地下结构1

地下结构工程主讲教师：第02章2.大开挖基坑工程定义:大开挖基坑工程是指不采用支撑而采用直立或放坡施工进行开挖的基坑工程；由于其费用低，工期短，是首先要考虑的开挖方式。前提2．1竖直开挖适用于开挖深度不大、无地下水、基坑土质条件较好的场地。竖直开挖时坑壁自然稳定的最大临界深度可按下式估算：acKcH4Ka——主动土压力系数；当基坑侧壁的顶部地表面与水平面夹角β=0时，Ka=tg2（45º-）；当0时，采用库伦主动土压力系数，为坑壁土的内摩擦角标准值。宜采用1.2~1.5的安全系数；当基坑附近有超载时，应重新验算；当坑壁因吸水或失水等原因，一旦形成裂缝时，公式不成立；对黄土及具有裂隙的胀缩性土，该式不适用。2无地下水时直立开槽的允许高度表2-1土层类别坡高允许值（m）密实、中密的砂土和碎石类石（充填物为砂土）1.00硬塑、可塑的粘质粉土及粉质粘土1.25硬塑、可塑的粘性土和碎石类石（充填物为粘性土）1.50坚硬的粘性土2.002．2放坡开挖2．2．1放坡开挖分类（1）无地下水的一般放坡开挖适用于地下水在开挖深度以下。（2）明沟排水放坡开挖适用于地下水为潜水型、涌水量较小、坑壁土及坑底土不会产生流砂、管涌、基坑突涌的场地条件。（3）井点降水放坡开挖地下水埋深较浅、基坑开挖较深可能产生流砂、管涌、基坑突涌等不良现象时，可采用井点降水放坡开挖。特别注意降水对附近建筑设施产生的不良影响。2．2．2放坡开挖坡度确定con（1）查表法表（2）Taylor法图（3）条分法图（1）查表法exit坑壁土类型状态边坡高度6米以内10米以内软质岩石微风化1﹕0.01﹕0.10中等风化1﹕0.101﹕0.20强风化1﹕0.201﹕0.25碎石类土密实1﹕0.201﹕0.25中密1﹕0.251﹕0.30稍密1﹕0.301﹕0.40粘性土坚硬1﹕0.351﹕0.50硬塑1﹕0.451﹕0.55可塑1﹕0.551﹕0.65粉土Sr0.51﹕0.451﹕0.55(2).Taylor法exit边坡的临界高度由下式确定：cNHsc(3)．条分法exitiiiiiiiiiiiQWlUQWlCsin)(}tan]cos)[({iiTKS＝滑动力矩抗滑力矩2.3基坑边坡失稳的防止措施（1）边坡修坡图2-3（2）设置边坡护面图2－4（3）边坡坡脚抗滑加固图2－5(设置抗滑桩，旋喷桩，分层注浆法，深层搅拌桩)。con图2-3边坡修坡（a）坡顶卸土；（b）坡度减小；(c)台阶放坡exit图2-4设置边坡护面exit图2-5基坑边坡坡脚抗滑加固exit2．4地下水的处理2．4．1地下水流的基本性质水力坡度:以I表示，I=（H1-H2）/L，达西定律：v=kII=1时的渗透速度称为土的渗透系数K，常用m/d、m/s等表示.动水压力:（kN/m3）动水压力F等于或大于土的有效重度时，土颗粒处于悬浮状态，土的抗剪强度等于零，土颗粒将随着渗流的水一起流动，即所谓“流砂”。IFw2．4．2地下水处理方法归结成两种：一种是降水；第二种是止水——防水帷幕。降水的方法有集水井降水和井点降水两类。井点降水法有轻型井点、喷射井点和电渗井点、管井井点和深井泵等。轻型井点：适用于：k＝0.1~50m/d喷射井点：适用于：k＝3~50m/d电渗井点：适用于：k0.1m/d管井井点：适用于：K=20~200m/d井点降水方法选用参考表表2-3基坑开挖深度m土类粉质粘土、粉砂细砂、中砂粗砂砾砂≤5单层井点、真空法、电渗法单层普遍井点表面排水6~12多层井点、喷射井点多层井点管井12~20喷射进点、真空法、电渗法喷射井点深井泵20深井泵、喷射井点深井泵适用于：k＝0.1~50m/d电渗井点布置示意图喷射井点工作示意图电渗井点适用于：k0.1m/d喷射井点适用于：k＝3~50m/d管井井点就是沿开挖的基坑，每隔20~50m设置一个管井，每个管井单独用一台水泵抽水，适用于K=20~200m/d，即地下水量大的土层中，此法可降低地下水位5~10m。在城市中由于深基坑降水，总会引起地面沉陷，影响邻近建筑物和管线。回灌井点方法可以使地表沉陷减少2/3；因此，采用特定的支护结构，既挡土，又止水，形成防水帷幕为较好选择，但造价较高。防水帷幕常用钻孔压浆成桩法、地下连续墙、板桩、深层搅拌桩墙。本讲要点重点掌握竖直开挖、放坡开挖的计算方法；了解边坡失稳的防止措施；掌握地下水处理方法的选择。