基坑支護課件

基坑支護PPT課件本章內(nèi)容主要包括六個部分：

1．介紹基坑工程的內(nèi)容、設(shè)計原則與安全等級

2．介紹了基坑工程的勘察包括巖土勘察、水文地質(zhì)勘察、周邊環(huán)境勘察。

3．重點介紹了包括地下連續(xù)墻、逆筑法、土釘墻、水泥土墻和鋼板樁等支護結(jié)構(gòu)的施工。

4．介紹了基坑土方開挖，包括放坡開挖和有支護結(jié)構(gòu)的開挖等兩種開挖方式。

5．分析了地下水流的性質(zhì)、基坑涌水量的計算、集水明排法以及降低地下水方法。

6．介紹了基坑支護結(jié)構(gòu)監(jiān)測項目、監(jiān)測方法以及常用的監(jiān)測儀器●

2.1

基坑工程概述基坑工程概念及現(xiàn)狀

基坑工程是為保護基坑施工、地下結(jié)構(gòu)的安全和周邊環(huán)境不受損害而采取的支護、基坑土體加固、地下水控制、開挖等工程的總稱，包括勘察、設(shè)計、施工、監(jiān)測、試驗等。

(3)設(shè)計、施工人員經(jīng)驗不足。實踐表明，工程經(jīng)驗在決定基坑支護設(shè)計方案和確保施工安全中起著舉足輕重的作用。導(dǎo)致基坑工程事故的主要原因如下:

設(shè)計理論不完善。許多計算方法尚處于半經(jīng)驗階段，理論計算結(jié)果尚不能很好反映工程實際情況。(2)設(shè)計者概念不清、方案不當(dāng)、計算漏項或錯誤?；庸こ烫攸c

1.綜合性強

2.臨時性和風(fēng)險性大

3.地區(qū)性

4.環(huán)境條件要求嚴(yán)格一、基坑工程的內(nèi)容

基坑土方開挖的施工工藝一般有兩種：放坡開挖(無支護開挖)和在支護體系保護下外挖(有支護開挖)。前有既簡單又經(jīng)濟，但需具備放坡開挖的條件，即基坑不太深而且基坑平面之外有足夠的空間供放坡之用。因此，在空曠地區(qū)或周圍環(huán)境允許放坡而又能保證邊坡穩(wěn)定條件下應(yīng)優(yōu)先選用。

在城市中心建筑物稠密地區(qū)，往往不具備基坑放坡開挖的條件,此時就只能采用在支護結(jié)構(gòu)保護下垂直或基本垂直進行開挖。在有支護開挖的情況下，基坑工程一般包括下述內(nèi)容：(1)基坑工程勘察；(2)基坑支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計和施工；(3)控制基坑地下水位；(4)基坑土方工程的開挖和運輸；(5)基坑土方開挖過程中的工程監(jiān)測；(6)基坑周圍的環(huán)境保護。二、基坑支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則與方法

基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則為：(1)安全可靠：

(2)經(jīng)濟合理：

(3)便利施工：根據(jù)現(xiàn)行國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》，基坑支護結(jié)構(gòu)應(yīng)采用分項系數(shù)表示的極限狀態(tài)設(shè)計方法進行設(shè)計?；又ёo結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)，分為以下兩類：

1．承載能力極限狀態(tài)

2．正常使用極限狀態(tài)

三、基坑支護結(jié)構(gòu)的安全等級根據(jù)《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》，基坑側(cè)壁的安全等級分為三級(表l—1)，設(shè)計時不同等級采用相對應(yīng)的重要性系數(shù)γ0?；觽?cè)壁安全等級及重要性系數(shù)表1-l安全等級破壞后果γ0一級

支護結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過大變形對周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響很嚴(yán)重1.10二級

支護結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過大變形對周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響一般1.00三級

支護結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過大變形對周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響小嚴(yán)重0.90●2.2基坑工程勘察

為了正確地進行支護結(jié)構(gòu)設(shè)計和合理組織基坑工程施工，事先需對基坑及其周圍進行下述勘察：。

一、巖土勘察在建筑地基詳細勘察階段，宜同時對基坑工程需要的內(nèi)容進行勘察?？辈旆秶Q于開挖深度及場地的巖土工程條件，宜在開挖邊界外開挖深度1～2倍范圍內(nèi)布置勘探點，對于軟土勘察范圍尚宜擴大?？碧近c的間距可為15～30m，地層變化較大時，應(yīng)增加勘探點查明分布規(guī)律?；又苓吙碧近c的深度不宜小于1倍開挖深度，軟土地區(qū)應(yīng)穿越軟土層。巖土勘察一般應(yīng)提供下述資料：(1)場地土層的類型、特點、土層性質(zhì)；

