深基坑處理技術(shù)

緒論

第一講

1、互相介紹了解。

2、課堂要求。

3、考核方法

4、深基坑的概念。

基坑是指為進(jìn)行建筑物（包括構(gòu)筑物）根底與地下室的施工所開挖的地面以下空間，基坑

屬于臨時(shí)性工程，其作用是提供一個空間，使根底的砌筑作業(yè)得以按照設(shè)計(jì)所指定的位置

進(jìn)行。

淡基坑：深度到達(dá)5m的基坑。

深基坑的應(yīng)用即學(xué)習(xí)這門課的目的：

嘉陵江千斯門大橋主塔根底封底混凝土施工

瑞安天地高層一期深基坑和基坑支護(hù)

渝中區(qū)嘉陵路重慶天地紅巖村A地塊（紅巖革命紀(jì)念館對面）

開盤2010-05-2312棟14層-31層

重慶南岸區(qū)互邦大廈深基坑支護(hù)工程是重慶南岸建委重點(diǎn)監(jiān)管的工程，改工程位于重慶南

岸區(qū)六公里，主要工作內(nèi)容為：錨桿，錨桿擋墻，錨索，抗滑樁。

“嘉陵帆影”（目前更名為：重慶天地商業(yè)集群企業(yè)天地）將憑著468米的建筑高度,

成為重慶乃至西部第一高樓。

2005年初規(guī)劃“嘉陵帆影”為98層、高398米。但隨著國內(nèi)高樓紀(jì)錄的一破再破，“嘉

陵帆影”的高度也隨之幾易其稿、一再增高?！凹瘟攴?國際經(jīng)貿(mào)中心”由三座塔樓和一

座裙樓組成建筑群中最高的塔樓，建筑高度將到達(dá)468米，人可到達(dá)樓面高度逾440米，

將超越著名的臺北101大樓（人可到達(dá)樓面為439.3米）、馬來西亞雙子塔、上海金茂大廈

等現(xiàn)有國際知名超高層建筑。

商業(yè)集群超高層建筑群中最高的塔樓，形似兩個相互疊加的帆船，兩帆競相升起，呈現(xiàn)

出揚(yáng)帆遠(yuǎn)航的境界，塔樓外立面設(shè)計(jì)靈感來自于重慶獨(dú)特的吊腳樓窗根，東方風(fēng)格濃郁，

塔樓外玻璃幕墻的紋樣來源于傳統(tǒng)的“雙喜”字，寓意重慶的雙重喜慶。其獨(dú)一無二的建

筑語匯與重慶城市氣質(zhì)完美照應(yīng)，將成為重慶人引以為傲的新地標(biāo)。“嘉陵帆影-國際經(jīng)貿(mào)

中心”由甲級辦公寫字樓、超五星級酒店、高端購物中心、奢華的效勞式公寓組成。工程

總投資為80億元，預(yù)計(jì)在2015年整體竣工。在平安性方面，大樓在設(shè)計(jì)方面采用了各種

最先進(jìn)的技術(shù)，不懼怕強(qiáng)震。另外，大樓還采用多項(xiàng)環(huán)保設(shè)計(jì)，空調(diào)系統(tǒng)采用水源熱泵技

術(shù)，利用嘉陵江水制冷取暖。由于該建筑群可同時(shí)容5萬人工作和生活，大樓里的電梯將

超過100部。

重慶高樓的歷史

1982年竣工的會仙樓曾是重慶第一高樓。連同負(fù)一層和屋頂花園，總層數(shù)到達(dá)15層、

高54米。幾乎有兩個解放碑高。2009年，曾經(jīng)的重慶第一高樓被撤除。

1988年103米的工貿(mào)大廈在南坪拔地而起口寸，全重仄還沒有座超過百米的建筑。

2003年亮相的重慶世貿(mào)中心，以62層共262米的高度，成為重慶第一高。渝中區(qū)黃

金地段解放碑，是重慶主城的標(biāo)志性建筑。

在多年前，重慶世貿(mào)大廈更號稱西部第一高樓。如今61層身高290米的“III城拇指”

一一重賓?保利國際廣場，成為重慶新地標(biāo)。

未來就是：

現(xiàn)在亞洲的高樓排名：

1.臺北101

實(shí)體高度加天線高度為508米，樓頂高度448米，樓板高度439米。

2.上海環(huán)球金融中心

地上101層，主體高度492米。

3.馬來西亞雙子塔

樓高452米，地上88層。

第二講

一、深基坑工程的特點(diǎn)

建筑趨向高層化，基坑向大深度開展；

基坑開挖面積大，長度與寬度有的達(dá)數(shù)百米，給支撐系統(tǒng)帶了很大的難度；

在軟弱的土層中，基坑開挖會產(chǎn)生較大的位移和沉降，對周圍建筑物、市政設(shè)施和地

下管線造成影響；

深基坑施工工期長、場地狹窄，降雨、重物堆放等對基坑穩(wěn)定性不利；

在相鄰場地的施工中，打樁、降水、挖土及根底澆注混凝土等工序會相互制約與影響，

增加協(xié)調(diào)工作的難度。

二、深基坑開挖的分類、工作內(nèi)容與程序

1、深基坑開挖的方式及內(nèi)容

無支護(hù)開挖降7，工程

I土方開挖

開挖方式及內(nèi)容<〉也基加固及土坡護(hù)面

卜支護(hù)開挖圍護(hù)結(jié)構(gòu)

'C支撐體系

土方開挖

J降水工程

地基加固

、監(jiān)測

環(huán)境保護(hù)

2、工作內(nèi)容與程序

深基坑開挖與支護(hù)工程的工作內(nèi)容與程序：

支撐布置，使十挖土施工），縮短工期。

2、支護(hù)結(jié)構(gòu)的類型主要有（圖片）：

1）深層攪拌水泥土擋墻，將土和水泥強(qiáng)制拌和成水泥土樁，結(jié)硬后成為具有一定硬

度的整體壁狀擋墻，用于開挖深度3-6m的基坑；

2）鋼板樁，用槽鋼正反扣搭接組成，或用U型和Z型截面的鎖口鋼板樁。用打入

土中，完成支擋任務(wù)后，可以回收重復(fù)使用，用于開挖深度3-10m的基坑；

3）鋼筋混凝土板樁，樁長6-12m,打至地下后，頂部澆筑鋼筋混凝土圈梁后設(shè)置一

道支撐或拉錨，用于開挖深度3-6m的基坑。

4）鉆孔灌注樁擋墻，直徑600-1000mm,樁長15-30m,組成排樁式擋墻，頂部澆注鋼

筋混凝土圈梁，用于開挖深度為6?13m三圍基坑；

5）地下連續(xù)增，在地下成槽后，澆筑混凝土，建造具有較高強(qiáng)度的鋼筋混凝土擋墻

用于開挖深度達(dá)10m以上的基坑或施工條件較困難的情況。

四、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工中的問題

目前支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工中的一些問題〔加案例）

（1）設(shè)計(jì)方面對地址資料了解清楚，查明周圍各種地下管線、建筑物或構(gòu)筑物的使用要求,

粉質(zhì)土及粉砂土尤應(yīng)注意流沙問題。

鉆孔樁鉆不到設(shè)計(jì)標(biāo)高而造成險(xiǎn)患。

施工過程中發(fā)生嚴(yán)重流砂現(xiàn)象。

（2）施工方面施工質(zhì)量問題；超挖問題；施工管理問題等。

(7)滲透系數(shù)的測定。一般JL程可進(jìn)行室內(nèi)滲透試驗(yàn)，測定土層垂直向滲透系數(shù)維和水平向滲透

系數(shù)也。

(8)有機(jī)質(zhì)試驗(yàn)。土按有機(jī)質(zhì)含量，可分為無機(jī)土、有機(jī)質(zhì)土、泥炭質(zhì)土與泥炭等。

(9)地基系數(shù)的測定。對一般工程可按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定豎向地基土抗力系數(shù)的比例系數(shù)也及水平抗

