建筑深基坑支护

建筑深基坑支护（1）制定相应的技术规范规程《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99），（冶金部制定了《建筑基坑工程技术规范》（YB9258-97）使设计有法可依；1、按极限状态理论进行设计：（1）承载力极限状态：1）支护结构达最大承载力或土体失稳；2）过大变形导致支护结构或基坑周边环境破坏。（2）正常使用极限状态：1）过大变形妨碍施工；2）过大变形影响周边环境正常使用。1、承载能力的计算：（1）土体稳定计算；（2）支护结构压、弯、剪计算；（3）锚杆（或内支撑）承载力及稳定计算；2、变形验算（仅一级基坑或有变形要求的二级基坑需要验算）3、地下水控制估算和验算：（1）抗渗透稳定性验算（2）坑底突涌稳定性验算（3）地下水位控制计算深基坑工程的技术要求：一、深基坑工程的功能要求1.挡土功能2.止水功能3.作为地下结构外墙的使用功能二、环境保护与处理相邻关系的要求1.控制围护结构位移和坑底隆起对环境的影响2.控制降低地下水位对环境的影响3.控制土锚对相邻场地的影响按围护结构保持稳定方式划分•自立式围护结构：可以不依靠支撑或锚杆的传力作用而保持其平衡，按照保持稳定的机制可以分为重力式和悬臂式两类。重力式围护结构依靠自身的重力所形成的稳定力矩和摩阻力来抵抗土压力所引起的倾覆和滑移；悬臂式则依靠插入深度范围内土的嵌固作用维持稳定。•支锚式围护结构：则需要依靠内支撑或土锚才能保持围护结构的稳定。按围护结构施工工艺与材料划分•水泥稳定土为材料的水泥搅拌桩；•以钢为材料的钢板桩；•以钢筋混凝土为材料的钻孔灌注桩、地下连续墙或钢筋混凝土板桩。•围护结构的受力性能与材料密切有关。•用水泥搅拌桩做成的坝体是刚性自立式的。•用钢材或钢筋混凝土制成的围护结构是柔性的，一般需要采用支锚体系来维持其稳定。•但钢筋混凝土地下连续墙也可以做成重力式围护结构。•水泥搅拌桩可以加劲性的型钢成为柔性的围护结构（SMW工法），也可以用作柔性的排桩式围护结构的止水帷幕。四、常用支护结构•围护结构的受力性能与材料密切有关。•用水泥搅拌桩做成的坝体是刚性自立式的。•用钢材或钢筋混凝土制成的围护结构是柔性的，一般需要采用支锚体系来维持其稳定。•但钢筋混凝土地下连续墙也可以做成重力式围护结构。•水泥搅拌桩可以加劲性的型钢成为柔性的围护结构（SMW工法），也可以用作柔性的排桩式围护结构的止水帷幕。1、放坡（1）特点：1）施工简单易行；2）深度宜在5m以内；3）占地面积大；4）造价低廉。（2）构造：1）根据土层选择稳定坡度；2）坡顶、坡脚设置排水沟；3）必要时采用喷射混凝土护面并埋设排水管；4）基坑底部设置集水坑抽水。2、排桩：（1）特点：1）适用面广，1～3级基坑均可使用；2）配合锚杆使用，深度几乎不受限制；3）截水性能好；4）悬臂长度不宜大于5m（软土）；5）可用人工挖孔或机械钻孔；6）造价稍高。（2）构造：1）桩体：直径不小于600mm（人工挖孔不小于800mm）；2）冠梁：高度不小于400mm；3）混凝土等级C20以上；4）腰梁：可设多道；5）桩间采用C20以上混凝土填充，或挂网喷射混凝土，并埋设排水管；6）锚杆。锚杆：A、垂直距离不小于2m，水平距离不小于1.5m；B、锚杆锚固体上覆土厚度不宜小于4m；C、锚杆倾角宜15˚~25˚，不得大于45˚；D、锚杆锚固体宜采用水泥浆或水泥砂浆，强度不宜低于M10；E、锚杆自由段长度不宜小于5m，并应超过潜在滑裂面1.5m；F、锚杆锚固体长度不宜小于4m；G、一级和缺乏经验的二级基坑侧壁必须按规定作锚杆试验；H、锚杆种类。锚杆种类：普通锚杆：由钢筋制成，为被动式工作，位移较大。a）临时简易型，注入水泥浆或水泥砂浆，压力0.3～0.5MPa；b）压力注浆，压力2～5MPa，可适当挤土形成扩大区，增加锚固力；c）机械扩孔，增大锚固力。预应力锚杆：由钢绞线制成，为主动式工作，可严格控制位移，腰梁及锚固体达75℅强度且大于15MPa时才能张拉。