第1講基坑工程概論

1、木林隆木林隆 巖土大樓820室基坑工程的發(fā)展概況與特點(diǎn)圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式基坑事故圍護(hù)體系設(shè)計(jì)要點(diǎn)基坑降水土方開挖施工與監(jiān)測(cè)要點(diǎn)基坑工程的環(huán)境影響西交通中西交通中心心高鐵高鐵磁浮磁浮東交通中心東交通中心航站航站樓樓基坑工程基坑工程基坑工程 適度的施工空間：滿足地下工程施工有足夠空間的要求 安全的施工空間：保證基坑四周邊坡的穩(wěn)定性，相鄰建筑物、 構(gòu)筑物和地下管線不受損害 干燥的施工環(huán)境：保證基坑工程施工作業(yè)面在地下水位以上給地下工程的順利施工創(chuàng)造條件給地下工程的順利施工創(chuàng)造條件安全儲(chǔ)備較小，具有較大的風(fēng)險(xiǎn)性 臨時(shí)結(jié)構(gòu)，降低工程費(fèi)用制約因素多 地域性強(qiáng)計(jì)算理論不完善 土壓力、本構(gòu)關(guān)系對(duì)綜合性知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)要求

2、高要考慮環(huán)境效應(yīng)1930，Terzaghi等人已開始研究基坑工程中的巖土工程問題1980，我國由于改革開放，高層建筑不斷涌現(xiàn)，出現(xiàn)了越來越多的深基坑工程現(xiàn)在，基坑朝著深、大的方向發(fā)展，圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式已發(fā)展至數(shù)十種 基坑工程的發(fā)展概況與特點(diǎn) 圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式 基坑事故 圍護(hù)體系設(shè)計(jì)要點(diǎn) 基坑降水 土方開挖施工與監(jiān)測(cè)要點(diǎn) 基坑工程的環(huán)境影響總體支護(hù)方案順作法逆作法順逆結(jié)合放坡開挖自立式維護(hù)體系板式支護(hù)體系 水泥土重力式維護(hù)墻懸臂式維護(hù)墻土釘墻圍護(hù)墻結(jié)合內(nèi)支撐系統(tǒng)圍護(hù)墻結(jié)合錨桿系統(tǒng)全逆作法半逆作法周邊臨時(shí)圍護(hù)墻結(jié)合坑內(nèi)水平梁板替代支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)全面結(jié)合主體先順作，裙樓后逆作裙樓先順作，主體后逆作中

3、心順作，周邊逆作放坡開挖是選擇合理的基坑邊坡以保證在開挖過程中邊坡的穩(wěn)定性邊坡的穩(wěn)定性，包括坡面的自立性和邊坡整體穩(wěn)定性。放坡開挖適用于地基土質(zhì)較好，開挖深度不深，以及施工現(xiàn)場(chǎng)有足夠放坡場(chǎng)所的工程。放坡開挖一般費(fèi)用較低，能采用放坡開挖應(yīng)盡量采用放坡開挖。有時(shí)雖有足夠放坡的場(chǎng)所，但挖土及回填土方量大，考慮工期、工程費(fèi)用并不合理，也不宜采用放坡開挖。放坡開挖示意圖水泥土重力式圍護(hù)結(jié)構(gòu)，常采用深層攪拌法形成，有時(shí)也采用高壓噴射注漿法形成。為了節(jié)省投資，常采用格柵體系。深層攪拌水泥土重力式圍護(hù)結(jié)構(gòu)常用于軟粘土地區(qū)開挖深度約在6.0m以內(nèi)的基坑工程。水泥土重力式維護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖格構(gòu)式重力式擋墻平面圖土釘一

4、般通過鉆孔、插筋和注漿鉆孔、插筋和注漿來設(shè)置。土釘墻圍護(hù)適用于地下水位以上或人工降水后的粘性土、粉土、雜填土及非松散砂土、卵石土等，不適用于淤泥質(zhì)土及未經(jīng)降水處理地下水位以下的土層地基中基坑圍護(hù)。土釘墻圍護(hù)基坑深度一般不超過18m，使用期限不超過18個(gè)月。土釘墻圍護(hù)示意圖懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)依靠足夠的入土深度和結(jié)構(gòu)的抗彎能力來維持整體穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)的安全。懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)常采用鋼筋混凝上樁排樁墻、木板樁、鋼板樁、鋼筋混凝土板樁、地下連續(xù)墻等型式。鋼筋混凝土樁常采用鉆孔灌注樁、人工挖孔灌注樁、沉管灌注樁及預(yù)制樁。懸臂式結(jié)構(gòu)對(duì)開挖深度很敏感，容易產(chǎn)生較大的變形，對(duì)相鄰建（構(gòu)）筑物產(chǎn)生不良影響。懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)適

