大跨及高层建筑基坑工程施工

2.高层建筑基坑工程施工高层建筑基坑工程施工,主要解决的问题:1.基坑支护2.地下水控制3.土方开挖2.1

建筑基坑支护建筑基坑(building

foundation

pit)——为进行建筑物(包括构筑物

)基础与地下室的施工所开挖的地面以下空间.基坑支护

(retaining

and

protecting

for

foundation

excavation)——为保证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.一、基坑支护的作用:挡土和截水,保证基坑侧壁的稳定.二、基坑支护的设计原则:(一)分类:

1.承载能力极限状态2.正常使用极限状态(二)基坑侧壁安全等级基坑侧壁安全等级及重要性系数Υ0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Υ0一级支护结构破坏、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基坑变形的监控值

(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)设计内容1.基坑支护结构均应进行承截能力极限状态的计算，2.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,尚应对基坑周边环境及支护结构变形进行验算.3.地下水控制计算和验算.三、基坑支护结构的选型:支护结构水泥土挡墙式排桩与板墙式边坡稳定式深层搅拌水泥土桩墙高压旋喷桩墙板桩式排桩式板墙式组合式逆作拱墙式土钉墙喷灌支护钢板桩混合土板桩型钢横挡板钢管桩、预制混凝土桩钻孔灌筑桩挖孔灌筑桩现浇地下连续墙预制装配式地下地下连续墙高应力区加筋水泥土墙加筋水泥土桩

（SWM工法)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.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、基坑支撑的选型钢结构支撑坑内支撑钢筋混凝土支撑顶部拉锚坑外拉锚土层锚杆拉锚五、基坑支护(支撑)的破坏形式承载力破坏稳定性破坏a)拉锚破坏或支撑压曲b)支护破坏(底部走动)c)平面变形过大或弯曲破坏d)整体失稳e)基坑隆起f)管涌和流砂12 3

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、水平荷载标准值的计算:0wphzhdhwahZjajke

(一).对于碎石土及砂土：1.当计算点位于地下水位以上时：eajkajkKai2cik

Kai2.当计算点位于地下水位以下时：a

i

m

h

K j wa

wa

a

i

w

z

hj wa2

c

i

k

Keaj

k

ajkKa

i式中——第i层的主动土压力系数，——作用于深度 处的竖向应力标准值，——三轴试验,确定的第i层土固体不排水（快）剪粘聚力标准值；——三轴试验确定的第i层土固体不排水（快）剪内摩擦角标准值；——计算点深度；-22ai tg

(45Kik)；°

ikKaiajkcikjzz

jm

jhwa

——基坑外侧水位深度；——计算系数，当

hwa

≤h 时，取

1，当——水的重度。hwa＞h

时，取零；waw——计算参数，当

z

j

＜h时，z

j

取

z

j，当

z

j

≥h 时，z

j

取

h；(二)、对于粉土及粘性土：eajk

ajkKai

2cik Kai(三)、当按以上规定计算的基坑开挖面以上水平荷载标准值小于零时，应取零。

rk

m

j

·z

j——深度Zj以上土的加权平均天然重度。式中:mj(2)计算点位于基坑开挖面以下时:

rk

mh

·h——开挖面以上土的加权平均天然重度。式中:

m

h(四)、竖向应力标准值的计算:ajk

rk

0k

1k1.自重竖向应力rk

:(1)计算点位于基坑开挖面以上时:2.地面附加荷载引起的竖向应力ok:

0k

q0okq03.地面局部荷载引起的竖向应力1k

:1b01k qb0

2b1

1kq1b

1 b045º45º45º七、水平抗力标准值的计算

:

ojzhwpepjkzhd(三)基坑底面竖向应力标准值:+2K

piiktg(45°2

)(一)对于砂土及碎石土:epjk

pjkKpi

2cik

Kpi

zj

hwp1

Kpi

w式中

pjk

——作用于基坑底面以下深度Zj处的竖向应力标准值;K

pi

——第i层的被动土压力系数；(二)对于粉土及粘性土：epjk

pjkKpi

2cik Kpi

pjk

mj·z

j式中 mj

——深度Zj以上土的加权平均天然重度。八、基坑支护结构的内力计算:常用方法:等值梁法、弹性线法、竖向弹性地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2.2钻孔灌注混凝土排桩支护一、平面布置:二、竖向布置:腰梁(middle

beam)——设置在支护结构顶部

以下传递支护结构与锚杆或内支撑点力的钢筋混凝土梁或钢梁.

