建筑施工技术第1章 土方工程2

1、2021-12-311 1.3 1.3 建筑基坑支护建筑基坑支护 建筑基坑建筑基坑(building foundation pit)(building foundation pit)为为进行建筑物进行建筑物( (包括构筑物包括构筑物) )基础与地下室的施工所基础与地下室的施工所开挖的地面以下空间开挖的地面以下空间。 基坑支护基坑支护 (retaining and protecting for (retaining and protecting for foundation excavation) foundation excavation)为保证地下结构施为保证地下结构施 工及基坑周边环境的安

2、全工及基坑周边环境的安全, ,对基坑侧壁及周边环对基坑侧壁及周边环 境采用的支挡、加固与保护措施境采用的支挡、加固与保护措施 。2021-12-312一、一、 基坑支护的作用基坑支护的作用: : 挡土和截水挡土和截水, ,保证基坑侧壁的稳定。保证基坑侧壁的稳定。二、基坑支护的设计原则二、基坑支护的设计原则: : ( (一一) )分类分类: : 1.1.承载能力极限状态承载能力极限状态 2.2.正常使用极限状态正常使用极限状态 2021-12-313( (二二) )基坑侧壁安全等级基坑侧壁安全等级 基坑侧壁安全等级及重要性系数基坑侧壁安全等级及重要性系数0 0安全等级破 坏 后 果0 一级支护结

3、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 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。 2021-12-314 ( (三三) )设计内容设计内容 1.1.基坑支护结构均应进行承截能力极限状态的计算。基坑支护结构均应进行承截能力极限状态的计算。 2.2.对于安全等级为一级及对支护结构变形有限定的对于安全等级为一级及对支护结构变形有限定的 二级建筑基坑侧壁二级建筑基坑侧壁, ,尚应

4、对基坑周边环境及支护结尚应对基坑周边环境及支护结 构变形进行验算。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。2021-12-315 三三、基坑支护结构的选型基坑支护结构的选型: :水泥土挡墙式水泥土挡墙式排桩与板墙式排桩与板墙式边坡稳定式边坡稳定式深层搅拌水泥土桩墙深层搅拌水泥土桩墙高压旋喷桩墙高压旋喷桩墙板桩式板桩式排桩式排桩式板墙式板墙式组合式组合式土钉墙土钉墙锚杆支护锚杆支护钢板桩钢板桩混凝土板桩混凝土板桩型钢横挡板型钢横挡板钢管桩、预制混凝土桩钢管桩、预制混凝土桩钻孔灌筑桩钻孔灌筑桩挖孔灌筑桩挖孔灌筑桩现浇地下连续墙现浇地下连续墙预制装配式地下连续墙预制装配

5、式地下连续墙加筋水泥土桩加筋水泥土桩 （SWMSWM工法工法) )高应力区加筋水泥土墙高应力区加筋水泥土墙2021-12-316 支护结构选型表支护结构选型表 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5m 3.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150kpa 3.基坑深度夹不宜大于6m 土钉墙 1.基坑侧壁安全等级宜为二、三级的非软土地 2.基坑深度不宜大于12m 3.当地下水位高于基坑底面时,应采用降

6、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1/8 4.基坑深度不宜大于12m 5.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2021-12-317四、基坑支撑的选型四、基坑支撑的选型 钢结构支撑钢结构支撑 坑内支撑坑内支撑 钢筋混凝土支撑钢筋混凝土支撑 顶部拉锚顶部拉锚 坑外拉锚坑外拉锚 土层锚杆拉锚土层锚杆拉锚五、基坑支护五、基坑支护( (支撑支撑) )的破坏形式的破坏形

7、式 a)a)拉锚破坏或支撑压曲拉锚破坏或支撑压曲 承载力破坏承载力破坏 b)b)支护破坏支护破坏( (底部走动底部走动) ) c) c)平面变形过大或弯曲破坏平面变形过大或弯曲破坏 d)d)整体失稳整体失稳 稳定性破坏稳定性破坏 e)e)基坑隆起基坑隆起 f)f)管涌和流砂管涌和流砂2021-12-318123452121216887(a)(b)(d)(c) 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;2021-12-3191.3.11.3.1 土方边坡土方边坡一、条件与因素一、条件与因素 T C T土体下滑力。下滑土体的分

