基坑开挖支护工程要点课件

1、 基坑监测规范学习 2022/9/2011.7 土方开挖1.土方工程的准备2.定位放线3.基础的开挖4.地基验槽定位放线定位放线的目的是: 为了确定基坑(槽)开挖,轴线和墙线的具休位置,控制开挖的深度.1.定位放线的方法 仪器方法,例如:全站仪. 龙板板与测量仪器相结合.1.用仪器将角桩位置确定2.沿角桩向外沿长1.5m设置龙门板3.根据控制点用水准仪将0.000确定在龙门板上3.用经纬仪把轴线投到龙门板上4.放灰线1.7.4 深基坑土方开挖采用方法：分层开挖，先撑后支第一次土方开挖：将地表土挖运出去2022/9/206场地整平和基坑降水（降至基底0.51.0m）后，进行第一道支撑结构施工，浇

2、筑锁口圈梁并安设支撑2022/9/207进行二层或多层开挖时，需预留设坡道，以便汽车上下，坡道两侧有时需加固2022/9/209第三次土方开挖注意：在开挖过程中，随着土的挖出，下层土可能会回弹将导致建筑物后期沉降量加大2022/9/2010解决方法：加速建造主体结构，或逐步利用基础的重量来代替被挖去土体的重量2022/9/2011基坑开挖过程中和开挖后，均应保证井点降水正常进行，防止地基浸水2022/9/2012第二道支撑结构施工2022/9/2013第四次土方开挖在挖至设计标高后，尽快浇筑垫层和底板2022/9/2014地基验槽地基验槽的目的在于检查地基是否与勘察设计资料相符合验槽由建设单位

3、组织地质探察部门、设计院、建设、监理单位及施工有关人员参加，共同检验做出记录并签字。无验槽程序不得进行下一道工序施工。验槽时必须具备的资料和条件：（1）勘察、设计、建设（或监理）、施工等单位有关负责及技术人员到场；（2）基础施工图和结构总说明；（3）详勘阶段的岩土工程勘察报告；（4）开挖完毕、槽底无浮土、松土（若分段开挖，则每段条件相同），条件良好的基槽。 观察的内容： 1.观察槽壁、槽底的土质情况，验证基槽开挖深度，初步验证基槽底部土质是否与勘察报告相符，观察槽底土质结构是否被人为破坏。2.基槽边坡是否稳定，是否有影响边坡稳定的因素存在，如地下渗水、坑边堆载或近距离扰动等（对难于鉴别的土质，

4、应采用洛阳铲等手段挖至一定深度仔细鉴别）。3.基槽内有无旧的房基、洞穴、古井、掩埋的管道和人防设施等 钎孔布置表槽宽（cm）排列方式钎探深度（m）钎探间距（m）80100中心一排1.51.5100200两排错开1/2钎孔间距，距槽边20cm1.5200以上梅花形1.51.5第一次土方开挖2022/9/2021第一道支撑结构施工2022/9/2022第二次土方开挖2022/9/20232022/9/20242022/9/20262022/9/2027第四次土方开挖2022/9/2029第一节 基坑围护结构类型 第二节 基坑工程设计内容 第三节 支护结构的受力及破坏形式第四节 基坑围护结构内力计算

5、第五节 基坑稳定性计算第六节 常见围护结构构造设计第十章 基坑围护结构一、基坑围护结构的分类1 边坡支护结构：土钉墙支护变形较大，适用于2、3级非软土地基，深度不大于12米，软土浅基坑（深度不超过5米）；地下水高于基坑底，需降水或截水第一节 基坑围护结构的类型一、基坑围护结构的分类2 重力式围护体系 不设置支撑或锚杆的自立式墙体结构，墙体 厚度较大，通过墙体自重、墙体与地基的摩擦力、墙体在开挖面以下受到土体的被动抗力平衡水土压力，维持边坡稳定。工业及民用：深搅桩、旋喷桩、树根桩水工：钢架重力式挡土墙、沉井式重力挡土墙、混合式重力挡土墙第一节 基坑围护结构的类型深层水泥土搅拌桩适用条件： 2、3

