7 基坑支護(hù)工程

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1、7 基坑支護(hù)工程基坑支護(hù)工程7.1 概述概述7.1.1 支護(hù)的目的與作用支護(hù)的目的與作用1、基坑支護(hù)的目的、基坑支護(hù)的目的（1）確?；娱_挖和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工安全、順利；）確?；娱_挖和基礎(chǔ)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；）確保基坑臨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。）防止地面出現(xiàn)塌陷、坑底管涌發(fā)生。2、基坑支護(hù)的作用、基坑支護(hù)的作用 擋土、擋水、控制邊坡變形。擋土、擋水、控制邊坡變形。3、基坑工程的基本技術(shù)要求、基坑工程的基本技術(shù)要求（1）安全可靠性；）安全可靠性；（2）經(jīng)濟(jì)合理性；）經(jīng)濟(jì)合理性；（3）施工便利性和工期保證性。）施工

2、便利性和工期保證性。7.1.2 支護(hù)結(jié)構(gòu)的類型及適用條件支護(hù)結(jié)構(gòu)的類型及適用條件（1）無圍護(hù)放坡開挖；）無圍護(hù)放坡開挖；（2）樁墻支護(hù)：）樁墻支護(hù)：它由樁墻結(jié)構(gòu)及支護(hù)結(jié)構(gòu)兩部分組成，樁墻結(jié)它由樁墻結(jié)構(gòu)及支護(hù)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；構(gòu)有鋼板樁、板樁墻、灌注樁排、地下連續(xù)墻；支護(hù)結(jié)構(gòu)類型有內(nèi)支撐式、外拉錨桿式、地面錨支護(hù)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。定式、無錨式等。（3）重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)：）重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)：軟土地基可用深攪樁、旋噴樁、樹根樁等形成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)。重力式的擋土結(jié)構(gòu)。（5）開槽施工法

3、：）開槽施工法：與中央開挖施工法施工正好相與中央開挖施工法施工正好相反，先在坑內(nèi)周邊挖槽，用內(nèi)支撐板樁墻法修筑周反，先在坑內(nèi)周邊挖槽，用內(nèi)支撐板樁墻法修筑周邊的基礎(chǔ)工程，形成一道重力式擋土墻，再挖除擋邊的基礎(chǔ)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(chǔ)工程。土墻內(nèi)的全部土體，構(gòu)筑中央部分的基礎(chǔ)工程。（6）墻前被動區(qū)土體加固法：）墻前被動區(qū)土體加固法：對于軟土地基深大對于軟土地基深大基坑，為控制擋墻側(cè)向位移，降低護(hù)樁的入土深度，基坑，為控制擋墻側(cè)向位移，降低護(hù)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(jìn)行加在基坑開挖前用深攪樁、旋噴法對墻前土體進(jìn)行加固，加固

4、深度固，加固深度36m，寬度，寬度59m。7.1.2 支護(hù)結(jié)構(gòu)的類型及適用條件支護(hù)結(jié)構(gòu)的類型及適用條件 （4）中央開挖施工法：）中央開挖施工法：先施工基坑四周排樁，樁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(chǔ)工程，待完工后內(nèi)放坡開挖后施工中央部分基礎(chǔ)工程，待完工后再挖除排樁內(nèi)側(cè)土體，邊挖邊用支撐桿將支護(hù)排再挖除排樁內(nèi)側(cè)土體，邊挖邊用支撐桿將支護(hù)排樁與中央部分基礎(chǔ)工程支撐起來，最后再施工周樁與中央部分基礎(chǔ)工程支撐起來，最后再施工周邊基礎(chǔ)工程。邊基礎(chǔ)工程。7.1.2 支護(hù)結(jié)構(gòu)的類型及適用條件支護(hù)結(jié)構(gòu)的類型及適用條件（7）逆作法；（）逆作法；（8）沉井法；（）沉井法；（9）土釘墻支護(hù)；）土釘

