岩土基坑支护培训PPT课件.ppt

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1、基坑支护专业培训,一、概述二、建筑方案对边坡的影响三、关于各种常见支护方式的介绍四、基坑支护方式选取的影响因素五、基坑支护方式选择参考六、地下水的处理七、基坑应急措施八、基坑支护施工的一些要求,一、概述,基本名词解释,边坡包括人工边坡和自然边坡。人工边坡 在建（构）筑物场地或其周边，由于建（构）筑物和市政工程开挖或填筑施工所形成的边坡，包括土质、岩质和土岩结合的边坡。根据使用时间的长短，人工边坡可分为永久性边坡和临时性边坡，即使用时间超过2年的为永久性边坡，使用时间不超过2年的为临时性边坡。,基本名词解释,边坡支护为保证边坡及周边环境的安全，对边坡采取的支挡、加固与保护措施。基坑为进行建筑物基

2、础与地下室的施工所开挖的地面以下空间。基坑侧壁其实就是一种临时性的人工边坡。基坑支护为保证地下结构施工、基坑周边环境的安全及基坑侧壁及周边环境采用的支挡、加固与保护措施。,常见的永久性边坡支护方式,坡率法：通过调整、控制边坡坡率和采取构造措施保证边坡稳定边坡治理方法。锚喷支护：由锚杆和喷射混凝土面层组成。锚杆（索）+格构梁：由锚杆和格构梁组成。锚杆挡墙支护：由锚杆（索）+立柱+面板组成。重力式挡墙：依靠自身重力使边坡保持稳定的构筑物。扶壁式挡墙：由立板、底板、扶壁和墙后填土组成的支护。SNS柔性支护网：由专用的钢丝绳、钢丝网、柱、钢绳锚杆等防护措施组成，能最大程度的维持边坡原貌，主要用于岩石边

3、坡。,锚杆+格构梁,锚杆挡墙,扶壁式挡墙,SNS柔性网支护体系（被动防护系统）,SNS柔性网支护体系（主动防护系统）,各种边坡支护形式的造价、工期比较,各种支护方式的造价坡率法造价最低，锚喷支护、锚杆（索）+格构梁、重力式挡墙次之，锚杆挡墙支护、扶壁式挡墙造价最高。各种支护方式的工期各种支护方式的工期长短规律与造价高低规律相同，即坡率法工期最短，锚喷支护、锚杆（索）+格构梁、重力式挡墙次之，锚杆挡墙支护、扶壁式挡墙工期最长。,常见的基坑支护方式,坡率法土钉墙复合土钉墙钢板桩支护水泥土重力式挡墙 悬臂桩支护桩锚支护内支撑支护,各种基坑支护形式的造价、工期比较,以下各种支护形式经济性依次降低：坡率

4、法、土钉墙+放坡、垂直土钉墙、复合土钉墙、水泥土重力式挡墙、悬臂桩、桩锚、内支撑。各种支护方式工期的长短坡率法、土钉墙、土钉墙复合土钉墙、水泥土重力式挡墙、悬臂桩、桩锚、内支撑。,二、建筑方案对边坡的影响,地下室层数对边坡的影响,地下室层数对基坑支护的影响方案中地下室的层数直接确定了基坑的开挖深度，而基坑的开挖深度则直接影响了基坑的造价和工期；两层地下室的基坑，其工期和造价都会明显大于一层地下室基坑的2倍，至于三层或三层以上的地下室所对应的基坑，其工期和造价的增加那就是非常惊人的了。例如：公司待建的环球金融中心，6层地下室，基坑开挖深度达35m，采用的支护方式是地下连续墙+5层内支撑，预计基坑

5、支护的工期在18个月以上，同时由于基坑为超深基坑，且地处闹市，紧邻地铁，基坑的安全等级非常高，就前期的基坑支护设计和评审就已花费了半年多的时间，目前仍在设计评审阶段。,塔楼位置对基坑的影响,塔楼位置对基坑的影响塔楼范围内会有电梯井、集水井、承台或筏板基础等，这些结构的存在令塔楼范围内的基坑局部加深，当塔楼是沿着地下室边线布置时，就加大了整个基坑的开挖深度，从而导致基坑支护的工期和成本明显增加，因此塔楼布置在地下室中间位置对基坑支护的工期和造价更有利。,山地建筑中各建筑物高程对边坡的影响,山地建筑中各建筑物高程对边坡的影响山地建筑依山而建，场地平整中挖填方量、边坡和挡土墙的量会很大，因此需要注意

