杆只起传力作用；土钉为全长受力；③锚杆密度小，每个局部都是重要的受力部件；土钉密度大，靠土钉的相互作用形成复合整体作用，个别局部发生破坏对整体影响不大；④锚杆挡墙或锚杆被拉的挡土构造受力较大，要求锚头特别结实；土钉面板几乎不受力，锚头用一小块钢板同杆件连起来即可；⑤锚杆一般较长，直径较大，所需机具较大；土钉长度较短，直径较小，所需机具较为灵便。14、锚杆的支护机理是什么答：锚杆受到外拉力后，先传到砂浆中，再传到土中，发生相对位移后，产生土与锚杆的摩阻力，直到到达极限摩阻力。锚杆是一种受拉杆件，它的一端与工程构筑物或挡土桩墙联结，另一端锚固于地基的土层或岩层中，以承受构造物的上托力、拉拔力、倾侧力或挡土墙的土压力，是利用插入稳定地层锚固段的抗拔力来维持构造物稳定的。15、排桩墙支护体系由哪些局部组成支护墙体的主要形式有哪些答：组成：排桩墙支护体系由支撑系统和拉锚系统组成；支撑系统包括围檩、支撑和支撑立柱；拉锚系统包括土层锚杆、锚碇拉锚和锚桩拉锚；形式：支护墙体的形式有钻孔灌注桩、预制混凝土桩、挖孔桩、压浆桩、SMW工法等，常采用别离式、相切式、交织式、咬合式、双排式和格栅式的排列形式。16、简述钻孔灌注桩、SMW支护构造和地下连续墙的支护特点。答：（1）钻孔灌注桩：①施工时无振动、无噪音，无挤土现象，对周围环境影响小；②墙身强度高，刚度大，支护稳定性好，变形小；③当工程桩也为灌注桩时，可以同步施工，施工组织方便；④桩间缝隙易造成水土流失，特别时在高水位软粘土质地区，需根据工程条件采取注浆、水泥搅拌桩、旋喷桩等施工措施以解决挡水问题；⑤适用于软粘土质和砂土地区，但在砂砾层和卵石中施工困难应该慎用；⑥桩与桩之间主要通过桩顶冠梁和围檩连成整体，因而整体性较差，当在重要地区，特殊工程及开挖深度很大的基坑中应用时需要特别慎重。（2）SMW支护构造：①施工时根本无噪音,对周围环境影响小；②构造强度可靠，但凡适合应用水泥土搅拌桩的场合都可使用，特别适合以粘土和粉细砂为主的松软地层；③挡水防渗性能好，不必另设挡水帷幕，可以配合多道支撑应用于较深的基坑；④在一定条件下可作为地下连续墙，且费用较低。（3）地下连续墙：①施工时振动小，噪音低，能够紧邻相邻建筑物和地下管线施工，施工时对周围环境影响小；②墙身刚度大、强度高、整体性好，构造和地基变形较小；③耐久性好、防渗能力强。17、板桩墙式支护体系应进展哪些稳定性分析答：①整体抗滑移稳定性验算；②抗倾覆稳定性验算；③基坑抗隆起稳定性验算；④基坑渗流稳定性验算。18、简述支撑体系的分类、优点、缺点和适用范围。答：（1）分类：按材料可分为钢支撑、钢筋混凝土支撑、钢和钢筋混凝土组合支撑；按受力形式可分为单跨压杆式支承、多跨压杆式支撑、双向多跨压杆式支撑、水平桁架支撑、大直径环梁及边桁架相结合的支撑、斜撑等类型。（2）优点：①施工质量较易控制。支撑体系多采用钢筋混凝土构件，也有钢构件，质量较易控制，质量稳定程度较高；②可充分发挥材料在性质上的优点，到达经济性目的。支撑构件在水平力时根本都是受压构件，符合混凝土材料抗压能力强而抗拉能力弱的特点；③适于在软土地基中采用。深厚软土地基中的土压力较大，需加大相应断面提高支撑体系承载力即可；④在一定条件下可缩短工期。支撑构件可以一次性开挖浇筑成形。假设加大开挖分层，可大大减少施工周期。（3）缺点：①形成支撑并使其具有一定的强度需占用一定的工期；②支撑的存在有时对大规模机械化开挖不利；③当开挖深度较大时，机械进出基坑不方便，开挖的最后阶段，挖土机械退出基坑时需要整体或解体吊出。（4）适用范围：①从地质条件看，支撑体系适用于各种条件的基坑工程，最能发挥优越性的是软弱地基中的基坑工程；②从开挖深度看，支撑体系适用的基坑深度不受限制，具体施工应通过技术和经济对比确定；③从基坑的平面尺寸看，支撑体系适用于平面尺寸不太大的基坑；④从维护的平面布置来看，支撑体系一般适用于周边维护或对边维护。19、简述钢筋混凝土支撑和钢支撑系统的区别。