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1、,基坑支護(hù),2024/12/17,1,7.1,概述,7.1.1,支護(hù)的目的與作用,1,、基坑支護(hù)的目的,(,1,)確?;娱_挖和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工安全、順利;,(,2,)確?;优R近建筑物或地下管道正常使用;,(,3,)防止地面出現(xiàn)塌陷、坑底管涌發(fā)生。,2,、基坑支護(hù)的作用,擋土、擋水、控制邊坡變形。,3,、基坑工程的基本技術(shù)要求,(,1,)安全可靠性;,(,2,)經(jīng)濟(jì)合理性;,(,3,)施工便利性和工期保證性。,7.1.2,支護(hù)結(jié)構(gòu)的類型及適用條件,(,1,)無圍護(hù)放坡開挖;,(,2,)樁墻支護(hù):,它由樁墻結(jié)構(gòu)及支護(hù)結(jié)構(gòu)兩部分組成,樁墻結(jié)構(gòu)有鋼板樁、板樁墻、灌注樁排、地下連續(xù)墻;,支護(hù)結(jié)構(gòu)類型有內(nèi)
2、支撐式、外拉錨桿式、地面錨定式、無錨式等。,(,3,)重力式支護(hù)結(jié)構(gòu):,軟土地基可用深攪樁、旋噴樁、樹根樁等形成重力式的擋土結(jié)構(gòu)。,(,4,)中央開挖施工法:先施工基坑四周排樁,樁內(nèi)放坡開挖后施工中央部分基礎(chǔ)工程,待完工后再挖除排樁內(nèi)側(cè)土體,邊挖邊用支撐桿將支護(hù)排樁與中央部分基礎(chǔ)工程支撐起來,最后再施工周邊基礎(chǔ)工程。,(,5,)開槽施工法:,與中央開挖施工法施工正好相反,先在坑內(nèi)周邊挖槽,用內(nèi)支撐板樁墻法修筑周邊的基礎(chǔ)工程,形成一道重力式擋土墻,再挖除擋土墻內(nèi)的全部土體,構(gòu)筑中央部分的基礎(chǔ)工程。,(,6,)墻前被動(dòng)區(qū)土體加固法:,對(duì)于軟土地基深大基坑,為控制擋墻側(cè)向位移,降低護(hù)樁的入土深度,在
3、基坑開挖前用深攪樁、旋噴法對(duì)墻前土體進(jìn)行加固,加固深度,3,6m,,寬度,5,9m,。,(,7,)逆作法;(,8,)沉井法;(,9,)土釘墻支護(hù);,(,10,)組合型支護(hù)。,兩種以上的支護(hù)方法組合起來使用,既能保證支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全又降低成本。如上部放坡,下部樁墻錨桿支護(hù);錨桿與土釘組合;深攪樁與灌注樁排組合;深攪樁中打入,H,鋼樁組合支護(hù)等。,土釘與樁,-,錨復(fù)合支護(hù),土釘,土層錨桿,鉆孔灌注樁,防滲帷幕,土釘與微型樁組成的復(fù)合支護(hù),微型樁,土釘,土釘與微型樁組成的復(fù)合支護(hù),鋼砼管樁,土釘,基坑支護(hù)工程:,7.1.3,支護(hù)結(jié)構(gòu)方案的選擇,根據(jù),場(chǎng)地,、,地層,、,基坑深度,、,設(shè)備,等條件選擇支
4、護(hù)的方法,并力求做到支護(hù)方案的優(yōu)選及設(shè)計(jì)計(jì)算的正確,具體參考建議:,(,1,),粘性土、粉質(zhì)粘土等強(qiáng)度較高的地基,,當(dāng)基坑深度,H6m,時(shí),用土釘支護(hù),若地下水位高,進(jìn)行降水或施工防滲墻配合來土釘使用;也可采用錨桿樁墻支護(hù)的方案,錨桿層數(shù)不宜超過四層。,(,2,),淤泥質(zhì)或飽和粘性土等軟弱地基,,當(dāng),H7m,時(shí),且只考慮邊坡穩(wěn)定時(shí),優(yōu)先選用水泥土攪拌樁等重力式支護(hù)方案;當(dāng)基坑較深時(shí),可采用地下連續(xù)墻內(nèi)支撐支護(hù)的方案或逆作法施工。,(,3,)對(duì)于,松散的砂土層或粉細(xì)砂土層,,可用化學(xué)注漿加固與樁墻支護(hù)相結(jié)合的支護(hù)方案;其次為土釘支護(hù)及地下連續(xù)墻的施工方案,也可考慮用插筋補(bǔ)強(qiáng)及網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)樹根樁的支護(hù)
