基坑支護(hù)工程

1、7 基坑支護(hù)工程,7.1 概述7.1.1 支護(hù)的目的與作用1、基坑支護(hù)的目的（1）確保基坑開(kāi)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；（3）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 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(jì)合理性；（3）施工便利性和工期保證性。,,,,,,7.1.2 支

2、護(hù)結(jié)構(gòu)的類型及適用條件,（1）無(wú)圍護(hù)放坡開(kāi)挖；,（2）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)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、地面錨定式、無(wú)錨式等。 （3）重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)： 軟土地基可用深攪樁、旋噴樁、樹(shù)根樁等形成重力式的擋土結(jié)構(gòu)。,（5）開(kāi)槽施工法：與中央開(kāi)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(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。 （6）墻前被動(dòng)區(qū)土體加固法：對(duì)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，在基坑開(kāi)挖前用深攪樁、旋噴法對(duì)墻前土體進(jìn)行加固，加固深度3～6m，寬度5～9m。,7.1.2 支護(hù)結(jié)構(gòu)的類型及適用條件,（4）中央開(kāi)挖施工法：先施工基坑四周排樁，樁內(nèi)放坡開(kāi)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

4、用支撐桿將支護(hù)排樁與中央部分基礎(chǔ)工程支撐起來(lái)，最后再施工周邊基礎(chǔ)工程。,7.1.2 支護(hù)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(hù)； （10）組合型支護(hù)。 兩種以上的支護(hù)方法組合起來(lái)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H鋼樁組合支護(hù)等。,7.1.3 支護(hù)結(jié)構(gòu)方案的選擇,根據(jù)場(chǎng)地、地層、基坑深度、設(shè)備等條件選擇支護(hù)

5、的方法，并力求做到支護(hù)方案的優(yōu)選及設(shè)計(jì)計(jì)算的正確，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)基坑深度H6m時(shí)，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(lái)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(guò)四層。 （2）淤泥質(zhì)或飽和粘性土等軟弱地基，當(dāng)H<7m時(shí)，且只考慮邊坡穩(wěn)定時(shí)，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(shí)，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。 （3）

6、對(duì)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(shù)根樁的支護(hù)方案。,7.1.3 支護(hù)結(jié)構(gòu)方案的選擇,,（4）對(duì)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。（5）為節(jié)約投資，基坑較深時(shí)應(yīng)多采用組合式的支護(hù)方案，對(duì)于直立性較好的土體，上部放坡開(kāi)挖（

7、坡深3～4m）,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。（6）對(duì)于大型基坑（平面尺寸及深度都較大）工程，可采用中央開(kāi)挖施工法、開(kāi)槽施工法等支護(hù)方案；每個(gè)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,7.2.1 支護(hù)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(diǎn)為活動(dòng)鉸；即看作簡(jiǎn)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(diǎn)為活動(dòng)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(gè)錨拉作用點(diǎn)為活動(dòng)鉸；即看作連續(xù)梁結(jié)構(gòu)。,7.2.2支護(hù)板樁的側(cè)向土壓力計(jì)算,1、側(cè)向土壓力計(jì)算模式關(guān)于基坑樁墻側(cè)向土壓力計(jì)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(jì)算的土壓力；使用時(shí)應(yīng)注意地基土的c、φ的取值。計(jì)算時(shí)還應(yīng)考慮地面荷載、地面不規(guī)則幾何

9、形狀等對(duì)樁墻側(cè)土壓力的影響。 土壓力與水壓力可分開(kāi)計(jì)算，也可合并計(jì)算；合并計(jì)算時(shí)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(duì)于粘性土，可忽略粘聚力，適當(dāng)增加內(nèi)摩擦角來(lái)計(jì)算。 （2）由土壓力計(jì)等測(cè)定換算的實(shí)測(cè)值為基礎(chǔ)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(jì)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(hù)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(hù)板樁的側(cè)向土壓力計(jì)算,2、基坑底樁前土壓力計(jì)算取值 基坑底樁前土抗力常采用的是Rankine公式計(jì)算，由于計(jì)算出來(lái)的被動(dòng)土壓力是以極限狀態(tài)為前提的，當(dāng)被動(dòng)土壓力達(dá)到理論計(jì)算值時(shí)，其圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形位移將很大，一般達(dá)到坑深或樁墻高度的5%，這么大的變形位移是基坑支護(hù)結(jié)