5、用于土質(zhì)較好、開挖深度較淺的基坑工程。（一） 鋼板樁 1.槽鋼鋼板樁 2.熱軋鎖口鋼板樁（二） 鋼筋混凝土板樁（三） 鉆孔灌注樁擋墻（四） H型鋼支柱（或鋼筋混凝土樁支柱）（五） 地下連續(xù)墻（六） 深層攪拌水泥土樁擋墻（七） 旋噴樁帷幕墻 1.槽鋼鋼板樁 由槽鋼并排或正反扣搭接組成。 槽鋼長68m，多用于深度不超過4m的基坑。 頂部宜設(shè)一道支撐或拉錨。 2 熱軋鎖口鋼板樁 其形式有U型、Z型、一字型、H型和組合型。 U型 Z型 一字型該板樁截面帶企口，有一定的擋水作用，頂部設(shè)圈梁，用后不再拔除，永留地基土中。適于36m基坑，但應(yīng)用較少。 常用6001000mm，是支護(hù)結(jié)構(gòu)中應(yīng)用最多的一種。宜形

6、成排樁擋墻，頂部澆筑鋼筋混凝土圈梁。但施工難以做到相切，擋水效果差。 該類支護(hù)結(jié)構(gòu)適用于土質(zhì)較好、地下水位較低的地區(qū)。型鋼或支柱按一定間距打入，支柱間設(shè)木擋板或其它擋土設(shè)施。 地下連續(xù)墻已是目前深基坑的主要支護(hù)結(jié)構(gòu)之一。在地下結(jié)構(gòu)層數(shù)多的深基坑的施工非常有利。地下連續(xù)墻常是采用“逆筑法”的支護(hù)結(jié)構(gòu)的首選。 上海市區(qū)大多數(shù)基坑，天津市的華聯(lián)商廈、紫金花園、鴻吉大廈、津匯廣場(chǎng)等很多工程均采用地下連續(xù)墻方法施工。南京四橋錨碇 旋噴樁帷幕墻是鉆孔后，將鉆桿從地基土深處逐漸上提，同時(shí)利用插入鉆桿端部的旋轉(zhuǎn)噴嘴，將水泥漿固化劑噴入地基土中，形成水泥土樁，樁體相連形成帷幕墻。 旋噴樁帷幕墻可用作支護(hù)結(jié)構(gòu)擋墻

7、，也可用于擋水。內(nèi)撐式圍護(hù)結(jié)構(gòu)由圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系和內(nèi)撐體系兩部分組成。圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系常采用鋼筋混凝土樁排樁墻和地下連續(xù)墻型式。內(nèi)撐體系可采用水平支撐和斜支撐。根據(jù)不同開挖深度又可采用單層水平支撐、二層水平支撐及多層水平支撐、單層斜支撐。內(nèi)撐常采用鋼筋混凝土支撐和鋼管（或型鋼）支撐兩種。鋼筋混凝土支撐體系的優(yōu)點(diǎn)是剛度好、變形小，而鋼管支撐的優(yōu)點(diǎn)是鋼管可以回收，且加預(yù)壓力方便。有的還采用空間結(jié)構(gòu)體系。內(nèi)撐式圍護(hù)結(jié)構(gòu)適用范圍廣，可適用各種土層和基坑深度。單層水平支撐二層水平支撐單層斜支撐多層水平支撐空間結(jié)構(gòu)內(nèi)支撐體系示意圖l當(dāng)基坑深度較大，懸臂擋墻的強(qiáng)度和變形不能滿足要求時(shí)，需增設(shè)支撐系統(tǒng)。l支撐系統(tǒng)有l(wèi)

8、基坑內(nèi)支撐l基坑外拉錨（頂部拉錨土層錨桿拉錨）l常用的有l(wèi)鋼結(jié)構(gòu)支撐l鋼筋混凝土支撐1 鋼管支撐 角撐對(duì)撐2 型鋼支撐鋼管支撐示意圖鋼管支撐示意圖 有角撐、對(duì)撐、桁架式支撐，還有圓形、拱形和橢圓形等形狀的支撐。圓形支撐拉錨式圍護(hù)結(jié)構(gòu)由圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系和錨固體系兩部分組成。圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系同于內(nèi)撐式圍護(hù)結(jié)構(gòu)，常采用鋼筋混凝土排樁墻和地下連續(xù)墻兩種。錨固體系可分為錨桿式和地面拉錨式兩種。隨基坑深度不同，錨桿式也可分為單層錨桿、二層錨桿和多層錨桿。地面拉錨式圍護(hù)結(jié)構(gòu)和雙層錨桿式圍護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。地面拉錨式需要有足夠的場(chǎng)地設(shè)置錨樁，或其它錨固物。錨桿式需要地基土能提供錨桿較大的錨固力。錨桿式較適用于砂土

