1、1（二） 基坑支護 基坑支護結構一般根據地質條件，基坑開挖深度以及對周邊環境保護要求采取重力式水泥土墻、板式支護結構、土釘墻等形式。 在支護結構設計中首先要考慮周邊環境的保護，其次要滿足本工程地下結構施工的要求，再則應盡可能降低造價、便于施工。3 1、水泥擋土墻式 水泥擋土墻式支護結構是近年來發展起來水泥擋土墻式支護結構是近年來發展起來的一種重力式支護結構。將軟土與水泥漿強制的一種重力式支護結構。將軟土與水泥漿強制拌和，使軟土硬結成整體并具有足夠強度的水拌和，使軟土硬結成整體并具有足夠強度的水泥加固土。泥加固土。 它是通過攪拌樁機將水泥與土進行它是通過攪拌樁機將水泥與土進行攪拌，形成柱狀的水泥

2、加固土，由此形成重力攪拌，形成柱狀的水泥加固土，由此形成重力式支護結構。式支護結構。 按施工機具和方法不同可分為深層按施工機具和方法不同可分為深層攪拌法、旋噴法和粉噴法。攪拌法、旋噴法和粉噴法。45 （1）深層攪拌水泥土樁墻 用于支護結構的水泥土： 水泥摻量通常12%15%（單位土體的水泥摻量與土的重力密度之比）； 強度可達0.81.2 MPa， 滲透系數很小，一般不大于10-6 cm/s。 由水泥土攪拌樁搭接而形成水泥土墻，它既具有擋土作用，又兼有隔水作用。 它適用于46 m深的基坑，最大可達78 m。 6 水泥土墻通常布置成格柵式 設計中一般為： 格柵的置換率：0.60.8（加固土的面積:

3、水泥土墻的總面積）。 墻體的寬度b、插入深度hd： b=(0.60.8)h， hd=（0.81.2）h。 水泥土墻 攪拌樁； 插筋；面板3hhd21B111 - 17 水泥土墻的設計 下圖為水泥土支護結構的計算圖式。 水泥土墻的計算圖式Hbhae2PeqeP1dhP21aZbiiOq0EEEPPA8 水泥土重力式支護結構的主要設計內容： 整體穩定； 抗傾覆穩定； 抗滑移穩定； 位移等。 有時還應驗算抗滲、墻體應力、地基強度等。9 水泥土攪拌樁施工 （1）施工機械 深層攪拌樁機的組成： 深層攪拌機（主機）、機架及灰漿攪拌機、灰漿泵等配套機械組成。10圖 深層攪拌樁機機組 1主機；2機架；3灰漿拌

4、制機；4集料斗；5灰漿泵；6貯水池；7冷卻水泵；8道軌；9導向管；10電纜；11輸漿管；12水管89101245761112311 深層攪拌樁機常用的機架有三種形式： 塔架式、桅桿式及履帶式。 前兩種構造簡便、易于加工，在我國應用較多，但其搭設及行走較困難。 履帶式的機械化程度高，塔架高度大，鉆進深度大，但機械費用較高。12 塔架式 桅桿式 履帶式44 攪拌樁成樁工藝可采用攪拌樁成樁工藝可采用“一次噴漿、二次攪拌一次噴漿、二次攪拌”或或“二次噴漿、三次攪拌二次噴漿、三次攪拌”工藝，主要依據水泥摻入比及土工藝，主要依據水泥摻入比及土質情況而定。水泥摻量較小，土質較松時，可用前者，反質情況而定。水

5、泥摻量較小，土質較松時，可用前者，反之可用后者。之可用后者。 深層攪拌法的施工工藝深層攪拌法的施工工藝 深層攪深層攪拌機就位拌機就位預攪下沉預攪下沉噴漿攪拌提升噴漿攪拌提升重復重復攪拌下沉攪拌下沉重復攪拌提升重復攪拌提升提升直至孔口。提升直至孔口。14圖 “一次噴漿、二次攪拌”施工流程 a)定位；b)預埋下沉；c)提升噴漿攪拌；d)重復下沉攪拌；e)重復提升攪拌；f )成樁結束 當采用“二次噴漿、三次攪拌”工藝時可在圖示步驟5）作業時也進行注漿，以后再重復4）與5）的過程。15施工質量控制 水泥漿配合比及攪拌制度 基本要求； 水泥漿噴射速率與提升速度的關系 保證注漿的均勻性； 樁的水泥漿噴注量

