深基坑工程的設(shè)計與施工

1、深基坑工程的設(shè)計與施工,南京工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院南京南大巖土工程技術(shù)有限公司 李俊才2010.6.6,目　　 錄第一節(jié) 深基坑工程概述-------------------------------3 第二節(jié) 圍護結(jié)構(gòu)的型式------------------------------46第三節(jié) 支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算-------------------------136第四節(jié) 基坑土方開挖施工要點及監(jiān)測

2、-----------------166第五節(jié) 基坑工程環(huán)境效應(yīng)及對策---------------------174第六節(jié) 深基坑施工中常出現(xiàn)的事故及其對策和補救方法-176,全球人口增長和城市化的趨勢既影響發(fā)達(dá)國家，也影響發(fā)展中國家，如何使得千萬城市人口的居住、工作、交通和休閑組織得經(jīng)濟、安全又無礙于環(huán)境是全球可持續(xù)發(fā)展的巨大問題。 國際上一些專家預(yù)言：二十一世紀(jì)世界上兩大最具影響的事件之一是中國的城市化。因為，

3、中國的城市化與全球的資源和環(huán)境問題密切相關(guān)。 隨著城市的發(fā)展，在我國大中城市面臨著土地緊張、交通擁塞、防災(zāi)安全等影響城市持續(xù)發(fā)展的問題。,1.0 引言,中國城市化進程的加快，帶來了一系列的“城市病” ： 1.人口密度大，北京3.0萬/km2;上海4.5萬/km2，部分16萬/km2； 2.城市交通擁擠、堵塞，北京市區(qū)道路車速以每年2km速度下降； 3.城市環(huán)境污染嚴(yán)重；無錫太湖(2007

4、年)、昆明滇池藍(lán)藻爆發(fā)而引發(fā)水荒；,1.0 引言,北京堵車照片,南京長江大橋堵車照片,11.16 南京爆雪，萬人徒步過大橋,無錫太湖、昆明滇池爆發(fā)藍(lán)藻,聯(lián)合國自然資源委員會1982年會議決議指出：地下空間是人類潛在的和豐富的自然資源。向地下要土地、要空間，是全世界城市發(fā)展的必然趨勢，并成為衡量城市現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。隨著城市地下空間的開發(fā)利用，逐步形成城市地面、地上和地下協(xié)調(diào)發(fā)展的概念。實踐證明，城市地下空間的開發(fā)利用，是實現(xiàn)城市可持續(xù)

5、發(fā)展的重要途徑。,1.0 引言,在我國，20世紀(jì)八十年代以來，特別是到了21世紀(jì)，隨著大量高層、超高層建筑、大型市政設(shè)施、大量地下空間工程（下沉式廣場、地下商業(yè)街、地下人防設(shè)施、地下綜合管廊、地下能源與物資儲備庫、城市地下交通、過江、跨海隧道等）的開發(fā)建設(shè)以及地鐵隧道(國家有關(guān)部門規(guī)定人口在300萬以上、GDP值在1000億以上、年財政收入在100億以上的城市可以建地鐵。按照現(xiàn)有規(guī)劃，至2020年我國將建成地鐵總里程達(dá)6100公里，2

6、010至2015年地鐵建設(shè)投資規(guī)劃額將達(dá)11568億元。專家預(yù)測，未來30年，將是我國城市軌道交通建設(shè)快速發(fā)展的黃金時期。) 等地下工程的不斷涌現(xiàn)，出現(xiàn)了大量的深基坑工程，出現(xiàn)的問題也越來越多，因此，深基坑的設(shè)計與施工不僅引起了業(yè)內(nèi)和職能部門的高度重視，也引起了社會各界的廣泛重視。,1.0 引言,北京中心城中心地區(qū)地下空間開發(fā)利用規(guī)劃,中心城地下空間開發(fā)利用布局示意圖,杭州錢江新城核心區(qū)地下規(guī)劃,核心區(qū)規(guī)劃總用地4.02平方公里，地上

7、總建筑面積約650萬平方米，地下四層總建筑面積約210萬平方米。,城市下沉式地下廣場,上海靜安寺下沉式廣場,位于北京市西城區(qū)金融街中心地區(qū)，東起太平橋大街，西止月壇南、北街，南至廣寧伯街，北至武定侯街，總占地面積約103公頃，是北京市擬建的城市建筑群下地下空間開發(fā)和應(yīng)用工程的最大項目。,北京金融街地下綜合體規(guī)劃,地下商業(yè)街,南京湖南路地下商業(yè)街是休閑與時尚、生態(tài)與自然的國際化地下商業(yè)街，貫穿湖南路全程。以打造地上與地下協(xié)調(diào)發(fā)展、人與環(huán)境

8、的親和、時尚與生活協(xié)調(diào)的地下商業(yè)街為理念，項目全長1030米，東端銜接地鐵1號線，西端銜接地鐵5號線，并延伸至山西路市民廣場，集購物、餐飲、娛樂、市政交通、觀光于一體。,湖南路地下商業(yè)街效果圖,上海地鐵規(guī)劃,深圳地鐵規(guī)劃,南京地鐵規(guī)劃,上海地鐵隧道9號線,北京地鐵隧道,廣州地鐵隧道,南京地鐵2號線隧道,天津地鐵9號線隧道,成都地鐵隧道,西安地鐵隧道,深圳地鐵站,城市地下快速路,南京城東干道： 通濟門隧道、西安門隧道、九華山隧道,

9、城市地下快速路,南京玄武湖隧道,城市地下快速路,南京緯三路（模范馬路）隧道,地下快速路,重慶渝中兩條地下高速公路規(guī)劃,地下綜合管廊：容電力電纜、通訊電纜、給水管道和燃?xì)夤艿烙谝惑w,上海浦東新區(qū)國內(nèi)首條共同溝,地下能源與物資儲備庫,地下油氣儲備庫；地下巖洞油庫；地下糧庫、戰(zhàn)略物資儲備庫；地下污水處理廠；地下物流系統(tǒng)；地下變電站；………….,1.1 基坑圍護體系的作用,1.基坑圍護體系起到擋土和地下室在無水條件下施工的作用

