大跨及高层建筑基坑工程施工.pptx

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1、2.2.高高层层建筑基坑工程施工建筑基坑工程施工高高层层建筑基坑工程施工建筑基坑工程施工,主要解决的主要解决的问题问题:1.1.基坑支基坑支护护2.2.地下水控制地下水控制3.3.土方开挖土方开挖2.12.1 建筑基坑支建筑基坑支护护建建筑筑基基坑坑(building(building foundationfoundation pit)pit)为为进进 行行建建筑筑物物(包包括括构构筑筑物物 )基基础础与与地地下下室室的的施施工工所所开开挖挖 的地面以下空的地面以下空间间.基坑支基坑支护护 (retaining(retaining andand protectingprotecting for

2、 for foundationfoundation excavation)excavation)为为保保证证地下地下结结构施工构施工及基坑周及基坑周边环边环境的安全境的安全,对对基坑基坑侧侧壁及周壁及周边环边环境采用境采用 的支的支挡挡、加固与保、加固与保护护措施措施.一、基坑支一、基坑支护护的作用的作用:挡挡土和截水土和截水,保保证证基坑基坑侧侧壁的壁的稳稳定定.二、基坑支二、基坑支护护的的设计设计原原则则:(:(一一)分分类类:1.1.承承载载能力极限状能力极限状态态2.2.正常使用极限状正常使用极限状态态(二二)基坑基坑侧侧壁安全等壁安全等级级基坑基坑侧侧壁安全等壁安全等级级及重要性系数

3、及重要性系数0注:有特殊要求的建筑基坑侧壁安全等级可根椐具体情况另行确定.安全等级破坏后果0一级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑 周边环境及地下结构施工影响很严重1.10二级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑 周边环境及地下结构施工影响一般1.00三级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑 周边环境及地下结构施工影响不严重0.90基坑基坑变变形的形的监监控控值值 (mm)(mm).基坑等级围护结构墙顶位移监控值围护结构墙体最大位移监控值地面最大沉降监控值一级基坑305030二级基坑608060三级基坑80100100(三三)设计设计内容内容1.1.基坑支基坑支护结护结构均构均应进应进

4、行承截能力极限状行承截能力极限状态态的的计计算，算，2.2.对对于安全等于安全等级为级为一一级级及及对对支支护结护结构构变变形有限定的形有限定的 二二级级建筑基坑建筑基坑侧侧壁壁,尚尚应对应对基坑周基坑周边环边环境及支境及支护结护结 构构变变形形进进行行验验算算.3.3.地下水控制地下水控制计计算和算和验验算算.三三、基坑支基坑支护结护结构的构的选选型型:支支护结护结构构水泥土水泥土挡墙挡墙式式排排桩桩与板与板墙墙式式边边坡坡稳稳定式定式深深层搅层搅拌水泥土拌水泥土桩墙桩墙高高压压旋旋喷桩墙喷桩墙板板桩桩式式排排桩桩式式板板墙墙式式组组合式合式逆作拱逆作拱墙墙式式土土钉墙钉墙喷喷灌支灌支护护钢

5、钢板板桩桩混合土板混合土板桩桩型型钢钢横横挡挡板板钢钢管管桩桩、预预制混凝土制混凝土桩桩 钻钻孔灌筑孔灌筑桩桩挖孔灌筑挖孔灌筑桩桩现浇现浇地下地下连续墙连续墙预预制装配式地下地下制装配式地下地下连续墙连续墙高高应应力区加筋水泥土力区加筋水泥土墙墙加筋水泥土加筋水泥土桩桩 （SWMSWM工法工法)支支护结护结构构选选型表型表结 构 型 式适用条件排桩或地下连墙1.适于基坑侧壁安全等级一、二、三级2.悬臂式结构在软土场地中不宜大于5m3.当地下水位高于基坑底面时,宜采用降水、排桩加截水帷幕或地下连续墙水泥土墙1.基坑侧壁安全等级宜为二、三级2.水泥地桩施工范围内地基土承截力不宜大于150kpa3.

6、基坑深度不宜大于6m土钉墙1.基坑侧壁安全等级宜为二、三级r的非软土地2.基坑深度不宜大于12m3.当地下水位高于基坑底面时,应采用降水或截水措施逆作拱墙1.基坑侧壁安全等级宜为二、三级2.淤泥和淤泥质土场地不宜采用3.拱墙轴线的矢跨比不宜小用1/84.基坑深度不宜大于12m5.当地下水位高于基坑底面时,应采用降水或截水措施放坡1.基坑侧壁安全等级宜为三级2.施工场地应满足放坡条件3.可独立或与上述其他结构结合使用4.当地下水位高于坡脚时,应采用降水措施四、基坑支撑的四、基坑支撑的选选型型钢结钢结构支撑构支撑坑内支撑坑内支撑钢钢筋混凝土支撑筋混凝土支撑 顶顶部拉部拉锚锚坑外拉坑外拉锚锚土土层锚

