深基坑工程讲座-高大钊

6. 基础的埋置深度该怎么取？ 7. 怎样验算软弱下卧层强度？ 8. 弯矩计算公式为什么不同？

1.地基承载力与土的 抗剪强度指标存在什么关系？
地基承载力怎么与基础宽度、埋置深度无关 了？ 在《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002 的表5.2.5 中，可以按不同的内摩擦角标准 值查到地基承载力系数，内摩擦角的数值从 0～40。

库仑土压力的力三角形解法
R
W R E条件求解 已知楔体重力W的大小与方向 已知土压力的反力E的方向（与墙面法线夹 角，即墙面与土的摩擦角，已知），但大 小未知 已知滑动面上的阻力R的方向（与滑动面 法线夹角，即土的摩擦角，已知），但大 小未知

由楔体平衡条件知三个力必交于楔体重 心，即力三角形闭合； 运用三角函数的关系，即可求解未知数 ，求得土体和挡土结构物之间接触压力 的合力；
第二部分 岩土工程设计
一.
岩土工程设计的力学基础 二. 浅基础设计的地基承载力问题 三. 地基基础设计的变形控制方法 四. 单桩、群桩的承载力与桩基础设 计
五.
地基处理的方案选择与设计控制 六. 边坡稳定性分析与土压力计算 七. 基坑工程方案设计与事故分析 八. 地基基础抗震评价与抗震设计

在2009年～2010年，主要环绕《岩土工 程勘察规范》局部修订的宣讲，讲了岩 土工程实务工作的一些问题，即勘察方 案的编制、勘探孔的深度和平面布置、 取样数量、土工试验和原位测试、地下 水勘察、土和水对建筑材料腐蚀性评价 等问题。2010年底至今年上半年，主要 讲解岩土工程评价方法。从现在开始， 将讲解岩土工程设计方法。

《 建 筑 地 基 基 础 技 术 规 范 》 GB500072002条文说明第4.2.4条是这样解释为什 么要规定采用不固结不排水剪试验的理 由的：“鉴于多数工程施工速度快，较 接近于不固结不排水条件故本规范推荐 UU试验。而且，用UU试验成果计算，一 般比较安全。” [1] 这说明了2002版规范 对土的抗剪强度指标取值的基本观点， 但从这个基本观点出发，所得到的结果 是什么呢？

计算，认为基底以下塑性区的开展深度 没有超过1/4的基础宽度，地基中大部分 区域还处于弹性状态，可以用弹性理论
计算应力，并用以计算沉降。满足了这
个公式恰恰是沉降计算的前提，并不是 基底压力小于p1/4公式计算的结果就不需 要进行沉降计算了。
《建筑地基基础设计规范》GB 50072002基本上沿袭了前苏联规范的体系， 用规范的地基承载力公式计算的结果并 不包含沉降必然满足要求的结论。恰恰 相反，几个版本的地基基础设计规范都 强调按照地基承载力公式计算结果确定 的地基承载力，必须验算沉降。
建筑物地基基础的设计必须满足强度和变 形两方面的要求，但并不是要求承载力控 制必须同时包含变形控制。
为什么会形成这种看法的历史渊源？
40年前的74规范的地基承载力表的配套规 定。当时形成了容许承载力的一个“新” 的定义： 在保证地基稳定和建筑物变形不 超过限值的条件下，地基土所能承受的最 大压力。这个定义进入了学校的教科书， 影响了几代人。
3个加深钻孔揭露的地层为： 16.50-19.00,粉质粘土，软塑,
Es =4.17MPa
19.00-20.00,粘土，可塑,
Es =7.31MPa
经验算，当采用独立柱基，基础宽 度取4.5m时，基础埋深取1.5m，地基 土承载力可满足要求；地基压缩层厚度 小于10m。
由于加深钻孔深度仅为通过土类估算 20m以浅的剪切波速，以满足对场地类 别判定的要求，故每层仅取3层原状样品 ，未提供地基承载力特征值。当我院审 核人认为揭露深度内的地层均要提供地 基承载力特征值。请问16.50m以深的粉
在这个案例中，基础选型已经比较明确 ，基础埋置深度也能确定，哪些土层是 主要土层，应该比较清楚了。所以，你 对16.5m以下的土层，不按主要土层的要 求取土，也不需要提供地基承载力的建 议值，这是符合强制性条文规定的。

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主动土压力

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粘性土
砂土
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被动土压力
绕底部转动