dhh排桩排桩(piles

in

row)——以某种桩型按队列式布置组成的基坑支护结构.冠梁冠梁(top

beam)——设置在支护结构顶部的钢筋混凝土连梁.腰梁三、构造要求:悬臂式排桩结构桩径不宜小于600mm,桩间距应根据排桩受力及桩间土稳定条件确定.四、施工要求:平面位置

≤

50

mm垂直度 ≤

0.5%冠梁:混凝土强度等级≥C20,构造配筋.≥

桩径≥400

mm五、嵌固深度计算:（一）悬臂式支护结构:hdh

p∑Epj∑Eaihaho悬臂式支护结构嵌固深度计算简图∑M0=

0hp∑Epj

-1.2ha∑Eai≥0式中:∑Epj

——

桩、墙底以上的基坑内侧各土层水平抗力标准值的epjk合力之和;hp

——

合力∑Epj作用点至桩、墙底的距离;∑Eai

——

桩、墙底以上的基坑外侧各土层水平

荷载准值的

eaik

合力之和;ha

——

合力∑Epj作用点至桩、墙底的距离;1.2

——

支护结构(排桩)稳定分项系数.要求:

hd≥0.3h（二）单层支点支护结构:

1.支点力的计算:（1）

确定O´点: ea1k=ep1k式中:

ea1k——水平荷载标准值;ep1k——水平抗力标准值.（2）计算Tc1∑Mo´=0Tc1(hT1+hc1)+hp1∑Epc-ha1∑Eac=0得:式中:hT1——支点至基坑底面的距离;hc1——基坑底面至设定弯矩零点位置的距离.hd∑Epc∑Eacha1h单层支点支护结构支点力计算简图Tc1hT1h

c1h

p1o′ep1k ea1kha1∑Eac-hp1∑EpcTc1=hT1+

hc12.嵌固深度计算:∑Mo=

0hp∑Epj+Tc1(hT1+

hd)-1.2

ha∑Eai≥0要求: hd

≥0.3hohdh

p∑Epj∑Eaihah单层支点支护结构嵌固深度计算简图Tc1hT1（三）多层支点支护结构:多层支点支护结构的支点力的计算与单层支点的计算方法是一样的.嵌固深度设计值hd的计算采用

—— 圆弧滑动简单条分法.1.基本原理:采用“

简单条分法”

.

又称瑞典条分法或费兰纽斯(Fellenius)法.=式中:Ms

=

ω

·

eMr=τ·

L·

RMsｅMr αRGCD0BAτ边坡稳定分析简图结论:当K>1.0 表示边坡稳定当K=1.0

表示边坡处于极限平衡状态当K<1.0 表示边坡不稳定抗滑力矩K=滑动力矩ωL=R*

α2.规范结论:∑Cikli+∑(q0bi+ωi)cositgik-

∑(q0bi+ωi)sini≥0式中:Cik、ik——最危险滑动面上第i土条滑动面上土的固结不排水(快)剪粘聚力、内摩擦角标准值;li——第i土条的弧长:bi——第i土条的宽度:——整体稳定分项系数,应根据经验确定,当无经验时可取1.3:ωi——作用于滑裂面上第i土条的重量,按上覆土层的天然土重计算;i——第i土条弧线中点切线与水平线夹角:h0——嵌固深度计算值.3.查表法:（1）嵌固深度设计值:hd =

1.1h0式中:h0——嵌固深度计算值.（2）嵌固深度计算值:h0=

n0h式中:n0——嵌固深度系数,查表:（3）粘聚力系数:

=Ck/

h式中:Ck、k——土层固结不排水(快)剪粘聚力、内摩擦角标准值;

