第12章 基坑围护结构
基坑围护结构教学课件
课件目的
介绍基坑围护结构的基本概念 和原理
讲解基坑围护结构的设计方法 和施工技术
展示基坑围护结构的实际应用 案例
相关图书资料
《基坑围 护结构设 计原理》
《基坑围 护结构施 工技术》
《基坑围 护结构工 程实例》
《基坑围 护结构设 计规范》
《基坑围 护结构施》
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实践操作
实地考察：参观 基坑围护结构施 工现场，了解实 际施工过程和注 意事项
模拟操作：使用 模拟软件进行基 坑围护结构的设 计和施工模拟
案例分析：分析 基坑围护结构在 实际工程中的应 用案例，了解其 优缺点和适用范 围
互动讨论：组织 学生进行基坑围 护结构设计、施 工等方面的讨论， 提高学生的实践 能力和团队协作 能力
在线题库：提供在线题库，方便学生进行自我测试和复习
教学评估
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评估方法
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明挖基坑深基坑板桩(墙)围护
明挖基坑深基坑板桩（墙）围护基坑工程是由地面向下开挖一个地下空间，深基坑四周一般设置垂直的挡土围护结构，围护结构一般是在开挖面基底下有一定插入深度的板（桩）墙结构；板（桩）墙有悬臂式、单撑式、多撑式。
支撑结构是为了减小围护结构的变形，控制墙体的弯矩；分为内撑和外锚两种。
本文主要以地铁车站为主介绍基坑开挖支护与变形控制。
一、围护结构（一）基坑围护结构体系1．基坑围护结构体系包括板（桩）墙、围檩（冠梁）及其他附属构件。
板（桩）墙主要承受基坑开挖卸荷所产生的土压力和水压力，并将此压力传递到支撑，是稳定基坑的一种施工临时挡墙结构。
2．地铁基坑所采用的围护结构形式很多，其施工方法、工艺和所用的施工机械也各异；因此，应根据基坑深度、工程地质和水文地质条件、地面环境条件等，特别要考虑到城市施工特点，经技术经济综合比较后确定。
（二）深基坑围护结构类型造价低：桩板墙板式桩/自立式水泥土挡墙/水泥搅拌桩挡墙/SMW工法桩（经济性好）可反复使用：钢板桩/SMW工法桩施工简单，但施工有噪声：钢板桩/预制混凝土板桩止水性好：地下连续墙/SMW工法桩/自立式水泥土挡墙/水泥搅拌桩挡墙结构材料可部分或全部回收利用的基坑围护结构有（钢板桩、SMW挡土墙）。
SMW桩围结构的开挖深度可达（8.65）m。
自重大，受起吊设备限制，不适合大深度基坑的围护结构是（预制混凝土板桩）。
下列围护结构中，具备止水功能的有（SMW工法桩、水泥土搅拌挡墙、地下连续墙）。
1．在我国应用较多的有板柱式、柱列式、重力式挡墙、组合式以及土层锚杆、逆筑法、沉井等。
2．不同类型围护结构的特点见表1k413021-1。
不同类型围护结构的特点表1k413021-1桩板式、墙板式桩：H钢的间距在1.2~1.5m；造价低，施工简单，有障碍物时可改变间距；止水性差，地下水位高的地方不适用，坑壁不稳的地方不适用钢板桩：成品制作，可反复使用；施工简便，但施工有噪声；刚度小，变形大，与多道支撑结合，在软弱土层中也可采用；新的时候止水性尚好，如有漏水现象，需增加防水措施预制混凝土板桩：施工简单，但施工有噪声；需辅以止水措施；自重大，受起吊设备限制，不适合大深度基坑；国内用于10m以内的基坑，法国用于15m以内深基坑灌注桩：刚度大，可用在深大基坑；施工对周边地层、环境影响小；需降水或与能止水的搅拌桩、旋喷桩等配合使用地下连续墙：刚度大，开挖深度大，可适用于所有地层；强度大，变位小，隔水性好，同时可兼作主体结构的一部分；可临近建、构物使用，环境影响小；造价高SMW工法桩：强度大，止水性好；内插的型钢可拔出反复使用，经济性好；开挖深度8.65m自立式水泥土挡墙/水泥土搅拌桩挡墙：无支撑，墙体止水性好，造价低；墙体变位大可采用冲击式打桩机施工的基坑围护结构是（钢板桩）。
基坑围护
绪论1.1基坑的基本概念：建筑基坑是指为进行建筑物（包括构筑物）基础与地下室的施工所开挖的地面以下空间。
基坑是为建筑基础开挖的临时性坑井，属于临时性工程，其作用是提供一个空间，使基础的砌筑作业得以按照设计所指定的位置进行。
基坑支护工程是伴着我国建设事业的成长而呈现的一种较新类型的岩土工程，成长至今，量多面广的基坑工程已经成为城市岩土工程的主要内容之一。
典型基坑工程可以是由地面向下开挖的一个地下空间，基坑周围一般为垂直的挡土结构。
基坑开挖是基本和地下工程施工中一个古老的传统课题，同时又是一个综合性的岩土工程难题，既触及土力学中典型强度与不变问题，又包含了变形问题，同时还触及到土与支护结构的共同浸染。
对这些问题的认识及其对策的研究，进入九十年代后已慢慢完善，广州、深圳、上海、武汉等地开始着手编制深基坑支护想象与施工的有关律例。
基坑工程一般位于城市中，地质条件和周边环境条件复杂，有各类建筑物、构筑物、管线等，一旦出事就会造成生命和财富的重大损掉。
