深基坑施工技术 51页

基坑支护工程浅析 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。 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＞ 12m ，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＜ 6m ，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 30 50 30 二级基坑 60 80 60 三级基坑 80 100 100 基坑变形的监控值 mm   基坑的分级 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 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 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。 简易支护 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 、宽度较小 的基坑使用 临时挡土墙支撑 短柱横隔板支撑 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。 斜柱支撑 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 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 。 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/m 3 。 ⑶ 土钉成孔： 土钉成孔直径 70 ～ 120mm 、向下倾角 15 ～ 20 0 ，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 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 喷射第二层砼面板 进入下一层土钉支护 安设土钉、注浆 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 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 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 制作完毕的锚索 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 开孔及锚固工艺 注 浆 拉杆的预应力张拉 锚杆逐层向下支护施工 灌浆及锚固 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 预应力张拉 及 封锚： 与结构施工预应力张拉及封锚工艺相同 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 挡土灌注桩 排桩支护 桩顶连系梁又称冠梁 钢筋砼灌注桩的排列方式 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。 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 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 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 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 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 , 再按阶梯形逐渐将板桩一块块打至设计标高。该打法可保证平面尺寸准确和板桩垂直度 , 但施工速度慢 有锚板桩的 双层围檩插桩法 连续墙的种类 按成墙方式可分为： 1、桩排式； 2、槽板式； 3、组合式。 按墙的用途可分为： 1、防渗墙； 2、临时挡土墙； 3、永久挡土（承重）墙； 4、作为基础用的地下连续墙。 地下连续墙导墙 连续墙成槽机械 成槽机 抓斗式 冲击式 铣槽机 多头钻 连续墙施工过程 接头板施工工序 连续墙街头防水工艺 连续墙砼浇筑工艺 挡墙＋内撑支护 当基坑深度较大，悬臂式挡墙的强度和变形无法满足要求、坑外锚拉可靠性低时，则可在坑内采用内撑支护。