土方基坑支护与降水工课件.pptx

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1、 术 语 建筑基坑 ：为进行建筑物(包括构筑物)基础与地下室的施工所开挖的地面以下空间。基坑侧壁 ：构成建筑基坑围体的某一侧面。基坑周边环境：基坑开挖影响范围内包括既有建(构)筑物、道路、地下设施、地下管线、岩土体及地下水体等的统称。基坑支护：为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全，对基坑侧壁及周边环境采用的支挡、加固与保护措施。排桩：以某种桩型按队列式布置组成的基坑支护结构。地下连续墙：用机械施工方法成槽浇灌钢筋混凝土形成的地下墙体。水泥土墙：由水泥土桩相互搭接形成的格栅状、壁状等形式的重力式结构。土钉墙：采用土钉加固的基坑侧壁土体与护面等组成的支护结构。土钉墙是通过钻孔、插筋、注浆来设置的

2、，一般称砂浆锚杆，也可以直接打入角钢、粗钢筋形成土钉。土钉墙的做法与矿山加固坑道用的喷锚网加固岩体的做法类似，故也称为喷锚网加固边坡或 喷锚网挡墙 土层锚杆：由设置于钻孔内、端部伸入稳定土层中的钢筋或钢绞线与孔内注浆体组成的受拉杆体。支撑体系：由钢或钢筋混凝土构件组成的用以支撑基坑侧壁的结构体系。冠梁：设置在支护结构顶部的钢筋混凝土连梁。腰梁：设置在支护结构顶部以下传递支护结构与锚杆或内支撑支点力的钢筋混凝土梁或钢梁。支点：锚杆或支撑体系对支护结构的水平约束点。支点刚度系数：锚杆或支撑体系对支护结构的水平向反作用力与其位移的比值。嵌固深度：桩墙结构在基坑开挖底面以下的埋置深度。嵌固深度设计值：

3、根据基坑侧壁安全等级及支护结构验算条件确定的支护结构嵌固深度的设计值。地下水控制：为保证支护结构施工、基坑挖土、地下室施工及基坑周边环境安全而采取的排水、降水、截水或回灌措施。截水帷幕 用于阻截或减少基坑侧壁及基坑底地下水流入基坑而采用的连续止水体。土方工程土方工程1.1 概概 述述1.1.1 土的工程分类土的工程分类八大类八大类（16个个级别）级别）：松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚石。软石、次坚石、坚石、特坚石。1.1.2 土的工程性质土的工程性质1.土的可松性：土的可松性：自然状态下的土，经开挖，其体积因松散而增自然状态下的土，经开

4、挖，其体积因松散而增加，虽经回填压实，仍不能恢复成原来的体积。加，虽经回填压实，仍不能恢复成原来的体积。最终可松性系数最终可松性系数最初可松性系数最初可松性系数2土的密度：土的密度：天然密度：天然密度：指土在天然状态下单位体积的质量指土在天然状态下单位体积的质量（kg/m3）。）。土的干密度：土的干密度：指单位体积土中固体颗粒的质量，即土体孔隙指单位体积土中固体颗粒的质量，即土体孔隙中无水时的单位土重中无水时的单位土重（kg/m3）。指土中水的质量与土的固体颗粒质量之比。指土中水的质量与土的固体颗粒质量之比。3土的含水量：土的含水量：1.2土方工程机械化施工土方工程机械化施工1.5.1 推土机

5、：推土机：作业方法：下坡推土法；作业方法：下坡推土法；并列推土；并列推土；槽形推土；槽形推土；多铲集运；多铲集运；铲刀上附加侧板。铲刀上附加侧板。适用范围：场地清理、场地平整、适用范围：场地清理、场地平整、开挖深度不大的基坑、开挖深度不大的基坑、回填土等。回填土等。1.5.2 单斗挖土机：单斗挖土机：正铲、反铲、抓铲、拉铲。正铲、反铲、抓铲、拉铲。1正铲挖土机：正铲挖土机：工作特点：前进向上，强制切土。工作特点：前进向上，强制切土。适用范围：基坑内作业、适用范围：基坑内作业、3m以上无地下水的干燥基坑。以上无地下水的干燥基坑。停机面以上、含水量停机面以上、含水量30以下、一四类土的大型基坑以下

