基坑开挖支护及降水PPT课件

1、 在有支护开挖的情况下，基坑开挖一般包括下述内容： 基坑工程勘察； 基坑支护结构的设计和施工； 控制基坑地下水位； 基坑土方工程的开挖和运输； 基坑土方开挖过程中的工程监测； 基坑周围的环境保护。基坑支护开挖包含内容第1页/共102页 围护墙形式分下列类型：支护结构按其工作机理和第一节 支护结构选型第2页/共102页支护结构的选型 挡墙的选型 钢板桩 钢筋混凝土板桩 钻孔灌注桩挡墙 H型钢支柱、木挡板支护挡墙 地下连续墙 深层搅拌水泥土桩挡墙（重力式挡墙） 旋喷桩挡墙（重力式挡墙） 土钉墙第3页/共102页 钢板桩 围护墙选型第4页/共102页 钻孔浇筑桩第5页/共102页 SMW工法和土钉墙

2、第6页/共102页 基坑内支撑 基坑外拉锚内支撑： 钢结构支撑 钢管支撑 H型钢支撑 钢筋混凝土支撑支撑（拉锚）的选型第7页/共102页第8页/共102页钢支撑第9页/共102页支撑平面布置和型式第10页/共102页 护坡桩的支撑主要有以下几种形式：（1）悬臂式护坡桩(无锚板桩) 对于粘土、砂土及地下水位较低的地基，用桩锤将工字钢桩打入土中，嵌入土层足够的深度保持稳定，其顶端设有支撑或锚杆，开挖时在桩间加插横板以挡土。护坡桩的支撑结构护坡桩的支撑结构 第11页/共102页 水平拉锚护坡桩基坑开挖较深施工时，在基坑附近的土体稳定区内先打设锚桩，然后开挖基坑1m左右装上横撑(围檩)，在护坡桩背面挖

3、沟槽拉上锚杆，其一端与挡土桩上的围檩(墙)连接，另一端与锚桩(锚梁)连接，用花篮螺栓连接并拉紧固定在锚桩上，基坑则可继续挖土至设计深度，如图10.3(a)10.3(a)所示。（2）支撑(拉锚)护坡桩第12页/共102页 支护护坡桩基坑附近无法拉锚时，或在地质较差、不宜采用锚杆支护的软土地区，可在基坑内进行支撑，支撑一般采用型钢或钢管制成。支撑主要支顶挡土结构，以克服水土所产生的侧压力。支撑形式可分为水平支撑和斜向支撑。水平支撑见图10.310.3（b)b),斜向支撑见图10.3(c)10.3(c)。 第13页/共102页第14页/共102页（3）土层锚杆 土层锚杆：将受拉杆件的一端(锚固段)固

4、定在边坡或地基的土层中，另一端与护壁桩(墙)连接，用以承受土压力，防止土壁坍塌或滑坡，如图10.410.4所示。 第15页/共102页第16页/共102页第二节 支护结构的计算 重力式支护结构 强度破坏： 稳定性破坏： 倾覆 滑移 土体整体滑动失稳 坑底隆起 管涌 非重力式支护结构 强度破坏： 拉锚破坏或支撑压曲 支护墙底部走动 支护墙的平面变形过大或弯曲破坏 稳定性破坏： 墙后土体整体滑动失稳 挡墙倾覆 坑底隆起 管涌第17页/共102页 图示 1-17 排桩和地下连续墙支护结构的破坏形式（六种）平面变形过大或弯曲破坏拉锚破坏或支撑压曲墙后土体整体滑动失稳底部走动第18页/共102页 图示

5、1-17 排桩和地下连续墙支护结构的破坏形式（六种）坑底隆起管涌第19页/共102页 非重力式支护结构计算支护结构承受的荷载 土压力 Pa=Htg2(45-/2)-2c tg(45-/2) Pp=Htg2(45+/2) +2c tg(45+/2) 水压力第20页/共102页 墙后地面荷载引起的附加荷载 均布荷载q:e2=q tg2(45-/2) 距离支护结构一定距离有均布荷载: h1=l1Htg2(45+/2) e2=q tg2(45-/2) 距离支护结构一定距离有集中荷载第21页/共102页 支护结构的强度计算 中小型工程和非粘性土：等值梁法 粘性土: (刚度较小的钢板桩、钢筋混凝土板桩）

