基坑開挖與支護

第十二章基坑開挖與與支護工程程主講曹曹志軍軍基礎工程第一節(jié)概概述第二節(jié)基基坑支護護結(jié)構(gòu)的類類型和特點點第三節(jié)基基坑支支護工程結(jié)結(jié)構(gòu)設計第四節(jié)重重力式水水泥土擋墻墻設計第五節(jié)基基坑穩(wěn)定定性分析第六節(jié)井點點降水及土土方開挖第七節(jié)基基坑監(jiān)測測與環(huán)境監(jiān)監(jiān)護第十十二二章章基坑坑開開挖挖與與支支護護工工程程一、、基基坑坑工工程程的的概概念念第一一節(jié)節(jié)概概述述一、、基基坑坑工工程程的的概概念念基坑坑是為為了了修修筑筑建建筑筑物物的的基基礎礎或或地地下下室室、、埋埋設設市市政政工工程程的的管管道道以以及及開開發(fā)發(fā)地地下下空空間間（（如如地地鐵鐵車車站站、、地地下下商商場場））等等所所開開挖挖的的地地面面以以下下的的坑坑。?；涌又еёo護（（圍圍護護））工工程程是指指在在基基坑坑開開挖挖時時，，為為了了保保證證坑坑壁壁不不致致坍坍塌塌、、保保護護主主體體地地下下結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的安安全全以以及及使使周周圍圍環(huán)環(huán)境境不在基基坑坑施施工工時時，，有有的的有有支支護護措措施施，，稱稱之之為為有支支護護基基坑坑工工程程；有有的的則則沒沒有有支支護護措措施施，，稱稱之之為為無支支護護基基坑坑工工程程。對基基坑坑支支護護體體系系的的要要求求可以以分分為為三三個個方方面面：：(1)保證證基基坑坑四四周周邊邊坡坡的的穩(wěn)穩(wěn)定定性性，，滿滿足足地地下下室室施施工工有有足足夠夠空空間間的的要要求求，，也也就就是是說說基基坑坑支支護護體體系系要要能能起起到到擋擋土土的的作作用用，，這這是是土土方方開開挖挖和和地地下下室室施施工工的的必必要要條條件件；；(2)保證證基基坑坑四四周周相相鄰鄰建建筑筑物物、、構(gòu)構(gòu)筑筑物物和和地地下下管管線線在在基基坑坑工工程程施施工工期期間間不不受受損損害害。。這這要要求求在在支支護護體體系系施施工工、、土土方方開開挖挖及及地地下下室室施施工工過過程程中中控控制制土土體體的的變變形形，，使使基基坑坑周周圍圍地地面面沉沉降降和和水水平平位位移移控控制制在在容容許許范范圍圍以以內(nèi)內(nèi)；；(3)保證基坑工工程施工作作業(yè)面在地地下水位以以上。支護護體系通過過截水、降降水、排水水等措施，，保證基坑坑工程施工工作業(yè)面在在地下水位位以上。二、基坑圍圍護工程設設計的內(nèi)容容（一）支護護結(jié)構(gòu)支護結(jié)構(gòu)是是指基坑圍圍護工程中中采用的圍圍護墻體（（包括防滲滲帷幕）以以及內(nèi)支撐撐系統(tǒng)（或或土層錨桿桿）等的總總稱。1．圍護墻體體（包括防防滲帷幕））圍護墻體是是指承受坑坑內(nèi)外水、、土側(cè)壓力力以及內(nèi)支支撐反力或或錨桿拉力力的墻體，，是保證坑坑壁穩(wěn)定的的一種臨時時擋墻結(jié)構(gòu)構(gòu)。防滲帷帷幕的作用用是在防止止坑外的水水滲流入坑坑內(nèi)，并控控制由于坑坑內(nèi)外水頭頭差造成的的流砂及管管涌等現(xiàn)象象（圖6—1）。2.內(nèi)支撐系統(tǒng)統(tǒng)內(nèi)支撐系統(tǒng)統(tǒng)是由圍檁、支撐撐桿件以及立柱等組成的結(jié)結(jié)構(gòu)體系，，其作用是是和坑底被被動區(qū)土體體共同平衡衡圍護墻體體外的主動動區(qū)壓力（（包括土壓壓力、水壓壓力及地面面荷載引起起的側(cè)壓力力）。圍檁檁是一道或或幾道沿著著圍護墻體體內(nèi)側(cè)設置置，把圍護護墻體所受受的力相對對均勻地傳傳遞給內(nèi)支支撐桿件的的水平向梁梁。支撐桿桿件承受著著圍檁傳來來的軸力和和彎矩。立立柱的作用用一方面是是承受支撐撐及施工荷荷載的重量量，另一方方面增加對對支撐桿件件的約束（（圖6—1）。3.土層錨桿土層錨桿是是一種一端端固定在開開挖基坑外外的穩(wěn)定地地層內(nèi)，另另一端與圍圍護墻相連連接的受拉拉桿件。其其作用同上上述的內(nèi)支支撐系統(tǒng)，，它不是設設置在基坑坑內(nèi)，使基基坑內(nèi)有寬寬敞的工作作環(huán)境。（二）地基基加固為提高圍護護墻被動側(cè)側(cè)土體的強強度及模量量、減少主主動側(cè)土壓壓力以及抵抵抗坑底承承壓水等而而在圍護墻墻內(nèi)外側(cè)對對地基進行行加固的措措施。地基基如固從施施工工藝上上分類往往往有：(1)水泥土深層層攪拌樁；；(2)旋噴樁；（（3)注漿。從加固位置置來分類有有：(1)圍護墻體的的被動側(cè)：：提高被動動區(qū)土的抗抗力，減少少圍護墻側(cè)側(cè)向位移（（見圖6—1）。(2)圍護墻體的的主動側(cè)：：減少主動動區(qū)土的壓壓力，同時時還可起到到增強防滲滲帷幕的作作用。