10、。 2.在基坑土方開挖和地下室施工過程中，保證基坑圍護體系及主體地下結(jié)構(gòu)施工的安全。 3.基坑圍護體系能限制周圍土體的變形，防止基坑外水土的流失，使其不會影響相鄰建(構(gòu))筑物、道路、各種管線、地鐵隧道等的安全及正常使用。,1.2 基坑圍護體系的具體要求,1.邊坡自身穩(wěn)定性要求 保證基坑四周邊坡的穩(wěn)定性，滿足地下室施工有足夠空間的要求。也就是說基坑圍護體系要能起到擋土的作用，這是土方開挖和地下室施工

11、的必要條件。 2.對周邊環(huán)境影響要求 保證基坑四周相鄰建(構(gòu))筑物、各種地下管線、地鐵隧道等在基坑工程施工期間不受損害。這要求在圍護體系施工、土方開挖及地下室施工過程中控制土體的變形，防止基坑外水土的流失，使基坑周圍地面沉降和水平位移控制在容許范圍以內(nèi)。 3.對地下水的要求 保證基坑工程施工作業(yè)面在地下水位以上。圍護體系通過截水、降水、排水等措施，保證基坑工程施工作業(yè)面在地下水位以上。,

12、1.3 深基坑工程的特點,1.與自然地質(zhì)及環(huán)境條件密切相關(guān)； 2.與主體地下結(jié)構(gòu)的施工密切相關(guān)； 3.基坑圍護體系是臨時結(jié)構(gòu)，安全儲備較小，風(fēng)險性較大； 4.基坑工程具有很強的區(qū)域性和個性； 5.技術(shù)綜合性強； 6.土壓力的復(fù)雜性； 7.基坑工程具有較強的時空效應(yīng)； 8.基坑工程是系統(tǒng)工程； 9.基坑工程的環(huán)境效應(yīng)； 10.基坑面積、開挖深度越來越

13、大，周邊環(huán)境越來越復(fù)雜。,圍護結(jié)構(gòu) 支撐體系 降水工程 有支護 土方開挖 無支護放坡 土方開挖基坑工程 降水工程 開挖基坑 地基加固 地基加固 及土坡

14、護面 監(jiān)測 環(huán)境保護,,,基坑工程根據(jù)其施工、開挖方法可分為無支護開挖與有支護開挖二類。,1.4 基坑開挖分類、要求與分級,1.4 基坑開挖分類、要求與分級,基坑支護結(jié)構(gòu)采用以分項系數(shù)表示的極限狀態(tài)設(shè)計表達(dá)式進行設(shè)計，基坑支護結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)可分為下列兩類:,承載能力極限狀態(tài),對應(yīng)于支護結(jié)構(gòu)達(dá)到最大承載能力 或土體失穩(wěn)、過大變形導(dǎo)致支護結(jié)構(gòu)或基坑周邊環(huán)境破壞

15、,正常使用極限狀態(tài),對應(yīng)于支護結(jié)構(gòu)的變形已妨礙 地下結(jié)構(gòu)施工或影響基坑周邊環(huán)境的正常使用功能,,,1.4 基坑開挖分類、要求與分級,基坑工程設(shè)計基本技術(shù)要求,,,安全可靠性,經(jīng)濟合理性,施工便利性,工期保證性,1.4 基坑開挖分類、要求與分級,1.5 基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計原則,1.滿足邊坡和支護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的要求，即不產(chǎn)生傾覆、滑移和整體或局部失穩(wěn)；基坑底部不產(chǎn)生隆起、管涌；錨桿系統(tǒng)不致抗拔失效； 2.滿足支

16、護結(jié)構(gòu)構(gòu)件受荷后不致彎曲折斷、剪斷和壓屈； 3.水平位移和地基沉降不超過允許值； 4.應(yīng)根據(jù)工程用途的要求、地形及地質(zhì)等條件，綜合考慮以確定支護結(jié)構(gòu)的平面布置及其高度； 5.應(yīng)認(rèn)真分析地形、地質(zhì)條件、周圍建（構(gòu)）筑物、各種管線、荷載條件及現(xiàn)場技術(shù)經(jīng)濟條件，確定支護結(jié)構(gòu)類型； 6.保證支護結(jié)構(gòu)設(shè)計符合相應(yīng)規(guī)范、規(guī)程的要求； 7.提出監(jiān)測內(nèi)容、要求及控制和報警指標(biāo)；

17、 8.應(yīng)對施工給出指導(dǎo)性意見。,1.5 基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計原則,支護結(jié)構(gòu)最大水平位移允許值,1.5 基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計原則,1.5 基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計原則,注： H 為基坑開挖深度，在17m左右， K s * 為抗隆起安全系數(shù)，按圓弧滑動公式算出。 上表是上海地鐵總公司按上海軟土層深基坑工程經(jīng)驗資料而提出的，供參考。,1.6 深基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本依據(jù),1.巖土工程勘察報告； 2.建設(shè)方提供的有關(guān)設(shè)計圖紙、招標(biāo)文件；

18、 3.支護結(jié)構(gòu)承受的荷載； 4.基坑及其影響范圍內(nèi)的工程水文地質(zhì)條件； 5.擬建場地的環(huán)境條件； 6.當(dāng)?shù)匾延械幕又ёo結(jié)構(gòu)型式，在施工中成功、失敗的原因和教訓(xùn)； 7.各種支護技術(shù)、施工設(shè)備的特點及適用范圍。,1.6 深基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本依據(jù),基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計基本依據(jù),巖土工程測試參數(shù),主體地下結(jié)構(gòu)設(shè)計資料,基坑工程勘察資料,基坑周邊環(huán)境條件,,,,,1.6

