第10章基坑工程.pptx

10.建筑建筑基坑支护工程基坑支护工程 武汉阳逻长江大桥南锚碇深基坑武汉阳逻长江大桥南锚碇深基坑(直径直径70m,深深61m,采用厚采用厚1.5m地下连续墙地下连续墙)9 n 基本概念基本概念 深基坑深基坑 施施工工建建筑筑物物的的基基础础或或地地下下建建筑筑时时，需需从从地地面面向向下下开开挖挖规规模模较较大大、深深度度较较深深的的地地下下空空间间，此此空空间间称称为为深深基基坑。坑。基坑支护的定义基坑支护的定义 为确保地下结构施工及基坑周边环境的安全，对基为确保地下结构施工及基坑周边环境的安全，对基坑侧壁及周边环境采用的支挡、加固与保护措施。坑侧壁及周边环境采用的支挡、加固与保护措施。10.110.1概述概述10.1.1 基坑工程的组成基坑工程的组成1 土方开挖工程土方开挖工程 分层分块的将坑底以上土体挖出，开挖顺序应根据整个基分层分块的将坑底以上土体挖出，开挖顺序应根据整个基坑体系的稳定等计算确定。坑体系的稳定等计算确定。2 降水工程降水工程 基坑开挖前，若地下水位高于坑底，应将地下水位降于坑基坑开挖前，若地下水位高于坑底，应将地下水位降于坑底以下底以下0.5-1m，使基坑开挖实现，使基坑开挖实现“干干”作业，常采用井点作业，常采用井点降水法。降水法。10.110.1概述概述10.1.1 基坑工程的组成基坑工程的组成3 基坑支护工程基坑支护工程 基坑支护工程主要包括维护墙体工程及支护工程。基坑支护工程主要包括维护墙体工程及支护工程。1）维护墙体。）维护墙体。维护墙体是具有保证基坑坑壁稳定的一种挡土结构。维护墙体是具有保证基坑坑壁稳定的一种挡土结构。2）支撑结构。）支撑结构。由钢或钢筋混凝土构件组成的用以支撑基坑侧壁的结构体系。由钢或钢筋混凝土构件组成的用以支撑基坑侧壁的结构体系。支撑的目的：为维护墙结构提供弹性支撑点，增强维护墙体的稳定支撑的目的：为维护墙结构提供弹性支撑点，增强维护墙体的稳定性，减小墙的内力，达到经济合理的工程要求。性，减小墙的内力，达到经济合理的工程要求。4 检测工程检测工程指在基坑工程施工过程中，对基坑维护结构及其周围底层、附近建指在基坑工程施工过程中，对基坑维护结构及其周围底层、附近建筑物、地下管线的受力和变形进行的测量。筑物、地下管线的受力和变形进行的测量。10.110.1概述概述10.110.1概述概述10.1.2 10.1.2 基坑支护工程的主要特点基坑支护工程的主要特点 n常采用常采用临时支护结构临时支护结构，安全储备小，风险高：，安全储备小，风险高：n很强的很强的地域性及个案性地域性及个案性；n属综合性很强的属综合性很强的系统工程系统工程；n涉及结构、岩土、工程地质及环境等多门学科，涉及结构、岩土、工程地质及环境等多门学科，且与勘察、设计、施工、检测等工作环环相扣，且与勘察、设计、施工、检测等工作环环相扣，紧密联系。紧密联系。n较强的较强的时空效应时空效应；n支护结构荷载及其效应的时空变异性支护结构荷载及其效应的时空变异性n对对周边环境周边环境会产生较大影响；会产生较大影响；n开挖、降水均对基坑周边环境产生影响开挖、降水均对基坑周边环境产生影响13 10.110.1概述概述n 10.1.3 10.1.3 与基坑工程相关的规范及规程与基坑工程相关的规范及规程 建筑基坑支护技术规程建筑基坑支护技术规程JGJ 12099 由于基坑工程的复杂性，设计计算理论尚待进一步发展和完善。设计施工若不当，工程事故发生的概率仍很高。10.210.2基坑维护墙体类型及特点基坑维护墙体类型及特点14 n 重力式挡土墙重力式挡土墙 特点：特点：用深层搅拌机在地基深部将水泥和土体强用深层搅拌机在地基深部将水泥和土体强制拌和而成；制拌和而成；就地取才，施工方便。就地取才，施工方便。