9、地基，或粘土地基。由于軟粘土地基不能提供錨桿較大的錨固力，所以很少使用。地面拉錨式雙層拉錨式申德公寓基坑土釘墻噴射混凝土對(duì)同一基坑可因地制宜采用一種或多種圍護(hù)結(jié)構(gòu)相結(jié)合的型式。如放坡開挖與圍護(hù)結(jié)構(gòu)相結(jié)合。如可將拉錨與內(nèi)撐相結(jié)合，排樁墻同門架式相結(jié)合，對(duì)于復(fù)雜形狀的基坑工程更需綜合應(yīng)用多種圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式。平面1122放坡開挖與排樁墻維護(hù)相結(jié)合剖面1-1剖面2-2剖面剖面平面形式放坡開挖與內(nèi)支撐式排樁墻維護(hù)相結(jié)合通過對(duì)基坑圍護(hù)體系被動(dòng)區(qū)土質(zhì)改良、降低地下水位等措施可有效改善圍護(hù)結(jié)構(gòu)的受力性狀。若被動(dòng)區(qū)土質(zhì)很軟弱，可采用被動(dòng)區(qū)土質(zhì)改良來加固，以增大被動(dòng)區(qū)土壓力。被動(dòng)區(qū)土質(zhì)改良范圍一般深度取36m，寬度

10、取59m，可對(duì)該區(qū)域軟土進(jìn)行全面改良，也可部分改良。被動(dòng)區(qū)土質(zhì)改良常采用深層攪拌法、高壓噴射注漿法和壓力注漿法。被動(dòng)區(qū)土質(zhì)改良示意圖不同的坑底加固形式4m6m( a )( b )( d )( c )( e )4m4m4m( f )4m4m6m6m6m6m6m6 m4m6m4 m2m4 m1 2 m2 m2m2m 基坑工程的發(fā)展概況與特點(diǎn) 圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式 基坑事故 圍護(hù)體系設(shè)計(jì)要點(diǎn) 基坑降水 土方開挖施工與監(jiān)測(cè)要點(diǎn) 基坑工程的環(huán)境影響 在水土壓力作用下，圍護(hù)結(jié)構(gòu)可能發(fā)生破壞，圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式不同，破壞形式也有差異。滲流可能引起流土、突涌，造成破壞。圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形過大，引起周圍建筑物及地下管線破壞，也屬基

11、坑工程事故。粗略地劃分，基坑工程事故可分為下述幾類： 圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形過大造成周圍建筑物及地下管線破壞事故 墻體折斷 整體失穩(wěn)基坑工程事故 基坑隆起 維護(hù)體系破壞 踢腳破壞 流土破壞 錨撐失穩(wěn)當(dāng)圍護(hù)墻不足以抵抗水土壓力形成的彎矩時(shí)，墻體折斷造成基坑邊坡倒塌。對(duì)撐錨圍護(hù)結(jié)構(gòu)，支撐或錨拉系統(tǒng)失穩(wěn)、錨撐節(jié)點(diǎn)斷裂，圍護(hù)墻體承受彎矩變大，也要產(chǎn)生墻體折斷破壞。懸臂式排樁墻最容易出現(xiàn)墻體斷裂。當(dāng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)插入深度不夠，或撐錨系統(tǒng)失效造成基坑邊坡整體滑動(dòng)破壞，稱為整體失穩(wěn)破壞。墻體折斷破壞整體失穩(wěn)破壞在軟土地基中，當(dāng)基坑內(nèi)土體不斷挖去，坑內(nèi)外土體的高差使圍護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)土體向坑內(nèi)方向擠壓，造成基坑土體隆起，導(dǎo)致基坑外

