基坑开挖与支护.pptx

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1、一、基坑工程的概念第1页/共113页第一节第一节 概概 述述一、基坑工程的概念一、基坑工程的概念基坑是为了修筑建筑物的基础或地下室、埋设市政工程的管道以及开发地下空间（如地铁车站、地下商场）等所开挖的地面以下的坑。基坑支护（围护）工程是指在基坑开挖时，为了保证坑壁不致坍塌、保护主体地下结构的安全以及使周围环境不受损害所采取的工程措施的总称。第2页/共113页在基坑施工时，有的有支护措施，称之为有支护基坑工程；有的则没有支护措施，称之为无支护基坑工程。第3页/共113页对基坑支护体系的要求可以分为三个方面：(1)保证基坑四周边坡的稳定性，满足地下室施工有足够空间的要求，也就是说基坑支护体系要能起

2、到挡土的作用，这是土方开挖和地下室施工的必要条件；(2)保证基坑四周相邻建筑物、构筑物和地下管线在基坑工程施工期间不受损害。这要求在支护体系施工、土方开挖及地下室施工过程中控制土体的变形，使基坑周围地面沉降和水平位移控制在容许范围以内；(3)保证基坑工程施工作业面在地下水位以上。支护体系通过截水、降水、排水等措施，保证基坑工程施工作业面在地下水位以上。第4页/共113页二、基坑围护工程设计的内容（一）支护结构 支护结构是指基坑围护工程中采用的围护墙体（包括防渗帷幕）以及内支撑系统（或土层锚杆）等的总称。1围护墙体（包括防渗帷幕）围护墙体是指承受坑内外水、土侧压力以及内支撑反力或锚杆拉力的墙体，

3、是保证坑壁稳定的一种临时挡墙结构。防渗帷幕的作用是在防止坑外的水渗流入坑内，并控制由于坑内外水头差造成的流砂及管涌等现象（图61）。第5页/共113页第6页/共113页2.内支撑系统 内支撑系统是由围檩、支撑杆件以及立柱等组成的结构体系，其作用是和坑底被动区土体共同平衡围护墙体外的主动区压力（包括土压力、水压力及地面荷载引起的侧压力）。围檩是一道或几道沿着围护墙体内侧设置，把围护墙体所受的力相对均匀地传递给内支撑杆件的水平向梁。支撑杆件承受着围檩传来的轴力和弯矩。立柱的作用一方面是承受支撑及施工荷载的重量，另一方面增加对支撑杆件的约束（图61）。3.土层锚杆 土层锚杆是一种一端固定在开挖基坑外

4、的稳定地层内，另一端与围护墙相连接的受拉杆件。其作用同上述的内支撑系统，它不是设置在基坑内，使基坑内有宽敞的工作环境。第7页/共113页（二）地基加固 为提高围护墙被动侧土体的强度及模量、减少主动侧土压力以及抵抗坑底承压水等而在围护墙内外侧对地基进行加固的措施。地基如固从施工工艺上分类往往有：(1)水泥土深层搅拌桩；(2)旋喷桩；（3)注浆。从加固位置来分类有：(1)围护墙体的被动侧：提高被动区土的抗力，减少围护墙侧向位移（见图61）。(2)围护墙体的主动侧：减少主动区土的压力，同时还可起到增强防渗帷幕的作用。（3)坑底以下：在开挖前于坑底以下与围护墙底平面以上之间某范围内做一不透水加固土层，

5、并与周围墙体连成整体，利用加固土层以上土重来平衡和抵抗承压水。第8页/共113页（三）井点降水 在基坑开挖前，在坑内四周预先埋入深于坑底的一系列井管，利用抽水设备连续抽水，在井管周围形成降水漏斗，使地下水位低于坑底的降水方法。（四）土方开挖 分层分块将坑底以上土体挖除，开挖顺序应根据整个基坑体系的稳定等计算确定。（五）监测 监测是指在基坑工程施工过程中，对基坑围护结构及其周围地层、附近建筑物、地下管线等的受力和变形进行的量测。其目的主要在于确保基坑工程本身的安全；对基坑周围环境进行有效的保护；检验设计所采用参数及假定的正确性，并为改进设计、提高工程整体水平提供依据。第9页/共113页三、基坑工

