基坑支护课件.ppt

2c K a
Zc
ZC
2c
tg (45

2

2

)
H
Pa ( H Z C )tg (45 ) 2 (H ZC )Ka
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Pa ( H ZC ) Ka
土压力表示
• 被动土压力强度 • 无粘性土
Pp Htg ( 45
– 1. 倾覆
– 2. 滑移
– 3. 土体整体滑动失稳
– 4. 坑底隆起
– 5. 管涌
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二 非重力式支护结构计算
（一）支护结构承受的荷载
• 支护结构承受的荷载一般包括
– 土压力 – 水压力 – 墙后地面荷载引起的附加荷载。
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二 非重力式支护结构计算
2
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土压力分布
对于粘性土按计算公式计算时，主动土 压力在土层顶部（H=0处）为负值，即
P a 2c tg ( 45 2 )
表明出现拉力区，这在实际上是不可能发 生的。可计算临界高度以下的主动土压力：
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土压力分布
可计算此种情况下的临界高度Zc，进 而计算临界高度以下的主动土压力。
1.槽钢钢板桩 由槽钢并排或正反扣搭接组成。 槽钢长6～8m，多用于深度不超过4m的 基坑。
顶部宜设一道支撑或拉锚。
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2 热轧锁口钢板桩 其形式有U型、Z型、一字型、H型和组 合型。 U型 Z型 一字型
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（二）钢筋混凝土板桩
该板桩截面带企口，有一定的挡水作用， 顶部设圈梁，用后不再拔除，永留地基 土中。适于3—6m基坑，但应用较少。
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（五）地下连续墙
地下连续墙已是目前深基坑的主要支护 结构之一。在地下结构层数多的深基坑 的施工非常有利。地下连续墙常是采用 “逆筑法”的支护结构的首选。 天津市的华联商厦、紫金花园、鸿吉大 厦、津汇广场等很多工程均采用地下连 续墙方法施工。
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τf υ
C O σ3 σ1
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tg c
B
O1
c
σ
支护结构的设计和施工，影响因素众多， 不少高层建筑的支护结构费用已超过工 程桩基的费用。为此，对待支护结构的 设计和施工均应采取极慎重的态度，在 保证施工安全的前提下，尽量做到经济 合理和便于施工。
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– 基坑内支撑 – 基坑外拉锚（顶部拉锚土层锚杆拉锚）
• 常用的有
– 钢结构支撑 – 钢筋混凝土支撑
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（一） 钢结构支撑
1 钢管支撑 对撑
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（一） 钢结构支撑
1 钢管支撑 角撑
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钢管支撑示意图
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（一）非重力式支护结构挡墙的破坏
Ⅰ强度破坏（非重力式）
2 支护墙体底部走动支
护墙入土深度不够或挖
土过深以及水的冲刷均
可产生这种破坏。
需正确的计算入土深度
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（一）非重力式支护结构挡墙的破坏
Ⅰ强度破坏（非重力式）
3支护墙的平面变形过大
或弯曲破坏支护墙截面
土压力分布
悬臂挡土墙所承受的 主动土压力完全由其 底部的被动土压力来 平衡； 而锚定板单支点的挡 土结构，其主动土压 力则由锚定板拉杆和 底部的被动土压力共 同承受，加以平衡。
T
Ea1
EP
Ea2
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土压力分布
• 不同深度处土的内聚力C不是一个常数，它与 土的上覆荷重有关，一般随深度的加大而增大， 对于暴露时间长的基坑，土的内聚力可由于土 体含水量的变化和氧化等因素的影响而减小甚 至消失。 • υ、C 值是计算侧向土压力的主要参数，但在 工程桩打设前后的υ、C值是不同的。在粘性土 中打设工程桩时，产生挤土现象，孔隙水压力 急剧升高，对υ、C值产生影响。另外，降低地 下水位也会使υ、C值产生变化。
基坑开挖，本章即要研究这个问题。
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采用深基坑随着基础埋深加大给施工带 来很多困难，尤其在城市建筑物密集地 区，施工场地的狭小，邻近建筑物、道 路和管线纵横交错，多数情况下不能放 坡开挖，需要采用支护结构，这就是本 章所要研究的问题。
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应力圆与土的抗剪强度
1 土压力 ⑴主动土压力：若挡墙在 墙后土压力作用下向前位移 时随位移增大，墙后土压力 渐减小。当位移达某一数值 时，土体内出现滑裂面，墙 后土达极限平衡状态，此时 土压力称为主动土压力，以 Ea表示。
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Ea
-Δ
ห้องสมุดไป่ตู้
滑裂面
二 非重力式支护结构计算
⑵静止土压力：若挡墙 在土压力作用下墙本身 不发生变形和任何位移 （移动或滑动），墙后 填土处于弹性平衡状态， 则此时作用在挡墙上的 土压力成为静止土压力。 以E0表示。
2