因此，在基坑支护工程的想象和施工过程中，必定要做到以下几点：对地质条件和周边环境进行充实考绩，按照周边环境的要求制定出经济合理的支护方案，并据此提出支护结构的程度位移和临近地层的垂直沉降尺度；基坑想象阶段，要按照基坑地址场地的工程地质陈述、土工场试结不美观、原位标贯尝试结不美观、土层含水量、区域地层参数的取值经验等综合拔取；在分析支护结构受力和变形时，应充实考虑施工的每一阶段支护结构体系和外面荷载的变化，同时要考虑施工工艺的变化，挖土次序和位置的变化，支撑和留土时间的变化等；基坑想象人员应充实认识到在基坑施工过程中还会遇到良多想象阶段难以预测到的问题，因此，想象人员报紧密亲密和施工人员联系，全面把握施工进展状况，及时措置施工中遇到的不测情况；基坑施工过程中理当制定完备的监测方案，监测结不美观应及时总结，一旦发现问题应及时与想象施工等方面及时反映，以便分析异常原因，及时提出解决方式；基坑工程的施工必需完全按照想象文件的要求去做，需要变换施工工艺和施工挨次应提前向想象人员提出，想象人员从头计较分析许可后方可进行变换。
基坑安全防护措施
基坑安全防护措施在建筑施工过程中，基坑作为一个暴露在空气中的巨大坑洞，如果没有采取适当的安全防护措施，容易发生事故，威胁到工人的安全。
以下是几项基坑安全防护措施，旨在确保基坑施工过程中的安全。
1.基坑围护结构在开挖一个基坑之前，应根据土质情况和开挖深度，确保基坑围护结构的稳定性。
常用的围护结构材料包括钢板桩、混凝土墙等。
这些结构可以有效地防止基坑坍塌，并保护周围人员的安全。
2.排水和防水措施在基坑开挖过程中，可能会遇到地下水，为了确保基坑的安全，需要进行排水处理。
通过采用挖槽、井道、水泵等措施，将基坑内的水排到外部去。
此外，还应采取防水措施，以防止地下水进入基坑。
3.安全斜坡对于较大的基坑，应建立安全斜坡以保证工人在斜坡上的作业安全。
安全斜坡的坡度和稳定性应根据土质、开挖深度等因素进行设计，并设置适当的防护措施，如安全栏杆和警示标志。
4.立体支撑系统在一些较深的基坑中，无法使用安全斜坡，此时可以采用立体支撑系统。
立体支撑系统由支撑桩和水平横梁组成，可以有效地支撑土体，防止坍塌。
支撑桩和横梁的设计和施工应符合相关标准并定期检查。
5.安全通道和照明系统在基坑中，应设置安全通道以确保工人的安全疏散。
安全通道应清晰可见，宽度适当，并定期清理，以确保无障碍通行。
另外，基坑内应设置适当的照明系统以提供充足的照明，以减少工作人员的事故危险。
6.监测和报警系统为了及时掌握基坑的变化和安全状况，需要安装监测和报警系统。
监测系统可以监测土壤位移、孔隙水压力等参数，一旦监测到异常情况，及时发出警报，以便采取相应的措施。
7.培训和警示标志在基坑施工现场，应对工人进行基础安全知识培训，包括基坑安全防护措施的使用和应急处置方法等。
此外，应在基坑周围设置醒目的警示标志，警示行人和车辆注意施工现场，并遵守相关安全规定。
基坑安全是建筑施工过程中不可忽视的重要环节，需要各方面共同努力，确保施工安全。
通过采取适当的防护措施，可以有效地减少基坑事故的发生，保护工人的生命和财产安全。
城市地下工程的基坑围护结构
城市地下工程的基坑围护结构城市地下工程，是指在城市内部深入地面以下为开发利用地下空间资源所建造的地下土木工程；城市地下工程具有现场环境条件复杂、工期长、技术要求高、施工难度大、对环境影响控制要求高等特点, 是一项相当复杂的高风险性系统工程。
一、概述基坑工程是由地面向下开挖一个地下空间，四周设置垂直的挡土围护结构以及支撑结构的工程。
围护结构一般是在开挖面基底下有一定插入深度的板（桩）墙结构，主要承受基坑开挖卸荷所产生的土压力和水压力，并将此压力传递给支撑，是稳定基坑的一种挡墙结构；支撑结构分为内撑和外锚两种，主要是为了减小围护结构的变形，控制墙体的弯矩。
城市地下工程中，涉及到基坑围护结构的主要有两种土建工程：一种主要用于车站，地下仓库以及地下停车场；一种主要用于地铁区间线路修建。
二、基坑围护结构设计内容城市地下工程的基坑围护结构，由于其所处的特殊地理位置和功能，导致其具有环境效应，会引起周围地基地下水位的变化和应力场的改变，周围地基土体的变形，对周围建筑物和地下管线产生影响，因此在基坑围护工程设计和施工时首先要保护相邻建筑物和市政设施的安全。
具体的基坑围护结构设计内容如下：(1)环境调查及基坑安全等级：在围护设计中，首先应根据基坑的深度地质条件及周边环境条件确定基坑的安全等级，这是进行基坑围护结构设计的首要条件；(2)围护结构的选择和布置：软粘土地基、黄土地基等工程地质和水文地质条件不同的地基中基坑工程差异性很大，同一城市不同区域也有差异，因此要根据工程规模、主体工程特点、场地条件等因素确定基坑围护结构的类型；(3)围护结构设计计算：通过设计计算确定结构构件的内力和变形，据以验算截面承载力和基坑位移；(4)围护结构稳定性验算：为防止因围护墙插入深度不够等原因产生过大变形，当围护结构计算完成后进行稳定性验算；(5)节点设计：对基坑阶段构造进行设计，防止因节点构造不合理或施工问题导致基坑变形过大；(6)井点降水：在地下水位较高的地区，在设计阶段要确定降水深度和采取的技术方案，在开挖深基坑时候注意加强排水防灌措施，风险较大应该提前做好应急预案；(7)土方开挖：土方开挖的施工组织中不合理的土方开挖、步骤和速度可能导致主体结构桩基变位、支护结构过大的变形，甚至引起支护体系失稳而导致破坏，要求每阶段的开挖深度与相应设计工况的计算模型一致，强调先支撑后开挖的原则；(8)监测：基坑工程施工过程中应进行监测，力求实行信息化施工，并应有应急措施，防止出现安全事故问题。
