1、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,混合型 支护结构兼有受力和加固,功能一是 挡土二是 止水,2、支护结构方案选择,支护结构类型,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
2、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
3、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
4、=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
5、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， 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,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
6、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
7、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,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（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
8、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、排桩与地下连续墙单层支撑支护结构,3、求支护结构嵌固深度,4、计算内力并配筋,按以上计算结果绘制支护结构弯矩图，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。,同样需要满足,4、排桩与地下连续墙单层支撑支护结构,求解支护结构“反弯点”的简易方法,按照“相似三角形”原理求解,4、排桩与地下连续墙多层支撑支护结构,对于基坑较深，地质较差，用单层支撑支护结构不能满足支护结构稳定与强度要求时，需采用多层支撑支护结构。,多层支撑支护结构同样采用“等值梁法”计算。,5
9、、土层锚杆概述,土层锚杆是一种埋入土层深部的受拉杆件，一端与构筑物相连，另一端锚固在土层中，通常对其施加预应力，以承受由土压力、水压力或活荷载产生的拉力，用以维护构筑物的稳定。,地下室抗浮,主要用途,深基坑支挡,5、土层锚杆概述,锚杆类型,应用领域,斜坡挡土,5、土层锚杆概述,滑坡治理,边坡稳定,锚固挡墙,5、土层锚杆抗拔受力机理,土层锚杆以主动滑动面为界，分为锚固段和非锚固段（自由段）。,施工工艺,土层锚杆受力传递途径,拉力作用杆端,拉力传递杆体,杆体与锚固段水泥砂浆锚固体之间产生握裹力,锚固体与土层孔壁之间产生摩阻力,土层孔壁传力给锚固土层,土层滑动面产生抗剪力,5、土层锚杆抗拔受力机理,
10、土层锚杆抗拔作用满足条件,1、锚杆本身具有足够截面强度足以承受拉力；,2、水泥砂浆锚固体对锚杆的握裹力足以承受拉力；,3、锚固段锚孔土层对锚固体的摩阻力足以承受拉力；,4、锚固土体在最不利条件下应能保持整体稳定性。,抗拔作用决定因素,不同的地质条件、基坑深度、构筑物形式都对抗拔作用有不同的影响。,根本因素：锚杆本身具有足够截面强度足以承受拉力；,对于岩层嵌固锚杆，抗拔力取决于水泥砂浆锚固体与锚杆之间的握裹力,对于土层嵌固锚杆，抗拔力取决于锚固体与锚固土体之间的极限摩阻力,对于高层锚杆，抗拔力取决于锚固土体的整体稳定性（土体抗剪强度）,5、土层锚杆锚杆设计,1、计算锚杆杆端承载力,安全等级一级及
11、缺乏经验的二级基坑，以锚杆试验值除以抗力分项系数确定：,2、确定锚杆轴向承载力,安全等级二级及有临近工程经验基坑，以锚杆验收值确定：,安全等级三级基坑，同样以锚杆验收值确定,对于塑性指数大于17的粘性土层，锚杆要进行蠕变试验,3、计算锚杆杆体截面积,5、土层锚杆锚杆设计,4、计算锚杆自由段长度,5、确定锚杆预加应力值,根据地层条件及支护结构变形要求，宜取锚杆轴向承载力的0.50.65倍,5、土层锚杆锚杆布置原则,1、为了不使锚杆引起地面隆起，最上层锚杆应有必要覆土厚度，即锚杆轴向承载力的竖向分力不得大于覆土土层重量。一般要求上覆土层厚度不得小于4.0m。,2、锚杆的布置层数应计算确定，上下两层
12、锚杆布置位置之间的竖向间距不宜小于2.5m，锚杆布置位置之间的横向间距不宜小于2.0m；如果按施工要求需要密集布置，应降低单根锚杆的轴向承载力。,3、锚杆与水平面的夹角一般为向下倾斜至少13o，以便利于灌注水泥砂浆，但也不得大于45o，一般根据地层情况选择在15o 35o范围内选定，以便于使锚固段位置处于有利于锚固土层整体稳定的土层中 。,6、水泥土墙概述,水泥土墙是由水泥土搅拌桩排列组合搭接而成的墙体支护结构。,水泥土搅拌桩是用搅拌机将水泥与地基土拌合后，回填至挖土区，从而达到加固土体的目的。,水泥土搅拌桩施工工艺,水泥土搅拌桩挡土结构优点,1、具有良好抗渗性，不需辅助井点降水；,2、具有良
