基坑开挖与支护

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1、第十二章基坑开挖与支护工程主讲曹志军基础工程第一节概述第二节基坑支护结构的类型和特点第三节基坑支护工程结构设计第四节重力式水泥土挡墙设计第五节基坑稳定性分析第六节井点降水及土方开挖第七节基坑监测与环境监护第十二章基坑开挖与支护工程一、基坑工程的概念第一节概述一、基坑工程的概念基坑是为了修筑建筑物的基础或地下室、埋设市政工程的管道以及开发地下空间（如地铁车站、地下商场）等所开挖的地面以下的坑。基坑支护（围护）工程是指在基坑开挖时，为了保证坑壁不致坍塌、保护主体地下结构的安全以及使周围环境不受损害所采取的工程措施的总称。在基坑施工时，有的有支护措施，称之为有支护基坑工程；有的

2、则没有支护措施，称之为无支护基坑工程。对基坑支护体系的要求可以分为三个方面：(1)保证基坑四周边坡的稳定性，满足地下室施工有足够空间的要求，也就是说基坑支护体系要能起到挡土的作用，这是土方开挖和地下室施工的必要条件；(2)保证基坑四周相邻建筑物、构筑物和地下管线在基坑工程施工期间不受损害。这要求在支护体系施工、土方开挖及地下室施工过程中控制土体的变形，使基坑周围地面沉降和水平位移控制在容许范围以内；(3)保证基坑工程施工作业面在地下水位以上。支护体系通过截水、降水、排水等措施，保证基坑工程施工作业面在地下水位以上。二、基坑围护工程设计的内容（一）支护结构支护结构是指基坑围

3、护工程中采用的围护墙体（包括防渗帷幕）以及内支撑系统（或土层锚杆）等的总称。1．围护墙体（包括防渗帷幕）围护墙体是指承受坑内外水、土侧压力以及内支撑反力或锚杆拉力的墙体，是保证坑壁稳定的一种临时挡墙结构。防渗帷幕的作用是在防止坑外的水渗流入坑内，并控制由于坑内外水头差造成的流砂及管涌等现象（图6—1）。2.内支撑系统内支撑系统是由围檩、支撑杆件以及立柱等组成的结构体系，其作用是和坑底被动区土体共同平衡围护墙体外的主动区压力（包括土压力、水压力及地面荷载引起的侧压力）。围檩是一道或几道沿着围护墙体内侧设置，把围护墙体所受的力相对均匀地传递给内支撑杆件的水平向梁。支撑杆件承受

4、着围檩传来的轴力和弯矩。立柱的作用一方面是承受支撑及施工荷载的重量，另一方面增加对支撑杆件的约束（图6—1）。3.土层锚杆土层锚杆是一种一端固定在开挖基坑外的稳定地层内，另一端与围护墙相连接的受拉杆件。其作用同上述的内支撑系统，它不是设置在基坑内，使基坑内有宽敞的工作环境。（二）地基加固为提高围护墙被动侧土体的强度及模量、减少主动侧土压力以及抵抗坑底承压水等而在围护墙内外侧对地基进行加固的措施。地基如固从施工工艺上分类往往有：(1)水泥土深层搅拌桩；(2)旋喷桩；（3)注浆。从加固位置来分类有：(1)围护墙体的被动侧：提高被动区土的抗力，减少围护墙侧向位移（见图6—1）。

5、(2)围护墙体的主动侧：减少主动区土的压力，同时还可起到增强防渗帷幕的作用。（3)坑底以下：在开挖前于坑底以下与围护墙底平面以上之间某范围内做一不透水加固土层，并与周围墙体连成整体，利用加固土层以上土重来平衡和抵抗承压水。（三）井点降水在基坑开挖前，在坑内四周预先埋入深于坑底的一系列井管，利用抽水设备连续抽水，在井管周围形成降水漏斗，使地下水位低于坑底的降水方法。（四）土方开挖分层分块将坑底以上土体挖除，开挖顺序应根据整个基坑体系的稳定等计算确定。（五）监测监测是指在基坑工程施工过程中，对基坑围护结构及其周围地层、附近建筑物、地下管线等的受力和变形进行的量测。其目的主要在

6、于确保基坑工程本身的安全；对基坑周围环境进行有效的保护；检验设计所采用参数及假定的正确性，并为改进设计、提高工程整体水平提供依据。三、基坑工程特点（一）基坑支护体系是临时结构，安全储备较小，具有较大的风险性（二）基坑工程具有很强的区域性（三）基坑工程具有很强的个性（四）基坑工程综合性强（五）土压力特点（六）基坑工程具有较强的时空效应（七）基坑工程是系统工程（八）基坑工程的环境效应四、基坑工程发展概况基坑工程在我国进行广泛的研究是始于20世纪80年代初，当时我国的改革开放方兴未艾，基本建设如火如荼，高层建筑不断涌现，相应地基础埋深不断增加，开挖度也就不断发展。支护结构最早用

7、木桩，现在常用钢筋混凝土桩、地下连续墙、钢板桩以及通过地基处理方法采用水泥土挡墙、土钉墙等。钢筋混凝土桩设置方法有钻孔灌注桩、人工挖孔桩、沉管灌注桩和预制桩等。第二节基坑支护结构的类型和特点一、常用支护结构形式如前文所述，基坑支护结构体系一般包括挡土和止水两个部分。支护结构形式主要可以分为下述几类：(1)放坡开挖及简易支护；(2)悬臂式支护结构；(3)重力式挡土墙；(4)内撑式支护结构；(5)拉锚式支护结构；(6)土钉墙支护结构；(7)其他形式支护结构，主要有门架式支护结构，拱式组合型支护结构；喷锚网支护结构；沉井支护结构；加