6、两点：填方的处理难度会比挖方大，费用也高；尽量避免形成高度超过10m的挡土墙或15m的高陡边坡。,三、关于各种常见支护方式的介绍,坡率法,坡率法：指在放坡空间充足的条件下，基坑边坡采用比较缓的坡度进行放坡，坡面设C20喷射混凝土面层，厚度一般为50mm，面层内设一层钢丝网来防止面层开裂，同时坡面还设插筋以防止面层滑落。插筋一般采用14或16的钢筋，长度1.5m左右，直接打入土体中，不需要注浆，顶部设一弯钩以压住钢丝网。,坡率法剖面,土钉墙,土钉墙：由土钉和混凝土喷射面层组成，面层为C20喷射混凝土面层，内挂钢筋网。土钉墙一般常与放坡相结合，具体坡度要根据基坑周边允许放坡的空间来确定。土钉：是用

7、来加固现场原位土体的细长杆件，依靠与土体之间的界面粘结力或摩擦力在土体发生变形的条件下被动受力并主要承受拉力作用。土钉分为钢筋土钉和钢花管两种，钢筋土钉为先用机械钻孔或洛阳铲人工成孔，再放入焊好托架的钢筋，然后放入注浆管进行注浆，钢筋一般直径为2025；钢花管则采用D48（壁厚3.0mm以上）的无缝钢管制作，无需成孔直接击入土中，在钢管中放入注浆管进行注浆。,土钉墙支护剖面,土钉大样图,钢筋土钉,钢花管土钉,土钉墙支护,土钉墙,复合土钉墙,复合土钉墙：土钉墙与护坡桩（微型桩）或预应力锚索（杆）结合使用时，称之为复合土钉墙。当土钉墙不能满足基坑变形要求时，可考虑复合土钉墙，即加强型的土钉墙。预应

8、力锚杆（索）：由锚头、预应力筋、锚固体组成，利用预应力筋自由段（张拉段）的弹性伸长，对锚杆施加预应力，以提供所需的主动支护拉拔力的长锚杆。实际中基坑支护常用的预应力筋为1860MPa的15.2mm钢绞线，故一般称为预应力锚索。微型桩：又叫树根桩，是一种小直径的桩，一般直径为200400mm左右，钻机钻进成孔后放入钢筋笼或型钢、钢管（需开孔），然后放入碎石，采用二次注浆工艺而成。一般在放坡空间很有限，为加强土钉墙的强度而设置。其主要特点有：施工机具小，适用于狭窄的施工作业区；施工振动、噪声小；长细比大，单桩耗用材料少；采用二次注浆工艺，与同体积灌注桩相比，承载力较高。,预应力锚索张拉,钢板桩支护

9、,钢板桩支护：由打入土中的钢板桩通过边缘自带的联动装置，自由组合以形成一种连续紧密的挡土或挡水的钢结构墙体。钢板桩适用于柔软地基及地下水位较高的基坑，施工简便，其优点是止水性能好，可以重复使用。根据基坑条件的不同，钢板桩支护结构形式可分为悬臂式、单撑（单锚）式或多撑（多锚）式。此外还有一种桩板式支护结构，由工字钢、钢管桩等结合横挡板构成，用于局部、临时性的基坑开挖，只可用来挡土，不能挡水。钢板桩：是一种边缘带有联动装置，即锁口或钳口的一种型钢，其截面有直板型、槽型（U型）、Z型及CAZ组合型等，有各种大小尺寸及联锁形式；板桩长度一般规格为6m、9m、12m、15m。,钢板桩支护,水泥土重力式挡

10、墙,水泥土重力式挡墙：依靠挡土结构自重保持基坑稳定性的支护结构为重力式挡土结构，而水泥土重力式挡墙则是由水泥土桩相互搭接形成的格栅状、壁状等形式的重力式结构。一般情况下采用深层水泥搅拌桩形成墙体，当搅拌桩无法施工时才考虑采用高压旋喷桩。这种支护形式只在深厚的流塑状淤泥场地内使用，可结合在搅拌桩中插入型钢、管桩、微型桩以及在基坑上部放坡来使用，一般适用于基坑开挖深度小于6m的情况下。,悬臂桩、桩锚支护,悬臂桩支护：即排桩支护，在没有放坡空间、土钉锚杆无法施工且基坑开挖深度不是很深的情况下使用，桩可以采用挖孔桩、钻（冲）孔桩、旋挖桩等形式。桩锚支护：排桩+预应力锚索支护，适用于开挖深度较大的基坑，