适合：适合：软土区的浅基坑软土区的浅基坑(H H6.0m)6.0m)隔栅式水泥土桩墙隔栅式水泥土桩墙方法方法：通过深层搅拌机械将水泥和土拌和成具有：通过深层搅拌机械将水泥和土拌和成具有一定强度的水泥土桩，作为支护结构。一定强度的水泥土桩，作为支护结构。原理原理：利用搅拌成形的具有一定强度的水泥土桩：利用搅拌成形的具有一定强度的水泥土桩提供支护力，一种提供支护力，一种重力挡土墙重力挡土墙结构。结构。坑壁安全等级宜为二、三级坑壁安全等级宜为二、三级10.210.2基坑维护墙体类型及特点基坑维护墙体类型及特点n排桩式维护墙排桩式维护墙排桩式维护墙体是采用排成排的桩组成的墙体。排桩式维护墙体是采用排成排的桩组成的墙体。排桩按排列形式分为：排桩按排列形式分为：1）柱列式排桩维护墙）柱列式排桩维护墙2）连续式排桩维护墙）连续式排桩维护墙3）组合式排桩维护墙）组合式排桩维护墙10.210.2基坑维护墙体类型及特点基坑维护墙体类型及特点n排桩按支撑分类排桩按支撑分类无支撑的维护墙体和有支撑的无支撑的维护墙体和有支撑的维护墙体维护墙体1 1悬臂式桩墙挡土结构悬臂式桩墙挡土结构 特点特点 依靠足够的入土深度和结构依靠足够的入土深度和结构抗弯能力维持坑壁稳定；抗弯能力维持坑壁稳定；水平位移较大；水平位移较大；悬臂式桩墙挡土结构悬臂式桩墙挡土结构10.210.2基坑维护墙体类型及特点基坑维护墙体类型及特点方法方法：不设内撑和锚拉结构，靠支护结构入土深度：不设内撑和锚拉结构，靠支护结构入土深度提供支护力，排桩墙。提供支护力，排桩墙。原理原理：靠支护结构足够的：靠支护结构足够的入土深度入土深度和和抗弯能力抗弯能力提供提供支护反力，保持侧壁稳定。支护反力，保持侧壁稳定。适用条件适用条件：地基土质较好、开挖深度较浅：地基土质较好、开挖深度较浅(通常支通常支护高度护高度5m)。排桩适用：坑壁安全等级为一、二、三级排桩适用：坑壁安全等级为一、二、三级.10.210.2基坑维护墙体类型及特点基坑维护墙体类型及特点内撑式支护结构内撑式支护结构10.210.2基坑维护墙体类型及特点基坑维护墙体类型及特点20 n内撑式支护结构内撑式支护结构 特点特点 包括支护桩或墙和内支包括支护桩或墙和内支撑；撑；内支撑会占用施工空间。内支撑会占用施工空间。适合适合 各种地基土层各种地基土层。内支撑支护结构内支撑支护结构10.210.2基坑维护墙体类型及特点基坑维护墙体类型及特点方法方法：“内支外护内支外护”，由围护和内撑体系组成。围护体系，由围护和内撑体系组成。围护体系常用钢筋混凝土桩、钢板桩、地下连续墙。内撑体系可采常用钢筋混凝土桩、钢板桩、地下连续墙。内撑体系可采用水平支撑或斜支撑，常采用木方、钢筋混凝土、钢管或用水平支撑或斜支撑，常采用木方、钢筋混凝土、钢管或型钢等。型钢等。原理原理：利用围护结构和内撑结构组成空间受力体系，提供：利用围护结构和内撑结构组成空间受力体系，提供：利用围护结构和内撑结构组成空间受力体系，提供：利用围护结构和内撑结构组成空间受力体系，提供支护力。支护力。支护力。支护力。特点特点：支护力大、适应性强、支撑体系占据施工空间：支护力大、适应性强、支撑体系占据施工空间：支护力大、适应性强、支撑体系占据施工空间：支护力大、适应性强、支撑体系占据施工空间 。适用条件适用条件：各种类型地基土；一般与围护结构共同使用。：各种类型地基土；一般与围护结构共同使用。：各种类型地基土；一般与围护结构共同使用。：各种类型地基土；一般与围护结构共同使用。10.210.2基坑维护墙体类型及特点基坑维护墙体类型及特点支撑结构：支撑结构：基坑深度较大，悬臂挡墙强度和变基坑深度较大，悬臂挡墙强度和变基坑深度较大，悬臂挡墙强度和变基坑深度较大，悬臂挡墙强度和变形不能满足要求时，需增设支撑系统。形不能满足要求时，需增设支撑系统。形不能满足要求时，需增设支撑系统。形不能满足要求时，需增设支撑系统。