基坑支护简介

基坑支护工程简介——产品管理中心目录1.定义2.工程特点3.特定名词4.基坑支护方式5.常见问题6.几个基坑失事案例目的：简单介绍基坑支护设计、施工基本知识，一定程度上提高现场工程师对基坑支护施工的判断、管理能力。一、定义基坑支护：为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全，对基坑侧壁及周边环境采用的支挡、加固与保护措施。简单归纳为“挡土、止水”。基坑支护工程示例图内支撑格构柱角撑支护桩二、工程特点(1)区域性：不同区域地质条件不同，其支护方式也不相同。北方区域，地下水位低，土层力学性能好。10米深，坡放得挺陡的（坡度系数约1：:0.5）南方区域，地下水位高，土层力学性能差。10米深，采用排桩加内支撑二、工程特点(2)复杂性：地质水文的复杂性和不均匀性；场地狭小，施工条件差；邻近常有必须保护的永久性建筑和市政公用设施，对基坑稳定和位移控制的要求很严。基坑边既有住宅基坑边市政管线二、工程特点(3)事故突发性：施工周期长，从开挖到完成地面以下的全部隐蔽工程，需经历多次降雨、周边堆载、振动、施工不当等不利条件，其安全度的随机性较大，事故的发生往往具有突发性。2台60型、1台120型挖机泡水A、B区已完成部分底板垫层及防水，目前积水最深超过1.0m，工期影响7天某项目台风过后受灾情况三、常用名词安全等级破坏后果重要性系数一级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构影响很严重1.10二级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构影响一般1.00三级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构影响不严重0.903.1基坑支护安全等级：1、依据基坑深度、工程水文地质条件、环境条件和使用条件等合理划分基坑侧壁安全等级；2、综合基坑侧壁安全等级、施工、气候条件、工期要求、造价等因素合理选择支护结构类型；3、同一基坑的不同侧壁可分别确定为不同的安全等级。三、常用名词三、常用名词3.2地下水控制：基坑开挖期间，地下水控制也属于基坑支护的一部分，地下水控制方法可分为集水明排、降水、截水和回灌等型式单独或组合使用。集水明排管井降水止水帷幕施工中止水帷幕完成三、常用名词基坑顶挨红线，无施工环路和堆载，按常规荷载设计，可适当减少基坑支护荷载布置图基坑顶设置施工便道及出入口，按加强荷载设计基坑顶设置钢筋加工区，按加强荷载设计基坑顶无堆载，按常规荷载设计，可适当减少1、基坑周边荷载原则上常规按照20KPa设计；2、基坑周边2米范围内原则上不应有堆载；3、汽车环道、钢筋加工区、出土口等局部超载，采用相应加强措施。3.3荷载布置：三、常用名词3.4监测：基坑支护结构应按照方案进行变形监测，并有监测记录。对毗邻建筑物和重要管线、道路应进行沉降观测，并有观测记录。基坑支护工程监测包括:支护结构检测和周围环境监测.1.支护结构监测包括:⑴对围护墙侧压力,弯曲应力和变形的监测；⑵对支撑锚杆的轴力；⑶对腰梁(围檩)轴力，弯曲应力的监测；⑷对立拄沉降，隆起的监测；2.周围环境的监测⑴临近建筑物的沉降和倾斜的监测；⑵地下管线的沉降和位移监测等；⑶坑外地形的变形监测；三、常用名词基坑监测点布置图围护结构顶部水平、垂直位移监测点深层土体水平位移监测点水位监测点周边道路、建筑物沉降监测点周边管线沉降监测点支撑轴力监测点支撑竖向位移监测点监测点符号示意监测报警值1、围护结构顶部水平位移为：灌注桩：25mm，变化速率大于2mm/d放坡：30mm，变化速率大于5mm/d2、围护结构顶部竖向位移为：灌注桩：10mm，变化速率大于2mm/d放坡：20mm，变化速率大于3mm/d3、深层土体位移为40mm，变化速率大于2mm/d4、水位变化大于1m或变化速率大于50cm/d5、周边道路、建筑物位移为20mm，变化速率大于1mm/d6、周边管线位移为：压力管20mm，变化速率大于1mm/d非压力管30mm，变化速率大于3mm/d三、常用名词基坑监测数据显示，各项变化数值均控制在允许范围内1、严格按方案进行布点。