岩土基坑支护培训课件

xxxx设计有限公司基坑支护专业培训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Φ14或Φ16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Φ20~Φ25；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土钉墙施工中的钢花管复合土钉墙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φ15.2mm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200~400mm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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。钢板桩支护钢板桩接头大样图水泥土重力式挡墙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，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。桩锚支护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φ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φ：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，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、φ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：粘土的状态粘聚力C（kPa）内摩擦角φ（度）流塑＜10与土中粗颗粒含量有关，一般＜5软塑10~15与土中粗颗粒含量有关，一般＜10可塑15~25与土中粗颗粒含量有关，一般＞10硬塑25~30与土中粗颗粒含量有关，一般＞10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角越大，一般在20~38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