6、弹性曲线法、竖向弹性地基梁法 （刚度较大的灌注桩、地下连续墙） 竖向弹性地基梁法 有限元法：电算第22页/共102页 悬臂式钢板桩 通过试算确定埋入深度t1 将试算求得之t1增加15%，作为 实际所需的入土深度t，以确保 板桩的稳定。 通过试算求入土深度t2处剪力 为零的点g 计算最大弯矩 计算板桩截面tEAEPfhegdbat2t1H第23页/共102页 单锚（支撑）板桩 单锚浅埋板桩： ea=(H+t)Ka ep=tKp MA=0: X=0: MmaxKptteEpKa)tH()tH(eEa)tH(Ep)tH(EaEpHpEaHapa222121212103232EpEaRaEpEaRa0

7、Htep-eaea(Kp-Ka)RaAEpEa第24页/共102页 单锚深埋板桩:等值梁法 基本原理:ab梁一端固定,另一端简支,弯矩图的正负弯矩在c点转折。若将ab梁在c点切断，并于c点置一自由支承，形成ac梁，则ac梁上的弯矩将保持不变，即称ac梁为ab梁上ac段的等值梁。板桩弯矩图tt0yxt- t0PaP0abacb等值梁原理板桩上土压力分布图ABCDHPaP0等值梁第25页/共102页 在计算中考虑板桩墙与土的磨擦作用，将板桩墙前与墙后的被动土压力分别乘以修正系数K和K。对主动土压力则不予折减。 板桩墙前：Kp= K*Kp=Ktg(45+/2) 板桩墙后：Kp= K*Kp=Ktg(4

8、5+/2) 步骤: 计算作用于板桩上的土压力强度,并绘出土压力分布图。（t0深度以下的土压力分布可暂不绘出。） 计算板桩墙上土压力强度等于零的点离挖土面的距离y: Kpy=Ka(H+y)=Pb+Ka y=Pb/(Kp-Ka) 按简支梁计算等值梁的最大弯矩和两个支点的反力。 计算最小入土深度t0： t0=y+x=y+6P0/(Kp-Ka) P0 x= (Kp-Ka)x2/6 实际入土深度t=K2*t0 K2（1.11.2)第26页/共102页 多锚（支撑）板桩 （太沙基皮克实测侧压力基础上的近似方法） 支撑（锚杆）的布置 等弯矩布置 等反力布置 腰梁计算： 板桩入土深度计算：盾恩近似法和等值梁法

9、33 661maxaaKWhWhKWM)15. 01( 22115. 0) 122nhKPhKPPnaa（)(211nnanhhDKP第27页/共102页1.嵌固深度计算(1)悬臂式支护结构挡墙的嵌固深度hd计算:(2)单支点(3)多支点2.内力与变形计算:各计算工况决定 (1)悬臂式支护结构挡墙的弯矩Mc和剪力Vc的计算(2)有支点的支护结构挡墙的弯矩Mc和剪力Vc的计算3.结构计算:(1)内力及支点力设计值的计算(2)截面承载力计算02 . 10aappEhEhazmzcazazmzmzcEEVEhEhMccVVMM0025. 125. 1第28页/共102页 支护结构的稳定验算 整体滑动

10、失稳验算 悬臂式支护结构:条分法 单锚式支护结构:一般不验算 多层支撑(拉锚)式支护结构:一般不验算;圆弧滑动 坑底隆起验算：开挖较深的软粘土基坑时 计及墙体极限弯矩的坑底隆起验算 太沙基和派克考虑挡墙抵抗弯矩的验算基坑的方法 同时考虑c、的坑底隆起验算法 Caguot验算基坑稳定性公式第29页/共102页管涌验算 j管涌 Kj K=1.52.0 抗管涌安全系数j =iw=h/(h+2t)w不发生管涌的条件： Kh/(h+2t)w t (Kh w - h)/2 基坑周围土体变形计算jt/2h t 第30页/共102页 重力式支护结构计算1.滑动稳定性验算 Kh-抗.滑动稳定安全系数,Kh1.2