5、墻支護(hù)；（10）組合型支護(hù)。）組合型支護(hù)。兩種以上的支護(hù)方法組合起來使用，既能保證兩種以上的支護(hù)方法組合起來使用，既能保證支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全又降低成本。如上部放坡，下部支護(hù)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(hù)；錨桿與土釘組合；深攪樁與灌注樁墻錨桿支護(hù)；錨桿與土釘組合；深攪樁與灌注樁排組合；深攪樁中打入樁排組合；深攪樁中打入H鋼樁組合支護(hù)等。鋼樁組合支護(hù)等。7.1.3 支護(hù)結(jié)構(gòu)方案的選擇支護(hù)結(jié)構(gòu)方案的選擇 根據(jù)場地、地層、基坑深度、設(shè)備等條件選擇支護(hù)根據(jù)場地、地層、基坑深度、設(shè)備等條件選擇支護(hù)的方法，并力求做到支護(hù)方案的優(yōu)選及設(shè)計計算的正確，的方法，并力求做到支護(hù)方案的優(yōu)選及設(shè)計計算的

6、正確，具體參考建議：具體參考建議：（1）粘性土、粉質(zhì)粘土等強(qiáng)度較高的地基，當(dāng)基坑深）粘性土、粉質(zhì)粘土等強(qiáng)度較高的地基，當(dāng)基坑深度度H6m時，用土釘支護(hù)，若地下水位高，進(jìn)行降水或時，用土釘支護(hù)，若地下水位高，進(jìn)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(hù)的施工防滲墻配合來土釘使用；也可采用錨桿樁墻支護(hù)的方案，錨桿層數(shù)不宜超過四層。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(dāng)）淤泥質(zhì)或飽和粘性土等軟弱地基，當(dāng)H7m時，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(hù)方案；當(dāng)基坑較深時，可采用地下連續(xù)墻內(nèi)支撐支支

7、護(hù)方案；當(dāng)基坑較深時，可采用地下連續(xù)墻內(nèi)支撐支護(hù)的方案或逆作法施工。護(hù)的方案或逆作法施工。（3）對于松散的砂土層或粉細(xì)砂土層，可用化學(xué)注漿加）對于松散的砂土層或粉細(xì)砂土層，可用化學(xué)注漿加固與樁墻支護(hù)相結(jié)合的支護(hù)方案；其次為土釘支護(hù)及地固與樁墻支護(hù)相結(jié)合的支護(hù)方案；其次為土釘支護(hù)及地下連續(xù)墻的施工方案，也可考慮用插筋補(bǔ)強(qiáng)及網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)下連續(xù)墻的施工方案，也可考慮用插筋補(bǔ)強(qiáng)及網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)樹根樁的支護(hù)方案。樹根樁的支護(hù)方案。7.1.3 支護(hù)結(jié)構(gòu)方案的選擇支護(hù)結(jié)構(gòu)方案的選擇 （4）對于防滲止水要求嚴(yán)格的基坑工程，護(hù)樁間）對于防滲止水要求嚴(yán)格的基坑工程，護(hù)樁間土體宜采用高壓旋噴（或定噴、擺噴）注漿進(jìn)行防土體宜采

8、用高壓旋噴（或定噴、擺噴）注漿進(jìn)行防滲補(bǔ)強(qiáng)加固；也可用地下連續(xù)墻（內(nèi)支撐、逆作法）滲補(bǔ)強(qiáng)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?；虺辆ㄊ┕さ姆桨?。（5）為節(jié)約投資，基坑較深時應(yīng)多采用組合式的支）為節(jié)約投資，基坑較深時應(yīng)多采用組合式的支護(hù)方案，對于直立性較好的土體，上部放坡開挖護(hù)方案，對于直立性較好的土體，上部放坡開挖（坡深（坡深34m）,下部樁墻支護(hù)，以減少錨桿層數(shù)；下部樁墻支護(hù)，以減少錨桿層數(shù)；亦可采用土釘與錨桿相結(jié)合的支護(hù)方案。亦可采用土釘與錨桿相結(jié)合的支護(hù)方案。（6）對于大型基坑（平面尺寸及深度都較大）工程，）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

