第二章大開挖基坑工程

第二章大開挖基坑工程第一頁，共二十三頁，2022年，8月28日1、大開挖基坑工程簡介所謂大開挖基坑工程，就是指在不采用支撐的條件下，采用直立或放坡進(jìn)行開挖土體的基坑工程。大開挖基坑工程豎直開挖放坡開挖第二頁，共二十三頁，2022年，8月28日2、豎直開挖豎直開挖適用于開挖深度不大、無地下水、基坑土質(zhì)條件較好的場地。利用土體的最大臨界深度保證坑壁穩(wěn)定。豎直開挖時(shí)坑壁自然穩(wěn)定的最大臨界深度計(jì)算式來源于朗肯土壓力理論和庫倫土壓力理論適用條件：當(dāng)基坑附近有超載時(shí)，應(yīng)重新驗(yàn)算坑壁的穩(wěn)定性；當(dāng)坑壁因吸水或失水形成裂縫，此公式不成立；對于黃土及具有裂隙的脹縮性土，此公式不適用。無地下水時(shí)，各類軟土直立開槽的允許高度密實(shí)、中密的砂土和碎石類石（填充物為砂土）硬塑、可塑的粘質(zhì)粉土及粉質(zhì)粘土硬塑、可塑的粘性土和碎石類石（填充物為粘性土）堅(jiān)硬的粘性土1.00/m1.25/m1.50/m2.00/m第三頁，共二十三頁，2022年，8月28日朗肯土壓力理論和庫倫土壓力理論根據(jù)擋土墻的位移和土體的應(yīng)力狀態(tài)主動(dòng)土壓力被動(dòng)土壓力靜止土壓力在側(cè)壓力作用下，擋土墻產(chǎn)生離開土體位移，墻后土體出現(xiàn)向下滑動(dòng)趨勢；土體內(nèi)部滑動(dòng)面上的抗剪力抵抗著滑動(dòng)趨勢的變化；當(dāng)墻后土體達(dá)到了主動(dòng)極限平衡狀態(tài)，此時(shí)土體作用于墻體的土壓力為主動(dòng)土壓力。在外界力作用下，擋土墻產(chǎn)生擠壓土體位移，墻后土體出現(xiàn)向上滑動(dòng)趨勢；土體內(nèi)部滑動(dòng)面上的抗剪力抵抗著滑動(dòng)趨勢的變化；當(dāng)墻后土體達(dá)到了被動(dòng)極限平衡狀態(tài)，此時(shí)土體作用于墻體的土壓力為被動(dòng)土壓力。在無外力作用下，擋土墻相對于土體無位移，墻后土體處于靜止的彈性平衡狀態(tài)；此時(shí)土體作用于墻體的土壓力為靜止土壓力。主動(dòng)土壓力＜靜止土壓力＜被動(dòng)土壓力第四頁，共二十三頁，2022年，8月28日朗肯土壓力理論和庫倫土壓力理論擋土墻墻后土體第五頁，共二十三頁，2022年，8月28日朗肯土壓力理論和庫倫土壓力理論主動(dòng)土壓力第六頁，共二十三頁，2022年，8月28日被動(dòng)土壓力朗肯土壓力理論和庫倫土壓力理論第七頁，共二十三頁，2022年，8月28日靜止土壓力朗肯土壓力理論和庫倫土壓力理論第八頁，共二十三頁，2022年，8月28日朗肯土壓力理論和庫倫土壓力理論朗肯土壓力理論適用條件庫倫土壓力理論適用條件擋土墻墻后填土面水平擋土墻墻背垂直且是剛性擋土墻墻背光滑，與填土間無摩擦力擋土墻墻后填土面有傾角，不水平擋土墻墻背傾斜且是剛性擋土墻墻背粗糙，與填土間無摩擦力第九頁，共二十三頁，2022年，8月28日3、放坡開挖——放坡開挖分類無支護(hù)的放坡開挖是普遍采用的基坑開挖方法。放坡開挖的深度取決于場地條件。根據(jù)地下水條件及排水方式無地下水的一般放坡開挖明溝排水放坡開挖井點(diǎn)降水放坡開挖該方法適用于地下水在開挖深度以下。對于坑底以下存在承壓水時(shí)，應(yīng)判明是否會(huì)產(chǎn)生基坑突涌破壞。該方法適用于地下水為潛水型、用水量小、坑壁土及坑底土不會(huì)產(chǎn)生流砂、管涌、基坑突涌的場地條件。該方法適用于地下水埋深較淺、基坑開挖較深，地下水的存在可能引發(fā)流砂、管涌、基坑突涌等不良現(xiàn)象的場地。使用井點(diǎn)降水放坡開挖時(shí)，應(yīng)特別注意降水對附近已建建筑設(shè)施產(chǎn)生的地基沉降影響。第十頁，共二十三頁，2022年，8月28日放坡開挖時(shí)的坡度直接影響基坑坑壁的穩(wěn)定性和開挖土方量的大小。3、放坡開挖——開挖坡度確定查表法適用于開挖深度不大、基坑周圍無較大荷載的場地條件。坑壁土類型狀態(tài)邊坡高度6m以內(nèi)10m以內(nèi)軟質(zhì)巖石微風(fēng)化1:0.01:0.10中等風(fēng)化1:0.101:0.20強(qiáng)風(fēng)化1:0.201:0.25碎石類土密實(shí)1:0.201:0.25中密1:0.251:0.30稍密1:0.301:0.40粘性土堅(jiān)硬1:0.351:0.50硬塑1:0.451:0.55可塑1:0.551:0.65粉土Sr＜0.51:0.451:0.55第十一頁，共二十三頁，2022年，8月28日3、放坡開挖——開挖坡度確定Taylor法該方法建立在總應(yīng)力基礎(chǔ)上，并假定粘聚力c不隨深度變化。