（3）结构计算：1）嵌固深度计算：a、悬臂桩（或连续墙）：hpΣEpj-1.2У0haΣEaj≥0b、单支点桩（或连续墙）：hpΣEpj+Tc1(hT1+hd)-1.2У0haΣEaj≥0c、多层支点桩（或连续墙）采用圆弧滑动简单条分法：Σecik1i+Σ(q0bi+wi)cosθitgφik-УkΣ(q0bi+wi)sinθi≥0其中：Cik、φikc、多层支点桩（或连续墙）采用圆弧滑动简单条分法：、-最危险滑动面上第i土条滑动面上土的固结不排水剪粘聚力、内摩擦角标准值；li---------第i土条的弧长；bi---------第i土条的宽度；γk-------整体稳定分项系数，取1.3；--------第i土条弧线中点切线与水平线的夹角。2）结构计算a、力学计算方法i）极限平衡法适用于悬臂桩或单支点桩的简单结构，属静定问题，可手工计算。ii)弹性支点法计算模型精度较高，将桩看作一个竖向弹性地基梁，将每个锚杆当作一个弹性支点，同时将与土侧面的接触面看作是一系列连续的弹性支撑，充分考虑了土的压缩弹性。这种力学模型比较符合实际，但手工很难操作，必须使用计算机求解，国内商品化的软件有理正软件等，可以直接生成施工图。b、效应设计值：按上述方法可求出截面的弯矩、剪力、支点计算值Mc、Vc和Td，再加上结构重要性系数等安全条件，便可求出相应的截面设计值：弯矩设计值：M=1.25У0Mc剪力设计值：V=1.25У0Vc支点设计值：Tdj=1.25У0Tcj根据求出的截面弯矩、剪力设计值，可以最后确定截面的大小和配筋。3）锚杆计算锚杆的规格和大小：Td≤Nucosθ其中：Td------结构计算求出的锚杆水平拉力设计值；Nu------锚杆轴向受拉承载力设计值；θ------锚杆与水平面的倾角。3、连续墙：（1）特点：1）适用面广，1～3级基坑均可使用；2）深度不受限度；3）截水性能好；4）刚度大，承载能力强；5）造价高，多为大型工程所采用（逐年增多）；6）属永久性设施，可成为主体结构的一部分；7）对相邻建筑物影响小；8）采用大型机械化连续作业。（2）构造1）须先筑1000－1500mm深混凝土导墙；2）采用泥浆护壁；3）分段挖槽浇注，每段长4～8m（由钢筋笼吊装能力确定）；4）墙厚度500－1000mm，保护层厚度50～100mm；5）每段采用接头管封堵（也可采用其他如接头箱封堵）；6）浇筑高度应高于墙顶300～500mm，终凝后凿除；7）混凝土等级不低于C20，骨料粒径最大40mm，宜用中砂，含砂量40～45%，水灰比不大于0.6；8）一般需在混凝土中掺入早强减水剂，减少水灰比，增大流动性。（3）结构计算：与排桩相同，也有商品化软件使用。（3）锚杆与土钉的区别：1）锚杆分为自由段和锚固段，自由段全长受力相同；而土钉全长锚固，受力中段大两端小；2）锚杆可施加预应力，可以主动约束土体；土钉不能施加预应力，只能在土体变形时被动工作，不能主动约束土体。（4）结构计算：1）土钉抗拉承载力a)单根土钉受拉荷载标准值Tjk：其中：eajk——第j个土钉位置处的基坑水平荷载标准值；Sxj、Szj—第j根土钉与相邻土钉的平均水平、垂直间距；αj--——第j根土钉与水平面夹角；ζ———荷载折减系数：(57页)β———土钉坡面与水平面夹角。b)单根土钉抗拉承载力设计值Tuj：i、二级及其以上基坑土钉抗拉承载力由试验确定；ii、三级基坑土钉抗拉承载力由下式计算：（58页）其中：γs—土钉抗拉抗力分项系数，取1.3；dnj—第j根锚固体直径；qsik—土钉穿越第i层土土体与锚固体极限摩阻力标准值，由现场试验确定，如无资料，可按(JGJ120-99)表6.1.4确定；li—第j根土钉在直线破裂面外穿越第i稳定土体内长度，破裂面与水平面的夹角为β+φk。