土力学与地基基础第10章课件.ppt

1、 10.1基坑支护简介基坑支护简介 10.2 基坑工程中的地下水控制基坑工程中的地下水控制 10.3 基坑开挖监测基坑开挖监测 学习目标学习目标 1.初步掌握基坑支护结构的类型与适用条件。2.掌握选择基坑降水的方法。10.1.110.1.1支支护护结结构构选选型型10.1.110.1.1支支护护结结构构选选型型 挡土结构和挡土结构和支撑结构的常用支撑结构的常用形式如图形式如图10-110-1、图图10-210-2所示。软所示。软土场地可采用深土场地可采用深层搅拌、注浆、层搅拌、注浆、间隔或全部加固间隔或全部加固等方法对局部或等方法对局部或整个基坑底土进整个基坑底土进行加固，或采取行加固，或采取

2、降水措施提高基降水措施提高基坑内侧被动土水坑内侧被动土水合力。合力。图图10-1a 10-1a 挡土结构的常用形式挡土结构的常用形式10.1.110.1.1支支护护结结构构选选型型图图10-1b 10-1b 挡土结构的常用形式挡土结构的常用形式10.1.110.1.1支支护护结结构构选选型型图图10-2a 10-2a 支撑结构的常用形式支撑结构的常用形式10.1.110.1.1支支护护结结构构选选型型图图10-2b 10-2b 支撑结构的常用形式支撑结构的常用形式10.1.210.1.2排排桩桩与与地地下下连连续续墙墙4.4.支撑体系的构造要求支撑体系的构造要求3.3.地下连续墙的构造要求地下

3、连续墙的构造要求2.2.排桩支护构造要求排桩支护构造要求1.1.支护桩的类型、桩长、桩支护桩的类型、桩长、桩径及桩距的选择径及桩距的选择10.1.310.1.3水水泥泥土土墙墙图图10-3 10-3 水泥土墙的几种平面形式水泥土墙的几种平面形式 水泥土墙是指由水泥土桩相互搭接形成的壁状、格栅状、拱状等形式（见图10-3）的重力式结构，它是利用墙体自重和嵌入基坑底面下的嵌固深度对基坑侧壁土体进行支护的，如图10-4 所示。10.1.310.1.3水水泥泥土土墙墙图图10-4 10-4 水泥土墙支护剖面水泥土墙支护剖面10.1.310.1.3水水泥泥土土墙墙（2 2）根据适用条件选择水泥土桩的类型

4、。初步选择水泥土桩的长度和墙体厚度。根据基坑形状、场地尺寸以及地质条件布置水泥土墙。提出搅拌或旋喷的技术要求。（1 1）（3 3）（4 4）设计步骤10.1.410.1.4土土钉钉墙墙 土钉支护是20世纪70年代发展起来的用于土体开挖和边坡稳定的一种新型挡土结构。它以土钉作为主要受力构件，由被加固的原位土体、放置于原位土体中密集的土钉群、附着于坡面的混凝土面层和必要的防水系统组成，形成一个类似重力式挡土墙的支护结构，称为“土钉墙”，如图10-5所示。图图10-5 10-5 土钉墙土钉墙10.1.410.1.4土土钉钉墙墙1.1.土钉墙的特点与适用范围土钉墙的特点与适用范围1）土钉墙的特点 （1

5、）土钉墙尽可能保持并提高了基坑侧壁土体的自稳定性。（2）在土钉长度范围内形成类似于重力式的挡土墙，用于支撑墙后土体传来的水平荷载。（3）提高了边坡整体稳定性和承受坡顶超载的能力，增强了土体破坏延性。（4）土钉墙体位移小，一般测试约为20 mm，对相邻建筑物影响小。（5）设备简单、施工方便、噪声小。与土方开挖实行平行流水作业时，可缩短工期。成本一般低于排桩及地下连续墙支护，经济效益好。10.1.410.1.4土土钉钉墙墙2）土钉墙的适用范围 土钉墙的适用范围是：基坑侧壁安全等级为二、三级，周围不具备放坡条件，地下水位较低或坑外有降水条件，临近无重要建筑物或地下管线，基坑外地下空间允许锚杆或土钉占