7、层锚杆拉杆拉锚锚五、基坑支五、基坑支护护(支撑支撑)的破坏形式的破坏形式承承载载力破坏力破坏稳稳定性破坏定性破坏a)a)拉拉锚锚破坏或支撑破坏或支撑压压曲曲 b)b)支支护护破坏破坏(底部走底部走动动)c)c)平平面面变变形形过过大或弯曲破坏大或弯曲破坏 d)d)整体失整体失稳稳e)e)基坑隆起基坑隆起 f)f)管涌和流砂管涌和流砂123 452121216887(a)(b)(c)(d)支护结构内支撑和拉锚1-支护墙体;2-围檩;3-内支撑;4-支撑立柱;5-土层锚杆;6-锚碇;7-锚桩;8-拉杆;六、水平荷六、水平荷载标载标准准值值的的计计算算:0wphzhdhwahZjajke(一一).)

8、.对对于碎石土及砂土：于碎石土及砂土：1.1.当当计计算点位于地下水位以上算点位于地下水位以上时时：eajk ajkKai 2cik Kai2.2.当当计计算点位于地下水位以下算点位于地下水位以下时时：a i m h K jwawaa iw z hjwa2 c i kKe a j k a j k K a i式中式中第第i i层层的主的主动动土土压压力系数力系数，作用于深度作用于深度处处的的竖竖向向应应力力标标准准值值，三三轴试验轴试验,确定的第确定的第i i层层土固体不排水（快）剪粘聚土固体不排水（快）剪粘聚 力力标标准准值值；三三轴试验轴试验确定的第确定的第i i层层土固体不排水（快）剪内摩

9、擦土固体不排水（快）剪内摩擦 角角标标准准值值；计计算点深度；算点深度；-2 22 2a ai itgtg (45(45K K i ik k)；ikK Ka ai i ajkcikjzz jm jhwa 基坑外基坑外侧侧水位深度；水位深度；计计算系数，当算系数，当 hwa h 时时，取，取 1 1，当当水的重度。水的重度。hwah 时时，取零；，取零；wa w计计算参数，当算参数，当 z j h h 时时，z j 取取 z j，当当 z j h时时，z j 取取 h h；(二二)、对对于粉土及粘性土：于粉土及粘性土：eajk ajkKai 2cikKai(三三)、当按以上、当按以上规规定定计计

10、算的基坑开挖面以上水平荷算的基坑开挖面以上水平荷载载 标标准准值值小于零小于零时时，应应取零。取零。rk m j z j深度深度ZjZj以上土的加以上土的加权权平均天然重度。平均天然重度。式中式中:mj(2)(2)计计算点位于基坑开挖面以下算点位于基坑开挖面以下时时:rk mh h开挖面以上土的加开挖面以上土的加权权平均天然重度。平均天然重度。式中式中:m h(四四)、竖竖向向应应力力标标准准值值的的计计算算:ajk rk 0k 1k1.1.自重自重竖竖向向应应力力rk:(1)(1)计计算点位于基坑开挖面以上算点位于基坑开挖面以上时时:2.2.地面附加荷地面附加荷载载引起的引起的竖竖向向应应力

11、力ok:0k q0okq03.3.地面局部荷地面局部荷载载引起的引起的竖竖向向应应力力1k:1b01kqb0 2b1 1kq1b 1b0454545七、水平抗力七、水平抗力标标准准值值的的计计算算 :ojzhwpepjkzh hd d(三三)基坑底面基坑底面竖竖向向应应力力标标准准值值:+2 2K K p pi i i ik ktg tg(45(45 2 2 )(一一)对对于砂土及碎石土于砂土及碎石土:epjk pjkKpi 2cik Kpi zj hwp 1 Kpi w式式中中 pjk 作用于基坑底面以下深度作用于基坑底面以下深度ZjZj处处的的竖竖向向应应力力标标准准值值;K K p pi

12、 i 第第i i层层的被的被动动土土压压力系数力系数；(二二)对对于粉土及粘性土：于粉土及粘性土：epjk pjkKpi 2cikKpi pjk m j z j式中式中mj 深度深度Zj以上土的加以上土的加权权平均天然重度。平均天然重度。八、基坑支八、基坑支护结护结构的内力构的内力计计算算:常用方法常用方法:等等值值梁法、梁法、弹弹性性线线法、法、竖竖向向弹弹性地性地 基梁法和有限元法等基梁法和有限元法等.序号类别基本假定计算方法1塑性法墙前土体处于塑性平衡状态,将墙体 视为简支梁或连续梁弹性线法、自由端法、相当梁法、连续梁法2弹性法墙后土体处于塑性平衡,将墙体视为 弹性地基中的梁M法3弹塑性