6、级基坑;施工范围内地基承载力不宜大于150kPa;基坑深度不大于6m.一、基坑围护结构的分类桩（墙）式围护体系 围护墙、支撑、防水帷幕组成，墙体 厚度较小，通过墙体插入地下一定深度和在开挖面上设置支撑或锚杆系统平衡墙后的水土压力和维持边坡稳定。挡土墙：钢筋混凝土地下连续墙柱列式钻孔灌注桩钢板桩钢筋混凝土板桩支撑：内支撑、土层锚杆第一节 基坑围护结构的类型槽钢钢板桩 由槽钢并排或正反扣搭接组成。槽钢长68m，多用于深度不超过4m的基坑。顶部宜设一道支撑或拉锚。 钢板桩 钢板桩 常用6001000mm，是支护结构中应用最多的一种。宜形成排桩挡墙，顶部浇筑钢筋混凝土圈梁。但施工难以做到相切，挡水效果

7、差。 钻孔灌注桩挡墙 开挖侧 开挖侧 适用于土质较好、地下水位较低的地区。型钢或支柱按一定间距打入，支柱间设木挡板或其它挡土设施。 H型钢水泥土搅拌墙当基坑深度较大，悬臂挡墙的强度和变形不能满足要求时，需增设支撑系统。支撑系统：内支撑，外拉锚（顶部拉锚土层锚杆拉锚） 支撑（拉锚）的选型二、基坑围护结构的选型 围护墙体和支撑结构体系的材料型式和布置方式选择依据：规范规程岩土工程勘察资料工程环境条件：临近建筑、道路、地下管线、障碍物主体工程设计资料：规模、特点、设计图纸场地施工条件地区工程经验 经综合比较，确保安全可靠前提下，选择切实可行、经济合理的方案。第一节 基坑围护结构的类型二、基坑围护结构

8、的选型遵循原则：基坑围护结构构件不应超出用地范围；基坑围护结构的构件不能影响主体工程结构构件的正常施工；基坑平面形状尽可能采用受力性能好的圆形、正多边形和矩形。具体选型方案见P308 表12-5 参考规范： 建筑基坑支护技术规程(JGJ120-99)； 上海市基坑工程设计规程（DBJ08-61-97）第一节 基坑围护结构的类型一、主要设计内容环境调查和基坑安全等级确定围护结构选型围护结构设计计算围护结构稳定性验算节点设计降水设计土方开挖方案基坑监测要求及方案第二节 基坑工程的设计内容1、基坑安全等级第二节 基坑工程的设计内容建筑基坑支护技术规程(JGJ120-99)规定：安全等级 破坏后果0一

9、级支护结构破坏、土体失稳或变形过大对基坑周边环境及地下结构施工影响严重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上海市基坑工程设计规程（DBJ08-61-97）规定：1、一级基坑工程： （1）支护结构作为主体结构的一部分； （2）基坑开挖深度大于、等于10m； （3）距基坑边两倍开挖深度范围内有历史文物、近 代优秀建筑、重要管线需严加保护时。2、 除一级和三级以外的均属二级基坑工程；3、开挖深度小于7m，且周围环境无特别要求时，属三级基坑工程。第二节 基坑工程的设计内容

10、一 支护结构上的荷载第三节 支护结构的受力及破坏形式自重施工阶段水土压力墙后地面荷载及临近建筑基底引起的附加荷载 计算方法参见“第二章 地下结构的荷载 3节 岩土体压力的计算”和“第七章 地下连续墙结构 2节 结构设计”支护结构上的荷载计算要点 二、 支护板桩的受力性状（1）悬臂式板桩： 插入土体部分视为固定端，上部为自由端；即看作悬臂梁结构。（2）浅埋单锚式板桩： 插入土体部分视为固定铰，上部锚拉作用点为活动铰；即看作简支梁结构。（3）深埋单锚式板桩： 插入土体部分视为固定端，上部锚拉作用点为活动铰；即看作静不定梁结构。（4）多层锚拉式板桩： 插入土体部分视为固定端，上部各个锚拉作用点为活动

