基坑支護工程

1、7 基坑支護工程,7.1 概述7.1.1 支護的目的與作用1、基坑支護的目的（1）確保基坑開挖和基礎結(jié)構(gòu)施工安全、順利；（2）確?；优R近建筑物或地下管道正常使用；（3）防止地面出現(xiàn)塌陷、坑底管涌發(fā)生。 2、基坑支護的作用 擋土、擋水、控制邊坡變形。 3、基坑工程的基本技術(shù)要求（1）安全可靠性； （2）經(jīng)濟合理性；（3）施工便利性和工期保證性。,,,,,,7.1.2 支

2、護結(jié)構(gòu)的類型及適用條件,（1）無圍護放坡開挖；,（2）樁墻支護： 它由樁墻結(jié)構(gòu)及支護結(jié)構(gòu)兩部分組成，樁墻結(jié)構(gòu)有鋼板樁、板樁墻、灌注樁排、地下連續(xù)墻； 支護結(jié)構(gòu)類型有內(nèi)支撐式、外拉錨桿式、地面錨定式、無錨式等。 （3）重力式支護結(jié)構(gòu)： 軟土地基可用深攪樁、旋噴樁、樹根樁等形成重力式的擋土結(jié)構(gòu)。,（5）開槽施工法：與中央開挖施工法施工正好相反，先在坑內(nèi)周邊挖槽

3、，用內(nèi)支撐板樁墻法修筑周邊的基礎工程，形成一道重力式擋土墻，再挖除擋土墻內(nèi)的全部土體，構(gòu)筑中央部分的基礎工程。 （6）墻前被動區(qū)土體加固法：對于軟土地基深大基坑，為控制擋墻側(cè)向位移，降低護樁的入土深度，在基坑開挖前用深攪樁、旋噴法對墻前土體進行加固，加固深度3～6m，寬度5～9m。,7.1.2 支護結(jié)構(gòu)的類型及適用條件,（4）中央開挖施工法：先施工基坑四周排樁，樁內(nèi)放坡開挖后施工中央部分基礎工程，待完工后再挖除排樁內(nèi)側(cè)土體，邊挖邊

4、用支撐桿將支護排樁與中央部分基礎工程支撐起來，最后再施工周邊基礎工程。,7.1.2 支護結(jié)構(gòu)的類型及適用條件,（7）逆作法；（8）沉井法；（9）土釘墻支護； （10）組合型支護。 兩種以上的支護方法組合起來使用，既能保證支護結(jié)構(gòu)的安全又降低成本。如上部放坡，下部樁墻錨桿支護；錨桿與土釘組合；深攪樁與灌注樁排組合；深攪樁中打入H鋼樁組合支護等。,7.1.3 支護結(jié)構(gòu)方案的選擇,根據(jù)場地、地層、基坑深度、設備等條件選擇支護

5、的方法，并力求做到支護方案的優(yōu)選及設計計算的正確，具體參考建議： （1）粘性土、粉質(zhì)粘土等強度較高的地基，當基坑深度H6m時，用土釘支護，若地下水位高，進行降水或施工防滲墻配合來土釘使用；也可采用錨桿樁墻支護的方案，錨桿層數(shù)不宜超過四層。 （2）淤泥質(zhì)或飽和粘性土等軟弱地基，當H<7m時，且只考慮邊坡穩(wěn)定時，優(yōu)先選用水泥土攪拌樁等重力式支護方案；當基坑較深時，可采用地下連續(xù)墻內(nèi)支撐支護的方案或逆作法施工。 （3）

6、對于松散的砂土層或粉細砂土層，可用化學注漿加固與樁墻支護相結(jié)合的支護方案；其次為土釘支護及地下連續(xù)墻的施工方案，也可考慮用插筋補強及網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)樹根樁的支護方案。,7.1.3 支護結(jié)構(gòu)方案的選擇,,（4）對于防滲止水要求嚴格的基坑工程，護樁間土體宜采用高壓旋噴（或定噴、擺噴）注漿進行防滲補強加固；也可用地下連續(xù)墻（內(nèi)支撐、逆作法）或沉井法施工的方案。（5）為節(jié)約投資，基坑較深時應多采用組合式的支護方案，對于直立性較好的土體，上部放坡開挖（

7、坡深3～4m）,下部樁墻支護，以減少錨桿層數(shù)；亦可采用土釘與錨桿相結(jié)合的支護方案。（6）對于大型基坑（平面尺寸及深度都較大）工程，可采用中央開挖施工法、開槽施工法等支護方案；每個邊坡的支護方法可以不同。,7.2 支護結(jié)構(gòu)的受力及破壞形式,7.2.1 支護板樁的受力性狀（1）懸臂式板樁：插入土體部分視為固定端，上部為自由端；即看作懸臂梁結(jié)構(gòu)。（2）淺埋單錨式板樁：插入土體部分視為固定鉸，上部錨拉作用點為活動鉸；即看作簡支梁結(jié)構(gòu)。（

8、3）深埋單錨式板樁：插入土體部分視為固定端，上部錨拉作用點為活動鉸；即看作靜不定梁結(jié)構(gòu)。（4）多層錨拉式板樁：插入土體部分視為固定端，上部各個錨拉作用點為活動鉸；即看作連續(xù)梁結(jié)構(gòu)。,7.2.2支護板樁的側(cè)向土壓力計算,1、側(cè)向土壓力計算模式關(guān)于基坑樁墻側(cè)向土壓力計算模式很多，主要采用的有以下兩大類：（1）以Rankine、Coulomb等理論公式計算的土壓力；使用時應注意地基土的c、φ的取值。計算時還應考慮地面荷載、地面不規(guī)則幾何