(2)基坑及圍護墻邊界附近，場地填土、暗浜、古河道及地下障礙物等不良地質(zhì)現(xiàn)象的分布范圍與深度，表明其對基坑工程的影響；

(3)場地淺層潛水和坑底深部承壓水的埋藏情況，土層滲流特性及產(chǎn)生流砂、管涌的可能性；

(4)支護結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工所需土、水指標(biāo)；二、水文地質(zhì)勘察

應(yīng)提供下列情況和數(shù)據(jù)：(1)地下各含水層的視見水位和靜止水位；

(2)地下各含水層中水的補給情況和動態(tài)變化情況，與附近水體的連通情況；

(3)基坑底以下承壓水的水頭高度和含水層的界面；

(4)分析施工過程中水位變化對支護結(jié)構(gòu)和基坑周邊環(huán)境的影響，提出應(yīng)采取的措施。

三、基坑周邊環(huán)境勘察應(yīng)包括以下內(nèi)容：(1)查明影響范圍內(nèi)建(構(gòu))筑物類型、層數(shù)、基礎(chǔ)類型和埋深、基礎(chǔ)荷載大小及上部結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀；

(2)查明基坑周邊各類地下設(shè)施，包括給水、排水、電纜、煤氣、污水、雨水、熱力等管線的分布與性狀；

(3)查明基坑四周道路的距離及車輛載重情況；

(4)查明場地四周和鄰近地區(qū)地表水匯流和排瀉情況，地下水管滲漏情況及對基坑開挖的影響。

此外，在進行支護結(jié)構(gòu)設(shè)計之前，尚應(yīng)對下述地下結(jié)構(gòu)設(shè)計資料進行收集和了解：

(1)主體工程地下室的平面布置以及與建筑紅線的相對位置，這對選擇支護結(jié)構(gòu)型式及支撐布置等有關(guān)；

(2)主體工程基礎(chǔ)的樁位布置圖，這與支撐體系中的立柱布置有關(guān)，應(yīng)盡量利用工程樁作為立柱樁以降低造價；

(3)主體結(jié)構(gòu)地下室層數(shù)、各層樓板和底板的布置與標(biāo)高以及地面標(biāo)高，這與確定開挖深度，選擇圍護墻與支撐型式和布置以及換撐等有關(guān)?！?.3支護體系方案選擇深層攪拌水泥土樁墻逆作拱墻式樁排式土釘墻噴錨支護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)合加筋水泥土圍護墻型鋼橫擋板常用的支護結(jié)構(gòu)體系(1)鋼板樁

鋼板樁常用的有簡易的槽鋼鋼板樁和熱軋鎖口鋼板樁。①槽鋼鋼板樁②熱軋鎖口鋼板樁其形式有U型、z型、一字型、H型和組合型。我國一般常用者為U型，即互相咬接形成板樁墻，只有在基坑深度很大時才用組合型。U型鋼板樁插打入土U型板樁相互連接(2)鋼筋混凝土板樁

這是一種傳統(tǒng)的支護結(jié)構(gòu)，截面帶企口有一定擋水作用，頂部設(shè)圈梁，用后不再拔除，永久保留在地基土中，過去多用于鋼板樁難以拔除的地段。

(3)鉆孔灌注樁排樁擋墻常用者為∮600～1000mm，做成排樁擋墻，頂部澆筑鋼筋混凝土圈梁，設(shè)內(nèi)支撐體系。我國各地都有應(yīng)用，是支護結(jié)構(gòu)中應(yīng)用較多的一種。灌注樁擋墻的剛度較大，抗彎能力強，變形相對較小，在土質(zhì)較好的地區(qū)已有7—8m懸臂者，在軟土地區(qū)坑深不超過14m皆可用之，經(jīng)濟效益較好。但其永久保留在地基土中，可能為日后的地下工程施工造成障礙。由于目前施工時它難以做到相切，樁之間留有100～150mm的間隙，擋水效果差，有時將它與深層攪拌水泥土樁擋墻組合應(yīng)用，前者抗彎，后者做成防水帷幕起擋水作用(4)地下連續(xù)墻