11、； 基坑边长20m时, Kh1.0。 W-墙体自重（kn/m） -基底墙体与土的摩擦系数2.倾覆稳定性验算 Kq-抗.滑动稳定安全系数,Kq1.2；基坑边长20m时, Kq1.0。 b、hp、 hA-分别为W、Ep、EA对墙趾A点的力臂。AphEEWKAAppqhEhEWbKhpEpAbbEAhAW第31页/共102页 3.墙身应力验算 W1-验算截面以上部分的墙重（N） qu、c-水泥土的抗压强度（N/mm2）、内摩擦角（）、内聚力（N/mm2）B1RA1OiKctgbWEKqbWAu2221第32页/共102页4.土体整体滑动验算：（条分法）cai=ci（1-ac）+ccoi*ac Cai

12、-第i个水泥土桩的平均内聚力（ N/mm2 ） Ci-第i个土条的内聚力（ N/mm2 ） Ccoi-水泥土桩的内聚力（ N/mm2 ） ac -置换率（单位长度内水泥土桩面积与桩墙面积之比）5.坑底隆起和管涌验算与非支护结构相同第33页/共102页1、常用护坡桩施工 （1）深层搅拌水泥土挡土桩施工 深层搅拌水泥土挡土桩：利用水泥作固化剂，将土与水泥强制拌和，使土硬结形成具有一定强度和遇水稳定的水泥土加固桩。深层搅拌水泥土挡土桩施工流程见图10.510.5所示。 若将深层水泥土单桩相互搭接施工，即形成重力坝式挡土墙。常见的布置形式有：连续壁状挡土墙、格栅式挡土墙。( (图10.6)10.6)

13、第三节第三节 基坑开挖施工工艺基坑开挖施工工艺 第34页/共102页第35页/共102页第36页/共102页（2）钢筋混凝土护坡桩 钢筋混凝土护坡桩分为预制钢筋混凝土板桩和现浇钢筋混凝土灌注桩。 预制钢筋混凝土护坡桩施工时，沿着基坑四周的位置上，逐块连续将板桩打入土中，然后在桩的上口浇筑钢筋混凝土锁口梁，用以增加板桩的整体刚度。 现浇钢筋混凝土护坡桩，按平面布置的组合形式不同，有单桩疏排、单桩密排和双排桩，见图10.710.7所示。 第37页/共102页第38页/共102页2、深层搅拌水泥土桩挡墙施工 深层搅拌水泥土桩挡墙，是采用水泥作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地将软土和水

14、泥强制搅拌形成水泥土，利用水泥和软土之间所产生的一系列物理-化学反应，使软土硬化成整体性的并有一定强度的挡土、防渗墙。 施工机具 深层搅拌机：中心管喷浆和叶片喷浆 配套机械：灰浆搅拌机、集料斗、灰浆泵。第39页/共102页 施工工艺： 定位 预搅下沉 制备水泥浆 提升、喷浆、搅拌 重复上、下搅拌 清洗、移位 提高水泥土桩挡墙支护能力的措施 1.卸荷 2.加筋 3.起拱 4.挡墙变厚度第40页/共102页3、钢板桩施工 1.常用钢板桩的种类2.钢板桩打设前的准备工作 设置位置平面布置接缝处防渗止水 钢板桩的检验与矫正 导架安装 沉桩机械的选择3.钢板桩的打设 打设方法的选择:单独打入法屏风打入法

15、 钢板桩的打设:插桩打桩(垂直度) 钢板桩的转角与封闭4.钢板桩的拔除 拔除顺序拔除时间桩孔处理 第41页/共102页 施工实例 上海华亭宾馆主楼29层，建筑面积75611m2。 持力层为淤泥质粉质粘土。 基础结构为桩基加箱形基础，主楼用500*500*44100（26m+18.1m)的长桩，裙房分别400*400*17500和400*400*13500的短桩，观光电梯井用609、=11 l=47500的钢管桩。 主楼地下室一层，埋深-6.65m，地下室底板厚1200mm，为梁板式结构。 裙房地下室埋深-6.50m，底板厚500mm。 观光电梯井基础埋深-8.00m-9.00m。第42页/共1