6、程特点三、基坑工程特点（一）基坑支护体系是临时结构，安全储备较小，具有较大的风险性（二）基坑工程具有很强的区域性（三）基坑工程具有很强的个性（四）基坑工程综合性强（五）土压力特点（六）基坑工程具有较强的时空效应（七）基坑工程是系统工程（八）基坑工程的环境效应 第10页/共113页四、基坑工程发展概况四、基坑工程发展概况基坑工程在我国进行广泛的研究是始于20世纪80年代初，当时我国的改革开放方兴未艾，基本建设如火如荼，高层建筑不断涌现，相应地基础埋深不断增加，开挖度也就不断发展。支护结构最早用木桩，现在常用钢筋混凝土桩、地下连续墙、钢板桩以及通过地基处理方法采用水泥土挡墙、土钉墙等。钢筋混凝土桩

7、设置方法有钻孔灌注桩、人工挖孔桩、沉管灌注桩和预制桩等。第11页/共113页第二节第二节 基坑支护结构的类型和特点基坑支护结构的类型和特点 第12页/共113页一、常用支护结构形式一、常用支护结构形式 如前文所述，基坑支护结构体系一般包括挡土和止水两个部分。支护结构形式主要可以分为下述几类：(1)放坡开挖及简易支护；(2)悬臂式支护结构；(3)重力式挡土墙；(4)内撑式支护结构；(5)拉锚式支护结构；(6)土钉墙支护结构；(7)其他形式支护结构，主要有门架式支护结构，拱式组合型支护结构；喷锚网支护结构；沉井支护结构；加筋水泥土墙支护结构；冻结法支护等。第13页/共113页二、重力式挡土墙二、重

8、力式挡土墙 重力式挡土墙是一种常用的挡土结构，它是依靠挡土墙本身的自重来平衡坑内外土压力差，目前在工程中用得较多的水泥土重力式支护结构，墙身材料通常采用水泥土搅拌桩、旋喷桩等（见图6一2），由于墙体抗拉抗剪强度较小，因此墙身需做成厚而重的刚性墙以确保其强度及稳定。重力式挡土墙具有结构简单、施工方便、施工噪音低、振动小、速度快、止水效果好、造价经济等优点。缺点是宽度大，需占用基地红线内一定面积，而且墙身位移较大。重力式挡土墙主要适用于软土地区、环境要求不高、开挖深度7m的情况。第14页/共113页水泥土重力式支护结构示意图如图12-2(b)所示。采用水泥搅拌桩组成，有时也采用高压喷射注浆法形成。

9、为了节省投资，常采用格珊体系，如图12-3所示。第15页/共113页三、排桩或地下连续墙式挡土结构三、排桩或地下连续墙式挡土结构（一）排桩或地下连续墙式挡土结构的类型第16页/共113页(1)悬臂桩墙式挡土结构：悬臂式支护结构示意图如图12-2(a)所示。不设置内支撑或土层锚杆等，基坑内施工方便。悬臂式支护结构常采用钢筋混凝土钻孔灌注桩、人工挖孔灌注桩、沉管灌注桩及钢筋混凝土预制桩、木桩、钢板桩、地下连续墙等形式。悬臂式支护结构依靠足够的入土深度和结构的抗弯刚度来维持整体稳定和结构的安全。悬臂式结构由于墙身刚度小，所以内力和变形均较大，适用于土质较好、开挖深度较浅的基坑工程，当环境要求较高时，

10、不宜用于开挖较深的基坑。第17页/共113页(2)单层或多层内支撑桩墙式挡土结构：设置的内支撑可有效地减少围护墙体的内力和变形，通过设置多道支撑可用于开挖很深的基坑。但设置的内支撑对土方的开挖以及地下结构的施工带来较大不便。内支撑可以是水平的，也可以是倾斜的。第18页/共113页第19页/共113页内撑式支护结构由支护结构体系和内撑体系两部分组成。支护结构体系常采用密排钢筋混凝土桩和地下连续墙。内撑体系可采用水平支撑和斜支撑。根据不同开挖深度又可采用单层水平支撑、二层水平支撑及多层水平支撑，分别如图12-4(a)、(b)及(d)所示。当基坑平面面积很大，而开挖深度不太大时，宜采用单层斜支撑如图

11、12-4（c）所示。内撑常采用钢筋混凝土梁、钢管、型钢格构式支撑等。钢筋混凝土支撑体系的优点是刚度好、变形小，而钢管支撑的优点是钢管可以回收，且加预压力方便。内撑式支护结构适用范围广，可适用各种土层和基坑深度第20页/共113页(3)单层或多层土层锚杆桩墙式挡土结构：通过固定于稳定土层内的锚杆来减少围护墙体的内力与变形，设置多层锚杆，可用于开挖深度较大的基坑。拉锚式支护结构由挡土的支护桩和提供锚拉力的锚固部分组成。支护桩常采用钢筋混凝土密排桩、地下连续墙、钢板桩等，与内撑式支护结构相同。锚固体系可分为锚杆式和地面拉锚式两种。随基坑深度不同，锚杆式也可分为单层锚杆、二层锚杆和多层锚杆。地面拉锚式

