基坑开挖支护工程要点.pptx

1.7 土方开挖 1.1.土方工程的准备土方工程的准备 2.2.定位放线定位放线 3.3.基础的开挖基础的开挖 4.4.地基验槽地基验槽第1页/共103页定位放线定位放线的目的是定位放线的目的是:为了确定基坑为了确定基坑(槽槽)开挖开挖,轴线和墙线的具休位置轴线和墙线的具休位置,控制开挖的深度控制开挖的深度.1.1.1.1.定位放线的方法定位放线的方法 仪器方法仪器方法,例如例如:全站仪全站仪.龙板板与测量仪器相结合龙板板与测量仪器相结合.第2页/共103页1.1.用仪器将角桩位置确定用仪器将角桩位置确定2.2.沿角桩向外沿长沿角桩向外沿长1.5m1.5m设置龙门板设置龙门板3.3.根据控制点用水准仪将根据控制点用水准仪将0.0000.000确定在龙门板上确定在龙门板上3.3.用经纬仪把轴线投到龙门板上用经纬仪把轴线投到龙门板上4.4.放灰线放灰线第3页/共103页水平控制桩-1.200m-1.700m5.利用水准仪控制开挖深度第4页/共103页深基坑土方开挖采用方法：分层开挖，先撑后支第一次土方开挖：将地表土挖运出去第5页/共103页场地整平和基坑降水（降至基底0.51.0m）后，进行第一道支撑结构施工，浇筑锁口圈梁并安设支撑第6页/共103页第二次土方开挖采用对称式、台阶式、“接力”方式挖土，并做到随挖随撑第7页/共103页进行二层或多层开挖时，需预留设坡道，以便汽车上下，坡道两侧有时需加固第8页/共103页第三次土方开挖注意：在开挖过程中，随着土的挖出，下层土可能会回弹将导致建筑物后期沉降量加大第9页/共103页解决方法：加速建造主体结构，或逐步利用基础的重量来代替被挖去土体的重量第10页/共103页基坑开挖过程中和开挖后，均应保证井点降水正常进行，防止地基浸水第11页/共103页第二道支撑结构施工第12页/共103页第四次土方开挖在挖至设计标高后，尽快浇筑垫层和底板第13页/共103页深基坑土方开挖步骤：1、挖去表土，浇筑锁扣圈梁2、进行场地平整、基坑降水3、安设支撑后进行下一步开挖依次进行支撑和开挖4、浇筑垫层和底板第14页/共103页地基验槽 地基验槽的目的在于检查地基是否与勘察设计资料相符合地基验槽的目的在于检查地基是否与勘察设计资料相符合 验槽由建设单位组织地质探察部门、设计院、建设、监理单位及施工有关人员参加，共同检验做出记录并签验槽由建设单位组织地质探察部门、设计院、建设、监理单位及施工有关人员参加，共同检验做出记录并签字。无验槽程序不得进行下一道工序施工。字。无验槽程序不得进行下一道工序施工。第15页/共103页 验槽时必须具备的资料和条件：验槽时必须具备的资料和条件：（1 1）勘察、设计、建设（或监理）、施工等单位有关负责及技术人员到场；）勘察、设计、建设（或监理）、施工等单位有关负责及技术人员到场；（2 2）基础施工图和结构总说明；）基础施工图和结构总说明；（3 3）详勘阶段的岩土工程勘察报告；）详勘阶段的岩土工程勘察报告；（4 4）开挖完毕、槽底无浮土、松土（若分段开挖，则每段条件相同），条）开挖完毕、槽底无浮土、松土（若分段开挖，则每段条件相同），条件良好的基槽。件良好的基槽。第16页/共103页验槽以观察法为主，辅以钎探、夯音配合共同完成。第17页/共103页 观察的内容：观察的内容：1.1.观察槽壁、槽底的土质情况，验证基槽开挖深度，初步观察槽壁、槽底的土质情况，验证基槽开挖深度，初步验证基槽底部土质是否与勘察报告相符，观察槽底土质结构是否验证基槽底部土质是否与勘察报告相符，观察槽底土质结构是否被人为破坏。被人为破坏。2.2.基槽边坡是否稳定，是否有影响边坡稳定的因素存在，如基槽边坡是否稳定，是否有影响边坡稳定的因素存在，如地下渗水、坑边堆载或近距离扰动等（对难于鉴别的土质，应采地下渗水、坑边堆载或近距离扰动等（对难于鉴别的土质，应采用洛阳铲等手段挖至一定深度仔细鉴别）。用洛阳铲等手段挖至一定深度仔细鉴别）。3.3.