6、、一四类土的大型基坑开挖。开挖。作业方式：正向挖土、侧向卸土；作业方式：正向挖土、侧向卸土；正向挖土、后方卸土。正向挖土、后方卸土。2反铲挖土机：反铲挖土机：工作特点：后退向下、强制切土。工作特点：后退向下、强制切土。适用范围：开挖适用范围：开挖停机面以下、停机面以下、一至三类的砂土或粘土，最大挖一至三类的砂土或粘土，最大挖 土深度土深度46m。基坑、基槽、管沟等。基坑、基槽、管沟等。作业方式：沟端开挖；作业方式：沟端开挖；沟侧开挖。沟侧开挖。3抓铲挖土机：抓铲挖土机：工作特点：直上直下、自重切土。工作特点：直上直下、自重切土。适用范围：适用范围：停机面以下、停机面以下、开挖较松软的土（开挖较

7、松软的土（一二类土）一二类土），窄，窄 而深的基坑、沉井，特别是水下挖土。而深的基坑、沉井，特别是水下挖土。作业方式：立于作业面一侧。作业方式：立于作业面一侧。4拉铲挖土机：拉铲挖土机：工作特点：后退向下、自重切土。工作特点：后退向下、自重切土。适用范围：适用范围：停机面以下、停机面以下、一至三类土，较大基坑、沟渠，挖取一至三类土，较大基坑、沟渠，挖取 水下泥土。填筑路基、堤坝、水下泥土。填筑路基、堤坝、河道清淤。河道清淤。作业方式：沟端开挖；沟侧开挖。作业方式：沟端开挖；沟侧开挖。正铲挖掘机正铲挖掘机反铲挖掘机反铲挖掘机抓铲挖掘机抓铲挖掘机拉铲挖掘机拉铲挖掘机1.2 基坑工程基坑工程1.3.

8、1 土方边坡及其稳定：土方边坡及其稳定：m=B/H，m坡度系数坡度系数m的物理意义：当基坑深为的物理意义：当基坑深为1 1米时，边坡宽度的大小米时，边坡宽度的大小。边坡可以做成：直线形、折线形、踏步形边坡可以做成：直线形、折线形、踏步形。1.边坡坡度图边坡坡度图BH影响边坡系数影响边坡系数m大小的因素：大小的因素：2.土质；土质；挖土深度；挖土深度；施工期间边坡上的荷载；施工期间边坡上的荷载；土的含水率及排水情况；土的含水率及排水情况；边坡的留置时间。边坡的留置时间。*土含水量增加，对边坡稳定的影响：土含水量增加，对边坡稳定的影响：土含水量增加，将增大土的自重，从土含水量增加，将增大土的自重，

9、从 而使剪应力增加；而使剪应力增加；土含水量增加，土颗粒间粘结力减小，土含水量增加，土颗粒间粘结力减小，土的抗剪强度降低。土的抗剪强度降低。坡度大小可通过计算求得 对于地下水位低于基坑(槽)或管沟底面标高时，挖方深度在5 m以内，不加支撑的边坡的最陡坡度应按下表的规定。1.3.2 土壁支护土壁支护：三种类型：加固型支护、支挡型支护、混合型支护三种类型：加固型支护、支挡型支护、混合型支护。1.加固型支护：是对基坑边坡滑动棱体范围及其附近土体进行加固型支护：是对基坑边坡滑动棱体范围及其附近土体进行加固，改善其物理力学性能，使其成为具有一定强度和稳定性加固，改善其物理力学性能，使其成为具有一定强度和

10、稳定性的土体结构，从而保证土体结构，并兼有抗渗作用。的土体结构，从而保证土体结构，并兼有抗渗作用。按施工方法分：按施工方法分：深层搅拌水泥土桩墙支护；深层搅拌水泥土桩墙支护；高压喷射旋喷桩支护。高压喷射旋喷桩支护。2.支挡型支护：是利用设置在基坑土壁上的支挡构件承受土壁支挡型支护：是利用设置在基坑土壁上的支挡构件承受土壁的侧压力及其他荷载，保持土体结构的稳定。的侧压力及其他荷载，保持土体结构的稳定。按施工方法分：按施工方法分：土钉支护（土钉墙）；土钉支护（土钉墙）；土层锚杆支护；土层锚杆支护；排桩式支护；排桩式支护；板桩支护；板桩支护；钢木支撑。钢木支撑。*若按受力状态分：若按受力状态分：横撑