12、支护结构和双层锚杆式支护结构示意图，分别如图12-5(a)和（b）所示。地面拉锚式需要有足够的场地设置锚桩，或其他锚固物。锚杆式需要地基上能提供锚杆较大的锚固力。锚杆式较适用于砂土地基，或粘土地基。由于软粘土地基不能提供锚杆较大的锚固力，所以很少使用。第21页/共113页第22页/共113页（二）组成部件类型及特点 1.围护桩墙的类型及特点 (1）钢板桩钢板桩截面形式有多种，如：拉森U形、H形、Z形、钢管等。其优点是材料质量可靠，防水性能较好，软土中施工速度快、简单，可重复使用，占地小，结合多道支撑，可用于较深基坑。不足的是价格较贵，施工噪音及振动大，刚度小，变形大，需注意接头防水，拔桩时容易

13、引起土体移动，导致周围环境发生较大沉降。有些钢板桩（如H形钢板桩、钢管）需另设咬合装置做到自防水，否则还需采取防渗措施。第23页/共113页第24页/共113页(2)钢筋混凝土板桩 如图6 4所示，截面有矩形榫槽结合、工字形薄壁和方形薄壁三种形式。矩形榫槽结合的截面形式厚度可以做到50 cm，长度可以做到20m，宽度一般为40-70 cm。板桩两侧设置阴阳榫槽，打桩后可灌浆，堵塞接头渗漏。工字形及方形薄壁截面在50 cm X 50 cm左右，壁厚8-12 cm，采用预制和现浇相结合的制作方式，此外在板桩中间需结合注浆来防渗。钢筋混凝土板桩的优点是比钢板桩造价低。缺点是施工不便、工期长、施工噪音

14、、振动大及挤土大，接头防水性能较差。不宜在建筑密集的市区内使用，也不适用于在硬土层中施工。第25页/共113页（3）钻孔灌注桩 钻孔灌注桩作为围护桩的几种平面布置如图6一5所示，桩径一般在600-1200 mm,当地下水位较低时，包括间隔排列在内都无须采取防水措施。当地下水位较高时，相切搭接排列往往因施工中桩的垂直度不能保证以及桩体缩颈等原因，达不到自防水效果，因此常采用间隔排列与防水措施相结合的形式，可以采用深层搅拌桩、旋喷桩或注浆等作为防水措施。钻孔灌注桩的优点是施工噪音低，振动小，对环境影响小，自身刚度、强度较大。缺点是施工速度慢，质量难控制，需处理泥浆，自防水差，需结合防水措施，整体刚

15、度较差。适用于软上地层，开挖深度可在5-12 m，甚至更深，在砂砾层和卵石中施工慎用。其他如树根桩、挖孔灌注桩等与其相似。第26页/共113页第27页/共113页（4）SMW工法 在水泥土搅拌桩内插入H型钢或其他种类的受拉材料，形成一种同时具有受力和防渗两种功能的复合结构形式，即劲性水泥土搅拌桩法，日本称为SMW工法。其平面布置形式有多种，如图6一6所示。SMW工法的优点是施工噪音低，对环境影响小，止水效果好，墙身强度高。缺点是应用经验不足，H型钢不易回收且其造价较高。凡适合应用水泥土搅拌桩的场合均可采用SMW工法，开挖深度可较大，应用前景较好。第28页/共113页（5)地下连续墙 在基坑工程

16、中，其平面布置的几种形式如图6一7所示。连续墙壁厚通常有60 cm,80 cm及100 em,深度可达数10 m。地下连续墙的优点是施工噪音低，振动小，整体刚度大，能自防渗，占地少，强度大。缺点是施工工艺复杂，造价高，需处理泥浆。适用于软弱地层，在建筑密集的市区都可施工，常用于开挖l0 m以上深度的基坑，还可同时作为主体结构的组成部分。第29页/共113页第30页/共113页 2.内支撑结构的类型和特点 （1）按材料分类 现浇钢筋混凝土截面一般为矩形。具有刚度大、强度易保证、施工方便、整体性好、节点可靠、平面布置形式可灵活多变等优点。但支撑浇筑及其养护时间长，导致围护结构暴露状态的时间长以及影