2、切实做好初始数据记录。3、核查数据，每次与前次核对，确保交圈。4、核查数据，严控报警值，如有预警即刻查找原因，采取针对性措施。5、控制监测频率，尤其在土方开挖期间加强监测频率。四、基坑支护方式4.1放坡4.2水泥土重力式支护4.3土钉墙4.4钢板桩4.5钻孔灌注桩4.6地下连续墙4.7内支撑常见基坑支护方式四、基坑支护方式10米深，中间放了一道平台约1.5米，坡放得挺陡的（坡度系数约1：:0.5）4.1放坡：放坡开挖一般适用于浅基坑。由于基坑敞开施工，因此工艺简便、造价经济、施工进度快。但这种施工方式要求具有足够的施工场地与放坡范围，同时成本应考虑土方费用。北方区域常采用。如图所示：放坡支护四、基坑支护方式4.2水泥土重力式支护：基坑内部开敞，土方开挖和地下结构的施工均比较便捷。但需要占用较宽场地空间，因此设计时应考虑红线的限制。此外设计时应充分研究工程地质条件与水文地质条件的适用性。由于其施工质量难以进行直观监督，易引起施工质量不佳问题，从而导致环境变形乃至工程事故。上海软土浅基坑常采用。如图所示：水泥土重力式支护水泥土搅拌法施工工艺流程示意图四、基坑支护方式4.3土钉墙：土钉墙是由天然土体通过土钉加固，并与喷射砼面板相结合，形成挡墙。土钉墙是通过钻孔、插筋、注浆来设置的，一般称砂浆锚杆；也可以直接打入角钢、粗钢筋形成土钉；上海、南京等地还有竹竿形成的竹钉墙。如图所示：土钉墙施工中土钉墙施工完成土钉墙示意图四、基坑支护方式4.4钢板桩：1、基坑施工完毕回填土后可将钢板桩拔出回收再次使用；2、施工方便，工期短；3、不能挡水和土中的细小颗粒，在地下水位高的地区需采取隔水或降水措施；4、抗弯能力较弱，多用于深度≤4m的较浅基坑或沟槽；5、支护刚度小，开挖后变形较大。如图所示：钢板桩事故示意图钢板桩施工示意图四、基坑支护方式4.5钻孔灌注桩：多用于坑深7～15m的基坑工程。北方土质较好地区已有8～9m的臂桩围护墙。1、施工时无振动、无噪音等环境公害，无挤土现象，对周围环境影响小；2、桩间缝隙易造成水土流失，特别时在高水位软粘土质地区，需根据工程条件采取注浆、水泥搅拌桩、旋喷桩等施工措施以解决挡水问题；3、适用于软粘土质和砂土地区，但是在砂砾层和卵石中施工困难应该慎用；4、桩与桩之间主要通过桩顶冠梁和围檩连成整体。如图所示：钻孔灌注桩施工示意图钻孔灌注桩支护施工完成图冠梁围檩锚索支护桩四、基坑支护方式4.6地下连续墙（a.导墙施工;b.开槽）：采用原位连续成槽浇筑形成的钢筋混凝土围护墙，具有挡土和隔水双重作用。如图所示：导墙绑筋支模导墙浇筑开槽取土四、基坑支护方式4.6地下连续墙（c.钢筋吊装;d.浇筑混凝土）：钢筋吊装钢筋吊装浇筑混凝土四、基坑支护方式4.7内支撑（a、传统方式）：在基坑周边环境复杂、变形控制要求高（如地铁安全区范围；周边高层建筑密集等）的软土地区，桩锚+内支撑或地下连续墙+内支撑是常用支护方案。基坑面积不大时，经济性能较好；面积达到一定规模，需要设置和拆除大量支撑，经济性能较差。如图所示：内支撑系统工程案例内支撑系统示意图四、基坑支护方式4.7内支撑（b、中心岛方式）：对于超大面积的基坑工程，传统内内撑方式存在支撑太长、支撑传力效果不佳、支撑量大等问题，此时可采用中心岛开挖方案。先保留支护墙处一定宽度的土体，以抵抗基坑外侧的土压力，然后将基坑中部的土体挖除，施工中部的主体结构，再利用中部已施工好的主体结构反力架设支撑，然后将周围的土体挖除，施工周围部分的主体结构，最后拆除支撑。如图所示：基坑深度较浅，围护墙结合斜坡撑形式基坑深度较深，中心岛结合周边多道撑形式五、常见问题5.1基坑边堆载不当：基坑边堆载大量钢筋盘条基坑边即为重车通道提示：基坑周边2米范围内原则上不应有堆载。