11、同时由于基坑的开挖深度大，地下水会比较丰富，一般需要在桩间设止水帷幕。,沈阳佳兆业中心基坑支护,咬合桩,咬合桩：由钢筋混凝土桩与素混凝土桩切割咬合，桩与桩之间排列构成相互之间咬合的桩墙。桩的排列方式一般为一个a桩（素混凝土桩）和一个b桩（钢筋混凝土桩）间隔布置，施工时先施工a桩，后施工b桩，a桩混凝土采用超缓凝混凝土，要求必须在a桩混凝土初凝前完成b桩。这种桩可在挡土的同时兼挡水，此外在基坑土体压力很大，桩身抗弯强度不能满足时可在a桩内设置方形的钢筋笼。,咬合桩布置大样图,咬合桩+预应力锚索支护,地下连续墙支护,地下连续墙：用机械施工方法成槽后浇注钢筋混凝土形成的地下墙体，可兼做基坑开挖支护结

12、构、止水帷幕或地下室外墙。,完成的地下连续墙,地下连续墙施工,内支撑支护,内支撑支护：内支撑是一种在基坑设置的水平向（或斜向）杆或板组成的结构构件，主要承受水平力。而内支撑体系则包括支撑梁、围梁和立柱，使用于开挖深度较大，无法施工预应力锚索或周边环境对变形要求特别高的情况下采用。与之配套使用的竖向支护体系有钢板桩、排桩、咬合桩和地下连续墙。根据平面形式的不同内支撑分为对撑、环撑和角撑。根据材料的不同，内支撑分为钢支撑和钢筋混凝土撑，其中钢支撑施工速度快，可重复利用，但是刚度偏小，平面形状受一定限制；钢筋混凝土撑施工速度慢，不能重复利用，但是刚度大，平面形式可灵活布置。,排桩+钢筋混凝土对撑+角

13、撑,钢板桩+钢支撑,环撑,实际使用中，基坑支护的方式往往都是两种或以上支护方式相结合来形成支护体系的。最为常见的就是放坡与其他支护形式的结合，放坡位置可结合现场实际情况设置，可采用边坡上部放坡+下部垂直开挖+土钉墙、排桩、重力式挡墙或桩锚支护，也可采用整体放坡+土钉墙的支护方式。,四、基坑支护方式选取的影响因素,基坑支护方式影响因素,影响基坑支护方式的三个主要客观因素是：基坑开挖深度开挖范围内地质情况基坑周边环境因素,基坑开挖深度的影响,基坑的开挖深度对基坑支护方式的选择有着直接的关系，开挖深度越小，可选用的支护方式经济性就越好，反之，若基坑开挖深度越大，则可选用的支护方式经济性就越差，需要花

14、费的工程造价和工期就越长，并且两者之间的增长关系不是直线的，而是曲线的。一般而言，一层地下室的基坑支护首先应考虑自然放坡，其次为土钉墙结合放坡支护，尽量避免采用重力式挡墙和悬臂桩支护，不应采用桩锚支护。二层地下室的基坑支护比较经济合理的支护方式是放坡结合土钉墙或复合土钉墙支护。,基坑土质情况的影响,基坑开挖范围内及基坑底部的地质情况与基坑支护方式的选择息息相关，是非常关键的一个因素，土质情况的好坏直接影响了支护方式：基坑开挖范围内土层的状态如何，土层的粘聚力C和内摩擦角大小。是否有淤泥、淤泥质土或其他流塑状软弱土层及软弱土层的厚度、位于基坑的具体位置。是否有含水量丰富的砂卵石层？这将影响基坑支

