2023年支护结构设计（教学课件）.ppt

3.3 基坑支护工程基坑支护工程 基坑支护工程中，支护结构除承受基坑周围土体的天然压力、基坑支护工程中，支护结构除承受基坑周围土体的天然压力、水压力外，还主要承受基坑中由于土体的挖除而引起的土压力水压力外，还主要承受基坑中由于土体的挖除而引起的土压力和水压力的变化，并将其传递于支撑，与支撑构件一起形成基和水压力的变化，并将其传递于支撑，与支撑构件一起形成基坑施工时的支护体系。坑施工时的支护体系。3.3.1 支护工程特点支护工程特点 1临时结构，平安储藏要求小，因而带来的风险大；临时结构，平安储藏要求小，因而带来的风险大；2较强的地区性，应根据地质条件、周围环境等采取施工措施；较强的地区性，应根据地质条件、周围环境等采取施工措施；3很强的复杂性，目前采用“理论导向、量测定量、经验判断很强的复杂性，目前采用“理论导向、量测定量、经验判断；4土压力计算复杂，影响因素多，理论缺乏，需加强研究分析土压力计算复杂，影响因素多，理论缺乏，需加强研究分析 5时空效应。时空效应。支护工程是系统工程，涉及土力学、结构力学、根底工程及测试技术等，在施工中应加强设计、施工、监测的密切配合，做到信息化施工。3.3.2 支护结构类型支护结构类型 1排桩排桩 排桩包括钢板桩、钢筋混凝土板桩、排桩包括钢板桩、钢筋混凝土板桩、H型钢桩加挡板、钻型钢桩加挡板、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩。孔灌注桩和挖孔灌注桩。钢板桩钢板桩 钢板桩钢板桩 槽钢钢板桩：槽钢钢板桩：热轧锁扣钢板桩：热轧锁扣钢板桩：顶部设支撑或拉锚，开挖深度顶部设支撑或拉锚，开挖深度34m，施工简便，可重复利用；施工简便，可重复利用；采用柴油或振动打桩机打采用柴油或振动打桩机打压压入地入地基，开挖深度基，开挖深度510m，需与水平支，需与水平支撑、斜撑、角撑结合或拉锚拉结，止撑、斜撑、角撑结合或拉锚拉结，止水性能好，但一次性投入量大，水性能好，但一次性投入量大，钢筋混凝土板桩钢筋混凝土板桩 使用后不再拔出，故只用于钢板桩难以拔除的地段和一些使用后不再拔出，故只用于钢板桩难以拔除的地段和一些特殊情况。适用于开挖深度特殊情况。适用于开挖深度36m的基坑，顶部浇筑钢筋混凝的基坑，顶部浇筑钢筋混凝土圈梁，并设置一道支撑或拉锚。土圈梁，并设置一道支撑或拉锚。H型钢桩加挡板型钢桩加挡板 适用于粘土、砂土等土质相对较好、地下水较低的地基，施工简便，桩可拔出，本钱低，但噪音大，且拔桩后留下的空洞需处理，常与锚杆或锚拉相结合。钻孔灌注桩钻孔灌注桩 常用桩长1520m,直径5001000mm，并组成间隔排列式。刚度较大，经济效益好，可开挖深度610m的基坑。但很难做到相切，桩间留有间隙，挡水效果差，故有时须与深层搅拌水泥土桩组合应用，永久保存在地基土中。挖孔灌注桩挖孔灌注桩 人工人工挖孔，便于检验土层，易于扩孔，可多桩同时施工；挖孔，便于检验土层，易于扩孔，可多桩同时施工；多为大直径桩，可不设或少设支撑，宜用于土质较好的地区，多为大直径桩，可不设或少设支撑，宜用于土质较好的地区，但施工条件差，劳动强度高。但施工条件差，劳动强度高。2地下连续墙地下连续墙 具有挡土、防水抗渗和承重三种功能，能适应任何地质，特别是软土地基；对相邻地基影响很小，如与“逆作法结合使用，可省去挖土后地下连续墙的内部支撑，并减少地下连续墙的深度，还能使上部结构及早投入施工。