（3)坑底以下：：在開挖前前于坑底以以下與圍護護墻底平面面以上之間間某范圍內(nèi)內(nèi)做一不透透水加固土土層，并與與周圍墻體體連成整體體，利用加加固土層以以上土重來來平衡和抵抵抗承壓水水。（三）井點點降水在基坑開挖挖前，在坑坑內(nèi)四周預預先埋入深深于坑底的的一系列井井管，利用用抽水設備備連續(xù)抽水水，在井管管周圍形成成降水漏斗斗，使地下下水位低于于坑底的降降水方法。。（四）土方方開挖分層分塊將將坑底以上上土體挖除除，開挖順順序應根據(jù)據(jù)整個基坑坑體系的穩(wěn)穩(wěn)定等計算算確定。（五）監(jiān)測測監(jiān)測是指在在基坑工程程施工過程程中，對基基坑圍護結(jié)結(jié)構(gòu)及其周周圍地層、、附近建筑筑物、地下下管線等的的受力和變變形進行的的量測。其其目的主要要在于確保?；庸こ坛瘫旧淼陌舶踩?；對基基坑周圍環(huán)環(huán)境進行有有效的保護護；檢驗設設計所采用用參數(shù)及假假定的正確確性，并為為改進設計計、提高工工程整體水水平提供依依據(jù)。三、基坑工工程特點（一）基坑坑支護體系系是臨時結(jié)結(jié)構(gòu)，安全全儲備較小小，具有較較大的風險險性（二）基坑坑工程具有有很強的區(qū)區(qū)域性（三）基坑坑工程具有有很強的個個性（四）基坑坑工程綜合合性強（五）土土壓力特特點（六）基基坑工程程具有較較強的時時空效應應（七）基基坑工程程是系統(tǒng)統(tǒng)工程（八）基基坑工程程的環(huán)境境效應四、基坑坑工程發(fā)發(fā)展概況況基坑工程程在我國國進行廣廣泛的研研究是始始于20世紀80年代初，，當時我我國的改改革開放放方興未未艾，基基本建設設如火如如荼，高高層建筑筑不斷涌涌現(xiàn)，相相應地基基礎埋深深不斷增增加，開開挖度也也就不斷斷發(fā)展。。支護結(jié)構(gòu)構(gòu)最早用用木樁，，現(xiàn)在常常用鋼筋筋混凝土土樁、地地下連續(xù)續(xù)墻、鋼鋼板樁以以及通過過地基處處理方法法采用水水泥土擋擋墻、土土釘墻等等。鋼筋筋混凝土土樁設置置方法有有鉆孔灌灌注樁、、人工挖挖孔樁、、沉管灌灌注樁和和預制樁樁等。第二節(jié)基基坑坑支護結(jié)結(jié)構(gòu)的類類型和特特點一、常用用支護結(jié)結(jié)構(gòu)形式式如前文所所述，基基坑支護護結(jié)構(gòu)體體系一般般包括擋擋土和止止水兩個個部分。。支護結(jié)結(jié)構(gòu)形式式主要可可以分為為下述幾幾類：(1)放坡開挖挖及簡易易支護；；(2)懸臂式支支護結(jié)構(gòu)構(gòu)；(3)重力式擋擋土墻；；(4)內(nèi)撐式式支護結(jié)結(jié)構(gòu)；(5)拉錨式支支護結(jié)構(gòu)構(gòu)；(6)土釘墻墻支護結(jié)結(jié)構(gòu)；(7)其他形式式支護結(jié)結(jié)構(gòu)，主要有門門架式支支護結(jié)構(gòu)構(gòu)，拱式式組合型型支護結(jié)結(jié)構(gòu)；噴噴錨網(wǎng)支支護結(jié)構(gòu)構(gòu)；沉井井支護結(jié)結(jié)構(gòu)；加加筋水泥泥土墻支支護結(jié)構(gòu)構(gòu)；凍結(jié)結(jié)法支護護等。二、重力力式擋土土墻重力式擋擋土墻是是一種常常用的擋擋土結(jié)構(gòu)構(gòu)，它是是依靠擋擋土墻本本身的自自重來平平衡坑內(nèi)內(nèi)外土壓壓力差，，目前在在工程中中用得較較多的水水泥土重重力式支支護結(jié)構(gòu)構(gòu)，墻身身材料通通常采用用水泥土土攪拌樁樁、旋噴噴樁等（（見圖6一2），由于于墻體抗抗拉抗剪剪強度較較小，因因此墻身身需做成成厚而重重的剛性性墻以確確保其強強度及穩(wěn)穩(wěn)定。重力式擋擋土墻具具有結(jié)構(gòu)構(gòu)簡單、、施工方方便、施施工噪音音低、振振動小、、速度快快、止水水效果好好、造價價經(jīng)濟等等優(yōu)點。。缺點是是寬度大大，需占占用基地地紅線內(nèi)內(nèi)一定面面積，而而且墻身身位移較較大。重重力式擋擋土墻主主要適用用于軟土土地區(qū)、、環(huán)境要要求不高高、開挖挖深度≤≤7m的情況。。水泥土重力式式支護結(jié)構(gòu)示示意圖如圖12-2(b)所示。采用水水泥攪拌樁組組成，有時也也采用高壓噴噴射注漿法形形成。為了節(jié)節(jié)省投資，常常采用格珊體體系，如圖12-3所示。三、排樁或地地下連續(xù)墻式式擋土結(jié)構(gòu)（一）排樁或或地下連續(xù)墻墻式擋土結(jié)構(gòu)構(gòu)的類型(1)懸臂樁墻式擋擋土結(jié)構(gòu)：懸臂式支護結(jié)結(jié)構(gòu)示意圖如如圖12-2(a)所示。不設置置內(nèi)支撐或土土層錨桿等，，基坑內(nèi)施工工方便。懸臂臂式支護結(jié)構(gòu)構(gòu)常采用鋼筋筋混凝土鉆孔孔灌注樁、人人工挖孔灌注注樁、沉管灌灌注樁及鋼筋筋混凝土預制制樁、木樁、、鋼板樁、地地下連續(xù)墻等等形式。