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平移 绕顶部转动
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砂土中主动土压力，平移
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土压力分布的理论分析
dP z cos pz dz 1 1.2 sin 2 cos

d cos z dz
地下工程高级论坛
地下结构物侧土压力的分布
同济大学 高大钊
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引言 实测数据偏离于计算结果的原 因 土压力分布的实测结果 土压力分布的模型试验结果 土压力分布的理论分析 结论与建议
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对于永久性的地下结构，如 果没有很大的水平荷载，由 于结构物的整体性和刚度比 较好，可以认为作用于地下 结构上的是静止状态的侧土 压力，此时的侧土压力是地 下结构的结构设计配筋的主 要荷载。
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工作状态时的接触压力并不 是极限状态值。因此在基坑 工作状态正常的条件下实际 量测到的变形、土压力、孔 隙水压力和支撑轴力等变量 在原则上不可能与一般的计 算结果完全一致。
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人们在研究土压力分布规律 的时候，正确地指出了围护 结构的刚度影响，但较少注 意结构的位移形态对土压力 分布的影响。
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实测数据偏离于计算结果原因



经典土压力理论给出的是极限 值 经典土压力理论只能计算刚性 界面上的接触压力 经典土压力理论是在平面应变 条件下的解答
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经典土压力理论给出的是极限值

“地下空间的开发是改善城市环境，缓解城 市交通，保障人防安全等最有效的措施， 也是大城市发展的必由之路。”随着城市 地下空间的开发利用，逐步形成地面、地 上和地下协调发展的概念。国内外地下空 间开发利用的经验说明，当人均 GDP 超过 3000美元时，就具备了有序化、规模化开发 利用城市地下空间资源的经济基础，而中 国已有相当多的城市具备了相应的经济基 础。
当地已有的基坑支护结构型式，在施工中 成功、失败的原因和教训 各种支护技术的特点及适用范围

在支护设计施工前，应对周围环境进行详细 调查，查明影响范围内已有建筑物、地下结 构物、道路及地下管线设施的位置、现状， 并预测由于基坑开挖和降水对周围环境的影 响，提出必要的预防、控制和监测措施：

第一节 概述


在我国，深基坑工程是最近30多年来 迅速发展起来的一个领域。 以前的几十年中，由于建筑物的高度 不高，基础的埋置深度很浅，很少用地下 室，基坑的开挖一般仅作为施工单位的施 工措施，最多用钢板桩解决问题，没有专 门的设计，也并没有引起工程界太多的关 注。


30多年来，由于高层建筑、地下铁道 等工程的发展，深基坑工程的规模之大、 深度之深，成为岩土工程中事故最为频繁 的领域，给岩土工程界提出了许多技术难 题。 因此也是岩土工程中发展最为活跃的 领域之一，成为岩土工程的技术热点和难 点。
1.2 基坑工程的基本技术要求
一个基坑支护设计方案是否成功，必须 同时满足以下三点要求：


安全可靠性 经济合理性 施工便利性和工期保证性
1.3 基坑支护结构设计的基本资料


建设方提供的有关设计图纸、招标文件 支护结构承受的荷载 基坑及其影响范围内的工程水文地质条件 拟建场地的环境条件

1993年12月开始压桩，到1994年6月完成 504根桩的压桩，其中141根桩未压到设 计标高而截短0.5m～1.5m。其中，1#楼 截桩61根，占23.8％；2#楼截桩80根，占 32.2％。 1995年11月结构封顶，沉降基本保持均 匀沉降，平均沉降速率1#楼0.170mm/d， 2#楼0.201mm/d； 1996年6月，沉降大增，平均沉降速率1# 楼0.358mm/d，2#楼0.415mm/d，

灌注桩的后注浆技术

后注浆技术是在灌注桩浇注混凝土以后， 通过预埋的管子将水泥砂浆注入桩端以下， 以挤压桩底的沉渣，压密桩端土层，从而 提高端承力，也可以将水泥砂浆注入桩侧 土层中以提高桩侧摩阻力的一种技术。

今天桩基础已成为高层建筑、大型桥梁、 深水码头和海洋石油平台等工程最常用 的基础形式。 在施工技术进步、桩型开发应用和设计 理论研究等各方面至今仍然异常活跃， 显示出桩基础具有强大的生命力和非常 广阔的发展前景。