9、施工法、開槽施工法等支護(hù)方案；可采用中央開挖施工法、開槽施工法等支護(hù)方案；每個邊坡的支護(hù)方法可以不同。每個邊坡的支護(hù)方法可以不同。7.2 支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力及破壞形式支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力及破壞形式 7.2.1 支護(hù)板樁的受力性狀支護(hù)板樁的受力性狀（1）懸臂式板樁）懸臂式板樁：插入土體部分視為固定端，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)。上部為自由端；即看作懸臂梁結(jié)構(gòu)。（2）淺埋單錨式板樁）淺埋單錨式板樁：插入土體部分視為固插入土體部分視為固定鉸，上部錨拉作用點為活動鉸；即看作定鉸，上部錨拉作用點為活動鉸；即看作簡支梁結(jié)構(gòu)。簡支梁結(jié)構(gòu)。（3）深埋單錨式板樁：）深埋單錨式板樁：插入土體部分

10、視為固插入土體部分視為固定端，上部錨拉作用點為活動鉸；即看作定端，上部錨拉作用點為活動鉸；即看作靜不定梁結(jié)構(gòu)。靜不定梁結(jié)構(gòu)。（4）多層錨拉式板樁：）多層錨拉式板樁：插入土體部分視為固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)?？醋鬟B續(xù)梁結(jié)構(gòu)。7.2.2支護(hù)板樁的側(cè)向土壓力計算支護(hù)板樁的側(cè)向土壓力計算 1、側(cè)向土壓力計算模式、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：的有以下兩大類：（1）以）以Rankine、Coulomb等理論公式計算的土壓等理論公式計

11、算的土壓力；使用時應(yīng)注意地基土的力；使用時應(yīng)注意地基土的c、的取值。計算時的取值。計算時還應(yīng)考慮地面荷載、地面不規(guī)則幾何形狀等對樁還應(yīng)考慮地面荷載、地面不規(guī)則幾何形狀等對樁墻側(cè)土壓力的影響。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；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，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(dāng)增加內(nèi)摩擦角來計算。略粘聚力，適當(dāng)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(chǔ)的土）由土壓力計等測定換算的實測

12、值為基礎(chǔ)的土壓力分布模型壓力分布模型(圖示法圖示法)或側(cè)壓系數(shù)法，亦稱用表或側(cè)壓系數(shù)法，亦稱用表觀土壓力系數(shù)計算的土壓力，圖示法中采用較多觀土壓力系數(shù)計算的土壓力，圖示法中采用較多的是的是Terzaghi-Peck所建議的土壓力分布模型法。所建議的土壓力分布模型法。7.2 支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力及破壞形式支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力及破壞形式 Hka65.0 Hka H)4.02.0(砂土砂土 軟軟中硬粘土中硬粘土 硬粘土硬粘土 7.2.2支護(hù)板樁的側(cè)向土壓力計算支護(hù)板樁的側(cè)向土壓力計算 2、基坑底樁前土壓力計算取值、基坑底樁前土壓力計算取值 基坑底樁前土抗力常采用的是基坑底樁前土抗力常采用的是Rankine公式計

13、公式計算，由于計算出來的被動土壓力是以極限狀態(tài)為算，由于計算出來的被動土壓力是以極限狀態(tài)為前提的，當(dāng)被動土壓力達(dá)到理論計算值時，其圍前提的，當(dāng)被動土壓力達(dá)到理論計算值時，其圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形位移將很大，一般達(dá)到坑深或樁墻護(hù)結(jié)構(gòu)的變形位移將很大，一般達(dá)到坑深或樁墻高度的高度的5%，這么大的變形位移是基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)所，這么大的變形位移是基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)所不能允許的。因此，對于基坑支護(hù)被動土壓力計不能允許的。因此，對于基坑支護(hù)被動土壓力計算中，一般取其折減系數(shù)算中，一般取其折減系數(shù)=0.30.5。3、護(hù)樁與土體間的摩擦作用、護(hù)樁與土體間的摩擦作用 樁墻支護(hù)結(jié)構(gòu)在土壓力作用下發(fā)生變形變位時，樁墻支護(hù)結(jié)構(gòu)在土壓力