懸臂臂式支護結(jié)構(gòu)構(gòu)依靠足夠的的入土深度和和結(jié)構(gòu)的抗彎彎剛度來維持持整體穩(wěn)定和和結(jié)構(gòu)的安全全。懸臂式結(jié)結(jié)構(gòu)由于墻身身剛度小，所所以內(nèi)力和變變形均較大，，適用于土質(zhì)質(zhì)較好、開挖挖深度較淺的的基坑工程，，當環(huán)境要求求較高時，不不宜用于開挖挖較深的基坑坑。。(2)單層或多層內(nèi)內(nèi)支撐樁墻式式擋土結(jié)構(gòu)：設置的內(nèi)支支撐可有效地地減少圍護墻墻體的內(nèi)力和和變形，通過過設置多道支支撐可用于開開挖很深的基基坑。但設置置的內(nèi)支撐對對土方的開挖挖以及地下結(jié)結(jié)構(gòu)的施工帶帶來較大不便便。內(nèi)支撐可可以是水平的的，也可以是是傾斜的。內(nèi)撐式支護結(jié)結(jié)構(gòu)由支護結(jié)結(jié)構(gòu)體系和內(nèi)內(nèi)撐體系兩部部分組成。支護結(jié)構(gòu)體系系常采用密排排鋼筋混凝土土樁和地下連連續(xù)墻。內(nèi)撐撐體系可采用用水平支撐和和斜支撐。根根據(jù)不同開挖挖深度又可采采用單層水平平支撐、二層層水平支撐及及多層水平支支撐，分別如如圖12-4(a)、(b)及(d)所示。當基坑坑平面面積很很大，而開挖挖深度不太大大時，宜采用用單層斜支撐撐如圖12-4（c）所示。內(nèi)撐常采用鋼鋼筋混凝土梁梁、鋼管、型型鋼格構(gòu)式支支撐等。鋼筋筋混凝土支撐撐體系的優(yōu)點點是剛度好、、變形小，而而鋼管支撐的的優(yōu)點是鋼管管可以回收，，且加預壓力力方便。內(nèi)撐式支護結(jié)結(jié)構(gòu)適用范圍圍廣，可適用用各種土層和和基坑深度(3)單層或多層土土層錨桿樁墻墻式擋土結(jié)構(gòu)構(gòu)：通過固定于于穩(wěn)定土層內(nèi)內(nèi)的錨桿來減減少圍護墻體體的內(nèi)力與變變形，設置多多層錨桿，可可用于開挖深深度較大的基基坑。拉錨式支護結(jié)結(jié)構(gòu)由擋土的的支護樁和提提供錨拉力的的錨固部分組組成。支護樁樁常采用鋼筋筋混凝土密排排樁、地下連連續(xù)墻、鋼板板樁等，與內(nèi)內(nèi)撐式支護結(jié)結(jié)構(gòu)相同。錨錨固體系可分分為錨桿式和和地面拉錨式式兩種。隨基基坑深度不同同，錨桿式也也可分為單層層錨桿、二層層錨桿和多層層錨桿。地面面拉錨式支護護結(jié)構(gòu)和雙層層錨桿式支護護結(jié)構(gòu)示意圖圖，分別如圖圖12-5(a)和（b）所示。地面拉拉錨式需要有有足夠的場地地設置錨樁，，或其他錨固固物。錨桿式式需要地基上上能提供錨桿桿較大的錨固固力。錨桿式式較適用于砂砂土地基，或或粘土地基。。由于軟粘土土地基不能提提供錨桿較大大的錨固力，，所以很少使使用。（二）組成部部件類型及特特點1.圍護樁墻的類類型及特點(1）鋼板樁鋼板樁截面形形式有多種，，如：拉森U形、H形、Z形、鋼管等。。其優(yōu)點是材材料質(zhì)量可靠靠，防水性能能較好，軟土土中施工速度度快、簡單，，可重復使用用，占地小，，結(jié)合多道支支撐，可用于于較深基坑。。不足的是價價格較貴，施施工噪音及振振動大，剛度度小，變形大大，需注意接接頭防水，拔拔樁時容易引引起土體移動動，導致周圍圍環(huán)境發(fā)生較較大沉降。有有些鋼板樁（（如H形鋼板樁、鋼鋼管）需另設設咬合裝置做做到自防水，，否則還需采采取防滲措施施。(2)鋼筋混凝土板板樁如圖64所示，截面面有矩形榫榫槽結(jié)合、、工字形薄薄壁和方形形薄壁三種種形式。矩矩形榫槽結(jié)結(jié)合的截面面形式厚度度可以做到到50cm，長度可以做做到20m，寬度一般為為40^-70cm。板樁兩側(cè)設設置陰陽榫榫槽，打樁樁后可灌漿漿，堵塞接接頭滲漏。。工字形及及方形薄壁壁截面在50cmX50cm左右，壁厚厚8-12cm，采用預制和和現(xiàn)澆相結(jié)結(jié)合的制作作方式，此此外在板樁樁中間需結(jié)結(jié)合注漿來來防滲。鋼筋混凝土土板樁的優(yōu)優(yōu)點是比鋼鋼板樁造價價低。缺點點是施工不不便、工期期長、施工工噪音、振振動大及擠擠土大，接接頭防水性性能較差。。不宜在建建筑密集的的市區(qū)內(nèi)使使用，也不不適用于在在硬土層中中施工。（3）鉆孔灌注注樁鉆孔灌注樁樁作為圍護護樁的幾種種平面布置置如圖6一5所示，樁徑徑一般在600^-1200mm,當?shù)叵滤晃惠^低時，，包括間隔隔排列在內(nèi)內(nèi)都無須采采取防水措措施。當?shù)氐叵滤惠^較高時，相相切搭接排排列往往因因施工中樁樁的垂直度度不能保證證以及樁體體縮頸等原原因，達不不到自防水水效果，因因此常采用用間隔排列列與防水措措施相結(jié)合合的形式，，可以采用用深層攪拌拌樁、旋噴噴樁或注漿漿等作為防防水措施。。鉆孔灌注樁樁的優(yōu)點是是施工噪音音低，振動動小，對