9、形狀等對樁墻側(cè)土壓力的影響。 土壓力與水壓力可分開計算，也可合并計算；合并計算時地下水以下土的重度取飽和含水重度，降水后土層按稍濕狀態(tài)考慮。對于粘性土，可忽略粘聚力，適當增加內(nèi)摩擦角來計算。 （2）由土壓力計等測定換算的實測值為基礎的土壓力分布模型(圖示法)或側(cè)壓系數(shù)法，亦稱用表觀土壓力系數(shù)計算的土壓力，圖示法中采用較多的是Terzaghi-Peck所建議的土壓力分布模型法。,7.2 支護結(jié)構(gòu)的受力及破壞形式,,

10、砂土 軟——中硬粘土 硬粘土,7.2.2支護板樁的側(cè)向土壓力計算,2、基坑底樁前土壓力計算取值 基坑底樁前土抗力常采用的是Rankine公式計算，由于計算出來的被動土壓力是以極限狀態(tài)為前提的，當被動土壓力達到理論計算值時，其圍護結(jié)構(gòu)的變形位移將很大，一般達到坑深或樁墻高度的5%，這么大的變形位移是基坑支護結(jié)

11、構(gòu)所不能允許的。因此，對于基坑支護被動土壓力計算中，一般取其折減系數(shù)η=0.3～0.5。 3、護樁與土體間的摩擦作用 樁墻支護結(jié)構(gòu)在土壓力作用下發(fā)生變形變位時，護樁和土體之間有相對位移而產(chǎn)生摩擦力，摩擦力將使樁墻后的主、被動土壓力減??；相反確使樁墻前面的被動土壓力增大。為此進行支護結(jié)構(gòu)設計時應考慮樁墻與土體的摩擦作用，即將墻前、后的被動土壓力乘以修正系數(shù).,7.2.2支護板樁的側(cè)向土壓力計算,但為慎重起見對主動土壓力可不進行

12、折減。一般使墻前被動土壓力增大的修正系數(shù)可取K = 1.5～2.8；使墻后被動土壓力減小的修正系數(shù)可取Kˊ= 1.0～0.35。修正系數(shù)與土的內(nèi)摩擦角φ有關(guān)，φ值越大，修正系數(shù)K越大,而Kˊ越小。 實際工程設計計算中，為簡化起見，既不進行被動土壓力理論計算值的折減，也不進行因摩擦作用而使墻前被動土壓力增大的修正。,,1、支護結(jié)構(gòu)的破壞形式（1）支錨結(jié)構(gòu)系統(tǒng)破壞； (2) 板樁底部向基坑內(nèi)側(cè)移;（3）板樁彎曲破壞；

13、 (4)整體圓弧滑動； （5）基坑底管涌發(fā)生。,7.2.3 支護結(jié)構(gòu)的破壞形式,7.2.3 支護結(jié)構(gòu)的破壞形式,2、支護結(jié)構(gòu)設計應考慮的問題（1）確保錨桿（支撐）的強度與穩(wěn)定；（2）板樁的入土深度應滿足要求；（3）板樁截面尺寸、間距、抗彎強度夠用；（4）基坑底穩(wěn)定驗算滿足要求。,7.3 支護板樁的設計計算,7.3.1 懸臂式板樁的計算 1、單排式板樁計算,7.3.1 懸臂式板樁的計算,2、雙排式板樁計

14、算將雙排樁看做鋼架結(jié)構(gòu)計算內(nèi)力。（1）雙排樁的Mmax是單排樁的75%； （2）樁頂位移是單排樁的30～40%； (3）護樁入土深度是單排樁的70%；,7.3.2 單錨式板樁的計算,1、淺埋式單錨板樁的計算（簡支梁法求解）2、深埋式單錨板樁的計算（等值梁法求t1） （1）以d點主、被動土 壓力強度相等，求t0 ； 由 得,2、深埋式單錨板樁的計算,（2）求相當梁的錨桿支反

15、力R、 t0 處的支反力Ｐ、Mmax及作用點h。（3）求護樁的最小入土深度t1； （4）護樁實際埋深為：,7.3.3 多層錨拉板樁的計算,1、支錨結(jié)構(gòu)的層間距布置型式及特點 （1）等彎矩布置：各跨度的最大彎矩相等，可充分利用板樁的抗彎強度；但是較深基坑，下部的支錨層距過小，層數(shù)多，不經(jīng)濟。 （2）等反力布置：各層支錨水平反力基本相等，使錨桿設計簡化；但當基坑較深時，下部的支錨層距過小，層數(shù)多，同樣不經(jīng)濟。

16、 （3）等間距布置： 支錨結(jié)構(gòu)的上、下排間距基本相同，基坑較深時，減少了支錨層數(shù)，較經(jīng)濟；但帶來了較復雜的計算量。等間距布置在工程實際中設計最為普遍。,1、等彎矩布置,h=[6wfy/Yka]1/3h1=1.11hh2=0.88hh3=0.77hh4=0.70hh5=0.65hh6=0.61hh7=0.58hh8=0.55h,2、等反力布置,h1=0.60hh2=0.45hh3=0.36hh4=0.32h

17、,3、等間距布置,7.3.3 多層錨拉板樁的計算,盾恩法求板樁的入土深度： 按著1/2分擔法可求出各層支錨結(jié)構(gòu)的水平反力，再乘以1.35不均勻系數(shù)就是水平力的設計值；通過續(xù)梁可求出Mmax及作用點h ；,7.4 鋼筋混凝土樁抗彎設計計算（見鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設計，此處略）7.5 基坑底穩(wěn)定驗算 1、基坑底隆起（1）地基穩(wěn)定驗算；（2）地基強度驗算；   2、水壓力與基坑