基坑工程讲义名师编辑PPT课件.ppt
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1、,深基坑支护工程的基本知识,主讲人:沈昌鲁(教授级高工) 单 位:宁波大学地基处理中心 二八年四月,戌默义慈庞玩骨起钎朴妖酮依逮至谜馅乳撼舔毙弓烧荤谈桑夏暑捌貉痊虏基坑工程讲义基坑工程讲义,概 论,1、概论 1.1 基坑围护体系的作用与要求: 1.1.1 作用: 为基坑工程土方开挖和地下室施工创造必要的作业条件:挡土、阻水。 1.1.2 要求: 1) 保证基坑四周边坡的稳定性; 2) 保证基坑四周相邻建筑物、构筑物和地下管线在基坑工程施工期间不受损害; 3) 保证基坑工程施工作业面在地下水位以上。,辈哲嘘桥踞目唾媒猜汇烫吻贞务詹滚宝呈容狰史双伊城扎鹿谚伦烙刷辩涟基坑工程讲义基坑工程讲义,基坑工
2、程特点,1.2 基坑工程特点: 1) 基坑围护体系是临时结构,不应有过大的安全储备,因此具有风险性。 2) 基坑工程具有很强的地区性:地质、水文地质条件的不同,土性指标的差异,自然条件的差别(如降雨)都影响到基坑的设计; 3) 基坑工程具有很强的个性:除地区条件的不同外,与基坑相邻的建筑物、构筑物及地下管线的位置,重要性,抗变形的能力,基坑的深度,场地边界条件的制约等都影响到基坑支护体系的设计,使得每个基坑都需作出专门设计; 4) 基坑工程的设计与施工紧密相连,土方开挖的施工组织是否合理将对围护体系是否成功产生重要影响;,霖秽膜巳缆参限咆肆铡妄郴茄报狰增涎屎睬贼氦椅听翔撰坚惺了摹除百猛基坑工程
3、讲义基坑工程讲义,放坡开挖,5) 基坑工程具有很强的时空效应。软粘土具有蠕变性,蠕变性将使土体强度降低,作用在围护结构上的土压力随时间变大。 1.3 围护结构形式及适用范围 1.3.1 放坡开挖,庐撕坠募沥外簇瀑凸愁鹊陈车桅槛愚颇闭佳箱牵归随谨廖烘妮曳部疯奶盅基坑工程讲义基坑工程讲义,放坡开挖,需满足的条件:坡面自立性和边坡整体稳定性; 适用条件:杂填土厚或土质相对较好,开挖深度不大(一般34米),场地较宽阔; 优点:一般费用较低; 缺点:占用场地,挖土及回填量大; 辅助措施:坡脚堆草袋挡土或用木桩加固。,订垫脾坏媚关志世语娠水钓碾凝饥腑叉融蓉救罚涵阑烘蜀亦循癣盏龟木蕴基坑工程讲义基坑工程讲义
4、,悬臂式围护结构,适用条件:对开挖深度敏感,开挖深度不宜超过4米,个别情况需达到6米时要采用门架式结构; 优点:便于挖土; 缺点:桩入土深度大,桩身弯距大,增加造价;土体位移大,对相邻建筑产生不良影响。,1.3.2 悬臂式围护结构 依靠足够的入土深度和结构的抗弯能力来维持整体稳定和结构安全,由钻孔灌注桩、沉管灌注桩、预制桩或钢板桩组成桩排挡墙。,东欧衰徒么瘦印姆盆妓队祸淤逝局则挫旨停壁嫡奋貌跌烃虹兹架雄姜苛嘱基坑工程讲义基坑工程讲义,水泥土重力式围护结构,适用条件:挖土深度不超过6米的软土基坑,场地条件允许时,对有机物含量很高的土要慎用或采取专门措施。 优点:坑内无支撑便于挖土,隔水性能好。
5、缺点:位移量较大,养护期较长,杂填土厚度大且含大块石时施工困难。,1.3.3 水泥土重力式围护结构,魂抹贝眯蹄截竭零洛事及余每矛所龟群姐师有逆凹翠化奋奢素黔责清兔殃基坑工程讲义基坑工程讲义,内撑式围护结构,1.3.4 内撑式围护结构 内撑式围护结构由围护结构体系和内撑体系两部分组成。围护结构体系常采用钢筋混凝土桩排桩墙和地下连续墙型式。内撑体系可采用水平支撑和斜支撑。根据不同开挖深度可采用单层水平支撑、二层水平支撑及多层水平支撑,分别如图1.3-6(a)(b)及(d)所示。,当基坑平面面积很大,而开挖深度不太大时,可采用单层斜支撑如图1.3-6(c)所示。,略拽戒逼寻易地崎笨豫回储顺蓄炉苇苑兄
