基礎(chǔ)篇基坑支護(hù)

基礎(chǔ)篇基坑支護(hù)第1頁/共75頁1邊坡穩(wěn)定

土方開挖過程中,土壁是由土體內(nèi)磨擦阻力和粘結(jié)力保持平衡而穩(wěn)定。一旦土體失去平衡(俗稱失穩(wěn)),土體就會塌方,這不僅會造成人身安全事故、影響工期,有時還會危及附近的建(構(gòu))筑物。共70頁第1頁

⑴邊坡過陡；

⑵雨水、地下水滲入基坑;

⑶基坑上口邊緣堆載過大;

⑷土方開挖順序、方法未遵守“從上至下、分層開挖；開槽支撐、先撐后挖”的原則。1.1造成邊坡失穩(wěn)的原因基坑塌方搶險救人第2頁/共75頁1.2邊坡留設(shè)

合理地選擇基坑、溝槽、路基、堤壩的開挖斷面并留設(shè)邊坡,是減少土方量的有效措施。邊坡的表示方法為

1:m，即：土方邊坡坡度＝h／b

＝1／(b

／h)＝1:m式中

m=b/h

，稱為坡度系數(shù)。其意義為：當(dāng)邊坡高度已知為h時，其邊坡寬度則等于mh。共70頁第2頁第3頁/共75頁自然放坡的坡率允許值邊坡土類別狀態(tài)坡率允許值（高寬比）坡高小于5m坡高5～10m碎石土密實1:0.35～1:0.501:0.50～1:0.75中密1:0.50～1:0.751:0.75～1:1.00稍密1:0.75～1:1.001:1.00～1:1.25黏性土堅硬1:0.75～1:1.001:1.00～1:1.25硬塑1:1.00～1:1.251:1.25～1:1.50邊坡坡度應(yīng)根據(jù)不同的挖填高度、土的工程性質(zhì)及工程特點(diǎn)而定，既要保證土體穩(wěn)定和施工安全，又要節(jié)省土方。

當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件良好、土質(zhì)均勻且無地下水，其放坡的坡度系數(shù)應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)厥┕そ?jīng)驗確定,無經(jīng)驗時可按下表確定：注：表中碎石土的填充物為堅硬或硬塑的黏性土。共70頁第3頁第4頁/共75頁留設(shè)邊坡需考慮的因素

挖填高度：高度大則坡度系數(shù)大，反之坡度系數(shù)小，甚至不放坡；

土的工程性質(zhì)：土的類別、含水量，有無地下水等。土的類別低(密度小)、含水量大，則坡度系數(shù)大；反之坡度系數(shù)??；

施工特點(diǎn)：坡頂是否有荷載？施工季節(jié)及施工期長短？

人工作業(yè)還是機(jī)械作業(yè)？坡頂有荷載(尤其是動荷載)、使用時間長、跨越冬雨季施工的邊坡應(yīng)留有充足的安全系數(shù)規(guī)范的邊坡留設(shè)1規(guī)范的邊坡留設(shè)2共70頁第4頁第5頁/共75頁2基坑(槽)支護(hù)

一級基坑：重要工程，支護(hù)結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)合一工程，開挖深度＞10m，臨近建筑物、重要設(shè)施在開挖深度以內(nèi)；開挖影響范圍內(nèi)有歷史或近代優(yōu)秀建筑、重要管線需嚴(yán)加保護(hù)；

三級基坑：開挖深度＜7m，且無特別要求的基坑；

二級基坑：不屬于一級或三級的其它基坑?；宇悇e支護(hù)結(jié)構(gòu)墻頂位移支護(hù)結(jié)構(gòu)墻體最大位移地面最大沉降一級基坑305030二級基坑608060三級基坑80100100基坑變形的監(jiān)控值mm

2.1基坑的分級共70頁第11頁第6頁/共75頁2.2基槽支護(hù)

基(溝)

槽開挖一般采用橫撐式土壁支撐。可分為水平擋土板及垂直擋土板兩大類。間斷式水平擋土板支撐垂直擋土板式支撐

對松散、濕度大的土可用連續(xù)式水平擋土板支撐，挖土深度可達(dá)5m。連續(xù)式水平擋土板支撐共70頁第12頁第7頁/共75頁2.3一般基坑支護(hù)