16、02页 该工程周围有交通干道和高层建筑，场地狭小，挖深大，所以无法放坡开挖。因此，决定外围用封闭式钢板桩加以支护。靠近已有高层建筑的一面，为防止回灌井点的回灌水影响基坑的降水效果，因而采用了长12m的”拉森”式钢板桩，其他部位分别采用了长9m的和长12m的槽钢，做为钢板桩用。钢板桩为单锚板桩，拉杆多用225，长度为16、17.5和20m，锚碇亦用槽钢。 整个工程用了716t、1910根钢板桩，总土方量为52109m3 。第43页/共102页4 .SMW工法施工（ 劲性水泥土搅拌桩法 ） SMW工法的特点和适用条件 特点：止水防渗好，占地小，工期短 支承荷载 构造简单，施工方便，成本低，工期短

17、适用条件：以粘土和粉细砂为主的松软地层 SMW工法施工 工艺流程 施工要点第44页/共102页 地下连续墙施工：在地面上采用专用挖槽机械设备，按一个单元槽段长度(一般68m)，沿着深基础或地下构筑物周边轴线，利用膨润土泥浆护壁开挖深槽。 地下连续墙施工过程主要划分为三个阶段：准备工作阶段、成槽阶段和浇筑混凝土阶段。地下连续墙按单元槽段逐段施工，每段施工程序如图10.810.8所示。 5 5、地下连续墙施工、地下连续墙施工 第45页/共102页第46页/共102页第47页/共102页（1）地下连续墙挖槽机械设备的选择 挖槽机械设备主要是深槽挖掘机、泥浆制备搅拌机及处理机具。地下连续墙挖掘机械有多

18、头钻、挖掘机及抓斗式挖掘机。（2）浇筑导墙结构 为了保证挖槽竖直并防止机械碰撞槽壁，成槽施工之前，在地下连续墙设计的纵轴线位置上开挖导沟，在沟的两侧浇筑混凝土或钢筋混凝土导墙。准备工作准备工作第48页/共102页（3）制备护壁泥浆 地下连续墙施工是利用泥浆护壁成槽。泥浆的作用是维持直立槽壁面的稳定性，利用泥浆循环携带出挖掘土渣，同时泥浆还能降低钻具温度，减少磨损。通常用机械将膨润土搅拌成泥浆；控制泥浆性能的指标有密度、粘度、失水量和泥皮性质。 第49页/共102页 地下连续墙施工单元槽段的长度，既是进行一次挖掘槽段的长度，也是浇筑混凝土的长度。 划分单元槽段时，还应考虑槽段之间的接头位置，以保

19、证地下连续墙的整体性。 开挖前，将导沟内施工垃圾清除干净，注入符合要求的泥浆。 成槽施工成槽施工第50页/共102页 机械挖掘成槽时应注意以下事项： 挖掘时，应严格控制槽壁的垂直度和倾斜度。 钻机钻进速度应与吸渣、供应泥浆的能力相适应。 钻进过程中，应使护壁泥浆不低于规定的高度；对有承压力及渗漏水的地层，应加强泥浆性能指标的调整，以防止大量水进入槽内危及槽壁安全。 成槽应连续进行。成槽后将槽底残渣清除干净，即可安放钢筋笼。第51页/共102页 地下连续墙槽段之间的垂直接头，作为基坑开挖的防渗挡土临时结构时，要求接头密合、不夹泥；作为主体结构侧墙或结构部分的地下墙，除要求接头抗渗挡土外，还要求有

20、抗剪能力。 非抗剪接头常采用接头管的形式。 钢筋笼按单元槽段组成一个整体。 槽段接头与钢筋笼槽段接头与钢筋笼第52页/共102页6、支护结构的监测 监测目的 监测项目及测点布置 监测项目 测点布置 监测设备 钢筋计: 工作原理 使用方法 土压力计 孔隙水压力计 测斜仪 监测数据的整理和报警标准第53页/共102页第四节 地下水控制与基坑开挖 地下水控制 边坡稳定 基坑土方开挖第54页/共102页地下水控制 为什么必须进行地下水控制 补偿性基础 地下水位较高的软土地区 流砂 边坡失稳 地基承载力下降 降水:集水明排和井点降水 截水 回灌第55页/共102页 补偿性基础(compensated f