——土的天然密度.k7.510.012.515.017.520.022.525.027.530.032.535.037.540.042.50.003.182.241.691.281.050.800.670.550.400.310.260.250.15<0.10.022.872.031.511.150.900.720.580.440.360.260.190.14<0.10.042.541.741.291.010.740.600.470.360.240.190.13<0.10.062.191.541.110.810.630.480.360.270.170.12<0.10.081.891.280.940.690.510.350.260.15<0.1<0.10.101.571.050.740.520.350.250.13<0.10.121.220.810.540.360.22<0.1<0.10.140.950.550.350.24<0.10.160.680.350.24<0.10.180.340.24<0.10.200.24<0.10.22<0.1嵌固深度系数n0表(地面超载q0

=

0)六、抗渗要求:hd≥1.2

(h-hwa

)

ohdhwah（4）要求:

hd

≥

0.2h渗透稳定计算简图七、例题:某高层建筑基坑深h=6.0m,周围有建筑物及道路,不充许放坡开挖,采用悬臂式钢筋混凝土排桩支护.土层为砂土,土的平均内摩擦角=30°,土的平均粘聚力C=0,平均重度

=18KN/m³,无地下水,基坑侧壁安全等级为二级,

求

排桩嵌固深度设计值hd解:本例题为悬臂式支护结构的排桩Ka=tg²(45°-)=

0.33Kp=tg²(45°+)=

3.0030°230°2对于砂土有:eajk=ajk·Ka

=Zka(当Z<h时)hka(当Z≥h时)pjk·Kepjk

=

p=

ZKp得：当Z=h=6.0m时：eajk=

hka= 18*6*0.33= 35.64（kN/m²）当Z=hd时：epjk

=

hd

Kp= 18* hd

*3= 54

hd（kN/m²）o∑Epj∑Ea1ha2h=6mhphdha1∑Ea2有∑

M0

=

0hp∑Epj

-1.2

(

ha1∑Ea1

+

ha2∑Ea2

)≥0式中： ∑Epj=epjk·hd=

27hd²hd∑Ea1=

*35.64*6=106.92（kN/m）h1=∑Ea2=35.64

hdh2=hd213hp =

12*6+hd=（2+hd

）13121o∑Epj∑Ea1ha2h=6mhphdha1∑Ea2代入上式：hd

= 27hd² -1.2*1.00[(2+hd)*106.92+hd*35.64

hd]≥0化简：9hd³ -

21.38hd²

-128.3hd

– 256.6≥0解得：hd≥5.7（m）要求：hd≥0.3h = 0.3*6 = 1.8（m）取：

hd= 5.7（m）1213、，置...1平、-·, ,·'\l＇，、{'";'{;.•.

F'•r••,,！令.:;I,,':-\J

!

寸.r:.-;｀兰： \(.,;、．，-.喝嘈2.3 地下连续墙地下连续墙

(diaphragm)——用机械施工方法成槽浇灌钢筋混凝土形成的地下墙体.B一、工艺原理:L导墙H二、

工程特点:1.适用于各种土质条件2.施工时振动小,噪音低3.可在各种复杂条件下进行施工4.防渗性能好5.可用于“逆筑法”施工6.可作为防渗墙,挡土墙,地下结构的边墙和建筑物的基础三、适用范围:适用于各种地质条件,特别适用于密集建筑中建造深基础四、施工工艺：设泥浆池，

制备泥浆┐┌泥浆循环，排渣↓↓确定墙位→筑导墙→分段挖槽→清底→吊放接头管→吊放钢筋笼→水下浇筑混凝土LB12

3456(b)(c)

(d)(a)(e)(f)地下连续墙施工工艺1-导墙

;2-泥浆液面

;3-挖槽机具

;4-接头管

;5-钢筋骨架

;6-导管;7-混凝土

;B-墙厚

;L-单元槽段长度(一)

筑导墙：1.构造:2.作用:(1)挡土墙(2)基准墙(3)承重墙(4)存液墙B>1.5

m地下水位泥浆(二)

泥浆护壁：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.作用:护壁、排渣、冷却、润滑.2.泥浆的制备:(1)制备泥浆(2)自成泥浆(3)半自成泥浆3.泥浆的成分护壁泥浆的种类及其主要成分Q

=(1)按泥浆重复使用次数进行估算

:4.泥浆的需要量:V

N 式中:Q——泥浆总需要量

(m³)V——设计总挖土量

(m³)N——泥浆重复使用次数

,国外统计为1.2～2.0(2)按泥浆损失量进行计算:式中:n——单元槽段数量B1——浇筑混凝土时的泥浆回收率

,一般为

60～80%B2——泥浆消耗率

,一般为

10～20%Q

=+VVnVnB1(1-100

)(n-1)+100B2(三)

