[PPT]巖土工程之基坑支護

1、2022-3-617.1 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）確保基坑開挖和基礎(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?；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(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)濟合理性；）經(jīng)濟合理性；（3）施工便利性和工期保證性。）施工便利

2、性和工期保證性。 7.1.2 支護結(jié)構(gòu)的類型及適用條件支護結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)及支護結(jié)構(gòu)兩部分組成，樁墻結(jié)構(gòu)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；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。式、無錨式等。 （3）重力式支護結(jié)構(gòu)：）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)。 （4）中

3、央開挖施工法：先施工基坑四周排樁，樁）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(chǔ)工程，待完工后再內(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排樁與挖除排樁內(nèi)側(cè)土體，邊挖邊用支撐桿將支護排樁與中央部分基礎(chǔ)工程支撐起來，最后再施工周邊基礎(chǔ)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。工程。 （5）開槽施工法：）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邊反，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，再挖除擋土墻的基礎(chǔ)工程，形成一道重力

4、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。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：對于軟土地基深大基坑，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，加固深度挖前用深攪樁、旋噴法對墻前土體進行加固，加固深度36m，寬度，寬度59m。（7）逆作法；（）逆作法；（8）沉井法；（）沉井法；（9）土釘墻支護；）土釘墻支護； （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，既能保證支兩種以上的支護方法組合起

5、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；深攪樁中打入合；深攪樁中打入H鋼樁組合支護等。鋼樁組合支護等。 土釘與樁土釘與樁- -錨復合支護錨復合支護 預應(yīng)力錨桿土釘鋼砼圈梁鉆孔灌注樁水泥土攪拌樁土釘土釘土層錨桿土層錨桿鉆孔灌注樁鉆孔灌注樁防滲帷幕防滲帷幕土釘與微型樁組成的復合支護土釘與微型樁組成的復合支護微型樁微型樁土釘土釘土釘與微型樁組成的復合支護土釘與微型樁組成的復合支護鋼砼管樁鋼砼管樁土釘土釘 基坑支護工程：基坑支護工程：7.1.3

6、支護結(jié)構(gòu)方案的選擇支護結(jié)構(gòu)方案的選擇 根據(jù)根據(jù)場地場地、地層地層、基坑深度基坑深度、設(shè)備設(shè)備等條件選擇支護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(shè)計計算的正確，的方法，并力求做到支護方案的優(yōu)選及設(shè)計計算的正確，具體參考建議：具體參考建議： （1）粘性土、粉質(zhì)粘土等強度較高的地基粘性土、粉質(zhì)粘土等強度較高的地基，當基坑深，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(zhì)或飽

7、和粘性土等軟弱地基淤泥質(zhì)或飽和粘性土等軟弱地基，當，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(nèi)支撐支支護方案；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。護的方案或逆作法施工。 （3）對于）對于松散的砂土層或粉細砂土層松散的砂土層或粉細砂土層，可用化學，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。補

8、強及網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)樹根樁的支護方案。（4）對于）對于防滲止水要求嚴格的基坑工程防滲止水要求嚴格的基坑工程，護樁間土，護樁間土體宜采用高壓旋噴（或定噴、擺噴）注漿進行防滲體宜采用高壓旋噴（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）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?；虺辆ㄊ┕さ姆桨?。 （5）為節(jié)約投資，）為節(jié)約投資，基坑較深時應(yīng)多采用組合式基坑較深時應(yīng)多采用組合式的支護方案的支護方案，對于直立性較好的土體，上部放坡，對于直立性較好的土體，上部放坡開挖（坡深開挖（坡深34m）,下部樁墻支護，以減少錨桿下部樁墻支護，以減少錨桿層數(shù)；亦可采用土釘與錨

9、桿相結(jié)合的支護方案。層數(shù)；亦可采用土釘與錨桿相結(jié)合的支護方案。（6）對于）對于大型基坑大型基坑（平面尺寸及深度都較大）（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。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(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

10、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支護板樁的側(cè)向土壓力計算支護板樁的側(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

11、計算模式很多，主要關(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：采用的有以下兩大類： （1）以）以朗肯、庫倫等理論公式朗肯、庫倫等理論公式計算的土壓力；計算的土壓力；使用時應(yīng)注意地基土的使用時應(yīng)注意地基土的c、的取值。計算時還應(yīng)考的取值。計算時還應(yīng)考慮地面荷載、地面不規(guī)則幾何形狀等對樁墻側(cè)土壓慮地面荷載、地面不規(guī)則幾何形狀等對樁墻側(cè)土壓力的影響。力的影響。 土壓力與水壓力可分開計算，也可合并計算；合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，可忽略粘水后土層按