21、oundation) 又称浮基础。在结构设计中使建筑物的重量约等于建筑位置挖去土重（包括水重）的基础。当建筑物的重量等于挖去的土重时，称“全补偿性基础”，此时土中的应力无变化；如挖去的土重只相当于建筑物的部分重量时，称“部分补偿性基础”。可减少建筑物的沉降，充分利用地下空间。由于开挖较深，施工较困难，需考虑基坑的支护结构、降低地下水、防止坑底隆起和管涌等问题。高层建筑中常用。第56页/共102页 水在土中渗流的基本规律 达西定律： v=Q/A=k(H/L)=ki 一维渗流情况（图2-1） Q=k(H/L)A 渗透系数:k (m/d,cm/s)渗流/流线/层流/紊流/物理意义/透水性 渗流速度v

22、（m/d,cm/s）:v=Q/A=k(H/L) 或v=ki 水力梯度:i=H/L 两个问题: A、L、v 适用于砂及其他较细颗粒的土中，孔隙较大时产生紊流；Ip特别大的粘土：v=k(i-i)一、地下水的基本特性第57页/共102页 等压流线与流网 水在土中稳定渗流（水流情况不随时间而变，土的孔隙比和饱和度不变，流入任意单元体的水量等于自单元体流出的水量以保持平衡），地下水头值相等的点连成的面,称为“等水头面”，在平面或剖面上表现为“等水头线”（等势线，等压流线）。 由等压流线与流线所组成的网称为“流网”。等压流线与流线正交。 潜水与层间水 潜水：从地表至第一层不透水层之间含水层中所含的水。水无

23、压力，重力水。 层间水：夹于两不透水层之间含水层中所含 的水。无压层间水和 承压层间水第58页/共102页二、动水压力和流砂 动水压力 单位体积土中土颗粒骨架所受到的压力总和。(kN/m3) GD=-T=-Wi (图2-5 动水压力原理图 P10) 流砂 产生条件: GDW 多发生在颗粒级配均匀而细的粉、细砂等砂性土中。粘土和粉质粘土、砾石均不易发生流砂。 危害：基坑泥泞、坍塌、基础滑移 防止措施：降水和防水帷幕第59页/共102页三、降低地下水的方法 轻型井点：一层降水深度不超过6m 确定井点系统的布置方式 确定基坑的计算图形面积 计算涌水量： 单井涌水量：无压完整井： 群井涌水量 无压完整

24、井：rRssHKQlglg)2(336. 10lglg)2(336. 1xRssHKQ第60页/共102页 无压非完整井： 承压完整井： 承压非完整井： 基坑的假想半径x0：对于矩形基坑a/b5时, 抽水影响半径R: 抽水影响半径深度H0:查表0000025 . 0lglg)2(366. 1hlhhrhxRssHQo0732xlgRlgKMs.QMlMrlMxRKMsQ25 . 0lglg73. 20Fx 0HKsR575第61页/共102页 井管数量: n=Q/q 井管平均间距: 校核y0:36522Klrlvrqcc)(2nBLb)lg1(lg366. 1002xnRKQHy第62页/共1

25、02页 喷射井点： （820m k=0.120m/d） 主要设备：喷射井管、高压水泵（或空气压缩机）和管路系统。 井点布置：b10m双排布置；环状布置。井点间距23.5m。 井点系统的安装与使用： 施工工艺程序： 注意事项 ： 井点堵塞：原因、预防 喷射扬水器失效、井点倒灌：原因、预防 工作水压力升不高：原因、预防第63页/共102页 电渗井点 在降水井点管的内侧打入金属棒（钢筋、钢管等），连以导线。以井点管为阴极，金属棒为阳极，通入直流电后，土颗粒自阴极向阳极移动，称电泳现象，使土体固结；地下水自阳极向阴极移动，称电渗现象，使软土 地基易于排水。用于k0.1m/d的土层。 第64页/共102

26、页深井井点 在深基坑周围埋置深于基底的井管，依靠深井泵或深井 潜水泵将地下水从深井内扬升到地面排出，使地下 水位降至 坑底以下。 适用于k较大（10250m/d）；土质为砂土、碎石土；地下水丰富、降水深（1050m）、面积大的情况。 深井井点系统设备：深井、井管、深井泵和集水井等。 深井井点布置：200250m2 深井井点埋设与使用 施工工艺程序； 井点埋设与使用阶段的注意事项 。真空深井泵： 设备：井管、滤头、电动机和真空泵。 也适用于低渗透性的粉砂、粉土和淤泥质粘土。降水深度达818m，降水服务范围达200m2左右。第65页/共102页四、截水 截水帷幕：在基坑开挖前沿基坑四周设置隔水围护