单元槽段的划分：影响因素:1.地质条件2.地面荷载3.起重机的起重能力4.混凝土的浇筑强度:L

≤B·H4Q式中:Q——混凝土的浇筑强度;B——墙宽;

H——墙高5.泥浆储备池的容量:容量

V≥2(

L*

B

*

H

)综合以上因素:地下连续墙单元槽段长度可根据槽壁稳定性及钢筋笼起吊能力划分,宜为L=4～8m,一般取6m(四)挖槽机械：分类挖斗式冲击式回转式铲斗凿刨式单头钻双头钻吊索式蚌式抓斗导杆式钻头冲击式8

7654

、

600

SF

型多头钻1.3.3地下连续墙嵌岩铣削钻成槽机1.3.3地下连续墙嵌岩铣削钻(五)施工接头：1.接头管式接头:2.接头箱式接头:3.隔板式接头:(六)水下浇筑混凝土---导管法五、设计计算：地下连续墙的设计计算(嵌固深度,支护结构支点力)方法与混凝土排桩支护相同.六、构造要求:(一)水下灌注混凝土地下连续墙混凝土强度等级宜大于C20,地下连续墙作为地下室外墙时还应满足抗渗要求.(二)地下连续墙墙段之间的连接接头形式,在墙段间对整体刚度或防渗有特殊要求时,应采用刚性、半刚性连接接头.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、质量标准:地下连续墙的质量检验标

准1.3.3

地下连续墙-钢支撑1.3.3 SMW（Soil

Mixing

Wall）工法施工1.3.3 SMW（Soil

Mixing

Wall）工法施工1.3.3 SMW（Soil

Mixing

Wall）工法施工1.3.3 SMW（Soil

Mixing

Wall）工法施工1.3.3 SMW（Soil

Mixing

Wall）工法施工1.3.3 SMW（Soil

Mixing

Wall）工法施工2.4水泥土墙水泥土墙cement-soil

wall——由水泥土桩相互搭接形成的格栅状、壁状等形式的重力式结构水泥土搅拌桩分类高压旋喷注浆桩一、施工工艺:

(一)准备工作(二)材料要求:1.一般采用强度为32.5级的普通硅酸盐水泥;2.水泥掺入比——是指水泥质量与被加固土的质量之比。即：

=*100％掺量一般不低于7%，常选用12%

～

16%掺加的水泥质量被加固的软土质量(三)成墙方法:1.深层搅拌法2.高压喷射注浆法(四)平面布置:1.置换率e:水泥土面积(An)与水泥土挡土结构面积(A)的比例.即: e

=AnA[例]e

=AnA=

(2250×2700)-(1350×900)2250×2700= 0.8土 质淤 泥淤泥质

土粘性土,砂土e≥0.8≥0.7≥0.62.构造要求考虑截水作用时,桩的有效搭接宽度不宜小于150mm不考虑截水作用时,桩的有效搭接宽度不宜小于100mm135022509002700二、嵌固深度计算:(一)嵌固深度设计值hd宜按圆弧滑动简单条分法确定。(二)对于碎石土及砂土,当坑内作用有渗透水压力时:hdhwah渗透稳定计算简图hd≥1.2

(h-hwa

)

o(三)要求:

hd

≥

0.4h三、墙体厚度计算:水泥土墙厚度设计值b应根据抗倾覆稳定条件计算.(一)底部位于粘性土或粉土时:ohdph∑Epj∑Eaieaikhahepikb∑Mo=

0倾覆力矩:Ms=ha∑Eai抗倾覆力矩:MT=hp∑Epj+cs(h+hd)要求:

MT

≥

Mshp∑Epj+cs(h+hd)≥

ha∑Eaib²2b²2代入:

0——基坑重要性系数;1.2——分项系数.得:

b≥式中:

cs——水泥土墙的平均重度;(二)底部位于碎石土或砂土时:∑Mo=0倾覆力矩:Ms=

ha∑Eai

2(1.20

ha∑Eai-hp∑Epj)cs(h+hd)抗倾覆力矩:(h+2hd-hwa-hwp)]MT=hp∑Epj+[cs(h+hd)-要求:

MT

≥

Ms代入:

0——基坑重要性系数;1.2——分项系数.得:

b

≥b²2w210*(1.20ha∑Eai

-hp∑Epj)

5cs(h+hd)-20w(2h+3hd-hwp-2hwa)

式中:

w——水的重度;hwa——基坑外侧水位深度;hwp——基坑内侧水位深度.(三)要求:b

≥

0.4h四、例题:某基坑地质条件如图所示,土层为粉土.开挖深度h=5m,嵌固深度hd=3.6m,水泥土墙平均重度cs=22KN/m³,基坑侧壁安全等级为三级,

0=0.90.求:水泥土墙的厚度b.解:对于粉土有:b ≥b

2[1.20

(h1∑Ea1

+

h2∑Ea2

)-hp∑Epj]

cs(h+hd)hhdCk=0

k=15

°=20KN/m³o∑Epi∑Ea2h2hhphdb59KN/m²`wh1∑Ea1112.68KN/m²`Ka=tg²(45°-))= 0.59Kp=tg²(45°+= 1.69对于粉土有:eak

=

ak·Ka

–2Ck

Ka=

Zka(当Z<h时)=

hka(当Z≥h时)epk

=

pk·Kp

+

2Ck

Kp=

pk·Kp

15°2

15°2得：当Z=h=5.0m时eak=hka

=20*5*0.59=59(KN/m²)当Z=hd时epk=hdkp

=20*3.6*1.69=121.68(KN/m²)有： ∑Ea1

=*59*5=

147.5(KN/m)h1=3.6+∑Ea2=3.6*59=

212.4(KN/m)h2

= 1.8(m)12

1 * 5 = 5.27(m)3hp

=得:

b

≥得: b ≥3.23(m)要求： b ≥

0.4h=0.4*5=2.0(m)取: b = 3.23(m)∑Epj= 1

*121.68*3.6=

219(KN/m)2*3.6

=

1.2(m)

1 32*[1.2*0.9(5.27*147.5+1.8*212.4)-1.2*219]22*(5+3.6)1.3.2

水泥土墙2.5

土钉墙支护土钉墙(soil

nailing

wall)——采用土钉加固的基坑侧壁土体与护面等组成的支护结构.一、组成和构造:1.土钉:钢筋或钢管,长度=(0.5～1.2)h,间距宜为

1～2m,与水平面夹角宜为

5º～20º2.钢筋网:钢筋直径宜为

6～10mm,间距宜为

150～300mm.3.喷射混凝土:强度等级不宜低于C20,面层厚度不宜小于

80mm.二、特点:1.安全可靠2.可缩短基坑施工工期3.施工机具简单,易于推广4.经济效益较好三、土钉抗拉承载力计算:单根土钉抗拉承载力计算:1.250Tjk

≤

Tuj 式中:Tjk——第j根土钉受拉荷载标准值.Tjk

=

ζeajksxjszj/cosaj式中: ζ——荷载折减系数.eajk——第j个土钉位置处的基坑水平荷载标准值;sxj·szj

——第j根土钉与相邻土钉的平均水平、垂直间距;aj

——第j根土钉与水平面的夹角.Tuj

=s

πdnj∑qsikli

1 q0β21liTujhTuj——第j根土钉抗拉承载力设计值.对于基坑侧壁安全等级为三级时,可按下式计算:（β+k）/2土钉抗拉承载力计算简图1—喷射混凝土面层

;

2—土钉dnj

——第j根土钉锚固体直径;qsik——土钉穿过第

i层土土体与锚固体极限摩阻力标准值;li——第j根土钉在直线破裂面外穿越第

i稳定土体内的长度,破裂面与水平面的夹角为.式中:s

——土钉抗拉力分项系数,取1.3;2β+

k四、土钉墙整体稳定性验算:21Wih土钉墙应根据施工期间不同开挖深度及基坑底面以下可能滑动面采用圆弧滑动简单条分法,按下式进行整体稳定性验算:oq0Tnjbi整体稳定性验简图1—喷射混凝土面层

;