6、 與樁身強度； 樁的垂直度和樁的搭接等 水泥土墻的整體性與抗滲性。 16（2 2）高壓旋噴注漿樁）高壓旋噴注漿樁墻墻 利用專用鉆利用專用鉆機鉆孔之設計處理深度機鉆孔之設計處理深度，采用高壓發生裝置，采用高壓發生裝置，通過安裝在鉆桿端部的通過安裝在鉆桿端部的特殊噴嘴，將高壓水泥特殊噴嘴，將高壓水泥漿液向四周高速噴入土漿液向四周高速噴入土體，隨鉆頭旋轉和提升體，隨鉆頭旋轉和提升切削土層，使其拌和均切削土層，使其拌和均勻。勻。 高壓旋噴樁基本要求(1) (1) 高壓噴射注漿地基工程的設計和施工，應因地制宜，綜高壓噴射注漿地基工程的設計和施工，應因地制宜，綜合考慮地基類型和性質、地下水條件、上部結構形

7、式、荷載合考慮地基類型和性質、地下水條件、上部結構形式、荷載大小，場地環境、施工設備性能等因素，做到技術先進，經大小，場地環境、施工設備性能等因素，做到技術先進，經濟合理，確保工程質量。濟合理，確保工程質量。(2) (2) 高壓噴射注漿法的注漿形式分旋噴注漿、擺噴注漿和定高壓噴射注漿法的注漿形式分旋噴注漿、擺噴注漿和定噴注漿等噴注漿等3 3種類別。根據工程需要和機具設備條件，可分別采種類別。根據工程需要和機具設備條件，可分別采用單管法、二管法和三管法用單管法、二管法和三管法( (高壓水噴射與高速空氣共同作用高壓水噴射與高速空氣共同作用) )，加固體形狀可分為圓柱狀、扇形塊狀、壁狀和板狀。，加固

8、體形狀可分為圓柱狀、扇形塊狀、壁狀和板狀。(3) (3) 高壓噴射注漿定噴適用于粒徑不大于高壓噴射注漿定噴適用于粒徑不大于20mm20mm的松散地層，的松散地層，擺噴適用于粒徑不大于擺噴適用于粒徑不大于60mm60mm的松散地層，大角度擺噴適用于的松散地層，大角度擺噴適用于粒徑不大于粒徑不大于100mm100mm的松散地層，旋噴適用于卵礫石地層及基巖的松散地層，旋噴適用于卵礫石地層及基巖殘坡積層。殘坡積層。(4) (4) 在制定高壓噴射注漿方案時，應掌握場地的工程地質、在制定高壓噴射注漿方案時，應掌握場地的工程地質、水文地質和建筑結構設計資料等。對既有建筑尚應搜集有關水文地質和建筑結構設計資料

9、等。對既有建筑尚應搜集有關的歷史和現狀等資料、鄰近建筑和地下埋設物等資料。的歷史和現狀等資料、鄰近建筑和地下埋設物等資料。(5) (5) 高壓噴射注漿方案確定后，應結合工程情況進行現場試高壓噴射注漿方案確定后，應結合工程情況進行現場試驗、試驗性施工或根據工程經驗確定施工參數及工藝。驗、試驗性施工或根據工程經驗確定施工參數及工藝。(6) (6) 高壓噴射注漿試驗場地應選擇在對整個工程有代表性地高壓噴射注漿試驗場地應選擇在對整個工程有代表性地段，通過試驗能夠反映出高壓噴射注漿后對段，通過試驗能夠反映出高壓噴射注漿后對地基處理地基處理工程所工程所起到的加固或防滲效果。起到的加固或防滲效果。（3 3）

10、粉體噴射注漿樁墻）粉體噴射注漿樁墻 粉體攪拌是以石灰、水泥等粉體固粉體攪拌是以石灰、水泥等粉體固化材料，通過專用的粉體攪拌機械用壓縮空化材料，通過專用的粉體攪拌機械用壓縮空氣將粉體送到軟弱地層中。憑借鉆頭葉片，氣將粉體送到軟弱地層中。憑借鉆頭葉片，在原位進行強制攪拌，形成土和摻和料的混在原位進行強制攪拌，形成土和摻和料的混和物。使其產生一系列的物理和物。使其產生一系列的物理化學反映化學反映，從而形成柱狀加固體，提高土的穩定性能，從而形成柱狀加固體，提高土的穩定性能和力學性能一般在摻入和力學性能一般在摻入1515水泥的情況下，水泥的情況下，9090天齡期的無側限抗壓強度可達天齡期的無側限抗壓強度