13、法墙前土体在变形较大的地面至某一深 度处,地基处于塑性平衡,在塑性区以下 为弹性区,将墙板作为弹性地基中的梁山肩邦男法4近似法假定支撑点为刚性支点,墙板为简支 或连续梁连续梁近似法、假 想支点法5有限元法充分考虑墙板与支撑的刚度及墙面板 与土体的共同作用弹性地基杆系、薄 壳有限元法2.22.2钻钻孔灌注混凝土排孔灌注混凝土排桩桩支支护护一、平面布置一、平面布置:二、二、竖竖向布置向布置:腰梁腰梁(middle(middle beam)beam)设设置在支置在支护结护结构构顶顶部部 以下以下传递传递 支支护结护结构与构与锚锚杆或内支撑点杆或内支撑点力的力的钢钢筋混凝土梁或筋混凝土梁或钢钢梁梁.d

14、hh排排桩桩排排桩桩(piles(piles inin row)row)以某种以某种桩桩型按型按队队列式布置列式布置组组成的基坑支成的基坑支护结护结构构.冠梁冠梁冠梁冠梁(top(top beam)beam)设设置在支置在支护结护结构构顶顶部的部的钢钢筋混凝土筋混凝土连连梁梁.腰梁腰梁三、构造要求三、构造要求:悬悬臂式排臂式排桩结桩结构构桩桩径不宜小于径不宜小于600mm,600mm,桩间桩间距距应应 根据排根据排桩桩受力及受力及桩间桩间土土稳稳定条件确定定条件确定.四、施工要求四、施工要求:平面位平面位置置 5050 mm mm 垂直垂直度度 0.5%0.5%冠梁冠梁:混混凝凝土土强强度度

15、等等 级级 C20,C20,构造配筋构造配筋.桩桩径径 400 400 mmmm五、嵌固深度五、嵌固深度计计算算:（一）（一）悬悬臂式支臂式支护结护结构构:hdh pEpjEaihaho悬臂式支护结构嵌固深度计算简图 M0=0hpE Epj-1.-1.2 2 haE Eai0 0式中式中:EEpjpj 桩桩、墙墙底以上的基坑内底以上的基坑内侧侧各土各土层层水平抗力水平抗力标标准准值值的的e epjkpjk合力之和合力之和;hphp 合力合力EEpjpj作用点至作用点至桩桩、墙墙底的距离底的距离;EEaiai 桩桩、墙墙底以上的基坑外底以上的基坑外侧侧各土各土层层水平水平 荷荷载载准准值值的的

16、e eaikaik 合力之和合力之和;h ha a 合力合力EpjEpj作用点至作用点至桩桩、墙墙底的距离底的距离;1.21.2 支支护结护结构构(排排桩桩)稳稳定分定分项项系数系数.要求要求:h hd d0.3h0.3h（二）（二）单层单层支点支支点支护结护结构构:1.1.支点力的支点力的计计算算:（1 1）确定确定O O 点点:e ea1k a1k=e ep1k p1k 式中式中:e ea1ka1k水平荷水平荷载标载标准准值值;e ep1p1k k水平抗力水平抗力标标准准值值.（2 2）计计算算TcTc1 1MMo o=0 0T Tc1c1(h hT1T1+h hc1c1)+)+h hp1

17、p1EEpcpc-h ha1a1EEac=0ac=0得得:式中式中:h hT1T1支点至基坑底面的距离支点至基坑底面的距离;h hc c1 1基坑底面至基坑底面至设设定弯矩零定弯矩零点位置的距离点位置的距离.hdEpcEacha1h单层支点支护结构支点力计算简图Tc1hT1h c1h p1oep1kea1kh ha a1 1EEacac-h hp1p1EEpcpcT Tc1c1=h hT1 T1+h hc1c12.2.嵌固深度嵌固深度计计算算:MMo=o=0 0h hp pEEpjpj+T+Tc1c1(h hT1 T1+h hd d)-1.2-1.2 h ha aEEai0ai0要求要求:h

18、hd d 0.3h0.3hohdh pEpjEaihah单层支点支护结构嵌固深度计算简图Tc1hT1（三）多（三）多层层支点支支点支护结护结构构:多多层层支点支支点支护结护结构的支点力的构的支点力的计计算与算与单层单层支点的支点的计计算方算方 法是一法是一样样的的.嵌固深度嵌固深度设计值设计值h hd d的的计计算采算采用用 圆圆弧滑弧滑动简单动简单条条 分法分法.1.1.基本原理基本原理:采采用用“简单简单条分条分法法”.又称瑞典条分法或又称瑞典条分法或费兰纽费兰纽斯斯(Fellenius)(Fellenius)法法.=式中式中:M Ms s =e eMrMr=L L R RMsMsMrMr

19、R RG GC CD D0 0B BA A边边坡坡稳稳定分析定分析简图简图结论结论:当当 K 1.0 K 1.0表示表示边边坡坡稳稳定定当当 K=1.0 K=1.0表示表示边边坡坡处处于极限平衡状于极限平衡状态态 当当 K 1.0 K 1.0表示表示边边坡不坡不稳稳定定抗滑力矩抗滑力矩K=K=滑滑动动力矩力矩L=R*L=R*2.2.规规范范结论结论:C Ci ik kli i+(+(q q0 0bi i+i i)cos)cos i it tg g ikik-(q q0 0bi i+i i)sin)sin i i00式中式中:C Cikik、ikik最危最危险险滑滑动动面上第面上第i i土条滑土