2c)单根土钉土钉抗拉承载力应符合下式要求：1.25У0Tjk≤Tuj其中：γ0—结构重要性系数；2）土钉墙整体稳定验算可按(JGJ120-99)6.2.1式计算：(62页)其中：γ0—结构重要性系数；n—滑动体分条数；m—滑动体内土钉数；γk—整体滑动分项系数，可取1.3；wi—第i分条土重，滑裂面位于粘土或粉土中时，岸上覆土的饱和土重度计算；滑裂面位于砂土或碎石类土中时，按上覆土的浮重度计算；bi—第i分条宽度；cik—第i分条滑裂面处土体固结不排水剪粘聚力标准值；φik—第i分条滑裂面处土体固结不排水剪内摩擦角标准值；θi—第i分条滑裂面处中点切线与水平面夹角；αj—土钉与水平面夹角；Li—第i分条滑裂面处弧长；S—计算滑动体单元厚度；Tnj—第j根土钉在圆弧滑裂面外锚固体与土体的极限抗拉力，其值为：Tuj=∏(66页)lni—第j根土钉在圆弧滑裂面外穿越第i层稳定土体内的长度。5、逆作拱墙原理：使基坑支护形成水平方向拱圈，抵抗土压力。（1）特点：1)宜用于二、三级基坑；2)利用拱受力原理挡土；3)从上向下施工(逆作)；4)基坑开挖深度不宜大于12m；5)淤泥及淤泥质土场地不宜采用；6)造价低于排桩。（2）构造：1）拱墙轴线矢跨比不宜小于1/8；2）钢筋混凝土拱混凝土等级不宜低于C25；3）拱墙结构水平方向应通长双面配筋，总配筋率不得小于0.7%；4）拱璧厚度：圆形拱不小于400mm，其他拱不小于500mm；5）拱璧上下端宜加肋梁，中部可以加数道肋梁，肋梁竖向间距不宜大于2.5m；6）拱墙需另行设置防水体系。3）支撑竖向布置要求a、基坑深度小于8m时可设1道竖向支撑，10~16m时可设2～4道竖向支撑；b、多道（层）支撑各层应上下对齐，处于同一竖向平面，各竖向平面间的水平距离不能小于3m（机械挖土不小于4m）；c、支撑顶面不能太高，以避免与地下室顶盖支模发生冲突；d、第一层支撑低于墙顶圈梁时，应另设腰梁；e、最下一层支撑宜尽可能降低，以改善支撑体系的受力性能。4）竖向斜撑体系a、由腰梁、斜撑和斜撑基础组成；b、斜撑一般采用型钢或组合型钢；c、斜撑与水平夹角应与边坡稳定角度一致，一般不宜大于35°，软土地区不宜大于26°；d、斜撑水平投影长度不得小于开挖面以下深度的1.5倍；e、斜撑长度超过15m时，应在中部加设立柱，同时设置立柱顶部间系杆；f、斜撑应沿腰梁长度方向均匀布置，间距不宜大于6m。五、地下水控制1、抽排水2、止水帷幕阻隔水3、人工井点降水地下水处理的三种方法：1、抽排水（1）地表水：在坑四周设截水沟和排水沟，防止流向基坑；（2）基坑渗水：在坑内侧四周设排水沟和集水坑，将坑内积水抽排。2、止水帷幕阻隔水（1）阻隔基坑外侧上层渗水；（2）阻隔地下承压水；（3）止水帷幕做法。止水帷幕做法：1)旋喷由连续重叠的多个旋喷桩构成止水挡墙：a、单管法：将高压水泥浆（15MPa以上）通过2mm直径横向喷嘴向土中喷射，边喷射边360˚旋转边提升，在不断切削土体的同时进行不断搅拌，以形成不透水柱状水泥土加固体。b、二重管法：浆液、气体喷射法。将高压水泥浆和空气同时横向喷射，使水泥浆在四周形成空气膜的条件下，扩大加固范围。加固直径1000mm。c、三重管法：水、气喷射，浆液灌注搅拌混合法。用三层喷射管使高压水和空气同时横向喷射，切割地基土体，借空气上升力将破碎土从地表排出，同时通过另一个喷嘴将水泥浆以较低的压力注入被切割搅拌的土体中。加固直径800～2000mm。2)摆喷工作原理与旋喷相同，不同的地方是不是旋转360˚，而是用两侧喷嘴旋转13～40˚，形成薄片式的帷幕。3、人工井点降水采用人工井点降水方法将基坑附近地下水水位降低到坑底以下：（1）水量不大，不阻水直接用井点降水。（2）止水帷幕阻截不完全成功时用井点降水。（3）井点降水的检测与控制。六、基坑位移控制1、施工前周边建筑现状测量和处理2、施工基坑位移监控3、应急抢险方案1、施工前周边建筑现状测量和处理（1）由具有资质的第三方、周边建筑业主、施工单位共同测量并作出记录，避免事后纠纷。（2）地下管线的调查和保护。2、施工基坑位移监控（1）施工单位自行测量监控；（2）具有资质第三方的测量监控；（3）信息化监控管理。3、应急抢