深度不大的三級基坑，當(dāng)放坡開挖有困難時，可采用短柱橫隔板支撐、臨時擋土墻支撐、斜柱支撐、錨拉支撐等支護(hù)方法。2.3.1簡易支護(hù)放坡開挖的基坑，當(dāng)部份地段放坡寬度不夠時，可采用短柱橫隔板支撐、臨時擋土墻支撐等簡易支護(hù)方法進(jìn)行基礎(chǔ)施工臨時擋土墻支撐短柱橫隔板支撐共70頁第13頁第8頁/共75頁2.3.2斜柱支撐先沿基坑邊緣打設(shè)柱樁，在柱樁內(nèi)側(cè)支設(shè)擋土板并用斜撐支頂，擋土板內(nèi)側(cè)填土夯實。適用于深度不大的大型基坑使用。2.3.3錨拉支撐先沿基坑邊緣打設(shè)柱樁，在柱樁內(nèi)側(cè)支設(shè)擋土板，柱樁上端用拉桿拉緊，擋土板內(nèi)側(cè)填土夯實。適用于深度不大、不能安設(shè)橫(斜)撐的大型基坑使用。斜柱支撐錨拉支撐基坑打設(shè)柱樁共70頁第14頁第9頁/共75頁2.4深基坑支護(hù)深基坑支護(hù)的基本要求●確保支護(hù)結(jié)構(gòu)能起擋土作用,基坑邊坡保持穩(wěn)定；●確保相鄰的建(構(gòu))筑物、道路、地下管線的安全,不因土體的變形、沉陷、坍塌受到危害；●通過排降水,確?；A(chǔ)施工在地下水位以上進(jìn)行蘇州市土地交易中心基坑支護(hù)工程共70頁第15頁第10頁/共75頁常用的支護(hù)結(jié)構(gòu)體系排樁式土釘墻錨桿支護(hù)鋼管樁挖孔灌注樁鋼板樁板墻式板樁式組合式粉體噴射注漿樁墻鉆孔灌注樁高壓噴射注漿樁墻深層攪拌水泥土樁墻逆作拱墻式邊坡穩(wěn)定式排樁與板墻式水泥擋土墻式現(xiàn)澆地下連續(xù)墻灌注樁與水泥土樁結(jié)合加筋水泥土圍護(hù)墻型鋼橫擋板共70頁第16頁第11頁/共75頁2.4.1

排樁支護(hù)適于開挖面積大、深度＞6m、不允許放坡、鄰近有建(構(gòu))筑物的基坑支護(hù)

開挖前在基坑周圍設(shè)置砼灌注樁，樁的排列有間隔式、雙排式和連續(xù)式，樁頂設(shè)置砼連系梁或錨樁、拉桿。施工方便、安全度好、費(fèi)用低。懸臂樁的間隔式排樁支護(hù)擋土灌注樁排樁支護(hù)樁頂連系梁又稱冠梁懸臂支護(hù)樁共70頁第17頁第12頁/共75頁鋼筋砼灌注樁的排列方式北京神華大廈基坑的交錯相間排樁支護(hù)共70頁第18頁第13頁/共75頁2.4.2土釘墻支護(hù)共70頁第19頁第14頁/共75頁土釘支護(hù)施工工藝：

⑴開挖工作面人工洛陽鏟成孔沖擊式鋼管成孔土層錨桿鉆機(jī)成孔

⑵噴射第一層砼

⑶土釘成孔噴射第一層砼共70頁第20頁第15頁/共75頁

⑷安設(shè)土釘、注漿

⑸掛鋼筋網(wǎng)、噴射砼面層掛鋼筋網(wǎng)噴射第一層砼面板噴射第一層砼面板進(jìn)入下一層土釘支護(hù)安設(shè)土釘、注漿共70頁第21頁第16頁/共75頁2.4.3錨桿支護(hù)共70頁第22頁第17頁/共75頁錨桿支護(hù)施工工藝沖擊式鉆機(jī)造孔旋轉(zhuǎn)式鉆機(jī)造孔錨桿造孔近景共70頁第23頁