基坑围护结构施工
基坑围护结构施工1.围护结构施工的内容：三轴水泥搅拌桩坑外止水帷幕施工；钻孔灌注围护桩、围护桩、支撑桩、工程桩施工；压顶梁、第一道水平支撑梁、围檩施工；第二、道水平支撑梁、围檩施工；底板传力带施工；第一、第二道换撑构件施工。
2．三轴水泥搅拌桩施工（1）桩机配备：本工程拟安排一台SF636K型三轴水泥搅拌桩机进行水泥搅拌桩的施工。
负责基坑止水帷幕的施工。
（2）施工顺序：三轴水泥搅拌桩待搅拌桩止水帷幕施工完7天后，方可进行围护桩的施工。
搅拌桩的施工从西边往北向南进行施工，桩机沿基坑周边由西向南顺时针方向运行。
（3）施工工艺：（4） 三轴水泥搅拌桩施工程序示意图三轴水泥搅拌桩施工顺序采用跳槽式双孔全套复搅式连接施工，示意如下图：施工顺序5施工顺序3施工顺序4施工顺序2施工顺序1跳槽式双孔全套复搅式连接施工示意图4、障碍物清理及路基加固根据地质勘察报告分析及本场地工程桩施工实际情况显示，场地土质均比较均匀，基本无障碍物。
因连续施工对施工土体的均匀性要求较高，故在施工前应对围护施工区域地下障碍物进行探测清理（包括灌注桩施工范围也必须清除干净，以免在后期灌注桩施工时遇到障碍物，而在开挖清除时容易损坏水泥土搅拌桩。
）因本场地地表较为软弱，对今后施工形成安全隐患。
为此从搅拌桩边向外侧填筑一条厚40cm，宽15m的道路作为桩机行走道路。
施工时再配备路基板，做到双重保险，以防桩机倾覆酿成安全事故。
5、测量放线根据甲方提供坐标基准点、总平面布置图、围护工程施工图，具体详见附图。
按图放出桩位控制线，设立临时控制桩，做好技术复核单，并请甲方及监理验收。
4.5开挖沟槽根据基坑围护边线用0.4m3挖机开挖槽沟，沟槽尺寸为800×1200㎜，并清除地下障碍物，开挖沟槽土体应及时处理，以三轴水泥搅拌桩正常施工。
6、桩机就位由当班班长统一指挥桩机就位，桩机下铺设路基板，移动前看清上、下、左、右各方面的情况，发现在障碍物应及时清除，移动结束后检查定位情况并衣时纠正；桩机应平稳，平正，并用经纬仪或线锤进行观测以确保钻机的垂直度；三轴水泥搅拌桩桩定位偏差应不小于10㎜，成桩后桩中心偏位不得超过30㎜，桩身垂直度偏差不得超过1/150。
基坑围护结构
地下建筑结构第12章基坑围护结构崔振东副教授IAEG, FICDM, FICCE cuizhendong@中国矿业大学岩土工程研究所本章内容1 2 3概述基坑工程的设计内容自动化监测技术在深基坑工程的应用基坑围护结构内力计算基坑稳定性验算变形计算4 5 612.6.2 围护方案比选基坑工程的围护结构主要支撑承受基坑开挖卸荷所产生的土压力和水压力,并将荷载传至支撑,是稳定基坑的一种临时性挡墙结构。
常用围护结构桩板式墙钢板桩墙钢管桩预制混凝土板桩灌注桩地下连续墙土钉墙水泥土墙水泥土围护结构设计1、水泥土围护结构的整体稳定性计算2、水泥土围护墙体抗沿墙底面滑动的计算3、水泥土围护结构的抗渗计算4、水泥土围护结构绕前趾的抗倾覆验算5、受谷仓土压力条件限制的格栅断面尺寸的验算6、水泥土加固体坑底截面出应力验算7、墙顶的水平位移量估算板式围护结构设计1、围护墙底地基承载力验算2、基坑底部土体的抗隆起稳定性验算3、围护墙底部土体的抗渗流或抗管涌稳定性验算4、基坑底部土的抗承压水头的稳定性验算5、板式围护墙结构的抗倾覆稳定性验算6、板式支护结构和地基的整体滑动稳定性验算7、围护墙结构的内力和变形计算8、支撑或锚碇与围檩体系的结构内力、变形和稳定性计算9、支撑竖向立柱的结构内力、变形和稳定性计算10、支护结构的构件截面强度和节点构造设计与计算11、基坑外地表变形和土体移动的验算12、围护墙结构兼作工程主体结构时，按照主体结构设计所遵循的规范，验算长期荷载作用时的结构内力和变形等支撑采用钢筋混凝土内支撑体系，竖向布置根据开挖深度及便于基坑施工和土方开挖的原则，共设置六道，竖向间距为4.5（深部）～5（浅部）m。
支撑平面布置由中间的环梁、边部的角撑、边桁架以及围檩构成复合受力体系。
环梁直径42m，使基坑中部有较大空间，便于土方作业，提高施工速度。
第一道围檩平面尺寸采用1.2mX0.8m，第二、三、六道采用1.4mX0.9m，第四与第五道采用1.6mX1.0m，环梁的平面尺寸相应采用1.6mX0.8m、1.8X1.0m和2.0mX1.2m，其余支撑尺寸详见图1。
基坑围护结构形式
基坑围护结构形式
基坑围护结构形式
基坑围护结构是指在基坑周围建立的一系列结构，以保障基坑的稳定和施工的安全顺利，基坑围护结构形式包括以下几个方面：
1.挡土墙
挡土墙是最常见的基坑围护结构形式，主要是指在基坑周围建立的一面或多面垂直于地面的墙体，以防止基坑周围的土方滑坡、崩塌。
挡土墙的形式多种多样，主要根据挡土墙的高度和土质情况来选择挡土墙材料，一般常用的挡土墙材料有混凝土、钢板桩、木板桩、石灰土等。
2.操作平台
操作平台是指建立在基坑周围用于加强和巩固基坑的工作平台，通过加固基坑周边的土方，使基坑在施工过程中更加稳定安全。