其他如樹根樁、挖孔灌注樁等與其相似。（4）SMW工法在水泥土攪攪拌樁內(nèi)插插入H型鋼或其他他種類的受受拉材料，，形成一種種同時具有有受力和防防滲兩種功功能的復合合結(jié)構(gòu)形式式，即勁性性水泥土攪攪拌樁法，，日本稱為為SMW工法。其平平面布置形形式有多種種，如圖6一6所示。SMW工法的優(yōu)點點是施工噪噪音低，對對環(huán)境影響響小，止水水效果好，，墻身強度度高。缺點點是應用經(jīng)經(jīng)驗不足，，H型鋼不易回回收且其造造價較高。。凡適合應應用水泥土土攪拌樁的的場合均可可采用SMW工法，開挖挖深度可較較大，應用用前景較好好。（5)地下連續(xù)墻墻在基坑工程程中，其平平面布置的的幾種形式式如圖6一7所示。連續(xù)續(xù)墻壁厚通通常有60cm,80cm及100em,深度可達數(shù)數(shù)10m。地下連續(xù)墻墻的優(yōu)點是是施工噪音音低，振動動小，整體體剛度大，，能自防滲滲，占地少少，強度大大。缺點是是施工工藝藝復雜，造造價高，需需處理泥漿漿。適用于于軟弱地層層，在建筑筑密集的市市區(qū)都可施施工，常用用于開挖l0m以上深度的的基坑，還還可同時作作為主體結(jié)結(jié)構(gòu)的組成成部分。2.內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)構(gòu)的類型和和特點（1）按材料分分類現(xiàn)澆鋼筋混混凝土截面面一般為矩矩形。具有有剛度大、、強度易保保證、施工工方便、整整體性好、、節(jié)點可靠靠、平面布布置形式可可靈活多變變等優(yōu)點。。但支撐澆澆筑及其養(yǎng)養(yǎng)護時間長長，導致圍圍護結(jié)構(gòu)暴暴露狀態(tài)的的時間長以以及影響工工期，此外外自重大，，拆除支撐撐有難度且且對環(huán)境影影響大。鋼結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)截截面面一一般般為為單單股股鋼鋼管管、、雙雙股股鋼鋼管管；；單單根根工工字字（（或或槽槽、、H型））鋼鋼，，組組合合工工字字（（或或槽槽、、H型））鋼鋼等等。。安安裝裝、、拆拆卸卸方方便便，，施施工工速速度度快快，，可可周周轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)使使用用，，可可加加預預應應力力，，自自重重小小。。缺缺點點是是施施工工工工藝藝要要求求較較高高，，構(gòu)構(gòu)造造及及安安裝裝相相對對較較復復雜雜，，節(jié)節(jié)點點質(zhì)質(zhì)量量不不易易保保證證，，整整體體性性較較差差。。此外外，，（2)按布布置置形形式式分分類類縱橫橫對對撐撐構(gòu)構(gòu)成成的的井井字字形形這種種布布置置形形式式安安全全穩(wěn)穩(wěn)定定，，整整體體剛剛度度大大。。缺缺點點是是土土方方開開挖挖及及主主體體結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)施施工工困困難難，，拆拆除除困困難難，，造造價價高高。。此此種種形形式式往往往往在在環(huán)環(huán)境境要要求求很很高高、、基基坑坑范范圍圍較較大大時時采采用用。。井字字形形集集中中式式布布置置挖土土及及主主體體結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)施施工工相相對對較較容容易易。。缺缺點點是是整整體體剛剛度度及及穩(wěn)穩(wěn)定定性性不不及及井井字字形形布布置置。。角撐結(jié)合合對撐挖土土及主體體結(jié)構(gòu)施施工較方方便。缺缺點是整整體剛度度及穩(wěn)定定性不及及井字形形布置的的支撐。?；拥牡姆秶^較大以及及坑角的的鈍角太太大時不不宜采用用。邊桁架挖土及主主體結(jié)構(gòu)構(gòu)施工較較方便，，但整體體剛度及及穩(wěn)定性性相對較較差。適適用的基基坑范圍圍不宜太太大。圓形環(huán)梁梁較經(jīng)濟，，受力較較合理，，可節(jié)省省鋼筋混混凝土用用量，挖挖土及主主體結(jié)構(gòu)構(gòu)施工較較方便。。但坑周周荷載不不均勻，，土性軟軟硬差異異大時慎慎用。豎直向斜斜撐優(yōu)點是節(jié)節(jié)省立柱柱及支撐撐材料。。缺點是是不易控控制基坑坑穩(wěn)定及及變形，，與底板板及地下下結(jié)構(gòu)外外墻連接接處結(jié)構(gòu)構(gòu)難處理理。適用用于開挖挖面積大大而挖深深小的基基坑。逆筑法節(jié)省材料料，基坑坑變形較較小。缺缺點是對對土方開開挖及地地下整個個工程施施工組織織提出較較高的技技術(shù)要求求。在施施工場地地受限制制或地下下結(jié)構(gòu)上上方為重重要交通通道路時時采用。。3.土層錨桿桿的類型型及特點點如圖6一9所示，土土層錨桿桿體系由由圍檁、、托架及及錨桿三三部分組組成。