地下連續(xù)墻已成為深基坑的主要支護結(jié)構(gòu)擋墻之一，國內(nèi)大城市深基坑工程利用此支護結(jié)構(gòu)為多，常用厚度為600～800mm，少量也可施工厚1000mm者、，上海至今已完成一百多萬平方米地下連續(xù)墻。尤其是地下水位高的軟土地區(qū)，當(dāng)基坑深度大且鄰近的建(構(gòu))筑物、道路和地下管線相距甚近時，它往往是首先考慮的支護方案。上海地鐵的多個車站施工中都采用地下連續(xù)墻。(5)深層攪拌水泥土樁擋墻深層攪拌水泥土樁擋墻在軟土地區(qū)近年來應(yīng)用較多，尤以上海應(yīng)用最多，過去多用于地基加固工程。它是用特制進入土深層的深層攪拌機將噴出的水泥漿固化劑與地基上進行原位強制拌合而制成水泥土樁，相互搭接，硬化后即形成具有一定強度的壁狀擋墻(有各種形式，計算確定)，既可擋土又可形成隔水帷幕。對于平面呈任何形狀、開挖深度不很深的基坑(一般認為不超過6m)，皆可用作文護結(jié)構(gòu)，比較經(jīng)濟；水泥土的物理力學(xué)性質(zhì)，取決于水泥摻入比，多用12％左右。目前在上海地區(qū)廣為應(yīng)用，收到較好的效果，它特別適應(yīng)于軟土地區(qū)。深層攪拌水泥土樁擋墻，屬重力式擋墻，深度大時可在水泥土中插入加筋桿件，形成加筋水泥土擋墻，必要時還可輔以內(nèi)支撐等。(6)旋噴樁擋墻

它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，可用作文護結(jié)構(gòu)擋墻。在較狹窄地區(qū)亦可施工。它與深層攪拌水泥土樁一樣，亦為重力式擋墻，只是形成水泥土樁的工藝不同而已。在施工旋噴樁時，要控制好上提速度、噴射壓力和噴射量，否則質(zhì)量難以保證。支撐體系的選型當(dāng)基坑深度較大，懸臂的擋墻在強度和變形方面不能滿足要求時，即需增設(shè)支撐系統(tǒng)。支撐系統(tǒng)分兩類：基坑內(nèi)支撐基坑外拉錨。1、內(nèi)支撐(1)鋼結(jié)構(gòu)支撐鋼結(jié)構(gòu)支撐拼裝和拆除方便、迅速，為工具式支撐，可多次重復(fù)使用，且可根據(jù)控制變形的需要施加預(yù)頂力，有一定的優(yōu)點。但與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)支撐相比，它的變形相對較大，且由于圓鋼管和型鋼的承載能力不如鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)支撐的承裁能力大，因而支撐水平向的間距不能很大；相對來說對于機械挖土不太方便①鋼管支撐鋼管支撐的形式，多為對撐或角撐如間距較大、長度較長，亦可增設(shè)腹桿形成桁架式支撐，對撐縱橫鋼管交叉處，可以上下疊交；亦可增設(shè)特制的十字接頭，縱橫鋼管都與十字接頭連接，使縱橫鋼管處于同一平面內(nèi)。后者可使鋼管支撐形成一平面框架，剛度大，受力性能好內(nèi)支撐的布置與型式支撐體系在平面上的布置形式(如圖)，有角撐、對撐、桁架式、框架式、環(huán)形等。有時在同一基坑中混合使用，如角撐加對撐、環(huán)梁加邊桁(框)架、環(huán)梁加角撐等。主要是因地制宜，根據(jù)基坑的平面形狀和尺寸設(shè)置最適合的支撐。②H型鋼支撐

H型鋼支撐用螺栓連接，為工具式鋼支撐，現(xiàn)場組裝方便，構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化，對不同的基坑能按照設(shè)計要求進行組合和連接，可重復(fù)使用，有推廣價值。

H型鋼常用者為焊接H型鋼和軋制H型鋼。(2)鋼筋混凝土支撐鋼筋混凝土支撐它剛度大，變形小，能有效地控制擋墻變形和周圍地面的變形，宜用于較深基坑和周圍環(huán)境要求較高的地區(qū)。但成型和發(fā)揮作用時間長、屬于一次性支撐結(jié)構(gòu)、拆除困難?！?.4基坑工程施工●2.4.1水泥土墻施工

深層攪拌水泥土樁排擋墻，是采用水泥作為固化劑，利用特制的深層攪拌機械，在地基深處就地將軟土和水泥強制攪拌形成水泥土，利用水泥和軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理-化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬化成整體性的、并有一定強度的擋土、防滲墻。

優(yōu)點：施工時振動和噪音小，工期較短，無支撐，它既可擋土亦可防水，而且造價低廉。普通的深層攪拌水泥土擋墻，通常用于不太深的基坑作支護，若采用加筋攪拌水泥土擋墻，則能承受較大的側(cè)向壓力，用于較深的基坑護壁。（一）施工機具(1)深層攪拌機

