《基坑支護工程》PPT課件

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 構 施 工 安 全 、 順 利 ；（ 2） 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 。 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 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 護 結 構 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 構 及 支 護 結 構 兩 部 分 組 成 ， 樁 墻 結構 有 鋼 板 樁 、 板 樁 墻 、 灌 注 樁 排 、 地 下 連 續(xù) 墻 ； 支 護 結 構 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 構 ： 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 構 。 （ 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 ， 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 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 構 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 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 構 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 構 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 構 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 H 6m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） 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 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 構樹 根 樁 的 支 護 方 案 。 7.1.3 支 護 結 構 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（ 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 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 構 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 構 。（ 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 構 。（ 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 構 。（ 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 構 。 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 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、 的 取 值 。 計 算 時還 應 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 。 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 構 的 受 力 及 破 壞 形 式 Hka65.0 Hka H)4.02.0( 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 構 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 構 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) =0.3 0.5。 3、 護 樁 與 土 體 間 的 摩 擦 作 用 樁 墻 支 護 結 構 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 小 ； 相 反 確 使樁 墻 前 面 的 被 動 土 壓 力 增 大 。 為 此 進 行 支 護 結 構設 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 K = 1.0 0.35。 修 正系 數(shù) 與 土 的 內(nèi) 摩 擦 角 有 關 ， 值 越 大 ， 修正 系 數(shù) K 越 大 ,而 K 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 構 的 破 壞 形 式（ 1） 支 錨 結 構 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 ； (4)整 體 圓 弧 滑 動 ； （ 5） 基 坑 底 管 涌 發(fā) 生 。 7.2.3 支 護 結 構 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 結 構 的 破 壞 形 式 2、 支 護 結 構 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 （ 1） 試 算 求 1t ， 使 得 ： 0.2acpcM M ； （ 2） 1)2.11.1( tt ； （ 3） 求 m axM 及 作 用 點 位 置 ； （ 4） 選 擇 板 樁 尺 寸 ， 驗 算 強 度 。 7.3.1 懸 臂 式 板 樁 的 計 算 2、 雙 排 式 板 樁 計 算將 雙 排 樁 看 做 鋼 架 結 構 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%； （ 4） 樁 直 徑 mm600400 ， 排 距 dL )0.35.1( 。 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 ap ktHkt )( 00 ap akkHkt 0 2、 深 埋 式 單 錨 板 樁 的 計 算（ 2） 求 相 當 梁 的 錨 桿 支 反 力 R、 t0 處 的 支 反 力 、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 ： 6/)( 3xkkpx ap )( 6 ap kk px xtt 01 1)2.11.1( tt 7.3.3 多 層 錨 拉 板 樁 的 計 算1、 支 錨 結 構 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 。 （ 3） 等 間 距 布 置 ： 支 錨 結 構 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/Yka1/3h1=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 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 構 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 ； 由 21 )(21)(21 tkkthHk apia 整 理 得 ： 0)( 121 iaaap hHktHktkk ； 解 方 程 可 求 出 1t ； 7.4 鋼 筋 混 凝 土 樁 抗 彎 設 計 計 算（ 見 鋼 筋 混 凝 土 結 構 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 底 管 涌（ 1） 流 砂 與 基 坑 底 管 涌（ 2） 承 壓 水 沖 潰 坑 底