力系數(shù)的比例系數(shù)m。對重要工程可采用平板荷載試驗(yàn)或旁壓試驗(yàn)確定。

5、勘察報(bào)告的主要內(nèi)容

(1)概述與基坑開挖、支護(hù)有關(guān)的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件。對與開挖、支護(hù)有關(guān)的地基土層在水

平方向和垂直方向與變化應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)劃分與描述，在平面圖與剖面圖上標(biāo)明填土與古河道的位置，

易發(fā)生管涌、流砂的土層分布資料，并提出預(yù)防措施和建設(shè)；(2)對基坑支護(hù)工程的設(shè)計(jì)與施工所

需的土的物理力學(xué)參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和綜合分析，提出參數(shù)的建議值；

(3)提供各含水層的資料和參數(shù)，并提出基坑防身與施工降水方案的建議：

(4)預(yù)估基坑開挖引起的土體應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系的改變和降水對周圍環(huán)境可能產(chǎn)生的不良影響。

15)提出支護(hù)結(jié)構(gòu)現(xiàn)場測試與施工監(jiān)測的建議。

6.周圍環(huán)境的調(diào)查

在深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)施工前，應(yīng)對周圍環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，查明影響范圍內(nèi)已有建筑物、地下結(jié)構(gòu)物、道

路及地下管線設(shè)施的位置、現(xiàn)狀，并預(yù)測由r基坑開挖和降水對冏圍環(huán)境的影響，提出必要的預(yù)防、控

制和監(jiān)測措施。

(1)地面建筑物。深基坑周圍約三倍基坑開挖深度的影響范圍內(nèi)的建筑場，應(yīng)調(diào)查其結(jié)構(gòu)型式、根底類

型；尺寸和埋深，施工建造時(shí)間，使用情況，沉降、變形的現(xiàn)狀與穩(wěn)定情況，有無嚴(yán)重的不均勻沉降及

傾斜情況，有無裂縫產(chǎn)生及其開展情況等。

(2)地下結(jié)構(gòu)。主要為地下鐵道、隧道、人防建筑、地下油池、地下車庫等。應(yīng)查明其使用功能、位置、

埋深、管內(nèi)壓力、管徑、材料及接頭構(gòu)造等。

(3)地下管線。主要指煤氣管、上水管、下水管、電纜及線等。應(yīng)查明其使用功能、位置、埋深、管

內(nèi)壓力、管徑、材料及接頭構(gòu)造等。

(4)鐵路、道路。調(diào)查鐵路道軌，公路、道路的路面結(jié)構(gòu)，鐵路、道路離基坑距離，路基情況及運(yùn)量、

車輛載重等。

基坑側(cè)壁安全等級及重要性系數(shù)

安全等破壞后果yo

一級支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或1.10

過大變形對周邊環(huán)境及地下

結(jié)構(gòu)施工影響很嚴(yán)重

支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或

二級過大變形對周邊環(huán)境及地下1.00

結(jié)構(gòu)施工影響一般

一支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或

=級過大變形對周邊環(huán)境及地下0.90

、結(jié)構(gòu)施工影響小嚴(yán)重

八、

第三講

作用于支護(hù)結(jié)構(gòu)的荷載

一、概述

1、分類

作用在一般結(jié)構(gòu)上的荷栽可分為三類：

I)永久荷載(恒荷載)：在結(jié)構(gòu)使用期間，其值不隨時(shí)間變化，或其變化與平均值相比可以忽

略不計(jì)的荷載。例如結(jié)構(gòu)自重、土壓力等。

2)可變荷載(活荷載)：在結(jié)構(gòu)使用期間，其值不隨時(shí)間變化，且變化值與平均值相比不可忽

略的荷載。例如樓面活載、汽車、吊車及堆載等。

3)偶然荷載：在結(jié)構(gòu)使用期間不一定出現(xiàn)，但一旦出現(xiàn)，其值很大且持續(xù)時(shí)間較短的荷載。例

如地震力、爆炸力及撞擊力等。

2、主要內(nèi)容

作用于支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載士要有；

1)土壓力

2)水壓力

3)影響區(qū)范圍內(nèi)建筑物、結(jié)構(gòu)物荷載；

4)施工荷載：汽車、吊車及場地堆載等；

5)假設(shè)支護(hù)作為主體結(jié)構(gòu)的一局部時(shí)，應(yīng)考慮地震力；

6)溫度影響和混凝土收縮引起的附加荷載。

二、土壓力

1>土壓力定義

a、進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)與土體界面上的壓力即為土壓力。

b、土壓力的大小及其分布規(guī)律是同支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移方向和大小、土的性質(zhì)、支護(hù)結(jié)構(gòu)物的

剛度及高度等因索有關(guān)。

2、土壓力的類型

土壓力有如下三種類型：

(1)靜止土壓力

假設(shè)剛性的擋土墻保持原來位置靜止不動，那么作用在墻的土壓力稱為靜止土壓力。

作用在每延米擋土墻上靜止土壓力的合力用表示，靜止土壓力強(qiáng)度用p°(kPa)表示。

(2)主動土壓力

假設(shè)擋土墻的墻在填土壓力作用下，背離著填土方向移動，這時(shí)作用在墻上的土壓力將由靜止土

壓力逐漸減小，當(dāng)墻后土體到達(dá)極限平衡，并出現(xiàn)連續(xù)滑動而使土體下滑，這時(shí)土壓力減至最小值，稱

為主動土壓力，用Ea(kN/m)和p’(kPa)表示。

(3)被動土壓力

假設(shè)擋土墻在外力作用下，向填土方向移動，這時(shí)作川在墻上的土壓力將由靜止土壓力逐漸增大，

一直到土體到達(dá)極限平衡，并出現(xiàn)連續(xù)滑動面，墻后體向上擠出隆起，這時(shí)土壓力增至最大值，稱為被

動土壓力，用Ep(kN/〃?)和｛kPa｝表示.