它是深層攪拌水泥土樁施工的主要機械。目前應(yīng)用的有中心管噴漿方式和葉片噴漿方式兩類。前者的輸漿方式中的水泥漿是從兩根攪拌軸之間的另一根管子輸出，不影響攪拌均勻度，可適用于多種固化劑；后者是使水泥漿從葉片上若干個小孔噴出，使水泥漿與土體混合較均勻，適用于大直徑葉片和連續(xù)攪拌，但因噴漿孔小易被堵塞，它只能使用純水泥漿而不能采用其他固化劑。(2)配套機械

主要包括灰漿攪拌機、機架、集料斗、灰漿泵。（三）水泥土的配合比攪拌法施工要求水泥漿流動度大，水灰比一般采用0.45～0.50，但軟土含水量高，對水泥土強度增長不利。為了減少用水量，又利于泵送，可選用木質(zhì)素磺酸鈣作減水劑，另摻入三乙醇銨以改善水泥土的凝固條件和提高水泥土的強度。4．提高水泥土樁擋墻支護能力的措施深層攪拌水泥土樁擋墻屬重力式支護結(jié)構(gòu)，主要由抗傾覆、抗滑移和抗剪強度控制截面和入土深度。目前這種支護的體積都較大，為此可采取下列措施，通過精心設(shè)計來提高其支護能力：(1)卸荷(2)加筋(3)起拱(4)擋墻變厚度●2.4.2鋼板樁施工

常用鋼板樁的種類：鋼板樁是帶鎖口的熱軋型鋼，鋼板樁靠鎖口相互咬口連接，形成連續(xù)的鋼板樁墻，用來擋土和擋水。鋼板樁支護由于其施工速度快、可重復(fù)使用，因此在一定條件下使用會取得較好的效益。但鋼板樁的剛度相對較小。常用的截面形式為U形、Z形和直腹板式。國產(chǎn)的鋼板樁只有鞍IV型和包IV型拉森式(U形)鋼板樁，其他還有一些國產(chǎn)寬翼緣熱軋槽鋼可用于不太深的基坑作為支護應(yīng)用。（一）鋼板樁打設(shè)前的準(zhǔn)備工作

鋼板樁的設(shè)置位置應(yīng)便于基礎(chǔ)施工，即在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)邊緣之外并留有支、拆模板的余地。特殊情況下如利用鋼板樁作箱基底板或樁基承臺的側(cè)模，則必須襯以纖維板或油毛氈等隔離材料，以便鋼板樁拔出。鋼板樁的平面布置，應(yīng)盡量干直整齊，避免不規(guī)則的轉(zhuǎn)角，以便充分利用標(biāo)準(zhǔn)鋼板樁和便于設(shè)置支撐。對于多層支撐的鋼板樁，宜先開溝槽安設(shè)支撐并預(yù)加頂緊力(約為設(shè)計值的50％)；再挖土，以減少鋼板樁支護的變形。對于鋼板樁擋墻應(yīng)在板樁接縫處設(shè)置可靠的防滲止水的構(gòu)造，必要時可在沉樁后在坑外鋼板樁鎖口處注漿防滲。1．鋼板樁的檢驗與矯正2．導(dǎo)架安裝3．沉樁機械的選擇（二）鋼板樁的打設(shè)（1）打設(shè)方法的選擇①單獨打入法②屏風(fēng)式打入法（2）鋼板樁的打設(shè)

先用吊車將鋼板樁吊至插樁點處進行插樁插樁時鎖口要對準(zhǔn)，每插入一塊即套上樁帽輕輕加以錘擊。在打樁過程中，為保證鋼板樁的垂高度，要用兩臺經(jīng)緯儀從兩個方向加以控制。打樁時，開始打設(shè)的第一、二塊鋼板樁的打入位置和方向耍確保精度，它可以起樣板導(dǎo)向作用，一般每打入1m應(yīng)測量一次。4．鋼板樁的拔除

在進行基坑回填土?xí)r，要拔除鋼板樁，以便修整后重新使用。拔除鋼板樁要研究拔除順序、拔除時間以及樁孔處理方法。對于封閉式鋼板樁墻，拔樁的開始點宜離開角樁五根以上，必要時還可用跳拔的方法間隔拔除。拔樁的順序一般與打設(shè)順序相反。拔除鋼板樁宜用振動錘或振動錘與起重機共同拔除。后者適用于單用振動錘而拔不出的鋼板樁，需在鋼板樁上設(shè)吊架，起重機在振動錘振拔的同時向上引拔2.4.3地下連續(xù)墻施工（一）、地下連續(xù)墻施工工藝原理