它 适用于各种地基土层，缺点是内支撑会 占用一定的施工空间 。常用有钢管内撑支护和钢筋砼构架内撑支护。 大型深基坑的钢管对撑支护 钢筋砼构架式内撑支护 钢管 内支撑 钢管支撑一般采用 Φ609 钢管 , 用不同壁厚适应不同的荷载 . 钢管支撑的形式为 对撑 或 角撑 , 对撑的间距较大时 , 可设置腹杆形成 桁架式支撑 钢管内支撑的地面拼装 大型深基坑的挡墙＋钢管内支撑支护 地铁车站的多道钢管对撑支护 大型深基坑的钢管角撑 钢筋砼 内支撑 钢筋砼内支撑刚度大、变形小 , 能有效控制挡墙和周围地面的变形。它可随挖土逐层就地现浇 , 形式可随基坑形状而变化 , 适用于周围环境要求较高的深基坑 内支撑下的基础工程施工 就地制作钢筋砼内支撑 内支撑下挖桩间土方 平面尺寸大的内支撑应在交点处设置立柱 , 立柱宜为 格构式柱 , 以免影响底板穿筋 , 立柱下端插入工程桩内≮ 2m, 否则应设置专用的桩基础 砼内支撑的拆除   拆 除 方 法   特 点 分 析 优 点 缺 点   传统爆破拆除 爆炸的压力能瞬间施放，投入工人少、工期短。有利于建筑物的整体拆除 震动幅度大，对现有结构、周边建筑物以及地下管线带来较大影响，安全系数低   人 机配合凿除 操作简单，粉尘较少，安全系数较高。 基坑内作业时间长，投入人工多，效率低，噪音持续时间长。社会效益差。   静音爆破拆除 基坑内作业时间短，投入工人少，工期短，效率高（ 12 小时以内发生破碎）。安全系数高，无震动，操作简单。 专业要求较高。 施工降水 在含水丰富的土层中开挖大面积基坑时，明沟排水法难以排干大量的地下涌水，当遇粉细砂层时，还会出现严重的 翻浆 、 冒泥 、 涌砂现象 ，不仅基坑无法挖深，还可能造成大量的 水土流失 、 边坡失稳 、 地面塌陷 ，严重者 危及邻近建筑物的安全 。 基坑底低于地下水位时 基底会不停的渗水 井点降水的作用 减小横向荷载 防止流砂 防止涌水 稳定边坡 防止塌方 防止管涌 防止地 下水涌 入基坑 防止地下水 的渗流引起 边坡塌方 消除地下水 的水位差 , 防止坑底的 管涌 降水后 , 使 板桩减少 了横向荷 载 消除地下 水的渗流 , 也就防止 流砂现象 降低地下水位后，还能使 土壤固结 ，增加地基土的 承载能力 ! 轻型 井点降水 轻型井点是沿基坑四周将 井点管埋入蓄水层内 ，利用抽水设备将地下水从 井点管内不断抽出 ，将 地下水位降至基坑底以下 。 适用于渗透系数为 0.1 ～ 50m/d 的土层中。 降水深度： 单级井点 3 ～ 6m ， 多级井点 6 ～ 12m 。 轻型井点法降低地下水位全貌图 基坑轻型井点降水 轻型井点的平面布置 ① 单排布置： 当 基坑 ( 槽 ) 宽度 ＜ 6m 、降水深度 ≯ 5m 时可采用单排布置。井点管应布置在地下水的 上游一侧 ，两端的延伸长度不宜小于坑槽的宽度 B 。 ② 双排布置： 当 基坑 ( 槽 ) 宽度 ＞ 6m 时采用。 单排布置 ③ 环型或 U 型布置： 当基坑面积较大时，应采用环 型布置（ 考虑施工 机械进出基坑时宜 采用 U 型布置 ）。 双排布置 环型布置 U 型布置 ● 采用 双排 、 环型 或 U 型 布置时，位于地下水 上游一排的井点间距应小些 ， 下游井点的间距可大些 。 ●如采用 U 形 布置，则 井点管不封闭的一段应在地下水的下游方向 。 地下室电梯井局部二次降水 井点降水不到位的基坑 基础施工至地下水位以上 施工降水方可停止 轻型井点的高程布置 轻型井点降水深度一般≯ 6m 。井点管埋置深度 H ( 不包括滤管 ) ，可按下式计算： ● 如 H 值小于降水深度 6m 时，则可用一级井点； ●当 H 值稍大于 6m 时，如降低井点管的埋置面可满足降水深度要求时，仍可用一级井点降水； 一级轻型井点高程布置　　 轻型井点的高程布置 ● 在确定井点管埋置深度时，还应考虑井点管露出地面 0.2 ～ 0.3m ，滤管必须埋在透水层内。 ●当一级井点达不到降水深度要求时，则可采用二级井点。 基坑二级轻型井点降水 地下室三级井点降水 二级 轻型井点降水 轻型井点的设计及计算 井点系统的设计应掌握施工现场地形图、水文地质勘察资料、基坑的施工图设计等资料。 设计内容除进行井点系统的平面布置和高程布置外 , 尚应进行 涌水量的计算 ，确定 井管数量 及 井距 ，选择 抽水设备 等工作。 轻型井点的埋设程序 排放总管 埋设井点管 接通弯联管 排放总管→埋设井点管→用弯联管将井点与总管接通→安装抽水设备 。 防范井点降水不利影响的措施 井点降水必然会形成 降水漏斗 ，从而导致周围 土壤固结并引起地面沉陷 ，为减少井点降水对周围建筑物及地下管线造成影响，可在井点线外 4 ～ 5m 处设置 回灌井点 ，将井点中抽出水经沉淀后用压力注入回灌井中，形成一道水墙。 