12、地面沉降，坑內(nèi)側(cè)被動(dòng)土壓力減小，引起圍護(hù)體系失穩(wěn)破壞，稱為基坑隆起破壞。對(duì)內(nèi)撐式和拉錨式圍護(hù)結(jié)構(gòu)，插入深度不夠或坑底土質(zhì)差，被動(dòng)土壓力很小，造成圍護(hù)結(jié)構(gòu)踢腳失穩(wěn)破壞。踢腳失穩(wěn)破壞基坑隆起破壞當(dāng)基坑滲流引起流土，使被動(dòng)土壓力減小或喪失，造成圍護(hù)體系破壞，稱為流土破壞。對(duì)支撐式圍護(hù)結(jié)構(gòu)，支撐體系強(qiáng)度或穩(wěn)定性不夠；對(duì)拉錨式圍護(hù)結(jié)構(gòu)，拉錨力不夠，均將造成圍護(hù)體系破壞，稱為錨撐失穩(wěn)破壞，支撐體系失穩(wěn)破壞。地基中存在承壓水，當(dāng)基坑底土層不能承受承壓水的頂托力，基坑底產(chǎn)生突涌導(dǎo)致破壞。流土破壞支撐體系失穩(wěn)破壞 基坑工程的發(fā)展概況與特點(diǎn) 圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式 基坑事故 圍護(hù)體系設(shè)計(jì)要點(diǎn) 基坑降水 土方開挖施工與監(jiān)測(cè)要

13、點(diǎn) 基坑工程的環(huán)境影響設(shè)計(jì)原則：設(shè)計(jì)原則：安全、經(jīng)濟(jì)、可持續(xù)發(fā)展設(shè)計(jì)內(nèi)容：設(shè)計(jì)內(nèi)容： 圍護(hù)體系選擇：結(jié)構(gòu)型式和止水體系 圍護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、變形和穩(wěn)定性計(jì)算 環(huán)境影響分析 止水體系設(shè)計(jì)計(jì)算 挖土施工組織設(shè)計(jì) 監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)與應(yīng)急措施的制定設(shè)計(jì)步驟：設(shè)計(jì)步驟： 委托設(shè)計(jì)、提供資料 確定圍護(hù)體系型式 對(duì)圍護(hù)體系的優(yōu)化設(shè)計(jì) 監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)審查基坑工程委托勘察單位巖土工程勘察及調(diào)查場(chǎng)地的工程地質(zhì)及水文地質(zhì)勘察對(duì)周圍環(huán)境的調(diào)查對(duì)基坑開挖與支護(hù)方案的建議基坑是否降水與降水方案勘察報(bào)告施工指標(biāo)基坑開挖、支護(hù)、降水等技術(shù)方案及造價(jià)、工期的比較開挖方法監(jiān)測(cè)方法支護(hù)方法降水方法可能引發(fā)的事故及降治對(duì)周圍環(huán)境的影響工期造價(jià)

14、初定方案確定施工單位基坑超過七米時(shí)，應(yīng)經(jīng)過專家委員會(huì)審批NY支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，降水設(shè)計(jì)基坑開挖、支護(hù)、降水的施工組織設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)單位施工單位基坑開挖、支護(hù)、降水工程的實(shí)施基礎(chǔ)施工對(duì)可能發(fā)生的險(xiǎn)情的應(yīng)急處理監(jiān)測(cè)驗(yàn)收回填，支護(hù)結(jié)構(gòu)回收基礎(chǔ)工程竣工基礎(chǔ)工程施工總結(jié)NY 基坑工程的發(fā)展概況與特點(diǎn) 圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式 基坑事故 圍護(hù)體系設(shè)計(jì)要點(diǎn) 基坑降水 土方開挖施工與監(jiān)測(cè)要點(diǎn) 基坑工程的環(huán)境影響 為了保證土方開挖和地下室施工處于“干”狀態(tài)，常需要通過降低地下水位或配以設(shè)置止水帷幕使地下水位在基坑底面0.51.0m以下。降低地下水位也有利于基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，防止流土、管涌、坑底隆起引起破壞。對(duì)于滲透性很小的地基也

15、可既不降低地下水位也不設(shè)置止水帷幕，在基坑開挖過程中產(chǎn)生的少量積水采用明溝排水處理。 水泥土重力式圍護(hù)結(jié)構(gòu)、地下連續(xù)墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)和凍結(jié)法圍護(hù)結(jié)構(gòu)本身又是止水帷幕；而排樁墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)等則需要另外設(shè)置止水帷幕以共同形成擋土和擋水的基坑圍護(hù)體系。 目前在基坑工程中應(yīng)用較多的止水帷幕有三種形式：深層攪拌法水泥土止水帷幕，高壓噴射注漿法水泥土止水帷幕和素混凝土地下連續(xù)墻止水帷幕。除設(shè)置豎向止水帷幕外有時(shí)還需設(shè)置水平向止水帷幕，以防止流土、坑底隆起等造成破壞。當(dāng)有承壓水時(shí)，更應(yīng)重視。淤 泥4 . 5 m人 工 填 土 3 . 2 m粘 土1 . 9 m中 粗 砂 6 . 9 m砂 質(zhì) 粉 土 2 . 6 m全