15、护的地下水处理方式，从而一定程度上影响到支护的具体形式。土层中是否含有大量障碍物？若土层中含有大量块石或其他障碍物，导致土钉、锚杆（索）等支护结构施工难度增大，甚至可能要改变支护方式。,土质情况相关参数,土的抗剪强度：指土对剪切破坏的极限抵抗能力，土体的强度问题实质是土的抗剪能力问题。粘聚力C和内摩擦角：两者都是土的抗剪强度指标。土的内摩擦角反映了土的摩擦特性，大小取决于土粒间的摩阻力和连锁作用；粘聚力是粘性土的特性指标，粘聚力包括土粒间分子引力形成的原始粘聚力和土中化合物的胶结作用形成的固化粘聚力。这两个值一般都是由土工试验得出的，也可以结合原位测试结果和当地经验确定。根据不同种类的土工试验

16、，这两个指标的结果也不同，但是基坑支护作为临时工程，主要采用的是直剪快剪的数据和三轴不固结不排水试验的数据，广东地区后者需要根据当地经验进行一定折减。,土的状态粘性土分为流塑、软塑、可塑、硬塑和坚硬状态；砂性土分为松散、稍密、中密和密实状态土的状态与C、值之间是相关的，但并非一一对应的关系。根据经验对粘土总结大致如下：,以开挖深度为5m的基坑为例：对于流塑状的粘性土，无法放坡，一般坡度达到1:3甚至更大都不能稳定；对于软塑状的粘性土，放坡坡度需不小于1:1；对于可塑状的粘性土层，放坡坡度可以采用1:0.5左右。砂土的内摩擦角大小与砂土的密实度和颗粒大小相关，越密实的砂土，颗粒越大的砂土则内摩擦

17、角越大，一般在2038度。需要特别说明的是，这些坡度是针对地下水位以上的砂性土层来说是稳定的，但是对于地下水位以下就需要其他辅助措施了。,基坑周边环境因素,基坑周边环境因素具体如下：基坑周边是否有放坡空间；基坑开挖影响区域内（即1倍或2倍基坑深度范围内）是否有重要市政管线，如燃气管、供水管、电信管线、高压电缆沟等；基坑坡顶的荷载大小；是否处于闹市中心，有重要的市政道路；是否有变形敏感的建筑物（包括浅基础和桩端埋置深度较浅的摩擦桩）；基坑周边是否有水体，如水塘、水库、湖泊、河道。,五、基坑支护方式选择参考,基坑支护方式选择参考,说明：基坑周边影响范围：对一般土质情况而言，基坑坡顶影响范围为1.0

18、h（h为基坑开挖深度）范围内，若基坑开挖范围内主要土层为淤泥等流塑状的软弱土层，则影响范围为2.0h。周边环境敏感度是指基坑坡顶影响范围1.0h（h为基坑开挖深度）范围内是否有燃气管、供水管、高压电缆沟或通讯电缆等管线，以及天然基础的建筑物，如有则为“敏感”。,六、地下水的处理,地下水处理,为保证基坑土方开挖、支护结构施工、地下室施工及基坑周边环境安全，需要对地下水进行一定的处理，具体方式包括集水明排、降水、回灌或截水，可单独使用或结合使用。地下水处理方式的选取应考虑基坑场地周边工程地质条件、水文地质条件和环境条件，并应结合基坑支护和基础施工的方案综合分析选定。,集水明排由基坑坡顶、坡底的排水

19、沟、集水井、坡面的泄水孔组成，用于人工填土及浅层粘性土中赋存的上层滞水量不大的情况下使用，不宜用于可能发生流砂的情况。降水深度不超过5m。,降水在基坑内部或周边设置降水井以降低基坑开挖范围内的地下水。降水井主要包括轻型井点降水、喷射井点降水和管井降水。轻型井点降水适用于上层滞水量和潜水水量不大，土体渗透系数为0.120.0m/d的情况下使用。其中单级真空井点降水适用于降水深度不超过6m的情况，如果超过6m就需要多级井点降水。井点间距一般为1.52.0m，下部要有长度大于1/3含水层厚度的过滤器。,喷射井点降水则适用于渗透系数较小和降水深度820m的情况。井点间距一般为35m，过滤器要求与轻型井