11、可達20MPa.20MPa.232. 板式支護結構 板式支護結構的組成 板式支護結構由兩大系統組成： 擋墻系統和支撐(或拉錨)系統。 懸臂式板樁支護結構則不設支撐(或拉錨)。24 擋墻系統常用的形式有槽鋼、鋼板樁、鋼筋混凝土板樁等。 23182471521621 鋼板樁支撐鋼板樁支撐 在基坑開挖前先在周圍用在基坑開挖前先在周圍用打樁機將鋼板樁打入地下要求的深度，形成封打樁機將鋼板樁打入地下要求的深度，形成封閉的鋼板支護結構，在封閉的結構內進行基礎閉的鋼板支護結構，在封閉的結構內進行基礎施工。施工。 鋼板樁又可分平板樁和波浪式板樁兩鋼板樁又可分平板樁和波浪式板樁兩類。前者防水和承受軸向力的性能良

12、好，易打類。前者防水和承受軸向力的性能良好，易打人地下；后者的防水和抗彎性能好且應用廣泛。人地下；后者的防水和抗彎性能好且應用廣泛。 鋼板樁打入時一般有單打法、雙層圍鋼板樁打入時一般有單打法、雙層圍檁插樁法和分段復打法。檁插樁法和分段復打法。（a a）平板樁）平板樁（b b）波浪式板樁）波浪式板樁常用的鋼板樁形式常用的鋼板樁形式27 鋼板樁支護鋼板樁支護 鋼板樁支護既擋土又止水，懸臂鋼板樁支護結構的剛度小。鋼板樁拔樁時，鋼板樁支護既擋土又止水，懸臂鋼板樁支護結構的剛度小。鋼板樁拔樁時，易帶土造成鄰近房屋不均勻沉降。易帶土造成鄰近房屋不均勻沉降。2930 支撐系統： 大型鋼管、H型鋼或格構式鋼支

13、撐，也可采用 現澆鋼筋混凝土支撐。 拉錨系統： 材料用鋼筋、鋼索、型鋼或土錨桿。 根據基坑開挖的深度及擋墻系統的截面性能可設置一道或多道支點。基坑較淺，擋墻具有一定剛度時，可采用懸臂式擋墻而不設支點。支撐或拉錨與擋墻系統通過圍檁、冠梁等連接成整體。31 總結板樁的工程事故，其失敗的原因主要有六方面：板樁計算板樁計算 a) 板樁下部走動； b) 拉錨破壞； c) 支撐破壞； d)拉錨長度不足；e)板樁失穩彎曲； f ) 板樁變形及土體沉降 板樁的工程事故a)b)c)d)e)f)32板樁的板樁的設計五大要素：設計五大要素： 板樁的入土深度；板樁的入土深度； 截面彎矩；截面彎矩； 支點反力；支點反力

14、； 拉錨長度；拉錨長度； 板樁位移。板樁位移。33（1）荷載與變形 分析單支點板樁的計算原理及計算方法： 單支點板樁分成： 自由支承單支點板樁、嵌固支承單支點板樁。34a) 自由支承； b) 嵌固支承圖1-22 單支點板樁的兩種計算模式AEaCDAEaP2ECP1EEPhddhb)a)35 兩種類型單支點板樁的土壓力分布、彎矩兩種類型單支點板樁的土壓力分布、彎矩和變形不盡相同。板樁入土深度較淺，整個板樁都和變形不盡相同。板樁入土深度較淺，整個板樁都向坑內變形，板樁底端發生轉動并有微小位移，坑向坑內變形，板樁底端發生轉動并有微小位移，坑底的被動土壓力得到全部發揮。如板樁的入土深度底的被動土壓力得

15、到全部發揮。如板樁的入土深度增加，由于作用在板樁錢被動土壓力也隨之增加，增加，由于作用在板樁錢被動土壓力也隨之增加，當達到某一平衡狀態時，樁底當達到某一平衡狀態時，樁底C C僅在原位置發生轉動僅在原位置發生轉動而無位移。上述兩種板樁底端的支承相當于簡支，而無位移。上述兩種板樁底端的支承相當于簡支，稱為自由支承。稱為自由支承。 入土深度繼續增加，則樁前被動土入土深度繼續增加，則樁前被動土壓力隨深度的增加繼續增加，當達到一定深壓力隨深度的增加繼續增加，當達到一定深度度D D點時，板樁底部有一段既無位移也無轉角點時，板樁底部有一段既無位移也無轉角，這時板樁在土中處于嵌固狀態。這種板樁，這時板樁在土中