17、响工期，此外自重大，拆除支撑有难度且对环境影响大。钢结构截面一般为单股钢管、双股钢管；单根工字（或槽、H型）钢，组合工字（或槽、H型）钢等。安装、拆卸方便，施工速度快，可周转使用，可加预应力，自重小。缺点是施工工艺要求较高，构造及安装相对较复杂，节点质量不易保证，整体性较差。此外，有的基坑支撑采用钢支撑及钢筋混凝土支撑相结合的形式，因此可各取所长。第31页/共113页（2)按布置形式分类第32页/共113页纵横对撑构成的井字形 这种布置形式安全稳定，整体刚度大。缺点是土方开挖及主体结构施工困难，拆除困难，造价高。此种形式往往在环境要求很高、基坑范围较大时采用。井字形集中式布置 挖土及主体结构施

18、工相对较容易。缺点是整体刚度及稳定性不及井字形布置。角撑结合 对撑挖土及主体结构施工较方便。缺点是整体刚度及稳定性不及井字形布置的支撑。基坑的范围较大以及坑角的钝角太大时不宜采用。边桁架 挖土及主体结构施工较方便，但整体刚度及稳定性相对较差。适用的基坑范围不宜太大。圆形环梁 较经济，受力较合理，可节省钢筋混凝土用量，挖土及主体结构施工较方便。但坑周荷载不均匀，土性软硬差异大时慎用。竖直向斜撑 优点是节省立柱及支撑材料。缺点是不易控制基坑稳定及变形，与底板及地下结构外墙连接处结构难处理。适用于开挖面积大而挖深小的基坑。逆筑法 节省材料，基坑变形较小。缺点是对土方开挖及地下整个工程施工组织提出较高

19、的技术要求。在施工场地受限制或地下结构上方为重要交通道路时采用。第33页/共113页3.土层锚杆的类型及特点如图6一9所示，土层锚杆体系由围檩、托架及锚杆三部分组成。腰梁可采用工字钢、槽钢或钢筋混凝土结构，托架材料为钢材或钢筋混凝土，锚杆由锚杆头部、拉杆及锚固体三部分组成，锚杆头部将拉杆与围护墙牢固地连接起来，使支护结构承受的土侧向压力可靠地传递到拉杆上去并将其传递给锚固体，锚固体将来自拉杆的力通过摩阻力传递给地基稳固的地层中去。土层锚杆的优点是基坑开敞，坑内挖土及地下主体结构施工方便，造价经济。适用于基坑周围有较好土层，以利于锚杆锚固，锚杆施工范围内无障碍物，周围环境允许打设锚杆等条件。缺点

20、是稳定性及变形依赖于锚固的效果。第34页/共113页第35页/共113页四、逆作拱墙挡土结构四、逆作拱墙挡土结构 第36页/共113页五、土钉支护五、土钉支护第37页/共113页土钉支护是以土钉作为主要受力构件的边坡支护技术，它由密集的土钉群、被加固的原位土体、喷射混凝土面层和必要的防水系统组成。土钉是用来加固或同时锚固现场原位土体的细长杆件。通常采用土中钻孔、放入变形钢筋（即带肋钢筋）并沿孔全长注浆的方法做成。土钉依靠与土体之间的界面粘结力或摩擦力，在土体发生变形的条件下被动受力，并主要承受拉力作用。土钉也可采用钢管、角钢等作为钉体，采用直接击入的方法置入土中。土钉墙支护结构的机理可理解为通

21、过在基坑边坡中设置土钉，形成加筋土重力式挡墙起到挡土作用。土钉墙支护适用于地下水位以上或人工降水后的粘性土、粉土、杂填土及非松散砂土、卵石土等，不适用于淤泥质土及未经降水处理的地下水位以下的土层地基中基坑支护。第38页/共113页第三节第三节 基坑支护工程结构设计基坑支护工程结构设计 第39页/共113页一、基坑支护工程结构设计依据一、基坑支护工程结构设计依据（一）基坑工程的等级 基坑工程根据其重要性分成若干个等级，各地区的划分标准不尽相同。不同等级的基坑设计时其安全系数、变形控制标准等要求是不一样的。（二）国家及地区的有关规范规程建筑基坑支护技术规程(JGJI 20-99)等 地区规程 钻孔

22、灌注桩、深层搅拌桩、地下连续墙和土钉墙等设计施工技术规程规范以及钢结构、钢筋混凝土结构以及地基基础设计规范等 第40页/共113页（三）场地岩土工程地质勘察资料 1.工程地质资料 2.水文地质资料（四）周围环境资料（四）周围环境资料 （五）主体结构的设计资料（五）主体结构的设计资料 （六）施工条件（六）施工条件 第41页/共113页二、基坑工程设计所需资料及设计内容二、基坑工程设计所需资料及设计内容（一）设计所需资料（二）基坑工程支护体系设计内容 (1)支护体系的选型，包括支护结构形式和止水结构；(2)支护结构的强度和变形计算（对锚撑结构，包括锚固体系或支撑体系）；(3)止水结构的设计计算；(