5、方案。,(,4,)對(duì)于,防滲止水要求嚴(yán)格的基坑工程,,護(hù)樁間土體宜采用高壓旋噴(或定噴、擺噴)注漿進(jìn)行防滲補(bǔ)強(qiáng)加固;也可用地下連續(xù)墻(內(nèi)支撐、逆作法)或沉井法施工的方案。,(,5,)為節(jié)約投資,,基坑較深時(shí)應(yīng)多采用組合式的支護(hù)方案,,對(duì)于直立性較好的土體,上部放坡開挖(坡深,3,4m,),下部樁墻支護(hù),以減少錨桿層數(shù);亦可采用土釘與錨桿相結(jié)合的支護(hù)方案。,(,6,)對(duì)于,大型基坑,(平面尺寸及深度都較大)工程,可采用中央開挖施工法、開槽施工法等支護(hù)方案;每個(gè)邊坡的支護(hù)方法可以不同。,7.2,支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力及破壞形式,7.2.1,支護(hù)板樁的受力性狀,(,1,)懸臂式板樁,:,插入土體部分視為固定
6、端,上部為自由端;即看作懸臂梁結(jié)構(gòu)。,(,2,)淺埋單錨式板樁,:,插入土體部分視為固定鉸,上部錨拉作用點(diǎn)為活動(dòng)鉸;即看作簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)。,(,3,)深埋單錨式板樁:,插入土體部分視為固定端,上部錨拉作用點(diǎn)為活動(dòng)鉸;即看作靜不定梁結(jié)構(gòu)。,(,4,)多層錨拉式板樁:,插入土體部分視為固定端,上部各個(gè)錨拉作用點(diǎn)為活動(dòng)鉸;即看作連續(xù)梁結(jié)構(gòu)。,7.2.2,支護(hù)板樁的側(cè)向土壓力計(jì)算,1,、側(cè)向土壓力計(jì)算模式,關(guān)于基坑樁墻側(cè)向土壓力計(jì)算模式很多,主要采用的有以下兩大類:,(,1,)以,朗肯、庫倫等理論公式,計(jì)算的土壓力;使用時(shí)應(yīng)注意地基土的,c,、,的取值。計(jì)算時(shí)還應(yīng)考慮地面荷載、地面不規(guī)則幾何形狀等對(duì)樁墻側(cè)
7、土壓力的影響。,土壓力與水壓力可分開計(jì)算,也可合并計(jì)算;合并計(jì)算時(shí)地下水以下土的重度取飽和含水重度,降水后土層按稍濕狀態(tài)考慮。對(duì)于粘性土,可忽略粘聚力,適當(dāng)增加內(nèi)摩擦角來計(jì)算。,(,2,)由土壓力計(jì)等測(cè)定換算的實(shí)測(cè)值為基礎(chǔ)的,土壓力分布模型,(,圖示法,),或側(cè)壓系數(shù)法,,亦稱用,表觀土壓力系數(shù)計(jì)算的土壓力,,圖示法中采用較多的是,Terzaghi,-Peck,所建議的土壓力分布模型法。,砂土 軟,中硬粘土 硬粘土,2,、基坑底樁前土壓力計(jì)算取值,基坑底樁前土抗力常采用的是,朗肯公式,計(jì)算,,由于計(jì)算出來的被動(dòng)土壓力是以極限狀態(tài)為前提,的,當(dāng)被動(dòng)土壓力達(dá)到理論計(jì)算值時(shí),其圍護(hù)結(jié),構(gòu)的變形位移將
8、很大,一般達(dá)到坑深或樁墻高度,的,5%,,這么大的變形位移是基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)所不能,允許的。因此,對(duì)于基坑支護(hù)被動(dòng)土壓力計(jì)算中,,一般取其,折減系數(shù),=0.3,0.5,。,3,、護(hù)樁與土體間的摩擦作用,樁墻支護(hù)結(jié)構(gòu)在土壓力作用下發(fā)生變形變位,時(shí),護(hù)樁和土體之間有相對(duì)位移而產(chǎn)生摩擦力,摩,擦力將使,樁墻后的主、被動(dòng)土壓力減小,;相反確使,樁墻前面的被動(dòng)土壓力增大,。為此進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè),計(jì)時(shí)應(yīng)考慮樁墻與土體的摩擦作用,即將,墻前、后,的被動(dòng)土壓力乘以修正系數(shù),。,但為慎重起見對(duì)主動(dòng)土壓力可不進(jìn)行折減。一般使墻前被動(dòng)土壓力增大的修正系數(shù)可取,K=1.5,2.8,;使墻后被動(dòng)土壓力減小的修正系數(shù)可取,K=