由上述可見，三種土壓力中被動土壓力大于靜止土壓力，而主動土壓力最小(Ep>Eo>E>

由理論分析和實(shí)際試驗(yàn)指出，擋土墻后到達(dá)被動土壓力時(shí)所需要的位移是遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于主動土壓力。

3、靜止土壓力的計(jì)算

靜止土壓力可按下式計(jì)算：

Po一一計(jì)算點(diǎn)處的靜止壓力強(qiáng)度(kPa)；

r.計(jì)算點(diǎn)以上第i層土的重度(kN/n?)；

I%——計(jì)算點(diǎn)以上第i層土的厚度(m);

q——地面均布荷載(kPa：；

Ko一一計(jì)算點(diǎn)處土的靜止土壓力系數(shù)。

對于市政或周圍建筑環(huán)境對擋土結(jié)構(gòu)和地基的位移有較嚴(yán)格的要求時(shí)，可按靜止土壓力進(jìn)行計(jì)算。

4、朗金土壓力理論

土的極限平衡理論

土中某點(diǎn)處于極限平衡狀態(tài)時(shí)，主應(yīng)力之間的關(guān)系為：

或

式中：?一一土中某一點(diǎn)的最大主應(yīng)力

4---土中某一點(diǎn)的最小主應(yīng)力

c——土中土的內(nèi)聚力

(P一一土的內(nèi)摩擦角

朗金主動土壓力計(jì)算公式為：

2

砂性土：pn=yztan(45°--^)=yzK〃

2

粘性土：pa=yztan(4502<?tan(450--)=yzKa-

2o

式中：Ka——主動土壓力系數(shù)，A：(/=tan(45-^)；

y——土的重度(kN/m3)；

c、(p——土中土的內(nèi)聚力(kPa)及土的內(nèi)摩擦角；

z一—計(jì)算點(diǎn)距填土面的深度(m)。

填土面有超載時(shí)的主動土壓力計(jì)算公式：

砂性土：Pa=(yz+q)K0

粘性土：4={yz+q)Ka-2c灰

q---地面超載。

朗金被動土壓力計(jì)算公式為：

2

砂性土:pp=yztan(45°+^)=yzKp

29

粘性土：pp-yztan(4504-y)4-2ctan(454-y)—yzK〃+

式中：K〃=tan2(45"+§

假設(shè)填土層為成層土，填土外表有超載時(shí)，被動土壓力的計(jì)算方法與前述主動土壓力計(jì)算相

同。

5、庫侖土壓力理論

庫侖主動土壓力EA計(jì)算公式為

式中：Ka主動土壓力系數(shù)。

K”其數(shù)值與朗金理論不同，應(yīng)為：

式中：/、（p——墻后填土的重度及內(nèi)摩擦角；

H——擋土墻的高度

￡一一墻背與豎直線間夾角。墻背俯斜時(shí)為正，反之為負(fù);

6一一墻背與填土間的摩擦角；

P——填土面與水平面間的傾角。

假設(shè)填土面水平，墻背豎直，以及墻背光滑時(shí)，即尸=0,2=0,5=0時(shí)，，由上式可得:

由此可見，在特定條件下，兩種土壓力理論得到的結(jié)果是相同的。

庫倫被動土壓力（紇,）計(jì)算公式為：

式中：K"...............——

cos?￡C°s”J1陛里亞運(yùn)

VCOS(￡-3)cos(c-0)

由式可知，被動土壓力強(qiáng)度E〃沿墻高為直線規(guī)律分布。

三、水壓力

水壓力的一般計(jì)算方法

計(jì)算地下水位以下的水，土壓力，一般采用水土分算和水土合算兩種方法。

對砂性和粉土，可按水土分算原那么進(jìn)行。

對粘性土，根據(jù)現(xiàn)場情況和工程經(jīng)驗(yàn)，按水十.分算或水十.合算進(jìn)行。

1、水土壓力分算法

采用總應(yīng)力法計(jì)算土壓力，再加上水壓力，即總應(yīng)力法：

式中：/1——十的浮重度：

2

Ka——按土的總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)計(jì)算的主動土壓力系數(shù)，K（t=tan（45°-^）。

2

J——按士的總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)計(jì)算的被動土壓力系數(shù)，與=tai?”欄）

（P——按固結(jié)不排水（固結(jié)快剪）或不固結(jié)不排水（快剪）確定的內(nèi)摩擦角；

c——按固結(jié)不排水或不固結(jié)不排水法確定的內(nèi)聚力；

/——水的重度，一般取l'3kN/m\

2、水土壓力合算法

采用土的飽和重度計(jì)算總的水、土壓力，即：

式中：幾〃一一土的飽和重度，在地下水位以下可近似采用天然重度。

其余符號意義同前。

第三講、深層攪拌樁

一、深層攪拌樁是加固軟土地基的一種新方法，它是利用水泥、石灰等材料作為固化劑，通過深

層攪拌機(jī)械，將軟土和固化劑（漿液或粉體）強(qiáng)制攪拌，利用固化劑和軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理一

化學(xué)反響，使軟土硬結(jié)成具有整體性、穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的樁體。

二次大戰(zhàn)后，美國首次研制了水泥就地?cái)嚢铇叮∕IP）,樁徑m,長度

20世紀(jì)50年代日本，1974年由口本港灣技術(shù)研究所等合作研制成功水泥攪拌固化法（CMC法）。

1977年國內(nèi)由冶金部建設(shè)研究總院和交通部水運(yùn)規(guī)劃設(shè)計(jì)院開始進(jìn)行深層攪拌法的室內(nèi)試驗(yàn)和機(jī)

械研制工作。

1978年研制出國內(nèi)第一臺SJB-1雙軸攪拌機(jī).

1980年天津市機(jī)械施工公司等首先改制成單軸深層攪拌機(jī)。

1983年鐵道部第四勘察設(shè)計(jì)院等開始進(jìn)行粉體噴射攪拌加固的試驗(yàn)研究。

1990年日本大坡防水建設(shè)社研制開發(fā)了一種新的攪拌施工工藝RR工法,施工時(shí)攪拌頭上下、左右、

旋轉(zhuǎn)翻滾成樁，一次成單元樁體直徑達(dá)2m.

深層攪拌樁法：最適宜各種成因的飽和軟粘土，包括淤泥、淤泥質(zhì)土、粘土和粉質(zhì)粘土等。加固深

度從數(shù)米至50-60米，國內(nèi)最大深度可達(dá)15-18米。

一般認(rèn)為含有高嶺石、多層水高齡石等粘土礦物的軟土加固效果較好；

含有伊里石、氯化物等粘性土以及有機(jī)質(zhì)含量高、酸堿度(PH值)較低粘性土的加固效果較差。

二、水泥土的加固機(jī)理與特性

1、水泥土的加固機(jī)理

水泥加固土的物理化學(xué)反響過程與混凝土的硬化機(jī)理不同。

混凝土的硬化主要是水泥在粗細(xì)填充料中進(jìn)行水解和水化作用，所以凝結(jié)速度較快。

在水泥加固土?xí)r，由于水泥的摻量很小卜僅占被加固土重的7%?15%),水泥的水解和水化反響完全是在

具有一定活性的介質(zhì)一一土的隹繞下進(jìn)行，所以硬化速度緩慢且作用復(fù)雜，因此水泥加固土的強(qiáng)度增長

過程也比混凝土緩慢。

水泥土加固其主要反響有：

(1)水泥的水解和水化反響

普通硅酸鹽水泥主要有氧化鈣、二氧化鈣等氧化物分別組成了不同的水泥礦物：硅酸三鈣、硅酸二鈣、

鋁酸三鈣等。用水泥加固軟土?xí)r，水泥顆粒外表的礦物很快與軟土中的水發(fā)生水解和水化反響，生成氫

氧化鈣、含水硅酸鈣、含水鋁酸鈣等化合物。

(2)粘土顆粒與水泥水化物的作用

當(dāng)水泥的各種水化物生成后，有的自身繼續(xù)硬化，形成水泥石骨架；有的那么與其周圍具有一定

活性的粘土顆粒發(fā)生反響。

(3)碳酸化作用

水泥水化物中游離的氫氧化鈣能吸收水中和空氣中的二氧化碳，發(fā)生碳酸化反響，生成小溶十水

的碳酸鈣。

機(jī)械切削和攪拌作用，存在沒有被切開的土團(tuán)，存在水泥包圍著土團(tuán)，在水泥的慢慢作用下，慢

慢發(fā)生反響。

2、水泥土的特性

水泥土中一般采用425號普通硅酸鹽水泥或礦渣水泥。水泥漿水灰比可選用0.4-0.5。

水泥參入量為所加固土重的7%-15%o

水泥土的無側(cè)限強(qiáng)度比天然軟土大兒卜倍至數(shù)百倍。

3、水泥土的強(qiáng)度與土的性質(zhì)，水泥的摻入比，齡期有關(guān)