桩基础分为高桩承台和低桩承台两大类：
在框架结构的柱下,通常在承台下设置若 干根桩，构成独立承台的桩基础或一柱 一桩基础； 当荷载较大时，在框架柱列之间常联以 基础梁，沿梁的轴线方向布置排桩，构 成梁式的承台桩基础； 上部为剪力墙结构，则可在墙下设置排 桩，但因桩径一般大于剪力墙厚度，故 需要设置构造性的过渡梁；
场地下卧基岩面起伏很大，采用了PHC 桩，尽管按照勘察报告的剖面采用了几 种不同的桩长，但还是发生很多桩打不 到设计标高，有的桩承载力达不到要求 的数值，耽搁了工期，造成了烂尾的工 程和法律诉讼。 教训： 没有根据地质条件选择合适的桩型， PHC桩用得不是地方。

若干特殊桩型的承载性状
灌注桩的后注浆技术 嵌岩桩 静力压桩 钢管混凝土桩

由国际建筑业协会提出，并为联合国欧 洲经济委员会、欧洲联盟、国际标准化 组织（ISO）和世界贸易组织（WTO） 所接受的，建立了建筑技术法规和技术 标准的国际通行原则。
1.对直接涉及公众基本利益的安全、卫 生等技术要求和直接涉及国家长远利益 的环保、节能等技术要求，按照指令性 模式制定建筑技术法规。它是强制性技 术文件，必须遵照执行。
如何与国际惯例接轨
建筑技术制约体制如何与国际惯例接 轨，已成了一个非常重要且迫切需要解 决的问题。 建设部标准定额司组织了课题组对欧 盟、英国、加拿大、澳大利亚、美国、 日本、俄罗斯七个地区和国家进行了重 点研究，并对法国、德国、荷兰、瑞 典、挪威五个国家作了一般了解，提出 了研究报告。
技术法规和技术标准
岩土工程勘察规范 讲座
同济大学 高大钊
2007年8月武汉
引言
《岩土工程勘察规范》是我国 岩土工程体制改革的成果，规 范的变化反映了我国从前苏联 勘察设计体制向国际岩土工程 好新技，规术对范体保颁证布制勘已逐察经6质步年量融了起, 合到规了范的不执过可行程替情代况。的良
作用，也为相关行业标准和地方标准确 定了基本框架和基本准则。
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《规范》中的一些疑难问题
关于岩土分类 关于勘察工作布置 关于场地地基的地震效应 关于不良地质作用与地质灾害 关于特殊岩土 关于地下水
关于室内试验 关于原位测试 关于水和土对建筑材料的腐蚀性 关于岩土工程评价 关于报告编写
关于岩土分类
关于“硬土/软岩” 与《土的分类标准》什么关系？
关于“硬土/软岩”
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(1) 某些条款不够严密，某些条款与现行 其他标准不够协调，造成施工图审查时 执行上的偏差；
(2)《工程建设强制性条文》部分摘自本 《规范》，少数勘察人员和审图人员未 全面掌握《规范》条文和条文说明，孤 立执行某些强制性条文，产生理解上的 偏差；

式中 H —基坑的开挖深度，m； D —围护结构的插入深度；m； 1 —围护结构深度范围内（即 H+D）土体的加权重度， kN/m3； 2 —围护结构插入深度范围内土体的加权重度， kN/m3； q —地面超载，kPa； c —滑移线范围内土体剪切强度指标的加权值， ， kPa；
踢脚稳定性验算

稳定性验算
整体稳定性 边坡稳定性计算 重力式围护结构的整体稳定性计算 锚杆支护体系的整体稳定性计算 土钉墙的稳定性分析

抗倾覆、抗滑动稳定性 抗倾覆稳定性计算 抗水平滑动稳定性计算 土钉墙的浅层破坏 抗隆起稳定性 地基承载力验算 踢脚稳定性验算 剪力平衡验算
《深圳地区建筑深基坑支护技术规范》 和《武汉地区深基坑工程技术指南》给 出了如下几种土类的摩擦系数经验值： 淤泥质土： = 0.20~0.25 粘性土： = 0.25~0.40 砂 土： = 0.40~0.50 岩 石： = 0.50~0.70

土钉墙的浅层破坏

在土钉墙不发生整体失稳的条件下，尚需验算 土钉墙向坑内的倾覆破坏，即浅层破坏。提出 了土钉墙内部失稳极限平衡分析方法，认为支 护面层上部位移大，土钉墙发生近似绕墙趾转 动的位移。当达到临界开挖深度时，土体强度 已全部发挥出来，很大部分荷载由土-土钉界面 转移至土钉体上，若此时土钉破坏或被拔出， 土钉墙主动区将绕墙趾向内侧转动而失稳，属 浅层破坏。
基坑工程讲座
（二）
同济大学 高大钊
深基坑工程设计计算
深基坑工程设计计算
基坑工程设计计算包括三个部分的内容， 即稳定性验算、结构内力计算和变形计 算。 稳定性验算是指分析土体或土体与围护 结构一起保持稳定性的能力，包括整体 稳定性、重力式挡墙的抗倾覆稳定及抗 滑移稳定、坑底抗隆起稳定和抗渗流稳 定等，基坑工程设计必须同时满足这几 个方面的稳定性。