腰腰梁可采采用工字字鋼、槽槽鋼或鋼鋼筋混凝凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)，托架架材料為為鋼材或或鋼筋混混凝土，，錨桿由由錨桿頭頭部、拉拉桿及錨錨固體三三部分組組成，錨錨桿頭部部將拉桿桿與圍護護墻牢固固地連接接起來，，使支護護結(jié)構(gòu)承承受的土土側(cè)向壓壓力可靠靠地傳遞遞到拉桿桿上去并并將其傳傳遞給錨錨固體，，錨固體體將來自自拉桿的的力通過過摩阻力力傳遞給給地基穩(wěn)穩(wěn)固的地地層中去去。土層錨桿桿的優(yōu)點點是基坑坑開敞，，坑內(nèi)挖挖土及地地下主體體結(jié)構(gòu)施施工方便便，造價價經(jīng)濟。。適用于于基坑周周圍有較較好土層層，以利利于錨桿桿錨固，，錨桿施施工范圍圍內(nèi)無障障礙物，，周圍環(huán)環(huán)境允許許打設錨錨桿等條條件。缺缺點是穩(wěn)穩(wěn)定性及及變形依依賴于錨錨固的效效果。四、逆作作拱墻擋擋土結(jié)構(gòu)構(gòu)五、土釘釘支護土釘支護護是以土土釘作為為主要受受力構(gòu)件件的邊坡坡支護技技術(shù)，它它由密集集的土釘釘群、被被加固的的原位土土體、噴噴射混凝凝土面層層和必要要的防水水系統(tǒng)組組成。土釘是用用來加固固或同時時錨固現(xiàn)現(xiàn)場原位位土體的的細長桿桿件。通通常采用用土中鉆鉆孔、放放入變形形鋼筋（（即帶肋肋鋼筋））并沿孔孔全長注注漿的方方法做成成。土釘釘依靠與與土體之之間的界界面粘結(jié)結(jié)力或摩摩擦力，，在土體體發(fā)生變變形的條條件下被被動受力力，并主主要承受受拉力作作用。土土釘也可可采用鋼鋼管、角角鋼等作作為釘體體，采用用直接擊擊入的方方法置入入土中。。土釘墻支支護結(jié)構(gòu)構(gòu)的機理理可理解解為通過過在基坑坑邊坡中中設置土土釘，形形成加筋筋土重力力式擋墻墻起到擋擋土作用用。土釘墻支支護適用用于地下下水位以以上或人人工降水水后的粘粘性土、、粉土、、雜填土土及非松松散砂土土、卵石石土等，，不適用用于淤泥泥質(zhì)土及及未經(jīng)降降水處理理的地下下水位以以下的土土層地基基中基坑坑支護。。第三節(jié)節(jié)基基坑支支護工工程結(jié)結(jié)構(gòu)設設計一、基基坑支支護工工程結(jié)結(jié)構(gòu)設設計依依據(jù)（一））基坑坑工程程的等等級基坑工工程根根據(jù)其其重要要性分分成若若干個個等級級，各各地區(qū)區(qū)的劃劃分標標準不不盡相相同。。不同同等級級的基基坑設設計時時其安安全系系數(shù)、、變形形控制制標準準等要要求是是不一一樣的的。（二））國家家及地地區(qū)的的有關(guān)關(guān)規(guī)范范規(guī)程程《建筑筑基坑坑支護護技術(shù)術(shù)規(guī)程程》(JGJI20--99)等地區(qū)規(guī)規(guī)程鉆孔灌灌注樁樁、深深層攪攪拌樁樁、地地下連連續(xù)墻墻和土土釘墻墻等設設計施施工技技術(shù)規(guī)規(guī)程規(guī)規(guī)范以以及鋼鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)、鋼鋼筋混混凝土土結(jié)構(gòu)構(gòu)以及及地基基基礎礎設計計規(guī)范范等（三））場地地巖土土工程程地質(zhì)質(zhì)勘察察資料料1.工程地地質(zhì)資資料2.水文地地質(zhì)資資料（四））周圍圍環(huán)境境資料料（五））主體體結(jié)構(gòu)構(gòu)的設設計資資料（六））施工工條件件二、基基坑工工程設設計所所需資資料及及設計計內(nèi)容容（一））設計計所需需資料料（二））基坑坑工程程支護護體系系設計計內(nèi)容容(1)支護體體系的的選型型，包包括支支護結(jié)結(jié)構(gòu)形形式和和止水水結(jié)構(gòu)構(gòu)；(2)支護結(jié)結(jié)構(gòu)的的強度度和變變形計計算（（對錨錨撐結(jié)結(jié)構(gòu)，，包括括錨固固體系系或支支撐體體系））；(3)止水結(jié)結(jié)構(gòu)的的設計計計算算；(5)基坑挖挖土施施工組組織設設計；；(6)監(jiān)測設設計及及應急急措施施的制制定。。三、支支護結(jié)結(jié)構(gòu)設設計（一））靜力力平衡衡法懸臂式式支護護樁的的入土土深度度t和最大大彎矩矩Mmax的計算算可采采用靜靜力平平衡法法，(1)通過試試算確確定支支護樁樁埋入入深度度t1。先假定埋埋入深度度為tl，然后將凈凈主動土土壓力acd和凈被動動土壓力力def對e點取力矩矩，要求求由def產(chǎn)生的抵抵抗力矩矩大于由由acd所產(chǎn)生的的傾覆力力矩的2倍，即防防傾覆的的安全系系數(shù)為2以上。（2）確定實實際所需需深度t。將通過試試算求得得的t：增加15％作為t，以確保支支護樁的的穩(wěn)定。。(3)求樁身剪剪力為零零的點9處的入土土深度tea通過試算算求出g點，該點點凈主動動土壓力力acd應等于凈凈被動土土壓力dgh。