11、铰；即看作连续梁结构。第三节 支护结构的受力及破坏形式 二、 支护结构的破坏：强度破坏 稳定性破坏 第三节 支护结构的受力及破坏形式 三、支护结构应满足的要求（1）确保锚杆（支撑）的强度与稳定；（2）板桩截面尺寸、间距、抗弯强度够用； （3）板桩的入土深度应满足要求；（4）基坑底稳定验算满足要求。第三节 支护结构的受力及破坏形式第四节 基坑围护结构内力计算一、计算方法：经典方法、弹性地基梁法、有限元法 经典法： 围护结构看作为一竖放的粱，支点为支撑点或反弯点，支撑点为不动点，成为一个多支点的梁受墙后土压力的作用。这种方法可近似计算围护结构的内力和支撑力，但误差大，且不能计算出围护结构的位移，如

12、二分之分割法、等值粱法等。 第四节 基坑围护结构内力计算 弹性地基梁法 围护结构简化为一单位宽度的竖放的弹性地基梁，梁受墙后土压力的作用，土的作用则用一系列的土弹簧来代替，计算土弹簧刚度方法则可有e法、m法、c法等，支撑或锚杆也可用一系列的弹簧来代替。山肩帮男法、弹性法和弹塑性法，该方法考虑了土、结构和支撑或锚杆的共同作用，结合增量法可以考虑复杂的施工过程，方法简便，关键是土体弹簧刚度的确定，该方法是目前工程应用的主流方法，已足可以满足工程设计的需要。 第四节 基坑围护结构内力计算 有限元法弹性杆系有限元法：围护结构作为一空间二维结构体来计算，土的作用则像弹簧地基梁法一样，用土压力和土弹簧来代

13、替支撑或钳杆也用弹簧来代替，特点是可以考虑空间结构的作用；连续介质有限元法：把土休和围护结构一起划分单元来计算，其可以考虑土体的复杂的本构关系、时空效应等，但较复杂。第四节 基坑围护结构内力计算二、竖向剖面分析的弹性杆系有限单元法 计算原理：矩阵位移法与弹性地基梁法的组合 ：取纵向单位宽度，将其视为竖放的弹性地基梁，将结构剖分为梁单元，支撑为二杆桁架单元。开挖面下墙前地层对结构约束作用视为一系列弹簧单元。 第四节 基坑围护结构内力计算 计算原理：结构剖分 ：挡土结构沿竖向每隔12m划分一个单元，单元节点尽可能设置在结构的截面、荷载突变处、地基基床系数变化段、支撑或锚杆的作用点处。外荷载：墙背侧

14、土压力为主动土压力，郎肯理论计算。被动侧由墙体位移产生的抗力，由弹簧地基提供。第四节 基坑围护结构内力计算二、竖向剖面分析的弹性杆系有限单元法 计算原理：静力平衡条件：结构节点的外荷载与单元内荷载相平衡。位移为基本变量，单元与相连接的节点位移相协调。变形协调条件：单元节点位移为基本变量，单元与相连接的节点位移相协调。物理方程：第四节 基坑围护结构内力计算二、竖向剖面分析的弹性杆系有限单元法 计算原理：静力平衡条件：结构节点的外荷载与单元内荷载相平衡。位移为基本变量，单元与相连接的节点位移相协调。变形协调条件：单元节点位移为基本变量，单元与相连接的节点位移相协调。物理方程：第四节 基坑围护结构内

15、力计算二、竖向剖面分析的弹性杆系有限单元法 计算原理：计算方法：全量法 增量法第四节 基坑围护结构内力计算二、水平支撑体系计算：支撑体系的水平位移（1）支撑体系位移（2） 框架刚体的平移和转动。计算模型：简化为平面框架第四节 基坑围护结构内力计算二、水平支撑体系计算：分析方法：利用结构有限元计算软件输入支撑体系结构几何参数，计算支撑水平变形刚度。 输入地层参数，计算挡土墙水土压力； 输入挡土墙结构几何参数，计算挡土墙内力，最大水平位移。判断最大水平位移是否小于允许值，如满足要求，计算出支撑的内力，进行配筋计算或钢支撑强度和稳定性验算。如不满足要求，重新调整支撑的几何参数，以提高其水平刚度，重新