11、式支撑、板桩式支护结构（悬臂式、支撑式）、重力式支横撑式支撑、板桩式支护结构（悬臂式、支撑式）、重力式支护结构（如：地下砼连续墙）。护结构（如：地下砼连续墙）。重力式水泥土墙：重力式水泥土墙：水泥土墙是通过搅拌桩机将水泥与土进行搅拌，形成柱状的水泥水泥土墙是通过搅拌桩机将水泥与土进行搅拌，形成柱状的水泥加固土（搅拌桩），而构成重力式支护结构。加固土（搅拌桩），而构成重力式支护结构。重力式水泥土墙支护结构的设计包括：重力式水泥土墙支护结构的设计包括：整体稳定；整体稳定；抗倾覆稳定；抗倾覆稳定；抗滑移稳定；抗滑移稳定；位移；位移；其他：验算抗渗、墙体应力、地基强度。其他：验算抗渗、墙体应力、地基强

12、度。板桩：板桩：1板桩设计的五要素：板桩设计的五要素：板桩工程事故失败的主要原因板桩工程事故失败的主要原因：入土深度不够，在土压力的作用下，入土深度不够，在土压力的作用下，板板 桩的入土部分走动而出现坑壁滑坡；桩的入土部分走动而出现坑壁滑坡；板桩本身刚度不够，在土压力作用下失板桩本身刚度不够，在土压力作用下失 稳弯曲；稳弯曲；支撑或拉锚的强度不够；支撑或拉锚的强度不够；拉锚长度不足，锚碇失去作用而使土体拉锚长度不足，锚碇失去作用而使土体 滑动；滑动；板桩位移过大，造成周边环境的破坏。板桩位移过大，造成周边环境的破坏。入土深度；入土深度；截面弯矩；截面弯矩；支点反力；支点反力；拉锚长度；拉锚长度

13、；板桩位移。板桩位移。基坑支护结构设计与选型 设计原则:建筑基坑支护技术规程规定，在基坑开挖支护结构的设计中，为满足挡土结构的稳定性及保证对临近建筑物和设施不造成损害，应防止承载能力极限状态和正常使用极限状态承载能力极限状态和正常使用极限状态的发生。所谓承载能力极限状态，是指对应于支护结构达到最大承载能力或土体失稳、过大变形导致支护结构或基坑周边环境破坏。以锚杆式支护结构为例，破坏极限状态可分为以下两类，其他类型挡土结构可以以此类推。第一类承载能力极限状态为支挡结构本身和被支护土体的破坏，包括：1)支挡结构弯曲破坏；2)支挡结构嵌入深度不足，墙前被动土压力小于墙后主动土压力造成的破坏或由整体滑

14、动引起的破坏；3)锚杆锚固深度不足，抗拔承载力不够，锚杆被拔出，以及边坡的整体失稳；4)地下水冲刷或管涌造成的破坏等。第二类承载能力极限状态即由于支挡结构位移过大，造成临近建筑物和设施的结构性破坏或周围环境的破坏。建筑基抗支护技术规程规定的正常使用极限状态是指对应于支护结构的位移和变形影响了其本身或周围建筑物与设施的正常使用功能，或在支护结构发生超过允许的地下水的渗漏或流砂等现象，这类极限状态同样应引起重视。基坑支护结构设计应根据下表选用相应的侧壁安全等级及重要性系数。安全等级 破坏后果 0 一级 支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周变环境及地下结构施工影响很严重 1.10 二级 支护结构