支撑结支撑结构的分类构的分类：平面布置形式：平面布置形式：平面布置形式：平面布置形式：围檩、水平支撑、立柱组成围檩、水平支撑、立柱组成围檩、水平支撑、立柱组成围檩、水平支撑、立柱组成对撑：贯通基坑全长或全宽；对撑：贯通基坑全长或全宽；对撑：贯通基坑全长或全宽；对撑：贯通基坑全长或全宽；角撑：基坑角部邻边；角撑：基坑角部邻边；角撑：基坑角部邻边；角撑：基坑角部邻边；八字撑：对撑端部；八字撑：对撑端部；八字撑：对撑端部；八字撑：对撑端部；环形撑环形撑环形撑环形撑.10.210.2基坑维护墙体类型及特点基坑维护墙体类型及特点角撑角撑对撑对撑环形支撑环形支撑10.210.2基坑维护墙体类型及特点基坑维护墙体类型及特点10.210.2基坑维护墙体类型及特点基坑维护墙体类型及特点10.210.2基坑维护墙体类型及特点基坑维护墙体类型及特点10.210.2基坑维护墙体类型及特点基坑维护墙体类型及特点10.210.2基坑维护墙体类型及特点基坑维护墙体类型及特点材料材料钢管钢管:优点：自重小，装、拆方便，可复用。随挖随撑，优点：自重小，装、拆方便，可复用。随挖随撑，优点：自重小，装、拆方便，可复用。随挖随撑，优点：自重小，装、拆方便，可复用。随挖随撑，可施加预应力。可施加预应力。可施加预应力。可施加预应力。缺点：刚度小，节点多。设计、施工不当易变形。缺点：刚度小，节点多。设计、施工不当易变形。缺点：刚度小，节点多。设计、施工不当易变形。缺点：刚度小，节点多。设计、施工不当易变形。钢筋混凝土钢筋混凝土:优点优点优点优点:刚度大、现浇节点牢固，可靠性高，适用于刚度大、现浇节点牢固，可靠性高，适用于刚度大、现浇节点牢固，可靠性高，适用于刚度大、现浇节点牢固，可靠性高，适用于 平面支撑复杂体系。平面支撑复杂体系。平面支撑复杂体系。平面支撑复杂体系。缺点：自重大、养护时间长、材料不能重复使用，缺点：自重大、养护时间长、材料不能重复使用，缺点：自重大、养护时间长、材料不能重复使用，缺点：自重大、养护时间长、材料不能重复使用，拆除困难。拆除困难。拆除困难。拆除困难。10.210.2基坑维护墙体类型及特点基坑维护墙体类型及特点29 n 拉锚式支护结构拉锚式支护结构 特点：特点：包括支护桩或墙和锚杆；包括支护桩或墙和锚杆；适合：适合：不宜用于软粘土地层中不宜用于软粘土地层中(a)(a)地面拉锚地面拉锚 (b)(b)土层拉锚土层拉锚10.210.2基坑维护墙体类型及特点基坑维护墙体类型及特点方法方法：挡土结构和外拉结构组合而成的支护结构。挡：挡土结构和外拉结构组合而成的支护结构。挡土结构常采用钢筋混凝土桩和地下连续墙。外拉结构土结构常采用钢筋混凝土桩和地下连续墙。外拉结构常采用地面拉锚和土层锚杆。常采用地面拉锚和土层锚杆。原理原理：利用挡土结构和外力结构组合提供支护力。：利用挡土结构和外力结构组合提供支护力。：利用挡土结构和外力结构组合提供支护力。：利用挡土结构和外力结构组合提供支护力。特点特点：支护力大、施工简便、经济。：支护力大、施工简便、经济。：支护力大、施工简便、经济。：支护力大、施工简便、经济。适用条件适用条件：地面拉锚适用于地面开阔、无障碍的小型：地面拉锚适用于地面开阔、无障碍的小型：地面拉锚适用于地面开阔、无障碍的小型：地面拉锚适用于地面开阔、无障碍的小型基坑基坑基坑基坑 ；土层锚杆适合于深部有较好土层的地层，不宜；土层锚杆适合于深部有较好土层的地层，不宜；土层锚杆适合于深部有较好土层的地层，不宜；土层锚杆适合于深部有较好土层的地层，不宜用于软粘土地层。用于软粘土地层。用于软粘土地层。用于软粘土地层。坑壁安全等级宜为二、三级坑壁安全等级宜为二、三级10.210.2基坑维护墙体类型及特点基坑维护墙体类型及特点31 n土钉墙支护结构土钉墙支护结构 特点特点 由被加固的原位土体、土由被加固的原位土体、土钉和砼面板组成；钉和砼面板组成；适合适合 地下水位以上的粘性土、地下水位以上的粘性土、砂土和碎石土等，不适合砂土和碎石土等，不适合于淤泥或淤泥质土于淤泥或淤泥质土土钉支护结构示意图土钉支护结构示意图10.210.2基坑维护墙体类型及特点基坑维护墙体类型及特点方法方法：由被加固土体、土钉：由被加固土体、土钉(细长金属杆细长金属杆)和喷射混凝土和喷射混凝土面板组成的支护结构。