6、用，且土层是地下水位以上或经人工降水后的黏性土、粉土、杂填土和微胶结砂土等具有一定临时自稳能力的土层，开挖深度在12 m以内。土钉墙不宜用于没有临时自稳能力的淤泥、淤泥质土、饱和软土、含水丰富的粉细砂层和砂卵石层。当与有限放坡、护坡桩、预应力锚杆联合支护形成复合土钉墙时，深度可适当增加。10.1.410.1.4土土钉钉墙墙2.2.土钉墙的设计内容土钉墙的设计内容 （1 1）确定基坑侧壁的平面和剖面尺寸以及分段施）确定基坑侧壁的平面和剖面尺寸以及分段施工高度。工高度。（2 2）设计土钉的布置方式和间距以及直径、长度、）设计土钉的布置方式和间距以及直径、长度、倾角及在空间的方向。倾角及在空间的方向

7、。（3 3）设计土钉内钢筋的类型、直径及构造。）设计土钉内钢筋的类型、直径及构造。（4 4）注浆配方、注浆方式、浆体强度指标设计。）注浆配方、注浆方式、浆体强度指标设计。（5 5）喷射混凝土面层设计。）喷射混凝土面层设计。（6 6）坡顶防护措施。）坡顶防护措施。（7 7）土钉抗拔力验算及整体稳定性分析计算，通）土钉抗拔力验算及整体稳定性分析计算，通过计算验证上述设计参数。过计算验证上述设计参数。10.1.410.1.4土土钉钉墙墙3.3.土钉墙的设计原则土钉墙的设计原则1 1）基坑侧壁平、）基坑侧壁平、剖面尺寸以及分剖面尺寸以及分段施工高度设计段施工高度设计315422 2）土钉的布置方）土钉

8、的布置方式和间距以及直径、式和间距以及直径、长度、倾角设计长度、倾角设计 3 3）注浆配方、浆）注浆配方、浆体强度指标和注浆体强度指标和注浆方式设计方式设计4 4）喷射混凝土面）喷射混凝土面层及土钉和面层的层及土钉和面层的连接设计连接设计 5 5）坡顶防护）坡顶防护及防水设计及防水设计 10.1.410.1.4土土钉钉墙墙3.3.土钉墙的设计原则土钉墙的设计原则 土钉必须和面层有效连接，为此应设置承压板土钉必须和面层有效连接，为此应设置承压板或加强钢筋等构造措施，如图或加强钢筋等构造措施，如图10-610-6所示。所示。图图10-6 10-6 土钉和面层的连接土钉和面层的连接10.1.510.

9、1.5复复合合土土钉钉墙墙的的支支护护1.1.复合土钉墙的类型复合土钉墙的类型（2 2）土钉墙+止水帷幕+预应力锚杆，如图10-7（a）所示。土钉墙+预应力锚杆，如图10-7（b）所示。土钉墙+微型桩+预应力锚杆，如图10-7（c）所示。土钉墙+止水帷幕+微型桩+预应力锚杆，如图10-7（d）所示。（1 1）（3 3）（4 4）10.1.510.1.5复复合合土土钉钉墙墙的的支支护护1.1.复合土钉墙的类型复合土钉墙的类型图图10-7 10-7 复合土钉墙的类型复合土钉墙的类型10.1.510.1.5复复合合土土钉钉墙墙的的支支护护2.2.复合土钉墙的构造要求复合土钉墙的构造要求 （1）复合土

10、钉墙的土钉除使用传统的钻孔注浆型土钉外，还常常使用新型预加应力土钉、二次注浆土钉和打入注浆型钢花管加强土钉，以解决变形控制和在不良土层中需要有较高抗拔力的问题。（2）复合土钉墙的锚杆不同于桩锚结构中的锚杆，其设计抗拉荷载不宜太大，一般应小于300 kN；在面层上锚杆的位置一般应设置连梁，连梁的尺寸和配筋须通过计算确定。（3）复合土钉墙的水泥土强度一般较高，水泥掺量较多。（4）复合土钉墙的微型桩常使用直径为100300 mm的钻孔灌注桩、型钢桩和钢管桩，为加强钢管桩的刚度，常在钢管桩内灌入M10砂浆或C20细石混凝土。10.1.610.1.6支支护护结结构构失失稳稳现现象象2.2.复合土钉墙的构

