土木工程施工之《基坑支护与施工降水》

土木工程施工邵阳学院土木专业第2讲基坑支护与降水第1章土方工程邵阳学院杨宗耀（教授级高工）1边坡稳定2基坑支护3施工降水4流砂的防治土木工程施工邵阳学院土木专业1边坡稳定第2讲基坑支护与降水共70页第1页土方开挖过程中,土壁是由土体内磨擦阻力和粘结力保持平衡而稳定。一旦土体失去平衡(俗称失稳),土体就会塌方,这不仅会造成人身安全事故、影响工期,有时还会危及附近的建(构)筑物。⑴边坡过陡；⑵雨水、地下水渗入基坑;⑶基坑上口边缘堆载过大;⑷土方开挖顺序、方法未遵守“从上至下、分层开挖；开槽支撑、先撑后挖”的原则。1.1造成边坡失稳的原因基坑塌方抢险救人土木工程施工邵阳学院土木专业1.2边坡留设合理地选择基坑、沟槽、路基、堤坝的开挖断面并留设边坡,是减少土方量的有效措施。边坡的表示方法为1:m，即：1边坡稳定土方边坡坡度＝h／b＝1／(b／h)＝1:m式中m=b/h，称为坡度系数。其意义为：当边坡高度已知为h时，其边坡宽度则等于mh。共70页第2页土木工程施工邵阳学院土木专业自然放坡的坡率允许值边坡土类别状态坡率允许值（高宽比）坡高小于5m坡高5～10m碎石土密实1:0.35～1:0.501:0.50～1:0.75中密1:0.50～1:0.751:0.75～1:1.00稍密1:0.75～1:1.001:1.00～1:1.25黏性土坚硬1:0.75～1:1.001:1.00～1:1.25硬塑1:1.00～1:1.251:1.25～1:1.50边坡坡度应根据不同的挖填高度、土的工程性质及工程特点而定，既要保证土体稳定和施工安全，又要节省土方。当地质条件良好、土质均匀且无地下水，其放坡的坡度系数应根据当地施工经验确定,无经验时可按下表确定：1.2边坡留设注：表中碎石土的填充物为坚硬或硬塑的黏性土。共70页第3页土木工程施工邵阳学院土木专业留设边坡需考虑的因素挖填高度：高度大则坡度系数大，反之坡度系数小，甚至不放坡；土的工程性质：土的类别、含水量，有无地下水等。土的类别低(密度小)、含水量大，则坡度系数大；反之坡度系数小；施工特点：坡顶是否有荷载？施工季节及施工期长短？人工作业还是机械作业？坡顶有荷载(尤其是动荷载)、使用时间长、跨越冬雨季施工的边坡应留有充足的安全系数规范的边坡留设1规范的边坡留设21.2边坡留设共70页第4页土木工程施工邵阳学院土木专业边坡有危岩、孤石、崩塌体等不稳定迹象时，要先做妥善处理。对软土土坡和极易风化的软质岩石边坡，应对坡脚、坡面采取喷浆、抹面、嵌补、砌石等保护措施，并作好坡顶、坡脚排水。浆砌片石拱护坡悬臂挡土桩1.3场地边坡的整治1边坡稳定护脚矮墙立缘石拱缘石填心土共70页第5页土木工程施工邵阳学院土木专业锚索抗滑桩锚索地梁川藏公路102滑坡群是世界级滑坡群，其规模是世界第三、亚洲第一。在冰碛物滑坡地段填筑高路堤，采用大吨位锚索整治。川藏公路102滑坡整治改建工程1.3场地边坡的整治共70页第6页土木工程施工邵阳学院土木专业高达530m的边坡锚固岩质边坡采用锚喷支护锚杆行列式布置,间距1.25～3m,倾角10～200;岩石护面喷射砼锚索框架1.3场地边坡的整治共70页第7页土木工程施工邵阳学院土木专业支撑垛防治边坡崩塌大石加固崩塌防治1.3场地边坡的整治主动防护网采用优质不锈钢丝合股后编织而成撑！撑！顶！共70页第8页土木工程施工邵阳学院土木专业边坡简易护理边坡主动防护网边坡被动防护网石笼网护坡漓江石笼护岸石笼网是由热镀锌钢丝或包覆PVC钢丝编织而成的生态格网结构。广泛用于渠道河床或护岸、护坡。1.3场地边坡的整治共70页第9页土木工程施工邵阳学院土木专业宜万铁路岩崩滑坡事故2007年11月20日，高阳寨隧道发生岩崩事故，滑坡体总方量约3000m3。施工人员1死1伤2失踪。一辆长途客车途经事发现场被埋入巨石下，31人无人生还。