操作平台的形式根据施工要求的不同而异，主要形式包括架空式、加强式和地面式。
3.支撑结构
支撑结构主要用于支撑在基坑内施工的钢模板和模板，以保障模板不塌陷或倒塌。
支撑结构的形式也多种多样，常用的支撑材料包括钢管、木材和钢板等，通过组合这些材料来构建纵向和横向的支撑结构。
4.锚杆
锚杆是一种用于加强基坑土体和结构的钢筋杆，在基坑深部钻入土体中，并与锚固点连接。
锚杆的形式多种多样，常见的有单肢锚杆、双肢锚杆、预应力锚杆等，通过锚固土体和结构来增强基坑的稳定性。
以上就是基坑围护结构形式的几个方面，基坑围护结构的选择需要根
据施工要求和土质情况来进行决策，并合理加固基坑，以确保施工的
安全和顺利进行。
基坑围护结构
1.明挖法施工的适用条件，优点及局限。
适用条件：施工场地较为广阔，地面交通和环境条件允许时，尽可能采用。
优点：施工作业面多，速度快，工期短，易保证工程质量，工程造价低等优点。
局限：对周围环境的影响较大。
2.如明挖施工过程中，边坡坡度过高，可釆取什么方式保证边坡稳定？有围护结构的基坑适用条件，优点及局限。
（1）可采用适当的加固措施，如土钉加混凝土喷抹面对边坡加以支护；也可设置重力式挡墙垂直开挖。
（2）适用条件：基坑较深，地质条件差，地下水位高，特别是处于繁华市井，地面建筑物密集，交通繁忙，没有足够的施工空地，没有条件敞口基坑时。
优点：加强基坑的稳定，减小施工作业面积，经济性好，对周围环境影响较小。
局限：机械设备需求大，要考虑周围环境条件，特别是在城市施工时。
3.支撑结构分为哪两类？主要Id的是什么？类别：内撑，外锚。
LI的：支撑是为了减小围护结构的变形，控制墙体的弯矩。
4.围护结构的体系包括那些？包括板（桩）强，围標（冠梁）及其他附属构件。
5.型钢桩施工时釆用的机械设备是什么？什么时候多选用型钢桩作为围护？（1）使用冲击式打桩机，若地层为饱和淤泥等松软地层，也可采用静力压桩机和震振动打桩机进行沉桩。
（2）适用于黏性土，砂性土和粒径不大于100毫米的砂卵石地层，当地下水位较高时必须配合人工降水措施，多用于郊区外。
6•哪些圉护方式施工完成后可回收利用？钢板桩围护结构，SMW桩围护结构。
7•哪些围护方式在不考虑降水时可适用地下水位较高的地区？钻孔灌注桩圉护结构，深层搅拌桩挡土结构，SMW桩圉护结构，地下连续墙。
8•哪些围护方式可不设置内支撑或锚索？地下连续墙，SMW桩围护结构9•哪些圉护方式可能在施工过程中使用泥浆？地下连续墙，钻孔灌注桩圉护结构，深层搅拌桩挡土结构。
10•如果在地下水位较高时釆用支护桩圉护，可如何处理？1、明沟加集水井降水2、轻型井点降水3、喷射井点降水4、电渗井点降水5、管井井点降水□•此基坑为何种围护形式?分别说出2, 3, 4的名称。
基坑围护结构设计ppt课件
10
四、支护结构选型要点
各类支护结构的适用条件
11
五、地铁基坑常用支护结构形式——地下连续墙
1） 地下连续墙 （1） 适用地质条件 各种软弱地层。以淤泥类软土、饱和砂层为主的地层及周围有重要建筑物的情况。 （2） 地下墙的优点 ① 结构的整体刚度和防渗性（止水效果）好； ② 如支撑得当，且配合正确的施工方法和措施，连续墙可较好的控制软土地层的变 形； ③ 常作为主体结构的一部分来考虑；采用机械化作业，施工条件好。 （3） 地下墙的缺点 ① 仅作为临时挡土结构时成本较高； ② 在遇到岩层时成槽困难，施工慢，需先冲孔（槽壁孔＜5MPa岩石）； ③ 泥浆易污染环境；对施工机具要求高。
19
五、地铁基坑常用支护结构形式——SMW工法
4)设计要点 （3）型钢水泥土搅拌墙中的三轴水泥土搅拌桩可作为截水帷幕，搅拌桩应采用套接 一孔法施工。其抗渗性能应满足墙体自防惨要求，在砂性土中搅拌桩施工直外加膨 润土。 （4）型钢水泥土搅拌墙中型钢的问距和平面布置形式应根据计算确定，常用的内插 型钢布置形式可采用密插型、插二跳一型和插一跳一型三种。
3
一、基坑定义及主要设计内容
环境调查及基坑安全等级的确定 围护结构选型 围护结构设计计算 围护结构稳定性验算 节点构造 基坑降水设计 基坑加固设计 基坑监测
4
二、设计原则
1）基坑支护应满足下列功能要求： （1） 保证基坑周边建（构）筑物、地下管线、道路的安全和正常使用； （2 ）保证主体地下结构的施工空间。 2）基坑支护设计时, 应综合考虑基坑周边环境和地质条件的复杂程度、基 坑深度等因素，按下表采用支护结构的安全等级。对同一基坑的不同部位， 可采用不同的安全等级。
12
五、地铁基坑常用支护结构形式——地下连续墙
第12章 排桩围护体的设计与施工
第12章 排桩的设计与施工12.1 概述排桩围护体是利用常规的各种桩体，例如钻孔灌注桩、挖孔桩、预制桩及混合式桩等并排连续起来形成的地下挡土结构。
12.1.1 排桩围护体的种类与特点按照单个桩体成桩工艺的不同，排桩围护体桩型大致有以下几种：钻孔灌注桩、预制混凝土桩、挖孔桩、压浆桩、SMW工法（型钢水泥土搅拌桩）等。
这些单个桩体可在平面布置上采取不同的排列形式形成挡土结构，来支挡不同地质和施工条件下基坑开挖时的侧向水土压力。
图12-1中列举了几种常用排桩围护体形式。
其中，分离式排列适用于无地下水位较深，土质较好的情况。