19、深基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本依據(jù),深基坑支護設(shè)計的前期工作中，應(yīng)對主體地下結(jié)構(gòu)設(shè)計、場地地質(zhì)條件、周邊環(huán)境、施工條件、設(shè)計規(guī)范進行調(diào)研和收集，以全面掌握設(shè)計依據(jù)。 1.基坑工程勘察 (1)勘察任務(wù)書中應(yīng)具備的資料: ①建筑場地的地形、管線及擬建建筑物的平面布置圖； ②擬建建筑物的上部結(jié)構(gòu)類型、荷載以及可能采用的基礎(chǔ)類型； ③基坑開挖深度、坑底標(biāo)高、基坑平面尺寸及可能采用的基坑支護類型； ④場

20、地及附近地區(qū)的環(huán)境條件等。,1.6 深基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本依據(jù),(2)在詳細(xì)勘察階段，對需要支護的工程宜按下列要求進行勘察工作: ①勘察范圍應(yīng)根據(jù)開挖深度及場地的巖土工程條件確定，并宜在開挖邊界外按開挖深度的1～2倍范圍內(nèi)布置勘探點，當(dāng)開挖邊界外無法布置勘探點時，應(yīng)通過調(diào)查取得相應(yīng)資料。對于軟土，勘察范圍尚宜擴大； ②基坑周邊勘探點的深度應(yīng)根據(jù)基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計要求確定，不宜小于1倍開挖深度，軟土地區(qū)應(yīng)穿越軟土層；

21、 ③勘探點間距應(yīng)視地層條件而定，可在15～ 30m內(nèi)選擇，地層變化較大時，應(yīng)增加勘探點，查明分布規(guī)律。（《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》（JGJ120-99）3.2.2條。,1.6 深基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本依據(jù),勘察深度宜為開挖深度的2～3倍，在此深度內(nèi)遇到堅硬粘性土、碎石土和巖層，可根據(jù)巖土類別和支護設(shè)計要求減少深度。勘察的平面范圍宜超出開挖邊界外開挖深度的2～3倍。在深厚軟土區(qū)，勘察深度和范圍尚應(yīng)適當(dāng)擴大。在開挖邊界外，勘察手段以調(diào)

22、查研究、收集已有資料為主，復(fù)雜場地和斜坡場地應(yīng)布置適量的勘探點（巖土工程勘察規(guī)范（GB50021-2001）4.8.3條）。 (3)場地水文地質(zhì)勘察應(yīng)達(dá)到以下要求： ①查明開挖范圍及鄰近場地地下水含水層和隔水層的層位、埋深和分布情況，查明各含水層（包括上層滯水、潛水、承壓水）的補給條件和水力聯(lián)系； ②測量場地各含水層的滲透系數(shù)和滲透影響半徑； ③分析施工過程中水位變化對支護結(jié)構(gòu)和基坑周邊環(huán)境的影響，提出應(yīng)

23、采取的措施。（《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》 （JGJ120-99）3.2.3條。,1.6 深基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本依據(jù),2.巖土工程測試參數(shù) 巖土工程測試參數(shù)應(yīng)滿足深基坑支護和降水設(shè)計與施工的需要，一般應(yīng)包含下列內(nèi)容： (1)土的常規(guī)物理試驗指標(biāo)。包括土的天然重度、天然含水量與孔隙比e。 (2)顆粒分析試驗，以確定砂粒、粉粒及粘粒的含量和不均勻系數(shù)Cu。以便評價土層管涌、潛蝕及流砂的可能性。 (3)土的抗剪

24、強度指標(biāo)。對重要工程應(yīng)采用三軸剪切試驗，對于一般工程，可采用直剪試驗，通常情況下可采用固結(jié)快剪，對飽和軟粘土可采用十字板剪切試驗獲得土的抗剪強度指標(biāo)。,1.6 深基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本依據(jù),2.巖土工程測試參數(shù) (4)室內(nèi)或原位試驗測定土的滲透系數(shù)。對重要工程應(yīng)采用現(xiàn)場抽水試驗或注水試驗測定，一般工程可進行室內(nèi)滲透試驗測定。砂土和碎石上可用常水頭試驗，粉土和粘性土可用變水頭試驗。透水性很低的軟土可通過固結(jié)試驗測定。 (

25、5)有機質(zhì)試驗。土按有機質(zhì)含量，可分為無機土、有機質(zhì)土、泥炭質(zhì)土與泥炭等?？刹捎米剖Я吭囼灮蛑劂t酸鉀容量法測定。 (6)地基系數(shù)的測定。對一般工程可按有關(guān)規(guī)范確定豎向地基土抗力系數(shù)的比例系數(shù)及水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)m。對重要工程可采用平板載荷試驗或旁壓試驗確定。 旁壓試驗尚可測定靜止側(cè)壓力系數(shù)。,1.6 深基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本依據(jù),3.基坑周邊環(huán)境勘查 (1)查明影響范圍內(nèi)建(構(gòu))筑物的結(jié)構(gòu)類型、層數(shù)、基礎(chǔ)類

26、型、埋深、基礎(chǔ)荷載大小及上部結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀、空間位置及相互關(guān)系； (2)查明基坑周邊各類地下設(shè)施，包括上、下水、電纜、煤氣、污水、雨水、熱力等管線或管道的分布和性狀； (3)查明場地周圍和鄰近地區(qū)地表水匯流、排瀉情況，地下水管滲漏情況以及對基坑開挖的影響程度； (4)查明基坑四周道路的距離及車輛載重情況。,1.6 深基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本依據(jù),4.基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計資料 (1)建筑場地及其周邊、地表至支護結(jié)構(gòu)底

27、下一定深度范圍內(nèi)地層結(jié)構(gòu)、土(巖)層物理力學(xué)性質(zhì)及含水層性質(zhì)、地下水位、滲透系數(shù)等資料； (2)標(biāo)有建筑紅線、施工紅線的地形圖及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計圖； (3)建筑場地及其附近水域（河流）狀況、地下管線、地鐵隧道等的位置、深度、結(jié)構(gòu)形式及埋設(shè)時間等； (4)鄰近已有建（構(gòu)）筑物的位置、層數(shù)、高度、結(jié)構(gòu)類型、完好程度。已建時間以及基礎(chǔ)類型、埋置深度、主要尺寸、距基坑周邊豎向、水平向的凈距等； (5)基坑周邊地面排