2—土钉cikLis+s(i+q0bi)costgiknj j jj jtgik]-sk00i i i(

+q

b

)sin

≥0ni=12式中: n

——滑动体分条数;m

——滑动体内土钉数;k

——整体滑动分项系数,可取1.3;0

——基坑侧壁重要性系数;bi

—— 第i分条宽度;ni=1m+

T [cos(

+

)+

1

sin(

+

)j=1ni=1五、施工与检测1.分类:(1)钻孔注浆型土钉(2)打入型土钉(3)射入型土钉2.施工工艺:基坑开挖→喷射底层混凝土→钻孔安设土钉→注浆→绑扎钢筋网→喷射面层混凝土→坡面设置（防水处理）3.要求:

(1)上层土钉注浆体及喷射混凝土面层达到设计强度的70%后方可开挖下层土方及下层土钉施工.(2)土钉注浆材料应符合下列规定①注浆材料宜选用水泥浆或水泥砂浆;水泥浆的水灰比宜为0.5,水泥砂浆配合比宜为1:1～1:2(重量比),水灰比宜为0.38

～0.45;②水泥浆、水泥砂浆应拌合均匀,随拌随用,一次拌合的水泥浆,水泥砂浆应在初凝前用完.(3)土钉成孔施工宜符合下列规定.①孔深允许偏差50

mm②孔径允许偏差5

mm③孔距允许偏差100

mm④成孔倾角偏差5

%12l4边挖土边筑土钉墙支护FLIIMfl

｝'.

•ii1-1II//II1.2.1

土钉墙1.3.1

土钉墙2.6

钢板桩支护一、分类:无锚板桩

-----

悬臂板桩

(h

<

4m)浅埋板桩深埋板桩有锚板桩等弯矩布置等反力布置单锚(h=4～10m)多锚(h>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-钢柱二、截面:1.平板式;2.波浪式;3.Z型断面三、钢板桩的破坏方式

:1.板桩底端向外移动2.板桩弯曲破坏3.锚碇系统破坏32154 （b）（c）（a）板桩破坏情

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、钢板桩设计的“三要素”:1.板桩入土深度

hd2.板桩截面弯矩

M3.锚杆拉力

Rt五、钢板桩拔除:基坑回填后,一般要拔除钢板桩,以便重复使用.常用的拔桩方法有:振动锤拔桩起重机与振动锤共同拔桩六、适用范围:软弱土层及地下水位较高的基坑.2.7

其他形式支护结构一、叠袋挡土墙支护叠袋式挡土墙支护系用编织袋或草袋装碎石(或土、砂砾石)堆砌成重力式挡土墙作为基坑的支护.二、钢筋混凝土板桩三、逆作拱墙支护逆作拱墙支护结构,系在有条件的基坑工程,将支护墙在平面上作成(圆形、椭圆形)全封闭拱墙,也可作成局部拱墙.使支护墙受力起拱的作用,减小支护截面,提高支护刚度,同时为基坑开挖提供较大空间.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、喷锚网支护喷锚网支护(简称喷锚支护),其形式与土钉墙支护类似,是在开挖边坡表面铺设钢筋网,喷射混凝土面层.并在其上形成孔但不是埋设土钉,而是埋设预应力锚杆,借助锚杆与周围土体间的粘聚力,使具有更大的锚固力与边坡土体共同工作.组成稳定的复合体,对边坡起支护作用,使边坡土体获得稳定.五、型钢桩横挡板支护型钢桩横挡板支护,系沿挡土位置处先设型钢桩到预定深度.然后边挖方,边将挡土板塞进两型钢桩之间,组成由型钢与挡土板复合而成的挡土支护结构.六、旋喷桩帷幕墙旋喷桩帷幕墙,是利用高压设备把水泥浆喷射进土体,并与其混合,凝聚固结为人工帷幕墙.它具有较好的防渗止水性能,适用于对防渗止水要求较高的基坑挡土.12132111-1(a)1 4 (b)型钢桩横挡板支护(a)型钢桩横挡板;(b)预制式水泥土固化挡墙1-型钢桩;2-横向挡土板;3-木楔;4-预制混凝土板;5-背面注入浆液止水七、挡土灌注桩与水泥土桩组合支护为了提高挡土灌注桩的抗渗透功能,一般在挡土排桩的基础上在桩间再加设水泥土桩以形成一种挡土灌注桩与水泥土桩相结合的支护体系.211-11挡土灌注桩与水泥土桩组合支护1-挡土灌注桩;2-水泥土桩八、排桩内支撑支护对深度较大,面积不大,地基土质较差的基坑,在基坑内沿围护排桩竖向设置一定支承点组成内支撑式基坑支护体系.1 2 2345内支撑结构构造1-围檩;2-纵、横向水平支撑;3-立柱;4-工程桩或专设桩;5-围护排桩(或墙)钢支撑（H