面板组成的支护结构。原理原理：利用被加固土体、土钉和喷砼面板组合成类似重：利用被加固土体、土钉和喷砼面板组合成类似重力挡土墙的结构，提供支护力。力挡土墙的结构，提供支护力。特点特点：施工简便、适应性强、应用范围广。：施工简便、适应性强、应用范围广。适用条件适用条件：适合于地下水位以上的粘性土、砂土和碎石：适合于地下水位以上的粘性土、砂土和碎石土地层，不宜用于淤泥或淤泥质土。基坑深度不宜大于土地层，不宜用于淤泥或淤泥质土。基坑深度不宜大于12m。坑壁安全等级宜为二、三级坑壁安全等级宜为二、三级.10.210.2基坑维护墙体类型及特点基坑维护墙体类型及特点34 n其他形式其他形式双排桩支护结构双排桩支护结构连拱式支护结构连拱式支护结构逆作拱墙支护结构逆作拱墙支护结构其它结构示意图其它结构示意图10.210.2基坑维护墙体类型及特点基坑维护墙体类型及特点10.310.3基坑支护工程的设计原则及内容基坑支护工程的设计原则及内容10.3.1基坑支护极限状态分以下两类：基坑支护极限状态分以下两类：承载能力极限状态：对应于支护结构达到最大承载能力或土体失稳、过大变形导致支护结构或基坑周边环境破坏。正常使用极限状态：对应于支护结构的变形已妨碍地下工程施工或影响基坑周边环境的正常使用功能。10.3.2安全等级分为三个等级10.310.3基坑支护工程的设计原则及内容基坑支护工程的设计原则及内容10.310.3基坑支护工程的设计原则及内容基坑支护工程的设计原则及内容设计原则设计原则(1)(1)既保证既保证既保证既保证支护结构支护结构的强度、稳定性、变形要的强度、稳定性、变形要的强度、稳定性、变形要的强度、稳定性、变形要求，又确保求，又确保求，又确保求，又确保基坑周边环境基坑周边环境的安全；的安全；的安全；的安全；(2)(2)设计方案的设计方案的设计方案的设计方案的技术可行性技术可行性；(3)(3)设计方案的设计方案的设计方案的设计方案的经济合理性经济合理性.10.3.3 基坑支护工程的设计原则和计算内容基坑支护工程的设计原则和计算内容设计内容设计内容设计内容设计内容1 1 根据基坑支护形式及其受力特点，进行根据基坑支护形式及其受力特点，进行根据基坑支护形式及其受力特点，进行根据基坑支护形式及其受力特点，进行土体稳定性土体稳定性计算；计算；计算；计算；基坑基坑基坑基坑支护结构支护结构受压、受弯、受剪承载力计算受压、受弯、受剪承载力计算受压、受弯、受剪承载力计算受压、受弯、受剪承载力计算;当有当有当有当有锚杆或支撑锚杆或支撑时，应进行其承载力计算和稳定性时，应进行其承载力计算和稳定性时，应进行其承载力计算和稳定性时，应进行其承载力计算和稳定性验算；验算；验算；验算；2 2 对安全等级为一级及对支护结构变形有限定的二级对安全等级为一级及对支护结构变形有限定的二级对安全等级为一级及对支护结构变形有限定的二级对安全等级为一级及对支护结构变形有限定的二级基坑侧壁，应对周边环境及支护结构变形进行验算。基坑侧壁，应对周边环境及支护结构变形进行验算。基坑侧壁，应对周边环境及支护结构变形进行验算。基坑侧壁，应对周边环境及支护结构变形进行验算。3 3 地下水控制计算和验算地下水控制计算和验算地下水控制计算和验算地下水控制计算和验算抗渗透稳定性抗渗透稳定性验算；验算；验算；验算；基坑底突涌稳定性基坑底突涌稳定性验算；验算；验算；验算；按支护结构设计要求进行按支护结构设计要求进行按支护结构设计要求进行按支护结构设计要求进行地下水位控制地下水位控制计算计算计算计算.10.310.3基坑支护工程的设计原则及内容基坑支护工程的设计原则及内容