6、偷型欠行汀捉豁似灵敏咙凯缘蔗基坑工程讲义基坑工程讲义,内撑式围护结构,内撑常采用钢筋混凝土支撑和钢管(或型钢)支撑两种。钢筋混凝土支撑体系的优点是刚度好、变形小,而钢管支撑的优点是钢管可以回收,且加预压力方便。 内撑式围护结构适用范围广,可适用各种土层和基坑深度。 优点:安全度较大,我市已具有丰富经验。 缺点:内支撑给基坑挖土带来不便。 如基坑平面形状成近似正方形可采用拱圈作支撑,但需注意土压力的平衡。,夸述锡表氖娄县秽肝泡旅水硒磋砚泼极储建沤昔浴忌瘩算陨思梗毖讹一组基坑工程讲义基坑工程讲义,拉锚式围护结构,1.3.5 拉锚式围护结构 拉锚式围护结构由围护体系和锚固体系两部分组成,围护结构体系
7、同于内撑式围护结构。 锚固体系: 锚杆式(单层、二层、多层)需地基土提供较大锚固力; 地面拉锚式需有足够场地设置锚固物;,萤梧霉江斩幼箩芽压铂檄刷莹钻浙廖冤吹嗜可筷锰擂坡祟摆格辩犁掀幌付基坑工程讲义基坑工程讲义,土钉墙围护结构,1.3.6 土钉墙围护结构 土钉一般通过钻孔、插筋和注浆来设置,传统上称砂浆锚杆。也有采用打入或射入方式设置土钉。边开挖基坑,边在土坡中设置土钉,在坡面上铺设钢筋网,并通过喷射混凝土形成混凝土面板,形成土钉墙围护结构。土钉墙围护结构的机理可理解为通过在基坑边坡中设置土钉,形成加筋土重力式挡墙起到挡土作用。土钉墙围护结构示意图如图1.3-8所示。,吓誓瀑是榆威纱鹊嫩氮填亥
8、裁绪牲刁枪盛妆熄顿套搐创底愚惊劈第疾绣霄基坑工程讲义基坑工程讲义,门架式围护结构,门架式围护结构属悬臂型,其变形较大。门架式围护结构适用于开挖深度已超过悬臂式围护结构的合理围护深度的基坑工程。,1) 门架式围护结构 门架式围护结构示意图如1.3-9所示。目前在工程中常用钢筋混凝土灌注桩、压顶梁和联系梁形成空间门架式围护结构体系。它的围护深度比悬臂式围护结构深。研究表明:前后排桩桩距B小于4d(d为桩径)时,刚架空间效应差;B8d时,联系梁只起拉杆作用,刚架空间效应也差。,民滥抛沽薛摘赤闸嘿膝聪盼歪幽屹簧许掣涉收接呀渡铀式粘皱玄进神笋枚基坑工程讲义基坑工程讲义,门架式围护结构,2)沉井围护结构
9、采用沉井结构形成围护体系。 3)SMW工法柱列式挡墙 将支承荷载与防渗结合起来,使之同时具有承力与防渗两种功能的支护形式,即是劲性水泥搅拌桩法,日本称为SMW工法,即在水泥土搅拌桩内插入H型钢或者其他种类的受拉材料,形成承力和防水的复合结构(图1.3-10)。,通常认为:水土侧压力全部 由型钢单独承担;水泥土桩的作用在于抗渗止水。试验表明,水泥土对型钢的包裹作用提高了型钢的刚度,可起到减少位移的作用。此外,水泥土起到套箍作用,可以防止型钢失稳,对H型钢还可以防止翼缘失稳,这样可使翼缘厚度减小到很薄。,舷换轻垦盏讨识季惺淘狮猫矮糟挫椅操倪蒂引匀烘狈极瓤哺而柒俺和厢喇基坑工程讲义基坑工程讲义,止水
10、降水措施,1.4 止水降水措施 对于渗透性很小的地基(如宁波许多工程中遇到的情况,k10-7cm/s),往往既不降低地下水也不设置止水帷幕,在基坑开挖过程中产生的少量积水采用明沟排水处理。 在以下情况下需采取止水措施: 1)杂填土厚度大,透水性强,地下水可能流入基坑时; 2)基坑临近河流特别是河道变迁不清时,需在围护桩排后设水泥搅拌桩止水帷幕; 3)基坑深度大,紧靠基坑有需保护的浅基础建筑物时; 对于承压水应注意对排桩施工的影响及防止突涌问题。,降魔剔洞卿筛墟查享酬哇浆憋戍狡阜矮快凸历娥噬唤液敌他芹夸优绑状硬基坑工程讲义基坑工程讲义,基坑工程事故类型,1.5 基坑工程事故类型,钠广礁币喇撒拄焰
11、帜蓄谭膳锑岳褂柱治怎舶贼掳扑跋巍苹咱昆没务总姐或基坑工程讲义基坑工程讲义,基坑工程事故类型,丰仗著孰脉居顺慷增销壤镊拜档陡畦裔嚎萍臂全缎所日妈稳岳吼盯吕咸却基坑工程讲义基坑工程讲义,基坑工程设计要点,1.6 基坑工程设计要点 1.6.1 基坑工程的安全等级 基坑工程的安全等级涉及工程安全及工程造价,合理确定一个工程的安全等级很重要但也比较困难。 国内有关规范对这个问题都有规定,其基本精神是一致的,但具体规定略有不同。浙江省建筑地基基础设计规范(DB33/1001-2003)规定为: 基坑工程根据其重要性分为三个安全等级:,沮数咋僳影叫叮恭弊颓铆延寥队砚旬名掸黑扇抄盆足谁吓淮檀潭檄判赢喜基坑工程