地下連續(xù)墻施工工藝，即在工程開挖土方之前，用特制的挖槽機械在泥漿護壁的情況下，每次開挖一定長度(一個單元槽段)的溝槽，待開挖至設(shè)計深度并清除沉淀下來的泥渣后，將在地面上加工好的鋼筋骨架(一般稱為鋼筋籠)用起重機械吊入充滿泥漿的溝槽內(nèi)，然后通過導(dǎo)管向溝槽內(nèi)澆筑混凝土，由于混凝土是由溝槽底部開始逐漸向上澆筑，所以隨著混凝土的澆筑，泥漿也被置換出來，待混凝土澆至設(shè)計標(biāo)高后，二個單元槽段即施工完畢。各個槽段之間由特制的接頭連接，形成連續(xù)的地下鋼筋混凝土墻。如呈封閉狀，則工程開挖土方后，地下連續(xù)墻就既可擋土又可止水，便利了地下工程和深基坑的施工。若將用作支護擋墻的地下連續(xù)墻又作為建筑物地下室或地下構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)外墻，即所謂的“兩墻合一”，則經(jīng)濟效益更加顯著(二)構(gòu)造處理

1．混凝土強度及保護層現(xiàn)澆鋼筋混凝土地下連續(xù)墻，其設(shè)計混凝土強度等級不得低于C30，考慮到在泥漿中澆筑，施工時要求提高到不得低于C35。水泥用量不得少于370kg/m3，水灰比不大于0.6，坍落度宜為180.2l0mm?；炷帘Ｗo層厚度，根據(jù)結(jié)構(gòu)的重要性、骨料粒徑、施工條件及工程和水文地質(zhì)條件而定。

2．接頭處理（1）施工接頭常用的施工接頭有以下幾種形式：1）接頭管(亦稱鎖口管)接頭這是目前地下連續(xù)墻施工中應(yīng)用最多的一種。2）接頭箱接頭施工辦法與接頭管相似，只是以接頭箱代替了接頭管。

U形接頭管與滑板式接頭箱施工的鋼板接頭。它是在兩相鄰單元槽段的交界處利用U形接頭管放入開有方孔且焊有封頭鋼板的接頭鋼板，以增強接頭的、整體性。

3）隔板式接頭隔板的形狀分為平隔板、榫形隔板和u形隔板。（2）結(jié)構(gòu)接頭地下連續(xù)墻與內(nèi)部結(jié)構(gòu)的樓板、柱、梁、底板等連接的結(jié)構(gòu)接頭，常用的有下列幾種：1）預(yù)埋連接鋼筋法2）預(yù)埋連接鋼板法3）預(yù)埋鋼筋錐螺紋接頭法（三）、地下連續(xù)墻施工1．施工前的準(zhǔn)備工作在進行地下連續(xù)墻設(shè)計和施工之前，必須認真調(diào)查現(xiàn)場情況和地質(zhì)、水文等情況，以確保施工的順利進行。(1)施工現(xiàn)場情況調(diào)查現(xiàn)場情況調(diào)查的目的是為了解決下述問題：施工機械進入現(xiàn)場和進行組裝的可能性；挖槽時棄土的處理和外運；給排水和供電條件；地下障礙物和相鄰建(構(gòu))筑物情況；噪聲、振動與污染等公害引起的有關(guān)問題等。(2)水文、地質(zhì)情況調(diào)查(3)制訂地下連續(xù)墻的施工方案2．施工工藝過程現(xiàn)澆鋼筋混凝土地下連續(xù)墻的施工工藝過程其中修筑導(dǎo)墻、泥漿制備與處理、挖深槽、鋼筋籠的制作與吊放以及混凝土的澆筑是地下連續(xù)墻施工中的主要工序。3．地下連續(xù)墻施工技術(shù)（1）修筑導(dǎo)墻導(dǎo)墻是地下連續(xù)墻挖槽之前修筑的臨時結(jié)構(gòu)，對挖槽起重要作用

1）導(dǎo)墻的作用a．作擋土墻

b.作為測量的基準(zhǔn)。

c．作為重物的支承。

d．存蓄泥漿。3）導(dǎo)墻施工

現(xiàn)澆鋼筋混凝土導(dǎo)墻施工順序：平整場地→測量定位→挖槽及處理棄土→綁扎鋼筋→支模板→澆筑混凝土→拆模并設(shè)置橫撐→導(dǎo)墻外側(cè)回填土（如無外側(cè)模板不進行此項工作）。2)泥漿的成分