11、構(gòu)所不能允許的。因此，對(duì)于基坑支護(hù)被動(dòng)土壓力計(jì)算中，一般取其折減系數(shù)η=0.3～0.5。 3、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(shí)，護(hù)樁和土體之間有相對(duì)位移而產(chǎn)生摩擦力，摩擦力將使樁墻后的主、被動(dòng)土壓力減??；相反確使樁墻前面的被動(dòng)土壓力增大。為此進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮樁墻與土體的摩擦作用，即將墻前、后的被動(dòng)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(jì)算,但為慎重起見(jiàn)對(duì)主動(dòng)土壓力可不進(jìn)行

12、折減。一般使墻前被動(dòng)土壓力增大的修正系數(shù)可取K = 1.5～2.8；使墻后被動(dòng)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(shí)際工程設(shè)計(jì)計(jì)算中，為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，既不進(jìn)行被動(dòng)土壓力理論計(jì)算值的折減，也不進(jìn)行因摩擦作用而使墻前被動(dòng)土壓力增大的修正。,,1、支護(hù)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(dòng)； （5）基坑底管涌發(fā)生。,7.2.3 支護(hù)結(jié)構(gòu)的破壞形式,7.2.3 支護(hù)結(jié)構(gòu)的破壞形式,2、支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的問(wèn)題（1）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；（3）板樁截面尺寸、間距、抗彎強(qiáng)度夠用；（4）基坑底穩(wěn)定驗(yàn)算滿足要求。,7.3 支護(hù)板樁的設(shè)計(jì)計(jì)算,7.3.1 懸臂式板樁的計(jì)算 1、單排式板樁計(jì)算,7.3.1 懸臂式板樁的計(jì)算,2、雙排式板樁計(jì)

14、算將雙排樁看做鋼架結(jié)構(gòu)計(jì)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(hù)樁入土深度是單排樁的70%；,7.3.2 單錨式板樁的計(jì)算,1、淺埋式單錨板樁的計(jì)算（簡(jiǎn)支梁法求解）2、深埋式單錨板樁的計(jì)算（等值梁法求t1） （1）以d點(diǎn)主、被動(dòng)土 壓力強(qiáng)度相等，求t0 ； 由 得,2、深埋式單錨板樁的計(jì)算,（2）求相當(dāng)梁的錨桿支反

15、力R、 t0 處的支反力Ｐ、Mmax及作用點(diǎn)h。（3）求護(hù)樁的最小入土深度t1； （4）護(hù)樁實(shí)際埋深為：,7.3.3 多層錨拉板樁的計(jì)算,1、支錨結(jié)構(gòu)的層間距布置型式及特點(diǎn) （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(qiáng)度；但是較深基坑，下部的支錨層距過(guò)小，層數(shù)多，不經(jīng)濟(jì)。 （2）等反力布置：各層支錨水平反力基本相等，使錨桿設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化；但當(dāng)基坑較深時(shí)，下部的支錨層距過(guò)小，層數(shù)多，同樣不經(jīng)濟(jì)。

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(shí)，減少了支錨層數(shù)，較經(jīng)濟(jì)；但帶來(lái)了較復(fù)雜的計(jì)算量。等間距布置在工程實(shí)際中設(shè)計(jì)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(jì)算,盾恩法求板樁的入土深度： 按著1/2分擔(dān)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(shè)計(jì)值；通過(guò)續(xù)梁可求出Mmax及作用點(diǎn)h ；,7.4 鋼筋混凝土樁抗彎設(shè)計(jì)計(jì)算（見(jiàn)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，此處略）7.5 基坑底穩(wěn)定驗(yàn)算 1、基坑底隆起（1）地基穩(wěn)定驗(yàn)算；（2）地基強(qiáng)度驗(yàn)算；   2、水壓力與基坑