岩崩滑坡事故现场全景岩石崩塌处崩塌的巨石客车被埋,车上有乘客31人1.3场地边坡的整治共70页第10页土木工程施工邵阳学院土木专业2基坑(槽)支护一级基坑：重要工程，支护结构与基础结构合一工程，开挖深度＞10m，临近建筑物、重要设施在开挖深度以内；开挖影响范围内有历史或近代优秀建筑、重要管线需严加保护；三级基坑：开挖深度＜7m，且无特别要求的基坑；二级基坑：不属于一级或三级的其它基坑。基坑类别支护结构墙顶位移支护结构墙体最大位移地面最大沉降一级基坑305030二级基坑608060三级基坑80100100基坑变形的监控值mm2.1基坑的分级第2讲基坑支护与降水共70页第11页土木工程施工邵阳学院土木专业2.2基槽支护2基坑(槽)支护基(沟)槽开挖一般采用横撑式土壁支撑。可分为水平挡土板及垂直挡土板两大类。前者挡土板的布置又分为间断式和连续式两种。湿度小的粘性土挖土深度＜3m时，可用间断式水平挡土板支撑。间断式水平挡土板支撑垂直挡土板式支撑对松散、湿度大的土可用连续式水平挡土板支撑，挖土深度可达5m。对松散和湿度很高的土可用垂直挡土板式支撑，其挖土深度不限。连续式水平挡土板支撑共70页第12页土木工程施工邵阳学院土木专业2.3一般基坑的支护深度不大的三级基坑，当放坡开挖有困难时，可采用短柱横隔板支撑、临时挡土墙支撑、斜柱支撑、锚拉支撑等支护方法。2.3.1简易支护2基坑(槽)支护放坡开挖的基坑，当部份地段放坡宽度不够时，可采用短柱横隔板支撑、临时挡土墙支撑等简易支护方法进行基础施工仅适用于部分地段放坡不够、宽度较大的基坑使用仅适用于部分地段下部放坡不够、宽度较大的基坑使用临时挡土墙支撑短柱横隔板支撑共70页第13页土木工程施工邵阳学院土木专业先沿基坑边缘打设柱桩，在柱桩内侧支设挡土板并用斜撑支顶，挡土板内侧填土夯实。适用于深度不大的大型基坑使用。2.3.2斜柱支撑2.3.3锚拉支撑先沿基坑边缘打设柱桩，在柱桩内侧支设挡土板，柱桩上端用拉杆拉紧，挡土板内侧填土夯实。适用于深度不大、不能安设横(斜)撑的大型基坑使用。斜柱支撑锚拉支撑基坑打设柱桩2.3基坑的一般支护共70页第14页土木工程施工邵阳学院土木专业2.4深基坑支护深基坑支护的基本要求●确保支护结构能起挡土作用,基坑边坡保持稳定；●确保相邻的建(构)筑物、道路、地下管线的安全,不因土体的变形、沉陷、坍塌受到危害；●通过排降水,确保基础施工在地下水位以上进行苏州市土地交易中心基坑支护工程共70页第15页土木工程施工邵阳学院土木专业常用的支护结构体系排桩式土钉墙锚杆支护钢管桩挖孔灌注桩钢板桩板墙式板桩式组合式粉体喷射注浆桩墙钻孔灌注桩高压喷射注浆桩墙深层搅拌水泥土桩墙逆作拱墙式边坡稳定式排桩与板墙式水泥挡土墙式现浇地下连续墙灌注桩与水泥土桩结合加筋水泥土围护墙型钢横挡板2.4深基坑支护共70页第16页土木工程施工邵阳学院土木专业2.4.1排桩支护适于开挖面积大、深度＞6m、不允许放坡、邻近有建(构)筑物的基坑支护开挖前在基坑周围设置砼灌注桩，桩的排列有间隔式、双排式和连续式，桩顶设置砼连系梁或锚桩、拉杆。施工方便、安全度好、费用低。悬臂桩的间隔式排桩支护2.4深基坑支护挡土灌注桩排桩支护桩顶连系梁又称冠梁悬臂支护桩共70页第17页土木工程施工邵阳学院土木专业直径0.6～1.1m的钻孔灌注桩可用于深7～13m的基坑支护，直径0.5～0.8m的沉管灌注桩可用于深度在10m以内的基坑支护,单层地下室常用0.8～1.2m的人工挖孔灌注桩作支护结构。钢筋砼灌注桩的排列方式北京神华大厦基坑的交错相间排桩支护2.4.1排桩支护共70页第18页土木工程施工邵阳学院土木专业2.4.2土钉墙支护天然土体通过钻孔、插筋、注浆来设置土钉(亦称砂浆锚杆)并与喷射砼面板相结合，形成类似重力挡墙的土钉墙,以抵抗墙后的土压力，保持开挖面的稳定。也称为喷锚网加固边坡或喷锚网挡墙。2.4深基坑支护共70页第19页土木工程施工邵阳学院土木专业⑴开挖工作面：土钉支护应自上而下分段分层进行，分层深度视土层情况而定，工作面宽度不宜＜6m，纵向长度不宜＜l0m。