设置 挡土帷幕 也可减少井点降水引起的不利影响。 回灌井点水位图 回灌井点布置 设置挡土帷幕减少不利影响 管井井点 管井井点由 滤水井管 、 吸水管 和 抽水机 组成。管井埋设的深度和距离根据需降水面积、深度及渗透系数确定，一般间距 10 ～ 50m ，最大埋深可达 10m ，管井距基坑边缘距离≮ 1.5m ( 冲击钻成孔 ) 或 3m ( 钻孔法成孔 ) ，适用于降水深度 3 ～ 5m 、渗透系数为 20 ～ 200m/d 的基坑中施工降水。 管井井点设备简单、排水量大、易于维护、经济实用 。 管井埋设 管井填充滤料 管井抽排水施工 如需降水深度较大，可采用 深井井点 , 适用于降水深度 ＞ 15m 、渗透系数为 10 ～ 250m/d 的基坑。故称为 “ 深井泵法 ” 。 管井井点 构造 标准管井 小井管井 深井井点 PVC 简易管井 深基坑信息化施工概述 1. 围护结构变形发展阶段 （ 1 ）前期变形： 开挖前的变形 （ 2 ）开挖期变形： 基坑开挖至底板施工完毕期间变形 ★ （ 3 ）后期变形： 底板施工完毕后的变形 2. 开挖期围护结构变形构成 （ 1 ）无支撑暴露变形： ① 墙后土体开挖期间引发的变形 ② 钢支撑安装和预应力施加期间引发的变形 （ 2 ）有支撑暴露变形： 3. 基坑保护等级 基坑 等级 地面最大沉降与围护最大 水平位移控制要求 环境保 护要求 一级 1 、地面最大沉降≤ 0.1%H 2 、围护最大水平位移≤ 0.14%H 基坑周边以外 0.7H 范围内有地铁、煤气管、大型压力总水管等重要建筑或设置，必须确保安全。 二级 1 、地面最大沉降≤ 0.2%H 2 、围护最大水平位移≤ 0.3%H 基坑周边以外 0.7H ～ 2H 范围内有重要管线或大型在使用的管线、建筑物，必须确保安全。 三级 1 、地面最大沉降≤ 0.5%H 2 、围护最大水平位移≤ 0.7%H 基坑周边 2H 以外范围内无重要管线或大型在使用的管线、建筑物。 4. 基坑监测项目与频率 基坑等级 地下管线位移 周边地表沉降 建筑物沉降 建筑物倾斜 墙体水平位移 支撑轴力 地下水位 墙顶沉降 立柱隆沉 土压力 孔隙水压力 坑底隆起 土体分层沉降 一级 √ √ √ √ √ √ √ √ √ ◇ ◇ ◇ ◇ 二级 √ √ √ √ √ √ √ ◇ ◇ ◇ ◇ ◇ ◇ 施工 工况 基坑等级 一级 二级 三级 施工前 至少测 2 次初值 至少测 2 次初值 至少测 2 次初值 桩基施工 3d 7d 7d 围护结构施工 1d 2d 7d 地基加固和降水 3d 7d 7d 开挖 0 ～ 5m 1d 2d 2d 开挖 5 ～ 10m 1d 1d 1d 开挖 10 ～ 15m 1d 1d 1d 开挖 15m ～浇筑垫层 0.5d 0.5d 1d 浇筑垫层～浇筑底板 1d 2d 3d 浇筑底板后 7d 内 1d 2d 3d 浇筑底板后 7d ～ 30d 2d 7d 15d 浇筑底板后 30d ～ 180d 7d 15d / 深基坑主要监测项目介绍 1. 地下墙水平位移 (1) 布置原则 每 20 ～ 30m ，保证基坑每边至少一个。 (2) 报警值设定 符合设计和规范要求（次变量和累计变量）。 2. 地下墙墙顶沉降 (1) 布置原则 与测斜孔同点，必要时局部重要部位加密 (2) 报警值设定 符合设计和规范要求（次变量和累计变量）。 3. 立柱隆沉 (1) 布置原则 沿基坑开挖纵向每开挖段 25m 左右一个点。 (2) 报警值设定 符合设计和规范要求（次变量和累计变量）。 4. 地下水位 (1) 布置原则 沿基坑长边布置，每边 1 ～ 2 个。 (2) 报警值设定 符合设计和规范要求（次变化量、累计变量）。 5. 支撑轴力 (1) 布置原则 沿基坑开挖纵向每开挖段 25m 左右一个点。 (2) 报警值设定 符合设计和规范要求（累计变量，如 80% ）。 6. 坑底隆起 (1) 布置原则 按照设计要求。 (2) 报警值设定 符合设计和规范要求。 7. 地面沉降 (1) 布置原则 1 ～ 2 倍基坑开挖范围以内，每边保证均有 (2) 报警值设定 (1) 布置原则 符合设计和规范要求（次变化量、累计变量）。 8. 管线沉降 通常 6m 左右一个，宜布置直接点 (2) 报警值设定 管线产权单位与设计方面共同认可。（注意差异沉降报警值） 9. 房屋沉降 (1) 布置原则 墙角、柱身、门等部位。 (2) 报警值设定 房屋产权单位与设计方面共同认可。（注意差异沉降报警值） 监测的目的及流程 如果将行业比成大海 那我们就是这船上的帆 以国家之标准 及我们的学识为动力 让这船起航