《挡土结构与基坑工程》第一章概论培训T66附图较多

木林隆岩土大楼820室65982005mulinlong@基坑工程的发展概况与特点围护结构型式基坑事故围护体系设计要点基坑降水土方开挖施工与监测要点基坑工程的环境影响西交通中心高铁磁浮东交通中心航站楼基坑工程基坑工程基坑工程适度的施工空间：满足地下工程施工有足够空间的要求安全的施工空间：保证基坑四周边坡的稳定性，相邻建筑物、

构筑物和地下管线不受损害干燥的施工环境：保证基坑工程施工作业面在地下水位以上给地下工程的顺利施工创造条件安全储备较较小，具有有较大的风风险性临时结构，，降低工程程费用制约因素多多地域性强计算理论不不完善土压力、本本构关系对综合性知知识、经验验要求高要考虑环境境效应1930，Terzaghi等人已开始始研究基坑坑工程中的的岩土工程程问题1980，我国由于于改革开放放，高层建建筑不断涌涌现，出现现了越来越越多的深基基坑工程现在，基坑坑朝着深、、大的方向向发展，围围护结构型型式已发展展至数十种种基坑工程的的发展概况况与特点围护结构型型式基坑事故围护体系设设计要点基坑降水土方开挖施施工与监测测要点基坑工程的的环境影响响总体支护方方案顺作法逆作法顺逆结合放坡开挖自立式维护护体系板式支护体体系水泥土重力力式维护墙墙悬臂式维护护墙土钉墙围护墙结合合内支撑系系统围护墙结合合锚杆系统统全逆作法半逆作法周边临时围围护墙结合合坑内水平平梁板替代代支撑支护结构与与主体结构构全面结合合主体先顺作作，裙楼后后逆作裙楼先顺作作，主体后后逆作中心顺作，，周边逆作作放坡开挖是是选择合理理的基坑边边坡以保证证在开挖过过程中边坡的稳定定性，包括坡面面的自立性性和边坡整整体稳定性性。放坡开挖适适用于地基基土质较好好，开挖深深度不深，，以及施工工现场有足足够放坡场场所的工程程。放坡开挖一一般费用较较低，能采采用放坡开开挖应尽量量采用放坡坡开挖。有有时虽有足足够放坡的的场所，但但挖土及回回填土方量量大，考虑虑工期、工工程费用并并不合理，，也不宜采采用放坡开开挖。放坡开挖示示意图水泥土重力力式围护结结构，常采采用深层搅搅拌法形成成，有时也也采用高压压喷射注浆浆法形成。。为了节省省投资，常常采用格栅栅体系。深层搅拌水水泥土重力力式围护结结构常用于于软粘土地地区开挖深深度约在6.0m以内的基坑坑工程。水泥土重力力式维护结结构示意图图格构式重力力式挡墙平平面图土钉一般通通过钻孔、插筋筋和注浆来设置。土钉墙围护护适用于地地下水位以以上或人工工降水后的的粘性土、、粉土、杂杂填土及非非松散砂土土、卵石土土等，不适适用于淤泥泥质土及未未经降水处处理地下水水位以下的的土层地基基中基坑围围护。土钉墙围护护基坑深度度一般不超超过18m，使用期限限不超过18个月。土钉墙围护护示意图悬臂式围护护结构依靠靠足够的入入土深度和和结构的抗抗弯能力来来维持整体体稳定和结结构的安全全。悬臂式围护护结构常采采用钢筋混混凝上桩排排桩墙、木木板桩、钢钢板桩、钢钢筋混凝土土板桩、地地下连续墙墙等型式。。钢筋混凝凝土桩常采采用钻孔灌灌注桩、人人工挖孔灌灌注桩、沉沉管灌注桩桩及预制桩桩。悬臂式结构构对开挖深深度很敏感感，容易产产生较大的的变形，对对相邻建（（构）筑物物产生不良良影响。悬臂式围护护结构适用用于土质较较好、开挖挖深度较浅浅的基坑工工程。（一）钢钢板桩1.槽钢钢板桩桩2.热轧锁口钢钢板桩（二）钢钢筋混凝凝土板桩（三）钻钻孔灌注注桩挡墙（四）H型钢支柱（（或钢筋混混凝土桩支支柱）（五）地地下连续续墙（六）深深层搅拌拌水泥土桩桩挡墙（七）旋旋喷桩帷帷幕墙1.