16、计算。 调整支撑体系高程；增大支撑杆件截面尺寸；加大挡墙厚度或嵌固深度。第五节 基坑稳定性计算基坑抗隆起验算 基坑整体稳定性验算坑底抗渗流稳定验算承压水稳定验算对于悬壁支护结构，假定土体沿墙体底面滑动，认为墙体底面以下为一圆弧，如图所示。产生滑动力的是 和q,抵抗滑动的则为土体抗剪强度。滑动力与抗滑力对O点力矩平衡；对于多道支撑结构，取最下道支撑与围护墙的交点为O点。qzABOCDHE一 基坑抗隆起验算 （1）圆弧滑动抗隆起验算第五节 基坑稳定性验算对于非理想粘性土，土的抗剪强度AB面上 应为水平侧压力，取BC面上将滑动力矩与抗滑力矩分别对圆心O取矩，得CE面上抗滑动力矩将上式积分并整理后得抗

17、隆起安全系数为达稳定，避免基坑隆起，必须满足 如要严格控制地面沉降，则需增加挡墙入土深度，或进行坑底土体加固，提高土体抗剪强度，使该系数达到1.52.0。 （2）地基承载力假定法验算式中Nc承载力系数，条基取5.14；c土的不排水抗剪强度， kPa ；b土的容重，kPa；D支护结构入土深度,m;H-基坑开挖深度，m；q地面荷载， kPa ；第五节 基坑稳定性验算二 整体稳定性验算:瑞典圆弧滑动面条分法验算 R第五节 基坑稳定性验算三 坑底抗渗流稳定验算:（1）Terzaghi-Pech 法土的水下重度；大于1.2；略算法第五节 基坑稳定性验算三 坑底抗渗流稳定验算:土的水下重度；1.21.5；

18、（2）规程规定方法当基坑地下水的向上渗流力 时土颗粒处于悬浮状态，于是坑底产生管涌现象。不发生管涌的条件应为：第五节 基坑稳定性验算四 承压水影响验算:坑底黏土层厚度；考虑安全度一 桩（墙）围护结构1 验算内容 围护结构和地基的整体抗滑稳定； 抗隆起稳定性验算； 抗渗流管涌稳定性； 围护结构内力和变形计算第六节 常见围护结构构造设计2 构造要求（1）挡土结构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。 排桩顶部应设钢筋混凝土冠梁连接，冠梁宽度（水平方向）不宜小于桩径，冠梁高度(竖直方向)不宜小于400mm。排桩与桩顶冠梁的混凝土强度等级宜大于C20；当冠梁作

19、为连系梁时可按构造配筋。基坑开挖后，排桩的桩间土防护可采用钢丝网混凝土护面、砖砌等处理方法，当桩间渗水时，应在护面设泄水孔。当基坑面在实际地下水位以上且土质较好，暴露时间较短时，可不对桩间土进行防护处理。第六节 常见围护结构构造设计2 构造要求（2）钢筋混凝土支撑钢筋混凝土支撑构件的混凝土强度等级不应低于C20；钢筋混凝土支撑体系在同一平面内应整体浇注，基坑平面转角处的腰梁连接点应按刚节点设计。第六节 常见围护结构构造设计（3）钢结构支撑钢结构支撑构件的连接可采用焊接或高强螺栓连接；腰梁连接节点宜设置在支撑点的附近，且不应超过支撑间距的1/3；钢腰梁与排桩、地下连续墙之间宜采用不低于C20细石