答：混凝土支撑：①截面形式和尺寸可根据设计要求和受力情况任意确定；②支撑系统在平面可任意布置；③截面尺寸大，刚度大，变形小；④安全可靠，强度高，稳定性好；⑤耐碰撞性能好；⑥经计算可在支撑系统上堆载；⑦松弛变形小；⑧支撑浇筑和养护时间长；⑨不能重复使用，并且撤除困难，往往需要爆破撤除，且对周围环境有影响；⑩自重大，需要较多的支撑立柱；⑪不能预加轴力以减小支护变形。钢支撑：①材料强度高；②材料均匀性好；③安装、撤除施工方便，速度快，工具化程度高，有利于控制土体粘性变形造成的位移；④可重复利用，经济性好；⑤可预加支撑轴压力，以减小支护变形；⑥一次性耗钢量大，初始成本高；⑦耐碰撞性能差；⑧截面尺寸小，支护刚度小；⑨如重复使用次数过多或在长度上连接点过多易发生失稳；⑩施工工艺要求高；⑪构件间难以形成刚性连接，对整体性和稳定性不利。20、什么是逆作法与顺作法相比，逆作法有哪些技术特点答：逆作法是利用先施工完成的地下连续墙作为深基坑开挖时挡土、止水的围护墙，利用地下构造各层的楼盖、柱、墙等作为围护墙的强大支撑体系，由地面起分层向下逐层施工，直至底板完成，同时在地面构造完成之后，同时向上逐层施工上部构造。技术特点：（优点）①可以缩短工程施工的总工期；②基坑变形小，可以减小深基坑施工对周围环境的影响；③简化基坑的支护构造，具有明显的经济效益；④地面楼板施工完成后，可为施工提供作业空间，可以解决场地狭小的问题；⑤施工期间的楼面恒载和施工荷载等通过中间支承柱传入基坑底部，压缩土体，可以减小土方开挖引起的基坑隆起，同时中间支承柱作为底板的支点，使底板内力减小，而且无抗浮问题，使底板设计更趋于合理。（缺点）①挖土难度较大，机械化程度低；②支撑位置受地下室层高的限制，对较高层高的地下室需另设临时水平支撑或加大维护墙的断面及配筋；③在软土地区，底板封底之前上部构造允许施工的高度受限制，不能有效缩短工期；④地下连续墙、中间支承柱与底板和楼盖的连接节点需进展特殊处理；⑤工作电压低于36V，需要特殊机械，还需增设通风、照明设备；⑥施工荷载会超过地下室顶板楼盖的使用荷载，需要对其进展加固。21、简述逆作法的工艺原理。答：逆作法施工时，先沿建筑物地下室轴线或周围施工地下连续墙，同时在建筑物内部的有关位置浇筑或打下中间支承柱，作为施工期间地下室底板封顶之前承受上部构造自重和施工荷载的支承。但后挖土至地下室一层顶板底标高或地下室二层顶板顶标高，浇筑地下一层顶板，作为地下连续墙刚度很大的水平支撑，随后逐层向下挖土和浇筑地下室各层的顶板，同时各层构造中的中柱或隔墙也逐层向下施工，直至地下室底板封底，完成地下室构造的施工。在地下构造逐层向下施工的同时，可自地面开场向上逐层施工上部构造，形成上、下同时施工的局面。且上部构造的允许施工高度须由计算确定。22、简述逆作法的工艺分类和各分类的工艺流程。答：（1）封闭式逆作法：在地下一层的顶板构造完成后，地下构造和地上构造同时施工，有利于缩短总工期。适应于工期紧，提前投入使用能带来巨大经济利益的工程。敞开式逆作法：上部构造和地下构造不能同时施工，仅地下构造自上而下逆向逐层施工。由于地下一层的顶板未封闭，故不能使上部构造与地下构造同时施工，无法缩短总工期，但施工时无需通风照明等。适用于工期不紧、地下室纵横墙较多的工程。（3）半逆作法：中间顺作、周边逆作。开挖时，先放坡开挖中心部位的土体，开挖至坑底后，由下而上顺作施工至地下一层顶，浇筑顶板，进而进展周边地下构造施工，上部构造也可同时施工。半逆作法适用于土质较好或土质虽不好但预降水效果好、基坑面积大而地下室深度不是很大的工程，尤其适用于中心筒体、外框架构造的地下局部施工。23、基坑工程中，进展地下水控制的意义和作用是什么答：①防止基坑坡面和基底的渗水，保持坑底枯燥，便利施工；②增加边坡和坑底的稳定性，防止边坡土或基地的土层颗粒流失。假设采用井点降水的方法，可以把基坑周围的地下水位降到开挖面以下，不仅保持坑底枯燥，便利施工，而且消除了渗流力的影响，防止流砂产生，增加了边坡和基底的稳定性；③减少土体的含水量，有效提高土体物理力学性能指标。对于放坡开挖而言，可以提高边坡的稳定性；对于支护开挖，可增加被动区土的抗力，减少主动区土体侧压力，从而提高支护体系稳定性和强度，减少支护体系边形；④增大土体固结程度，增大地基抗剪强度。通过降低地下水位减少土体含水量，可提高土体固结程度；减少土中孔隙水压力，增加土中有效应力，可提高土体抗剪强度。