28、水情況，雨水與污水、上下水管線排入或漏入基坑的可能性； (6)基坑附近的地面堆載及大型車輛的動、靜荷載情況； (7)已有相似支護工程的經(jīng)驗性資料。,1.7 基坑支護設(shè)計的內(nèi)容,1.7 深基坑支護設(shè)計內(nèi)容,樁墻式圍護結(jié)構(gòu)的強度和變形計算應(yīng)包括以下內(nèi)容： 1.支護墻結(jié)構(gòu)的抗傾覆穩(wěn)定性驗算，墻體入土深度的確定。 2.支護墻結(jié)構(gòu)和地基的抗滑穩(wěn)定性驗算及墻體入土深度的校核。

29、 3.基坑底部的隆起、回彈及抗?jié)B流或管涌穩(wěn)定性驗算及墻體入土深度的校核。 4.支護墻結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及變形計算。 5.確定支撐系統(tǒng)的布置及架、拆撐順序，進行支撐構(gòu)件的內(nèi)力變形及穩(wěn)定性計算。 6.樁墻式擋土結(jié)構(gòu)構(gòu)件和節(jié)點構(gòu)造設(shè)計。 7.當(dāng)必須嚴(yán)格控制施工引起的地面沉降時，分析和預(yù)估基坑開挖產(chǎn)生的墻體水平位移、墻腳下沉、坑底土體隆起及降水等對墻背地層位移的影響，提出相應(yīng)的工程技術(shù)

30、措施。 8.支護墻作為主體結(jié)構(gòu)一部分時，尚應(yīng)計算在使用荷載作用下的內(nèi)力及變形。,第二節(jié) 圍護結(jié)構(gòu)的型式,擋墻 擋土體系 基坑支（圍）護體系 支撐（拉錨） 止水、降水體系,,,2.1 擋墻的型式,1.鋼板樁 2.鋼

31、筋混凝土板樁 3.鉆孔灌注樁擋墻、套管咬合樁擋墻（地鐵車站基坑常用） 4.H型鋼支柱（或鋼筋混凝土樁支柱）、木擋板支護墻 5.地下連續(xù)墻（地鐵車站基坑常用） 6.深層攪拌水泥土重力式擋墻 7.SMW(PCMW)工法（地鐵車站基坑常用） 8.旋噴樁帷幕墻 9.土釘墻及復(fù)合土釘墻,1.鋼板樁,槽鋼鋼板樁：由槽鋼并排或正反扣搭接組成。槽鋼長6～8m，型

32、號由計算確定。由于其抗彎能力較弱，多用于深度不超過4m的基坑，頂部設(shè)一道支撐或拉錨。 熱軋鎖口鋼板樁：其型式有U型、Z型、一字型、H型和組合型。常用者為前兩種，基坑深度很大時才用組合型。,,,,U型鋼板,H型鋼板,鋼管,2.鋼筋混凝土板樁,預(yù)制鋼筋混凝土板樁,3.鉆孔灌注樁擋墻,（1）一字形配置,（2）錯縫配置,（3）搭接配置 鉆孔灌注樁擋墻,,,,套管咬合樁,套管咬合樁施工順序:A1樁為砂樁，起到不同工段的施

33、工銜接作用。施工順序為B1→A1→B2→C1→B3→C2→B4→C3……，當(dāng)施工中斷時，只能把最后施工的素混凝土樁改為砂樁(B4樁位置)。因素混凝土樁在灌注時加入了高效緩凝劑，初凝時間為60h，因此單樁成樁時間不得大于20h，且須連續(xù)作業(yè)。該支護結(jié)構(gòu)已被廣泛應(yīng)用于廣州、深圳、南京、蘇州、西安、無錫等地的地鐵車站深基坑支護的設(shè)計與施工中。,A為砂樁；B為前序樁(素混凝土樁)；C為后序樁(鋼筋混凝土樁),套管咬合樁,套管咬合樁常用的技術(shù)參數(shù)

34、：樁徑φ1000mm，樁中心距@800 mm，咬合尺寸200mm，水泥標(biāo)號P32.5，采用C25超緩凝混凝土和鋼筋混凝土。套管咬合樁施工工藝 ①平整場地； ②導(dǎo)墻施工：根據(jù)設(shè)計及液壓搖動式全套管鉆機機體尺寸要求，以及外放后的樁位作為咬合樁導(dǎo)墻中線，導(dǎo)墻的作用是使咬合樁準(zhǔn)確定位，同時確保鉆孔平穩(wěn)并承受部分施工載荷。導(dǎo)墻采用C20鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。 ③混凝土的配比試驗：在素混凝土樁的混凝土中加入高效緩凝型減水劑，控

35、制混凝土在澆注后60～61.5小時才初凝，在素混凝土樁處于初凝時套管鉆機施做鋼筋混凝土樁成孔并下鋼筋籠、澆注混凝土。 ④測量控制：樁的垂直度〈3‰、最大水平位移≤2cm，施工中套管中心與設(shè)計位置偏差控制在1cm以內(nèi)，鉆機下壓鋼套管時，設(shè)置兩臺經(jīng)緯儀控制其方向；在成孔后還要檢測整樁的垂直度，需滿足3‰的精度要求。 施工關(guān)鍵: ①垂直度；②防水要求；③素樁初凝時間；④葷樁成孔時機。,,液壓全套管鉆機,套管咬合樁,,套管

36、鉆機成樁工藝流程圖,套管咬合樁,,開挖后的套管咬合樁工程照,套管咬合樁,鉆孔灌注樁－深層攪拌樁咬合支護結(jié)構(gòu),樁的排列方式設(shè)計為鉆孔灌注樁與深層攪拌樁間隔布置，先施工深層攪拌樁，在水泥土尚未達(dá)到一定強度前，緊接著施工鉆孔灌注樁，利用鉆機的切割能力切割掉相鄰深層攪拌樁相交部分的水泥土，形成擋土和止水合而為一的支護結(jié)構(gòu)。,鉆孔灌注樁－深層攪拌樁咬合支護結(jié)構(gòu),鉆孔灌注樁－深層攪拌樁咬合支護結(jié)構(gòu),常府風(fēng)華苑工程現(xiàn)場照片（2006年已完成基坑的施工