(1)水泥摻入比是指：水泥重量與被加固的軟土重最之比。水泥土的強(qiáng)度隨水泥摻入比的增加而增

大，在實(shí)際工程中，水泥土的水泥摻入比常選用7%-15%,一般情況下不宜小于12%。

(2)齡期的影響

水泥土的強(qiáng)度隨著齡期的增長而增大，如下圖，從圖中可見，一般在齡期超過28天后，強(qiáng)度仍有明

顯增加。

當(dāng)齡期超過三個月后，水泥土的強(qiáng)度增長才減緩。因此選用三個齡期的強(qiáng)度作為水泥土的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度

較為適宜。

1000

2500

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1000

0123456

水泥土齡期與強(qiáng)度的關(guān)系

(3)不同土質(zhì)的影響

不同土類對水泥土的強(qiáng)度有很大影響，上所示為砂質(zhì)粉土與淤泥質(zhì)粘土的水泥土的應(yīng)

力應(yīng)變曲線。

這兩種水泥土其水泥摻入比均為13%,水泥均為425號普通硅酸鹽水泥，齡期均為28

天，其加固后的28天的水泥土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度有明顯差異。

不同土質(zhì)的水泥土的應(yīng)力一應(yīng)變曲線

(4)土中有機(jī)質(zhì)的影響

土中有機(jī)質(zhì)含量對水泥土的強(qiáng)度影響如下圖。

這兩種土樣均為某地海相沉積的淤泥質(zhì)土，I土有機(jī)質(zhì)含量為1.3%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，II士的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

為10.01%。(有機(jī)質(zhì)含鼠高的軟土用水泥加固的效果較差)

有機(jī)質(zhì)含量與水泥土強(qiáng)度關(guān)系曲線(橫坐標(biāo)為水泥摻量，豎坐標(biāo)為強(qiáng)度)

(5)粉煤灰對強(qiáng)度的影響

摻加粉煤灰的水泥土，其強(qiáng)度一般比不摻粉煤灰的有所增長，如下圖。

不同水泥摻入比的水泥土，當(dāng)摻入與水泥等量的粉煤灰后，強(qiáng)度均比不摻粉煤灰的提高10%。因此

采用深層攪拌法加固軟土?xí)r摻入粉煤灰，不僅可利用工業(yè)廢料，還可稍微提高水泥土的強(qiáng)度。

粉煤灰對水泥土強(qiáng)度的影響(水平坐標(biāo)為齡期，豎坐標(biāo)為強(qiáng)度，水泥摻量分為7%、10%,12%)

(6)外加劑對強(qiáng)度的影響

常用的外加劑有早強(qiáng)、緩凝及減水。

第四講

三、深層攪拌樁支護(hù)的設(shè)計(jì)與計(jì)算

1、深層攪拌樁支護(hù)的設(shè)計(jì)原那么與形式

(1)擋土結(jié)構(gòu)方案確定時(shí)應(yīng)遵循一下原那么：

技術(shù)先進(jìn)

施工可行

平安可靠

經(jīng)濟(jì)合理

(2)進(jìn)行擋土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮以下因素：

基坑的幾何尺寸、形狀、開挖深度；

工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件：土層分布及其物理力學(xué)性質(zhì)，地下水情況；

支護(hù)結(jié)構(gòu)所受的荷載及大小；

基坑周圍的環(huán)境、建筑、道路交通及地下管線情況。

深層攪拌樁支護(hù)結(jié)構(gòu)是將攪拌樁相互搭接而成，布置可采川壁狀體。

壁狀支護(hù)結(jié)構(gòu)

圖3-2為幾種格柵狀擋土結(jié)構(gòu)的平面布置圖

根據(jù)使用要求和受力特性，攪拌樁擋土結(jié)構(gòu)的斷面型式，如圖3-3所示：

2、水泥土擋墻的計(jì)算

(1)剛性自立式擋墻的破壞模式

A、傾覆破壞如圖（a.l所示,由于墻身入土太淺或?qū)挾热狈?，?dāng)?shù)孛娑演d過多或重載車輛在坑邊頻

繁行駛，都可能導(dǎo)致傾覆破壞。

B、地基整體破壞如圖（b）所示，當(dāng)開挖深度較大，基底土又十分軟弱時(shí)，特別當(dāng)?shù)孛娲嬖诖罅?/p>

堆載1堆土）時(shí)，地基土連同支擋結(jié)構(gòu)一起滑動。地基整體破壞造成的危害極大，往往伴隨著地面大量

下陷及坑底隆起，也可能推動坑內(nèi)主體結(jié)構(gòu)工程樁一起位移。

C、墻趾外移破壞如圖（c）所示，當(dāng)擋土結(jié)構(gòu)插入深度不夠，坑底土太軟或因管涌及流砂所削弱，

可能發(fā)生墻趾位移所引起的破壞。

（2）水泥攪拌樁擋墻的計(jì)算

根據(jù)土質(zhì)情況和基坑開挖深度，先按經(jīng)驗(yàn)設(shè)定樁長和墻的寬度：

樁長：L=（1.8—2.2）H

擋墻寬度：B=（0.7-0.95）//

式中：H---基坑開挖深度°

水泥攪拌樁擋墻的計(jì)算包括抗滑動、抗傾覆及整體穩(wěn)定性等。

（看標(biāo)準(zhǔn)）

（三）施工技術(shù)

1.加固型式

根據(jù)u前的深層攪拌法施工工藝，攪拌樁可布置成柱狀、壁狀和塊狀三種型式，在堤防上用r地基加

固，主要采用樁式，而用于防滲加固，應(yīng)采用壁狀式，壁狀式是將相鄰攪拌樁局部重疊搭接即成為壁狀

加固型式，組成水泥土擋墻，這種擋墻具有較高的抗?jié)B性能，可以形成良好的隔水帷幕。

2.施工工藝

11）濕法施工

主要的施工機(jī)械為深層攪拌機(jī)。深層攪拌法的施工主要可分為定位、預(yù)攪下沉、制備水泥漿、提升噴

漿攪拌、重復(fù)上下攪拌、清洗等幾個步驟，見圖5—8。

圖5—8深層攪拌加固工藝流程

（2）干法施工

干法是采用水泥粉料，由空氣輸送，通過攪拌葉片旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的空隙部位噴出，并隨著攪拌葉片的旋轉(zhuǎn)

均勻分布在整個空隙軌道面內(nèi)，進(jìn)而和原位地基土攪拌并混合在一起。施工機(jī)械主要是鉆機(jī)、粉體發(fā)送

器、空氣壓縮機(jī)、攪拌鉆頭等。

施工工序主要為1）柱體對位2）下鉆3）鉆進(jìn)結(jié)束4）提升噴粉5）提升結(jié)束樁形成體等幾個步驟,

見圖5一9?