基槽内有无旧的房基、洞穴、古井、掩埋的管道和人防设基槽内有无旧的房基、洞穴、古井、掩埋的管道和人防设施等施等 第18页/共103页钎孔布置表槽宽（槽宽（cmcm）排列方式排列方式钎探深度钎探深度（mm）钎探间距（钎探间距（mm）8010080100中心一排中心一排1.51.51.51.5100200100200两排错开两排错开1/21/2钎孔间距，距槽钎孔间距，距槽边边20cm20cm1.51.5200200以上以上梅花形梅花形1.51.51.51.5第19页/共103页第一次土方开挖第20页/共103页第一道支撑结构施工第21页/共103页第二次土方开挖第22页/共103页第23页/共103页第三次土方开挖第24页/共103页第25页/共103页第26页/共103页第二道支撑结构施工第27页/共103页第四次土方开挖第28页/共103页第一节第一节 基坑围护结构类型基坑围护结构类型 第二节第二节 基坑工程设计内容基坑工程设计内容 第三节第三节 支护结构的受力及破坏形式支护结构的受力及破坏形式第四节第四节 基坑围护结构内力计算基坑围护结构内力计算第五节第五节 基坑稳定性计算基坑稳定性计算第六节第六节 常见围护结构构造设计常见围护结构构造设计第十章 基坑围护结构第29页/共103页一、基坑围护结构的分类1 边坡支护结构：土钉墙支护n变形较大，适用于2、3级非软土地基，深度不大于12米，软土浅基坑（深度不超过5米）；地下水高于基坑底，需降水或截水第一节第一节 基坑围护结构的类型基坑围护结构的类型第30页/共103页一、基坑围护结构的分类2 重力式围护体系 不设置支撑或锚杆的自立式墙体结构，墙体 厚度较大，通过墙体自重、墙体与地基的摩擦力、墙体在开挖面以下受到土体的被动抗力平衡水土压力，维持边坡稳定。n工业及民用：深搅桩、旋喷桩、树根桩n水工：钢架重力式挡土墙、沉井式重力挡土墙、混合式重力挡土墙第一节第一节 基坑围护结构的类型基坑围护结构的类型第31页/共103页深层水泥土搅拌桩深层水泥土搅拌桩适用条件：适用条件：pp 2 2、3 3级基坑级基坑;pp施工范围内地基承载力施工范围内地基承载力不宜大于不宜大于150kPa;150kPa;pp基坑深度不大于基坑深度不大于6m.6m.第32页/共103页一、基坑围护结构的分类n桩（墙）式围护体系 围护墙、支撑、防水帷幕组成，墙体 厚度较小，通过墙体插入地下一定深度和在开挖面上设置支撑或锚杆系统平衡墙后的水土压力和维持边坡稳定。挡土墙：l钢筋混凝土地下连续墙l柱列式钻孔灌注桩l钢板桩l钢筋混凝土板桩支撑：l内支撑、土层锚杆第一节第一节 基坑围护结构的类型基坑围护结构的类型第33页/共103页槽钢钢板桩 由槽钢并排或正反扣搭接组成。槽钢长68m，多用于深度不超过4m的基坑。顶部宜设一道支撑或拉锚。钢板桩第34页/共103页 钢板桩第35页/共103页 常用6001000mm，是支护结构中应用最多的一种。宜形成排桩挡墙，顶部浇筑钢筋混凝土圈梁。但施工难以做到相切，挡水效果差。钻孔灌注桩挡墙 开挖侧开挖侧 开挖侧开挖侧第36页/共103页 适用于土质较好、地下适用于土质较好、地下水位较低的地区。型钢或水位较低的地区。型钢或支柱按一定间距打入，支支柱按一定间距打入，支柱间设木挡板或其它挡土柱间设木挡板或其它挡土设施。设施。H H型钢水泥土搅拌墙型钢水泥土搅拌墙第37页/共103页当基坑深度较大，悬臂挡墙的强度和变形不能满足要求时，需增设支撑系统。支撑系统：内支撑，外拉锚（顶部拉锚土层锚杆拉锚）支撑（拉锚）的选型第38页/共103页第39页/共103页第40页/共103页二、基坑围护结构的选型二、基坑围护结构的选型 围护墙体和支撑结构体系的材料型式和布置方式选择围护墙体和支撑结构体系的材料型式和布置方式选择依据：依据：n n规范规程规范规程n n岩土工程勘察资料岩土工程勘察资料n n工程环境条件：临近建筑、道路、地下管线、障碍物工程环境条件：临近建筑、道路、地下管线、障碍物n n主体工程设计资料：规模、特点、设计图纸主体工程设计资料：规模、特点、设计图纸n n场地施工条件场地施工条件n n地区工程经验地区工程经验 经综合比较，经综合比较，确保安全可靠前提下，选择切实可行、确保安全可靠前提下，选择切实可行、经济合理的方案经济合理的方案。第一节第一节 基坑围护结构的类型基坑围护结构的类型第41页/共103页二、基坑围护结构的选型二、基坑围护结构的选型遵循原则：遵循原则：n n基坑围护结构构件不应超出用地范围；基坑围护结构构件不应超出用地范围；n n基坑围护结构的构件不能影响主体工程结构构件的正常基坑围护结构的构件不能影响主体工程结构构件的正常施工；施工；n n基坑平面形状尽可能采用受力性能好的圆形、正多边形基坑平面形状尽可能采用受力性能好的圆形、正多边形和矩形。和矩形。