37、）,5.地下連續(xù)墻,地下連續(xù)墻已成為深基坑的主要支護結(jié)構(gòu)之一。它利用特制的成槽機械在泥漿（又稱穩(wěn)定液，如膨潤土泥漿）護壁的情況下進行開挖，形成一定槽段長度的溝槽；再將在地面上制作好的鋼筋籠放入槽段內(nèi)。采用導(dǎo)管法進行水下混凝土澆筑，完成一個單元的墻段，各墻段之間用特定的接頭方式（施工接頭）相互聯(lián)結(jié)，形成一道連續(xù)的地下鋼筋混凝土墻，起擋土和止水的作用。如將地下連續(xù)墻作為建筑的承重結(jié)構(gòu)（二墻合一）則經(jīng)濟效益更好。 常

38、用厚度為600～1000mm，也可施工450mm者。地下連續(xù)墻可與“逆筑法”結(jié)合應(yīng)用。 現(xiàn)澆鋼筋混凝土地下連續(xù)墻混凝土強度等級不得低于C25。水泥用量不得少于370kg/m3，水灰比不大于0.6，坍落度宜為180～210mm。正式結(jié)構(gòu)其混凝土保護層厚度不應(yīng)小于70mm，用作臨時支護結(jié)構(gòu)則不應(yīng)小于50mm。,,4.H型鋼支柱（或鋼筋混凝土樁支柱）、木擋板支護墻,5.1 地下連續(xù)墻成槽設(shè)備,,地下連續(xù)墻成槽機械,5.2 地下連

39、續(xù)墻的施工 地下連續(xù)墻的施工順序: (1)修筑導(dǎo)墻；(2)泥漿制備與護壁；(3)成槽；(4)清底；(5)鋼筋籠的加工和吊放；(6)混凝土的澆筑。施工關(guān)鍵： (1)垂直度要求；(2)密實度要求； (3) 接頭防水要求；(4)泥漿配制。,地下連續(xù)墻施工程序示意圖,導(dǎo)墻的斷面形式,5.2 地下連續(xù)墻的施工 地下連續(xù)墻的接頭分為兩大類 施工接頭

40、 結(jié)構(gòu)接頭,,常用的施工接頭,,接頭管（亦稱鎖口管）接頭,接頭箱接頭,隔板式接頭,接頭管接頭的施工程序,接頭管接頭的施工程序(a)開挖槽段；(b)吊放接頭管和鋼筋籠；(c)澆筑混凝土；(d)拔出接頭管；(e)形成接頭1—導(dǎo)墻；2—已澆筑混凝土的單元槽段；3—開挖的槽段；4—未開挖的槽段；5—接頭管；6—鋼筋籠；7—正澆筑混凝土的單元槽段；8—接頭管拔出后的孔洞,成槽、下鋼筋籠、接頭管,接頭管接頭,接頭箱接頭的施工程序

41、,接頭箱接頭的施工程序(a)插人接頭箱；(b)吊放鋼筋籠；(c)澆筑混凝土；，(d)吊出接頭箱，(e)吊放后—槽段的鋼筋籠，｝(f)澆筑后—槽段的混凝土，形成整體接頭：1—接頭箱；2—接頭管；3—焊在鋼筋籠上的鋼板,隔板式接頭,隔板式接頭(a)平隔板；(b)椱型隔板； (c) V形隔板1—正在施工槽段的鋼筋籠；2—已澆筑混凝土槽段的鋼筋籠；3—化纖布；4—鋼隔板，5—接頭鋼筋,隔板式接頭,工字鋼接頭,常用的結(jié)構(gòu)接頭,,常用

42、的結(jié)構(gòu)接頭,,預(yù)埋剪力連接件法,預(yù)埋連接鋼板法,預(yù)埋連接鋼筋法,常用的結(jié)構(gòu)接頭連接,預(yù)埋連接鋼筋法 預(yù)埋連接鋼板法 預(yù)埋剪力連接件法,地下連續(xù)墻與地下室結(jié)構(gòu)的鋼筋連接可采用在地下連續(xù)墻內(nèi)預(yù)埋鋼筋、接駁器、鋼板等，預(yù)埋鋼筋宜采用I級鋼筋，連接鋼筋直徑大于20mm時，宜采用接駁器連接?！督ㄖ又ёo技術(shù)規(guī)程 》(JGJ120-99)4.6.8條。,5.3“逆筑法”施工技術(shù),5.3.1“逆筑法” 的工藝原理：

43、先沿建筑物地下室軸線（地下連續(xù)墻也是地下室結(jié)構(gòu)承重墻）或周圍（地下連續(xù)墻等只用作支護結(jié)構(gòu)）施工地下連續(xù)墻或其它支護結(jié)構(gòu)，同時在建筑物內(nèi)部的有關(guān)位置（柱子或隔墻相交處等，根據(jù)需要計算確定）澆筑或打下中間支承柱，作為施工期間于底板封底之前承受上部結(jié)構(gòu)自重和施工荷載的支撐。然后施工地面一層的梁板樓面結(jié)構(gòu)，作為地下連續(xù)墻剛度很大的支撐，隨后逐層向下開挖土方和澆筑各層地下結(jié)構(gòu)，直至底板封底。與此同時，由于地面一層的樓面結(jié)構(gòu)已完成，為上部結(jié)構(gòu)施工創(chuàng)

