深基坑施工詳解

深基坑施工課件目前一頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點3.1概述特點：1.基坑向大深度方向發(fā)展;2.基坑開挖面積大;3.在軟弱地層中，基坑開挖影響周圍建筑物、市政設施和地下管線；4.深基坑施工期長，場地狹窄，降雨、重物等對基坑穩(wěn)定不利；5.在相鄰場地施工，打樁、降水、挖土以及基礎澆筑混凝土等工序會互相制約和影響，增加協(xié)調(diào)工作的難度。目前二頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點發(fā)生坍塌的緣故？CφBO1σ1σ3Ocτfσ目前三頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點為了保持基坑側(cè)壁穩(wěn)定及鄰近建筑物的安全，需采用基坑邊壁的支護加固措施。3.1概述支護結構：擋墻+支撐（或拉錨）目前四頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點支護結構的功能：擋土和擋水對待支護結構的設計和施工均應采取極慎重的態(tài)度，在保證施工安全的前提下，盡量做到經(jīng)濟合理和便于施工。3.1概述目前五頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點3.2支護結構的選型支護結構包括擋墻和支撐（或拉錨）兩部分。檔墻或支撐中任何一部分的選型不當或產(chǎn)生破壞（包括變形過大），都會導致整個支護結構的失敗。目前六頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點

一、支護結構的類型：

(1)支護型（非重力式）（常用）

將支護結構作為主要受力構件支擋可能形成的水土壓力。（鋼板樁、板樁墻、排樁、柱列式灌注樁、地下連續(xù)墻等）(2)加固型（實體重力式）

加固土體強度，維持坑壁的穩(wěn)定。（水泥土攪拌樁、高壓旋噴樁、土釘墻等）

3.2支護結構的選型目前七頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點（一）擋墻的選型（1）鋼板樁

a.槽鋼鋼板樁

b.熱軋鎖口鋼板樁（2）鋼筋混凝土板樁（3）鉆孔灌注樁擋墻（4）H型鋼支柱（或鋼筋混凝土樁支柱）（5）地下連續(xù)墻（6）深層攪拌水泥土樁擋墻（7）旋噴樁帷幕墻二、支護結構的選型目前八頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點a.槽鋼鋼板樁由槽鋼并排或正反扣搭接組成。槽鋼長6～8m，多用于深度不超過4m的基坑。

頂部宜設一道支撐或拉錨。b.熱軋鎖口鋼板樁其形式有U型、Z型、一字型、H型和組合型。U型Z型一字型該板樁截面帶企口，有一定的擋水作用，頂部設圈梁，用后不再拔除，永留地基土中。適于3—6m基坑，但應用較少。

（1）鋼板樁目前九頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點常用Φ600—1000mm，是支護結構中應用最多的一種。宜形成排樁擋墻，頂部澆筑鋼筋混凝土圈梁。但施工難以做到相切，擋水效果差。（3）鉆孔灌注樁擋墻目前十頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點該類支護結構適用于土質(zhì)較好、地下水位較低的地區(qū)。型鋼或支柱按一定間距打入，支柱間設木擋板或其它擋土設施。

（4）H型鋼支柱（鋼筋混凝土樁支

柱）、木擋板支護墻目前十一頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點（5）地下連續(xù)墻地下連續(xù)墻已是目前深基坑的主要支護結構之一。在地下結構層數(shù)多的深基坑的施工非常有利。地下連續(xù)墻常是采用“逆筑法”的支護結構的首選。

天津市的華聯(lián)商廈、紫金花園、鴻吉大廈、津匯廣場等很多工程均采用地下連續(xù)墻方法施工。目前十二頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點深層攪拌水泥土樁擋墻是用特制的進入土深層的深層攪拌機將噴出的水泥漿固化劑與地基土進行原位強制攪拌制成水泥土樁，相互搭接，硬化后即形成具有一定強度的壁狀擋墻，既可擋土又可形成隔水帷幕。（6）深層攪拌水泥土樁擋墻目前十三頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點（