11、造要求复合土钉墙的构造要求图图10-8 10-8 支护结构失稳支护结构失稳10.1.610.1.6支支护护结结构构失失稳稳现现象象1.1.降低地下水位的目的降低地下水位的目的 （1）防止基坑坡面和基底渗水，保持坑底干燥，方便施工。（2）增加边坡和坡底的稳定性，防止边坡上或基底的土层颗粒流失。（3）减少土体含水量，有效提高土体物理力学性能指标。（4）提高土体固结程度，增加地基抗剪强度。（5）防止基坑的隆起和破坏。10.1.610.1.6支支护护结结构构失失稳稳现现象象2.2.降水方法及其选用降水方法及其选用10.1.610.1.6支支护护结结构构失失稳稳现现象象3.3.井点降水对周围环境的影响及

12、其防范措施井点降水对周围环境的影响及其防范措施 在降水场地外缘在降水场地外缘设置回灌水系统。设置回灌水系统。（1）（2）（3）（4）合理使用井点降合理使用井点降水，尽可能减少对周水，尽可能减少对周围环境的影响。围环境的影响。在降水场地外侧设置挡土帷在降水场地外侧设置挡土帷幕，缩小降水影响范围，即在降幕，缩小降水影响范围，即在降水场地外侧有条件的情况下设置水场地外侧有条件的情况下设置一圈挡土帷幕，一圈挡土帷幕，在降水前认在降水前认真做好对周围环真做好对周围环境的调研工作。境的调研工作。10.1.610.1.6支支护护结结构构失失稳稳现现象象4.4.降水工程的监测与维护降水工程的监测与维护1）降水

13、监测 （1）在降水监测与维护期应对各降水井和观测孔的水位、水量进行同步监测。（2）降水井和观测孔的水位、水量和水质的检测应符合下列要求。（3）在基坑开挖过程中，应随时观测基坑侧壁、基坑底部的渗水现象，并应查明原因，及时采取工程措施。10.1.610.1.6支支护护结结构构失失稳稳现现象象4.4.降水工程的监测与维护降水工程的监测与维护 降水期间应对抽水设备和运行状况进行维护检查，每天检查不应少于次，并应观测、记录水泵的工作压力、水泵温度，以及电流、电压、出水等情况，发现问题及时解决，使抽水设备始终处于正常运行状态。1.1.监测的目的监测的目的 （1 1）检验设计假设和参数的正）检验设计假设和参

14、数的正确性，判断前一步施工工艺与参数是确性，判断前一步施工工艺与参数是否达到预期要求，以确定和优化下一否达到预期要求，以确定和优化下一步施工参数，指导基坑开挖和支护结步施工参数，指导基坑开挖和支护结构的施工。构的施工。（2 2）确保基坑支护结构和相邻建）确保基坑支护结构和相邻建筑物的安全。筑物的安全。（3 3）积累工程经验。）积累工程经验。2.2.监测的要求监测的要求 应当在设计阶段根据工程的具体情况提出基坑的监测要求，应当在设计阶段根据工程的具体情况提出基坑的监测要求，如监测项目和内容、测点布置、观测精度、监测频率和监测值、如监测项目和内容、测点布置、观测精度、监测频率和监测值、报警值等。基

15、坑开挖前应制定出系统的开挖监控方案，监控方报警值等。基坑开挖前应制定出系统的开挖监控方案，监控方案应包括监测目的、监测项目、监测报警值、监测方法及精度案应包括监测目的、监测项目、监测报警值、监测方法及精度要求、监测点的布置、监测周期、工序管理和记录制度以及信要求、监测点的布置、监测周期、工序管理和记录制度以及信息反馈系统等。在开挖施工过程中，应及时处理监测结果，及息反馈系统等。在开挖施工过程中，应及时处理监测结果，及时向监理、设计和施工人员反馈信息。必要时，应根据现场监时向监理、设计和施工人员反馈信息。必要时，应根据现场监测结果采取相应措施。测结果采取相应措施。3.3.监测点的布置监测点的布置4.4.监测仪器设备监测仪器设备 （1）基坑水平位移监测的主要设备是水准仪、经纬仪和测斜仪。（2）桩墙内力、支撑轴力的监测主要采用钢筋计进行。（3）土体分层竖向位移的监测主要采用分层沉降仪进行。（4）支护结构界面上侧向压力的量测主要通过土压力盒进行。（5）孔隙水压力的量测主要通过孔隙水压计进行。