20、点相同。管井降水：适用于土体渗透系数为1.0200.0m/d，含水量丰富的潜水、承压水和裂隙水。降水深度大于5m，降水井间距15m左右，过滤器长度与含水层厚度一致，下部要有不小于3m的沉砂管，底部埋深大于基坑深度6.0m。,轻型井点降水,回灌由于基坑开挖降水，其周围地区地下水位随之下降，导致周围邻近建筑物的不均匀沉降或开裂.为了防止这种不利情况的发生,通常就需要设置回灌井点。回灌适用于土体渗透系数为1.0200.0m/d，可采用井点、砂井或砂沟，其中最为常用的是井点，起水位观测和回灌两个作用。回灌井应沿被保护的建筑物周边设置，且与降水井的距离不应小于6m。,截水当基坑周边不具备降水的条件，则应

21、采用截水的方式即止水帷幕进行基坑地下水的治理。止水帷幕分为三种方式：在支护结构之外采用连续的深层搅拌桩、高压旋喷或摆喷桩形成的止水帷幕；利用排桩支护结构，在桩间采用高压旋喷桩或摆喷桩、静压注浆等形成止水帷幕。支护结构本身就是止水帷幕，不必另设止水帷幕，例如当支护结构采用地下连续墙或咬合桩时。,工程中一般常用的是在支护结构后采用搅拌桩或排桩间采用高压旋喷或摆喷桩作为止水帷幕。搅拌桩一般成桩桩径为500600mm，造价低且止水效果好，但遇卵石层、碎石土或土质较硬的土体时不适用，同时桩长也不能大于18m。高压旋喷桩则没有以上搅拌桩的限制，但是造价比较高。高压旋喷桩分为单重管旋喷、双重管旋喷和三重管旋

22、喷,各种降水方式的比较,从经济性来说，集水明排是最为经济的，同时也基本不占用什么工期，但是只适用于地下水量不大的条件。一般而言，降水井初期成本和工期投入相对止水帷幕较小，但是基坑暴露期间每日都要发生费用，即运行费用较大，总费用的大小与基坑暴露时间长短有直接关系。此外，还有一个问题就是降水会对周边环境产生不良影响，周边市政道路和建筑物可能会由于降水产生不均匀沉降而拉裂，容易引起与周边居民的纠纷。止水帷幕的初期投入比较大，无论是工程造价还是工期，但后期基本不需要任何费用。因此两种地下水处理方式选择时要根据基坑使用时间长短并结合当地经验进行综合比较。,七、基坑应急措施,基坑的紧急情况,支护结构位移过

23、大，坡顶周围产生裂缝；基坑坍塌止水帷幕渗水、漏水基坑发生流砂、管涌基坑顶部沉降过大,基坑坡顶裂缝,支护结构位移过大,坡脚尽快回填好土、砂石或砂袋等，回填反压土高度至能保证基坑变形完全稳定为止，还可在坡脚打入木桩或钢管。坡体加固：尽快打入土钉等进行加固。坡顶卸载：坡顶一定范围内的土体挖除，减少坡顶荷载。对基坑挖土合理分段，每段土方挖到底后及时浇注垫层。增设坑内降水设备，降低地下水。若插入坑底部分支护桩向内变形，支护桩下段位移较大，造成桩背土体沉陷，主要应设法控制支护支护桩嵌入部分的位移，着重加固坑底部位，可对坑底进行加固，如采用注浆、高压喷射注浆等提高被动区抗力。,基坑局部坍塌,塌方范围的坡顶及

24、坡脚进行封闭，禁止行人和车辆行走，并设警示牌，尽快拆除塌方范围的地面构筑物；现场应尽快清理塌方的土方及破坏的支护结构等，并进行修坡，在允许的情况下尽量将坡度放缓；尽快封闭坡顶土体裂缝，先尽量填充裂缝内部，填充可以用水泥浆、砂或水泥砂浆，然后封闭表面，并派专人进行密切观察，看裂缝是否发展，并做好相关记录；加密基坑变形观测的频次，尤其塌方段；一般在基坑开挖至设计标高后应每周至少进行一次变形观测，开挖过程中要3d进行一次观测，塌方需加密至2d一次以上，同时应安排人每日进行至少两次的安全巡查，发现异常及时通知相关各方；塌方段基坑剩余土方和底部的承台暂缓开挖，待基坑变形稳定后再分批进行；若基坑设有降水系