型钢）钢支撑（钢管）混凝土环形支撑混凝土支撑钢-混凝土组合支撑钢-混凝土组合支撑钢-混凝土组合支撑钢-混凝土组合支撑2.8

土层锚杆支撑:土层锚杆

(soil

anchor)——由设置钻孔内

、端部伸入稳定土层中的钢筋或钢绞线与孔内注浆体组成的受拉杆体.一、锚杆构造:组成:锚头、杆体和浆体

.锚杆长度

=

自由段

L1

+

锚固段

L2二、工程应用:1.地下建筑和深基坑开挖中的支撑.2.水工建筑、船坞、升船台等结构中挡土墙的支撑.3.挡土墙、水坝等结构中用土层锚杆防止滑坡.4.在特殊结构中用土层锚杆来解决一些特殊要求.三、锚杆分类:临时性锚杆1.按使用要求:永久性锚杆一般锚杆2.按承力方式:3.按施工方式:预应力型高压注浆扩孔锚杆机械扩孔锚杆普通型

(非预应力型)四、锚杆布置:1.锚杆层数

:锚杆上下排垂直间距不宜小于2m,锚杆锚固体上覆土层厚度不宜小于4

m.2.水平间距

:水平间距不宜小于1.5

m.3.倾角:宜为15º～25º,且不宜大于45º.式中:

Td——锚杆水平拉力设计值：

Td=1.250TcTc——锚杆水平拉力计算值；θ——锚杆与水平面的倾角

;Nu——锚杆轴向受拉承载力设计值

:qπ五、锚杆计算:1.锚杆承载力:锚杆承载力计算应符合下式规定:Td

Nu·cos

21d

2)]ql[dkl

jsjksik i-+

2c(d+

d․N

u

=

S․1

式中:

d1

—— 扩孔锚固体直径;d

—— 非扩孔锚杆或扩孔锚杆的直孔段锚固体直径;li—— 第i层土中直孔部分锚固段长度;lj—— 第j层土中扩孔部分锚固段长度;qsik、qsjk—— 土体与锚固体的极限摩阻力标准值;Ck—— 扩孔部分土体粘聚力标准值;s——锚杆轴向受拉抗力分项系数.可取1.32.锚杆杆体截面面积:

(1)普通钢筋:As≥(2)预应力钢筋:Ap≥As、Ap——普通钢筋、预应力钢筋杆体截面面积;ƒy、

ƒpy——普通钢筋、预应力钢筋抗拉强度设计值.3.锚杆长度:(1)自由段长度lf:lf=lt·sin(45º-TdƒycosTdƒpycos1k)/sin(

45º+2

k+

)2式中:

lt—— 锚杆锚头至基坑底面以下外侧荷载标准值与内侧抗力标准值相等处的距离;k

——土体各土层厚度加权内摩擦角标准值;—— 锚杆倾角;锚杆自由度长度不宜小于5m,并应超过潜在滑裂面1.5m.即lf

≥5.0m.(2)锚固段长度la

:la应由设计确定,且la

≥4.0m.土层锚杆锚固长度不宜小于4.0m.))45º-2Olflt锚杆自由段长度计算简图(3)锚杆长度l:l=lf+la+

ly式中:

ly—— 外露长度之和.锚杆外露长度须满足台座、腰梁尺寸及张拉作业要求.4.稳定性:土层锚杆的稳定性,分为整体稳定性和深层滑缝稳定性两种.(1)整体失稳:整体失稳时,土层滑动面的支护结构的下面,由于土体的滑动,使支护结构和土层锚杆失效而整体失稳,对于整体失稳应按