24、常用的基坑工程降水方式有哪些，适用条件若何答：（1）重力式降水：如排水沟和集水井等。可应用于除细砂外的各种土质的施工场合。强制式降水：①轻型井点降水。适用于高层建筑的根基或地下建筑物在地下水位以下的含水层施工的工程；②喷射井点降水。适用于基坑开挖所需降水深度超过6m的工程；③电渗井点降水。适用于粘性土和粉质土的土层；④管井井点降水。适用于渗透系数在20~200m/d且地下水丰富的土层、砂层；⑤深井井点降水。适用于渗透系数较大，涌水量大，降水较深的砂类土以及其它井点降水不易解决的基坑工程。25、基坑降水会对周围环境产生哪些不利影响，应采取哪些措施进展防治答：影响：开场抽水时，井内水位开场下降，周围含水层的水不断流向滤管。在无承压水等环境条件下，经过一段时间后，在井点周围形成漏斗状的弯曲水面，即降水漏斗。降水漏斗范围内的地下水位下降后，会造成地面固结沉降，且产生的沉降是不均均匀的。在实际工程中，可能将黏土颗粒、粉土颗粒甚至细砂同地下水一同抽出地面，使地面产生的不均匀沉降加剧，造成周围建筑物及地下管线不同程度的损坏。措施：①降水前认真做好对周围环境的调研工作，查清工程地质及水文情况、地下贮水体、地下管线的分布类型及承载能力、周围地面和地下建筑物的情况等；②合理利用井点降水。根据实际情况选择适宜的滤网；适当放缓降水漏斗线的坡度，把滤管布置在水平向连续分布的砂性土中；井点应连续旋转，尽量防止间歇和反复抽水；防范因基底以下承压水造成的流砂，致使坑周围产生大量地面沉陷；遇到湖、河、浜等时应考虑在井点与贮水体间设置挡水帷幕；对地面沉降有严格控制的地区可采取坑内降水的方法；不宜采用井点降水时不要盲目采用；③降水场地外侧设置挡水帷幕，缩小降水影响范围。如：深层水泥土搅拌桩、砂浆防渗桩板、树根桩隔水帷幕、可以直接挡水的挡土构造等；④降水场地外缘设置回灌水系统，包括回灌井点和砂沟、砂井回灌水。26、基坑工程检测的作用是什么常见的基坑工程检测工程有哪些答：（作用）①验证支护构造设计，指导基坑开挖和支护构造的施工；②保证基坑支护构造和相邻建筑物的安全，防止破坏或极限状态的发生；③总结工程经历，为完善设计分析提供依据。（工程）①平面和高程控制点的测量；②支护构造和被支护土体的侧向位移测量；③基坑坑底隆起的测量；④支护构造内、外土压力的测量；⑤支护构造内、外孔隙水压力的测量；⑥支护构造内里的测量；⑦地下水位变化的测量；⑧基坑邻近建筑物和管线的观测。第二局部名词解释1、建筑基坑：建筑基坑是指为进展建（构）筑物根基、地下建（构）筑物施工而开挖形成的地面以下空间。2、基坑支护：基坑支护是指为保证基坑开挖和地下构造的安全施工以及保护基坑周边环境而对基坑侧壁和周围环境采取的支挡、加固和保护措施，主要包括基坑的勘察、设计、施工及监测技术，同时包括地下水的控制和土方开挖等，是相互关联、综合性很强的系统工程。3、静止土压力：当支护构造在土压力作用下静止不动，土体处于弹性平衡状态时，作用在支挡构造上的土压力称为静止土压力。4、主动土压力：支挡构造在土压力作用下，会向基坑内移动或绕前趾向基坑内转动，土体中的压力差随位移增大而增大，作用于挡土构造的土压力逐渐减小，当位移到达一定量值时，其后土体开场形成滑裂面，应力到达平衡状态，这时作用于支挡构造上的土压力处于最小值，称为主动土压力。5、被动土压力：支挡构造在外荷载作用下，会向填土方向移动或转动，土体抗力随位移增大而增大，应力水平逐渐提高，作用于挡土构造的土压力逐渐增大，当位移到达一定量值时，其后土体将形成一个滑裂面，应力到达极限平衡，这时作用于支挡构造上的土压力处于最大值，称为被动土压力。6、静止土压力系数：土体或试样在无侧向位移条件下，水平有效压应力与竖向有效压应力之比。7、放坡开挖：在基坑开挖施工中，在一定地质条件、场地周边条件下，可以通过采用合理的基坑边坡坡度，使基坑开挖后的土体在无支档构造的条件下，依靠自身的强度，在新的平衡状态下保持基坑边坡的稳定。这类无支护措施的基坑开挖方法称为放坡开挖。8、土钉墙：由被加固土体、放置于原位土体中的细长金属杆件（锚杆）及附着于坡面的混凝土面板组成，形成一个