旋噴樁帷幕墻是鉆孔后，將鉆桿從地基土深處逐漸上提，同時利用插入鉆桿端部的旋轉(zhuǎn)噴嘴，將水泥漿固化劑噴入地基土中，形成水泥土樁，樁體相連形成帷幕墻。旋噴樁帷幕墻可用作支護結構擋墻，也可用于擋水。（7）旋噴樁帷幕墻目前十四頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點當基坑深度較大，懸臂擋墻的強度和變形不能滿足要求時，需增設支撐系統(tǒng)。支撐系統(tǒng)有基坑內(nèi)支撐基坑外拉錨（頂部拉錨土層錨桿拉錨）常用的有鋼結構支撐鋼筋混凝土支撐(二).支撐（拉錨）的選型目前十五頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點a.鋼管支撐對撐

（1）鋼結構支撐目前十六頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點a.鋼管支撐角撐（1）鋼結構支撐目前十七頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點(1)鋼結構支撐

b.型鋼支撐

型鋼支撐主要采用H型鋼，用螺栓連接，為工具式鋼支撐，現(xiàn)場組裝方便，可重復使用。目前十八頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點

有角撐、對撐、桁架式支撐，還有圓形、拱形和橢圓形等形狀的支撐。圓形支撐（2）鋼筋混凝土支撐目前十九頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點三、基坑支護體系的作用與要求作用：1、擋土擋水，保證土方開挖和地下結構施工條件；2、限制周圍土體變形，開挖過程中不會對相鄰建筑物和地下管線造成危害。

側(cè)壁安全等級為一級、二級、三級目前二十頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點要求：1、保證基坑周邊邊坡的穩(wěn)定性，滿足地下室施工有足夠空間的要求。2、保證基坑四周相鄰建筑物和地下管線在基坑施工期間不受損害。要求對土體變形進行控制。3、保證基坑工程施工作業(yè)面干燥。三、基坑支護體系的作用與要求目前二十一頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點3.3基坑支護結構設計計算一、支護結構承受的荷載支護結構承受的荷載一般包括土壓力水壓力墻后地面荷載引起的附加荷載。目前二十二頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點1土壓力⑴主動土壓力：以Ea表示。

⑵靜止土壓力：以E0表示。

滑裂面Ea-ΔE0目前二十三頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點+Δ外力Ep滑裂面土壓力(3)被動土壓力：以Ep表示。目前二十四頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點土壓力表示主動土壓力強度（無粘性土）

粘性土

目前二十五頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點

對于粘性土按計算公式計算時，主動土壓力在土層頂部（H=0處）為負值，即表明出現(xiàn)拉力區(qū)，這在實際上是不可能發(fā)生的?？捎嬎闩R界高度以下的主動土壓力：土壓力分布目前二十六頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點ZcH可計算此種情況下的臨界高度Zc，進而計算臨界高度以下的主動土壓力。土壓力分布目前二十七頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點土壓力表示被動土壓力強度無粘性土粘性土

目前二十八頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點土壓力分布⑴懸臂無支撐擋墻，其主動土壓力，是三角形分布，被動土壓力也是三角形分布。被動土壓力主動土壓力目前二十九頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點土壓力分布⑵多支撐或多拉錨的擋墻背面上的土壓力分布圖形砂土為梯形，粘土土壓力分布圖是稍復雜的三角形。目前三十頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點土壓力分布懸臂擋土墻所承受的主動土壓力完全由其底部的被動土壓力來平衡；而錨定板單支點的擋土結構，其主動土壓力則由錨定板拉桿和底部的被動土壓力共同承受，加以平衡。TEa1Ea2EP目前三十一頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點2.水壓力作用于支護結構上的水壓力一般按靜水壓力考慮。有穩(wěn)態(tài)滲流時按三角形分布計算。ABCDEF目前三十二頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點水壓力和土壓力水壓力和土壓力的分算或合算問題，目前均采用。一般情況下，由于粘性土中水主要是結晶水和結合水，宜合算;在砂性土中土顆粒之間的空隙中充滿的是自由水，受重力作用，為靜水壓力作用，宜分算。目前三十三頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點合算時，地下水位以下土的重力密度采用飽和重力密度γsat

