基坑支护工程设计与施工

深基坑支护工程基坑工程基坑工程设计与施工1.基坑支护结构设计2.基坑支护结构施工3.基坑工程事故1.基坑支护结构的设计1.1设计原则1.2支护方案的选择1.3几种支护结构设计1.1设计原则1.1.1基坑工程的分级1.1.2基坑支护结构极限状态1.1.3设计计算内容1.1.4设计荷载1.1.1基坑工程的分级建设部规范《建筑基坑技术规范》：安全等级破坏后果一级支护结构破坏对基坑周边环境影响很严重。1.10二级支护结构破坏对基坑周边环境影响很小，但对本工程地下结构施工影响严重。1.00三级支护结构破坏对基坑周边环境影响及地下结构施工影响不严重。0.951.1.2基坑支护结构极限状态基坑支护结构极限状态分为下列两类：1、承载能力极限状态对应于支护结构达到最大承载能力或基坑底失稳、管涌导致土体或支护结构破坏；2、正常使用极限状态对应于支护结构的变形已破坏基坑周边的平衡状态并产生了不良影响。1.1.3设计计算内容支护结构均应进行承载能力极限状态的计算。对有位移控制要求的工程应进行支护结构的位移计算。1.1.4设计荷载设计荷载土压力水压力一般地面超载影响区内建筑（构筑）物荷载施工荷载、邻近施工影响其他1.2设计方案选择1.2.1方案选择的依据1.2.2基坑变形控制标准1.2.3不同开挖深度的方案选择1.2.1方案选择的依据基坑开挖深度；工程地质与水文地质；基坑等级（邻近环境）；土方开挖方法；地下水处理；支护工程造价1.2.2基坑变形控制标准保护要求地面最大沉降（）支护墙最大水平位移（）特别0.1%h0.15%h重要0.2%h0.3%h一般0.5%h0.7%h低1%h1.5%hh—基坑开挖深度1.2.3不同开挖深度的方案选择h≤3m(半地下室)挡土结构降水或止水措施1、放坡开挖明排水、井点降水2、土钉墙明排水、井点降水2、水泥土搅拌桩——3、悬臂式钢(混凝土)板桩明排水、井点降水1.2.3不同开挖深度的方案选择h=3~6m(一层地下室)挡土结构降水或止水措施1、土钉墙井点降水、搅拌桩止水2、水泥土搅拌桩——3、悬臂式钢（砼）板桩明排水、井点降水4、钢(砼)板桩+一道支撑搅拌桩止水、井点降水5、灌注桩+一道支撑搅拌桩止水1.2.3不同开挖深度的方案选择h=6~9m(一~二层地下室)挡土结构降水或止水措施1.水泥土搅拌桩——2.钢(砼)板桩+一~二道支撑搅拌桩止水3.灌注桩+一~二道支撑搅拌桩止水1.2.3不同开挖深度的方案选择h=9~12m(二~三层地下室)挡土结构降水或止水措施1．钢(砼)板桩+二~三道支撑搅拌桩止水2．灌注桩+二~三道支撑搅拌桩止水3．SMW工法——4．地下连续墙（搅拌桩止水）1.2.3不同开挖深度的方案选择h12m(三层以上地下室)挡土结构降水或止水措施1．灌注桩+三~四道支撑搅拌桩止水2．SMW工法——3．地下连续墙（搅拌桩止水）4．半逆作法、逆作法地下连续墙土钉墙土钉墙水泥土墙水泥土墙灌注桩排桩地下连续墙混凝土支撑混凝土支撑钢支撑钢支撑钢支撑钢支撑钢-混凝土组合支撑钢-混凝土组合支撑钢-混凝土组合支撑土层锚杆1.3几种支护结构设计1.3.1土钉墙1.3.2水泥土搅拌桩1.3.3排桩、地下连续墙1.3.1土钉墙（计算简图）b)a)biROiW21Tujh0q21ilujTq0h1—喷射混凝土面层；2—土钉1—喷射混凝土面层；2—土钉1.3.1土钉墙（构造）土钉的长度一般为开挖深度的0.5~1.2倍(软土中为1~2倍)，间距1~2m；土钉与面层必须有可靠的连接；墙面坡度不宜大于1:0.1；钢筋钉钻孔70~120mm，钢筋直径16~32mm；钢管钉一般用48/3钢管；注浆材料——水泥浆或水泥砂浆；喷锚网厚度~80mm，混凝土不小于C20。1.3.1土钉墙（案例）1.3.1土钉墙（案例）1.3.2水泥土墙（计算简图）ib0bhdhθiqROb=(0.6~0.8)hhd=(0.8~1.2)h1.3.2水泥土墙（构造）水泥土置换率0.6~0.8；格栅长宽比不宜大于2；搅拌桩之间的搭接100~200mm；插筋、面板、局部加墩；坑底加固。