16、處于嵌固狀態。這種板樁為單支點嵌固板樁，其在一定深度為單支點嵌固板樁，其在一定深度D D點下彎矩點下彎矩為零。為零。37 用簡單方法進行板樁的精確計算較為困難，主要是插入 地下部分屬超靜定問題，其土壓力分布狀態難以精確確定。 目前的計算方法也有多種，如： “彈性曲線法”； “豎向彈性地基梁法”； “相當梁法”等。38圖1- 23 相當梁示意圖 C為反彎點a)b)c)d)AAAADDDDCC-+CRCCRMfQ （2） 相當梁法計算方法相當梁法計算方法 a. 板墻部分板墻部分39 嵌固支承板樁hhhdhc1or(h + h )Kr(h + h + h )Koc1oc1CRR CACDD PaP

17、2EBhhT1TC 140 用上述“相當梁法”求解嵌固支承單支點板樁，首先要找出板樁的反彎點C。 反彎點C 的位置的確定： 反彎點C 的位置與土的內摩擦角、粘聚力有關，并受板樁后的地下水位及地面荷載等因素影響。 通過對不同長度和不同入土深度的板樁彎矩與撓曲線的研究，發現板樁的反彎點C與土壓力強度等于零的位置較接近。計算中可取該點作為反彎點，由此引起的誤差不大，但使計算大大簡化。 41 用相當梁法計算嵌固支承單支點板樁(圖1-24)：步驟（a） 計算作用于板樁的 主動土壓力、 被動土壓力；hhhdhc1or(h + h )Kr(h + h + h )Koc1oc1CRR CACDD PaP 2E

18、BhhT1TC 142 步驟（b） 計算反彎點位置 即板樁上土壓力強度 為零的點 C 至地面 的距離hc1：11()pcacrK hrKhh1acpaKhhKK 即 ： hhhdhc1or(h + h )Kr(h + h + h )Koc 1oc 1CRR CACDD PaP 2EBhhT1TC 143步驟（c） 計算相當梁AC的 支座反力 RC、 支撐或錨桿反力Tc1 將板樁在C點截斷， 利用X0，M0 求解RC、 Tc1hhhdhc1or (h + h )Kr (h + h + h )Koc 1oc 1CRR CACDD PaP 2EBhhT1TCoopooaor

19、rR hh Khh Kh 6copaRhr KK 計算板樁 入土深度計算值hd 根據嵌固支承單支點板樁的特點，在樁底某一位置以下的彎矩為零，如該點位于D點，則由下段板樁CD可求得h0。因為CD段樁上矩形部分的主被動土壓力相等，由MD0得： hhhdhc1or(h + h )Kr(h + h + h )Koc 1oc 1CRR CACDD PaP 2EBhhT1TC 14511.2dcohhh 計算板樁入土深度計算板樁入土深度hd h0的調整。的調整。 由于實際樁前被動土壓由于實際樁前被動土壓力較小，按式計算得到力較小，按式計算得到h0的的偏小，故應增加入土深度偏小，故應增加入土深度h ，h取取

20、0.2h0 。 hhhdhc1or(h + h )Kr(h + h + h )Koc1oc1CRR CACDD PaP 2EBhhT1TC 146 b. 支撐（拉錨）系統設計 支撐或拉錨一端固定在板樁上部的圍檁上，另一端則支撐到基坑對面的板樁上或固定到錨錠、錨座板上。 支撐或拉錨的軸力 板墻單位長度的支撐(或拉錨)反力Tc1，通過板墻部分的計算已可求得，則根據支撐或錨布置的間距，即可求得每一支撐或拉錨的軸力。47 b. 支撐（拉錨）系統設計 支撐立柱 如果支撐長度過大，則應在支撐中央設置豎撐，以防止支撐在自重作用下撓度過大引起附加內力。 拉錨長度 應保證錨錠或錨座板位于它本身引起的被動土楔滑移

21、線、板樁位移引起的主動土楔滑移線和靜土楔滑移線之外。48圖1-25 拉錨長度計算1錨碇被動土楔滑移線；2 板樁主動土楔滑移線；3靜止土楔滑移線45 + /2hB45 -hhdc1DC1hLLL12A23149拉錨的最小長度按下列兩式計算，取其中大值： L=L1+L2 L=htan（90- ）式中 L 拉描最小長度； H 基坑深度； hc1 對自由支承板樁，取板樁入土深度；對嵌 固支承板樁，取基坑底至反彎點的距離； h1 錨錠底端至地面的距離； 土的內摩擦角。 11ta n4 5ta n4 522chhh 1 12 2L L = = L L+ + L L（1-35） 50 c. 圍檁計算C1T