(4)計算最大大彎矩Mnax，此值應等等于土壓壓力acd和dgh繞9點的力矩矩之差值值。(5）選擇支支護樁截截面，根根據(jù)求得得的樁身身最大彎彎矩和板板樁材料料的允許許應力（（鋼板樁樁）計算算支護樁樁配筋（（鋼板樁樁選擇最最小橫截截面積，，確定板板樁型號號）。（二）等等值梁法法對有支撐撐或錨桿桿的支護護結(jié)構(gòu)，可將支護護樁視為為兩段假假想梁，，其中上上一段梁梁為簡支支梁，下下一段梁梁為一端端簡支、、另一端端為固端端的一次次超靜定定梁，解得支撐撐反力T和支護樁樁的內(nèi)力力，稱等值梁法法，又稱稱為假想想鉸法。。等值梁法法其關(guān)鍵鍵在于確確定假想想鉸Q的位置。。通常可可假定假假想鉸為為支護樁樁上土壓壓力為零零的那一一點，也也可取假假想鉸的的位置為為離入面面距離為為y的那一點點．y=(0．1—0．2)H，，H為基坑開開挖深度度。（三）彈彈性抗力力法靜力平衡衡法和等等值梁法法均是不不考慮土土與支護護結(jié)構(gòu)相相互作用用的近似似方法，，實際上上，作用用在支護護樁上的的土壓力力與支護護樁的變變形有關(guān)關(guān)。彈性抗力力法是將將支護樁樁作為豎豎置于土土中的彈彈性地基基梁，將將坑底以以下土以以連續(xù)分分布的彈彈簧來模模擬，開開挖面以以上作用用主動土土壓力，，將開挖挖面以上上土體視視為超載載，其所所產(chǎn)生的的土壓力力作用于于開挖面面以下。。其計算算模型見見圖12-11。第四節(jié)重重力力式水泥泥土擋墻墻設計一、設計計內(nèi)容（一）墻墻體的寬寬度和深深度墻體寬度度和深度度的確定定與基坑坑開挖深深度、范范圍、地地質(zhì)條件件、周圍圍環(huán)境、、地面荷荷載以及及基坑等等級等有有關(guān)。初步設計計時可按按經(jīng)驗確確定，一一般墻寬寬可取為為開挖深深度的0.6-0.8倍，坑底以下下插入深深度可取取為開挖挖深度的的0.8-1.2倍。初步確定定墻體寬寬度和深深度后，，要進行行整體圓圓弧滑動動、抗滑滑、抗傾傾覆、墻墻體結(jié)構(gòu)構(gòu)強度以以及抗?jié)B滲驗算，，以驗證證是否滿滿足要求求。（二）寬寬度方向向的布樁樁形式最簡單單的布布置形形式就就是不不留空空檔，，打成成實體，但這這樣做做較浪浪費，，為節(jié)節(jié)約工工程量量，常常做成成格柵式式。（三））墻體體強度度一般采采用#425普通硅硅酸鹽鹽水泥泥，水水泥土土圍護護體的的強度度要求求齡期期一個個月的的無側(cè)側(cè)限抗抗壓強強度不不小于于0.8MPa。摻入外外摻劑劑具有有改善善土性性、提提高強強度、、節(jié)約約水泥泥、促促進早早強、、緩凝凝或減減水等等作用用，外外摻劑劑的使使用與與水泥泥品種種、水水灰比比、氣氣候條條件等等有關(guān)關(guān)，選選用時時應有有一定定經(jīng)驗驗或事事先進進行室室內(nèi)試試塊試試驗。。粉煤煤灰是是具有有較高高活性性和明明顯的的水硬硬性的的工業(yè)業(yè)廢料料，可可明顯顯提高高水泥泥土強強度及及早期期增長長速度度；三三乙醇醇胺為為早強強劑，，一般般為0.05%-0.2％；木木質(zhì)素素磺酸酸鈣為為減水水劑，，起減減水作作用，，可以以增加加水泥泥漿稠稠度，，利于于泵送送，一一般為為0.2％—0.5％。（四））其他他加強強措施施1.坑底加加固2.墻身插插毛竹竹或鋼鋼筋插毛竹竹時，，毛竹竹的小小頭直直徑宜宜不小小于5cm，長度宜宜不小小于開開挖深深度，，插毛毛竹能能減少少墻體體位移移和增增強墻墻體整整體性性；插插鋼筋筋時，，鋼筋筋長度度一般般為1-2m，由于鋼鋼筋與與水泥泥土接接觸面面積小小，所所能提提供的的握裹裹力有有限，，但施施工方方便。。3.墻頂現(xiàn)現(xiàn)澆混混凝土土路面面厚度不不小于于150mm，內(nèi)配雙雙向鋼鋼筋網(wǎng)網(wǎng)片，，不但但便于于施工工現(xiàn)場場運輸輸，也也利于于加強強墻體體整體體性，，防止止雨水水從墻墻頂滲滲人擋擋墻格格柵而而損壞壞墻體體。二、土壓壓力計算算作用于重重力式水水泥土擋擋墻上的的側(cè)壓力力可按朗朗金理論論計算，，即假設設墻面豎豎直光滑滑，墻后后土面水水平，土土體處于于極限平平衡狀態(tài)態(tài)。地下下水位以以下的土土體側(cè)壓壓力有兩兩個計算算原則，，即水土土合算和和水土分分算。1.水土分算算原則即即分別計計算土壓壓力和水水壓力。。兩者之之和即總總的側(cè)壓壓力。這這一原則則適用于于土的滲滲透性較較好的土土層，如如砂土、、粉土和和粉質(zhì)粘粘土。2.水土合算算原則適適用于不不透水的的粘土層層，并采采用天然然重度。。三、基本本驗算重力式水水泥土擋擋墻的驗驗算主要要有以下下一些內(nèi)內(nèi)容：(l)抗傾覆驗驗算；(2)抗滑驗算算；(3)抗?jié)B驗算算；(4)整體圓弧弧滑動穩(wěn)穩(wěn)定驗算算；(5)墻體結(jié)構(gòu)構(gòu)強度驗驗算。