⑴造孔：包括鉆機(jī)就位、施鉆成孔、清孔三個作業(yè)步驟。造孔用沖擊式鉆機(jī)、旋轉(zhuǎn)式鉆機(jī)或旋轉(zhuǎn)式?jīng)_擊鉆機(jī)，偏心鉆機(jī)跟進(jìn)護(hù)壁套管方式鉆進(jìn)，造孔須干鉆，嚴(yán)禁水鉆；考慮沉渣厚度，孔底應(yīng)超鉆30～50mm；成孔后高壓風(fēng)清洗孔壁，以保證砂漿與孔壁的粘結(jié)力。第18頁/共75頁制作完畢的錨索共70頁第24頁⑵錨桿的制作與安裝包括下料、除銹防腐、焊接導(dǎo)向錐、綁扎、入孔六個步驟。錨索入孔導(dǎo)向錐起入孔導(dǎo)向作用緊箍環(huán)自由段外套塑料管錨索預(yù)留長度第19頁/共75頁注漿拉桿的預(yù)應(yīng)力張拉錨桿逐層向下支護(hù)施工共70頁第25頁⑶灌漿

基坑錨桿常采用埋管式灌漿的一次灌漿法；當(dāng)土體松散或巖石破碎易發(fā)生漏漿時采用二次灌漿法。制漿

⑷預(yù)應(yīng)力張拉及封錨：第20頁/共75頁2.4.4

擋土灌注樁與土層錨桿結(jié)合支護(hù)冠梁懸臂支護(hù)樁錨桿及橫撐共70頁第26頁第21頁/共75頁2.4.5鋼板樁支護(hù)

當(dāng)基坑較深、地下水位較高且未施工降水時，采用板樁作為支護(hù)結(jié)構(gòu)，既可擋土、防水，還可防止流砂的發(fā)生。U型鋼板樁鋼板樁水上圍堰共70頁第27頁第22頁/共75頁無錨板樁從一角開始逐塊插打，每塊鋼板樁自起打到結(jié)束中途不停頓。打法簡便、快速，但單塊打入易向一邊傾斜，累計誤差不易糾正,壁面平直度也較難控制。鋼板樁入土U型板樁的相互連接無錨板樁的單獨(dú)打入法共70頁第28頁第23頁/共75頁有錨板樁的雙層圍檁插樁法有錨板樁的雙層圍檁插樁法共70頁第29頁第24頁/共75頁2.4.6地下連續(xù)墻支護(hù)銑削鉆成槽機(jī)

先建造鋼筋砼地下連續(xù)墻,達(dá)到強(qiáng)度后在墻間用機(jī)械挖土。該支護(hù)法剛度大、強(qiáng)度高,可擋土、承重、截水、抗?jié)B,可在狹窄場地施工,適于大面積、有地下水的深基坑施工。連續(xù)墻抓斗—成槽機(jī)槽段的連接第25頁/共75頁導(dǎo)墻施工成槽機(jī)抓土鋼筋籠起吊鋼筋籠入槽連續(xù)墻砼澆筑鎖口管起拔進(jìn)入第二槽段施工亦可用吊車起拔兩邊是鎖口管第26頁/共75頁2.4.7

擋墻＋內(nèi)撐支護(hù)大型深基坑的鋼管對撐支護(hù)鋼筋砼構(gòu)架式內(nèi)撐支護(hù)第27頁/共75頁⑴鋼管內(nèi)支撐第28頁/共75頁鋼管內(nèi)支撐的地面拼裝大型深基坑的擋墻＋鋼管內(nèi)支撐支護(hù)地鐵車站的多道鋼管對撐支護(hù)大型深基坑的鋼管角撐擋墻的腰梁第29頁/共75頁⑵鋼筋砼內(nèi)支撐第30頁/共75頁內(nèi)支撐下的基礎(chǔ)工程施工就地制作鋼筋砼內(nèi)支撐內(nèi)支撐下挖樁間土方格構(gòu)式立柱第31頁/共75頁第32頁/共75頁成都國金中心大廈基坑（最大深度34m）第33頁/共75頁第34頁/共75頁排樁支護(hù)：人工挖孔樁+9道預(yù)應(yīng)力錨索第35頁/共75頁第36頁/共75頁第37頁/共75頁深基坑邊坡支護(hù)坍塌事故第38頁/共75頁排樁支護(hù)基坑失穩(wěn)破壞第39頁/共75頁膨脹土基坑失穩(wěn)破壞第40頁/共75頁上海在建13層樓房整體倒塌

