1、2022-3-23第第 6 章章基基 坑坑 工工 程程2022-3-23內容提要 圍護結構的設計計算圍護結構的設計計算支護結構穩定性驗算支護結構穩定性驗算基坑降基坑降排水設計排水設計2022-3-231、概念、概念基坑工程是我國當前地基基礎領域一個重要的研究方向。屬于巖土工程的一部分，是一個綜合性的巖土工程難題，它是指建（構）筑物基礎工程或其他地下工程施工中所進行的基坑開挖、降水、支護和土體加固以及監測等的綜合性工程。其是一個古老而又有時代特點的巖土工程課題。2022-3-232 2、基坑工程的特點、基坑工程的特點（1）基坑圍護體系是臨時結構，安全儲備較小，具有較大的風險性。（2）基坑工程具有

2、很強的區域性。（3）基坑工程具有很強的個性。（4）基坑工程綜合性強。（5）基坑工程具有較強的時空效應。（6）基坑工程是系統工程。2022-3-23基坑開挖時，如巖土體較為均勻且坡頂無堆積荷載、坡底以上無地下水，則可以采用放坡開挖。放坡控制的邊坡高度和坡度可根據經驗或參照同類巖土體的穩定坡高和坡度確定。當無經驗時，可按表6-1、表6-2確定。2022-3-23土層類別土的狀態坡高允許值（m）坡度（高寬比）允許值人工填土中密以上51:1.001:1.50粘性土堅硬61:0.501:1.00硬塑51:0.801:1.25可塑51:1.001:1.50粉土中密51:1.001:1.25碎土石稍密51:

3、0.751:1.00中密51:0.501:0.75密實61:0.401:0.50表表6-1 土層邊坡允許坡度值土層邊坡允許坡度值（取自中華人民共和國行業標準建筑基坑支護技術規程（JGJI20-99）巖土類別巖土類型風化程度坡度（高寬比）允許值坡高8m8m坡高15m硬質巖砂巖、石灰巖、千枚巖、花崗巖微風化1:0.01:0.11:0.11:0.2中風化1:0.11:0.21:0.21:0.4強風化1:0.21:0.41:0.41:0.6軟質巖泥巖、砂質泥巖、泥質砂巖微風化1:0.21:0.31:0.31:0.4中風化1:0.31:0.41:0.41:0.6強風化1:0.41:0.61:0.61:0

4、.8極軟巖泥巖、砂質泥巖微風化1:0.31:0.41:0.41:0.6中風化1:0.41:0.61:0.61:0.82022-3-23表表6-2 巖土邊坡允許坡度值巖土邊坡允許坡度值（取自中華人民共和國行業標準建筑基坑支護技術規程（JGJI20-99）如果坡高大于表6-1、表6-2允許值時。應設置過渡平臺分級放坡，土質邊坡的過渡平臺的寬度一般為12m，巖土邊坡的過渡平臺寬度應不小于0.5m。采用人工放坡開挖時，應采取坡頂、坡腳和坡面排降水措施。對坡面應采取水泥砂漿抹面、沙（土）包疊置、塑料薄膜覆蓋、噴漿或掛網噴混凝土等保護措施。2022-3-23支撐開挖當基坑位于城市中心地帶、建筑物稠密地區時

5、，往往就不具備放坡開挖的條件。因為放坡開挖需要基坑平面以外有足夠的空間供放坡之用，如在此空間內存在鄰近建（構）筑物基礎、地下管線、運輸道路等，都不允許放坡，此時就只能采用圍護墻進行垂直開挖的施工方法。如在坑內對圍護墻加設支撐稱為內支撐。如在坑外對圍護墻拉設支撐，則稱拉錨（土錨）。2022-3-23 支護結構的內支撐體系包括圍檁、支撐和立柱。2022-3-23圖6-1 對撐式內支撐1圍檁；2支撐；3立柱；4樁（工程樁或專設樁）；5圍護墻支護結構的內支撐，按材料分為鋼支撐和鋼筋混凝土支撐兩類。鋼支撐常用者為鋼管支撐和型鋼支撐兩種。 鋼筋混凝土支撐，是隨著挖土的加深，根據設計規定的位置現場支模澆筑的

6、支撐。支護結構的支撐在平面上的布置形式有角撐、對撐、桁架式、框架式、環形等。支護結構的支撐在豎向的布置，主要取決于基坑深度、圍護墻種類、挖土方式、地下結構各層樓蓋和地板的位置等。2022-3-232022-3-232022-3-232022-3-23目前廣泛使用的基坑支護結構類型主要有以下幾大類：（1）放坡開挖及簡易圍護結構；（2）懸臂式圍護結構；（3）內撐式圍護結構；（4）拉錨式維護結構；（5）土釘墻圍護結構；（6）其它型式圍護結構。主要有門架式圍護結構；拱式組合型圍護結構；錨噴網圍護結構；加筋水泥土墻圍護結構；凍結法圍護結構等。 放坡開挖結構及適用范圍2022-3-232022-3-23懸