圖5-9粉體噴射攪拌法施工順序

（四）適用范圍

深層攪拌法最適宜加固各種成因的飽和軟粘土，常用于淤泥、淤泥質(zhì)土、粘土、亞粘土等地質(zhì)的加固，

成樁深度可達(dá)30m,采用多頭小直徑樁成墻深度可達(dá)18m。

在堤防除險(xiǎn)加固工程中，深層攪拌樁適用于處理軟基堤防上滑坡段的。同時(shí)，還可以組成截滲墻，取

得較好的防滲效果。（五）深層攪拌法主要優(yōu)點(diǎn)

1.加固效果好，加固方式靈活，適用面廣

深層攪拌法可采用不同的加固型式、不同的樁長和置換率以滿足不同土質(zhì)條件和不同荷載要求的加固

目的。對河道這種區(qū)域狹長、地質(zhì)條件復(fù)雜，對沉降要求較高的工程比擬適宜。采用攪拌樁擋土墻作為

河岸邊坡支護(hù)不僅能夠保證邊坡穩(wěn)定，還具有防滲功能。

2.施工速度快

一般來說，每臺深層攪拌機(jī)建造攪拌樁截滲墻的工效達(dá)13.2m2/臺?時(shí)。

3.可充分利用原軟土，無棄土問題

深層攪拌法是一種原位加固技術(shù)，可充分利用原狀土，無棄土問題。4.造價(jià)較低

每延長〔截面積0.71m3）的深層攪拌樁的造價(jià)約為100元左右,按成墻厚度0.22m計(jì),每平方米成墻

造價(jià)為70余元，比采用垂直鋪塑截滲、混凝土墻截滲、高噴水泥土墻截滲的造價(jià)低。

第五講案例計(jì)算（附錄）

第六講

第七講排樁支護(hù)

一、概述

1、分類

按樁的施工方法分為：

鉆孔灌注樁人工挖孔鋼板樁預(yù)置鋼筋混凝土板樁

排樁支護(hù)型式可分為；

（1）樁列式排樁支護(hù)；（2）連續(xù)排樁支護(hù)：（3）組合式排樁支護(hù)。

排樁支護(hù)按支撐形式可分為以下幾種：

（1）無支撐（懸臂）支護(hù)結(jié)構(gòu)（6米之內(nèi)）

（2）單支撐結(jié)構(gòu)（三種）

13）多支撐結(jié)構(gòu)

多支撐、單支撐可以轉(zhuǎn)化為無支撐結(jié)構(gòu)，卸載的方式，放坡和排樁結(jié)合在一起。

支撐道數(shù)一般與土層、土質(zhì)、周圍環(huán)境、變形情況決定。一般基坑深度大于10m的采用地下連續(xù)墻支護(hù),

也可以采用排樁支擰，加深層攪拌樁防水，設(shè)置幾道支撐，造價(jià)要降低很多。

三、懸臂式排樁支護(hù)的計(jì)算方法用傳統(tǒng)的計(jì)算方法

懸臂板樁的變位及土壓力分布圖

（再補(bǔ)充內(nèi)容）

地下連續(xù)梁墻

一、概述

地下連續(xù)增的施工工藝是利用特制的成槽機(jī)械在泥漿1乂稱穩(wěn)定液）護(hù)壁的情況下進(jìn)行開挖，形成

一定槽段長度的溝槽；再將在地面上制作好的鋼筋籠放入槽段內(nèi)。

采用導(dǎo)管法進(jìn)行水下混凝土澆筑，完成一個單元的墻段，各墻段之間的特定的接頭方式相互聯(lián)結(jié)，

形成一道連續(xù)的地下鋼筋混凝土墻

地下連續(xù)墻施工程序本意圖

1950年首先在意大利米蘭的水利工程大壩的防滲墻，采用泥漿護(hù)壁進(jìn)行地下連續(xù)增施工（稱米蘭

法）。

20世紀(jì)70年代開始，我國在水利、港工和建筑工程中逐漸開始應(yīng)用。近十多年來，我國在地下

連續(xù)墻的施工設(shè)備、工程應(yīng)用和理論研究上都獲得了很大的成就。

地下連續(xù)墻工藝具有如下特點(diǎn)：

1、墻體剛度大、整體性好；

2、實(shí)用各種地質(zhì)條件；

3、可減少工程施工對環(huán)境的影響；

4、可進(jìn)行逆筑法施工，有利于加快施工速度，降低造價(jià)。

地下連續(xù)墻施工缺乏之處：

1、對廢泥漿處理：

2、槽壁坍塌問題；

3、造價(jià)可能較高，不夠經(jīng)濟(jì)。

二、地下連續(xù)墻的靜力計(jì)算

（補(bǔ)充）

第八講

支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性驗(yàn)算

一、概述

在地基開挖時(shí),由于坑內(nèi)土體挖出后，使地基的應(yīng)力場和變形場發(fā)生變化,可能導(dǎo)致地基的失穩(wěn).

所以在進(jìn)行支護(hù)設(shè)計(jì)（包括排樁支護(hù)和地卜連續(xù)墻支護(hù)等）時(shí)，需要驗(yàn)算基坑穩(wěn)定性，必要時(shí)應(yīng)采取必

要的加強(qiáng)防范措施，使地基的穩(wěn)定性具有一定的平安度。

由于設(shè)計(jì)或施工不當(dāng)，基坑會失去穩(wěn)定而破壞，這種破壞可能是緩慢地發(fā)生，也可能是突然地發(fā)生。

設(shè)計(jì)時(shí)平安度不夠或施工不當(dāng)造成的。

在放坡開挖的基坑中，邊坡失穩(wěn)主要由于土方開挖引起基坑內(nèi)外壓力差（包括水位差）。邊坡的整體

穩(wěn)定性驗(yàn)算通常采用圓弧滑動法（如條分法）進(jìn)行穩(wěn)定性分析計(jì)算。

有支護(hù)的基坑整體穩(wěn)定分析，同樣采用圓弧滑動法進(jìn)行驗(yàn)算。分析中所需地質(zhì)資料要能反映基坑頂

面一下至少2-3倍基坑開挖深度的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件。（詳細(xì)地質(zhì)勘察報(bào)告，確定有科學(xué)依據(jù)。

多道支撐可以不做穩(wěn)定性驗(yàn)算。）

地下墻在基坑地面以下的墻體局部稱為插入深度，也稱為入土深度。為確定墻體的插入深度，需要

考慮基坑底地基的穩(wěn)定性要求和抗?jié)B要求。

抗隆起穩(wěn)定性1、太沙基認(rèn)為，對于基坑底部的水平斷面來說，基坑兩側(cè)的土就如作用在該斷面上的均

布超載。這個超載有趨向使無超載的坑底發(fā)生隆起的現(xiàn)象。這種方法適用于一般的基坑開挖工程，沒有

考慮剛度很大且有一定的插入深度的地下墻對于抗隆起的有利作用。

2、柯克和克里澤爾認(rèn)為，如果基坑擋墻的插入深度不夠，即使在無水的情況下，基坑底面也會有隆起

的危險(xiǎn)。適余用各類土質(zhì)。

抗管涌穩(wěn)定性驗(yàn)算

在含水飽和的土層中進(jìn)行深基坑開挖時(shí)，隨時(shí)都要考慮水壓力的存在，為確?；臃€(wěn)定，有必要驗(yàn)