22、aT aC1T aC1aaq=T C1 圖1-26 圍檁計算簡圖51（3）鋼板樁施工 鋼板樁施工要正確選擇打樁方法、打樁機械和流水段劃分，以便使打設后的板樁墻有足夠的剛度和良好的防水作用，且板樁墻面平直，以滿足基礎施工的要求，對封閉式板樁墻還要求封閉合攏。52 對于鋼板樁，通常有三種打樁方法： 單獨打入法 此法是從一角開始逐塊插打，每塊鋼板樁自起打到結束中途不停頓。因此，樁機行走路線短，施工簡便，打設速度快。但是，由于單塊打入，易向一邊傾斜，累計誤差不易糾正，墻面平直度難以控制。一般在鋼板樁長度不大(小于10m)、工程要求不高時可采用此法。鋼板樁的施工鋼板樁的施工53圍檁插樁法 圍 檁 支 架

23、 由圍檁和圍檁樁組成，在平面上分單面圍檁和雙面圍檁，高度方向有單層和雙層之分。在打設板樁時起導向作用。雙面圍檁之間的距離，比兩塊板樁組合寬度大815mm。1-111圖1-27 圍檁插樁法圍檁支架作板樁打設導向裝置54分段復打樁 此法又稱屏風法，是將1020塊鋼板樁組成的施工段沿單層圍檁插入土中一定深度形成較短的屏風墻，先將其兩端的兩塊打入，嚴格控制其垂直度，打好后用電焊固定在圍檁上，然后將其他的板樁按順序以1/2或1/3板樁高度打入。此法可以防止板樁過大的傾斜和扭轉，防止誤差積累，有利實現封閉合攏，且分段打設，不會影響鄰近板樁施工。 3 3、鋼筋混凝土排樁支撐、鋼筋混凝土排樁支撐 采用現場灌注

24、樁，具有布置靈活、施采用現場灌注樁，具有布置靈活、施工簡單、成本低、無振動影響等特點，應用廣工簡單、成本低、無振動影響等特點，應用廣泛。泛。 排樁的布置情況與土質、土壓力大小排樁的布置情況與土質、土壓力大小及地下水位高低有關。有一字相間排列、一字及地下水位高低有關。有一字相間排列、一字相接排列、一字搭接、交錯相接、交錯相間排相接排列、一字搭接、交錯相接、交錯相間排列幾種形式。排樁擋土效果較好，但是擋水效列幾種形式。排樁擋土效果較好，但是擋水效果較差，經常用在地下水位較低的地方。果較差，經常用在地下水位較低的地方。 第一道鋼管內撐第一道鋼管內撐 鉆孔灌注樁排樁鉆孔灌注樁排樁 粉沙土粉沙土 型鋼腰

25、梁型鋼腰梁 地鐵站施工，土方開挖的深基坑支護采用鉆孔灌注樁鋼管內撐地鐵站施工，土方開挖的深基坑支護采用鉆孔灌注樁鋼管內撐支護方案。支護方案。 鉆孔灌注樁支護鉆孔灌注樁支護 基坑第一道鋼筋基坑第一道鋼筋混凝土梁內撐混凝土梁內撐 第二道鋼內撐第二道鋼內撐 高層建筑基礎施工，土方開挖的深基坑支護采用鉆孔灌注樁混高層建筑基礎施工，土方開挖的深基坑支護采用鉆孔灌注樁混凝土梁內撐凝土梁內撐（視頻）（視頻）支護方案。支護方案。 4 4、坑外土層錨桿支護、坑外土層錨桿支護 它由鋼絞線或鋼筋與注漿體組成。它由鋼絞線或鋼筋與注漿體組成。 鋼絞線或鋼筋一端與支護結構相連，鋼絞線或鋼筋一端與支護結構相連，另一端伸入穩

26、定土層中承受由土壓力產生的拉另一端伸入穩定土層中承受由土壓力產生的拉力，維持支護結構穩定。力，維持支護結構穩定。 1 1）錨桿的構造。）錨桿的構造。錨桿由錨頭、拉桿錨桿由錨頭、拉桿和錨固體組成。和錨固體組成。 錨頭由錨具、橫梁等組成；拉桿采用錨頭由錨具、橫梁等組成；拉桿采用鋼筋、鋼絞線制成；錨固體是用水泥砂漿將拉鋼筋、鋼絞線制成；錨固體是用水泥砂漿將拉桿與土體連成一體的抗拔構件。桿與土體連成一體的抗拔構件。 土層錨桿構造圖土層錨桿構造圖1-1-錨具；錨具；2-2-承壓板；承壓板；3-3-橫梁；橫梁；4-4-臺座；臺座；5-5-承托支架；承托支架；6-6-套管；套管；7-7-鋼拉桿；鋼拉桿；8-8-耗砂漿