具体选型方案见具体选型方案见P308 P308 表表12-512-5 参考规范：参考规范：建筑基坑支护技术规程(JGJ120-99)；上海市基坑工程设计规程（DBJ08-61-97）第一节第一节 基坑围护结构的类型基坑围护结构的类型第42页/共103页一、主要设计内容一、主要设计内容1.1.环境调查和基坑安全等级确定环境调查和基坑安全等级确定2.2.围护结构选型围护结构选型3.3.围护结构设计计算围护结构设计计算4.4.围护结构稳定性验算围护结构稳定性验算5.5.节点设计节点设计6.6.降水设计降水设计7.7.土方开挖方案土方开挖方案8.8.基坑监测要求及方案基坑监测要求及方案第二节第二节 基坑工程的设计内容基坑工程的设计内容第43页/共103页1 1、基坑安全等级、基坑安全等级第二节第二节 基坑工程的设计内容基坑工程的设计内容建筑基坑支护技术规程(JGJ120-99)规定：安全安全安全安全等级等级等级等级 破坏后果破坏后果破坏后果破坏后果 0 0一级一级一级一级支护结构破坏、土体失稳或变形过大对基坑周边支护结构破坏、土体失稳或变形过大对基坑周边支护结构破坏、土体失稳或变形过大对基坑周边支护结构破坏、土体失稳或变形过大对基坑周边环境及地下结构施工影响严重环境及地下结构施工影响严重环境及地下结构施工影响严重环境及地下结构施工影响严重1.101.10二级二级二级二级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构影响一般环境及地下结构影响一般环境及地下结构影响一般环境及地下结构影响一般1.001.00三级三级三级三级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响不严重环境及地下结构施工影响不严重环境及地下结构施工影响不严重环境及地下结构施工影响不严重0.900.90第44页/共103页上海市基坑工程设计规程（DBJ08-61-97）规定：1、一级基坑工程：（1）支护结构作为主体结构的一部分；（2）基坑开挖深度大于、等于10m；（3）距基坑边两倍开挖深度范围内有历史文物、近 代优秀建筑、重要管线需严加保护时。2、除一级和三级以外的均属二级基坑工程；3、开挖深度小于7m，且周围环境无特别要求时，属三级基坑工程。第二节第二节 基坑工程的设计内容基坑工程的设计内容第45页/共103页 一一 支护结构上的荷载支护结构上的荷载第三节第三节 支护结构的受力及破坏形式支护结构的受力及破坏形式自重自重施工阶段水土压力施工阶段水土压力墙后地面荷载及临近建筑基底引起的附加荷载墙后地面荷载及临近建筑基底引起的附加荷载 计计算算方方法法参参见见“第第二二章章 地地下下结结构构的的荷荷载载 3 3节节 岩岩土土体体压压力力的的计计算算”和和“第第七七章章 地地下下连连续续墙墙结结构构 2 2节节 结结构构设计设计”支护结构上的荷载计算要点支护结构上的荷载计算要点第46页/共103页 二、二、支护板桩的受力性状支护板桩的受力性状（1）悬臂式板桩）悬臂式板桩：插入土体部分视为固定端，上部为自由端；即看作悬臂梁结构。（2）浅埋单锚式板桩）浅埋单锚式板桩：插入土体部分视为固定铰，上部锚拉作用点为活动铰；即看作简支梁结构。（3）深埋单锚式板桩：）深埋单锚式板桩：插入土体部分视为固定端，上部锚拉作用点为活动铰；即看作静不定梁结构。（4）多层锚拉式板桩：）多层锚拉式板桩：插入土体部分视为固定端，上部各个锚拉作用点为活动铰；即看作连续梁结构。第三节第三节 支护结构的受力及破坏形式支护结构的受力及破坏形式第47页/共103页 二、二、支护结构的破坏：强度破坏支护结构的破坏：强度破坏 稳定性破坏稳定性破坏 第三节第三节 支护结构的受力及破坏形式支护结构的受力及破坏形式第48页/共103页 三、支护结构应满足的要求三、支护结构应满足的要求（1 1）确保锚杆（支撑）的强度与稳定；）确保锚杆（支撑）的强度与稳定；（2 2）板桩截面尺寸、间距、抗弯强度够用；）板桩截面尺寸、间距、抗弯强度够用；（3 3）板桩的入土深度应满足要求；）板桩的入土深度应满足要求；（4 4）基坑底稳定验算满足要求。）基坑底稳定验算满足要求。第三节第三节 支护结构的受力及破坏形式支护结构的受力及破坏形式第49页/共103页第四节第四节 基坑围护结构内力计算基坑围护结构内力计算一、计算方法：一、计算方法：经典方法、弹性地基梁法、有限元法经典方法、弹性地基梁法、有限元法pp 经典法：经典法：围护结构看作为一竖放的粱，支点为支撑点或反围护结构看作为一竖放的粱，支点为支撑点或反弯点，支撑点为不动点，成为一个多支点的梁受墙后弯点，支撑点为不动点，成为一个多支点的梁受墙后土压力的作用。