23、5)基坑挖土施工组织设计；(6)监测设计及应急措施的制定。第42页/共113页三、支护结构设计三、支护结构设计（一）静力平衡法悬臂式支护桩的入土深度t和最大弯矩Mmax的计算可采用静力平衡法，第43页/共113页(1)通过试算确定支护桩埋入深度t1。先假定埋入深度为tl，然后将净主动土压力acd和净被动土压力def对e点取力矩，要求由def产生的抵抗力矩大于由acd所产生的倾覆力矩的2倍，即防倾覆的安全系数为2以上。（2）确定实际所需深度t。将通过试算求得的t：增加15作为t，以确保支护桩的稳定。(3)求桩身剪力为零的点9处的入土深度tea通过试算求出g点，该点净主动土压力acd应等于净被动土

24、压力dgh。(4)计算最大弯矩M nax，此值应等于土压力acd和dgh绕9点的力矩之差值。(5）选择支护桩截面，根据求得的桩身最大弯矩和板桩材料的允许应力（钢板桩）计算支护桩配筋（钢板桩选择最小横截面积，确定板桩型号）。第44页/共113页（二）等值梁法 对有支撑或锚杆的支护结构，可将支护桩视为两段假想梁，其中上一段梁为简支梁，下一段梁为一端简支、另一端为固端的一次超静定梁，解得支撑反力T和支护桩的内力，称等值梁法，又称为假想铰法。等值梁法其关键在于确定假想铰Q Q的位置。通常可假定假想铰为支护桩上土压力为零的那一点，也可取假想铰的位置为离入面距离为y y的那一点y=(0y=(01 1 0

25、02)H2)H，H H为基坑开挖深度。第45页/共113页第46页/共113页（三）弹性抗力法 静力平衡法和等值梁法均是不考虑土与支护结构相互作用的近似方法，实际上，作用在支护桩上的土压力与支护桩的变形有关。弹性抗力法是将支护桩作为竖置于土中的弹性地基梁，将坑底以下土以连续分布的弹簧来模拟，开挖面以上作用主动土压力，将开挖面以上土体视为超载，其所产生的土压力作用于开挖面以下。其计算模型见图12-11。第47页/共113页第48页/共113页第四节第四节 重力式水泥土挡墙设计重力式水泥土挡墙设计第49页/共113页一、设计内容一、设计内容（一）墙体的宽度和深度 墙体宽度和深度的确定与基坑开挖深度

26、、范围、地质条件、周围环境、地面荷载以及基坑等级等有关。初步设计时可按经验确定，一般墙宽可取为开挖深度的0.6-0.8倍，坑底以下插入深度可取为开挖深度的0.8-1.2倍。初步确定墙体宽度和深度后，要进行整体圆弧滑动、抗滑、抗倾覆、墙体结构强度以及抗渗验算，以验证是否满足要求。（二）宽度方向的布桩形式 最简单的布置形式就是不留空档，打成实体，但这样做较浪费，为节约工程量，常做成格栅式。第50页/共113页（三）墙体强度 一般采用#425普通硅酸盐水泥，水泥土围护体的强度要求龄期一个月的无侧限抗压强度不小于0.8 MPa。掺入外掺剂具有改善土性、提高强度、节约水泥、促进早强、缓凝或减水等作用，外

27、掺剂的使用与水泥品种、水灰比、气候条件等有关，选用时应有一定经验或事先进行室内试块试验。粉煤灰是具有较高活性和明显的水硬性的工业废料，可明显提高水泥土强度及早期增长速度；三乙醇胺为早强剂，一般为0.05%-0.2；木质素磺酸钙为减水剂，起减水作用，可以增加水泥浆稠度，利于泵送，一般为0.20.5。第51页/共113页（四）其他加强措施 1.坑底加固 2.墙身插毛竹或钢筋 插毛竹时，毛竹的小头直径宜不小于5 cm，长度宜不小于开挖深度，插毛竹能减少墙体位移和增强墙体整体性；插钢筋时，钢筋长度一般为1-2 m，由于钢筋与水泥土接触面积小，所能提供的握裹力有限，但施工方便。3.墙顶现浇混凝土路面 厚