3水泥土墙水泥土墙 水泥土墙水泥土墙 水泥土搅拌桩：水泥土搅拌桩：高压旋喷注浆桩：高压旋喷注浆桩：形成水泥土柱状加固体，无支撑，具形成水泥土柱状加固体，无支撑，具有挡土和止水的作用，相对位移大；有挡土和止水的作用，相对位移大；材料也是水泥浆，具有挡土和止水材料也是水泥浆，具有挡土和止水作用，施工工艺和机械不同于水泥作用，施工工艺和机械不同于水泥搅拌桩，可用于空间较小处。搅拌桩，可用于空间较小处。4组合式墙组合式墙 也也称称SMW工法挡墙，在水泥土搅拌桩内插入工法挡墙，在水泥土搅拌桩内插入H型钢，具有型钢，具有受力和抗渗的功能。受力和抗渗的功能。5土钉墙土钉墙 一种边坡稳定式的支护，起主动的嵌固作用，用于土一种边坡稳定式的支护，起主动的嵌固作用，用于土质较好的地区，经济性好。质较好的地区，经济性好。6沉井沉井箱箱 深根底工程的一种结构形式，挖土量少、操作简便，无需特殊的专业设备，对邻近建筑物的影响比较小。采用触变泥浆润滑套法、壁后压气法来降低井壁的摩阻力；在建筑物密集地区，采用钻吸排土技术和中心岛式施工工艺，以确保地下管线和建筑物的平安。3.3.3支护结构计算分析支护结构计算分析 水平荷载标准值水平荷载标准值图图3.3.1 a.砂石图和砂土砂石图和砂土 2a i ka i k a iia ieK c K2()(1)ai k ai kaiiaiwai waai weKc K zh K 2t a n(4 5)2ia iK01a i kr kkk 22()dw pw aw aw pdw ph hh h hh h (位于地下水以上)(位于地下水以下)其中：1w a当密排桩、墙底部土层为隔水层时 当为透水层时 1支护结构荷载计算支护结构荷载计算 b.粉土和粘土 2a i ka i k a iia ieK c Kc.当按以上规定计算的基坑开挖面以上水平荷载标准值当按以上规定计算的基坑开挖面以上水平荷载标准值 小于小于0时，应取时，应取0.图3.3.1 水平荷载标准值计算图 水平抗力标准值图3.3.2 a.砂土和碎石土 2()(1)p i k p i kp iip iwpi wpp i weKc K zh K 2ta n(4 5)2ia iKpikm iiz22()w adw pw pw aw pdw ph h h hh h hh h 1w p式中：当密排桩、墙底部土层为隔水层时 当密排桩、墙底部土层为透水层时 b.当为其他土层时，水平抗力取0.图3.3.2 水平抗力标准值计算图 2稳定性验算 抗整体失稳图3.3.3 假定滑裂面通过墙底，不计上部的土压力，那么平安系数为：PP1.0 5 1.2P Pa aPLFPL图3.3.3 整体失稳验算图 11()qHt q 抗隆起失稳图3.3.4 非开挖面上的竖向应力q1和基准面上的竖向应力q2分布为：22qt根据滑动线理论可得：2t a n12t a n(4 5)2q qe 由此可得挡土墙的插入深度为：12ta n21ta n(4 5)2H qte 当t不大于设计值时，可认为不发生基坑隆起。图3.3.4 基坑底部隆起验算图 抗管涌失稳图3.3.5 假设渗流引起基坑底部不稳定一般发生在宽度为入土深度一半的范围内，为了防止管涌现象，要求：那么：2wwhK j K iKh t 2 wKhht图3.3.5 基坑管涌示意图