这种方法可近似计算围护结构的内力土压力的作用。这种方法可近似计算围护结构的内力和支撑力，但误差大，且不能计算出围护结构的位移，和支撑力，但误差大，且不能计算出围护结构的位移，如二分之如二分之分割法、等值粱法等。分割法、等值粱法等。第50页/共103页第四节第四节 基坑围护结构内力计算基坑围护结构内力计算pp 弹性地基梁法弹性地基梁法 围护结构简化为一单位宽度的竖放的弹性地基梁，梁围护结构简化为一单位宽度的竖放的弹性地基梁，梁受墙后土压力的作用，土的作用则用一系列的土弹簧来受墙后土压力的作用，土的作用则用一系列的土弹簧来代替，计算土弹簧刚度方法则可有代替，计算土弹簧刚度方法则可有e e法、法、mm法、法、c c法等，法等，支撑或锚杆也可用一系列的弹簧来代替。支撑或锚杆也可用一系列的弹簧来代替。山肩帮男法、山肩帮男法、弹性法和弹塑性法，该方法考虑了土、结构和支撑或锚弹性法和弹塑性法，该方法考虑了土、结构和支撑或锚杆的共同作用，结合增量法可以考虑复杂的施工过程，杆的共同作用，结合增量法可以考虑复杂的施工过程，方法简便，关键是土体弹簧刚度的确定，该方法是目前方法简便，关键是土体弹簧刚度的确定，该方法是目前工程应用的主流方法，已足可以满足工程设计的需要。工程应用的主流方法，已足可以满足工程设计的需要。第51页/共103页第四节第四节 基坑围护结构内力计算基坑围护结构内力计算p 有限元法有限元法l弹性杆系有限元法：弹性杆系有限元法：围护结构作为一空间围护结构作为一空间二维结构体来计算，土的作用则像弹簧地二维结构体来计算，土的作用则像弹簧地基梁法一样，用土压力和土弹簧来代替基梁法一样，用土压力和土弹簧来代替支撑或钳杆也用弹簧来代替，特点是可以支撑或钳杆也用弹簧来代替，特点是可以考虑空间结构的作用；考虑空间结构的作用；l连续介质有限元法：连续介质有限元法：把土休和围护结构一把土休和围护结构一起划分单元来计算，其可以考虑土体的复起划分单元来计算，其可以考虑土体的复杂的本构关系、时空效应等，但较复杂杂的本构关系、时空效应等，但较复杂。第52页/共103页第四节第四节 基坑围护结构内力计算基坑围护结构内力计算二、竖向剖面分析的弹性杆系有限单元法二、竖向剖面分析的弹性杆系有限单元法pp 计算原理：矩阵位移法与弹性地基梁法的组合计算原理：矩阵位移法与弹性地基梁法的组合l l ：取纵向单位宽度，将其视为竖放的弹性地基梁，将结构剖：取纵向单位宽度，将其视为竖放的弹性地基梁，将结构剖分为梁单元，支撑为二杆桁架单元。开挖面下墙前地层对结分为梁单元，支撑为二杆桁架单元。开挖面下墙前地层对结构约束作用视为一系列弹簧单元。构约束作用视为一系列弹簧单元。第53页/共103页第四节第四节 基坑围护结构内力计算基坑围护结构内力计算 计算原理：计算原理：l结构剖分：挡土结构沿竖向每隔12m划分一个单元，单元节点尽可能设置在结构的截面、荷载突变处、地基基床系数变化段、支撑或锚杆的作用点处。l外荷载：墙背侧土压力为主动土压力，郎肯理论计算。被动侧由墙体位移产生的抗力，由弹簧地基提供。第54页/共103页第四节第四节 基坑围护结构内力计算基坑围护结构内力计算二、竖向剖面分析的弹性杆系有限单元法二、竖向剖面分析的弹性杆系有限单元法pp 计算原理：计算原理：l l静力平衡条件：结构节点的外荷载与单元内荷载相平衡。位静力平衡条件：结构节点的外荷载与单元内荷载相平衡。位移为基本变量，单元与相连接的节点位移相协调。移为基本变量，单元与相连接的节点位移相协调。l l变形协调条件：单元节点位移为基本变量，单元与相连接的变形协调条件：单元节点位移为基本变量，单元与相连接的节点位移相协调。节点位移相协调。l l物理方程：物理方程：第55页/共103页第四节第四节 基坑围护结构内力计算基坑围护结构内力计算二、竖向剖面分析的弹性杆系有限单元法二、竖向剖面分析的弹性杆系有限单元法pp 计算原理：计算原理：l l静力平衡条件：结构节点的外荷载与单元内荷载相平衡。位静力平衡条件：结构节点的外荷载与单元内荷载相平衡。位移为基本变量，单元与相连接的节点位移相协调。移为基本变量，单元与相连接的节点位移相协调。