28、度不小于150 mm，内配双向钢筋网片，不但便于施工现场运输，也利于加强墙体整体性，防止雨水从墙顶渗人挡墙格栅而损坏墙体。第52页/共113页二、土压力计算二、土压力计算 作用于重力式水泥土挡墙上的侧压力可按朗金理论计算，即假设墙面竖直光滑，墙后土面水平，土体处于极限平衡状态。地下水位以下的土体侧压力有两个计算原则，即水土合算和水土分算。1.水土分算原则即分别计算土压力和水压力。两者之和即总的侧压力。这一原则适用于土的渗透性较好的土层，如砂土、粉土和粉质粘土。2.水土合算原则适用于不透水的粘土层，并采用天然重度。第53页/共113页三、基本验算三、基本验算重力式水泥土挡墙的验算主要有以下一些内

29、容：(l)抗倾覆验算；(2)抗滑验算；(3)抗渗验算；(4)整体圆弧滑动稳定验算；(5)墙体结构强度验算。第54页/共113页第55页/共113页（一）抗倾覆验算抗倾覆验算常以绕墙趾A点的转动来分析，计算公式为第56页/共113页（二）抗滑验算抗滑验算指墙体沿围护墙底面的抗滑动验算，其验算公式为第57页/共113页（三）抗渗验算由于基坑开挖时要求坑内无积水，坑内外将存在水头差。当坑底下为砂土时，需验算墙角渗流向上溢出处的渗流坡降，以防止出现流砂现象；当坑底为粘性土层而其下有砂土透水层时，也需进行渗流验算。第58页/共113页（四）整体圆弧滑动稳定验算 水泥土挡墙常用于软土地基，整体稳定验算是一

30、项重要的验算内容，可采用瑞典条分法，按圆弧滑动面考虑，并采用等代重度法考虑渗流力的作用，土体抗剪强度可采用总应力法计算。计算公式如下：第59页/共113页第60页/共113页一般最危险滑动面取在墙底以下0.5-1.Om，滑动圆心位置一般在墙上方，靠近基坑内侧。按式(6一12）通过试算找出安全系数最小的最危险滑动面，相应的安全系数即为整体圆弧滑动稳定安全系数。验算切墙滑弧安全系数时，可取墙体强度指标=0，c=（1/15一1/10)qu，当水泥土无侧限抗压强度qu1 MPa时，可不计算切墙滑弧安全系数。（五）墙体结构强度验算 第61页/共113页第62页/共113页第五节第五节 基坑稳定性分析基坑

31、稳定性分析一、概述二、整体滑动失稳验算 三、基坑隆起验算四、渗流破坏验算 五、孔隙水压力对基坑稳定性的影响 六、基坑的瞬间稳定性和长期稳定性 第63页/共113页第六节第六节 井点降水及土方开挖井点降水及土方开挖一、井点降水（一）井点类型的选择（二）降水系统的布置第64页/共113页一、井点降水（一）井点类型的选择第65页/共113页（二）降水系统的布置 1.轻型井点 轻型井点系统由井点管、连接管、集水总管及抽水设备等组成。2.喷射井点 喷射井点根据其工作时使用液体和气体的不同，分为喷水井点和喷气井点两种，其设备主要由喷射井点、高压水泵（或空气压缩机）和管路系统组成。3.深井井点 深井井点是在

32、坑内每隔一定距离设置一个管井，每个井单独用一台水泵不断抽水来降低地下水位。深井井点的间距为14-18 m，深井泵吸水口宜高于井底1.0m以上。4.电渗降水 第66页/共113页（三）降水观测 降水过程中的观测非常重要，通常有以下几个观测措施。1流量观测 采用流量表或堰箱来观测，发现流量过大而水位降低缓慢甚至降不下去时，应考虑改用流量较大的离心泵，反之，则可改用小泵以免离心泵无水发热并节约电能。2.地下水位观测 可用井点管作观测井，在开始抽水时，每隔-011测一次，以观测整个系统的降水机能；0 d后或降水达到预定标高前，每日观测1一2次；地下水位降到预期标高后，可数日或一周测一次，但若遇下雨，特

33、别是暴雨时，须加强观测。（四）井点管拔除第67页/共113页二、土方开挖二、土方开挖 1.挖土与支撑及浇垫层的关系2.开挖底标高不同时的处理3.中心岛盆式开挖 4.其他注意事项 第68页/共113页第七节第七节 基坑监测与环境监护基坑监测与环境监护一、监测项目的选择二、现场测试前的准备工作三、现场测试 四、监测资料整理 第69页/共113页一、监测项目的选择一、监测项目的选择 第70页/共113页第71页/共113页第72页/共113页二、现场测试前的准备工作二、现场测试前的准备工作 1.现场调查 2.测点选用及其埋设与保护第73页/共113页三、现场测试三、现场测试 第74页/共113页四、