在地下水位较高时应与其它防水措施结合使用，例如在排桩后面另行设置止水帷幕。
一字形相切或搭接排列式，往往因在施工中桩的垂直度不能保证及桩体扩颈等原因影响桩体搭接施工，从而达不到防水要求。
当为了增大排桩围护体的整体抗弯刚度时，可把桩体交错排列，见图12-1（c）所示。
有时因场地狭窄等原因，无法同时设置排桩和止水帷幕时，可采用桩与桩之间咬合的形式，形成可起到止水作用的排桩围护体，图12-1（d）所示。
相对于交错式排列，当需要进一步增大排桩的整体抗弯刚度和抗侧移能力时，可将桩设置成为前后双排，将前后排桩桩顶的帽梁用横向连梁连接，就形成了双排门架式挡土结构，图12-1（e）所示。
有时还将双排桩式排桩进一步发展为格栅式排列，在前后排桩之间每隔一定的距离设置横隔式的桩墙，以寻求进一步增大排桩的整体抗弯刚度和抗侧移能力设置。
因此，除具有自身防水的SMW桩型挡墙外，常采用间隔排列与防水措施结合，具有施工方便，防水可靠，成为地下水位较高软土地层中最常用的排桩围护体形式。
图12-1 排桩围护体的常见形式（a）分离式排桩；（b）相切式排桩；（c）交错式排列（d）咬合式排桩；（e）双排式排桩；（f）格栅式排列12.1.2 排桩围护体的止水对图12-1所示的各种形式，仅图12-1（d）所示的咬合式排桩兼具止水作用，其它形式都没有隔水的功能。
地下铁道施工技术课件：基坑的围护结构-土钉墙
初步设计
监理与验收Biblioteka 施工现场测试与监控
反馈设计
第13
基坑的围护结构——土钉墙围护结构
第14
基坑的围护结构——土钉墙围护结构
第15
基坑的围护结构——土钉墙围护结构
第16
基坑的围护结构——土钉墙围护结构
第17
基坑的围护结构——土钉墙围护结构
1
概述
1. 概念
土钉支护：以较密间距排列的土钉体 作为主要受力构件的边坡支护技术。
土 钉：以较密间距排列并置于基坑 边坡土体的细长金属杆体
土钉墙：也称为“喷锚网支护结构”或 “喷锚网挡墙”。由天然土体通过土 钉与喷射砼面板相结合，形成一个类 似重力挡墙以此来抵抗墙后的土压力， 保持开挖面的稳定。
基坑的围护结构——土钉墙围护结构
5. 土钉墙的特点
★ 形成土钉复合体、显著提高边坡整体稳定性和承受边坡 超载的能力。
★随基坑开挖逐层分段开挖作业，不占或少占单独作业时 间，施工效率高，占用周期短。
★施工不需单独占用场地，对现场狭小，放坡困难，有相 邻建筑物时显示其优越性。
★土钉墙成本费较其他支护结构显著降低。 ★施工噪音、振动小，不影响环境。 ★土钉墙本身变形很小，对相邻建筑物影响不大。
基坑的围护结构——土钉墙围护结构
2
土钉墙施工
1. 土钉墙的施工流程
①开挖有限的深度； ②在这一深度的作业面上设置一排土钉；(可击入或先开孔再
置钉、注浆) ③喷混凝土面层；
④继续向下开挖并重复上述步骤，直至设计所需的基坑深度。
基坑的围护结构——土钉墙围护结构
土钉施工流程
《基坑围护结构计算》课件
04
工程实例分析
实际工程背景
01
某市地铁车站 工程
02
基坑深度10米
周边环境复杂
03
04
地质条件多变
计算过程演示
01 03 04
围护结构选型 土压力计算 稳定性分析 变形控制
结果分析与讨论
01 02 03 04
安全系数校核 优化设计方案 施工监测建议 经济效益评估
05
课程总结与展望
本课程主要内容回顾
基坑围护结构类型
钢板桩围护结构
采用钢板桩材料，具有较好的抗弯能 力和挡土能力，适用于较浅的基坑。
混凝土板桩围护结构
采用混凝土板桩，具有较高的抗压和 抗弯强度，适用于较深的基坑。
地下连续墙围护结构
采用钢筋混凝土墙，具有较高的抗压 、抗弯和抗剪能力，适用于各种深度 和复杂环境的基坑。
土钉墙围护结构
采用土钉作为主要受力构件，具有施 工简便、造价低廉的特点，适用于较 浅的基坑。
力、地震作用等。
变形计算
水平位移计算
水平位移是指围护结构在水平方向上的位移，是评估基坑稳 定性和变形的重要指标之一。在计算水平位移时，需要考虑 土压力、水压力、地震作用等多种因素的影响。
竖向位移计算
竖向位移是指围护结构在垂直方向上的位移，与水平位移一 样，也是评估基坑稳定性和变形的重要指标之一。在计算竖 向位移时，需要考虑土体压缩性、地下水位变化等因素的影 响。
为了提高基坑围护结构计算的准确性和可靠性，本课程将系统介绍基坑围护结构计 算的基本原理、方法及工程实践。
课程目标
01 掌握基坑围护结构计算的基本原理和方法 。
02 了解不同类型基坑围护结构的适用范围和 特点。
03
基坑围护结构施工图
基坑围护结构施工图（土钉墙桩撑体系）
本工程基坑位于粉砂土层中，临近现有城市道路，地下室一层采用土钉墙围护形式，二层采用排桩加内支撑，采用新规范编制，图面整洁，设计到位，有很好的参考价值
资料目录
设计说明基坑周边环境总图围护结构平面布置图基坑监测点布置图降水井平面布置图支撑平面布置图基坑支护剖面图坑中坑支护剖面图土钉及排水沟节点详图支撑节点详图立柱桩节点详图内容简介
本工程基坑位于粉砂土层中，临近现有城市道路，地下室一层为住宅部分，二层为商业与酒店部分，一层地下室范围基坑安全等级为Ⅱ级，
二层地下室范围基坑安全等级为Ⅰ级。
一层部分采用土钉墙围护形式，二层部分采用排桩加内支撑。