（一）抗抗傾覆驗驗算抗傾覆驗驗算常以以繞墻趾趾A點的轉(zhuǎn)動動來分析析，計算算公式為為（二）抗抗滑驗算算抗滑驗算算指墻體體沿圍護護墻底面面的抗滑滑動驗算算，其驗驗算公式式為（三）抗抗?jié)B驗算算由于基坑坑開挖時時要求坑坑內(nèi)無積積水，坑坑內(nèi)外將將存在水水頭差。。當坑底底下為砂砂土時，，需驗算算墻角滲滲流向上上溢出處處的滲流流坡降，，以防止止出現(xiàn)流流砂現(xiàn)象象；當坑坑底為粘粘性土層層而其下下有砂土土透水層層時，也也需進行行滲流驗驗算。（四）整整體圓弧弧滑動穩(wěn)穩(wěn)定驗算算水泥土擋擋墻常用用于軟土土地基，，整體穩(wěn)穩(wěn)定驗算算是一項項重要的的驗算內(nèi)內(nèi)容，可可采用瑞瑞典條分分法，按按圓弧滑滑動面考考慮，并并采用等等代重度度法考慮慮滲流力力的作用用，土體體抗剪強強度可采采用總應應力法計計算。計計算公式式如下：：一般最危危險滑動動面取在在墻底以以下0.5^-1.Om，滑動圓心心位置一一般在墻墻上方，，靠近基基坑內(nèi)側(cè)側(cè)。按式式(6一12）通過試試算找出出安全系系數(shù)最小小的最危危險滑動動面，相相應的安安全系數(shù)數(shù)即為整整體圓弧弧滑動穩(wěn)穩(wěn)定安全全系數(shù)。。驗算切墻墻滑弧安安全系數(shù)數(shù)時，可可取墻體體強度指指標φ=0，c=（1/15一1/10)qu，當水泥土土無側(cè)限限抗壓強強度qu>1MPa時，可不不計算切切墻滑弧弧安全系系數(shù)。（五）墻墻體結(jié)構(gòu)構(gòu)強度驗驗算第五節(jié)基基坑坑穩(wěn)定性性分析一、概述述二、整體滑滑動失穩(wěn)驗驗算三、基坑隆隆起驗算四、滲流破破壞驗算五、孔隙水水壓力對基基坑穩(wěn)定性性的影響六、基坑的的瞬間穩(wěn)定定性和長期期穩(wěn)定性第六節(jié)井井點降降水及土方方開挖一、井點降降水（一）井點點類型的選選擇（二）降水水系統(tǒng)的布布置一、井點降降水（一）井點點類型的選選擇（二）降水水系統(tǒng)的布布置1.輕型井點輕型井點系系統(tǒng)由井點點管、連接接管、集水水總管及抽抽水設備等等組成。2.噴射井點噴射井點根根據(jù)其工作作時使用液液體和氣體體的不同，，分為噴水水井點和噴噴氣井點兩兩種，其設設備主要由由噴射井點點、高壓水水泵（或空空氣壓縮機機）和管路路系統(tǒng)組成成。3.深井井點深井井點是是在坑內(nèi)每每隔一定距距離設置一一個管井，，每個井單單獨用一臺臺水泵不斷斷抽水來降降低地下水水位。深井井井點的間間距為14^-18m，深井泵吸水水口宜高于于井底1.0m以上。4.電滲降水（三）降水水觀測降水過程中中的觀測非非常重要，，通常有以以下幾個觀觀測措施。。1．流量觀測測采用流量表表或堰箱來來觀測，發(fā)發(fā)現(xiàn)流量過過大而水位位降低緩慢慢甚至降不不下去時，，應考慮改改用流量較較大的離心心泵，反之之，則可改改用小泵以以免離心泵泵無水發(fā)熱熱并節(jié)約電電能。2.地下水位觀觀測可用井點管管作觀測井井，在開始始抽水時，，每隔-011測一次，以以觀測整個個系統(tǒng)的降降水機能；；0d后或降水達達到預定標標高前，每每日觀測1一2次；地下水水位降到預預期標高后后，可數(shù)日日或一周測測一次，但但若遇下雨雨，特別是是暴雨時，，須加強觀觀測。（四）井點點管拔除二、土方開開挖1.挖土與支撐撐及澆墊層層的關(guān)系2.開挖底標高高不同時的的處理3.中心島盆式式開挖4.其他注意事事項第七節(jié)基基坑監(jiān)測測與環(huán)境監(jiān)監(jiān)護一、監(jiān)測項項目的選擇擇二、現(xiàn)場測測試前的準準備工作三、現(xiàn)場測測試四、監(jiān)測資資料整理一、監(jiān)測項項目的選擇擇二、現(xiàn)場1.現(xiàn)場調(diào)查2.測點選用及及其埋設與與保護三、現(xiàn)場測測試四、監(jiān)測資資料整理12基坑支護工工程12.1概述12.1.1支護的目的的與作用1、基坑支護護的目的（1）確保基坑坑開挖和基基礎結(jié)構(gòu)施施工安全、、順利；（2）確?；涌优R近建筑筑物或地下下管道正常常使用；（3）防止地面面出現(xiàn)塌陷陷、坑底管管涌發(fā)生。。2、基坑支護護的作用擋土、擋水水、控制邊邊坡變形。。3、基坑工程程的基本技技術(shù)要求（1）安全可靠靠性；（2）經(jīng)濟合理理性；（3）施工便利利性和工期期保證性。?；A工程基礎工程基礎工程基礎工程基礎工程基礎工程基礎工程基礎工程基礎工程基礎工程12.1.2支護結(jié)構(gòu)的的類型及適適用條件（1）無圍護放放坡開挖；；（2）樁墻支護護：它由樁墻結(jié)結(jié)構(gòu)及支護護結(jié)構(gòu)兩部部分組成，，樁墻結(jié)構(gòu)構(gòu)有鋼板樁樁、板樁墻墻、灌注樁樁排、地下下連續(xù)墻；；支護結(jié)構(gòu)類類型有內(nèi)支支撐式、外外拉錨桿式式、地面錨錨定式、無無錨式等。。（3）重力式支支護結(jié)構(gòu)：：軟土地基可可用深攪樁樁、旋噴樁樁、樹根樁樁等形成重重力式的擋擋土結(jié)構(gòu)。?