20、条滑动动面上土的固面上土的固结结不排水不排水 (快快)剪粘聚力、内摩擦角剪粘聚力、内摩擦角标标准准值值;li i第第i i土条的弧土条的弧长长:b bi i第第i i土条的土条的宽宽度度:整体整体稳稳定分定分项项系数系数,应应根据根据经验经验确定确定,当无当无经验时经验时可取可取1.3:1.3:i i作用于滑裂面上第作用于滑裂面上第i i土条的重量土条的重量,按上覆土按上覆土层层的天的天然土重然土重计计算算;i i第第i i土条弧土条弧线线中点切中点切线线与水平与水平线夹线夹角角:h h0 0嵌固深度嵌固深度计计算算值值.3.3.查查表法表法:（1 1）嵌固深度嵌固深度设计值设计值:h hd

21、d=1.11.1h h0 0式中式中:h h0 0嵌固深度嵌固深度计计算算值值.（2 2）嵌固深度嵌固深度计计算算值值:h h0 0=n n0 0h h式中式中:n n0 0嵌固深度系数嵌固深度系数,查查表表:（3 3）粘聚力系数）粘聚力系数:=C Ck k/h h式中式中:C Ck k、k k土土层层固固结结不排水不排水(快快)剪粘聚力、剪粘聚力、内摩擦角内摩擦角标标准准值值;土的天然密度土的天然密度.k7.510.012.515.017.520.022.525.027.530.032.535.037.540.042.50.003.182.241.691.281.050.800.670.55

22、0.400.310.260.250.150.10.022.872.031.511.150.900.720.580.440.360.260.190.140.10.042.541.741.291.010.740.600.470.360.240.190.130.10.062.191.541.110.810.630.480.360.270.170.120.10.081.891.280.940.690.510.350.260.150.10.10.101.571.050.740.520.350.250.130.10.121.220.810.540.360.220.10.10.140.950.550.350

23、.240.10.160.680.350.240.10.180.340.240.10.200.240.10.220.1嵌固深度系数n0表(地面超载q0=0)六、抗渗要求六、抗渗要求:hd1.21.2 (h-hwa)ohdhwah（4 4）要求要求:hd 0.20.2h渗透稳定计算简图七、例七、例题题:某高某高层层建筑建筑基坑深基坑深h=6.0m,周周围围有建筑物及道路有建筑物及道路,不不 充充许许放坡开挖放坡开挖,采用采用悬悬臂式臂式钢钢筋混凝土排筋混凝土排桩桩支支护护.土土层为层为砂土砂土,土的平均土的平均内摩擦内摩擦角角=30,土的平均土的平均粘聚力粘聚力C=0,平均平均重重度度 =18KN

24、/m,无地下水无地下水,基坑基坑侧侧壁安全等壁安全等级级为为 二二级级,求求 排排桩桩嵌固深度嵌固深度设计设计值值hd解解:本例本例题为悬题为悬臂式支臂式支护结护结构的排构的排桩桩Ka=tg(45-)=0.33Kp=tg(45+)=3.0030302 230302 2对对于砂土有于砂土有:eajk=ajkKa=Zka(当当Z1.5 m地下水位泥泥 浆浆(二二)泥泥浆护浆护壁：壁：泥 浆 种 类主 要 成 分常用的外加剂膨润土泥浆膨润土、水分散剂、增粘剂、加重剂、防塌剂聚合物泥浆聚合物、水CMC泥浆CMC、水膨润土盐水泥浆膨润土、盐水分散剂、特殊粘土1 1.作用作用:护护壁、排渣、冷却、壁、排渣

25、、冷却、润润滑滑.2.2.泥泥浆浆的制的制备备:(1)(1)制制备备泥泥浆浆(2)(2)自成泥自成泥浆浆 (3)(3)半自成泥半自成泥浆浆3.3.泥泥浆浆的成分的成分护护壁泥壁泥浆浆的种的种类类及其主要成分及其主要成分Q Q =(1)(1)按泥按泥浆浆重复使用次数重复使用次数进进行估行估算算 :4.4.泥泥浆浆的需要量的需要量:V V N N式中式中:Q Q泥泥浆总浆总需要需要量量 (m(m)V V设计总设计总挖土挖土量量 (m(m)N N泥泥浆浆重复使用次重复使用次数数 ,国外国外统计为统计为1.21.22.02.0(2)(2)按泥按泥浆损浆损失量失量进进行行计计算算:式中式中:n:n单单元

26、槽段数量元槽段数量B B1 1浇浇筑混凝土筑混凝土时时的泥的泥浆浆回收回收率率 ,一般一般为为 606080%80%B B2 2泥泥浆浆消耗消耗率率 ,一般一般为为 101020%20%Q Q =+V VV Vn nV Vn nB B1 1(1-(1-100100 )(n-1)+)(n-1)+100100B B2 2(三三)单单元槽段的划分：元槽段的划分：影响因素影响因素:1.1.地地质质条条件件 2.2.地面荷地面荷载载 3.3.起重机的起重能力起重机的起重能力 4.4.混凝土的混凝土的浇浇筑筑强强度度:L B BH H4Q4Q式中式中:Q Q混凝土的混凝土的浇浇筑筑强强度度;B B墙宽墙宽