；分算時，地下水位以下土的重力密度采用浮重力密度;另外單獨計算靜水壓力，按三角形分布考慮。水壓力和土壓力目前三十四頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點3.墻后地面荷載引起附加荷載三種情況：⑴墻后有均布荷載ｑ⑵距離支護結構一定距離有均布荷載ｑ

⑶距離支護結構一定距離有集中荷載Ｐ（如塔吊、混凝土泵車等）由Ｐ引起的附加荷載分布在支護結構的一定范圍內(nèi)。目前三十五頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點⑴墻后有均布荷載ｑ

如墻后堆有土方、材料等地面均布荷載對支護結構引起的附加荷載，可按下式計算：

qH目前三十六頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點⑵距離支護結構一定距離均布荷載

距離有均布荷載ｑ此時壓應力傳到支護結構上有一空白距離h1

,在h1之下產(chǎn)生均布的附加應力：l1qHe1e2目前三十七頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點（3）.距離支護結構一定距離有集中荷載

⑶距離支護結構一定距離有集中荷載Ｐ（如塔吊、混凝土泵車等）由Ｐ引起的附加荷載分布在支護結構的一定范圍ｈ2上。HPl2h2φ目前三十八頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點二、樁墻式支護結構的設計計算

深基坑支護結構應采用以分項系數(shù)表示的極限狀態(tài)設計表達式進行設計。

基坑支護結構極限狀態(tài)可有兩類：承載能力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)目前三十九頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點1.承載能力極限狀態(tài)：支護結構達到最大承載能力，或土體失穩(wěn)、過大變形導致支護結構或基坑周邊環(huán)境破壞；2.正常使用極限狀態(tài)：支護結構的變形已妨礙地下結構施工，或影響基坑周邊環(huán)境的正常使用。二、樁墻式支護結構的設計計算目前四十頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點計算方法常用極限平衡法，即支護樁在一定的插入深度下，基坑外側(cè)土體處于主動極限平衡狀態(tài)，內(nèi)側(cè)土體處于被動極限平衡狀態(tài)，樁墻在水、土壓力等側(cè)向荷載作用下滿足平衡條件，作為設計的原則。常用靜力平衡法、等值梁法計算。（一）懸臂樁墻的計算目前四十一頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點靜力平衡法計算原理ABCd地面坑底支護樁BACDDABCOhxtEaEp懸臂板樁的變位及在無粘性土中土壓力分布圖目前四十二頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點靜力平衡法計算原理ABCOhxtEaEpRcH.Blum建議將C點以下的土壓力用集中力表示，即樁的插入深度到旋轉(zhuǎn)點以下部分的作用力用一個單力Rc表示目前四十三頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點（一）懸臂樁墻的計算（靜力平衡法)嵌固深度設計值計算：1.懸臂式支護結構嵌固深度設計值hd宜按下式確定：對分層土：目前四十四頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點hbpEa1Ea2Ea4Ea3∑EaEP1EP2∑EP（一）懸臂樁墻的計算（靜力平衡法)目前四十五頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點，：分別為作用在支護樁各層土的凈主動土壓力和凈被動土壓力；，：分別為到C點的距離，其值與嵌固深度有關。工程上要乘以1.2的經(jīng)驗系數(shù)，則支護樁總的進入坑底的深度為：，支護樁總長度為：（一）懸臂樁墻的計算（靜力平衡法)目前四十六頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點例題1、某建筑基坑開挖深度為6.0m，擬采用懸臂式板樁支護。土層情況如下圖所示，坑內(nèi)外地下水位面在地表下與坑底齊平處。取安全系數(shù)為1.2，試計算:（1）其嵌固深度。(2)計算最大彎矩及其截面位置。（一）懸臂樁墻的計算（靜力平衡法)目前四十七頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點（一）懸臂樁墻的計算（靜力平衡法)粘土粉土坑底地面2.5m3.5mOD砂土xt目前四十八頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點基坑開挖深度較大時，可以在維護結構頂部附近設置一單支撐（拉錨），形成單支點支護結構。