坑外采用三轴搅拌桩止水，坑内采用自流深井降水。
土钉：搅拌式锚管土钉，普通钢管土钉
止水帷幕：650@900和‚850@1200三轴水泥搅拌桩，套打一孔法施工
高压旋喷桩：桩径600，桩间距400，采用双重管法施工
钻孔灌注桩：桩径800mm/900mm
支撑体系：现浇C30钢筋混凝土
立柱桩：“口”字形钢格构柱
22张，编制于2013年。
桩撑支护剖面
坑中坑支护
土钉及排水沟节点详图
钢立柱详图支撑节点大样图
土钉墙支护。
基坑围护介绍资料
放坡开挖是选择合理的基坑边坡以保证在开挖过程中边坡的稳定性，包括坡面的自立性和边坡整体稳定性。 适用于地基土质较好，开挖深度不深，以及施工现场有足够放坡场所的工程。
4.2悬臂式支护结构 悬臂式围护结构依靠足够的人土深度和结构的抗弯能力来维持整体稳定和结构的安全。 悬臂式结构对开挖深度很敏感，容易产生较大的变形，对相邻建(构)筑物产生不良影响。悬臂式围护结构适用于土质较好、开挖深度较浅的基坑工程。
2.2、支撑体系 １、钢筋砼支撑梁支撑。 ２、型钢支撑。 ３、圆管钢支撑。 ４、锚杆及锚索拉式支撑。 ５、拱圈式支撑。 ６、斜支撑（一般用于加固或补救措施）
三、常见深基坑支护方案一览表
序号
支护方法
原理和作用
适用范围
1
钢板桩支护
钢板桩是一种施工简单、投资经济的支护方法。它由钢板桩、锚拉杆（或内支撑、锚碇结构、腰梁等）组成。由于钢板桩本身柔性较大，如支撑或锚拉系统设置不当，其变形会很大
结束
感谢大家参加本次交流会，以上尽为个人一点工作经验，仅供参考；谢谢大家！~
支护桩入土深度继续增加，墙前墙后都出现被动土压力，支护桩在土中处于嵌固状态，相当于上端简支下端嵌固的超静定梁。弯矩减小而出现正负弯矩，底端的嵌固弯矩M2的绝对值略小于跨间弯矩M1的数值，压力零点与弯矩零点约相吻合(图c)。 支护桩的入土深度进一步增加(图d)，桩的入土深度过深，墙前墙后的被动土压力都不能充分发挥和利用，它对跨间弯矩的减小不起太大的作用，不经济。
支护形式分：悬臂式加筋水泥土桩锚支护、人字形加筋支护、门架式加筋支护、复合式支护等多种支护结构
四、基坑围护结构的类型
围护结构型式 1 放坡开挖及简易围护； 2 悬臂式围护结构； 3 重力式围护结构； 4 内撑式围护结构； 5 拉锚式围护结构； 6 土钉墙围护结构； 7 其它型式围护结构。主要有门架式围护结构；拱式组合型围护结构；喷锚网围护结构；沉井围护结构；加筋水泥土墙围护结构；冻结法围护等。
最新基坑围护结构概论
最新基坑围护结构一、钻孔咬合桩施工技术二、超缓凝混凝土的施工控制三、国产MZ系列套管钻机简介四、机具设备及劳力配置五、质量控制及验收标准（一）、质量控制（二）、验收标准参考文献：1、《市政桥梁工程施工及验收规程》（上海市标准 DBJ08-228-97）2、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）3、《公路工程质量检验评定标准》（JTJ071-98）4、《上海市中环线邯郸路地道工程围护结构设计》（铁道部第四勘察设计院2003年7月）一、钻孔咬合桩施工技术1、工艺原理钻孔咬合桩，即采用机械钻孔施工，桩与桩之间相互咬合排列的一种基坑围护结构。
桩的排列方式有两种，一种为一个素砼桩（A桩）和一个钢筋砼桩（B桩）间隔，如图一（a）；另一种排列方式为一个钢筋笼为矩形的砼桩（A桩）和一个钢筋笼为圆形的砼桩（B桩）间隔布置，如图一（b）。
两种排列方式在施工时均先施工A桩，后施工B桩，A桩砼采用超缓凝型砼，要求必须在A桩砼初凝之前完成B桩的施工，B桩施工时，利用套管钻机的切割能力切割掉相邻A桩相交部分的砼，则实现了咬合。
如图二所示。
2、工艺流程及操行要点2．1导墙的施工为了提高钻孔咬合桩孔口的定位精度并提高就位效率，应在桩顶上部施作砼或钢筋砼导墙，这是钻孔咬合桩施工的第一步。
具体步骤：○1平整场地：清除地表杂物，填平碾压地面管线迁移的沟槽。
○2测放桩位：根据设计图纸提供的坐标按外放100mm（为抵消咬合桩在基坑开挖时在外侧土压力作用下向内位移和变形而造成的基坑结构净空减小变化）计算排桩中心线坐标，采用全站仪根据地面导线控制点进行实地放样，并作好护桩，作为导墙施工的控制中线。
报甲方、监理复核。
○3导墙沟槽开挖：在桩位放样线符合要求后即可进行沟槽的开挖，采用人工开挖施工。
开挖结束后，立即将中心线引入沟槽下，以控制底模及模板施工，确保导墙中心线的正确无误。
○4钢筋绑扎：沟槽开挖结束后绑扎导墙钢筋，导墙钢筋设计用Ф12螺纹钢，施工时单层双向布置，钢筋间距按200×200排列，水平钢筋置于内侧，钢筋施工结束并经“三检”合格后，填写隐蔽工程验收单，报甲方、监理验收，经验收合格后方可进行下道工序施工。
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支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基 三级 坑周边环境及地下结构施工影响不严重
2. 基坑工程的设计内容
• •
• 围护结构的选择和布置 围护结构的选择的原则： 基坑围护结构的构件在一般情况下不应超出 工程用地范围； 基坑围护结构的构件不能影响主体工程结构 构件的正常施工； 尽可能采用受力性能较好的圆形、正多边形 和矩形。