25、统，则务必要确保降水系统正常工作。,支护结构渗水、漏水,对渗水量较小，不影响施工也不影响周边环境的情况下，可采用坑底设排水沟的方法。对渗水量较大，但没用流砂带出，造成施工困难，而对周围影响不大的情况，可采用“引流修补”的方法：在渗漏较严重的部位，先在支护结构水平（略向上）打入一根钢管，内径2030mm，使其穿透支护结构内，由此将水从该管引出。将管边支护结构的薄弱处用防水砼或砂浆修补封堵。待修补封堵的砼或砂浆达到一定强度后，再将钢管出水口封住。如封住管口后出现第二处渗漏时，按上述方法再进行“引流修补”。如果引流的水为清水，周边环境较简单或出水量不大，则不作修补也可，只需将引入基坑的水排出即可。,

26、支护结构渗水、漏水,如果漏水位置离地面不深处，可将支护结构背开挖至漏水位置下5001000mmm，在支护结构背后用密实砼进行封堵。如漏水位置埋深较大，则可在支护结构后采用压密注浆方法，注将封堵。注浆浆液中应掺入适量水玻璃，使其能尽早凝结，也可采用高压喷射注浆方法。采用压密注浆时，为防止施工对支护结构产生的压力生成支护结构较大的侧向位移，在施工前应对坑内局部反压回填土，待注浆达到止水效果后再重新开挖。,流砂、管涌,对较严重的流砂现象应增加坑内降水措施，使地下水位降至坑底以下0.51.0m以下。如果流砂是在上部桩间的缝隙中出现的，则可在桩间嵌补防水细石混凝土。施工中应先在出现流砂的部位插入引流管，

27、而后将该段墙幅间土清除，再将两面墙幅对应面凿毛，然后在外面支模，浇注防水细石混凝土。管涌十分严重时可在支护墙前打设一排钢板桩，在钢板桩和支护墙间进行注浆，钢板桩底应比止水帷幕底标高低，或与支护墙底标高相同，顶面应高于坑底标高，打设宽度应比管涌范围宽m。,基坑顶地面沉降,在施工过程中，应严格按照各相关施工工艺及施工顺序进行施工，并严格控制基坑的变形；若基坑顶部沉降异常情况，在及时向有关单位汇报的同时，可先行进行如下处理：对民房基础进行加固处理，如进行钢花管高压注浆处理，加固基础的地基承载力；对基坑局部进行填土反压处理，增大基坑的被动土压力的作用，保持基坑的稳定性；增加锚索排数，加强基坑的反力，保

28、持基坑的整体稳定性。,截、排水措施,在基坑顶部，采取临时措施拦截地表水，以防下渗或直接流入基坑内。对地表裂缝，及时采用水泥砂浆封堵，以防地表水下渗。定期巡查检查基坑顶部所有污水、给水管线，看是否断裂，有水下渗入基坑边坡，如污水雨水管线有断裂，应将污水、雨水管线的水源切断或污水、雨水管线改线。基坑底部，用污水泵抽水，并做好坑底排水设施，使基坑底部尽量保持干爽，以防基坑底部土体泡水软化。发现地下水位观测点水位出现急剧变化，应及时查找有无给水、污水管道破损，有无坑壁大量渗水等原因，并及时对源头进行封堵，必要时报告设计单位。,八、基坑支护施工的一些要求,针对近期一些基坑工程的经验，特对基坑施工提出要求

29、：在基坑开挖前就先确定好基坑的地下水处理方式，如果采取降水，则应该在基坑开挖前尽量早的施工降水井系统，并尽早进行降水，应避免先开挖基坑再施工降水井的做法，这样对能够较为明显的提高土体相关参数，对基坑的稳定和节约基坑支护造价是很有作用的。基坑土方开挖应采取分层开挖的方式，避免一次性开挖到底的施工方式，考虑到桩基础工期较紧，则可以只对距离基坑边线1015m范围内的土方实行分层开挖分层支护，基坑中心范围的土方不做此要求。这样施工可以减小基坑开挖的坡度，从而减小土方的开挖量。,要求施工单位做好泄水孔的反滤包，泄水孔的PVC管端部要开孔，同时喷射面层时要注意不要堵塞泄水孔孔口，确保泄水孔能真正起到排水的作用，这对边坡的稳定也是很有利。降水井外侧的反滤层一定要按规范和设计要求设置，并经常清淤，确保降水井正常工作。,