44、造了條件，所以,可同時向上逐層進行地上結(jié)構(gòu)的施工(封閉式逆筑法)。如此地面上、下同時進行施工，直至工程結(jié)束。,中間支承柱施工,鋼管混凝土柱,鋼管柱,5.3“逆筑法”施工技術(shù),鋼管柱護筒內(nèi)安裝到位,鋼管混凝土柱,逆筑法施工,逆筑法施工,豎向通道,C30細(xì)石混凝土保護層厚50mm,混凝土底板結(jié)構(gòu)施工,支撐混凝土梁開挖施工,支撐梁混凝土結(jié)構(gòu)施工,邊坡結(jié)構(gòu)施工,邊墻鋼筋施工,邊墻模板施工,支撐梁混凝土達(dá)到強度后開挖邊坡土方,剔除支撐梁,邊墻澆筑

45、混凝土施工,邊墻防水施工,邊墻模板拆除,,第一挖土范圍第一步土開挖,,第一挖土范圍第二步土開挖,,人工配合機械開挖框架梁,,回填碎石墊層厚150mm,C25混凝土墊層施工，厚250mm,梁側(cè)砌磚模,底板柔性防水施工,,,,,,,,,,,,,,,,,逆筑盆式開挖施工工藝演示,5.3“逆筑盆式（中心島式）”開挖施工技術(shù),6.深層攪拌水泥土重力式擋墻,既可擋土又可形成隔水帷幕，對于平面呈任何形狀、開挖深度不很深的基坑（一般認(rèn)為不超過6.0m）

46、，皆可用作支護結(jié)構(gòu)，也比較經(jīng)濟。它特別適用于軟土地基。,深層攪拌水泥土樁擋墻,7. 勁性水泥土攪拌連續(xù)墻(SMW、PCMW工法）,7.1概述 勁性水泥土攪拌連續(xù)墻支護結(jié)構(gòu)又稱SMW工法，它是在水泥土攪拌樁中插入型鋼或其它芯材形成的同時具有承力與防滲兩種功能的支護形式。優(yōu)點： （1)占用場地小。 （2)施工速度快。一般情況下施工周期可縮短30%左右。 （3）對環(huán)境污染小，無廢棄泥漿。 (4)施工方法簡單，

47、施工過程中對周邊建筑物及地下管線影響小。 (5）耗用水泥鋼材少，造價低。特別是H型鋼能夠回收，成本大大降低。 (6)對后續(xù)地下工程的施工不會產(chǎn)生太大的影響。,SMW工法采用樁徑為700mm的雙軸攪拌機，間距l(xiāng)000mm；和長螺旋多軸多組葉片的攪拌機，有樁徑650mm、間距900mm和樁徑850mm、間距1200mm兩種。已越來越多地被用于深基坑支護中。插入的型鋼有軋制H型鋼、槽鋼、拉森板樁，也有用鋼板焊接而成的H型鋼和P

48、C管樁。樁體與型鋼布置有如下幾種基本形式： （1）單排水泥土攪拌樁；H型鋼有隔孔設(shè)置、全孔布置和隔孔與全孔設(shè)置。 SMW工法單排水泥土攪拌樁 a)隔孔設(shè)置 b)全孔布置 c)隔孔與全孔設(shè)置,7. 勁性水泥土攪拌連續(xù)墻(SMW、PCMW工法）,（2)雙排水泥土攪拌樁：H型鋼亦有隔孔設(shè)置、全

49、孔布置及隔孔與全孔設(shè)置。 圖2-15 SMW工法雙排水泥土攪拌樁 a)隔孔設(shè)置 b)全孔設(shè)置 c)隔孔與全孔設(shè)置 凡是適合應(yīng)用水泥土攪拌樁的場合都適合使用SMW支護結(jié)構(gòu)，特別是以粘性土和粉性土為主的軟土地區(qū)。 SMW結(jié)構(gòu)適用基坑挖深6～20m, 經(jīng)過不斷的工程實踐，它極有可能逐步代替鉆孔灌

50、注樁圍護，在某些工程中也有可能代替地下連續(xù)墻。,7. 勁性水泥土攪拌連續(xù)墻(SMW 、PCMW工法）,7. 勁性水泥土攪拌連續(xù)墻(SMW 、PCMW工法）,三軸深層攪拌樁機,大觀·天地MALL支護結(jié)構(gòu)平面布置圖,7. 勁性水泥土攪拌連續(xù)墻(SMW 、PCMW工法）,SMW工法現(xiàn)場照片,7. 勁性水泥土攪拌連續(xù)墻(SMW 、PCMW工法）,SMW工法現(xiàn)場照片,7. 勁性水泥土攪拌連續(xù)墻(SMW 、PCMW工法）,PCMW工法現(xiàn)場

51、照片,8. 旋噴樁帷幕墻,旋噴樁帷幕墻是由高壓噴射注漿法施工形成，它是利用鉆機把帶有噴嘴的注漿管鉆進至土層的預(yù)定位置后，以高壓設(shè)備使?jié){液或水成為20～40MPa的高壓射流從噴嘴中噴射出來，沖擊破壞土體，同時鉆桿以一定速度漸漸向上提升，將漿液與土粒強制攪拌混合，漿液凝固后，在土中形成一個固結(jié)體。基本工藝類型有：單管法、二重管法 、三重管法和多重管法四種。,,9. 土釘墻及復(fù)合土釘墻,土釘一般通過鉆孔、插筋和注漿來設(shè)置。也有采用打入或射入、

52、振入方式設(shè)置土釘。邊開挖基坑，邊在土坡中設(shè)置土釘，在坡面上鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，并通過噴射混凝土形成混凝土面板，形成土釘墻圍護結(jié)構(gòu)。 最常用的土釘材料是變形鋼筋、圓鋼、鋼管及角鋼、毛竹等。,土釘墻支護簡圖,土釘體及面層構(gòu)造,,,竹筋土釘墻支護剖面圖,9. 土釘墻及復(fù)合土釘墻,竹筋土釘墻支護現(xiàn)場照片,9. 土釘墻及復(fù)合土釘墻,對于較軟弱的淤泥質(zhì)土層應(yīng)采用復(fù)合土釘墻支護。所謂復(fù)合土釘墻支護就是以水泥攪拌樁等超前支護組成防滲帷幕，解決土體