8、力，受坡上荷载、雨水、静水压力影响。C土体抗剪力。由土质决定，受气候、含水量及动水压力影响。 1、边坡稳定的条件 2、确定边坡大小的因素（主要6个方面）土质、开挖深度、开挖方法、留置时间、排水情况、坡上荷载（动、静、无）或者说：土体的稳定条件是：或者说：土体的稳定条件是：在土体的重力及外部荷载作用下所产生的剪应力剪应力小于土体的抗剪强度小于土体的抗剪强度。QTC滑坡面2021-12-3110二、放坡与护面二、放坡与护面1、直壁（不加支撑）的允许深度： 2、放边坡 （1）边坡坡度）边坡坡度 m坡度系数。mB/H HB1:mi=tg=H/B=1:(B/H)=1:m2021-12-3111（2 2）

9、边坡形式：）边坡形式：斜坡、折线坡、踏步（台阶）式斜坡、折线坡、踏步（台阶）式 （3 3）最陡坡度规定）最陡坡度规定：土质均、水位低、时间短、5m深以内。2021-12-3112深度在5m内的基坑、基槽、管沟边坡的最陡坡度3、边坡护面措施：、边坡护面措施：覆盖法，挂网法，挂网抹面法，土袋、砌砖压坡法，喷混凝土法、土钉墙土的类别边坡坡度（高:宽）坡顶无无荷载坡顶有静静载坡顶有动动载中密的砂土1 :1.001:1.251:1.50中密的碎石类砂土1:0.751:1.001:1.25硬塑的粉土1:0.671:0.751:1.00中密的碎石类粘土1:0.501:0.671:0.752021-12-31

10、13基坑边坡护面方法示意图基坑边坡护面方法示意图（d）土袋或砌石压坡护面）土袋或砌石压坡护面（c）钢丝网混凝土或钢筋混凝土护面）钢丝网混凝土或钢筋混凝土护面（a）薄膜或砂浆覆）薄膜或砂浆覆盖盖（b）挂网或挂网抹砂浆护面）挂网或挂网抹砂浆护面2021-12-3114护脚矮墙护脚矮墙立缘石立缘石拱缘石拱缘石填心土填心土2021-12-3115锚索地梁锚索地梁2021-12-3116锚杆行列式布置锚杆行列式布置, ,间距间距1.253m, ,倾角倾角10200; 岩石护面喷射砼岩石护面喷射砼2021-12-3117石笼网是由热镀锌石笼网是由热镀锌钢钢丝丝或包覆或包覆PVCPVC钢丝编织钢丝编织而成的

11、生态格网结构。而成的生态格网结构。广泛用于渠道河床或广泛用于渠道河床或护岸、护坡。护岸、护坡。 2021-12-3118客车被埋客车被埋, ,车上车上有乘客有乘客3131人人2021-12-3119 1.4 1.4 地下水控制地下水控制 地下水控制地下水控制 (groundwater controlling) (groundwater controlling) 为保证支护结构施工、基坑挖土为保证支护结构施工、基坑挖土 、地下室施工及基、地下室施工及基坑周边环境安全而采取的排水、降水坑周边环境安全而采取的排水、降水 、截水或回灌、截水或回灌措施。措施。方法名称土 类渗透系数(m/d)降水深度(m

12、)水文地质特征 集水明排 填土、粉土、粘性土、砂土 7 20.0 5上层滞水或水量不大的潜水降 水真空井点 0.120.0单级6多级20喷射井点 0.120.0 5含水丰富的潜水、承压水、裂隙水 截 水粘性土、粉土、砂土、碎石、岩溶岩 不 限 不 限 回 灌 填土、粉土、砂土、碎石土 0.1200 不 限地下水控制方法适用条件2021-12-3120方法方法1.1.集水明排集水明排4.4.回灌回灌2.2.降水降水真空井点真空井点 , ,喷射井点喷射井点 , ,管井井点管井井点3.3.截水截水2021-12-3121 一、集水明排一、集水明排: :2021-12-3122GDGD2 21 1 动