算在滲流情況下是否存在發(fā)生管涌（流砂）現(xiàn)象的可能性。當(dāng)?shù)叵滤畯幕拥孛嬉幌孪蚧拥孛嬉陨狭?/p>

動時(shí)，砂土地基中的砂土顆粒就會受到滲透壓力引起的浮托力，一旦出現(xiàn)過大的滲透壓力，秒土顆粒就

會在流動的水中呈懸浮狀態(tài)，從而發(fā)生管涌現(xiàn)象。

支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工

一、概述

深基坑支護(hù)體系由兩局部組成：一是圍護(hù)墻，二是內(nèi)支撐或者土層錨桿。它們與擋土樁墻一起，以

增強(qiáng)支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定，不僅直接關(guān)系關(guān)系到基坑的平安和土方開挖，對基坑的工程造價(jià)和施工進(jìn)度

影響也很大。

作用在擋墻上的水、土壓力可以由內(nèi)支撐有效地傳遞和平衡，也可以由坑外地置的土錨維持其平衡，

它們還能減少支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移。

內(nèi)支撐可以直接平衡兩端隹護(hù)墻上所受到的側(cè)壓力，構(gòu)造簡單，受力明確。土錨設(shè)置在用墻墻的背

后，為挖土、結(jié)構(gòu)施工創(chuàng)造了空間，有利于提高施工效率。在軟土地區(qū)，特別是在建筑密集的城市中，

應(yīng)用比擬多的還是支撐。

二、支撐結(jié)構(gòu)概述

1、支撐材料的選擇

目前一般建筑工程和市政工程中采用的支撐系統(tǒng)，按其材料分為鋼管支撐、型鋼

支撐、鋼筋混凝土支撐。

根據(jù)工程情況，有時(shí)在同一基坑中采用鋼和鋼筋混凝土的組合支撐。

（1）鋼結(jié)構(gòu)支撐

優(yōu)點(diǎn)：

鋼結(jié)構(gòu)支撐具有自重小，安裝和撤除都很方便，而且可以重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)。

根據(jù)土方開挖進(jìn)度，鋼支撐可以做到隨挖隨撐，并可預(yù)應(yīng)力，這對控制墻體變形是十分有利的。因此，

在一般情況下，應(yīng)優(yōu)先采用鋼支撐。

缺點(diǎn)：

鋼結(jié)構(gòu)支撐整體剛度較差，安裝節(jié)點(diǎn)比擬多，當(dāng)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造不合理，或施工不當(dāng)不符合設(shè)計(jì)要求，

往往容易造成因節(jié)點(diǎn)變形與鋼支撐變形，進(jìn)而造成基坑過大的水平位移。

有時(shí)甚至由于節(jié)點(diǎn)破壞，造成斷一點(diǎn)而破壞整體的后果C對此應(yīng)通過合理設(shè)計(jì)、嚴(yán)格現(xiàn)場管理和

提高施工技術(shù)水平等措施施加以控制。

(2)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)支撐

優(yōu)點(diǎn)：

現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)支撐具有較大的剛度，適用于各種復(fù)雜平面形狀的基坑。

現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)不會產(chǎn)生松動而增加墻體位移。

工程實(shí)踐說明，在鋼結(jié)構(gòu)支撐施工技術(shù)水平不高的情況下，鋼筋混凝土支撐具有更高的可靠性。

缺點(diǎn)：

混凝土支撐有自重大、材料不能重復(fù)使用，安裝和撤除需要較長工期等缺點(diǎn)。

當(dāng)采用爆破方法撤除支撐時(shí)，會出現(xiàn)噪聲、震動以及碎塊飛巴等危害，在鬧市區(qū)施工應(yīng)予注意。

山于混凝土支撐從鋼筋、模板、澆搗至養(yǎng)護(hù)的整個施工過程需要較長的時(shí)間，因此不能做到隨挖隨撐，

這對挖制墻體變形是不利的，對于大型基坑的下部支撐采用鋼筋混凝土?xí)r應(yīng)特別慎重。

2、支撐體系的結(jié)構(gòu)形式

(1)單跨壓桿式支撐

當(dāng)基坑平面呈窄長條狀、短邊的長度不很大時(shí)，采用這種形式具有受力明確，施工安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。

單跨壓桿式支撐

(2)多跨壓桿式支撐當(dāng)基坑平面尺寸較大，支撐桿件在基坑短邊長度下的極限承載力尚不能滿足

圍護(hù)系統(tǒng)的要求時(shí)，就需要在支撐桿中部設(shè)置假設(shè)干支點(diǎn)，就組成了多跨壓桿式支撐系統(tǒng)。

3、支撐布置的根本形式

一般情況下，支撐布置的根本形式有水平支撐體系和豎向斜撐體系兩種。

【1)水平支撐體系由圍楝(即布置在圍護(hù)墻內(nèi)側(cè)，并沿水平方向四周兜轉(zhuǎn)的圈梁)、水平支撐和立柱

組成，如下圖：

水平支撐體系

水平支撐可以分為：

1.貫穿基坑全長或全寬的對撐或?qū)舞旒埽?/p>

2.位于基坑角部兩臨邊之間的斜角撐或斜撐桁架；

3.位于對撐或?qū)舞旒芏尾康陌俗謸危?/p>

4.由圍楝和靠近基坑邊的對岸為弦桿的邊桁架。

5.支撐之間的聯(lián)系桿等。

水平支撐體系整體性好，水平力傳遞可靠平面剛度較大，適合于大小深淺不同的各種基坑，適用范

圍較廣。

(2)豎向斜撐體系由圍橡、豎向斜撐、斜撐根底、水平聯(lián)系桿以及立柱等組成。如下圖：

豎向斜撐體系

斜撐體系的特點(diǎn)：

豎向斜撐體系要求土方采取“盆形”開挖，即先開挖中部土方，沿四周圍護(hù)墻邊預(yù)留土坡，待斜撐

安裝后，再挖除四周土坡。

基坑變形受到上坡和斜撐根底變形的影響，一般適用于環(huán)境保護(hù)要求不高，開挖深度不大的基坑。

對于平面尺寸較大，形狀兔雜的基坑，采用豎向斜撐方案可以獲得較好的經(jīng)濟(jì)效果。

三、支撐結(jié)構(gòu)的構(gòu)造

1、鋼結(jié)構(gòu)支撐的構(gòu)造

鋼支撐目前用得最多的是鋼管支撐和H型鋼支撐。

這類支撐具有重量輕、剛度大、裝拆工作量小、可重復(fù)使用和材料消耗少等特點(diǎn)。

在國內(nèi)外被廣泛使用于深基坑開挖，特別是地鐵車站的長條形基坑，在高層建筑深基坑中使用也較

廣泛。

鋼支撐和鋼圍楝的常用截面有鋼管、H鋼、工字型鋼和槽型鋼，以及它們的組合截面，如下圖：

鋼支撐的常用截面形式

節(jié)點(diǎn)構(gòu)造是鋼支撐設(shè)計(jì)中需要充分注意的一個重要內(nèi)容、不適宜的連接構(gòu)造容易使基坑產(chǎn)生過大變形。