53、的自立性、隔水性以及噴射面層與土體的粘結(jié)問題。由超前支護、土釘和土體組成復(fù)合土釘墻支護結(jié)構(gòu)。,復(fù)合土釘墻圍護結(jié)構(gòu),2.2 支撐（拉錨）的型式,,,,一、鋼結(jié)構(gòu)支撐,鋼支撐的常用截面形式,優(yōu)點：拼裝和拆除方便、迅速、為工具式支撐可多次重復(fù)使用，且可根據(jù)控制變形的需要施加預(yù)應(yīng)力。 缺點：與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)支撐相比，變形相對較大，比較敏感，且由于承載力小因而支撐水平向的間距不能很大，相對說來機械挖土不太方便 。,1.鋼管支撐

54、 鋼管支撐一般利用φ580、φ406 、φ609鋼管，常用的壁厚為10、12、14、16mm。 鋼管支撐的型式，多為對撐或角撐。對撐縱橫鋼管交叉處，可以上下疊交；亦可增設(shè)特制的“＋”字接頭 。 用鋼管支撐時，擋墻的圍檁可為鋼筋混凝土圍檁，亦可為型鋼圍檁。2.型鋼支撐 型鋼支撐主要采用H型鋼，用螺栓連接，為工字式鋼支撐，現(xiàn)場組裝方便，構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化，對不同的基坑能按照設(shè)計要求進行組合和連接，可重復(fù)使

55、用。,,琵琶撐與活絡(luò)頭子（a）琵琶撐；(b) 活絡(luò)頭子,型鋼支撐構(gòu)造(a)示意圖，(b)縱橫支撐連接；(c)支撐與立柱連接,H鋼和鋼管的拼接,a) 螺栓連接,b) 焊接,鋼支撐和圍檁的連接 a) 立面圖 b) 平面圖,二、鋼筋混凝土支撐,鋼筋混凝土支撐有多種型式，如對撐、角撐、桁架式支撐、圓形、拱形、橢圓形等形狀。 鋼筋混凝土支撐的混凝土強度等級多為C30，截面尺寸由計算確定。圍檁的截面尺寸常用者為600mm&

56、#215;800mm（高×寬）、800mm×1000mm和1000mm×1200mm；支撐的截面尺寸常用者為600mm×800mm（高×寬）、800mm×1000mm、800mm×1200mm和l000mm×1200mm，支撐的截面尺寸在高度方向要與圍檁相匹配，配筋由計算確定。 在支撐交叉點處需設(shè)立柱，在垂直方向支承水平支撐。立柱可為四個角鋼組成

57、的格構(gòu)式柱、圓鋼管或型鋼。立柱的下端最好插入基坑面下的灌注樁內(nèi)，插入深度不宜小于2m。,,鋼筋混凝土支撐 (a)對撐；(b)角撐；(c)圓形支撐；(d)圓與珩架式支撐,二、鋼筋混凝土支撐,三、支撐布置的基本形式,支撐布置的基本形式有水平支撐體系和豎向斜撐體系兩種: 1.水平支撐體系由圍檁（即布置在圍護墻內(nèi)側(cè)，并沿水平方向四周兜轉(zhuǎn)的圈梁）、水平支撐和立柱組成。水平支撐可以分為：貫通基坑全長或全寬的對撐或?qū)涡屑?；位于基坑角部兩?/p>

58、邊之間的斜角撐或斜撐行架；位于對撐或?qū)涡屑芏瞬康陌俗謸危挥蓢鷻_和靠近基坑邊的對撐為弦桿的邊行架；支撐之間的連系桿等。 水平支撐體系整體性好，水平力傳遞可靠，平面剛度較大,適合于大小深淺不同的各種基坑，適用范圍較廣。,1.水平支撐體系,水平支撐體系1-圍護墻 2-圍檁 3-對撐 4-對撐行架 5-八字撐6-斜角撐 7-斜撐行架 8-邊行架 9-連系桿 10-立柱,2.豎向斜撐體系,2.豎向斜撐體系由圍檁、豎向斜撐、斜撐基礎(chǔ)、

59、水平連系桿以及立柱等組成。 豎向斜撐體系 1-圍護墻 2-檁條 3-斜撐 4-斜撐基礎(chǔ) 5-基礎(chǔ)壓桿 6-立柱 7-土坡 8-連系桿 豎向斜撐體系要求土方采取“盆形（中心島式）”開挖，即先開挖中部土方，沿四周圍護墻邊預(yù)留土坡，待斜撐安裝后，再挖除四周土坡。對于平面尺寸較大，形狀復(fù)雜的基坑，采用豎向斜撐方案可以獲得較好的經(jīng)濟效果。,,1.土層錨桿的構(gòu)造　　錨桿支護體系由擋土結(jié)構(gòu)物與土層錨桿系

60、統(tǒng)兩部分組成，如圖2-27所示。 擋土結(jié)構(gòu)物包括地下連續(xù)墻、灌注樁、挖孔樁及各種類型的板樁等。 灌漿土層錨桿系統(tǒng)由錨桿（索）、自由段、錨固段及錨頭、墊塊等組成。 灌漿土層錨桿系統(tǒng)的構(gòu)造示意圖 1-錨桿（索）2-自由段 3-錨固段

61、4-錨頭 5-墊塊 6-擋土結(jié)構(gòu),三、土層錨桿,三、土層錨桿,2.錨桿的類型 錨桿按錨固段的型式有圓柱型、擴大端部型及連續(xù)球型。 錨固段的型式 a)圓柱型b)擴大端部型c)連續(xù)球型,2.3 圍護結(jié)構(gòu)的型式,一、放坡開挖結(jié)構(gòu)及適用范圍,放

62、坡開挖適用于地基土質(zhì)較好，開挖深度不深，以及施工現(xiàn)場有足夠放坡場所的工程。放坡開挖一般費用較低，能采用放坡開挖應(yīng)盡量采用。,放坡開挖示意圖,懸臂式圍護結(jié)構(gòu)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(xù)墻等型式。懸臂式圍護結(jié)構(gòu)依靠足夠的入土深度和結(jié)構(gòu)的抗彎能力來維持整體穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)的安全。懸臂式結(jié)構(gòu)對開挖深度很敏感，容易產(chǎn)生較大的變形，對相鄰建(構(gòu))筑物產(chǎn)生不良影響。懸臂式圍護結(jié)構(gòu)適用于土質(zhì)較好、開挖深度較淺的基坑