6月27日6時左右，上海棟在建13層住宅樓整體倒塌。第41頁/共75頁第42頁/共75頁第43頁/共75頁兩側(cè)壓力差產(chǎn)生的水平力超過了樁基的抗側(cè)能力

第44頁/共75頁3施工排水第45頁/共75頁

降水的目的

①利用地下水位降低后的土體固結(jié)來提高基坑被動區(qū)土體強(qiáng)度，這是坑內(nèi)井點(diǎn)降水的主要目的；

②疏干坑內(nèi)土體中的自由水，有利于邊坡穩(wěn)定；

③為挖機(jī)、人工下基坑施工創(chuàng)造干作業(yè)條件?？油馑挥^測孔墻體注漿加固體井管粘土層粉砂層粘土層坑外水位觀測孔井管3.1坑內(nèi)井點(diǎn)降水第46頁/共75頁放坡開挖的基坑降低地下水位施工示意圖放坡開挖的基坑降低地下水位施工示意圖第47頁/共75頁輕型井點(diǎn)降水輕型井點(diǎn)是沿基坑四周將井點(diǎn)管埋入蓄水層內(nèi)，利用抽水設(shè)備將地下水從井點(diǎn)管內(nèi)不斷抽出，將地下水位降至基坑底以下。適用于滲透系數(shù)為0.1～50m/d的土層中。

降水深度：單級井點(diǎn)3～6m，多級井點(diǎn)6～12m。輕型井點(diǎn)法降低地下水位全貌圖基坑輕型井點(diǎn)降水第48頁/共75頁

●采用雙排、環(huán)型或U型布置時，位于地下水上游一排的井點(diǎn)間距應(yīng)小些，下游井點(diǎn)的間距可大些。

●如采用U形布置，則井點(diǎn)管不封閉的一段應(yīng)在地下水的下游方向。地下室電梯井局部二次降水井點(diǎn)降水不到位的基坑基礎(chǔ)施工至地下水位以上施工降水方可停止第49頁/共75頁

●在確定井點(diǎn)管埋置深度時，還應(yīng)考慮井點(diǎn)管露出地面0.2～0.3m，濾管必須埋在透水層內(nèi)?！癞?dāng)一級井點(diǎn)達(dá)不到降水深度要求時，則可采用二級井點(diǎn)?；佣壿p型井點(diǎn)降水地下室三級井點(diǎn)降水二級輕型井點(diǎn)降水第50頁/共75頁井點(diǎn)降水的作用減小橫向荷載防止流砂防止涌水穩(wěn)定邊坡防止塌方防止管涌防止地下水涌入基坑防止地下水的滲流引起邊坡塌方消除地下水的水位差,防止坑底的管涌降水后,使板樁減少了橫向荷載消除地下水的滲流,也就防止流砂現(xiàn)象降低地下水位后，還能使土壤固結(jié)，增加地基土的承載能力!第51頁/共75頁3.2.3管井井點(diǎn)

管井井點(diǎn)由濾水井管、吸水管和抽水機(jī)組成。管井井點(diǎn)設(shè)備簡單、排水量大、易于維護(hù)、經(jīng)濟(jì)實用。管井埋設(shè)管井填充濾料管井抽排水施工第52頁/共75頁

如需降水深度較大，可采用深井井點(diǎn),適用于降水深度＞15m、滲透系數(shù)為10～250m/d的基坑。故稱為“深井泵法”。管井井點(diǎn)構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)管井小井管井深井井點(diǎn)PVC簡易管井第53頁/共75頁3.2.4噴射井點(diǎn)

是在井點(diǎn)管內(nèi)設(shè)特制的噴射器，用高壓水泵或空氣壓縮機(jī)向噴射器輸入高壓水或壓縮空氣，形成水氣射流,將地下水抽出排走。其降水深度可達(dá)8～20m。噴射井點(diǎn)平面布置噴射井點(diǎn)豎向布置3.2.5電滲井點(diǎn)電滲井點(diǎn)構(gòu)造與布置