支護結構常見的幾種破壞類型:(二)單支點支護結構目前四十九頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點1.拉錨破壞或支撐壓曲地面荷載增加過多、土壓力過大使拉桿斷裂，或錨固失敗、腰梁破壞、內(nèi)支撐受壓失穩(wěn)。(二)單支點支護結構目前五十頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點2支護墻體底部走動支護墻入土深度不夠或挖土過深以及水的沖刷均可產(chǎn)生這種破壞。需正確的計算入土深度

(二)單支點支護結構目前五十一頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點

3.支護墻的平面變形過大或彎曲破壞支護墻截面過小、土壓力估不準、墻后增大量地面荷載或挖土超深，需準確計算最大彎矩值以驗算截面。(二)單支點支護結構目前五十二頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點4.墻后土體整體滑動失穩(wěn)拉錨的長度不夠、軟粘土發(fā)生圓弧滑動，引起支護結構整體失穩(wěn)。

(二)單支點支護結構目前五十三頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點(二)單支點支護結構計算主要針對第2、3種破壞情況進行設計計算。單支點結構，樁的入土深度不同，樁側(cè)土壓力分布不同，使樁體產(chǎn)生的變形不同。（1）入土較淺（2)入土深度增加，樁前被動土壓力不能充分發(fā)揮（3）繼續(xù)增加，樁前后都出現(xiàn)被動土壓力（4）進一步增加（過深），不利于前后被動土壓力發(fā)揮。目前五十四頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點EaEp(二)單支點支護結構計算EaEp入土深度不同的板樁墻的土壓力分布、彎矩變形圖目前五十五頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點EaEpEp’EaEpEp’(二)單支點支護結構計算入土深度不同的板樁墻的土壓力分布、彎矩變形圖目前五十六頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點支點力及嵌固深度計算(二)單支點支護結構計算（靜力平衡法）RaEpEa2Ea1Aq目前五十七頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點圖中ab梁一端固定一端簡支，彎矩圖中正負彎矩在c點轉(zhuǎn)折，若將ab梁在c點斷開以簡支計算，則梁ac斷的彎矩圖同整梁計算時一樣，即稱ac梁為ab梁上的等值梁。等值梁原理babac(二)單支點支護結構計算（等值梁法）目前五十八頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點等值梁法原理AEaDBDGPaEp’Ep’QBQBBBBAG目前五十九頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點用等值梁計算板樁，先要知道正負彎矩的轉(zhuǎn)折點的位置。因板樁地面下土壓力強度等于零的位置，接近正負彎矩的轉(zhuǎn)折點，為簡化即用土壓力強度等于零的位置代替它。等值梁法原理目前六十頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點例題2：

某工程基坑深度為10.0m,采用單支點支護結構，地質(zhì)資料和地面荷載如下圖所示，采用等值梁法計算板樁的入土深度和最大彎矩。(二)單支點支護結構計算（等值梁法）目前六十一頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點粘土坑底地面1m9mBD粉質(zhì)粘土uRa8mxQBG目前六十二頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點f一、整體穩(wěn)定性驗算；二、抗傾覆和抗滑穩(wěn)定性驗算；三、坑底抗?jié)B流穩(wěn)定性驗算；四、坑底抗隆起穩(wěn)定性驗算。3.4基坑穩(wěn)定性驗算目前六十三頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點條分法是土坡穩(wěn)定性分析最常用的方法。一般基坑內(nèi)設一道或不設支撐時，應驗算整體滑動。懸臂式支護結構整體穩(wěn)定性驗算應滿足下式：一、整體穩(wěn)定性驗算目前六十四頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點，：被動土壓力合力以及合力對支護結構底端的力臂。，：主動土壓力合力以及合力對支護結構底端的力臂。一、整體穩(wěn)定性驗算目前六十五頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點整體性破壞，滑動面大體上為圓弧狀。采用條分法計算，即不考慮土條間的互相作用力。其安全系數(shù)定義為繞圓弧中心點的抗滑力矩與滑動力矩之比，即：一、整體穩(wěn)定性驗算目前六十六頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點：土條法向分力至圓心連線與垂線的夾角:土條寬度：滑動圓弧的半徑

一、整體穩(wěn)定性驗算目前六十七頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點重力式抗傾覆驗算：