1.3.2水泥土墙（案例）1.3.2水泥土墙（案例）1.3.2水泥土墙（案例）1.3.3排桩、地下连续墙（计算简图）hp2hpjha)T1Tc1EEa1a2acΣEdEpΣEp1hΣEpcc1ha1Ea3dhhhhb)Tc1T1EEa1a2aiΣEhaEa3p1EEa4h(a)支点力计算；(b)嵌固深度计算1.3.3排桩、地下连续墙（计算简图）aikekaika1kTjzkT1yOhdh弹性支点法1.3.3排桩、地下连续墙（构造）1.3.3.1支护墙排桩桩径与桩距Ф≥500，连续排桩净距宜取150~200；地下连续墙厚度Ф≥600；水下混凝土强度不应小于C20，纵向主筋计算确定，箍筋φ6~8@200~300、加强筋12~14@2000顶部应设冠梁，冠梁宽度≥桩径(墙宽度),高度≥400，混凝土强度不应小于C20。1.3.3排桩、地下连续墙（构造）1.3.3.1支撑体系支撑混凝土支撑混凝土强度不应小于C20；整体浇筑，接点刚接。钢支撑连接可采用高强螺栓或焊接；腰梁连接点宜设在支撑点附近；腰梁与支撑的连接节点处应设加劲板；钢腰梁与挡墙间应用细石混凝土（≥C20）填充。1.3.3排桩、地下连续墙（构造）1.3.3.1支撑体系拉锚锚锭式拉锚锚杆宜用普通低碳钢；锚杆间距1.5~4.0m;锚杆长度大于10m时应施加预拉应力。土层锚杆锚杆锚固长度不应宜小于4m、自由长度不宜小于5m；锚杆水平间距不宜小于4.0m、竖向间距不宜小于2.0m；锚固体上覆土层厚度不宜小于4.0m；锚杆倾角15~250，并不大于4501.3.3排桩、地下连续墙（案例）——排桩——1.3.3排桩、地下连续墙（案例）——排桩——1.3.3排桩、地下连续墙（案例）1.3.3排桩、地下连续墙（案例）——排桩——1.3.3排桩、地下连续墙（案例）——排桩——1.3.3排桩、地下连续墙（案例）——地下连续墙——1.3.3排桩、地下连续墙（案例）——地下连续墙——1.3.3排桩、地下连续墙（案例）——地下连续墙——1.3.3排桩、地下连续墙（案例）——地下连续墙——1.3.3排桩、地下连续墙（案例）——地下连续墙——1.3.3排桩、地下连续墙（案例）——地下连续墙——1.3.3排桩、地下连续墙（案例）——地下连续墙——1.3.3排桩、地下连续墙（案例）——SMW工法——1.3.3排桩、地下连续墙（案例）——SMW工法——1.3.3排桩、地下连续墙（案例）——SMW工法——1.3.3排桩、地下连续墙（案例）——SMW工法——2.支护结构施工2.1水泥土搅拌桩2.2地下连续墙2.3SMW工法2.4基坑施工阶段的有关设施2.1水泥土搅拌桩施工2.1.1水泥土的形成2.1.2水泥土的物理力学性质2.1.3水泥土搅拌桩的应用2.1.4水泥土搅拌桩的施工2.1.1水泥土的形成水泥土是通过机械强力将水泥与土搅拌形成具有较好物理力学性质的水泥加固土2.1.1水泥土的形成2.1.2水泥土的物理力学性质水泥土的物理性质1、重度当水泥掺入比在8%～20%之间，水泥土重度比原状土增加约3%～6%2、含水量水泥土的含水量一般比原状土降低7%～15%3、抗渗性渗透系数K一般在10-7～10-8cm/ces2.1.2水泥土的物理力学性质水泥土的力学性质1、无侧限抗压强度水泥土的无侧限抗压强度qu在0.3～4.0MPa之间，比原状土提高几十倍乃至几百倍2、抗拉强度水泥土抗拉强度与抗压强度有一定关系，一般情况下，抗拉强度在（0.15～0.25）qu之间3、抗剪强度当水泥土qu=0.5～4MPa时，其粘聚力C在100～1000kPa之间，其摩擦角在20～30之间4、变形特性当qu=0.5～4.0MPa时，其50d后的变形模量相当于（120～150）qu2.1.3水泥土搅拌桩的应用1、