槽钢钢板桩桩由槽钢并排排或正反扣扣搭接组成成。槽钢长6～8m，多用于深深度不超过过4m的基坑。顶部宜设一一道支撑或或拉锚。（一）钢钢板桩2热轧锁口钢钢板桩其形式有U型、Z型、一字型型、H型和组合型型。U型Z型一字型该板桩截面面带企口，，有一定的的挡水作用用，顶部设设圈梁，用用后不再拔拔除，永留留地基土中中。适于3~6m基坑，但应应用较少。。（二）钢筋筋混凝土板板桩常用Φ600~1000mm，是支护结结构中应用用最多的一一种。宜形形成排桩挡挡墙，顶部部浇筑钢筋筋混凝土圈圈梁。但施施工难以做做到相切，，挡水效果果差。（三）钻钻孔灌注桩桩挡墙该类支护结结构适用于于土质较好好、地下水水位较低的的地区。型型钢或支柱柱按一定间间距打入，，支柱间设设木挡板或或其它挡土土设施。地下连续墙墙已是目前前深基坑的的主要支护护结构之一一。在地下下结构层数数多的深基基坑的施工工非常有利利。地下连连续墙常是是采用“逆逆筑法”的的支护结构构的首选。。上海市区大大多数基坑坑，天津市市的华联商商厦、紫金金花园、鸿鸿吉大厦、、津汇广场场等很多工工程均采用用地下连续续墙方法施施工。南京四桥锚锚碇旋喷桩帷幕幕墙是钻孔孔后，将钻钻杆从地基基土深处逐逐渐上提，，同时利用用插入钻杆杆端部的旋旋转喷嘴，，将水泥浆浆固化剂喷喷入地基土土中，形成成水泥土桩桩，桩体相相连形成帷帷幕墙。旋喷桩帷幕幕墙可用作作支护结构构挡墙，也也可用于挡挡水。（六）旋喷桩桩帷幕墙内撑式围护护结构由围围护结构体体系和内撑撑体系两部部分组成。。围护结构构体系常采采用钢筋混混凝土桩排排桩墙和地地下连续墙墙型式。内内撑体系可可采用水平平支撑和斜斜支撑。根根据不同开开挖深度又又可采用单单层水平支支撑、二层层水平支撑撑及多层水水平支撑、、单层斜支支撑。内撑常采用用钢筋混凝凝土支撑和和钢管（或或型钢）支支撑两种。。钢筋混凝凝土支撑体体系的优点点是刚度好好、变形小小，而钢管管支撑的优优点是钢管管可以回收收，且加预预压力方便便。有的还还采用空间间结构体系系。内撑式围护护结构适用用范围广，，可适用各各种土层和和基坑深度度。单层水平平支撑二层水平平支撑单层斜支支撑多层水平平支撑空间结构构内支撑撑体系示示意图当基坑深深度较大大，悬臂臂挡墙的的强度和和变形不不能满足足要求时时，需增增设支撑撑系统。。支撑系统统有基坑内支支撑基坑外拉拉锚（顶顶部拉锚锚土层锚锚杆拉锚锚）常用的有有钢结构支支撑钢筋混凝凝土支撑撑支撑（拉拉锚）的的选型1钢管支撑撑（一）钢钢结构构支撑角撑对撑2型型钢支支撑钢管支撑撑示意图图有角撑、、对撑、、桁架式式支撑，，还有圆圆形、拱拱形和椭椭圆形等等形状的的支撑。。圆形支撑撑（二）钢钢筋混混凝土支支撑拉锚式围围护结构构由围护护结构体体系和锚锚固体系系两部分分组成。。围护结结构体系系同于内内撑式围围护结构构，常采采用钢筋筋混凝土土排桩墙墙和地下下连续墙墙两种。。锚固体体系可分分为锚杆杆式和地地面拉锚锚式两种种。随基基坑深度度不同，，锚杆式式也可分分为单层层锚杆、、二层锚锚杆和多多层锚杆杆。地面拉锚锚式围护护结构和和双层锚锚杆式围围护结构构示意图图如图所所示。地面拉锚锚式需要要有足够够的场地地设置锚锚桩，或或其它锚锚固物。。锚杆式需需要地基基土能提提供锚杆杆较大的的锚固力力。锚杆杆式较适适用于砂砂土地基基，或粘粘土地基基。由于于软粘土土地基不不能提供供锚杆较较大的锚锚固力，，所以很很少使用用。地面拉锚锚式双层拉锚锚式申德公寓寓基坑土土钉墙喷喷射混凝凝土对同一基基坑可因因地制宜宜采用一一种或多多种围护护结构相相结合的的型式。。