63、工程。,懸臂式圍護結(jié)構(gòu),二、懸臂式圍護結(jié)構(gòu)及適用范圍,水泥土重力式圍護結(jié)構(gòu)，常采用深層攪拌法形成，有時也采用高壓噴射注漿法形成。為了節(jié)省投資，常采用格柵體系。水泥土與其包圍的天然土形成重力式擋墻支擋周圍土體，保持基坑邊坡穩(wěn)定。常用于軟粘土地區(qū)開挖深度在6.0m以內(nèi)的基坑工程。水泥土抗拉強度低，變形也比較大。,水泥土重力式圍護結(jié)構(gòu),三、水泥土重力式圍護結(jié)構(gòu)及適用范圍,內(nèi)撐式圍護結(jié)構(gòu)由圍護結(jié)構(gòu)體系和內(nèi)撐體系兩部分組成。圍護結(jié)構(gòu)體系常

64、采用鋼筋混凝土樁排樁墻和地下連續(xù)墻型式。內(nèi)撐體系可采用水平支撐和豎向斜支撐。根據(jù)不同開挖深度又可采用單層、二層及多層水平支撐。內(nèi)撐式圍護結(jié)構(gòu)適用范圍廣，可適用各種土層和基坑深度。,內(nèi)撐式圍護結(jié)構(gòu),四、內(nèi)撐式圍護結(jié)構(gòu)及適用范圍,四、內(nèi)撐式圍護結(jié)構(gòu),宜興市祿漪園大酒店內(nèi)撐式環(huán)形及對撐圍護結(jié)構(gòu),四、內(nèi)撐式圍護結(jié)構(gòu),江寧鳳凰港酒店式公寓內(nèi)撐式環(huán)形及對撐圍護結(jié)構(gòu),四、內(nèi)撐式圍護結(jié)構(gòu),南京河西濱江住宅項目內(nèi)撐式環(huán)形及對撐圍護結(jié)構(gòu),常州萬博國際

65、廣場內(nèi)撐式環(huán)形及角撐圍護結(jié)構(gòu),四、內(nèi)撐式圍護結(jié)構(gòu),淮安龍游城內(nèi)撐式環(huán)形及角撐圍護結(jié)構(gòu),拉錨式圍護結(jié)構(gòu)由圍護結(jié)構(gòu)體系和錨固體系兩部分組成。圍護結(jié)構(gòu)體系同內(nèi)撐式圍護結(jié)構(gòu)，常采用鋼筋混凝土排樁墻和地下連續(xù)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、二層和多層錨桿。,拉錨式圍護結(jié)構(gòu),五、拉錨式圍護結(jié)構(gòu)及適用范圍,六、其它形式圍護結(jié)構(gòu)及適用范圍,門架式圍護結(jié)構(gòu)砼芯水泥土攪拌樁圍護結(jié)構(gòu)拱式組合型圍護結(jié)

66、構(gòu)噴錨網(wǎng)圍護結(jié)構(gòu)加筋水泥土墻圍護結(jié)構(gòu)沉井圍護結(jié)構(gòu)凍結(jié)法圍護結(jié)構(gòu),1.門架式圍護結(jié)構(gòu)及適用范圍 在工程中常用鋼筋混凝土灌注樁、壓頂梁和聯(lián)系梁形成空間門架式圍護結(jié)構(gòu)體系。它的圍護深度比懸臂式圍護結(jié)構(gòu)深。,門架式圍護結(jié)構(gòu),砼芯水泥土攪拌樁支護結(jié)構(gòu)是在水泥土攪拌樁墻中插入預(yù)制鋼筋混凝土樁，由前后排的預(yù)制鋼筋混凝土樁和水泥土攪拌樁墻組合而成п型結(jié)構(gòu)，以預(yù)制鋼筋混凝土樁作為受力核心，利用大直徑廉價水泥土樁的凝結(jié)力和大

67、表面積來提供摩阻力，并利用預(yù)制混凝土樁芯的低壓縮性、高強度的特點來承擔(dān)荷載，其內(nèi)外芯的分工盡可能地發(fā)揮了樁身材料的強度，大大改善了水泥土重力式擋墻抗壓不抗拉的受力特點，同時具有承力與防滲兩種功能的復(fù)合支護結(jié)構(gòu)。,砼芯水泥土攪拌樁支護結(jié)構(gòu)平面圖,2.砼芯水泥土攪拌樁圍護結(jié)構(gòu)及適用范圍,2.砼芯水泥土攪拌樁圍護結(jié)構(gòu),港龍園高層住宅區(qū)砼芯水泥土攪拌樁支護結(jié)構(gòu)平面圖,2.砼芯水泥土攪拌樁圍護結(jié)構(gòu),砼芯水泥土攪拌樁支護結(jié)構(gòu)現(xiàn)場照片,鋼筋混凝土樁

68、同深層攪拌樁水泥土拱或由大直徑的鉆孔灌注樁和小直徑灌注樁排列成拱型共同組合成的圍護結(jié)構(gòu)。水泥土抗拉強度很小，抗壓強度較大，形成水泥土拱可有效利用材料性能。拱腳采用鋼筋混凝土樁，接受水泥土拱傳遞的土壓力。采用內(nèi)撐式圍護型式，采用內(nèi)撐式圍護結(jié)構(gòu)，當(dāng)挖深不太大時，也可在拱式結(jié)構(gòu)中采用肋板，而不需內(nèi)支撐。合理應(yīng)用拱式組合型圍護結(jié)構(gòu)可支護較大開挖深度的基坑并能取得較好的經(jīng)濟效益。,連拱式拱式組合型圍護結(jié)構(gòu),3.連拱式組合型圍護結(jié)構(gòu)及適用范圍,