7、臂式圍護結構及適用范圍 懸臂式圍護結構示意圖如圖6-5所示。懸臂式圍護結構常采用鋼筋混凝土樁排樁墻、木板樁、鋼板樁、鋼筋混凝土板樁、地下連續墻等型式。 懸臂式圍護結構適用于土質較好、開挖深度較淺的基坑工程。2022-3-23內撐式圍護結構及適用范圍 內撐式圍護結構由圍護結構體系和內撐體系兩部分組成。圍護結構體系常采用鋼筋混凝土樁排樁墻和地下連續墻型式。內撐體系可采用水平支撐和斜支撐。根據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，分別如圖6-6（a）（b）及（d）所示。當基坑平面面積很大，而開挖深度不太大時，宜采用單層斜支撐如圖6-6（c）所示。 內撐式圍護結構適用范圍廣，可

8、適用各種土層和基坑深度。2022-3-232022-3-23拉錨式圍護結構及適用范圍 拉錨式圍護結構由圍護結構體系和錨固體系兩部分組成。 圍護結構體系同于內撐式結構，常采用鋼筋混凝土排樁墻和地下連續墻兩種。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。地面拉錨式圍護結構和雙層錨桿式圍護結構示意圖分別如圖6-7（a）和（b）所示。地面拉錨式需要有足夠的場地設置錨樁，或其他錨固物。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。2022-3-232022-3-23土

9、釘墻圍護結構及適用范圍 土釘一般通過鉆孔、插筋和注漿來設置，傳統上稱砂漿錨桿。 土釘墻圍護結構適用于地下水位以上或人工降水后的粘性土、粉土、雜質土及非松散砂土、卵石土等，不適用于淤泥質土及未經降水處理地下水位一下的土層地基中基坑圍護。土釘墻圍護基坑深度一般不超過18m，使用期限不超過18個月。2022-3-23其他形式圍護結構及適用范圍 門架式圍護結構門架式圍護結構 門架式圍護結構示意圖如圖6-9所示。門架式圍護結構適用于開挖深度已超過懸臂式圍護結構的合理圍護深度的基坑工程。其合理圍護深度可通過計算確定。 噴錨網圍護結構噴錨網圍護結構 噴錨網圍護結構是由錨桿（或錨索）、鋼筋網噴射混凝土面層于邊

10、坡土體組成。噴錨網圍護結構示意圖如圖6-10所示。分析計算主要考慮土坡穩定。不適用于含淤泥土和流砂的土層。2022-3-23 凍結法圍護凍結法圍護 通過凍結基坑四周土體，利用凍結土抗剪強度高，止水性能好的特性，保持基坑邊坡穩定。凍結法圍護對地基土類適用范圍廣，但應考慮其凍融過程對周圍的影響，電源不能中斷，以及工程費用等問題。2022-3-232022-3-23圍護結構的設計計算包含一下三中結構的設計計算：（1）懸臂式圍護結構設計計算（2）錨式圍護結構設計計算（3）土層錨桿結構設計計算懸臂式圍護結構設計計算懸臂式支擋結構主要依靠嵌入坑底土內的深度平衡上部地面超載、主動土壓力及水壓力所形成的側壓力

11、。因此，對于懸臂式支擋結構，嵌入深度至關重要。同時需計算支擋結構所承受的最大彎矩，以便進行支擋結構的斷面設計和構造。2022-3-232022-3-232022-3-232022-3-232022-3-232022-3-23錨式圍護結構設計計算 錨式圍護結構的設計計算分為三部分： （1）支擋結構頂部拉錨設計計算 （2）支擋結構任意位置拉錨設計計算 （3）支擋結構多層拉錨設計計算。2022-3-23支擋結構頂部拉錨的設計計算2022-3-232022-3-232022-3-232022-3-23支擋結構任意位置的拉錨設計計算 支擋結構任意位置的拉錨計算分兩種情況進行： （1）支擋結構嵌入深度較淺

12、 （2）支擋結構嵌入深度較深2022-3-232022-3-232022-3-232022-3-232022-3-232022-3-232022-3-232022-3-232022-3-232022-3-23支擋結構多層拉錨的設計計算2022-3-232022-3-232022-3-232022-3-232022-3-232022-3-232022-3-232022-3-232022-3-23土層錨桿結構設計計算2022-3-232022-3-232022-3-232022-3-232022-3-232022-3-232022-3-232022-3-23 支護結構的穩定性驗算包含以下內容： （1）基坑整體穩定 （2）抗隆起穩定 （3）抗滲流穩定等基坑整體穩定性驗算2022-3-232022-3-232022-3