電滲井點(diǎn)以井點(diǎn)管作負(fù)極，打入的鋼筋作正極，通入直流電后，土顆粒自負(fù)極向正極移動，水則自正極向負(fù)極移動而被集中排出。本法常與輕型井點(diǎn)或噴射井點(diǎn)結(jié)合使用。第54頁/共75頁基坑內(nèi)降水預(yù)固結(jié)坑內(nèi)土體基坑內(nèi)降水預(yù)固結(jié)坑內(nèi)土體第55頁/共75頁電滲法降水施工示意圖電滲法降水施工示意圖第56頁/共75頁⑵坑內(nèi)降水井點(diǎn)布置

根據(jù)降水施工經(jīng)驗，例如在上海地區(qū)第⑥層以上的以粘性土為主的潛水含水層中，單井有效抽水面積一般為200m2。第57頁/共75頁工程實例：某基坑降水井點(diǎn)剖面布置圖第58頁/共75頁工程實例：某地鐵車站降水（壓）井點(diǎn)布置圖第59頁/共75頁降水（壓）井點(diǎn)剖面布置圖第60頁/共75頁⑶坑內(nèi)井點(diǎn)降水要點(diǎn)

①坑內(nèi)井點(diǎn)降水應(yīng)在開挖前20天進(jìn)行，降水深度應(yīng)達(dá)到設(shè)計要求，并不得少于坑底以下1m。

②降水必然會形成降水漏斗，從而造成對周圍環(huán)境的影響，因此要合理使用井點(diǎn)降水，在鄰近保護(hù)對象附近一定要形成封閉的隔水帷幕后才能開始降水。

③降水期間應(yīng)按設(shè)計要求布置水位觀測孔，對基坑內(nèi)外的地下水位變化及鄰近的建（構(gòu)）筑物的沉降進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)建（構(gòu)）筑物的變形速率或變形量超過警戒值時，可用回灌水法或隔水法來控制降水對周圍環(huán)境的有害影響。第61頁/共75頁防范井點(diǎn)降水不利影響的措施

設(shè)置擋土帷幕也可減少井點(diǎn)降水引起的不利影響?；毓嗑c(diǎn)水位圖回灌井點(diǎn)布置設(shè)置擋土帷幕減少不利影響共70頁第60頁第62頁/共75頁⑷采用回灌措施時注意事項

①回灌井點(diǎn)的濾管長度應(yīng)大于抽水井點(diǎn)的長度（通常大2～2.5m）；

②回灌必須使用清潔水；

③回灌設(shè)備應(yīng)經(jīng)常檢查，防止堵塞；

④在回灌井點(diǎn)的保護(hù)范圍內(nèi)應(yīng)設(shè)置水位觀測孔，根據(jù)水位變化來調(diào)節(jié)回灌水量。

⑤在降水期間，還要隨時注意抽出的地下水是否渾濁，防止抽水帶走土層中的細(xì)顆粒。第63頁/共75頁工程實例：延安東路隧道工程延安東路隧道工程盾構(gòu)進(jìn)2#工作井時，在鄰近工廠建筑物邊線外10m設(shè)噴射井點(diǎn)，而在建筑邊線外2m處設(shè)一排1.5m間距的回灌水管，用水泵加壓灌水，并在距建筑邊線外4m處打設(shè)水泥攪拌樁止水帷幕，最終達(dá)到了預(yù)期的保護(hù)效果。第64頁/共75頁

當(dāng)基坑底下有承壓水時，必須驗算抵抗坑底隆起的穩(wěn)定性

承壓水驗算公式如右圖式中：

……承壓水上覆土重；

……承壓水頭壓力。γ×h3.2承壓水處理⑴坑底穩(wěn)定性驗算第65頁/共75頁①注漿加固坑底土體抗承壓水注漿加固坑底土體抗承壓水圖（2）承壓處理方法第66頁/共75頁②井點(diǎn)降低承壓水穩(wěn)定坑底圖井點(diǎn)降低承壓水穩(wěn)定坑底圖第67頁/共75頁⑶降壓井布置

單口降壓井有效抽水面積根據(jù)場地承壓含水層的水文地質(zhì)參數(shù)通過計算得出，如：上海地區(qū)的經(jīng)驗是間距30m左右布置1口降壓井。第68頁/共75頁

⑴基坑內(nèi)長期積水不但影響開挖和場地清潔，更會引起坑內(nèi)被動區(qū)土體的軟化、降低被動抗力，從而導(dǎo)