“圆弧滑动简单条分法”计算.(2)深层滑缝失稳:当支护结构、土体、土层锚杆的共同作用超过土层受力的安全范围,因而从支护结构底部处剪力面开始向支护结构的拉结方向形成一条深层滑缝,造成倾复.对于深层滑缝失稳,可按英国学者

Locher于1969年提出的简化计算方法——代替墙法计算.①通过锚固段中点c,向上作直线cd,cd即为代替墙.在该垂直面上作用有主动土压力E1.②通过c点与假想支承点b(可近似取底端)连一直线bc,bc即为深层滑缝线.其上作用有深层滑缝面的反力Rn,Rn的作用方向与bc线的法线间成n角,

n称为“标称内摩擦角”.③

abcd土体的重量为G. ④

Rn,E1,G三力平衡⑤求出n⑥则土层锚杆的稳定安全系数:K

=>1.0GE1GRnE1dcbn-a

)

nRn(a) (b)土层锚杆深部破裂面稳定性简化计算

tg

tgn六、锚杆施工

:1.施工工艺:

定位→钻孔→安放杆体→灌浆→养护→(张拉)锚固→开挖下层土方干作业钻进法要求:锚杆钻孔水平方向孔距在垂直方向误差不宜大于100mm,偏斜度不应大于

3%普通杆体:钢筋或钢管3.安放杆体预应力杆体:钢丝束或钢绞线(束)2.钻孔水作业钻进法土层锚杆施工的主要设备为钻孔机,选用方法如下:钻机类型适用土层钻机类型适用土层回转式钻机粘性土、砂性土旋转冲击式钻机粘性土、砂砾、卵石类、岩石及涌水地基螺旋式钻机无地下水的粘土、粉质粘土及较密砂层潜孔冲击钻孔隙率大,含水率低土层4.灌浆:(1)作用:①形成锚固段;②防止锚杆杆体锈蚀;③充填土层中的孔隙和裂缝.(2)方法:①一次灌浆法②二次灌浆法(3)要求:①注浆管宜与锚杆杆体绑扎在一起,一次注浆管距孔底宜为100～200mm,二次注浆管的出浆孔应进行可灌密封处理.②浆体应按设计配制,一次灌浆应选用灰砂比1:1

～

1:2、水灰比0.38

～

0.45的水泥砂浆,或水灰比0.45

～

0.5的水泥浆,二次高压注浆宜使用水灰比0.45

～

0.55的水泥浆.③二次高压注浆压力宜控制在2.5

～

5.0MPa之间,注浆时间可根据注浆工艺试验确定或一次注浆锚固体强度达到5MPa后进行.5.张拉和锚固:(1)普通杆体:灌浆后用螺杆、帮条锚固.(2)预应力杆体:≥15MPa①锚固段混凝土强度≥75%cu,k②杆体:con≤75%pyk(put)锚杆的压水钻进成孔锚杆挖孔灌注桩挡墙护壁的形式哈尔滨万达商业广场深基坑支护钢板桩支护方式,基坑深度10m哈尔滨万达商业广场支护示意图φ ，锚杆，友谊路-6.30腰梁冠梁自然地面

冠梁φ管桩φ管桩φ管桩华能热网附属工程煤基坑支护华能热网附属工程煤基坑支护施工局部剖面图锚桩作法图挖土标高自然地面锚桩?273自然地面钢丝绳?22一面街3#住宅楼深基坑支护重力式围护结构，钢板桩支护一面街3#住宅楼深基坑支护重力式围护结构，钢板桩支护一面街3#住宅楼深基坑支护重力式围护结构，钢板桩支护一面街3#住宅楼深基坑支护重力式围护结构，钢板桩支护哈尔滨医科大学门诊保健大楼工程位于东大直街与鞍山街交叉口处，西邻培训中心，东北向相邻食堂及实验楼，建筑主入口面向东大直街。本工程总建筑面积61865m2，主体建筑22层，裙楼5层、6层，地下3层，建筑总高度97.30m。开工时间为2002年12月。本工程地下3层，基坑深度约为18.5m，地下水位线位于-21.5m左右，基坑支护采用桩锚支护体系，护壁桩采用混合桩型，桩径600mm，最长桩为23m。医大门诊保健大楼工程简介正在兴建的哈

医

大一院

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图。本报记者张清云摄医大门诊保健大楼深基坑支护桩锚支护,基坑深18.5m