14、作用下發(fā)生變形變位時，護(hù)樁和土體之間有相對位移而產(chǎn)生摩擦力，摩擦護(hù)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??；相反確使力將使樁墻后的主、被動土壓力減小；相反確使樁墻前面的被動土壓力增大。為此進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)樁墻前面的被動土壓力增大。為此進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)考慮樁墻與土體的摩擦作用，即將墻前、設(shè)計時應(yīng)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)后的被動土壓力乘以修正系數(shù).7.2.2支護(hù)板樁的側(cè)向土壓力計算支護(hù)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(jìn)行但為慎重起見對主動土壓力可不進(jìn)行折減。一般使墻前被動土壓力增大的修正折減。一般使墻前被動土壓

15、力增大的修正系數(shù)可取系數(shù)可取K=1.52.8；使墻后被動土壓力；使墻后被動土壓力減小的修正系數(shù)可取減小的修正系數(shù)可取K=1.00.35。修正。修正系數(shù)與土的內(nèi)摩擦角系數(shù)與土的內(nèi)摩擦角有關(guān)，有關(guān)，值越大，修值越大，修正系數(shù)正系數(shù)K越大越大,而而K越小。越小。實際工程設(shè)計計算中，為簡化起見，既實際工程設(shè)計計算中，為簡化起見，既不進(jìn)行被動土壓力理論計算值的折減，也不進(jìn)行被動土壓力理論計算值的折減，也不進(jìn)行因摩擦作用而使墻前被動土壓力增不進(jìn)行因摩擦作用而使墻前被動土壓力增大的修正。大的修正。1、支護(hù)結(jié)構(gòu)的破壞形式、支護(hù)結(jié)構(gòu)的破壞形式（1）支錨結(jié)構(gòu)系統(tǒng)破壞；）支錨結(jié)構(gòu)系統(tǒng)破壞；(2)板樁底部向基坑內(nèi)側(cè)移

16、板樁底部向基坑內(nèi)側(cè)移;（3）板樁彎曲破壞；）板樁彎曲破壞；(4)整體圓弧滑動；整體圓弧滑動；（5）基坑底管涌發(fā)生。）基坑底管涌發(fā)生。7.2.3 支護(hù)結(jié)構(gòu)的破壞形式支護(hù)結(jié)構(gòu)的破壞形式錨 拉 系 統(tǒng) 破 壞底 部 內(nèi) 移板 樁 彎 曲整 體 滑 動管 涌、隆 起 7.2.3 支護(hù)結(jié)構(gòu)的破壞形式支護(hù)結(jié)構(gòu)的破壞形式 2、支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮的問題、支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮的問題（1）確保錨桿（支撐）的強(qiáng)度與穩(wěn)定；）確保錨桿（支撐）的強(qiáng)度與穩(wěn)定；（2）板樁的入土深度應(yīng)滿足要求；）板樁的入土深度應(yīng)滿足要求；（3）板樁截面尺寸、間距、抗彎強(qiáng)度夠用；）板樁截面尺寸、間距、抗彎強(qiáng)度夠用；（4）基坑底穩(wěn)定驗算滿足要求。）

17、基坑底穩(wěn)定驗算滿足要求。7.3 支護(hù)板樁的設(shè)計計算支護(hù)板樁的設(shè)計計算7.3.1 懸臂式板樁的計算懸臂式板樁的計算 1、單排式板樁計算、單排式板樁計算 （1）試算求1t，使得：0.2acpcMM；（2）1)2.11.1(tt；（3）求maxM及作用點位置；（4）選擇板樁尺寸，驗算強(qiáng)度。7.3.1 懸臂式板樁的計算懸臂式板樁的計算 2、雙排式板樁計算、雙排式板樁計算將雙排樁看做鋼架結(jié)構(gòu)計算內(nèi)力。將雙排樁看做鋼架結(jié)構(gòu)計算內(nèi)力。（1）雙排樁的）雙排樁的Mmax是單排樁的是單排樁的75%；（2）樁頂位移是單排樁的）樁頂位移是單排樁的3040%；(3）護(hù)樁入土深度是單排樁的）護(hù)樁入土深度是單排樁的70%；