20、混凝土填充；钢腰梁与钢支撑的连接节点应设加劲板。二 重力式水泥土围护墙1 验算内容 第六节 常见围护结构构造设计1 滑动稳定性验算2 倾覆稳定性验算3.土体整体滑动验算4. 坑底隆起验算5. 管涌验算EaEpBbbA1 滑动稳定性验算墙体自重；基底墙体与土的摩擦系数； 被动土压力合力；主动土压力合力。2 倾覆稳定性验算 墙体自重； 墙体厚度之半；分别为 对墙趾A点的力臂。抗倾覆稳定安全系数，1.2；EaEpBbbA二 重力式水泥土围护墙2 构造要求 第六节 常见围护结构构造设计水泥土墙采用格栅布置时,水泥土的置换率对于淤泥不宜小于0.8,淤泥质土不宜小于0.7,一般粘性土及砂土不宜小于0.6;

21、格栅长宽比不宜大于2。 水泥土桩与桩之间的搭接宽度应根据挡土及截水要求确定，考虑截水作用时，桩的有效搭接宽度不宜小于150mm；当不考虑截水作用时，搭接宽度不宜小于100mm。变形不能满足要求时，应采取提高支护能力的措施。* 提高水泥土桩挡墙支护能力的措施 1. 卸载：挖去顶部一部分以减少主动土压力 2. 加筋：可在墙中压入钢管或钢筋等，有助于提高墙体稳定性。 3. 起拱：将水泥土挡墙作成拱形，在拱脚处设钻孔灌注桩，可提高其支护能力。 4. 加大嵌固深度7 基坑支护工程7.1 概述7.1.1 支护的目的与作用1、基坑支护的目的（1）确保基坑开挖和基础结构施工安全、顺利；（2）确保基坑临近建筑物

22、或地下管道正常使用；（3）防止地面出现塌陷、坑底管涌发生。 2、基坑支护的作用 挡土、挡水、控制边坡变形。 3、基坑工程的基本技术要求（1）安全可靠性； （2）经济合理性；（3）施工便利性和工期保证性。 7.1.2 支护结构的类型及适用条件（1）无围护放坡开挖；（2）桩墙支护： 它由桩墙结构及支护结构两部分组成，桩墙结构有钢板桩、板桩墙、灌注桩排、地下连续墙； 支护结构类型有内支撑式、外拉锚杆式、地面锚定式、无锚式等。 （3）重力式支护结构： 软土地基可用深搅桩、旋喷桩、树根桩等形成重力式的挡土结构。 （5）开槽施工法：与中央开挖施工法施工正好相反，先在坑内周边挖槽，用内支撑板桩墙法修筑周边的

23、基础工程，形成一道重力式挡土墙，再挖除挡土墙内的全部土体，构筑中央部分的基础工程。 （6）墙前被动区土体加固法：对于软土地基深大基坑，为控制挡墙侧向位移，降低护桩的入土深度，在基坑开挖前用深搅桩、旋喷法对墙前土体进行加固，加固深度36m，宽度59m。7.1.2 支护结构的类型及适用条件 （4）中央开挖施工法：先施工基坑四周排桩，桩内放坡开挖后施工中央部分基础工程，待完工后再挖除排桩内侧土体，边挖边用支撑杆将支护排桩与中央部分基础工程支撑起来，最后再施工周边基础工程。 7.1.2 支护结构的类型及适用条件（7）逆作法；（8）沉井法；（9）土钉墙支护； （10）组合型支护。 两种以上的支护方法组合

24、起来使用，既能保证支护结构的安全又降低成本。如上部放坡，下部桩墙锚杆支护；锚杆与土钉组合；深搅桩与灌注桩排组合；深搅桩中打入H钢桩组合支护等。 7.1.3 支护结构方案的选择 根据场地、地层、基坑深度、设备等条件选择支护的方法，并力求做到支护方案的优选及设计计算的正确，具体参考建议： （1）粘性土、粉质粘土等强度较高的地基，当基坑深度H6m时，用土钉支护，若地下水位高，进行降水或施工防渗墙配合来土钉使用；也可采用锚杆桩墙支护的方案，锚杆层数不宜超过四层。 （2）淤泥质或饱和粘性土等软弱地基，当H7m时，且只考虑边坡稳定时，优先选用水泥土搅拌桩等重力式支护方案；当基坑较深时，可采用地下连续墙内支