27、;H H墙墙高高5.5.泥泥浆储备浆储备池的容量池的容量:容量容量 V2(V2(L*L*B B *H H )综综合以上因素合以上因素:地下地下连续墙单连续墙单元槽段元槽段长长度可根据槽壁度可根据槽壁 稳稳定性及定性及钢钢筋筋笼笼起吊能力划分起吊能力划分,宜宜为为L=4L=48m,8m,一般取一般取6m6m(四四)挖槽机械：挖槽机械：分分类类挖斗式挖斗式冲冲击击式式回回转转式式铲铲斗斗凿凿刨式刨式单头钻单头钻双双头钻头钻吊索式吊索式蚌式抓斗蚌式抓斗导导杆式杆式钻头钻头冲冲击击式式8 7654 、600SF 型多头钻1.3.31.3.3地下地下连续墙连续墙嵌岩嵌岩铣削钻 成槽机1.3.31.3.3

28、地下地下连续墙连续墙嵌岩嵌岩铣削钻(五五)施工接施工接头头：1.1.接接头头管式接管式接头头:2.2.接接头头箱式接箱式接头头:3.3.隔板式接隔板式接头头:(六六)水下水下浇浇筑混凝土筑混凝土-导导管法管法五、五、设计计设计计算：算：地下地下连续墙连续墙的的设计计设计计算算(嵌固深度嵌固深度,支支护结护结构构 支点力支点力)方法与混凝土排方法与混凝土排桩桩支支护护相同相同.六、构造要求六、构造要求:(一一)水水下下灌灌注注混混凝凝土土地地下下连连续续墙墙混混凝凝土土强强度度等等级级 宜宜大大于于C20,C20,地地下下连连续续墙墙作作为为地地下下室室外外墙墙时时还还 应满应满足抗渗要求足抗渗

29、要求.(二二)地下地下连续墙墙连续墙墙段之段之间间的的连连接接接接头头形式形式,在在墙墙段段 间对间对整体整体刚刚度或防渗有特殊要求度或防渗有特殊要求时时,应应采用采用刚刚性、半性、半刚刚性性连连接接接接头头.检查项目允许偏差或允许值检查方法墙体强度设计要求查试件记录或取芯试压垂直度永久结构1/300超声波测槽仪或成槽机上的监测系统临时结构1/150导墙尺寸宽度(W+40)mm用钢尺量,W为地下墙设计厚度墙面平整度5mm用钢尺量导墙平面位置10mm用钢尺量沉渣厚度永久结构100mm重锤测或沉积物测定仪测临时结构200mm槽深+100mm重锤测混凝土坍落度180 220mm坍落度测定仪钢筋笼尺寸

30、同混凝土灌注桩钢筋笼质量检验标准地下墙表面平 整度永久结构100mm此为均匀粘土层,松散及易坍土层由 设计决定临时结构150mm插入式结构20mm永久结构时的 预埋件位置水平向10mm用钢尺量垂直向20mm水准仪七、七、质质量量标标准准:地地 下下 连连 续续 墙墙 的的 质质 量量 检检 验验 标标 准准1.3.3 地下连续墙-钢支撑1.3.3SMW（Soil Mixing Wall）工法施工1.3.3SMW（Soil Mixing Wall）工法施工1.3.3 SMW（Soil Mixing Wall）工法施工1.3.3SMW（Soil Mixing Wall）工法施工1.3.3SMW（S

31、oil Mixing Wall）工法施工1.3.3SMW（Soil Mixing Wall）工法施工2.42.4水泥土水泥土墙墙水泥土水泥土墙墙cement-soilcement-soil wallwall由水泥土由水泥土桩桩相互搭相互搭 接形成的格接形成的格栅栅状、壁状等形式的重力式状、壁状等形式的重力式结结构构水泥土水泥土搅搅拌拌桩桩分分类类高高压压旋旋喷喷注注浆桩浆桩一一、施施工工工工艺艺:(一一)准准备备工工作作 (二二)材料要求材料要求:1.1.一般采用一般采用强强度度为为32.532.5级级的普通硅酸的普通硅酸盐盐水泥水泥;2.2.水泥水泥掺掺入比入比 是指水泥是指水泥质质量与被加

32、固土的量与被加固土的质质量之比。即：量之比。即：=*100*100掺掺量一般不低于量一般不低于7%7%，常常选选用用12%12%16%16%掺掺加的水泥加的水泥质质量量被加固的被加固的软软土土质质量量(三三)成成墙墙方法方法:1.1.深深层搅层搅拌法拌法2.2.高高压喷压喷射注射注浆浆法法(四四)平面布置平面布置:1.1.置置换换率率e:e:水泥土面水泥土面积积(An)(An)与水泥土与水泥土挡挡土土结结构面构面积积(A)(A)的比例的比例.即即:e e =AnAnA A例例e=An A=(22502700)-(1350900)22502700=0.8土质淤泥淤 泥 质 土粘性土,砂土e0.8