；A工程基礎工程（5）開槽施工工法：與中央開挖挖施工法施施工正好相相反，先在在坑內(nèi)周邊邊挖槽，用用內(nèi)支撐板板樁墻法修修筑周邊的的基礎工程程，形成一一道重力式式擋土墻，，再挖除擋擋土墻內(nèi)的的全部土體體，構(gòu)筑中中央部分的的基礎工程程。（6）墻前被動動區(qū)土體加加固法：對于軟土地地基深大基基坑，為控控制擋墻側(cè)側(cè)向位移，，降低護樁樁的入土深深度，在基基坑開挖前前用深攪樁樁、旋噴法法對墻前土土體進行加加固，加固固深度3～6m，寬度5～9m。12.1.2支護結(jié)構(gòu)的的類型及適適用條件（4）中央開挖挖施工法：：先施工基坑坑四周排樁樁，樁內(nèi)放放坡開挖后后施工中央央部分基礎礎工程，待待完工后再再挖除排樁樁內(nèi)側(cè)土體體，邊挖邊邊用支撐桿桿將支護排排樁與中央央部分基礎礎工程支撐撐起來，最最后再施工工周邊基礎礎工程?；A工程基礎工程基礎工程12.1.2支護結(jié)構(gòu)的的類型及適適用條件（12）逆作法；；（8）沉井法；；（9）土釘墻支支護；（10）組合型支支護。兩種以上的的支護方法法組合起來來使用，既既能保證支支護結(jié)構(gòu)的的安全又降降低成本。。如上部放放坡，下部部樁墻錨桿桿支護；錨錨桿與土釘釘組合；深深攪樁與灌灌注樁排組組合；深攪攪樁中打入入H鋼樁組合支支護等。12.1.3支護結(jié)構(gòu)方方案的選擇擇根據(jù)場地、、地層、基基坑深度、、設備等條條件選擇支支護的方法法，并力求求做到支護護方案的優(yōu)優(yōu)選及設計計計算的正正確，具體體參考建議議：（1）粘性土、、粉質(zhì)粘土土等強度較較高的地基基，當基坑坑深度H<6m時，放坡開開挖或懸臂臂樁（單、、雙排）墻墻支護；當當H>6m時，用土釘釘支護，若若地下水位位高，進行行降水或施施工防滲墻墻配合來土土釘使用；；也可采用用錨桿樁墻墻支護的方方案，錨桿桿層數(shù)不宜宜超過四層層。（2）淤泥質(zhì)或或飽和粘性性土等軟弱弱地基，當當H<12m時，且只考慮慮邊坡穩(wěn)定時時，優(yōu)先選用用水泥土攪拌拌樁等重力式式支護方案；；當基坑較深深時，可采用用地下連續(xù)墻墻內(nèi)支撐支護護的方案或逆逆作法施工。。（3）對于松散的的砂土層或粉粉細砂土層，，可用化學注注漿加固與樁樁墻支護相結(jié)結(jié)合的支護方方案；其次為為土釘支護及及地下連續(xù)墻墻的施工方案案，也可考慮慮用插筋補強強及網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)構(gòu)樹根樁的支支護方案。12.1.3支護結(jié)構(gòu)方案案的選擇（4）對于防滲止止水要求嚴格格的基坑工程程，護樁間土土體宜采用高高壓旋噴（或或定噴、擺噴噴）注漿進行行防滲補強加加固；也可用用地下連續(xù)墻墻（內(nèi)支撐、、逆作法）或或沉井法施工工的方案。（5）為節(jié)約投資資，基坑較深深時應多采用用組合式的支支護方案，對對于直立性較較好的土體，，上部放坡開開挖（坡深3～4m）,下部樁墻支護護，以減少錨錨桿層數(shù)；亦亦可采用土釘釘與錨桿相結(jié)結(jié)合的支護方方案。（6）對于大型基基坑（平面尺尺寸及深度都都較大）工程程，可采用中中央開挖施工工法、開槽施施工法等支護護方案；每個個邊坡的支護護方法可以不不同。12.2支護結(jié)構(gòu)的受受力及破壞形形式12.2.1支護板樁的受受力性狀（1）懸臂式板樁樁：插入土體部分分視為固定端端，上部為自自由端；即看看作懸臂梁結(jié)結(jié)構(gòu)。（2）淺埋單錨式式板樁：插入土體部分分視為固定鉸鉸，上部錨拉拉作用點為活活動鉸；即看看作簡支梁結(jié)結(jié)構(gòu)。（3）深埋單錨式式板樁：插入土體部分分視為固定端端，上部錨拉拉作用點為活活動鉸；即看看作靜不定梁梁結(jié)構(gòu)。（4）多層錨拉式式板樁：插入土體部分分視為固定端端，上部各個個錨拉作用點點為活動鉸；；即看作連續(xù)續(xù)梁結(jié)構(gòu)。12.2.2支護板樁的側(cè)側(cè)向土壓力計計算1、側(cè)向土壓力力計算模式關(guān)于基坑樁墻墻側(cè)向土壓力力計算模式很很多，主要采采用的有以下下兩大類：（1）以Rankine、Coulomb等理論公式計計算的土壓力力；使用時應應注意地基土土的c、φ的取值。計算算時還應考慮慮地面荷載、、地面不規(guī)則則幾何形狀等等對樁墻側(cè)土土壓力的影響響。土壓力與水壓壓力可分開計計算，也可合合并計算；合合并計算時地地下水以下土土的重度取飽飽和含水重度度，降水后土土層按稍濕狀狀態(tài)考慮。對對于粘性土，，可忽略粘聚聚力，適當增增加內(nèi)摩擦角角來計算。（2）由土壓力計計等測定換算算的實測值為為基礎的土壓壓力分布模型型(圖示法)或側(cè)壓系數(shù)法法，亦稱用表表觀土壓力系系數(shù)計算的土土壓力，圖示示法中采用較較多的是Terza