第二章 术语
1. 桩基 由设置于岩土中的桩和与桩顶联结的承 台共同组成的基础或由柱与桩直接联结 的单桩基础。 2. 复合桩基 由桩基和承台下地基土共同承担荷载的 桩基础

3. 基桩 桩基础中的单桩 4. 复合基桩 单桩及其对应面积的承台底地基土组成 的复合承载基桩 5. 减沉复合疏桩基础 软土地基天然地基承载力基本满足要求 的情况下，为减小沉降采用疏布摩擦型 桩的复合桩基


桩基础分为高桩承台和低桩承台两大类：
桩具有多种独特的功能
通过桩的侧面和土的接触，将荷载 传递给桩周土体；或者将荷载传给深层 的岩层、砂层或坚硬的粘土层；从而获 得很大的承载能力以支承重型建筑物； 对于液化的地基，为了在地震时仍 保持建筑物的安全，通过桩穿过液化土 层，将荷载传给稳定的不液化土层；
增加的内容
减少差异沉降和承台内力的变刚度调平 设计 桩基耐久性规定 后注浆灌注桩承载力计算与施工工艺 软土地基减沉复合疏桩基础设计

考虑桩径因素的Mindlin应力解计算单桩 、单排桩和疏桩基础的沉降 抗压桩和抗拔桩桩身承载力计算 长螺旋钻孔压灌混凝土后插钢筋笼灌注 桩施工方法 预应力混凝土空心桩承载力计算与沉降




9. 桩基工程质量检查及验收 9.1 一般规定 9.2 施工前检验 9.3 施工检验 9.4 施工后检验 9.5 基桩及承台工程验收资料
附录A 桩型与成桩工艺选择 附录B 预应力空心桩基本参数 附录C 考虑承台（包括地下墙体）、基 桩协同工作和土的弹性抗力作用计算水 平荷载的桩基 附录D Boussinesq（布西奈斯克）解的 附加应力系数和平均附加应力系数 附录E 桩基等效沉降系数的计算系数

建筑技术标准是一种自愿采用的技术文 件，多由政府授权的专门的标准化社团 或机构，以及各有权威的行业、专业社 团发布。建筑技术标准的内容必须全面 符合建筑技术法规的规定。建筑技术标 准的有效条文可以被建筑技术法规引用 而成为技术法规的组成部分，具有强制 的属性。
凡符合建筑技术标准的产品或技术，就 认为符合建筑技术法规的要求，允许进 入建筑市场。对无建筑技术标准可依的 新产品、新技术，经评定符合建筑技术 法规的要求，也允许进入建筑市场。当 有更先进的、经评定符合建筑技术法规 要求的新产品、新技术可以替代已有的 产品和技术时，允许不按现行的建筑技 术标准执行，以鼓励人们按照市场需求 积极发挥创造性，促进技术进步。
欧洲共同体于1985年规定，在技术法规中只 给出必须达到的目标，而为有效实现这些目 标所需采用的最适宜的途径和方法，由成员 国自由选择。在技术法规中只规定必须满足 的基本的功能要求，而为满足这些基本要求 所需采用的技术手段，均由欧洲标准化组织 通过制定欧洲协调标准来解决。 在欧盟的建筑技术法规中，提出了六点基本 要求：结构抗力与稳定性，火灾时的安全， 卫生，健康与环境，使用中的安全，噪声防 护，能量节约与热量保持。
5. 在国外，强制性的建筑技术法规多由政 府主管部门制订和发布，非强制性的建 筑技术标准主要由标准化社会团体制订 和发布，使两者的本质属性更加清晰， 实施和监督上更易区别。而我国，强制 性和非强制性标准均由政府主管部门组 织制订和发布，两者无明显差别。
6. 国外已将实施建筑技术法规与建筑技术 标准，与以贯彻实施强制性技术要求为 主的建筑市场准入制度有机结合，有利 于保证建筑产品和工程的质量。我国在 这方面尚处于起步阶段。
而技术标准除了被技术法规引用部分以 外，都是自愿采用的，可由双方在合同 中约定采用。又说，与国际接轨，其中 很重要的方面是工程建设标准管理体制 的接轨，改革目前的工程建设标准化管 理模式，建立起技术法规与技术标准相 结合的技术控制体制，已经是十分迫切 的了。