27、壁（亦称隔水帷幕）。 类型：水泥土搅拌桩挡墙、高压旋喷桩挡墙、地下连续墙。 作用：挡水和档土 厚度：满足防渗要求，k1.0*10-6cm/s 插入深度：l=0.2h-0.5b 侧向截水与坑内井点降水结合或侧向截水与水平封底结合。水平封底采用化学注浆或旋喷注浆法。第66页/共102页 五、回灌 回灌措施包括回灌井点、回灌砂井、回灌砂沟等。 回灌井点： 在降水井点与要保护的已有建（构）筑物之间打一排井点，在井点降水的同时，向土层中灌入一定数量的水，形成一道隔水帷幕，使井点降水的影响半径不超过回灌井点的范围，从而阻止回灌井点外侧的建（构）筑物下的地下水的流失。第67页/共102页回灌井点（砂井、砂沟

28、）布置 与降水井点的距离不宜小于6m 间距：降水井点的间距和被保护物的平面布置 回灌井点（砂井）宜进入稳定降水曲线面下1m，且位于渗透性好的土层中，过滤管的长度应大于降水井点过滤管的长度。 设置水位观测井回灌井点（砂井、砂沟）施工要点： 埋设方法与质量要求 抽灌平衡 设置高位回灌水箱 宜采用清水 回灌井点与降水井点应协调控制第68页/共102页工程实例 上海友谊商店工程 上海友谊商店平面尺寸为68m*36m，筏基，基坑挖深近5m，相距10m处有30年代建造的5层电台大楼，亦为筏基。该处表层为厚23的褐黄色砂质粉土。施工时为防止产生流砂采用井点降水，为防止电台大楼产生过大的沉降，在电台大楼与友谊

29、商店之间埋设了一排8m长的产生回灌井管，注水压力约0.05Mpa。结果在降水开挖基坑到基础工程完成的136d中，实测电台大楼的平均沉降只34mm，最大沉降为7mm，最小处为零，友谊商店在降水施工过程中未对电台大楼产生有害的影响，证明回灌井点是有效的。第69页/共102页边坡稳定 边坡滑动失稳： 边坡土体中的剪应力大于土的抗剪强度。 研究土体边坡稳定的两类方法： 利用弹性、塑性或弹塑性理论确定土体的应力状态；（极限分析法） 假定土体沿着一定的滑动面滑动而进行极限平衡分析。第70页/共102页深基坑土方开挖 土方开挖方案 无支护结构的基坑开挖：放坡开挖 特点：面积大，四周空旷 上海市标准基坑工程设

30、计规程规定：开挖深度不超过4.0m的基坑，当场地允许、经验算能保证土坡稳定时，可采用放坡开挖；开挖深度不超过4.0m的基坑，有条件采用放坡开挖时，宜设置多级平台分层开挖，每级平台的宽度不宜小于1.5m。 地下水位在坑底以上，开挖前采用井点法坑外降水。 护面措施第71页/共102页 有支护结构的基坑开挖：垂直开挖 盆式开挖：先挖除基坑中间部分的土方，后挖除挡墙四周土方的开挖方式。优点：挡墙的无支撑暴露时间短，利用挡墙四周所留土堤阻止挡墙的变形。缺点：挖土及土方外运速度较岛式开挖慢。多用于较密支撑下的开挖。工程实例：上海香港广场基坑开挖 岛式开挖：保留基坑中心土体，先挖除挡墙四周土方的开挖方式。常

31、用于无内撑围护开挖（如土层锚杆）或采用边桁架等大空间支撑系统的基坑开挖 。 挖土机械及土方外运第72页/共102页 土方开挖注意事项 基坑开挖的时空效应 先撑后挖，严禁超挖 防止坑底隆起变形过大 防止边坡失稳 防止桩位移和倾斜 对邻近建（构）筑物及地下设施的保护 积极保护法 工程保护法 （地基加固、结构补强、基础托换、隔断法、开挖期跟踪注浆、施加支撑预应力、协调施工进度）第73页/共102页第五节 土层锚杆 土层锚杆的发展与应用 土层锚杆的构造 土层锚杆的设计 土层锚杆的施工第74页/共102页土层锚杆的发展与应用 土层锚杆（土锚）是一种新型的受拉构件，一端与支护结构等联结，另一端锚固在土体中

