基坑工程设计培训讲义

第一章基坑工程内容1.基坑工程的内容、设计原则与安全等级2.基坑工程勘察3.支护结构设计4.支护结构施工5.地下水控制6.基坑土方开挖7.基坑工程监测P5-P148第一章基坑工程P5-P15内容：1、基坑工程的内容、设计原则与安全等级2、基坑工程勘察3、支护结构选型§1-1基坑工程的内容、设计原则与安全等级一、基坑工程的内容1、基坑土方开挖的施工工艺1）无支护开挖—放坡开挖适用条件：空旷地区基坑深度不大允许放坡边坡稳定2）有支护开挖适用条件：城市中心建筑物稠密地区无支护开挖—放坡开挖设置钢筋网喷混凝土有支护开挖——水泥土搅拌桩一、基坑工程的内容1）基坑工程勘察2）支护结构设计3）支护结构施工4）地下水控制5）基坑土方开挖和运输6）基坑工程监测7）基坑周围环境保护§1-1基坑工程的内容、设计原则与安全等级二、基坑支护结构的设计原则与方法1、设计原则：1）安全可靠2）经济合理3）便利施工4）基坑支护结构的两种极限状态a.承载能力极限状态b.正常使用极限状态§1-1基坑工程的内容、设计原则与安全等级三、基坑支护结构的安全等级基坑侧壁安全等级及重要性系数安全等级破坏后果重要性系数一级影响很严重1.10二级影响一般1.00三级影响不严重0.90§1-1基坑工程的内容、设计原则与安全等级基坑变形的监控值(cm)基坑类别围护结构墙顶位移围护结构墙体最大位移地面最大沉降一级353二级686三级81010§1-1基坑工程的内容、设计原则与安全等级§1-2基坑工程勘察一、岩土勘察1、应该与地基勘察同步，勘察范围：勘探点的间距可15-30m，地层变化大时，应增加勘探点。要求勘探点的深度不宜小于开挖深度，并穿越软土层。§1-2基坑工程勘察2、岩土勘察应提供的资料1）土层类型、特点、性质2）土层填土、暗浜、古河道3）地下水情况4）土的物理力学指标二、水文地质勘察1、地下水位2、附近水况3、坑底承压水4、对策§1-2基坑工程勘察三、基坑周边环境勘察1）周边建筑物2）地下设施、给水排水、电缆、煤气、污水、雨水管网3）道路、车载4）地表水、地下水管渗漏四、本工程地下结构情况1）地下室平面布置与建筑红线来选择支护结构形式和支撑布置2）桩位布置尽可能利用工程桩以降低造价3）地下室层数、楼板、底板的标高§1-3支护结构设计一、支护结构选型§1-3支护结构设计一、围护墙选型1、水泥土墙：水泥土墙=土+水泥浆施工机械：深层搅拌机作用：挡土和防渗优点：坑内无支撑，便于机械化快速挖土，具有挡土防渗双重功能，比较经济缺点：位移相对较大，墙体厚度较大。不宜用于深基坑。适用：坑深小于6米，侧壁安全等级2-3级，地基承载力不宜大于150kPa的情况。此外，另有高压旋喷桩墙。搅拌机水泥土墙——水泥土搅拌桩成墙§1-3支护结构设计2、钢板桩槽钢钢板桩：槽钢长6-8m，适用于不超过4m的基坑热轧锁扣钢板桩：有U形、L形、一字形、H形和组合型，适用于5-8m的基坑优点：取材方便，施工简便，重复使用缺点：刚度低易变形，深基坑需设支撑。不完全止水，可与井点排水结合。热轧锁扣钢板桩打拔钢板桩机施工§1-3支护结构设计3、型钢横挡板（如图）组成：工字钢（H型钢）桩+横挡板+围檩+支撑适用范围：用于土质较好，地下水位较低地区荷载传递：横挡板土压力、水压力工字钢柱围檩支撑§1-3支护结构设计4、钻孔灌注桩优点：施工无噪声，无振动，无挤压，刚度大，抗弯能力强，变形小。适用范围：7-15m的基坑100mm§1-3支护结构设计5、挖孔桩人工挖土的大直径桩，用于土质较好地区。优点：便于检验土层，易扩孔，可多桩同时施工，施工速度可保证，不需要设支撑。缺点：劳动强度大，施工条件差。§1-3支护结构设计6.地下连续墙工艺：使用特殊挖槽设备、在泥浆护壁之下开挖槽，然后下钢筋笼浇筑混凝土形成的地下土中的混凝土墙。优点：刚度大，整体性好，变形小，挡土防渗缺点：费用高，难度大，泥浆处理麻烦适用范围：12m深度以下的一二三类基坑。深30m，槽30cm，1.8m/抓开槽机械：吊索式（蚌式）抓斗机扎钢筋钢筋笼的吊放混凝土浇筑§1-3支护结构设计7、加筋水泥土墙（SMW工法）水泥土搅拌桩内插入H型钢。水泥参入比为20%，具有受力抗渗两大功能。（如下图）SMW(SoilMixingWall土壤混合墙)。1976年产生于日本。机械：三轴型钻掘搅拌机特点：a.具有一定强度和刚度的、连续完整的、无接缝的地下墙b.施工不扰动邻近土体，不会产生邻近地面下沉、房屋倾斜、道路裂损及地下设施移位等危害。c.具有受力抗渗两大功能。d.应用范围广e.可成墙厚度550～1300mm，常用厚度600mm,成墙最大深度目前为65m。f.废土外运量少，工期短。§1-3支护结构设计§1-3支护结构设计8、土钉墙组成：钢筋土钉+细石混凝土面层作用：起主动嵌固作用，增加边坡的稳定性。适用范围：二、三级的非软土场地，基坑深度不宜大于12m。洛阳铲钻孔钻机的架设和使用放拉杆灌浆钢筋网喷混凝土射距0.6-1.0m，垂直喷射分层施工分层分段开挖，在上一层作业面土钉于喷射混凝土面层达到设计强度的70%以前，不得进行下一层土层的开挖。土钉墙竣工及使用§1-3支护结构设计9.逆作拱墙形式：圆形闭合拱墙、椭圆形闭合拱墙和组合拱墙和Z字型拱墙等。注：构造要求：圆形拱墙壁厚不宜小于400mm,其他不宜小于500mm，砼强度C25,钢筋总配筋率0.7%。分道施工：每道的高度2.5m,上下施工缝要求错开,且错开距离2m适用范围：三级基坑，基坑深度不宜大于12m。§1-3支护结构设计2、内支撑二、支撑体系选型1、分类坑内受压杆系——内支撑（土质较好的地区）坑外受拉支承——拉锚（软土地区）钢支撑：常用钢管支撑和型钢支撑混凝土支撑：现场支模浇筑（C30的混凝土）§1-3支护结构设计钢支撑与混凝土支撑的特点优点缺点钢支撑安拆方便重复使用刚度较弱混凝土支撑形状多样刚度较大成型时间长，拆除困难,不能重复利用钢筋混凝土环梁与边框架支撑上海绿洲中环中心深大基坑工程采用超大直(Ø200m)，创下了圆环支撑直径的世界之最。