圖2-1是H鋼和鋼管的幾和拼接方法。其中圖2-la為螺栓連接.圖2-lb為焊接。焊接連接一般可

以到達(dá)截面等強(qiáng)度要求，傳里性能較好，但現(xiàn)場工作量較大。螺栓連接的可靠性不如焊接，但現(xiàn)場拼裝

方便。

圖2?1H鋼和鋼管的拼接

（a）螺栓連接（b）焊接

用H鋼做圍橡時(shí)，雖然在它的主平面內(nèi)抗彎性能很好，但抗剪和抗扭性能較差，需要采取適

宜的構(gòu)造措施加以彌補(bǔ)。

圖2-2是H鋼圍楝和支撐的連接，在圍楝和圍護(hù)湍之間填充細(xì)石混凝土可以使圍楝受力均

勻，防止受偏心力作用和產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)；在圍楝和支撐的腹板上焊雀加勁板可以增強(qiáng)腹板的穩(wěn)定性和提高截

面的抗扭剛度，防止局部壓曲破壞。

鋼支撐和圍槐的連接

縱橫向水平支撐交叉點(diǎn)的連接有平接和直接兩種，如下圖，

一般說，平接節(jié)點(diǎn)比擬可靠，可以使支撐體系形成較大的平面剛度。疊接連接施工方便，但是這種連

接能否有效限制支撐在水平面內(nèi)的壓屈變形是值得疑心的。

支撐交叉處的連接方式

2、現(xiàn)澆鋼筋混凝土支撐的構(gòu)造

鋼筋混凝土支撐體系應(yīng)在同一平面內(nèi)整澆。支撐及圍槐一股采用矩形截面。支撐截面高度除應(yīng)滿足

受壓構(gòu)件的長細(xì)比要求（不大于75）外，還應(yīng)不小于其豎向平面內(nèi)計(jì)算跨度（一般取相鄰立柱中心距）

1/20。圍棵的截面高度（水平方向尺寸）不應(yīng)小于其水平方向計(jì)算跨度的1/8,圍棕的截面寬度（豎向

尺寸）不應(yīng)小于支撐的截面高度。

混凝土圍楝與圍護(hù)墻之間不應(yīng)留水平間隙。在豎向平面內(nèi)圍橡可用吊筋與墻體連接，吊筋的間距一

般不大于1.5m,直徑可根據(jù)圍橡及水平支撐的自重，由計(jì)算決定。

當(dāng)混凝土圍楝與地卜連續(xù)墻之間需要傳遞水平剪力時(shí)，應(yīng)在墻體上沿用櫻長度方向預(yù)留剪力鋼筋或

剪力槽。

3、立柱的構(gòu)造

一般情況下，在基坑開挖面以上采用格構(gòu)式鋼柱，其斷面如下圖，以方便主體工程根底底板鋼筋施

工，同時(shí)也便于和支撐構(gòu)件連接。開挖面以下可采用直徑不小于650mm的鉆孔樁（也可利用工程樁），

或采用與開挖囿以上立柱截間相同的鋼管及H型鋼樁。當(dāng)為鉆孔樁時(shí)，其上部鋼立柱在樁內(nèi)的埋入長度

不小于鋼立柱在樁內(nèi)的埋入長度應(yīng)不小于鋼立柱長邊的四倍?，并與樁內(nèi)鋼筋籠焊接。

上立柱截面形式1-角鋼2鋼條

為了防止立柱沉降或坑地土回彈對支撐結(jié)構(gòu)的不利影響，立柱的下端應(yīng)支承在較好的土層上。在軟土地

區(qū)，立柱在開挖面一下的埋置深度不宜小于基坑開挖深度的2倍。

四、支撐結(jié)構(gòu)的施工要點(diǎn)

支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)布置合理以后，確保施工質(zhì)量也是非常重要的。

支撐的安裝和撤除順序必須與支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工況相結(jié)合，并與土方開挖和主體施工順序密切配

合。

所有支撐應(yīng)在地基上開槽安裝，在分層開挖原那么下做到先安裝支撐，后開挖下部土方。

在主體結(jié)構(gòu)底板或樓板完成后，并到達(dá)一定的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，可借助底板或樓板構(gòu)件的強(qiáng)度和平面剛度,

撤除相應(yīng)部位的支撐，但在次之前必須先在圍護(hù)墻與主體結(jié)構(gòu)之間設(shè)置可靠的傳力構(gòu)造，如下圖，傳力

構(gòu)件的截面應(yīng)按楔撐工況下的內(nèi)力確定。

利用主體結(jié)構(gòu)樓蓋楔撐

當(dāng)不能利用主體結(jié)構(gòu)楔撐時(shí)，應(yīng)按楔撐工況下的內(nèi)力先安裝好新的支撐系統(tǒng)后才能拆下原來的支撐

系統(tǒng)。

對于采用混凝土支撐的基坑，一般應(yīng)在混凝土強(qiáng)度到達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%以上后，才能開挖支撐一下

的土方?；炷林纬烦话悴捎帽品椒?，爆破作用事先應(yīng)做好施工組織設(shè)計(jì)，嚴(yán)格控制藥量和引爆

時(shí)間，并對周圍環(huán)境和主體結(jié)構(gòu)采取有效的平安防護(hù)措施。

鋼支撐的施工，必須制定嚴(yán)格的質(zhì)量檢驗(yàn)措施,保證構(gòu)件和連接節(jié)點(diǎn)的施工質(zhì)量。

鋼桁架構(gòu)件盡量在拼接長，防止在基坑內(nèi)安裝；重復(fù)使用的鋼結(jié)構(gòu)，檢查厚度，尺寸質(zhì)量等；鋼支

撐按設(shè)計(jì)預(yù)加預(yù)壓力；預(yù)壓力設(shè)置設(shè)計(jì)軸力80%。

總結(jié)：一般中小工程都采用鋼支撐，在超大、超深基坑（平面幾百米）時(shí)才采用鋼筋混凝土支撐，

因?yàn)槭┕?fù)雜、現(xiàn)場澆注、綁扎鋼筋、尤其撤除復(fù)雜，這時(shí)雖然造價(jià)高，但和整個工程相比，所占比

例不大。

引出錨桿支撐：一般的小于6米的小基坑，可以采用放坡、卸載加支護(hù)結(jié)構(gòu)，這時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)可以采

用錨桿支撐。（畫圖說明）

第九講（《土層錨桿設(shè)計(jì)與施工標(biāo)準(zhǔn)》（CECS22-90））

土層錨桿設(shè)計(jì)和施工

一、概述

土層錨桿是在巖石錨桿根底上開展起來的，在50年代前巖石錨桿就在隧道襯

結(jié)構(gòu)中應(yīng)用。1958年德國首先在深基坑開挖中用于擋墻支護(hù)，錨桿進(jìn)入非粘性土層。

錨桿是一種新型的受拉桿件，它的一端與工程結(jié)構(gòu)物或擋土樁墻聯(lián)結(jié)，另一端倩固在地基的土層或巖層

中，以承受結(jié)構(gòu)物的上托力、拉拔力、傾側(cè)力或擋土墻的土壓力、水壓力，它利用地層的錨固力維持結(jié)