34、监测资料整理四、监测资料整理 第75页/共113页12 基坑支护工程12.1 概述12.1.1 支护的目的与作用1、基坑支护的目的（1）确保基坑开挖和基础结构施工安全、顺利；（2）确保基坑临近建筑物或地下管道正常使用；（3）防止地面出现塌陷、坑底管涌发生。2、基坑支护的作用 挡土、挡水、控制边坡变形。3、基坑工程的基本技术要求（1）安全可靠性；（2）经济合理性；（3）施工便利性和工期保证性。基础工程第76页/共113页基础工程第77页/共113页基础工程第78页/共113页基础工程第79页/共113页基础工程第80页/共113页基础工程第81页/共113页基础工程第82页/共113页基础工程第

35、83页/共113页基础工程第84页/共113页基础工程第85页/共113页 12.1.2 支护结构的类型及适用条件（1）无围护放坡开挖；（2）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、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。（3）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。第86页/共113页基础工程第87页/共113页基础工程第88页/共113页 （5）开槽施工法：）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

36、内的全部土体，构筑中央部分的基础工程。（6）墙墙前前被被动动区区土土体体加加固固法法：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。12.1.2 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）中中央央开开挖挖施施工工法法：先施工基坑四周排桩，桩内放坡开挖后施工中央部分基础工程，待完工后再挖除排桩内侧土体，边挖边用支撑杆将支护排桩与中央部分基础工程支撑起来，最后再施工周边基础工程。第89页/共113页基础工程第90页/共113页基础工程第91页/共113页基础工程第92页/共113页12.1.2

37、 支护结构的类型及适用条件支护结构的类型及适用条件（12）逆作法；（）逆作法；（8）沉井法；（）沉井法；（9）土钉墙支护；）土钉墙支护；（10）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H钢桩组合支护等。第93页/共113页 12.1.3 支护结构方案的选择支护结构方案的选择 根据场地、地层、基坑深度、设备等条件选择支护的方法，并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：（1）粘性土、粉质粘土等强度较高的地基，当基坑深度H6m时，用土钉支护，若地下水位高

38、，进行降水或施工防渗墙配合来土钉使用；也可采用锚杆桩墙支护的方案，锚杆层数不宜超过四层。（2）淤泥质或饱和粘性土等软弱地基，当H12m时，且只考虑边坡稳定时，优先选用水泥土搅拌桩等重力式支护方案；当基坑较深时，可采用地下连续墙内支撑支护的方案或逆作法施工。（3）对于松散的砂土层或粉细砂土层，可用化学注浆加固与桩墙支护相结合的支护方案；其次为土钉支护及地下连续墙的施工方案，也可考虑用插筋补强及网状结构树根桩的支护方案。第94页/共113页 12.1.3 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

39、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95页/共113页 12.2 支护结构的受力及破坏形式支护结构的受力及破坏形式 12.2.1 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）浅浅埋埋单单锚锚式式板板桩桩：插入土体

40、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）深深埋埋单单锚锚式式板板桩桩：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）多多层层锚锚拉拉式式板板桩桩：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96页/共113页 12.2.2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、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：（1）以Rankine、Coulomb等理论公式计算的土压力；使用时应注意地基土的c、的取值。计算时还应考虑地面荷载、地面不规则几何形状等对桩墙侧

41、土压力的影响。土压力与水压力可分开计算，也可合并计算；合并计算时地下水以下土的重度取饱和含水重度，降水后土层按稍湿状态考虑。对于粘性土，可忽略粘聚力，适当增加内摩擦角来计算。（2）由土压力计等测定换算的实测值为基础的土压力分布模型(图示法)或侧压系数法，亦称用表观土压力系数计算的土压力，图示法中采用较多的是Terzaghi-Peck所建议的土压力分布模型法。第97页/共113页 12.2 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98页/共113页 12.2.2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、基坑底桩前土压力计算取值、基坑底桩前土压力计

42、算取值 基坑底桩前土抗力常采用的是Rankine公式计算，由于计算出来的被动土压力是以极限状态为前提的，当被动土压力达到理论计算值时，其围护结构的变形位移将很大，一般达到坑深或桩墙高度的5%，这么大的变形位移是基坑支护结构所不能允许的。因此，对于基坑支护被动土压力计算中，一般取其折减系数=0.30.5。3、护桩与土体间的摩擦作用、护桩与土体间的摩擦作用 桩墙支护结构在土压力作用下发生变形变位时，护桩和土体之间有相对位移而产生摩擦力，摩擦力将使桩墙后的主、被动土压力减小；相反确使桩墙前面的被动土压力增大。为此进行支护结构设计时应考虑桩墙与土体的摩擦作用，即将墙前、后的被动土压力乘以修正系数.第9