9、1.0,0.35,。修正系數(shù)與土的內(nèi)摩擦角,有關(guān),,值越大,修正系數(shù),K,越大,而,K,越小。,實(shí)際工程設(shè)計(jì)計(jì)算中,為簡(jiǎn)化起見,既不進(jìn)行被動(dòng)土壓力理論計(jì)算值的折減,也不進(jìn)行因摩擦作用而使墻前被動(dòng)土壓力增大的修正。,1,、支護(hù)結(jié)構(gòu)的破壞形式,(,1,)支錨結(jié)構(gòu)系統(tǒng)破壞;,(,2,)板樁底部向基坑內(nèi)側(cè)移,;,(,3,)板樁彎曲破壞;,7.2.3,支護(hù)結(jié)構(gòu)的破壞形式,某復(fù)合土釘支護(hù)基坑整體失穩(wěn)時(shí)照片,邊坡型式的,破壞,(,4,)整體圓弧滑動(dòng);(,5,)基坑底管涌發(fā)生。,2,、支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的問題,(,1,)確保錨桿(支撐)的強(qiáng)度與穩(wěn)定;,(,2,)板樁的入土深度應(yīng)滿足要求;,(,3,)板樁截面尺
10、寸、間距、抗彎強(qiáng)度夠用;,(,4,)基坑底穩(wěn)定驗(yàn)算滿足要求。,7.3,支護(hù)板樁的設(shè)計(jì)計(jì)算,7.3.1,懸臂式板樁的計(jì)算,1,、單排式板樁計(jì)算,2,、雙排式板樁計(jì)算,將雙排樁看做鋼架結(jié)構(gòu)計(jì)算內(nèi)力。,(,1,)雙排樁的,M,max,是單排樁的,75%,;,(,2,)樁頂位移是單排樁的,30,40%,;,(3,)護(hù)樁入土深度是單排樁的,70%,;,7.3.2,單錨式板樁的計(jì)算,1,、,淺埋式單錨板樁的計(jì)算,(簡(jiǎn)支梁法求解),2,、,深埋式單錨板樁的計(jì)算(,等值梁法求,t,1,),(,1,)以,d,點(diǎn)主、被動(dòng)土,壓力強(qiáng)度相等,求,t,0,;,由,得,2,、深埋式單錨板樁的計(jì)算,(,2,)求相當(dāng)梁的錨桿
11、支反力,R,、,t,0,處的支反力,、,M,max,及作用點(diǎn),h,。,(,3,)求護(hù)樁的最小入土深度,t,1,;,(,4,)護(hù)樁實(shí)際埋深為:,7.3.3,多層錨拉板樁的計(jì)算,1,、,支錨結(jié)構(gòu)的層間距布置型式及特點(diǎn),(,1,),等彎矩布置,:各跨度的最大彎矩相等,可充分利用板樁的抗彎強(qiáng)度;但是較深基坑,下部的支錨層距過小,層數(shù)多,不經(jīng)濟(jì)。,(,2,),等反力布置,:各層支錨水平反力基本相等,使錨桿設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化;但當(dāng)基坑較深時(shí),下部的支錨層距過小,層數(shù)多,同樣不經(jīng)濟(jì)。,(,3,),等間距布置,:,支錨結(jié)構(gòu)的上、下排間距基本相同,基坑較深時(shí),減少了支錨層數(shù),較經(jīng)濟(jì);但帶來了較復(fù)雜的計(jì)算量。等間距布置在工
12、程實(shí)際中設(shè)計(jì)最為普遍。,1,、等彎矩布置,h=6wf,y,/Yk,a,1/3,h1=1.11h,h2=0.88h,h3=0.77h,h4=0.70h,h5=0.65h,h6=0.61h,h7=0.58h,h8=0.55h,2,、,等反力布置,h1=0.60h,h2=0.45h,h3=0.36h,h4=0.32h,3,、,等間距布置,7.3.3,多層錨拉板樁的計(jì)算,盾恩法求板樁的入土深度:,按著,1/2,分擔(dān)法可求出各層支錨結(jié)構(gòu)的水平,反力,再乘以,1.35,不均勻系數(shù)就是水平力的設(shè),計(jì)值;通過續(xù)梁可求出,M,max,及作用點(diǎn),h,;,7.4,鋼筋混凝土樁抗彎設(shè)計(jì)計(jì)算,(見鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),此處略),7.5,基坑底穩(wěn)定驗(yàn)算,1,、基坑底隆起,(,1,)地基穩(wěn)定驗(yàn)算;,(,2,)地基強(qiáng)度驗(yàn)算;,2,、,水壓力與基坑底管涌,(,1,)流砂與基坑底管涌,(,2,)承壓水沖潰坑底,