15、破坏、土体失稳或过大变形对基坑周变环境及地下结构施工影响一般 1.00 三级 支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周变环境及地下结构施工影响不严重 0.90 基坑支护结构选型支护结构可根据基坑周边环境、开挖深度、工程地质与水文地质、施工作业设备和施工季节等条件，选用排桩、地下连续墙、水泥土墙、逆作拱墙、土钉墙、锚杆或采用上述型式的组合。结构型式 适用条件 排桩或地下连续墙 1适于基坑侧壁安全等级一、二、三级2悬臂式结构在软土场地中不宜大于5m 3当地下水位高于基坑底面时，宜采用降水、排桩加截水帷幕或地下连续墙 水泥土墙 1基坑侧壁安全等级宜为二、三级2水泥土桩施工范围内地基土承载力不宜大于1

16、50kPa3基坑深度不宜大于6m 土钉墙 1基坑侧壁安全等级宜为二、三级的非软土场地2基坑深度不宜大于12m 3当地下水位高于基坑底面时，应采取降水或截水措施 逆作拱墙 1基坑侧壁安全等级宜为二、三级2淤泥和淤泥质土场地不宜采用3拱墙轴线的矢跨比不宜小于1/84基坑深度不宜大于12m 5地下水位高于基坑底面时，应采取降水或截水措施 基坑开挖与支护监控 基坑开挖前应作出系统的开挖监控方案，监控方案应包括监控目的、监测项目、监控报警值、监测方法及精度要求、监测点的布置、监测周期、工序管理和记录制度以及信息反馈系统等。监测点的布置应满足监控要求，从基坑边缘以外12倍开挖深度范围内的需要保护物体均应作

17、为监控对象。1.3.4 降水降水降水方法：降水方法：集水坑降水法、井点降水法。集水坑降水法、井点降水法。1集水坑降水法：集水坑降水法：是在基坑开挖过程中，沿坑底周围或中央开挖有一定坡是在基坑开挖过程中，沿坑底周围或中央开挖有一定坡度的排水沟，在坑底每隔一定距离设一个集水坑，地下度的排水沟，在坑底每隔一定距离设一个集水坑，地下水通过排水沟流入集水坑中，然后用水泵抽走。水通过排水沟流入集水坑中，然后用水泵抽走。适用范围：面积较小、土质较好、适用范围：面积较小、土质较好、粗颗粒土层或粘性土层、粗颗粒土层或粘性土层、降水深度不大降水深度不大的基坑（槽）开挖工程。的基坑（槽）开挖工程。集水坑的设置：集水

18、坑的设置：抽水设备：抽水设备：离心泵、潜水泵、软轴水泵。离心泵、潜水泵、软轴水泵。流砂的产生与防治：流砂的产生与防治：产生的原因：产生的原因：防治方法：防治方法：改变动水压力方向；改变动水压力方向；减小动水压力，增大渗流路径。减小动水压力，增大渗流路径。Q F GDh1Fh2Fh1Lh2TLF2井点降水法：井点降水法：3轻型井点：轻型井点：轻型井点设备：轻型井点设备：管路系统：滤管、井点管、弯联管、总管。管路系统：滤管、井点管、弯联管、总管。抽水设备：真空泵、射流泵、隔膜泵。抽水设备：真空泵、射流泵、隔膜泵。井点类型井点类型K(m/d)H(m)轻型井点轻型井点0.15036（612）喷射井点喷

19、射井点0.12820电渗井点电渗井点0.1管井井点管井井点2020035深井井点深井井点1025015 轻型井点布置：轻型井点布置：平面布置：平面布置：单排线状布置：单排线状布置：B6m双排线状布置；双排线状布置；环状布置。环状布置。高程布置：高程布置：L基坑防护临边防护：1、深度超过2米的基坑施工，其临边应设置防止人及物体滚落基坑的安全防护措施。2、基坑周边必须设置防护栏杆。上下通道：人员上下基坑应有专用通道。作业环境：1、基坑内作业应有安全立足点2、垂直交叉作业必须有隔离防护措施坑边荷载：1、在挖方边坡上侧堆土及材料时，应与边缘保持一定距离，以保持边坡的稳定。（当土质良好时堆放在0.8米以外，高度不宜超过1.5米）2、在基槽、地沟的边缘不得堆放机械、铺设轨道及通行车辆，以防受力过大而塌方。必须安放机械或通过车辆时，要采取妥善的加固措施。堆土离沟边不得小于1米，也不得将土卸于施工区的通道上或其他作业区，可用薄板或低矮的建筑路障把挖掘的土围起来。