l l变形协调条件：单元节点位移为基本变量，单元与相连接的变形协调条件：单元节点位移为基本变量，单元与相连接的节点位移相协调。节点位移相协调。l l物理方程：物理方程：第56页/共103页第四节第四节 基坑围护结构内力计算基坑围护结构内力计算二、竖向剖面分析的弹性杆系有限单元法二、竖向剖面分析的弹性杆系有限单元法pp 计算原理：计算原理：l l计算方法：全量法计算方法：全量法 增量法增量法第57页/共103页第四节第四节 基坑围护结构内力计算基坑围护结构内力计算二、水平支撑体系计算：二、水平支撑体系计算：l l支撑体系的水平位移支撑体系的水平位移（1 1）支撑体系位移）支撑体系位移（2 2）框架刚体的平移和转动。框架刚体的平移和转动。l l计算模型：简化为平面框架计算模型：简化为平面框架第58页/共103页第四节第四节 基坑围护结构内力计算基坑围护结构内力计算二、水平支撑体系计算：二、水平支撑体系计算：l l分析方法：利用结构有限元计算软件分析方法：利用结构有限元计算软件输入支撑体系结构几何参数，计算支撑水平变形刚度。输入支撑体系结构几何参数，计算支撑水平变形刚度。输入地层参数，计算挡土墙水土压力；输入地层参数，计算挡土墙水土压力；输入挡土墙结构几何参数，计算挡土墙内力，最大水平位输入挡土墙结构几何参数，计算挡土墙内力，最大水平位移。移。判断最大水平位移是否小于允许值，如满足要求，计算出支判断最大水平位移是否小于允许值，如满足要求，计算出支撑的内力，进行配筋计算或钢支撑强度和稳定性验算。如不撑的内力，进行配筋计算或钢支撑强度和稳定性验算。如不满足要求，重新调整支撑的几何参数，以提高其水平刚度，满足要求，重新调整支撑的几何参数，以提高其水平刚度，重新计算。重新计算。调整支撑体系高程；调整支撑体系高程；增大支撑杆件截面尺寸；增大支撑杆件截面尺寸；加大挡墙厚度或嵌固深度。加大挡墙厚度或嵌固深度。第59页/共103页第五节第五节 基坑稳定性计算基坑稳定性计算1基坑抗隆起验算 2基坑整体稳定性验算3坑底抗渗流稳定验算4承压水稳定验算第60页/共103页对于悬壁支护结构，假定土体沿墙体底面滑动，认为墙体底面以下为一圆弧，如图所示。产生滑动力的是 和q,抵抗滑动的则为土体抗剪强度。滑动力与抗滑力对O点力矩平衡；对于多道支撑结构，取最下道支撑与围护墙的交点为O点。qzABOCDHE一一 基坑抗隆起验算基坑抗隆起验算 （1 1）圆弧滑动抗隆起验算）圆弧滑动抗隆起验算第五节第五节 基坑稳定性验算基坑稳定性验算第61页/共103页对于非理想粘性土，土的抗剪强度AB面上 应为水平侧压力，取BC面上第62页/共103页将滑动力矩与抗滑力矩分别对圆心O取矩，得CE面上第63页/共103页抗滑动力矩将上式积分并整理后得第64页/共103页抗隆起安全系数为达稳定，避免基坑隆起，必须满足 如要严格控制地面沉降，则需增加挡墙入土深度，或进行坑底土体加固，提高土体抗剪强度，使该系数达到1.52.0。第65页/共103页（2 2）地基承载力假定法验算）地基承载力假定法验算式中Nc承载力系数，条基取5.14；c土的不排水抗剪强度，kPa；b土的容重，kPa；D支护结构入土深度,m;H-基坑开挖深度，m；q地面荷载，kPa；第66页/共103页第五节第五节 基坑稳定性验算基坑稳定性验算二二 整体稳定性验算整体稳定性验算:瑞典圆弧滑动面条分法验算瑞典圆弧滑动面条分法验算 R第67页/共103页第五节第五节 基坑稳定性验算基坑稳定性验算三三 坑底抗渗流稳定验算坑底抗渗流稳定验算:（1）Terzaghi-Pech 法土的水下重度；土的水下重度；大于大于1.21.2；略算法略算法第68页/共103页第五节第五节 基坑稳定性验算基坑稳定性验算三三 坑底抗渗流稳定验算坑底抗渗流稳定验算:土的水下重度；土的水下重度；1.21.51.21.5；（2）规程规定方法当基坑地下水的向上渗流力 时土颗粒处于悬浮状态，于是坑底产生管涌现象。不发生管涌的条件应为：第69页/共103页第五节第五节 基坑稳定性验算基坑稳定性验算四四 承压水影响验算承压水影响验算:坑底黏土层厚度；坑底黏土层厚度；考虑安全度考虑安全度第70页/共103页一一 桩（墙）围护结构桩（墙）围护结构1 验算内容 l 围护结构和地基的整体抗滑稳定；l 抗隆起稳定性验算；l 抗渗流管涌稳定性；l 围护结构内力和变形计算第六节第六节 常见围护结构构造设计常见围护结构构造设计第71页/共103页2 构造要求（1）挡土结构l悬臂式排桩结构桩径不宜小于600mm,桩间距应根据排桩受力及桩间土稳定条件确定。