33、0.70.62.2.构造要求构造要求考考虑虑截水作用截水作用时时,桩桩的有效搭接的有效搭接宽宽度不宜小于度不宜小于150mm 150mm 不考不考虑虑截水作用截水作用时时,桩桩的有效搭接的有效搭接宽宽度不宜小于度不宜小于100mm100mm135022509002700二、嵌固深度二、嵌固深度计计算算:(一一)嵌固深度嵌固深度设计值设计值h hd d宜按宜按圆圆弧滑弧滑动简单动简单条分法确定。条分法确定。(二二)对对于碎石土及砂土于碎石土及砂土,当坑内作用有渗透水当坑内作用有渗透水压压力力时时:hdhwah渗透稳定计算简图hd1.21.2 (h-hwa)o(三三)要求要求:hd 0.40.4h

34、三、三、墙墙体厚度体厚度计计算算:水泥土水泥土墙墙厚度厚度设计设计值值b b应应根据抗根据抗倾倾覆覆稳稳定条定条件件计计算算.(一一)底部位于粘性土底部位于粘性土或粉土或粉土时时:ohdphEpjEaieaikhahepikbMo=o=0 0倾倾覆力矩覆力矩:Ms s=h ha aEEai ai 抗抗倾倾覆力矩覆力矩:MT T=h hp pE Epjpj+cscs(h+(h+h hd d)要要求求:MT T Ms sh hp pEEpjpj+cscs(h+h(h+hd d)h ha aEEaiaib b2 2b2代入代入:0 0基坑重要性系数基坑重要性系数;1.21.2分分项项系数系数.得得:

35、bb式中式中:cscs水泥土水泥土墙墙的平均重度的平均重度;(二二)底部位于碎石土或砂土底部位于碎石土或砂土时时:Mo=0 o=0 倾倾覆力矩覆力矩:Ms s=h ha aEEaiai 2(1.22(1.2 0 0h ha aEEai-ai-h hp pE Epj)pj)cscs(h+h(h+hd d)抗抗倾倾覆力矩覆力矩:(h+2h(h+2hd d-h-hwawa-h-hwpwp)MT T=h=hp pEEpjpj+cscs(h+(h+h hd d)-)-要求要求:MT T Ms s代入代入:0 0基坑重要性系数基坑重要性系数;1.21.2分分项项系数系数.得得:b b b2 w w210*

36、(1.10*(1.2 2 0 0h ha aEEaiai -h hp pEEpjpj)5 5 cscs(h+h(h+hd d)-)-2 2 0 0 w w(2h+3h(2h+3hd d-h hwp wp-2h-2hwa wa)式中式中:w w水的重度水的重度;h hw wa a基坑外基坑外侧侧水位深度水位深度;h hw wp p基坑内基坑内侧侧水位深度水位深度.(三三)要求要求:b:b 0.4h0.4h四、例四、例题题:某基坑地某基坑地质质条件如条件如图图所示所示,土土层为层为粉土粉土.开挖深度开挖深度h=5m,嵌嵌 固深度固深度hd=3.6m,水泥土水泥土墙墙平均平均重度重度 cs=2 2

37、K N/m,基坑基坑侧侧壁安全壁安全 等等级为级为三三级级,0=0.90.求求:水泥土水泥土墙墙的厚度的厚度b.解解:对对于粉土有于粉土有:bb 21.221.2 0 0(h h1 1E Ea a1 1 +h h2 2EEa a2 2 )-h hp pE Epjpj cscs(h+h(h+hd d)hhdCk=0 k=15=20KN/moEpiEa2h2hhphdb59KN/mwh1Ea1112.68KN/mKa=tg(45-)=0.59Kp=tg(45+=1.69对对于粉土有于粉土有:eak=akKa 2CkKa=Zka(当当Zh时时)=hka(当当Zh时时)epk=pkKp+2CkKp=p

38、kKp 15152 2 15152 2得：当得：当Z=h=5.0m时时eak=hka=20*5*0.59=59(KN/m)当当Z=hd时时epk=hdkp=20*3.6*1.69=121.68(KN/m)有：有：EEa a1 1 =*59*5=*59*5=147.5147.5(KN/m)h1=3.6+EEa a2 2=3.6*59=3.6*59=212.4212.4(KN/m)h2 =1.8(m)12 1*5=5.27(m)3hp=得得:b得得:b 3.23(m)要求要求：b 0.4h=0.4*5=2.0(m)取取:b=3.23(m)EEpjpj=1*121.68 121.68*3.6 3.6