13、好经济性，施工技术要求低，工程成本低；,3、具有良好环保性，施工期间基本无排污，无振动和噪声的影响。,6、水泥土墙概述,水泥土搅拌桩搭接布置形式,柱式,块式,壁式,格栅式,拱式,6、水泥土墙土墙设计,1、计算土侧压力,2、抗滑移稳定性验算,3、抗倾覆稳定性验算,对于被动土压力要将梯形分解表示，便于下面计算步骤的方便。,抗倾覆验算以土墙前墙趾为倾覆点,6、水泥土墙土墙设计,如果存在地表荷载，也需计算在内。,4、地基稳定性验算,地基稳定性参考建筑地基基础设计规范，采用圆弧滑动面法验算。对于深埋的挡墙基础，如果能够满足抗滑移和抗倾覆验算要求，一般都能满足地基稳定性要求，可不必验算。,6、水泥土墙土墙
14、设计,5、墙身应力验算,墙身应力验算以基坑坑底为验算平面,通常采用简化验算方式,7、土钉墙概述,土钉墙是由被加固土体、土钉体、喷射混凝土面板组成的重力式挡土墙。（以土挡土）,土钉是一种简易锚杆，通常通过钻孔、插筋、注浆来设置，俗称砂浆锚杆。其施工工艺与锚杆施工工艺相同。,应用领域,竖井挡墙,托换基础,斜坡挡土,斜面稳定,斜面护坡,7、土钉墙土钉设计,计算过程与土层锚杆相似，参考课本内容,构造要求,1、土钉墙墙面坡度不宜1：0.1；,2、土钉必须和面层有效连接，应设置承压板或加强钢筋措施，承压板或加强钢筋应与土钉螺栓连接或与钢筋焊接；,3、土钉的长度宜为开挖深度的0.51.2倍，间距宜为12m，
15、与水平面夹角宜为520；,4、土钉钢筋宜采用、级钢筋，钢筋直径宜为1632mm，钻孔直径宜为70120mm；,5、注浆材料宜采用水泥浆或水泥砂浆，其强度等级不宜M10；,6、喷射混凝土面层宜配置钢筋网，钢筋直径宜为610mm，间距宜为150300mm；混凝土等级不宜 C20，面层厚度不宜 80mm；,7、坡面上下段钢筋网搭接长度应 300mm。,7、土钉墙工程实际,土钉墙成孔,7、土钉墙工程实际,土钉墙插筋 、挂钢丝网,7、土钉墙工程实际,土钉墙主筋焊接,7、土钉墙工程实际,土钉墙孔内灌浆,7、土钉墙工程实际,土钉墙孔内灌浆完毕,7、土钉墙工程实际,土钉墙墙面喷浆,7、土钉墙工程实际,土钉墙施
16、工完毕,8、SMW工法概述,SMW工法挡土墙是由水泥搅拌桩挡土墙发展而来，即在水泥土搅拌桩挡土墙中插入型钢，形成劲性复合围护结构。,按照型钢配置方式划分截面形式,8、SMW工法概述,截面形式适用范围,“半位”布置充分利用两种材料（型钢与水泥土体）的特性，即型钢的抗拉性和水泥土体的抗压性，受力比较合理（类似于钢筋混凝土构件）；尤其水泥土体参与抵抗变形的贡献较大，但是截面的整体刚度较小，比较适合于负弯矩较小的场合。,“全位”布置较少充分利用两种材料的特性，截面的整体刚度大，结构布置对称，抗弯能力大，但是用钢量较大。,优先 选用,结构优点,构造简单 工艺简单,止水性好 可用于地下水位较浅场地,刚度较
17、大 材料配置合理,成本较低 型钢插入深度小于水泥土体深度 型钢可重复利用,8、SMW工法结构设计,型钢净间距的确定,SMW工法挡墙结构中的水泥土体在型钢的支点作用下，基本是水平向受力构件。如果型钢间距较大，相对应的土侧压力就大，那么型钢的挠度变化就较大，这时型钢之间的水泥土体除了受到剪力、轴力作用外，还受到弯曲作用。由于水泥土体的抗拉强度较小，不能承受较大的弯曲应力，因此要控制好型钢间距，保证水泥土体只在受剪和受压作用范围内。,8、SMW工法结构设计,水泥土强度的校核,水泥土强度的校核要根据型钢的布置情况分别进行分析。,1、型钢连续布置,只需要校核型钢翼缘边的水泥土抗剪强度即可。,8、SMW工
18、法结构设计,2、型钢间隔布置,1、校核型钢翼缘边的水泥土抗剪强度。,2、校核水泥土搭接处的抗剪强度。,3、校核型钢翼缘承载拱压缩力。,9、逆作拱墙概述,挡土拱圈构造及特点,建筑基坑荷载分布为点状，基坑平面都是闭合多边形，且土压力随基坑深度而线性增加，为保证基坑稳定，通常采用闭合的水平拱圈来进行基坑周边土体的围护。,拱圈断面一般为Z字形，或由多个Z字形拱圈叠合成一定高度闭合拱圈。,拱圈的闭合利于拱圈四周大部分土压力形成自身相互平衡、相互抵消；少部分土压力被拱圈的被动土压力支承。,实际上，挡土拱圈就是一种内支撑体系结构。,9、逆作拱墙拱墙设计,均布荷载下圆形闭合拱圈设计,当基底土层为粘性土时,当基底土层为砂土时，应按抗渗透条件验算土层稳定性。,拱圈构造要求,1、混凝土强度等级不宜低于C25；,2、拱壁上下端宜加肋梁，肋梁竖向间距不宜大于2.5m；,3、拱墙水平方向应通长双面配筋，总配筋率不应小于0.7%；,4、圆形拱墙壁厚不应小于400mm，其他拱墙壁厚不应小于500mm。,10、逆作法施工,END,