16、 風(fēng) 化 層 4 . 5 m預(yù) 應(yīng) 力 錨 桿 ： 總 長 2 . 5 m ， 自 由 段 8 m ， 錨 固 段 1 7 m ，其 中 擴(kuò) 大 頭 長 5 m ， 錨 桿 鉆 孔 直 徑 1 3 0 m m ， 擴(kuò) 大 頭直 徑 1 2 0 0 m m ， 耗 材 6A1 5,1 8 6 0 鋼 絞 線 ， 設(shè) 計(jì) 抗 拔力 8 5 0 K N ， 極 限 抗 拔 力 1 5 3 0 K N ， 鎖 定 6 8 0 K N 。止 水 帷 幕人 工 挖 孔 護(hù) 坡 樁?1 . 2 m 2 .0 m- 1 3 . 1 0- 1 3 . 1 0- 2 . 0 0 0 . 0 0- 1 . 0 0-

17、 2 . 5 01 2 0 05 0 0 01 2 0 0深層攪拌水泥土樁止水帷幕降低地下水位常采用井點(diǎn)降水。常見的有單（多）層輕型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)和深井井點(diǎn)降水等。井點(diǎn)類型及適用范圍井點(diǎn)類型及適用范圍井點(diǎn)類型土層滲透系數(shù)（cm/s)降低水位深度(m)單(多)層輕型井點(diǎn)1.0 x10-4 5.0 x10-236(6-12)噴射井點(diǎn)1.0 x10-4 5.0 x10-2820深井井點(diǎn)3.0 x10-315電滲法1.0 x10-46注：括弧中數(shù)值適用于多層輕型井點(diǎn)MhHRr0未來購物中心排水井 基坑工程的發(fā)展概況與特點(diǎn) 圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式 基坑事故 圍護(hù)體系設(shè)計(jì)要點(diǎn) 基坑降水 土方開挖施工與監(jiān)測(cè)要點(diǎn) 基坑

18、工程的環(huán)境影響開挖的原則：開挖的原則：及時(shí)支撐、先撐后挖、分層開挖、嚴(yán)禁超挖開挖機(jī)械的選擇：開挖機(jī)械的選擇：一般基坑開挖均優(yōu)先采用機(jī)械開挖方案，有推土機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)、正鏟挖土機(jī)以及反鏟、拉鏟、抓鏟挖土機(jī)等。開挖順序的確定：開挖順序的確定：較淺基坑可以一次開挖到底，較深大的基坑則一般采用分層、分塊開挖方案，在坑底以上保留1530cm土層由人工挖除。施工現(xiàn)場(chǎng)平面布置：施工現(xiàn)場(chǎng)平面布置：根據(jù)有限場(chǎng)地對(duì)裝土運(yùn)土及材料進(jìn)場(chǎng)的交通路線、施工機(jī)械放置、材料堆場(chǎng)、工地辦公及食宿生活場(chǎng)所進(jìn)行全面規(guī)劃。土方開挖注意事項(xiàng)：土方開挖注意事項(xiàng)：1、合理利用施工棧橋；2、臨時(shí)土坡的穩(wěn)定性；3、對(duì)支撐構(gòu)件、降水井、監(jiān)測(cè)布點(diǎn)的保護(hù)；4、土方開挖后及時(shí)外運(yùn)，及時(shí)跟進(jìn)支撐或墊層的施工監(jiān)測(cè)的目的：監(jiān)測(cè)的目的：通過監(jiān)測(cè)隨時(shí)掌握土體和支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力變化情況，了解鄰近建筑物、構(gòu)筑物的變形情況。監(jiān)測(cè)的對(duì)象：監(jiān)測(cè)的對(duì)象：自身圍護(hù)結(jié)構(gòu)、基坑周邊環(huán)境。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目：監(jiān)測(cè)項(xiàng)目：根據(jù)基坑等級(jí)及周邊 環(huán)境保護(hù)要求確定。測(cè)點(diǎn)布置：測(cè)點(diǎn)布置：結(jié)合基坑的特點(diǎn)、重點(diǎn)部位重點(diǎn)監(jiān)測(cè) 基坑工程的發(fā)展概況與特點(diǎn) 圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式 基坑事故 圍護(hù)體系設(shè)計(jì)要點(diǎn) 基坑降水 土方開挖施工與監(jiān)測(cè)要點(diǎn) 基坑工程