39、=219219(KN/m)2*3.6=1.2(m)132*1.2*0.9(5.27*147.5+1.8*212.4)-1.2*2192*1.2*0.9(5.27*147.5+1.8*212.4)-1.2*21922*(5+3.6)22*(5+3.6)1.3.21.3.2 水泥土水泥土墙墙2.52.5 土土钉墙钉墙支支护护土土钉墙钉墙(soil(soil nailingnailing wall)wall)采用土采用土钉钉加固的基坑加固的基坑 侧侧壁土体与壁土体与护护面等面等组组成的支成的支护结护结构构.一、一、组组成和构造成和构造:1.1.土土钉钉:钢钢筋或筋或钢钢管管,长长度度=(0.5=(0

40、.51.2)h,1.2)h,间间距宜距宜为为 1 12m,2m,与水平面与水平面夹夹角宜角宜为为 5 5 2020 2.2.钢钢筋网筋网:钢钢筋直径宜筋直径宜为为 6 610mm,10mm,间间距宜距宜为为 150150300mm.300mm.3.3.喷喷射混凝土射混凝土:强强度等度等级级不宜低于不宜低于 C20,C20,面面层层厚度不宜小于厚度不宜小于 80mm.80mm.二、特点二、特点:1.1.安全可靠安全可靠2.2.可可缩缩短基坑施工工期短基坑施工工期3.3.施工机具施工机具简单简单,易于推广易于推广4.4.经济经济效益效益较较好好三、土三、土钉钉抗拉承抗拉承载载力力计计算算:单单根土

41、根土钉钉抗拉承抗拉承载载力力计计算算:1 1.2.25 5 0 0Tjk Tuj式中式中:T:Tjkjk第第j j根土根土钉钉受拉荷受拉荷载标载标准准值值.Tjk=eajksxjs szj/coscosaj式中式中:荷荷载载折减系数折减系数.eajk第第j j个土个土钉钉位置位置处处的基坑水平荷的基坑水平荷载标载标准准值值;sxjszj 第第j j根土根土钉钉与相与相邻邻土土钉钉的平均水平、垂直的平均水平、垂直间间距距;aj 第第j j根土根土钉钉与水平面的与水平面的夹夹角角.Tuj=s dnjqsikli 1q021liTujhTuj第第j j根土根土钉钉抗拉承抗拉承载载力力设计值设计值.对

42、对于基坑于基坑侧侧壁安全等壁安全等级为级为三三级时级时,可按下式可按下式计计算算:（+k）/2/2土土钉钉抗拉承抗拉承载载力力计计算算简图简图1 1喷喷射混凝土面射混凝土面层层 ;2 2土土钉钉dnj 第第j根土根土钉锚钉锚固体直径固体直径;qsik土土钉钉穿穿过过第第 i i层层土土体与土土体与锚锚固体极限摩阻力固体极限摩阻力标标准准值值;li第第j j根土根土钉钉在直在直线线破裂面外穿越第破裂面外穿越第 i i稳稳定土体内的定土体内的长长度度,破裂面与水平面的破裂面与水平面的夹夹角角为为.式中式中:s 土土钉钉抗拉力分抗拉力分项项系数系数,取取1.3;1.3;2 2+k四四、土土钉墙钉墙整

43、体整体稳稳定性定性验验算算:21Wih土土钉墙应钉墙应根据施工期根据施工期间间不同开挖深度及基坑底面以下可能滑不同开挖深度及基坑底面以下可能滑 动动面采用面采用圆圆弧滑弧滑动简单动简单条分法条分法,按下式按下式进进行整体行整体稳稳定性定性验验算算:oq0Tnjbi整体整体稳稳定性定性验简图验简图1 1喷喷射混凝土面射混凝土面层层 ;2 2土土钉钉cikLis+s(i+q q0b bi)cos tgtg iknjjjjjtgtg ik-s k 00iii(+q+q b b )sin 00 ni=12式中式中:n n 滑滑动动体分条数体分条数;m m 滑滑动动体内土体内土钉钉数数;k 整体滑整体滑

44、动动分分项项系数系数,可取可取1.3;1.3;0 基坑基坑侧侧壁重要性系数壁重要性系数;b bi 第第i i分条分条宽宽度度;n i=1m+T cos(+)+)+1 sin(+)j=1 ni=1五、施工与五、施工与检测检测1.1.分分类类:(1)(1)钻钻孔注孔注浆浆型土型土钉钉 (2)(2)打入型土打入型土钉钉 (3)(3)射入型土射入型土钉钉2.2.施工工施工工艺艺:基坑开挖基坑开挖喷喷射底射底层层混凝土混凝土钻钻孔安孔安设设土土钉钉注注浆浆 绑绑扎扎钢钢筋网筋网喷喷射面射面层层混凝土混凝土坡面坡面设设置（防水置（防水处处理）理）3.3.要要 求求 :(1)(1)上上层层土土钉钉注注浆浆体

45、及体及喷喷射混凝土面射混凝土面层层达达到到设计设计强强度的度的70%70%后方可开挖下后方可开挖下层层土方及下土方及下层层土土钉钉施工施工.(2)(2)土土钉钉注注浆浆材料材料应应符合下列符合下列规规定定注注浆浆材料宜材料宜选选用水泥用水泥浆浆或水泥砂或水泥砂浆浆;水泥水泥浆浆的水灰比宜的水灰比宜为为 0.5,0.5,水泥砂水泥砂浆浆配合比宜配合比宜为为1:11:11:2(1:2(重量比重量比),),水灰比宜水灰比宜为为0.380.38 0.45;0.45;水泥水泥浆浆、水泥砂、水泥砂浆应浆应拌合拌合均匀均匀,随拌随用随拌随用,一次拌合的水泥一次拌合的水泥浆浆,水泥砂水泥砂浆应浆应在初凝前用完