如放坡坡开挖与与围护结结构相结结合。如如可将拉拉锚与内内撑相结结合，排排桩墙同同门架式式相结合合，对于于复杂形形状的基基坑工程程更需综综合应用用多种围围护结构构型式。。多种围护护结构型型式的综综合应用用平面放坡开挖挖与排桩桩墙维护护相结合合剖面1-1剖剖面2-2剖剖面剖面平面形式式放坡开挖挖与内支支撑式排排桩墙维维护相结结合通过对基基坑围护护体系被被动区土土质改良良、降低低地下水水位等措措施可有有效改善善围护结结构的受受力性状状。若被动区区土质很很软弱，，可采用用被动区区土质改改良来加加固，以以增大被被动区土土压力。。被动区区土质改改良范围围一般深深度取3～6m，宽度取取5～9m，可对该该区域软软土进行行全面改改良，也也可部分分改良。。被动区区土质改改良常采采用深层层搅拌法法、高压压喷射注注浆法和和压力注注浆法。。被动区土土质改良良示意图图不同的坑坑底加固固形式基坑工程程的发展展概况与与特点围护结构构型式基坑事故故围护体系系设计要要点基坑降水水土方开挖挖施工与与监测要要点基坑工程程的环境境影响在水土压压力作用用下，围围护结构构可能发发生破坏坏，围护护结构型型式不同同，破坏坏形式也也有差异异。渗流流可能引引起流土土、突涌涌，造成成破坏。。围护结结构变形形过大，，引起周周围建筑筑物及地地下管线线破坏，，也属基基坑工程程事故。。粗略地地划分，，基坑工工程事故故可分为为下述几几类：围护结构构变形过过大造成成周围建建筑物及及地下管管线破坏坏事故墙体折断断整体失稳稳基坑工程程事故基基坑坑隆起维护体系系破坏踢踢脚破坏坏流土破坏坏锚撑失稳稳当围护墙墙不足以以抵抗水水土压力力形成的的弯矩时时，墙体体折断造造成基坑坑边坡倒倒塌。对对撑锚围围护结构构，支撑撑或锚拉拉系统失失稳、锚锚撑节点点断裂，，围护墙墙体承受受弯矩变变大，也也要产生生墙体折折断破坏坏。悬臂臂式排桩桩墙最容容易出现现墙体断断裂。当围护结结构插入入深度不不够，或或撑锚系系统失效效造成基基坑边坡坡整体滑滑动破坏坏，称为为整体失失稳破坏坏。墙体折断断破坏整体失稳稳破坏在软土地地基中，，当基坑坑内土体体不断挖挖去，坑坑内外土土体的高高差使围围护结构构外侧土土体向坑坑内方向向挤压，，造成基基坑土体体隆起，，导致基基坑外地地面沉降降，坑内内侧被动动土压力力减小，，引起围围护体系系失稳破破坏，称称为基坑坑隆起破破坏。对内撑式式和拉锚锚式围护护结构，，插入深深度不够够或坑底底土质差差，被动动土压力力很小，，造成围围护结构构踢脚失失稳破坏坏。踢脚失稳稳破坏基坑隆起起破坏当基坑渗渗流引起起流土，，使被动动土压力力减小或或丧失，，造成围围护体系系破坏，，称为流流土破坏坏。对支撑式式围护结结构，支支撑体系系强度或或稳定性性不够；；对拉锚锚式围护护结构，，拉锚力力不够，，均将造造成围护护体系破破坏，称称为锚撑撑失稳破破坏，支支撑体系系失稳破破坏。地基中存存在承压压水，当当基坑底底土层不不能承受受承压水水的顶托托力，基基坑底产产生突涌涌导致破破坏。流土破坏坏支撑体系系失稳破破坏基坑工程程的发展展概况与与特点围护结构构型式基坑事故故围护体系系设计要要点基坑降水水土方开挖挖施工与与监测要要点基坑工程程的环境境影响设计原则则：安全、经经济、可可持续发发展设计内容容：围护体系系选择：：结构型型式和止止水体系系围护结构构强度、、变形和和稳定性性计算环境影响响分析止水体系系设计计计算挖土施工工组织设设计监测设计计与应急急措施的的制定设计步骤骤：委托设计计、提供供资料确定围护护体系型型式对围护体体系的优优化设计计监测方案案设计设计审查查基坑工程程委托勘