l 排桩顶部应设钢筋混凝土冠梁连接，冠梁宽度（水平方向）不宜小于桩径，冠梁高度(竖直方向)不宜小于400mm。排桩与桩顶冠梁的混凝土强度等级宜大于C20；当冠梁作为连系梁时可按构造配筋。l基坑开挖后，排桩的桩间土防护可采用钢丝网混凝土护面、砖砌等处理方法，当桩间渗水时，应在护面设泄水孔。当基坑面在实际地下水位以上且土质较好，暴露时间较短时，可不对桩间土进行防护处理。第六节第六节 常见围护结构构造设计常见围护结构构造设计第72页/共103页2 构造要求（2）钢筋混凝土支撑l钢筋混凝土支撑构件的混凝土强度等级不应低于C20；l钢筋混凝土支撑体系在同一平面内应整体浇注，基坑平面转角处的腰梁连接点应按刚节点设计。第六节第六节 常见围护结构构造设计常见围护结构构造设计（3）钢结构支撑l钢结构支撑构件的连接可采用焊接或高强螺栓连接；l腰梁连接节点宜设置在支撑点的附近，且不应超过支撑间距的1/3；l钢腰梁与排桩、地下连续墙之间宜采用不低于C20细石混凝土填充；钢腰梁与钢支撑的连接节点应设加劲板。第73页/共103页二二 重力式水泥土围护墙重力式水泥土围护墙1 验算内容 第六节第六节 常见围护结构构造设计常见围护结构构造设计1 1 滑动稳定性验算滑动稳定性验算2 2 倾覆稳定性验算倾覆稳定性验算3.3.土体整体滑动验算土体整体滑动验算4.4.坑底隆起验算坑底隆起验算5.5.管涌验算管涌验算第74页/共103页EaEpBbbA1 滑动稳定性验算墙体自重；基底墙体与土的摩擦系数；被动土压力合力；主动土压力合力。第75页/共103页2 倾覆稳定性验算 墙体自重；墙体厚度之半；分别为 对墙趾A点的力臂。抗倾覆稳定安全系数，1.2；EaEpBbbA第76页/共103页二二 重力式水泥土围护墙重力式水泥土围护墙2 构造要求 第六节第六节 常见围护结构构造设计常见围护结构构造设计l l水泥土墙采用格栅布置时水泥土墙采用格栅布置时,水泥土的置换率对于淤泥不水泥土的置换率对于淤泥不宜小于宜小于0.8,0.8,淤泥质土不宜小于淤泥质土不宜小于0.7,0.7,一般粘性土及砂土不一般粘性土及砂土不宜小于宜小于0.6;0.6;格栅长宽比不宜大于格栅长宽比不宜大于2 2。l l 水泥土桩与桩之间的搭接宽度应根据挡土及截水要求水泥土桩与桩之间的搭接宽度应根据挡土及截水要求确定，考虑截水作用时，桩的有效搭接宽度不宜小于确定，考虑截水作用时，桩的有效搭接宽度不宜小于150mm150mm；当不考虑截水作用时，搭接宽度不宜小于；当不考虑截水作用时，搭接宽度不宜小于100mm100mm。l l变形不能满足要求时变形不能满足要求时，应采取提高支护能力的措施。，应采取提高支护能力的措施。第77页/共103页*提高水泥土桩挡墙支护能力的措施 1.卸载：挖去顶部一部分以减少主动土压力 2.加筋：可在墙中压入钢管或钢筋等，有助于提高墙体稳定性。3.起拱：将水泥土挡墙作成拱形，在拱脚处设钻孔灌注桩，可提高其支护能力。4.加大嵌固深度第78页/共103页7 基坑支护工程7.1 7.1 概述概述支护的目的与作用支护的目的与作用1 1、基坑支护的目的、基坑支护的目的（1 1）确保基坑开挖和基础结构施工安全、顺利；）确保基坑开挖和基础结构施工安全、顺利；（2 2）确保基坑临近建筑物或地下管道正常使用；）确保基坑临近建筑物或地下管道正常使用；（3 3）防止地面出现塌陷、坑底管涌发生。）防止地面出现塌陷、坑底管涌发生。2 2、基坑支护的作用、基坑支护的作用 挡土、挡水、控制边坡变形。挡土、挡水、控制边坡变形。3 3、基坑工程的基本技术要求、基坑工程的基本技术要求（1 1）安全可靠性；）安全可靠性；（2 2）经济合理性；）经济合理性；（3 3）施工便利性和工期保证性。）施工便利性和工期保证性。第79页/共103页第80页/共103页 支护结构的类型及适用条件（1 1）无围护放坡开挖；）无围护放坡开挖；（2 2）桩墙支护：）桩墙支护：它由桩墙结构及支护结构两部分组成，桩墙结构有钢板桩、板桩墙、它由桩墙结构及支护结构两部分组成，桩墙结构有钢板桩、板桩墙、灌注桩排、地下连续墙；灌注桩排、地下连续墙；支护结构类型有内支撑式、外拉锚杆式、地面锚定式、无锚式等。支护结构类型有内支撑式、外拉锚杆式、地面锚定式、无锚式等。（3 3）重力式支护结构：）重力式支护结构：软土地基可用深搅桩、旋喷桩、树根桩等形成重力式的挡土结构。