46、在初凝前用完.(3)(3)土土钉钉成孔施工宜符合下列成孔施工宜符合下列规规定定.孔深允孔深允许许偏差偏差5050 mmmm孔径允孔径允许许偏差偏差5 5 mmmm孔距允孔距允许许偏差偏差100100 mmmm成孔成孔倾倾角偏差角偏差5 5%12l4边挖土边筑土钉墙支护FLIIMf l .ii1-1II/II1.2.1 土钉墙1.3.1 土钉墙2.62.6 钢钢板板桩桩支支护护一、分一、分类类:无无锚锚板板桩桩 -悬悬臂板臂板桩桩 (h(h 10m)10m)112356422(b)(a)(c)(a)悬臂式;(b)锚拉式;(c)支撑式1-钢板桩;2-钢横梁;3-拉杆;4-锚桩;5-钢支撑;6-钢柱

47、二、截面二、截面:1.1.平板式平板式;2.2.波浪式波浪式;3.Z3.Z型断面型断面三、三、钢钢板板桩桩的破坏方式的破坏方式 :1.1.板板桩桩底端向外移底端向外移动动2.2.板板桩桩弯曲破坏弯曲破坏3.3.锚锚碇系碇系统统破坏破坏32154（b）（c）（a）板板 桩桩 破破 坏坏 情情 况况（a）板桩底端向外移动;(b)板桩弯曲破坏;(c)锚碇系统破坏1板桩;2拉杆;3锚碇;4堆土;5破坏面四、四、钢钢板板桩设计桩设计的的“三要三要素素”:1.1.板板桩桩入土深入土深度度 hdhd2.2.板板桩桩截面弯截面弯矩矩 M M3.3.锚锚杆拉杆拉力力 RtRt五、五、钢钢板板桩桩拔除拔除:基坑回

48、填后基坑回填后,一般要拔除一般要拔除钢钢板板桩桩,以便重复使用以便重复使用.常用的拔常用的拔 桩桩方法有方法有:振振动锤动锤拔拔桩桩起重机与振起重机与振动锤动锤共同拔共同拔桩桩六、适用范六、适用范围围:软弱土层及地下水位较高的基坑.2.72.7 其他形式支其他形式支护结护结构构一、叠袋一、叠袋挡挡土土墙墙支支护护叠叠袋袋式式挡挡土土墙墙支支护护系系用用编编织织袋袋或或 草草袋袋装装碎碎石石(或或土土、砂砂砾砾石石)堆堆砌砌成成重重 力式力式挡挡土土墙墙作作为为基坑的支基坑的支护护.二、二、钢钢筋混凝土板筋混凝土板桩桩三、逆作拱三、逆作拱墙墙支支护护逆逆作作拱拱墙墙支支护护结结构构,系系在在有有

49、条条件件的的基基坑坑工工程程,将将支支护护墙墙在在平平 面面上上作作成成(圆圆形形、椭椭圆圆形形)全全封封闭闭拱拱墙墙,也也可可作作成成局局部部拱拱墙墙.使使支支 护墙护墙受力起拱的作用受力起拱的作用,减小支减小支护护截面截面,提高支提高支护刚护刚度度,同同时为时为基基坑开挖提供坑开挖提供较较大空大空间间.111 1444422223333拱墙截面构造示意图1-地面;2-基坑底;3-拱墙;4-肋梁四、四、喷锚喷锚网支网支护护喷喷锚锚网网支支护护(简简称称喷喷锚锚支支护护),),其其形形式式与与土土钉钉墙墙支支护护类类似似,是是 在在开开挖挖边边坡坡表表面面铺铺设设钢钢筋筋网网,喷喷射射混混凝凝

50、土土面面层层.并并在在其其上上形形成成孔孔 但但不不是是埋埋设设土土钉钉,而而是是埋埋设设预预应应力力锚锚杆杆,借借助助锚锚杆杆与与周周围围土土体体间间 的的粘粘聚聚力力,使使具具有有更更大大的的锚锚固固力力与与边边坡坡土土体体共共同同工工作作.组组成成稳稳定定 的复合体的复合体,对边对边坡起支坡起支护护作用作用,使使边边坡土体坡土体获获得得稳稳定定.五、型五、型钢桩钢桩横横挡挡板支板支护护型型钢桩钢桩横横挡挡板支板支护护,系系 沿沿挡挡土位置土位置处处先先设设型型钢桩钢桩到到 预预定深度定深度.然后然后边边挖方挖方,边边将将 挡挡土板塞土板塞进进两型两型钢桩钢桩之之间间,组组成由型成由型钢钢