五、常见问题5.2土体泡水：基坑边布置厕所局部护坡开裂下滑提示：基坑支护最怕水，应避免护壁后部土体泡水。五、常见问题5.3土方开挖过快：一次开挖深度达3.5~4.0m，违反施工方案中土钉墙边坡一次开挖深度不得超过1.5m的要求提示：土方开挖应分层进行，边开挖边支护。处理方式：先用挖土机进行土方回堆，稳住坡脚；用麻袋装土对土方流失部位进行填充；人工将塌方两侧已完成土钉墙砼面层剔开，并截断钢筋网、横压筋。用挖土机挖除塌方边坡上方的土体，重新放坡开挖，边坡上口线向外延1.5~2.0m，使边坡整体放坡系数不大于1:0.60。重新进行土钉墙施工，土钉密度适当加大。五、常见问题5.4灌注桩露筋：受“后插”钢筋笼工艺所限，在土方开挖后出现局部护坡桩出现露筋情况提示：“前插”和“后插”钢筋笼应结合总包施工水平，加强现场管理。处理方式：人工将露筋桩身松散砼剔除，在桩间土护壁施工时，用C20细石混凝土进行喷护，保护钢筋。对于出现严重露筋或桩身局部夹土过多发生断桩的情况，通过加长或增加预应力锚杆进行局部支护补强。五、常见问题5.5桩间护壁脱落：2.压筋未与桩身有效连接提示：护壁施工应严格按照设计要求进行。1.护壁厚度不够五、常见问题5.6支撑梁挠度过大：支撑梁局部下沉提示：土体被雨水浸泡后（或土质较差）易造成支撑梁局部下沉。处理方式：土方开挖及支撑施工阶段尽量避开雨季施工；若无法避开雨季施工，在工期允许的情况下可增加支撑的混凝土垫层，以提高支撑的表观质量五、常见问题5.7连续墙接头夹泥：两幅墙接缝处夹有一层泥皮提示：地下连续墙接头应进行刷壁，清刷后的接头不得夹泥、沉渣和污物，确保接头抗渗。接头锁口管吊装锁口管拼接六、几个基坑失事案例6.1整体失稳整体失稳是指在土体中形成了滑动面，围护结构连同基坑外侧及坑底的土体一起丧失稳定性，一般的失稳形态是围护结构的上部向坑外倾倒，围护结构的底部向坑内移动，坑底土体隆起，坑外地面下陷。武昌龙潭空中花园基坑事故原因主要是基坑北侧东端滑塌地段出现超挖，开挖后放置了较长时间；坑内大量积水未及时抽排；坡脚土层受水浸泡，降低了土层强度，势必导致边坡蠕动变形；紧邻坑边下水管长期漏水，边坡蠕动变形积累到一定程度后，坡顶道路下的下水道出现开裂，大量水浸入边坡土体内，导致边坡失稳六、几个基坑失事案例6.2坑底隆起坑底隆起是一种向上的位移，产生的原因一是深层土的卸荷回弹，二是由开挖形成的压力差导致的土体塑流。导致坑外土体产生沉降和水平位移，带动相邻建筑物或市政设施发生倾斜或挠曲，影响使用，危及安全。武汉三金.鑫城国际C地块事故六、几个基坑失事案例6.3支护结构破坏2008年11月15日下午3时15分，正在施工的杭州地铁湘湖站北2基坑现场发生大面积坍塌事故，造成21人死亡，24人受伤(截止2009年9月已先后出院)，直接经济损失4961万元。土方开挖过程中，基坑超挖，钢管支撑架设不及时，垫层未及时浇筑，钢支撑体系存在薄弱环节等因素，引起局部范围地下连续墙产生过大侧向位移，造成支撑轴力过大及严重偏心。同时基坑监测失效，隐瞒报警数值，未采取有效补救措施。以上直接因素致使部分钢管支撑失稳，钢管支撑体系整体破坏，基坑两侧地下连续墙向坑内产生严重位移，其中西侧中部墙体横向断裂并倒塌，风情大道塌陷。六、几个基坑失事案例6.3支护结构破坏钢支撑与地下连续墙预埋件未进行有效连接六、几个基坑失事案例6.4止水帷幕失效止水帷幕功能失效和坑底渗透变形破坏是指止水帷幕丧失挡水功能，产生渗漏、涌水、流土或流砂。由于水土流失使基坑外地面下沉、塌陷，导致邻近建筑物的开裂和损坏。引起围护结构止水帷幕功能失效的主要原因是施工因素，其次是设计因素和材料的因素。由于施工质量低劣，止水帷幕有空洞或裂缝，成为漏水的通道是最普遍的现象；止水帷幕设计过短，没有全部切断透水层也是漏水的可能原因。由于止水帷幕失效产生过大的水力坡降引起坑底渗透变形破坏。如不及时制止，由渗透变形引起的坑外土体的位移和陷落是严重的。谢谢！THANKYOU