二、抗傾覆和抗滑穩(wěn)定性驗算：重力式支護體的自重：寬度目前六十八頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點重力式支護結構計算簡圖重力式支護結構主要是深層攪拌水泥土樁墻和旋噴樁帷幕墻，計算簡圖如圖：EaEpBA目前六十九頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點重力式支護結構抗滑穩(wěn)定性驗算：基底墻體與土的摩擦系數(shù)；按經(jīng)驗取，無經(jīng)驗時，淤泥質(zhì)土取：0.2~0.5，粘性土：0.25~0.4，砂土：0.40~0.50。二、抗傾覆和抗滑穩(wěn)定性驗算目前七十頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點非重力式抗傾覆驗算：

：第i個支撐對支護樁墻的水平作用力；：第i個支撐到土壓力零點的距離；二、抗傾覆和抗滑穩(wěn)定性驗算二、抗傾覆和抗滑穩(wěn)定性驗算目前七十一頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點非重力式抗滑穩(wěn)定性驗算二、抗傾覆和抗滑穩(wěn)定性驗算目前七十二頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點三、基坑坑底抗隆起驗算

坑底隆起

基坑較深，且底層土層較軟弱時，開挖后可能出現(xiàn)坑底土向上隆起、支護樁頂面土層下沉和樁體向坑內(nèi)傾斜的現(xiàn)象，主要由地基土的平衡狀態(tài)受到破壞造成。驗算：太沙基極限承載力理論目前七十三頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點三、基坑坑底抗隆起驗算

坑底隆起

開挖面以下墻體能起幫助抵抗地基土隆起的作用，宜假定土體沿墻體底面滑動，認為墻體底面以下為一圓弧，如圖所示。產(chǎn)生滑動力的是和q,抵抗滑動的則為土體抗剪強度。qBOCthEMp目前七十四頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點抗隆起安全系數(shù)如要嚴格控制地面沉降，則需增加擋墻入土深度，或進行坑底土體加固，提高土體抗剪強度，使該系數(shù)達到1.5～2.0。三、抗基坑坑底隆起驗算目前七十五頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點管涌驗算當基坑地下水的向上滲流力時土顆粒處于懸浮狀態(tài)，于是坑底產(chǎn)生管涌現(xiàn)象。不發(fā)生管涌的條件應為：tj四、坑底抗?jié)B流穩(wěn)定驗算目前七十六頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點擋墻入土深度如滿足以下要求，不會產(chǎn)生管涌：如坑底以上的土層為松散填土、多裂隙土層等透水性好的土層，則地下水可略去，此時不產(chǎn)生管涌的條件為：四、坑底抗?jié)B流穩(wěn)定驗算目前七十七頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點3.5支護結構施工一鋼板樁施工鋼板樁在杭州灣大橋施工中的應用.doc（一）常用種類：U型、Z型、H型、直腹板式和組合式。目前七十八頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點鋼板樁的施工（二）打設前準備工作

1鋼板樁的檢驗和矯正2導架安裝3沉樁機械的選擇打設鋼板樁可用落錘、汽錘、柴油錘和振動錘，前三種皆為沖擊打入法，此法可使樁錘的沖擊力均勻分布，保護樁頂免受損壞。目前七十九頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點鋼板樁的施工（三）鋼板樁的打設和拔除1打設方式選擇⑴單獨打入法即從板樁墻的一角始，逐塊打設，直至工程結束。⑵圍檁插入法（封閉打入法和分段復打法，復打法又稱屏風法

）即將10～20根鋼板樁成排插入導架內(nèi)，呈屏風狀，再分批施打。視頻：目前八十頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點鋼板樁施工（三）鋼板樁的打設和拔除2鋼板樁的打設吊車對準插樁，經(jīng)緯儀加以控制，分幾次打入，如20m深時分四次。注意位置和方向的精度，每打入1m應測量一次。目前八十一頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點鋼板樁的施工3鋼板樁的轉(zhuǎn)角和封閉轉(zhuǎn)角和封閉合攏施工的方法：⑴采用異型板樁⑵連接件法⑶騎縫搭接法⑷軸線調(diào)整法目前八十二頁\總數(shù)八十八頁\編于二十三點鋼板樁的施工