32、，将支护结构和其他结构所承受的荷载（侧向的土压力、水压力以及水的浮力和风力带来的倾覆力等）通过拉杆传递到处于稳定土层中的锚固体上，再由锚固体将传来的荷载分散到周围稳定的土层中去。土层锚杆不仅用于临时结构，而且在永久性建筑工程中亦得到广泛应用。 岩石锚杆 1958 原联邦德国 非粘性土层 70年代 我国 软粘土第75页/共102页土层锚杆的构造 组成：锚头、锚头垫座、支护结构、钻孔、防护套管、拉杆、锚固体、锚底板（有时无）。 土层锚杆根据主动滑动面，分为自由段lf（非锚固段）和lA锚固段。第76页/共102页第77页/共102页土层锚杆的设计 材料选择 锚杆布置 锚杆的承载力 锚杆的稳定性第78

33、页/共102页 材料选择： 钢绞线、粗钢筋 2232 高强度钢 水泥：普通硅酸盐水泥 #325以上 细骨料：粒径小于2mm的中细砂 含泥量3% 有害物质1% 土锚杆布置 土锚间距：取决于支护结构承受的荷载和每根锚杆能承受的拉力值。 土锚倾角：一般为1525，且不宜大于45。 土锚层数：取决于支护结构的截面和其承受的荷载。最上层锚杆的上面应有足够的覆土厚度。第79页/共102页 土锚杆的承载力（极限抗拔力） 拉杆的极限抗拉强度；拉杆与锚固体之间的极限握裹力；锚固体与土体间的极限侧阻力。 土锚杆极限抗拔力的基本公式： 土体抗剪强度z 非高压灌浆的锚杆： 高压灌浆的锚杆： 土锚杆的设计容许荷载：极限

34、抗拔力/安全系数 安全系数受多种因素影响。 一般临时性的土锚杆采用的安全系数应不小于1.3。qAdzDdzDQFPlZZlZZzugz11122221tan0hkCztan Cz第80页/共102页 土锚的稳定性 通常认为土锚锚固段所需的长度要满足承载力的要求，而土锚所需的总长度取决于稳定的要求。 土锚的稳定性分为整体稳定性和深部破裂面稳定性， 其破坏形式如图示。 整体失稳：一般采用瑞典圆弧滑动面条分法。 稳定安全系数1.5。 深部破裂面稳定：德国Kranz的简易计算法。第81页/共102页5 . 1maxhhsTTkEaGbacQdE1E1GEaQ-Tmax）（）（）（tantan1tant

35、antan11maxahhhahEEGEET第82页/共102页土层锚杆的施工 施工前的准备工作 钻孔 安放拉杆 压力灌浆 张拉和锚固 土锚的试验第83页/共102页 施工前的准备工作 充分研究设计文件、地质水文资料、环境条件 编制施工组织设计 修建施工便道及排水沟，安装临时水、电线路，保证供水、排水和供电。 认真检查锚杆原材料型号、品种、规格，核对质检单，必要时进行材料性能试验。 进行技术交底，明确设计意图和施工设计要求。 钻孔 钻孔机械的选择：回转式、螺旋、旋转冲击 钻孔方法的选择：干作业、水作业 成孔质量第84页/共102页 安放拉杆 锚杆自由段的防腐和隔离 钢筋拉杆 钢丝束 钢绞线 插

36、入锚杆时对中措施：定位器、撑筋环 压力灌浆 作用：形成锚固段、防止钢拉杆腐蚀、充填土层中的孔隙和裂缝 灌浆液：水泥砂浆或水泥浆 灰砂比：1：11：2 ，水灰比0.380.45，水泥：#425 ，细骨料2mm 灌浆方法：一次灌浆，二次灌浆第85页/共102页 张拉和锚固 养护78天后，锚固段强度大于15Mpa并达到设计强度等级的75%以上； 张拉设备与预应力结构张拉所用设备相同，锚具选用与锚杆匹配。 张拉顺序 土锚的试验 基本试验（极限抗拔力试验）：循环加、卸荷法，最大的试验荷载不宜超过锚杆体承载力标准值的0.9倍。 验收试验：拉拔试验 最大的试验荷载取到锚杆轴向受拉承载力设计值第86页/共10