2 )
) HK p
K p tg ( 45
2

2
• 粘性土
Pp Htg (45 ) 2ctg(45 ) 2 2 HK p 2c K p
2
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土压力表示
• 悬臂式挡土结构，对于土的性质、荷载 大小等非常敏感，它完全依靠足够的入 土深度来保持其稳定性，故其高度一般 不大于4ｍ。 • 为了施工的安全，支撑和锚杆宜根据最 大土压力计算，即根据实测压力曲线的 包络线来确定。该包络线近似梯形或矩 形，与库伦理论计算的三角形土压力不 同。
(一) 钢结构支撑
2 型钢支撑
型钢支撑主要采用H型钢，用螺栓连接， 为工具式钢支撑，现场组装方便，可重 复使用。
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（二） 钢筋混凝土支撑
有角撑、对撑、桁架式支撑，还有圆形、 拱形和椭圆形等形状的支撑。
圆形支撑
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第二节 支护结构计算
一. 支护结构的破坏形式和计算内容 • 支护结构可分为两类：
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（三） 钻孔灌注桩挡墙
常用Φ600—1000mm，是支护结构中应用 最多的一种。宜形成排桩挡墙，顶部浇筑 钢筋混凝土圈梁。但施工难以做到相切， 挡水效果差。
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（四）H型钢支柱（钢筋混凝土桩支 柱）、木挡板支护墙
该类支护结构适用于土质较好、地下水 位较低的地区。型钢或支柱按一定间距 打入，支柱间设木挡板或其它挡土设施。
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（二）重力式支护结构的破坏
• 重力式支护结构的破坏包括
– 强度破坏 – 稳定性破坏
• 其强度破坏只是水 泥土抗剪强度不足， 产生剪切破坏，为 此需验算最大剪应力 处的墙身应力。
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（二）重力式支护结构的破坏
• 重力式支护结构的稳定性破坏包括：
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一. 挡墙的选型 （一） 钢板桩 1.槽钢钢板桩 2. 热轧锁口钢板桩 （二） 钢筋混凝土板桩 （三） 钻孔灌注桩挡墙 （四） H型钢支柱（或钢筋混凝土桩支柱） （五） 地下连续墙 （六） 深层搅拌水泥土桩挡墙 （七） 旋喷桩帷幕墙
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（一） 钢板桩
第一节 支护结构的选型
• 支护结构包括挡墙和支撑（或拉锚）两 部分。 • 档墙或支撑中任何一部分的选型不当或 产生破坏（包括变形过大），都会导致 整个支护结构的失败。
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• 支护结构的型式 – 放坡开挖 – 悬臂式支护结构 – 内撑式支护结构 – 拉锚式支护结构 – 土钉墙支护结构 – 环梁护壁支护结构 – 其它形式支护结构
（一）非重力式支护结构挡墙的破坏
Ⅱ非重力式支护结构的稳定性破坏 2 挡墙倾覆 3 坑底隆起 如挖土深度大，由于 卸土过多，在墙后土 重及地面荷载作用下 引起坑底隆起。
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（一）非重力式支护结构挡墙的破坏
Ⅱ非重力式支护结构的稳定性破坏 4 管涌 在砂土区，当地下水 较高坑较深时，在动 水压力作用下，地下 水绕过支护墙连砂土 一同涌入基坑。
（ 六） 深层搅拌水泥土桩挡墙
深层搅拌水泥土桩挡墙是用特制的进入 土深层的深层搅拌机将喷出的水泥浆固 化剂与地基土进行原位强制搅拌制成水 泥土桩，相互搭接，硬化后即形成具有 一定强度的壁状挡墙，既可挡土又可形 成隔水帷幕。
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过小、土压力估不准、
墙后增大量地面荷载或
挖土超深，需准确计算 最大弯矩值以验算截面。
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（一）非重力式支护结构挡墙的破坏
Ⅱ非重力式支护结构的稳定性破坏 1 墙后土体整体滑动失稳 拉锚的长度不够、 软粘腿发生圆弧 滑动，引起支护 结构整体失稳。
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水压力和土压力
• 合算时，地下水位以下土的重力密度采 用饱和重力密度γsat ； • 分算时，地下水位以下土的重力密度采
sat
用浮重力密度
;
• 另外单独计算静水压力，按三角形分布
考虑。
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2. 水压力
A
作用于支护结构上 的水压力一般按静 水压力考虑。有稳 态渗流时按三角形 分布计算。
D
F
B
C
E
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2. 水压力
A
在有残余水压力时， 水压力按梯形分布。
F
B
C
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H
E
水压力和土压力
• 水压力和土压力的分算或合算问题，目 前均采用。 • 一般情况下，由于粘性土中水主要是结 晶水和结合水，宜合算; • 在砂性土中土颗粒之间的空隙中充满的 是自由水，受重力作用，为静水压力作 用，宜分算。
土压力表示
• 主动土压力强度（无粘性土）
2
Pa Htg (45 ) 2c tg (45 ) 2 2 HKa 2c K a