察察单位岩土工程程勘察及及调查场地的工工程地质质及水文地地质勘察察对周围环环境的调查对基坑开挖与与支护方案的建建议基坑是否降水水与降水方案勘察报告施工指标基坑开挖、支支护、降水等技术方方案及造价、工期的的比较开挖方法监测方法支护方法降水方法可能引发的事故及降治对周围环境的影响工期造价初定方案确定施工单位位基坑超过七米米时，应经过过专家委员会审审批NY支护结构设计计，降水设计计基坑开挖、支支护、降水的的施工组织设设计设计单位施工单位基坑开挖、支支护、降水工工程的实施基础施工对可能发生的的险情的应急处处理监测验收回填，支护结结构回收基础工程竣工工基础工程施工工总结NY基坑工程的发发展概况与特特点围护结构型式式基坑事故围护体系设计计要点基坑降水土方开挖施工工与监测要点点基坑工程的环环境影响为了保证土方方开挖和地下下室施工处于于“干”状态态，常需要通通过降低地下下水位或配以以设置止水帷帷幕使地下水水位在基坑底底面0.5～1.0m以下。降低地地下水位也有有利于基坑围围护结构的稳稳定性，防止止流土、管涌涌、坑底隆起起引起破坏。。对于渗透性性很小的地基基也可既不降降低地下水位位也不设置止止水帷幕，在在基坑开挖过过程中产生的的少量积水采采用明沟排水水处理。水泥土重力式式围护结构、、地下连续墙墙围护结构和和冻结法围护护结构本身又又是止水帷幕幕；而排桩墙墙围护结构等等则需要另外外设置止水帷帷幕以共同形形成挡土和挡挡水的基坑围围护体系。目前在基坑工工程中应用较较多的止水帷帷幕有三种形形式：深层搅搅拌法水泥土土止水帷幕，，高压喷射注注浆法水泥土土止水帷幕和和素混凝土地地下连续墙止止水帷幕。除设置竖向止止水帷幕外有有时还需设置置水平向止水水帷幕，以防防止流土、坑坑底隆起等造造成破坏。当当有承压水时时，更应重视视。深层搅拌水泥泥土桩止水帷帷幕降低地下水位位常采用井点点降水。常见见的有单（多多）层轻型井井点、喷射井井点和深井井井点降水等。。井点类型及适用范围井点类型土层渗透系数（cm/s)降低水位深度(m)单(多)层轻型井点1.0x10-4~5.0x10-23~6(6-12)喷射井点1.0x10-4~5.0x10-28~20深井井点>3.0x10-3>15电渗法<1.0x10-4<6注：括弧中数值适用于多层轻型井点未来购物中心心排水井基坑工程的发发展概况与特特点围护结构型式式基坑事故围护体系设计计要点基坑降水土方开挖施工工与监测要点点基坑工程的环环境影响开挖的原则：：及时支撑、先先撑后挖、分分层开挖、严严禁超挖开挖机械的选选择：一般基坑开挖挖均优先采用用机械开挖方方案，有推土土机、铲运机机、正铲挖土土机以及反铲铲、拉铲、抓抓铲挖土机等等。开挖顺序的确确定：较浅基坑可以以一次开挖到到底，较深大大的基坑则一一般采用分层层、分块开挖挖方案，在坑坑底以上保留留15～30cm土层由人工挖挖除。施工现场平面面布置：根据有限场地地对装土运土土及材料进场场的交通路线线、施工机械械放置、材料料堆场、工地地办公及食宿宿生活场所进进行全面规划划。土方开挖注意意事项：1、合理利用施施工栈桥；2、临时土坡的的稳定性；3、对支撑构件件、降水井、、监测布点的的保护；4、土方开挖后后及时外运，，及时跟进支支撑或垫层的的施工监测的目的：：通过监测随时时掌握土体和和支护结构的的内力变化情情况，了解邻邻近建筑物、、构筑物的变变形情况。监测的对象：：自身围护结构构、基坑周边边环境。监测项目：根据基坑等级级及周边环环境保护要求求确定。测点布置：结合基坑的特特点、重点部部位重点监测测基坑工程的发发展概况与特特点围护结构