1. 概述
1、基坑支护的目的 （1）确保基坑开挖和基础结构施工安全、顺利； （2）确保基坑临近建筑物或地下管道正常使用； （3）防止地面出现塌陷、坑底管涌发生。 2、基坑支护的作用 挡土、挡水、控制边坡变形。 3、基坑工程的基本技术要求 （1）安全可靠性； （2）经济合理性； （3）施工便利性和工期保证性。
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基坑围护结构的内力计算
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基坑围护结构的内力计算
图3-5 悬臂支护桩土压力分布
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基坑围护结构的内力计算
图3-6 芝加哥深基坑土压力实测图 图3-7 柏林地道工程土压力实测图
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基坑围护结构的内力计算
基坑底桩前土压力计算取值 基坑底桩前土抗力常采用的是 Rankine 公式 计算，由于计算出来的被动土压力是以极限状态 为前提的，当被动土压力达到理论计算值时，其 围护结构的变形位移将很大，一般达到坑深或桩 墙高度的5%，这么大的变形位移是基坑支护结构 所不能允许的。因此，对于基坑支护被动土压力 计算中，一般取其折减系数η=0.3～0.5。 护桩与土体间的摩擦作用 桩墙支护结构在土压力作用下发生变形变位时， 护桩和土体之间有相对位移而产生摩擦力，摩擦 力将使桩墙后的主、被动土压力减小；相反确使 桩墙前面的被动土压力增大。为此进行支护结构 设计时应考虑桩墙与土体的摩擦作用，即将墙前、 后的被动土压力乘以修正系数.
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基坑围护结构的内力计算
但为慎重起见对主动土压力可不进行折减。 一般使墙前被动土压力增大的修正系数可取 K = 1.5 ～ 2.8 ；使墙后被动土压力减小的修正系数可 取 Kˊ= 1.0 ～ 0.35 。修正系数与土的内摩擦角 φ 有 关，φ值越大，修正系数K越大,而Kˊ越小。
排桩或组合 排桩加锚杆结构
地下连续墙结构
沉井结构
与地下室墙体合一，防渗性强，施工场地较小，开挖深度大
软土地区
重力式挡土墙结构
具有一定施工空间，软土地区
支护结构类型及其适用范围
表3-1
1. 概述
1. 概述
组合挡土壁
1. 概述
单排与双排桩支护结构
支撑体系
特 点
平面尺寸不大，且长短边长相差不多的基坑宜布置角撑。它的开挖土方 空间较大，但变形控制要求不能很高
计算模型： 桩土共同作用模型 水平支点力计算 支护结构的嵌固深度分析
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基坑围护结构的内力计算
桩（墙）内力的计算分析方法 • （一）弹性地基杆系有限单元法 • 常用方法，一般过程如下：
结构理想化：根据其结构受力特性，理想化 为杆系单元； 结构离散化：按竖向划分成有限元单元。 挡土结构的节点应满足变形协调条件； 单元所受荷载和单元节点位移之间的关系， 以单元的劲度矩阵确定。
1. 概述
1. 概述
1. 概述
1. 概述
1. 概述
• • • • • 12.1.2 基坑围护结构设计的特点 1. 外力的不确定性； 2. 变形的不确定性； 3. 土性的不确定性； 4. 一些偶然变化所引起的不确定因素。
2. 基坑工程的设计内容
• 基坑工程的设计内容 • 包括 ：环境调查及基坑安全等级的确定，围护 结构选型，围护结构设计计算，节点设计，井 点降水、土方开挖方案以及监测要求等。
钢支撑和钢筋混凝土支撑均可布置；支撑受力明确，安全稳定，有利于 墙体的变形控制，但开挖土方较为困难
多采用钢筋混凝土支撑；中部形成大空间，有利于开挖土方和主体结构 施工
多采用钢筋混凝土支撑；支撑体系受力条件好；开挖空间大，便于施工
开挖面积大、深度小的基坑宜采用；在软弱土层中，不易控制基坑的稳 定和变形 便于土方开挖和主体结构施工，但仅适用于周边场地具有拉设锚杆的环 境和地质条件
第12章
基坑围护结构
本 章 内 容
1 概述 2 基坑工程的设计内容 基坑围护结构的内力计算 3 4 基坑稳定性验算 基坑工程的变形计算 5 6 常见围护结构及其构造设计
1. 概述
• 概述：大量的基坑工程伴随着城市高层建筑的发展大 量出现。 • 国外，圆形基坑的深度已达74m(日本)，直径最大的 达98m(日本)，而非圆形基坑的深度已达到地下９层 （法国）。 • 国内，上海88层的金茂大厦，基坑平面尺寸为 170m×150m，基坑开挖深度达19.5m。上海的汇京广场， 围护结构与相邻建筑最近的距离仅40cm。而无支撑基 坑的开挖深度也已达到了9m。
2. 基坑工程的设计内容
• • • • • •
