03第二章基坑工程.pptxVIP

第2 章 基 坑 工 程教学内容： 基坑工程设计 基坑工程施工基坑工程监测要求： 了解基坑工程的概念及现状、特点、设计内容、设计依据、设计计算方法， 掌握基坑工程的概况、设计、监测方法。第一节 基坑工程概述一、基坑工程概念及现状 定义：基坑工程是为保护基坑施工、地下结构的安全和周边环境不受损害而采取的支护、基坑土体加固、地下水控制、开挖等工程的总称，包括勘察、设计、施工、监测、试验等。 国内外基坑工程事故很多，导致基坑工程事故的主要原因如下:(1) 设计理论不完善；(2) 设计者方案不当、计算错误；(3) 设计、施工人员经验不足。二 支护结构的类型支护结构由挡土结构、锚撑结构组成。1. 基坑支护结构的分类1)桩、墙式支护结构桩、墙式支护结构常采用钢板桩、钢筋混凝土板桩、柱列式灌注桩、地下连续墙等。 2)实体重力式支护结构 实体重力式支护结构常采用水泥土搅拌桩挡墙、高压旋喷桩挡墙、土钉墙等。此类支护结构截面尺寸较大，依靠实体墙身的重力起挡土作用。三 、基坑工程特点1. 综合性强 基坑工程涉及工程地质、土力学、结构工程、施工技术和监测设计等；2. 临时性和风险性大一般，基坑支护是临时措施，支护结构的安全储备较小，风险大；3. 地区性 各地区基坑工程的地质条件不同；4. 环境条件要求严格地质、施工因素复杂多变，气候、季节、周围水体均可产生重大变化。四 基坑工程设计内容1. 基坑支护结构设计的极限状态基坑支护结构设计应满足两种极限状态的要求。1) 承载能力极限状态基坑工程的承载能力极限状态要求不出现以下各种状况:(1) 支护结构的结构性破坏——挡土结构、锚撑结构折断、压屈失稳，锚杆的断裂等 (2) 基坑内外土体失稳——基坑内外土体整体滑动，坑底隆起，结构倾倒或踢脚等破坏形式。(3) 止水帷幕失效——坑内出现管涌、流土或流砂。2) 正常使用极限状态基坑的正常使用极限状态，要求不出现以下各种状况:(1) 基坑变形影响基坑正常施工、工程桩产生破坏或变位；影响相邻地下结构、相邻建筑、管线、道路等正常使用；(2) 影响正常使用的外观或变形；(3) 因地下水抽降而导致过大的地面沉降。2. 基坑支护结构的设计内容(1) 支护结构体系的选型及地下水控制方式；(2) 支护结构的强度和变形计算；(3) 基坑内外土体稳定性计算；(4) 基坑降水、止水帷幕设计；(5) 基坑施工监测设计及应急措施的制定；(6) 施工期可能出现的不利工况验算。 以上设计内容，可以分成三个部分： 支护结构的强度变形和基坑内外土体稳定性设计； 对基坑地下水的控制设计； 施工监测，包括对支护结构的监测和周边环境的监测。第二节 基坑工程设计一 支护结构设计的荷载及其组合(1) 土压力；(2) 水压力(静水压力、渗流压力、承压水压力) ；(3) 基坑周围的建筑物及施工荷载引起的侧向压力；(4) 温度应力；(5) 临水支护结构的波浪作用力和水流退落时的渗透力；(6) 作为永久结构时的相关荷载。其中，对一般支护结构，其荷载主要是土压力、水压力。例 基坑深8m，坑外地下水在地面下1m，坑内地下水在坑底面，坑边满布地面超载q=10kN/m2。地下水位以上γ=18kN/m3，不固结不排水抗剪强度指标c=10kPa、?=8°；地下水位以下sat=18.5kN/m3，不固结不排水抗剪强度指标c=12kPa、?=15°，锚杆位于地面下3m。用等值梁法求桩的设计嵌入深度D、Mmax。解 (1) 采用水土合算法的荷载。坑外地下水位以上主动土压力：令 eaik＝（Σγj hj) Kai-2ci Kai1/2) =18h0tan2(45°-8/2)-2×10tan(45°-8/2) =13.6h0-17.4=0， 得h0=1.3m1m；设临界深度在坑外地下水位以下x(m)，则(18×1＋18.5x )tan2(45°－15/2)- 2×12tan(45°-15/2)=10.6+10.9x-18.4=0 x=0.7m地面下深度z1.7m 处土所产生的主动土压力eaik＝(Σγjhj )Kai-2ciKai1/2) =[ 18×1.0+18.5(z?1)]tan2(45-15/2) -2×12tan(45-15/2) =10.9z－18.7 地面超载所产生的主动土压力：坑外深度1.0m 以上: qKai=10tan2(45-8/2)=7.6kPa；坑外深度1.0m下: qKai=10×tan2(45-15/2) =5.9kPa。坑内坑底下深度y 处被动土压力：epik＝(Σγj hj+q）Kpi+2ciKpi1/2 =(18.5y)tan2(450+15/2)+2×12tan (450+15/2)=31.4y+31.3 kPa(2) 求反弯点位置(设反弯点在坑内坑底下深度y0处) 31.4y0 +31.3=