豎直開挖時(shí)坑壁自然穩(wěn)定的最大臨界深度計(jì)算式穩(wěn)定系數(shù)由穩(wěn)定系數(shù)與坡角關(guān)系圖查得123456789101129080706050403020100坡角穩(wěn)定系數(shù)Φ=5°Φ=25°Φ=20°Φ=15°Φ=10°采用Taylor法計(jì)算時(shí)，由于曲線對應(yīng)結(jié)果模糊，只能針對一些要求不是十分嚴(yán)格的場地條件；而且最終的計(jì)算結(jié)果也只是一個(gè)略值，并不十分精確。第十二頁，共二十三頁，2022年，8月28日3、放坡開挖——開挖坡度確定條分法該方法建立微積分計(jì)算基礎(chǔ)上，計(jì)算結(jié)果最為精確。0QE1E2NF1F2TWαl為保證土坡穩(wěn)定，最小安全系數(shù)取值1.1~1.5第十三頁，共二十三頁，2022年，8月28日4、基坑邊坡失穩(wěn)的防止措施1、邊坡修坡目的是減少基坑邊坡的下滑重量坡頂卸土坡度減小臺階放坡第十四頁，共二十三頁，2022年，8月28日4、基坑邊坡失穩(wěn)的防止措施2、設(shè)置邊坡護(hù)面目的是控制地表水經(jīng)裂縫滲入邊坡內(nèi)部，減少因水導(dǎo)致土體軟化和孔隙水壓力上升的可能性?；炷磷o(hù)面排水明溝護(hù)面為10cm的混凝土面層；為增加邊坡護(hù)面的抗裂強(qiáng)度，內(nèi)部通常配置一定的構(gòu)造鋼筋（如Ф6@300）。排水明溝主要是為了加強(qiáng)地表水的集中疏散排放。第十五頁，共二十三頁，2022年，8月28日4、基坑邊坡失穩(wěn)的防止措施3、邊坡坡腳抗滑加固目的是在開挖深度大，因場地限制而不能放緩邊坡，對邊坡土層進(jìn)行加固，防止邊坡土體形成滑動(dòng)面而發(fā)生邊坡失穩(wěn)?？够庸痰姆椒ㄓ校涸O(shè)置抗滑樁、旋噴樁、分層注漿法、深層攪拌樁等?？蓜?dòng)滑動(dòng)面加固樁體第十六頁，共二十三頁，2022年，8月28日5、地下水的處理地下水流基本性質(zhì)地下水在土中的流動(dòng)稱為滲流。ΔHL兩點(diǎn)間的水頭差與滲透過程長度之間的比值，稱為水力坡度。當(dāng)水力坡度I=1時(shí)的滲透速度，稱為土的滲透系數(shù)K，用m/d、m/s表示。第十七頁，共二十三頁，2022年，8月28日5、地下水的處理地下水在土中滲流時(shí)，對單位土體產(chǎn)生的壓力稱為動(dòng)水壓力F。主要體現(xiàn)在浮力上說明浮力大于等于土粒有效重度此時(shí)土顆粒處于懸浮狀態(tài)，土體抗剪強(qiáng)度等于零，土顆粒將隨滲流的水一起流動(dòng)，形成“流砂”現(xiàn)象。通過打鋼板樁、采用地下連續(xù)墻等措施，可以有效降低地下水位，消除動(dòng)水壓力，既保持了坑底干燥，便于施工，又防止產(chǎn)生“流砂”現(xiàn)象?！傲魃啊必炌ㄍ馏w內(nèi)部的孔隙，形成水流通道。管涌第十八頁，共二十三頁，2022年，8月28日5、地下水的處理地下水處理方法降水一種是降水，一種是止水。集水井降水井點(diǎn)降水輕型井點(diǎn)降水噴射井點(diǎn)降水電滲井點(diǎn)降水管井井點(diǎn)降水沿坑底周圍開挖排水溝，將地下水引入坑底集水井，再用水泵抽出坑外。止水防水帷幕第十九頁，共二十三頁，2022年，8月28日輕型井點(diǎn)降水第二十頁，共二十三頁，2022年，8月28日防水帷幕降水第二十一頁，共二十三頁，2022年，8月28日5、地下水的處理井點(diǎn)降水方法的選用基坑開挖深度/m土類粉質(zhì)粘土、粉砂細(xì)砂、中砂、粗砂、礫砂≤56~1212~20＞20單層井點(diǎn)、真空法、電滲法多層井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)噴射井點(diǎn)、真空法、電滲法深井泵、噴射井點(diǎn)單層井點(diǎn)、表面排水多層井點(diǎn)、管井噴射井點(diǎn)、深井泵深井泵為了防止深基坑排水會(huì)導(dǎo)致場地周圍地面沉降，引發(fā)臨近建筑發(fā)