软土地基可用深搅桩、旋喷桩、树根桩等形成重力式的挡土结构。第81页/共103页 （5）开槽施工法：与中央开挖施工法施工正好相反，先在坑内周边挖槽，用内支撑板桩墙法修筑周边的基础工程，形成一道重力式挡土墙，再挖除挡土墙内的全部土体，构筑中央部分的基础工程。（6）墙前被动区土体加固法：对于软土地基深大基坑，为控制挡墙侧向位移，降低护桩的入土深度，在基坑开挖前用深搅桩、旋喷法对墙前土体进行加固，加固深度36m，宽度59m。支护结构的类型及适用条件支护结构的类型及适用条件 （4 4）中中中中央央央央开开开开挖挖挖挖施施施施工工工工法法法法：先先施施工工基基坑坑四四周周排排桩桩，桩桩内内放放坡坡开开挖挖后后施施工工中中央央部部分分基基础础工工程程，待待完完工工后后再再挖挖除除排排桩桩内内侧侧土土体体，边边挖挖边边用用支支撑撑杆杆将将支支护护排排桩桩与与中中央央部部分分基基础础工工程程支支撑撑起起来来，最最后后再再施施工工周边基础工程。周边基础工程。第82页/共103页支护结构的类型及适用条件支护结构的类型及适用条件（7 7）逆作法；（）逆作法；（）逆作法；（）逆作法；（8 8）沉井法；（）沉井法；（）沉井法；（）沉井法；（9 9）土钉墙支护；）土钉墙支护；）土钉墙支护；）土钉墙支护；（1010）组合型支护。）组合型支护。）组合型支护。）组合型支护。两种以上的支护方法组合起来使用，既能保证支护结构的安两种以上的支护方法组合起来使用，既能保证支护结构的安全又降低成本。如上部放坡，下部桩墙锚杆支护；锚杆与土钉组全又降低成本。如上部放坡，下部桩墙锚杆支护；锚杆与土钉组合；深搅桩与灌注桩排组合；深搅桩中打入合；深搅桩与灌注桩排组合；深搅桩中打入HH钢桩组合支护等。钢桩组合支护等。第83页/共103页 支护结构方案的选择支护结构方案的选择 根根据据场场地地、地地层层、基基坑坑深深度度、设设备备等等条条件件选选择择支支护护的的方方法法，并并力力求做到支护方案的优选及设计计算的正确，具体参考建议：求做到支护方案的优选及设计计算的正确，具体参考建议：（1 1）粘粘性性土土、粉粉质质粘粘土土等等强强度度较较高高的的地地基基，当当基基坑坑深深度度H6mH6mH6m时时，用用土土钉钉支支护护，若若地地下下水水位位高高，进进行行降降水水或或施施工工防防渗渗墙墙配配合合来来土土钉钉使使用用；也也可可采采用用锚锚杆杆桩桩墙墙支护的方案，锚杆层数不宜超过四层。支护的方案，锚杆层数不宜超过四层。（2 2）淤淤泥泥质质或或饱饱和和粘粘性性土土等等软软弱弱地地基基，当当H7mH7m时时，且且只只考考虑虑边边坡坡稳稳定定时时，优优先先选选用用水水泥泥土土搅搅拌拌桩桩等等重重力力式式支支护护方方案案；当当基基坑坑较较深深时时，可可采采用地下连续墙内支撑支护的方案或逆作法施工。用地下连续墙内支撑支护的方案或逆作法施工。（3 3）对对于于松松散散的的砂砂土土层层或或粉粉细细砂砂土土层层，可可用用化化学学注注浆浆加加固固与与桩桩墙墙支支护护相相结结合合的的支支护护方方案案；其其次次为为土土钉钉支支护护及及地地下下连连续续墙墙的的施施工工方方案案，也也可可考考虑虑用插筋补强及网状结构树根桩的支护方案。用插筋补强及网状结构树根桩的支护方案。第84页/共103页 支护结构方案的选择支护结构方案的选择 （4）对于防渗止水要求严格的基坑工程，护桩间土体宜采用高压旋喷（或定喷、摆喷）注浆进行防渗补强加固；也可用地下连续墙（内支撑、逆作法）或沉井法施工的方案。（5）为节约投资，基坑较深时应多采用组合式的支护方案，对于直立性较好的土体，上部放坡开挖（坡深34m）,下部桩墙支护，以减少锚杆层数；亦可采用土钉与锚杆相结合的支护方案。（6）对于大型基坑（平面尺寸及深度都较大）工程，可采用中央开挖施工法、开槽施工法等支护方案；每个边坡的支护方法可以不同。第85页/共103页 7.2 支护结构的受力及破坏形式支护结构的受力及破坏形式 支护板桩的受力性状支护板桩的受力性状支护板桩的受力性状支护板桩的受力性状（1 1）悬臂式板桩）悬臂式板桩）悬臂式板桩）悬臂式板桩：插入土体部分视为固定端，上部为自由端；即看作悬臂梁结构。插入土体部分视为固定端，上部为自由端；即看作悬臂梁结构。（2 2）浅浅浅浅埋埋埋埋单单单单锚锚锚锚式式式式板板板板桩桩桩桩：插插入入土土体体部部分分视视为为固固定定铰铰，上上部部锚锚拉拉作作用用点点为为活活动动铰铰；即即看作简支梁结构。