43、9页/共113页 12.2.2支护板桩的侧向土压力计算支护板桩的侧向土压力计算 但为慎重起见对主动土压力可不进行折减。一般使墙前被动土压力增大的修正系数可取K=1.52.8；使墙后被动土压力减小的修正系数可取K=1.00.35。修正系数与土的内摩擦角有关，值越大，修正系数K越大,而K越小。实际工程设计计算中，为简化起见，既不进行被动土压力理论计算值的折减，也不进行因摩擦作用而使墙前被动土压力增大的修正。第100页/共113页 1、支护结构的破坏形式、支护结构的破坏形式（1）支锚结构系统破坏；(2)板桩底部向基坑内侧移;（3）板桩弯曲破坏；(4)整体圆弧滑动；（5）基坑底管涌发生。12.2.3

44、支护结构的破坏形式支护结构的破坏形式第101页/共113页 12.2.3 支护结构的破坏形式支护结构的破坏形式 2、支护结构设计应考虑的问题、支护结构设计应考虑的问题（1）确保锚杆（支撑）的强度与稳定；（2）板桩的入土深度应满足要求；（3）板桩截面尺寸、间距、抗弯强度够用；（4）基坑底稳定验算满足要求。第102页/共113页 12.3 支护板桩的设计计算支护板桩的设计计算12.3.1 悬臂式板桩的计算悬臂式板桩的计算 1、单排式板桩计算、单排式板桩计算 第103页/共113页 12.3.1 悬臂式板桩的计算悬臂式板桩的计算 2、双排式板桩计算、双排式板桩计算将双排桩看做钢架结构计算内力。（1）

45、双排桩的Mmax是单排桩的125%；（2）桩顶位移是单排桩的3040%；(3）护桩入土深度是单排桩的120%；第104页/共113页12.3.2 单锚式板桩的计算单锚式板桩的计算1、浅埋式单锚板桩的计算、浅埋式单锚板桩的计算（简支梁法求解）2、深埋式单锚板桩的计算（、深埋式单锚板桩的计算（等值梁法求t1）（1）以d点主、被动土 压力强度相等，求t0；由 得第105页/共113页2、深埋式单锚板桩的计算（2）求相当梁的锚杆支反力R、t0 处的支反力、Mmax及作用点h。（3）求护桩的最小入土深度t1；（4）护桩实际埋深为：第106页/共113页 12.3.3 多层锚拉板桩的计算多层锚拉板桩的计算

46、1、支锚结构的层间距布置型式及特点支锚结构的层间距布置型式及特点 （1）等等弯弯矩矩布布置置：各跨度的最大弯矩相等，可充分利用板桩的抗弯强度；但是较深基坑，下部的支锚层距过小，层数多，不经济。（2）等等反反力力布布置置：各层支锚水平反力基本相等，使锚杆设计简化；但当基坑较深时，下部的支锚层距过小，层数多，同样不经济。（3）等等间间距距布布置置：支锚结构的上、下排间距基本相同，基坑较深时，减少了支锚层数，较经济；但带来了较复杂的计算量。等间距布置在工程实际中设计最为普遍。第107页/共113页 1、等弯矩布置 h=6wfy/Yka1/3h1=1.11hh2=0.88hh3=0.1212hh4=0

47、.120hh5=0.65hh6=0.61hh12=0.58hh8=0.55h第108页/共113页2、等反力布置、等反力布置h1=0.60hh2=0.45hh3=0.36hh4=0.32h第109页/共113页3、等间距布置、等间距布置第110页/共113页12.3.3 多层锚拉板桩的计算多层锚拉板桩的计算 盾恩法求板桩的入土深度：按着1/2分担法可求出各层支锚结构的水平反力，再乘以1.35不均匀系数就是水平力的设计值；通过续梁可求出Mmax及作用点h；第111页/共113页12.4 钢筋混凝土桩抗弯设计计算钢筋混凝土桩抗弯设计计算（见钢筋混凝土结构设计，此处略）12.5 基坑底稳定验算基坑底稳定验算 1、基坑底隆起、基坑底隆起（1）地基稳定验算；（2）地基强度验算；2、水压力与基坑底管涌水压力与基坑底管涌（1）流砂与基坑底管涌（2）承压水冲溃坑底基础工程第112页/共113页感谢您的观看！第113页/共113页