7 基坑支護工程

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1、7 基坑支護工程基坑支護工程7.1 概述概述7.1.1 支護的目的與作用支護的目的與作用1、基坑支護的目的、基坑支護的目的（1）確?；娱_挖和基礎結構施工安全、順利；）確?；娱_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；）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。）防止地面出現(xiàn)塌陷、坑底管涌發(fā)生。2、基坑支護的作用、基坑支護的作用 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要求、基坑工程的基本技術要求（1）安全可靠性；）安全可靠性；（2）經濟合理性；）經濟合理性；（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 支護結構的類型及適用條件支護結構的類型及適用條件（1）無圍護放坡開挖；）無圍護放坡開挖；（2）樁墻支護：）樁墻支護：它由樁墻結構及支護結構兩部分組成，樁墻結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；構有鋼板樁、板樁墻、灌注樁排、地下連續(xù)墻；支護結構類型有內支撐式、外拉錨桿式、地面錨支護結構類型有內支撐式、外拉錨桿式、地面錨定式、無錨式等。定式、無錨式等。（3）重力式支護結構：）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。重力式的擋土結構。（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，先在坑內周邊挖槽，用內支撐板樁墻法修筑周反，先在坑內周邊挖槽，用內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，再挖除擋邊的基礎工程，形成一道重力式擋土墻，再挖除擋土墻內的全部土體，構筑中央部分的基礎工程。土墻內的全部土體，構筑中央部分的基礎工程。（6）墻前被動區(qū)土體加固法：）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，為控制擋墻側向位移，降低護樁的入土深度，基坑，為控制擋墻側向位移，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在基坑開挖前用深攪樁、旋噴法對墻前土體進行加固，加固

4、深度固，加固深度36m，寬度，寬度59m。7.1.2 支護結構的類型及適用條件支護結構的類型及適用條件 （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，樁內放坡開挖后施工中央部分基礎工程，待完工后內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側土體，邊挖邊用支撐桿將支護排再挖除排樁內側土體，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。邊基礎工程。7.1.2 支護結構的類型及適用條件支護結構的類型及適用條件（7）逆作法；（）逆作法；（8）沉井法；（）沉井法；（9）土釘墻支護；）土釘

5、墻支護；（10）組合型支護。）組合型支護。兩種以上的支護方法組合起來使用，既能保證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；深攪樁中打入樁排組合；深攪樁中打入H鋼樁組合支護等。鋼樁組合支護等。7.1.3 支護結構方案的選擇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，的方法，并力求做到支護方案的優(yōu)選及設計計算的

6、正確，具體參考建議：具體參考建議：（1）粘性土、粉質粘土等強度較高的地基，當基坑深）粘性土、粉質粘土等強度較高的地基，當基坑深度度H6m時，用土釘支護，若地下水位高，進行降水或時，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。方案，錨桿層數(shù)不宜超過四層。（2）淤泥質或飽和粘性土等軟弱地基，當）淤泥質或飽和粘性土等軟弱地基，當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方案；當基坑較深時，可采用地下連續(xù)墻內支撐支支

7、護方案；當基坑較深時，可采用地下連續(xù)墻內支撐支護的方案或逆作法施工。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）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狀結構下連續(xù)墻的施工方案，也可考慮用插筋補強及網狀結構樹根樁的支護方案。樹根樁的支護方案。7.1.3 支護結構方案的選擇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）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）注漿進行防土體宜采