13、力压力原理图动力压力原理图(a)(a)水在土中渗流的力学现象水在土中渗流的力学现象;(b);(b)动力压力对地基土的影响动力压力对地基土的影响 1 1、2-2-土颗粒土颗粒w wh2 2F Fh1 1h2 2w wh1 1F FTLFL二、流砂及其防治二、流砂及其防治: :流砂现象流砂现象: :当基坑开挖到地下水位以下时当基坑开挖到地下水位以下时, ,有时坑底土有时坑底土 会进入流动状态会进入流动状态, ,随地下水涌入基坑。随地下水涌入基坑。( (一一) )动水压力动水压力: : 2021-12-3123X = 0X = 0 wwILhhT= =- -= =21wh1 1F - -wh2 2F

14、- -TLF = 0= 0得得:动水压力动水压力 G GD D: 流动中的地下水对土颗粒产生的压力。流动中的地下水对土颗粒产生的压力。GD = = - -T = = - -I I w 2021-12-3124（二）流砂发生的外部条件（二）流砂发生的外部条件 : : 式中式中: - : - 土的浸水密度土的浸水密度( ( 浮密度浮密度 );); - - 土的重力密度土的重力密度; ; - - 水的密度。水的密度。GD = - -wwGD2021-12-31252021-12-3126( (三三) )、流砂的防治、流砂的防治: :1.1.途径途径: : (1)(1)减小或平衡动水压力。减小或平衡动

15、水压力。 (2)(2)改变动水压力的方向。改变动水压力的方向。 (3)(3)截断地下水流。截断地下水流。2.2.方法方法: : （1 1）抢挖法；）抢挖法； （2 2）打钢板桩法；）打钢板桩法； （3 3）水下挖土法；）水下挖土法； （4 4）在枯水季节开挖基坑；）在枯水季节开挖基坑； （5 5）地下连续墙法；）地下连续墙法； （6 6）用井点法降低地下水位；）用井点法降低地下水位； 2021-12-3127三、降三、降 水水: : 作用作用: : 消除流砂（管涌）现象消除流砂（管涌）现象 、稳定土方边坡、稳定土方边坡 、加速土的固结。、加速土的固结。2021-12-3128( (一一) )、

16、真空井点、真空井点:(:(轻型井点轻型井点) )2021-12-31291 1、井点设备、井点设备: :(1)(1)管路系统管路系统: : 滤滤 管管：直径：直径50mm50mm，长，长1m1m、1.2m1.2m、1.5m1.5m 井点管井点管：直径：直径50mm50mm，长，长5 m5 m、6m6m或或7m7m的钢管的钢管 总总 管管：直径：直径100 100 127mm127mm，每段，每段4m4m， 接头间距接头间距 0.8m0.8m 弯联管弯联管：硬塑料透明管：硬塑料透明管 (2)(2)抽水设备抽水设备: : 真空泵设备：真空泵、离心泵、水气分离箱真空泵设备：真空泵、离心泵、水气分离箱

17、 射流泵设备：射流器、离心泵、循环水箱射流泵设备：射流器、离心泵、循环水箱7 76 65 54 43 32 21 18 81000100015001500 滤管构造1-钢管;2-管壁上小孔;3-缠绕的铁丝;4-细滤网;5-粗滤网;6-粗铁丝保护网;7-井点管;8-铸铁头2021-12-31302 2、井点布置、井点布置: :(1)(1)平面布置平面布置 : : 单排布置单排布置：基坑上口宽度：基坑上口宽度 B 6mB=1.85(4.8+1)=10.73m含水层厚度，取含水层厚度，取 H H0 0= H=7.5m= H=7.5m 00lglg)2(366.1xRSSHKQ-=82.08 .58 .4=lss8 .4= sKHSR095.1=m79.4155 .75 .395.1=mFx95.818140=pp2021-12-3151代入公式代入公式 ：（3 3）井点管数量和间距）井点管数量和间距: : 单根井点管的最大出水量：单根井点管的最大出水量： 井点管数量井点管数量 井距井距 标准距离标准距离 D= 0.8 D= 0.8 * *3 = 2.4m D