構(gòu)物的穩(wěn)定。

我國最早用于地鐵工程，80年代初開始用于高層建筑深基坑支護(hù)。在天然土層中，錨固方法以鉆

孔灌漿為主，一般稱為灌漿錨桿。受拉桿件有粗鋼筋、高強(qiáng)鋼絲束和鋼絞線等不同的類型，錨桿層數(shù)從

一層開展到深坑中的四層錨桿。

使用錨桿技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：

（I）用錨桿代替內(nèi)支撐，它設(shè)置在圍護(hù)墻背后，因而在基坑內(nèi)有較大的空間，有利于挖土施工;

（2）錨桿施工機(jī)械及設(shè)備的作業(yè)空間不大，因此可分為各種地形及場地所選用；

（3）錨桿的設(shè)計(jì)拉力可由抗拔試驗(yàn)來獲得，因此可保證設(shè)計(jì)有足夠的平安度；

（4）錨桿可采用預(yù)加拉力，以控制結(jié)構(gòu)的變形量；

（5）施工時(shí)的噪聲和振動均很小。

二、錨桿的構(gòu)造及類型

1、錨桿的構(gòu)造

錨桿支護(hù)體系由擋土墻結(jié)構(gòu)物與土層錨桿系統(tǒng)二局部組成，如下圖：

錯桿的組成

擋土結(jié)構(gòu)物包括地卜連續(xù)墻、灌注樁、挖孔樁及各種類型的板樁等。

灌漿土層錨桿系統(tǒng)由錨桿1索）、自由段、錨固段及錨頭、墊塊等組成。

錨固段的形式有圓柱型、擴(kuò)大端部及連續(xù)球型，如下圖。對于拉力不高，臨時(shí)性擋土結(jié)構(gòu)可采用圓

柱型錨固體；錨固于砂質(zhì)土、硬粘土層并要求較高承載力的錨桿，可采用端部擴(kuò)大頭型錨固體；錨固于

淤泥質(zhì)土層并要求較高承載力的錨桿，可采用連接球體型錨固體。

錨固段的型式

三、土錨的設(shè)計(jì)

1、土錨的抗拔作用

錨桿受力機(jī)理如下圖，當(dāng)錨固段錨桿受力時(shí)，首先通過錨桿與周邊水泥砂漿握裹力傳到砂漿中，然

后通過砂漿傳到周圍土體。隨著拉力的增加，當(dāng)錨固段內(nèi)發(fā)揮最大粘結(jié)力時(shí)，就發(fā)生與土體的相對位移,

隨即發(fā)生土與錨桿的摩阻力，直到極限摩阻力。

錨桿受力機(jī)理

2、影響錨桿抗拔力的因素有：

（1）土層對抗拔力的影響

由于土層的強(qiáng)度遠(yuǎn)低于砂漿強(qiáng)度，因而土層錨桿孔壁對于砂漿的摩阻力取決于土層的抗剪強(qiáng)度。

由錨桿的抗拔實(shí)驗(yàn)也可看出，錯固段的淤泥質(zhì)土中比在粘質(zhì)粉土或粉細(xì)沙中的極限抗拔力要小得多。

（2）灌漿對錨桿抗拔力的影響

灌漿對錨桿抗拔力起很大的作用,當(dāng)采取措施（如在錨固段端頭加堵漿器）增大灌漿壓力后,水泥漿會

更多的深入到周圍土層中去，增加了錨固體與土層的摩阻力，從而增加了錨桿的抗拔力。有實(shí)驗(yàn)說明，

錨桿在粉砂層中，當(dāng)灌漿壓力為IMPa時(shí)其極限抗拔力為300kN,當(dāng)灌漿壓力增加到2.5Mp<^4,其極

限抗拔力達(dá)900kN。但當(dāng)灌漿壓力超過4MPa時(shí)，抗拔力增長就很小了。

采用二次灌漿能提高錨桿的極限抗拔力.

（3）錨桿形式對抗拔力的影響

錨桿的錨固段不同型式，如下圖，其極限抗拔力有很大差異。例如錨桿底部形成擴(kuò)大頭，或以機(jī)械擴(kuò)成

幾個連續(xù)球型，它們的抗拔力能增大很多。

2、錨桿的承載能力

錦桿的極限承載力（極限抗拔力）可按土的抗剪強(qiáng)度計(jì)算確定，也可按錦桿的抗拔試驗(yàn)確定。

⑴按土的抗剪強(qiáng)度確定錨桿的極限承載能力

錨桿的極限抗拔力的根本公式為：

式中：Tu一一土錨的極限抗拔力

D——土錨鉆孔的直徑

Le——錨固段有效長度

r——錨固段周邊土的抗剪強(qiáng)度

（2）錨桿抗拔試驗(yàn)

在錨桿工程施工前，應(yīng)進(jìn)行錨桿的錨固體與地基土之間的極限抗拔力試驗(yàn)，以驗(yàn)證設(shè)計(jì)所估算的錨

情I長度是否足夠平安，并可檢驗(yàn)所采用的土質(zhì)參數(shù)是否合理。

1）試驗(yàn)設(shè)備錨桿抗拔試驗(yàn)的試驗(yàn)設(shè)備主要有加載裝置、量測裝置及反力裝置三局部。加載裝置

一般采用穿心式液壓千斤頂，如粗鋼筋用YC-60張拉千斤頂，單根鋼絞線和7。5mm鋼絲束張拉用

YC20D千斤頂?shù)取＠α繙y可月壓力表或荷載傳感器。位移量測可用百分表或位移傳感器。

2）試驗(yàn)方法與步驟

現(xiàn)場鉆孔、灌漿后的錨桿，待砂漿強(qiáng)度到達(dá)7。％后才能進(jìn)行抗拔試驗(yàn)、一般情況下對普通水泥必須

養(yǎng)護(hù)8大左右，早強(qiáng)水泥4大左右。

荷載分級施加，每級荷載按預(yù)估極限荷載的1/10—1/15施加，直至破壞。

加載后每隔5-lOmin測讀一次變位。穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為連續(xù)3次讀數(shù)的累計(jì)變位量不超過0.1mm。

穩(wěn)定后即可加下一級荷載。假設(shè)變位量不斷有所增加直至2小時(shí)后仍不能穩(wěn)定者即認(rèn)為錨桿已到達(dá)

破壞。卸載分級約為加荷的2—4倍，直至荷載全部卸除后，測得剩余變位值。

3）根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可繪制荷載一一位移曲線。

（3）錨桿的蠕變試驗(yàn)1測定金屬材料在長時(shí)間的恒溫和恒應(yīng)力作用下，發(fā)生緩慢的塑性變形現(xiàn)象的一

種材料機(jī)械性能試驗(yàn)。）

對于設(shè)置在巖層和粗粒上里的錨桿，沒有蠕變問題。但是對于設(shè)置在軟上里的錨桿，必須做蠕變試驗(yàn),

判定可能發(fā)生的蠕變變形是否在容許范圍內(nèi)。

嚅變試驗(yàn)需用能自動調(diào)整壓力的油泵系統(tǒng)，使用于錨桿上的荷載保持恒量，不因變形而降低，然后按

一定時(shí)間間隔精確測讀lh變形值，在半對數(shù)坐標(biāo)紙上繪制蠕變時(shí)間關(guān)系圖，圖形的斜率即錨桿的蠕變

系數(shù)Ks，一般認(rèn)為，KsW0.4m%錨桿是平安的，Ks>0.4mm時(shí)，錨固體與土之間可能