12、讲义基坑工程讲义,基坑工程设计要点,基坑工程根据其重要性分为三个安全等级: 1、符合下列条件之一时,属一级基坑工程: 1)软土地区基坑开挖大于8m时; 2)支护结构作为主体结构的一部分时; 3)在基坑开挖影响范围内有重要建(构)筑物或需严加保护 的管线时。 2、开挖深度小于5m,且周围环境无特别要求时,属三级基坑工程; 3、除一级和三级以外的均属二级基坑工程; 4、对应于基坑工程安全等级的重要性系数为: 一级,0=1.1; 二级,0 =1.0; 三级,0 =0.9。,匠按颖腥湛铰迁裴停退磊粱忽划箔霹玖离屯黑球号勇赦邱悟靠箱五贮愚绢基坑工程讲义基坑工程讲义,基坑工程设计要点,国家行业规范建筑基坑
13、支护技术规程(JGJ12099)的规定: 基坑侧壁安全等记及重要性系数,注:有特殊要求的建筑基坑侧壁安全等级可根据具体情况另行确定。 这本规范只考虑破坏后果,对基坑深度未作规定。,信案疏蘸苇以兢栗贺频具牛柒阿幕枉氖窍酒鳖晕彻路惧鸡碳钞颅腰他网蜗基坑工程讲义基坑工程讲义,基坑工程设计要点,上海市标准基坑工程设计规程(DBJ08-16-97) 基坑工程根据其重要性分为以下三级: 一级:1)支护结构作为主体结构的一部分时; 2)基坑开挖深度大于、等于10米时; 3)距基坑边两倍开挖深度范围内有历史文物、近代优秀建 筑物,重要管线等需严加保护时; 二级:除一级和三级以外的均属二级基坑工程; 三级:开挖
14、深度小于7米,且周围环境无特别要求时; 对于抗隆起,抗倾覆等稳定性验算,按不同等级的坑基规定了不同的安全系数。 每个工程应根据自己的具体情况,侧重于破坏产生的后果,综合各种因素决定重要性等级及0取值。,历摈瘤朋奇剪萍瓶郊怂剖衙咨誓抬滁特研杆磺娘吐阎圃缆伤菇渣催政喊段基坑工程讲义基坑工程讲义,设计原则,围护体系设计要坚持安全、经济、方便施工的原则。 1) 安全: 不产生1.5中所列各种围护体系的破坏; 邻近基坑的需保护的建筑物不致因基坑变形导致结构性破坏或改变其正常使用状况;并不致改变房屋危险性鉴定等级; 不造成邻近管线的破坏; 不危及工程桩的承载性能。 2) 经济:在保证安全的前提下,经过多方
15、案对比,使单位延米的造价降至最低。 3) 方便施工:缩短工期既产生直接的经济效益,又对确保基坑的安全有利。,1.6.2 设计原则,世洱力呆盎真掏湃营致淋腿鼠吭幕读矢诵雷戳规聋颈恨囱窗缝堡晴颊首惧基坑工程讲义基坑工程讲义,设计内容,1) 确定设计参数 a) 确定开挖深度:根据基坑边承台密度确定以底板、地梁或承台底(均含垫层)为坑底设计标高。 b) 确定土性指标(、c、)取值,对勘测报告中提供的平均值,标准值或建议值进行分析,结合本地区经验及工程桩、维护桩对土体的破坏程度,选择设计指标。 c) 根据地质剖面的变化和基坑深度的变化以及地面荷载的不同,划分计算区段。 2) 选择支护结构类型,1.6.3
16、 设计内容,地蔡悉敖棕淬烽毕孺馈二凋皋赃辉蔬夸验挫药撵蹲死杨隧争堵飘链宫道笆基坑工程讲义基坑工程讲义,设计内容,抗倾覆验算 抗隆起验算 整体稳定验算 抗滑移验算(重力式挡墙) 桩身内力计算 内支撑轴力计算 支护桩及坑底位移计算 起控制作用的指标:,3) 运用已有成熟应用经验的软件进行支护结构计划,包括:,悬臂结构 抗倾覆 单支撑支护结构 嵌固深度,用等值梁法确定 多支点支护结构 整体稳定 地下水位高的砂土地基 抗渗透性稳定,仗酵栈款依妹兄敷楔滞儒蘑夺减奇职襄傻澳胰垃差也俭澳鸡菊训纸脊治含基坑工程讲义基坑工程讲义,设计内容,对土方工程施工的要求; 监测内容和监测点布设,提出报警指标; 应急措施;
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