12、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。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(chǔ)的）由土壓力計等測定換算的實測值為基礎(chǔ)的土壓力土壓力分布模型分布模型(圖示法圖示法)或側(cè)壓系數(shù)法或側(cè)壓系數(shù)法，亦稱用，亦稱用表觀土壓力系表觀土壓力系數(shù)計算的土壓力數(shù)計算的土壓力，圖示法中采用較多的是，圖示法中采用較多的是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。 砂土砂土 軟軟中硬粘土中硬粘土 硬粘土硬粘土 Hka65. 0 Hka H) 4 . 02 . 0( 2 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

13、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朗肯公式朗肯公式計算，計算，由于計算出來的被動土壓力是以極限狀態(tài)為前提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)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構(gòu)的變形位移將很大，一般達到坑深或樁墻高度的的5%5%，這么大的變形位移是基坑支護結(jié)構(gòu)所不能，這么大的變形位移是基坑支護結(jié)構(gòu)所不能允許的。因此，對于基坑支護被動土壓力計算中允許的。因此，對于基坑支護被動土壓力計算中，一般取其，一般取其折減系數(shù)折減系數(shù)=0.3=0.30.50.5。3 3、護樁與土體間的摩擦作用、

14、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，摩擦力將使擦力將使樁墻后的主、被動土壓力減小樁墻后的主、被動土壓力減小；相反確使；相反確使樁墻前面的被動土壓力增大樁墻前面的被動土壓力增大。為此進行支護結(jié)構(gòu)設(shè)。為此進行支護結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)考慮樁墻與土體的摩擦作用，即將計時應(yīng)考慮樁墻與土體的摩擦作用，即將墻前、后墻前、后的被動土壓力乘以修正系數(shù)的被動土壓力乘以修正系數(shù)。 但為慎重起見對主動土壓力可不進行折減。一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

15、力增大的修正系數(shù)可取般使墻前被動土壓力增大的修正系數(shù)可取K = K = 1.51.52.82.8；使墻后被動土壓力減小的修正系數(shù)可?。皇箟蟊粍油翂毫p小的修正系數(shù)可取K K= 1.0= 1.00.350.35。修正系數(shù)與土的內(nèi)摩擦角。修正系數(shù)與土的內(nèi)摩擦角有關(guān)，有關(guān)，值越大，修正系數(shù)值越大，修正系數(shù)K K越大越大, ,而而K K越小。越小。 實際工程設(shè)計計算中，為簡化起見，既不進行實際工程設(shè)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。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

16、式、支護結(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）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；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(jié)構(gòu)的破壞形式支護結(jié)構(gòu)的破壞形式某復合土釘支護基坑整體失穩(wěn)時照片某復合土釘支護基坑整體失穩(wěn)時照片邊坡型式的邊坡型式的破壞破壞（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。 錨 拉 系 統(tǒng) 破 壞底 部 內(nèi) 移板 樁 彎 曲整 體 滑 動管 涌 、 隆 起 2 2、支護結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮的問題、支護結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮的問題（1

17、 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 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 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 4）基坑底穩(wěn)定驗算滿足要求。）基坑底穩(wěn)定驗算滿足要求。 7.3 支護板樁的設(shè)計計算支護板樁的設(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，驗算強度。 2、雙排式板樁計算、雙排式板樁計算將雙排

18、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）護樁入土深度是單排樁的）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 apkt

19、Hkt)(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）護樁實際埋深為：）護樁實際埋深為： 6/)(3xkkpxap)(6apkkpxxtt011)2 . 11 . 1 (tt 7.3.3 7.3.3 多層錨拉板樁的計算多層錨拉板樁的計算1 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 1）等彎矩布置等彎矩布置：各跨度的最大彎矩相等，可充：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。錨層距過小，層數(shù)多，不經(jīng)濟。 （2 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；但當基坑較深時，下部的支錨層使錨桿設(shè)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。距過小，層數(shù)多，同樣不經(jīng)濟。 （3 3）等間距布置等間距布置： 支錨結(jié)構(gòu)的上、下排間距基本支錨結(jié)構(gòu)的上、下排間距基本相同，基