看作简支梁结构。（3 3）深深深深埋埋埋埋单单单单锚锚锚锚式式式式板板板板桩桩桩桩：插插入入土土体体部部分分视视为为固固定定端端，上上部部锚锚拉拉作作用用点点为为活活动动铰铰；即即看作静不定梁结构。看作静不定梁结构。（4 4）多多多多层层层层锚锚锚锚拉拉拉拉式式式式板板板板桩桩桩桩：插插入入土土体体部部分分视视为为固固定定端端，上上部部各各个个锚锚拉拉作作用用点点为为活活动动铰铰；即看作连续梁结构。即看作连续梁结构。第86页/共103页 支护板桩的侧向土压力计算支护板桩的侧向土压力计算 1 1、侧向土压力计算模式、侧向土压力计算模式、侧向土压力计算模式、侧向土压力计算模式关于基坑桩墙侧向土压力计算模式很多，主要采用的有以下两大类：关于基坑桩墙侧向土压力计算模式很多，主要采用的有以下两大类：（1 1）以以RankineRankine、CoulombCoulomb等等理理论论公公式式计计算算的的土土压压力力；使使用用时时应应注注意意地地基基土土的的c c、的的取取值值。计计算算时时还还应应考考虑虑地地面面荷荷载载、地地面面不不规则几何形状等对桩墙侧土压力的影响。规则几何形状等对桩墙侧土压力的影响。土土压压力力与与水水压压力力可可分分开开计计算算，也也可可合合并并计计算算；合合并并计计算算时时地地下下水水以以下下土土的的重重度度取取饱饱和和含含水水重重度度，降降水水后后土土层层按按稍稍湿湿状状态态考考虑虑。对于粘性土，可忽略粘聚力，适当增加内摩擦角来计算。对于粘性土，可忽略粘聚力，适当增加内摩擦角来计算。（2 2）由由土土压压力力计计等等测测定定换换算算的的实实测测值值为为基基础础的的土土压压力力分分布布模模型型(图图示示法法)或或侧侧压压系系数数法法，亦亦称称用用表表观观土土压压力力系系数数计计算算的的土土压压力力，图图示示法法中中采采用用较较多多的的是是Terzaghi-PeckTerzaghi-Peck所所建建议议的的土土压压力力分分布布模模型型法。法。第87页/共103页 7.2 支护结构的受力及破坏形式支护结构的受力及破坏形式 砂土 软中硬粘土 硬粘土 第88页/共103页 支护板桩的侧向土压力计算支护板桩的侧向土压力计算 2 2、基坑底桩前土压力计算取值、基坑底桩前土压力计算取值、基坑底桩前土压力计算取值、基坑底桩前土压力计算取值 基基坑坑底底桩桩前前土土抗抗力力常常采采用用的的是是RankineRankine公公式式计计算算，由由于于计计算算出出来来的的被被动动土土压压力力是是以以极极限限状状态态为为前前提提的的，当当被被动动土土压压力力达达到到理理论论计计算算值值时时，其其围围护护结结构构的的变变形形位位移移将将很很大大，一一般般达达到到坑坑深深或或桩桩墙墙高高度度的的5%5%，这这么么大大的的变变形形位位移移是是基基坑坑支支护护结结构构所所不不能能允允许许的的。因因 此此，对对 于于 基基 坑坑 支支 护护 被被 动动 土土 压压 力力 计计 算算 中中，一一 般般 取取 其其 折折 减减 系系 数数=0.3=0.30.50.5。3 3、护桩与土体间的摩擦作用、护桩与土体间的摩擦作用、护桩与土体间的摩擦作用、护桩与土体间的摩擦作用 桩桩墙墙支支护护结结构构在在土土压压力力作作用用下下发发生生变变形形变变位位时时，护护桩桩和和土土体体之之间间有有相相对对位位移移而而产产生生摩摩擦擦力力，摩摩擦擦力力将将使使桩桩墙墙后后的的主主、被被动动土土压压力力减减小小；相相反反确确使使桩桩墙墙前前面面的的被被动动土土压压力力增增大大。为为此此进进行行支支护护结结构构设设计计时时应应考考虑虑桩桩墙墙与与土土体体的的摩摩擦擦作作用用，即即将将墙墙前前、后后的的被被动动土土压压力乘以修正系数力乘以修正系数.第89页/共103页 支护板桩的侧向土压力计算支护板桩的侧向土压力计算 但但为为慎慎重重起起见见对对主主动动土土压压力力可可不不进进行行折折减减。一一般般使使墙墙前前被被动动土土压压力力增增大大的的修修正正系系数数可可取取K K=1.51.52.82.8；使使墙墙后后被被动动土土压压力力减减小小的的修修正正系系数数可可取取K=K=1.01.00.350.35。修修正正系系数数与与土土的的内内摩摩擦擦角角有有关关，值值越越大大，修修正正系系数数K K越越大大,而而KK越小。越小。实实际际工工程程设设计计计计算算中中，为为简简化化起起见见，既既不不进进行