18、（4）樁直徑mm600400，排距dL)0.35.1(。7.3.2 單錨式板樁的計算單錨式板樁的計算1、淺埋式單錨板樁的計算、淺埋式單錨板樁的計算（簡支梁法求解）（簡支梁法求解）2、深埋式單錨板樁的計算（、深埋式單錨板樁的計算（等值梁法求等值梁法求t1）（1）以）以d點主、被動土點主、被動土 壓力強(qiáng)度相等，求壓力強(qiáng)度相等，求t0；由 得 apktHkt)(00apakkHkt02、深埋式單錨板樁的計算深埋式單錨板樁的計算（2）求相當(dāng)梁的錨桿支反力）求相當(dāng)梁的錨桿支反力R、t0 處的支反力處的支反力、Mmax及作用點及作用點h。（3）求護(hù)樁的最小入土深度）求護(hù)樁的最小入土深度t1；（4）護(hù)樁實際

19、埋深為：）護(hù)樁實際埋深為：6/)(3xkkpxap)(6apkkpxxtt011)2.11.1(tt 7.3.3 多層錨拉板樁的計算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支錨結(jié)構(gòu)的層間距布置型式及特點 （1）等彎矩布置：）等彎矩布置：各跨度的最大彎矩相等，可各跨度的最大彎矩相等，可充分利用板樁的抗彎強(qiáng)度；但是較深基坑，充分利用板樁的抗彎強(qiáng)度；但是較深基坑，下部的支錨層距過小，層數(shù)多，不經(jīng)濟(jì)。下部的支錨層距過小，層數(shù)多，不經(jīng)濟(jì)。（2）等反力布置）等反力布置：各層支錨水平反力基本相等，：各層支錨水平反力基本相等，使錨桿設(shè)計簡化；但當(dāng)基坑較深時，下部的使錨桿設(shè)計簡化；但當(dāng)基坑較深時，下

20、部的支錨層距過小，層數(shù)多，同樣不經(jīng)濟(jì)。支錨層距過小，層數(shù)多，同樣不經(jīng)濟(jì)。（3）等間距布置：）等間距布置：支錨結(jié)構(gòu)的上、下排間支錨結(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)，距基本相同，基坑較深時，減少了支錨層數(shù)，較經(jīng)濟(jì)；但帶來了較復(fù)雜的計算量。等間距較經(jīng)濟(jì)；但帶來了較復(fù)雜的計算量。等間距布置在工程實際中設(shè)計最為普遍。布置在工程實際中設(shè)計最為普遍。1、等彎矩布置、等彎矩布置 h=6wfy/Yka1/3h1=1.11hh2=0.88hh3=0.77hh4=0.70hh5=0.65hh6=0.61hh7=0.58hh8=0.55h2、等反力布置等反力布置h1=0.60hh2=0.45hh

21、3=0.36hh4=0.32h3、等間距布置等間距布置 7.3.3 多層錨拉板樁的計算多層錨拉板樁的計算 盾恩法求板樁的入土深度：盾恩法求板樁的入土深度：按著按著1/2分擔(dān)法可求出各層支錨結(jié)構(gòu)的水平分擔(dān)法可求出各層支錨結(jié)構(gòu)的水平反力，再乘以反力，再乘以1.35不均勻系數(shù)就是水平力的設(shè)不均勻系數(shù)就是水平力的設(shè)計值；通過續(xù)梁可求出計值；通過續(xù)梁可求出Mmax及作用點及作用點h；由21)(21)(21tkkthHkapia 整理得：0)(121iaaaphHktHktkk；解方程可求出1t；7.4 鋼筋混凝土樁抗彎設(shè)計計算鋼筋混凝土樁抗彎設(shè)計計算（見鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計，此處略）（見鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計，此處略）7.5 基坑底穩(wěn)定驗算基坑底穩(wěn)定驗算 1、基坑底隆起、基坑底隆起（1）地基穩(wěn)定驗算；）地基穩(wěn)定驗算；（2）地基強(qiáng)度驗算；）地基強(qiáng)度驗算；2、水壓力與基坑底管涌水壓力與基坑底管涌（1）流砂與基坑底管涌）流砂與基坑底管涌（2）承壓水沖潰坑底）承壓水沖潰坑底