8、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（內支撐、逆作法）滲補強加固；也可用地下連續(xù)墻（內支撐、逆作法）或沉井法施工的方案。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）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，上部放坡開挖護方案，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，以減少錨桿層數(shù)；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。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，）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、開槽施工法等支護方案；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。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支護結構的受力及破壞形式 7.2.1 支護板樁的受力性狀支護板樁的受力性狀（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；即看作懸臂梁結構。上部為自由端；即看作懸臂梁結構。（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；即看作簡支梁結構。簡支梁結構。（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；即看作靜不定梁結構。靜不定梁結構。（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)梁結構?？醋鬟B續(xù)梁結構。7.2.2支護板樁的側向土壓力計算支護板樁的側向土壓力計算 1、側向土壓力計算模式、側向土壓力計算模式關于基坑樁墻側向土壓力計算模式很多，主要采用關于基坑樁墻側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；使用時應注意地基土的力；使用時應注意地基土的c、的取值。計算時的取值。計算時還應考慮地面荷載、地面不規(guī)則幾何形狀等對樁還應考慮地面荷載、地面不規(guī)則幾何形狀等對樁墻側土壓力的影響。墻側土壓力的影響。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，適當增加內摩擦角來計算。略粘聚力，適當增加內摩擦角來計算。（2）由土壓力計等測定換算的實測值為基礎的土）由土壓力計等測定換算的實測

12、值為基礎的土壓力分布模型壓力分布模型(圖示法圖示法)或側壓系數(shù)法，亦稱用表或側壓系數(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 支護結構的受力及破壞形式支護結構的受力及破壞形式 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支護板樁的側向土壓力計算支護板樁的側向土壓力計算 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，當被動土壓力達到理論計算值時，其圍前提的，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護結構的變形位移將很大，一般達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結構所，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)算中，一般取其折減系數(shù)=0.30.5。3、護樁與土體間的摩擦作用、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，樁墻支護結構在土壓力

14、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生摩擦力，摩擦護樁和土體之間有相對位移而產生摩擦力，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?。幌喾创_使樁墻前面的被動土壓力增大。為此進行支護結構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、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)后的被動土壓力乘以修正系數(shù).7.2.2支護板樁的側向土壓力計算支護板樁的側向土壓力計算 但為慎重起見對主動土壓力可不進行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)與土的內摩擦角系數(shù)與土的內摩擦角有關，有關，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。實際工程設計計算中，為簡化起見，既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不進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、支護結構的破壞形式、支護結構的破壞形式（1）支錨結構系統(tǒng)破壞；）支錨結構系統(tǒng)破壞；(2)板樁底部向基坑內側移

16、板樁底部向基坑內側移;（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 支護結構的破壞形式支護結構的破壞形式錨 拉 系 統(tǒng) 破 壞底 部 內 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支護結構的破壞形式 2、支護結構設計應考慮的問題、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；）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；）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；）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。）

17、基坑底穩(wěn)定驗算滿足要求。7.3 支護板樁的設計計算支護板樁的設計計算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構計算內力。將雙排樁看做鋼架結構計算內力。（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）護樁入土深度是單排樁的）護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 壓力強度相等，求壓力強度相等，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）求相當梁的錨桿支反力）求相當梁的錨桿支反力R、t0 處的支反力處的支反力、Mmax及作用點及作用點h。（3）求護樁的最小入土深度）求護樁的最小入土深度t1；（4）護樁實際

19、埋深為：）護樁實際埋深為：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、支錨結構的層間距布置型式及特點支錨結構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度；但是較深基坑，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，不經濟。下部的支錨層距過小，層數(shù)多，不經濟。（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，使錨桿設計簡化；但當基坑較深時，下部的使錨桿設計簡化；但當基坑較深時，下

20、部的支錨層距過小，層數(shù)多，同樣不經濟。支錨層距過小，層數(shù)多，同樣不經濟。（3）等間距布置：）等間距布置：支錨結構的上、下排間支錨結構的上、下排間距基本相同，基坑較深時，減少了支錨層數(shù)，距基本相同，基坑較深時，減少了支錨層數(shù)，較經濟；但帶來了較復雜的計算量。等間距較經濟；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。布置在工程實際中設計最為普遍。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分擔法可求出各層支錨結構的水平分擔法可求出各層支錨結構的水平反力，再乘以反力，再乘以1.35不均勻系數(shù)就是水平力的設不均勻系數(shù)就是水平力的設計值；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計計算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）（見鋼筋混凝土結構設計，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）地基強度驗算；）地基強度驗算；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