37、2页第六节 土钉墙和喷锚 土钉墙的设计与施工 喷锚的设计与施工第87页/共102页土钉墙的设计与施工 土钉墙的特点和适用范围 类型：钻孔注浆型、打入型、射入型 特点 安全可靠：整体刚度和稳定性、增强土体破坏的延性 缩短基坑施工工期 施工机具简单、易于推广 经济效益较好 局限性：天然“凝聚力”、坡面无水渗出、软土不宜 适用范围： 第88页/共102页 土钉墙的设计 土钉墙的构造要求： 土钉墙的设计计算： 内容： 开挖基坑的几何尺寸设计 土钉的几何尺寸设计 土钉的抗拔力验算 土钉墙的整体稳定验算 土钉的抗拔力验算： 土钉墙的整体稳定验算：条分法ujjkTT 025. 1第89页/共102页 土钉墙

38、的施工 施工流程： 几个问题： 分层分段开挖：高度、长度 喷射混凝土的作业要求：混凝土配合比、分段 面层中钢筋网的铺设 ： 验收：土钉抗拔力试验、喷层厚度及外观检查第90页/共102页喷锚的设计与施工 特点和适用范围 原理： 特点： 造价低 工期缩短 占用空间小 安全可靠、稳定性好 适用范围： 流砂、淤泥、厚杂填土、饱和软土等不良地质条件下的深基坑。第91页/共102页 喷锚与土钉墙的不同之处： 构造 工作原理 适用范围 喷锚支护设计 方案设计的必要条件： 设计方法： 非支护条件下的边壁稳定性分析 计算确定支护的各项参数 支护条件下的边壁稳定性校核 喷锚支护施工第92页/共102页 深基坑支护

39、桩间 土喷锚施工作法案例分析第93页/共102页 健翔大厦位于北京市朝阳区祁家豁子, 总建筑面积63015m2,建筑物包括主楼（地上13层，地下3层）、裙房( 地上16层，地下3层) 和外扩地下车库( 纯地下3层)等。基础埋深- 17.260m, 采用梁式筏板基础, 于2004年8月中下旬开始降水, 9月中旬开始挖土, 2005年5月初完成地下结构。该工程东、南、北三面紧邻已有建筑, 西邻高速公路。周围所有建筑物均比本工程基础埋置深度浅得多。第94页/共102页1、桩间土喷锚存在的问题 健翔大厦基坑支护采用土钉、桩锚结合的支护结构, 其中桩间土喷锚施工作法为: 在桩间土上直接挂菱形钢丝网片,

40、用约50 cm长的小土钉直接固定在土上,由于钢丝网片未与两侧桩连接成整体, 再加上冬期施工喷锚混凝土措施不力, 因此冬施后期桩间土上喷锚混凝土出现局部开裂及脱落现象; 开春后随着气温升高, 桩间土面喷锚混凝土开裂及脱落现象较为严重, 并且出现了局部土体渗水而引起少部分土体的掉落, 给槽底施工人员及边坡造成安全隐患。 为确保施工安全, 决定对桩间土喷锚混凝土部位进行处理; 但由于涉及面广、工期紧及现场作业条件限制等, 修补及返修处理工作耗费大量人工及材料, 进度也受到一定影响。 上述实例反映出桩间土喷锚施工存在的问题。为此有必要对桩间土喷锚施工作法进行探讨。第95页/共102页第96页/共102页2 桩间土喷锚钢丝网片与两侧桩连接方法 桩间土侧面喷锚时所挂的菱形钢丝网片须与两侧桩形成良好的连接。目前有以下两种作法。2.1 方法一( 1) 先修整桩间土, 挂网( 成品菱形网片) 。( 2) 在两根桩内侧桩身上用钻头打一引导洞, 在洞中打入14锚筋, 打入深度不小于6 cm, 其竖向间距约为1m, 然后在钢筋上焊接14水平筋, 搭接长度不小于10