25、撑支护的方案或逆作法施工。 （3）对于松散的砂土层或粉细砂土层，可用化学注浆加固与桩墙支护相结合的支护方案；其次为土钉支护及地下连续墙的施工方案，也可考虑用插筋补强及网状结构树根桩的支护方案。 7.1.3 支护结构方案的选择 （4）对于防渗止水要求严格的基坑工程，护桩间土体宜采用高压旋喷（或定喷、摆喷）注浆进行防渗补强加固；也可用地下连续墙（内支撑、逆作法）或沉井法施工的方案。（5）为节约投资，基坑较深时应多采用组合式的支护方案，对于直立性较好的土体，上部放坡开挖（坡深34m）,下部桩墙支护，以减少锚杆层数；亦可采用土钉与锚杆相结合的支护方案。（6）对于大型基坑（平面尺寸及深度都较大）工程，可

26、采用中央开挖施工法、开槽施工法等支护方案；每个边坡的支护方法可以不同。 7.2 支护结构的受力及破坏形式 7.2.1 支护板桩的受力性状（1）悬臂式板桩：插入土体部分视为固定端，上部为自由端；即看作悬臂梁结构。（2）浅埋单锚式板桩：插入土体部分视为固定铰，上部锚拉作用点为活动铰；即看作简支梁结构。（3）深埋单锚式板桩：插入土体部分视为固定端，上部锚拉作用点为活动铰；即看作静不定梁结构。（4）多层锚拉式板桩：插入土体部分视为固定端，上部各个锚拉作用点为活动铰；即看作连续梁结构。 7.2.2支护板桩的侧向土压力计算 1、侧向土压力计算模式关于基坑桩墙侧向土压力计算模式很多，主要采用的有以下两大类：

27、（1）以Rankine、Coulomb等理论公式计算的土压力；使用时应注意地基土的c、的取值。计算时还应考虑地面荷载、地面不规则几何形状等对桩墙侧土压力的影响。 土压力与水压力可分开计算，也可合并计算；合并计算时地下水以下土的重度取饱和含水重度，降水后土层按稍湿状态考虑。对于粘性土，可忽略粘聚力，适当增加内摩擦角来计算。 （2）由土压力计等测定换算的实测值为基础的土压力分布模型(图示法)或侧压系数法，亦称用表观土压力系数计算的土压力，图示法中采用较多的是Terzaghi-Peck所建议的土压力分布模型法。 7.2 支护结构的受力及破坏形式 砂土 软中硬粘土 硬粘土 7.2.2支护板桩的侧向土压

28、力计算 2、基坑底桩前土压力计算取值 基坑底桩前土抗力常采用的是Rankine公式计算，由于计算出来的被动土压力是以极限状态为前提的，当被动土压力达到理论计算值时，其围护结构的变形位移将很大，一般达到坑深或桩墙高度的5%，这么大的变形位移是基坑支护结构所不能允许的。因此，对于基坑支护被动土压力计算中，一般取其折减系数=0.30.5。 3、护桩与土体间的摩擦作用 桩墙支护结构在土压力作用下发生变形变位时，护桩和土体之间有相对位移而产生摩擦力，摩擦力将使桩墙后的主、被动土压力减小；相反确使桩墙前面的被动土压力增大。为此进行支护结构设计时应考虑桩墙与土体的摩擦作用，即将墙前、后的被动土压力乘以修正系数. 7.2.2支护板桩的侧向土压力计算 但为慎重起见对主动土压力可不进行折减。一般使墙前被动土压力增大的修正系数可取K = 1.52.8；使墙后被动土压力减小的修正系数可取K= 1.00.35。修正系数与土的内摩擦角有关，值越大，修正系数K越大,而K越小。 实际工程设计计算中，为简化起见，既不进行被动土压力理论计算值的折减，也不进行因摩擦作用而使墙前被动土压力增大的修正。 1、支护结构的破坏形式（1）支锚结构系统破坏； (2) 板桩底部向基坑内侧移;（3）板桩弯曲破坏； (4)整体圆弧滑动； （5）基坑底管涌发生。 7.2.