• 节点设计 合理的节点构造应符合以下条件： 方便施工； 节点构造与设计计算模型中的假设条件一致； 节点构造应起到防止构件局部失稳的作用； 尽可能减少节点自身的变形量； 与整体稳定相关的节点应设置多道防线，同 时要具有良好的节点延性。
2. 基坑工程的设计内容
2. 基坑工程的设计内容
•
• • • • • • 土方开挖 其中最重要的要求是每阶段的开挖深度与相 应设计工况的计算模型一致。 强调先支撑后开挖的原则。 监测 内容有以下几个方面： 围护结构主要构件的内力和变形 基坑周围土体的变形，边坡稳定及地下水的 变化和空隙水压力的测定等； 对周围环境中需要保护的对象进行专门内容
2. 基坑工程的设计内容
2. 基坑工程的设计内容
• • • • • 基坑围护结构设计所需的基本资料主要有： 工程水文地质资料； 场地环境资料； 所建工程的地下室结构、基础桩基图纸等； 与施工条件有关的资料。
2. 基坑工程的设计内容
基坑围护结构安全等级及重要性系数
安全 等级 破坏后果
0
支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基 一级 坑周边环境及地下结构施工影响很严重 二级 支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基 坑周边环境及地下结构施工影响一般
•
2. 基坑工程的设计内容
结构型式 适用条件 1. 适于基坑侧壁安全等级一、二、三级； 2. 悬臂式结构在软土场地中不宜大于5m； 排桩或地下连续 3. 当地下水位高于基坑底面时，宜采用降水、排桩 墙 加截水帷幕或地下连续墙。 水泥土墙 1. 基坑侧壁安全等级宜为二、三级； 2. 水泥土桩施工范围内地基土承载力不宜大于 150kPa； 3. 基坑深度不宜大于6m。 1. 基坑侧壁安全等级宜为二、三级的非软土场地； 2. 基坑深度不宜大于12m； 3. 当地下水位高于基坑底面时，应采取降水或截水 措施。 1. 基坑侧壁安全等级宜为二、三级； 2. 淤泥和淤泥质土场地不宜采用； 3. 拱墙轴线的矢跨比不宜小于1/8； 4. 基坑深度不宜大于12m；
• • •
• • • • • 其他土工问题 井点降水 井点降水的作用是： 1）通过降低地下水位消除基坑坡面及坑底 的渗水，改善施工作业条件； 2）增加边坡稳定性，防止坡面和基底的土 粒流失，以避免流砂现象； 3）降低水位，防止坑底隆起与破坏； 4）改善基坑的砂土特性，加速土的固结。 降水的方法有集水明排和井点降水两类。
组 合 排 桩 结 构 排桩加挡板 排桩加水泥 搅拌桩 排桩加水泥防 渗墙
土质较好，地下水位低或降水效果好
土质差，地下水位高或降水效果差 单排桩刚度不能满足变形要求 排桩桩距较大，利用挡板传递土压并有一定防渗作用 以水泥搅拌桩互搭组成平面拱代替挡板传递土压力，具有较 好防涌效果 地下水位较高的软土地区 开挖深度较大，排桩或组合排桩结构强度无法满足要求
3
基坑围护结构的内力计算
• 深基坑支护结构内力计算是个古老的传 统课题，同时又是一个综合性的。它既 涉及土力学中典型的强度与稳定问题， 又包含了变形问题，同时还涉及到土与 支护结构的共同作用问题。 • 地基反力系数是一个必须首先确定的参 数。主要由地质条件决定，与承力面积 和深度也有关系，其值最好通过试验求 得。程的设计内容
围护结构设计计算 • 通过设计计算确定围护结构构件的内力 和变形，据以验算截面承载力和基坑位 移。 • 设计计算必须按不同施工阶段的特征分 别进行验算，同时应考虑前一种工况对 后面各种工况内力和变形的影响。
2. 基坑工程的设计内容
• 围护结构稳定性验算 • 基坑边坡总体稳定演算； • 围护墙体抗倾覆稳定验算； • 围护墙底面抗滑移验算； • 基坑围护墙前抗隆起稳定验算； • 抗竖向渗流验算； • 基坑周围地面沉降及其影响范围的估计。 均与围护墙的插入土深度有关。
1. 概述
基坑工程具有以下特点： l）建筑趋向高层化，基坑向大课度方向发展； 2）基坑开挖画积大，长度与宽度有的达数百米，给 支撑系绞带来较大的难度； 3）在软弱的上层中，基坑开挖会产生较大的位移和沉 对周围建筑物、市政设施和地下管线造成影响；深基坑施 工期长、场地狭窄，降雨、重物堆放等对墓坑稳定性不利 5｝在相邻场地的施工中，打桩、降水、挖土及基础浇 混凝土等工序会相互制约与影响，增加协调工作的难度。
1. 概述
• 基坑围护结构通常分两类： 桩墙式围护体系——将支护墙（排桩）作为 主要受力构件； • 桩墙式围护体系包括板桩墙、排桩、地下 连续墙等。 重力式围护体系——充分利用围护结构的重 力。如重力式水泥土挡墙。
1. 概述
（1）无围护放坡开挖； （2）桩墙支护： 它由桩墙结构及支护结构两部分组成， 桩墙结构有钢板桩、板桩墙、灌注桩排、 地下连续墙； 支护结构类型有内支撑式、外拉锚杆式、 地面锚定式、无锚式等。 （3）重力式支护结构： 软土地基可用深搅桩、旋喷桩、树根桩 等形成重力式的挡土结构。
1. 概述
（4）中央开挖施工法：先施工基坑四周排 桩，桩内放坡开挖后施工中央部分基础工 程，待完工后再挖除排桩内侧土体，边挖 边用支撑杆将支护排桩与中央部分基础工 （5）开槽施工法：与中央开挖施工法施工正好相 程支撑起来，最后再施工周边基础工程。 反，先在坑内周边挖槽，用内支撑板桩墙法修筑周