土钉支护施工工艺人工洛阳铲成孔冲击式钢管成孔土层锚杆钻机成孔⑵喷射第一层砼：为防止土体松弛和崩解，须尽快做第一层喷射砼，厚度不宜＜40～50mm。喷射砼水泥用量≮400kg/m3。⑶土钉成孔：土钉成孔直径70～120mm、向下倾角15～200，成孔方法和工艺由承包商根据土层条件、设备和经验而定。喷射第一层砼2.4.2土钉墙支护共70页第20页土木工程施工邵阳学院土木专业⑷安设土钉、注浆：土钉有单杆和多杆之分，单杆多为Φ22～32mm的粗螺纹钢筋，多杆一般为2～4根Φ16mm钢筋。采用灰浆泵注浆，土钉注浆可不加压。⑸挂钢筋网、喷射砼面层：钢筋网通常直径Φ6～10、间距200～300mm，与土钉连接牢固。钢筋与第一层喷射砼的间隙≮20mm。设置双层钢筋网时，第二层钢筋网应在第一层钢筋网被覆盖后铺设。砼面板厚度50～100mm。挂钢筋网喷射第一层砼面板喷射第一层砼面板进入下一层土钉支护安设土钉、注浆2.4.2土钉墙支护共70页第21页土木工程施工邵阳学院土木专业2.4.3锚杆支护适于较硬土层或破碎岩石中开挖较大较深基坑，邻近有建筑物须保证边坡稳定时采用是在未开挖的土层立壁上钻孔至设计深度，孔内放入拉杆，灌入水泥砂浆与土层结合成抗拉力强的锚杆，锚杆一端固定在坑壁结构上，另一端锚固在土层中，将立壁土体侧压力传至深部的稳定土层2.4深基坑支护共70页第22页土木工程施工邵阳学院土木专业锚杆支护施工工艺冲击式钻机造孔旋转式钻机造孔锚杆造孔近景共70页第23页⑴造孔：包括钻机就位、施钻成孔、清孔三个作业步骤。造孔用冲击式钻机、旋转式钻机或旋转式冲击钻机，偏心钻机跟进护壁套管方式钻进，造孔须干钻，严禁水钻；考虑沉渣厚度，孔底应超钻30～50mm；成孔后高压风清洗孔壁，以保证砂浆与孔壁的粘结力。开山牌MGY-60型风动冲击式锚杆钻机2.4.3锚杆支护土木工程施工邵阳学院土木专业制作完毕的锚索共70页第24页⑵锚杆的制作与安装包括下料、除锈防腐、焊接导向锥、绑扎、入孔六个步骤。拉杆常用钢管、粗钢筋或钢丝束、钢绞线制成的锚索。锚索预留长度为1-1.5m，锚固段间隔1-2m设置隔离架和紧箍环，中心布置灌浆管；自由段外套塑料管，前端切实作好隔浆措施。锚索入孔导向锥起入孔导向作用紧箍环自由段外套塑料管锚索预留长度2.4.3锚杆支护土木工程施工邵阳学院土木专业注浆拉杆的预应力张拉锚杆逐层向下支护施工共70页第25页⑶灌浆基坑锚杆常采用埋管式灌浆的一次灌浆法，即由孔底向上有压一次性灌浆,压力≮0.6～0.8MPa，砂浆至孔口溢满为止，注浆管不拔出；当土体松散或岩石破碎易发生漏浆时采用二次灌浆法。制浆⑷预应力张拉及封锚：在第14讲中介绍。2.4.3锚杆支护土木工程施工邵阳学院土木专业2.4.4挡土灌注桩与土层锚杆结合支护桩顶不设锚桩、拉杆,而是挖至一定深度,每隔一定距离向桩背面斜向打入锚杆,达到强度后,安上横撑,拉紧固定,在桩中间挖土,直至设计深度冠梁悬臂支护桩锚杆及横撑适于大型较深基坑,施工期较长,邻近有建筑物,不允许支护、邻近地基不允许有下沉位移时使用2.4深基坑支护共70页第26页土木工程施工邵阳学院土木专业2.4.5钢板桩支护当基坑较深、地下水位较高且未施工降水时，采用板桩作为支护结构，既可挡土、防水，还可防止流砂的发生。板桩支撑可分为无锚板桩(悬臂式板桩)和有锚板桩。常用的钢板桩为U型钢板桩，又称拉森钢板桩。U型钢板桩钢板桩水上围堰2.4深基坑支护共70页第27页土木工程施工邵阳学院土木专业无锚板桩从一角开始逐块插打，每块钢板桩自起打到结束中途不停顿。打法简便、快速，但单块打入易向一边倾斜，累计误差不易纠正,壁面平直度也较难控制。仅在桩长＜10m、工程要求不高时采用。又称单独打入法。钢板桩入土U型板桩的相互连接无锚板桩的单独打入法2.4.5钢板桩支护共70页第28页土木工程施工邵阳学院土木专业有锚板桩的双层围檩插桩法是先沿板桩边线搭设双层围檩支架,然后将板桩依次在双层围檩中全部插好,形成一个高大的板桩墙。待四角封闭合拢后,再按阶梯形逐渐将