支护结构重力式支护结构；止水帷幕；SMW工法2、地基加固提高地基强度；控制沉降；防止液化2.1.3水泥土搅拌桩的应用地基加固c)a)d)b)2.1.3水泥土搅拌桩的应用地基加固2.1.4水泥土搅拌桩的施工2.1.4.1施工机械2.1.4.2施工工艺2.1.4.3水泥掺量及外加剂2.1.4.4水泥土墙施工注意事项2.1.4水泥土搅拌桩的施工2.1.4.1施工机械——主机32632415GZB-6007125242132322211343218121242.1.4水泥土搅拌桩的施工2.4.1.2施工工艺e)f)c)d)a)b)2.1.4水泥土搅拌桩的施工2.4.1.2施工工艺一般的施工工艺流程（一次喷浆、二次搅拌）就位—预搅下沉—（制备水泥浆）—提升喷浆搅拌—沉钻复搅—重复提升搅拌2.1.4水泥土搅拌桩的施工2.1.4.3水泥掺量及外加剂水泥掺量水泥掺入比（单位体积搅拌桩中水泥与土的重量比）一般为11~16%外加剂外掺剂作用掺量（%）碳酸钠早强0.2~0.4氯化钙早强2~5三乙醇胺早强0.05~0.2木质素磺酸钙减水、可泵0.2~0.5粉煤灰填充、早强50~802.1.4水泥土搅拌桩的施工2.1.4.4水泥土墙施工注意事项.（1）复搅工艺确保搅拌均匀（干法工艺为一次搅拌，因而不均匀）。（2）提升速度~喷浆速度提升搅拌速度不宜大于0.5m/min；提升速度与喷浆速度应协调，以保证延桩身全长喷浆均匀。（3）桩的搭接一般为200，搭接间歇时间不超过24h，宜留踏步式接头；如因施工原因间歇时间超过24h，应有措施（增加复搅、增加水泥掺量等）。2.2地下连续墙施工2.3SMW（SoilMixingWall）工法施工f)d)a)56g)e)h)b)2c)13i)4残土处理土方开挖型钢回收地下工程施工冠梁施工插入型钢设置打桩围檩搅拌桩施工SMW搅拌桩定位设置导向围檩开挖导沟型钢涂减摩檫材料2.3SMW（SoilMixingWall）工法施工2.3SMW（SoilMixingWall）工法施工2.3SMW（SoilMixingWall）工法施工2.3SMW（SoilMixingWall）工法施工2.3SMW（SoilMixingWall）工法施工2.3SMW（SoilMixingWall）工法施工2.4基坑施工阶段的有关设施2.4.1塔吊的设置2.4.2施工栈桥2.4.3工作平台2.4.1塔吊的设置2.4.1.1水泥土墙边的塔吊设置2.4.1塔吊的设置2.4.1.1水泥土墙边的塔吊设置直接放置在水泥土墙上@1000@500AA14AA2132.4.1塔吊的设置2.4.1.1水泥土墙边的塔吊设置直接放置在水泥土墙上2.4.1塔吊的设置2.4.1.1水泥土墙边的塔吊设置设置灌注桩2.4.1塔吊的设置2.4.1.2排桩(地下连续墙)边的塔吊设置14AA2332AA5142.4.1塔吊的设置2.4.1.3基坑中央设置塔吊2.4.1塔吊的设置2.4.1.3基坑中央设置塔吊+0.500基底标高~a)651324基底标高+0.500~8b)61197102.4.1塔吊的设置2.4.1.3基坑中央设置塔吊2.4.1塔吊的设置2.4.1.3基坑中央设置塔吊2.4.2栈桥的设置52002147451220031474512.4.2栈桥的设置123460006000-6.550-12.100121800060003-0.650180002.4.2栈桥的设置2.4.2栈桥的设置2.4.3工作平台a)14263b)152632.4.3工作平台a)9364b)1752自然地面947185自然地面2.4.3工作平台76007路2大门威21500#AA6海9710000245132-24.550-8.950500870009A36400-0.610A63.支护结构事故——水泥土墙3.支护结构事故——水泥土墙3.支护结构事故——排桩3.支护结构事故——排桩3.支护结构事故——地