P Htg ( 45 ) 2 c tg ( 45 ) a • 粘性土 2 2 HKa 2c K a
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土压力分布
⑴悬臂无支撑挡墙， 其压力分布为主 动土压力，是三 角形分布，被动 被动土压力 土压力也是三角 形分布。
主动土压力
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土压力分布
⑵多支撑或多拉锚的挡墙背面上的土压 力分布图形砂土为梯形，粘土土压力 分布图是稍复杂的三角形。
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（ 七） 旋喷桩帷幕墙
旋喷桩帷幕墙是钻孔后，将钻杆从地基 土深处逐渐上提，同时利用插入钻杆端 部的旋转喷嘴，将水泥浆固化剂喷入地 基土中，形成水泥土桩，桩体相连形成 帷幕墙。 旋喷桩帷幕墙可用作支护结构挡墙，也 可用于挡水。
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（
二. 支撑（拉锚）的选型
• 当基坑深度较大，悬臂挡墙的强度和变 形不能满足要求时，需增设支撑系统。 • 支撑系统有
第二章 深基坑的支护结构
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补偿性基础，即以天然地面到建筑物基础埋置 深度之间的土体重量，来补偿一部分建筑物的 荷重，故高层基础埋深均较大。但基础埋深加 大给施工带来很多困难，尤其是在城市建筑物 密集地区，施工现场附近有建筑物、道路和地 下管线纵横交错，很多情况下不允许采用较经 济的放坡开挖，而需要在人工支护条件下进行
E0
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二 非重力式支护结构计算
(3)被动土压力：若挡墙在 外力作用下墙向墙背向移 动，随位移增大，墙所受
外力 Ep
土的反作用力渐增大，当
位移达一定数值时，土体 内出现滑裂面，墙后土处 被动极限平衡状态，此时 土压力称为被动土压力，
+Δ 滑裂面
以Ep表示。
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– 重力式支护结构 – 非重力式支护结构
• 重力式包括深层搅拌水泥土桩挡墙
– 旋喷桩帷幕墙
• 非重力式包括钢板桩、钢筋混凝土预制 桩、钻孔灌注桩挡墙、地下连续墙等。
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（一）非重力式支护结构挡墙的破坏
• 包括 强度破坏 稳定性破坏。 • Ⅰ强度破坏（非重力式） • 1 拉锚破坏或支撑压曲 • 地面荷载增加过多、 土压力过大使拉杆断裂， 或锚固失败、腰梁破坏、 内支撑受压失稳。