深基坑支护型式简述

深基坑支护工程一、深基坑工程概述二、围护结构的型式及适用范围三、基坑土方开挖施工要点四、基坑工程常见事故及对策五、工程案例分析目录一、深基坑工程概述在我国，20世纪八十年代以来，特别是到了21世纪，随着大量高层、超高层建筑、大型市政设施、大量地下空间工程（下沉式广场、地下商业街、地下人防设施、地下综合管廊、地下能源与物资储备库、城市地下交通、过江、跨海隧道等）的开发建设以及地铁隧道等地下工程的不断涌现，出现了大量的深基坑工程，出现的问题也越来越多，因此，深基坑的设计与施工不仅引起了业内和职能部门的高度重视，也引起了社会各界的广泛重视。一、深基坑工程概述一、深基坑工程概述基坑围护体系的作用：基坑围护体系起到挡土和地下室在无水条件下施工的作用。在基坑土方开挖和地下室施工过程中，保证基坑围护体系及主体地下结构施工的安全。基坑围护体系能限制周围土体的变形，防止基坑外水土的流失，使其不会影响相邻建(构)筑物、道路、各种管线、地铁隧道等的安全及正常使用。围护体系具体要求：1.边坡自身稳定性要求保证基坑四周边坡的稳定性，满足地下室施工有足够空间的要求。也就是说基坑围护体系要能起到挡土的作用，这是土方开挖和地下室施工的必要条件。2.对周边环境影响要求保证基坑四周相邻建(构)筑物、各种地下管线、地铁隧道等在基坑工程施工期间不受损害。这要求在围护体系施工、土方开挖及地下室施工过程中控制土体的变形，防止基坑外水土的流失，使基坑周围地面沉降和水平位移控制在容许范围以内。3.对地下水的要求保证基坑工程施工作业面在地下水位以上。围护体系通过截水、降水、排水等措施，保证基坑工程施工作业面在地下水位以上。一、深基坑工程概述基坑开挖要求：1安全可靠2经济合理3施工便利4工期保证基坑分级：安全等级破坏后果γ0一级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响很严重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施工影响一般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施工影响不严重0.90一、深基坑工程概述1.岩土工程勘察报告；2.建设方提供的有关设计图纸、招标文件；3.支护结构承受的荷载；4.基坑及其影响范围内的工程水文地质条件；5.拟建场地的环境条件。工程勘察资料基坑周边环境地下结构设计资料岩土工程测试参数基坑围护设计基本依据：工程勘察资料一、围护结构的型式及适用范围水泥土重力式围护结构内撑式围护结构悬臂式围护结构放坡开挖结构围护结构体系拉锚式围护结构其他围护结构二、围护结构的型式及适用范围1）放坡开挖结构及其适用范围：放坡开挖适用于地基土质较好，开挖深度不深，以及施工现场有足够放坡空间的工程。放坡开挖一般费用较低，能采用放坡开挖应尽量采用。二、围护结构的型式及适用范围2）悬臂式围护结构及适用范围：悬臂式围护结构常采用劲性水泥土搅拌连续墙(SMW、PCMW工法）、钢板桩、钻孔灌注桩、地下连续墙等型式。•悬臂式围护结构依靠足够的入土深度和结构的抗弯能力来维持整体稳定和结构的安全。•悬臂式结构对开挖深度很敏感，易产生较大的变形，易对相邻建(构)筑物产生不良影响。•悬臂式围护结构适用于土质较好、开挖深度较浅的基坑工程。2-1、劲性水泥土搅拌连续墙(SMW、PCMW工法）优势：占用场地小；施工速度快。一般情况下施工周期可缩短30%左右；对环境污染小，无废弃泥浆；施工方法简单，施工过程中对周边建筑物及地下管线影响小；耗用水泥钢材少，造价低，特别是H型钢能够回收，成本大大降低；对后续地下工程的施工不会产生太大的影响。劣势：位移、厚度相对较大，对于长度大的基坑,需采取中间加墩、起拱等措施以限制过大的位移;施工时需注意防止影响周围环境。二、围护结构的型式及适用范围2-1、劲性水泥土搅拌连续墙(SMW、PCMW工法）适用范围：凡是适合应用水泥土搅拌桩的场合都适合使用SMW支护结构，特别是以粘性土和粉性土为主的软土地区。SMW结构适用基坑挖深6～20m,经过不断的工程实践，它极有可能逐步代替钻孔灌注桩围护，在某些工程中也有可能代替地下连续墙。二、围护结构的型式及适用范围2-2、钢板桩（拉森钢板桩、型钢钢板桩）优势：钢板桩施工简单，工期缩短；能降低对空间的要求；而且（救灾抢险的）时效性较强；不受天气条件的制约；适应性，互换性良好，并且可以重复使用可以回收重复利用，节约资金。多用于深度≤4m的较浅基坑或沟槽。劣势：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；抗弯能力较弱，支护刚度小,开挖后变形较大。适用范围：多用于深度≤4m的较浅基坑或沟槽。二、围护结构的型式及适用范围2-3、钻孔灌注桩优势:施工时无振动、无噪声等环境公害,无挤土现象,对周围环境影响小；墙身强度高,刚度大,支护稳定性好,变形小;当工程桩也为灌注桩时,可以同步施工,从而施工有利于施工组织、工期短。劣势：桩间缝隙易造成水土流失,特别是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。适用范围：排桩式中应用最多的一种,多用于坑深7～15m的基坑工程,适用于软粘土质和砂土地区。二、围护结构的型式及适用范围2-4、地下连续墙优势：刚度大，止水效果好，是支护结构中最强的支护形式。劣势：造价较高，施工要求专用设备。适用范围：地质条件差和复杂，基坑深度大，周边环境要求较高的基坑。二、围护结构的型式及适用范围3）水泥土重力式围护结构及适用范围：水泥土重力式围护结构，利用水泥作为固化剂，常采用深层搅拌法，有时也采用高压喷射注浆法，在地基深处将土和固化剂强制搅拌，使软土硬结具有整体性、水稳性和一定强度的水泥加固土体，保持基坑边坡稳定。优点：坑内无支撑，便于快速化挖土施工；挡土又防渗，具有一定的强度。缺点：强度较小，位移较大；墙体较厚，受施工空间的限制。适用范围：常用于软粘土地区开挖深度在6.0m以内的基坑工程。二、围护结构的型式及适用范围4）内撑式围护结构及适用范围：内撑式围护结构由围护结构体系和内撑体系两部分组成。围护结构体系常采用钢筋混凝土桩排桩墙和地下连续墙型式。内撑体系可采用水平支撑和竖向斜支撑。根据不同开挖深度又可采用单层、二层及多层水平支撑。优点：围护体系强度大，不受场地不足的影响。缺点：造价高，工序复杂，施工周期较长，自重大，不利于材料回收。适用范围：内撑式围护结构适用范围广，可适用各种土层和基坑深度。二、围护结构的型式及适用范围5）拉锚式围护结构及适用范围：拉锚式围护结构由围护结构体系和锚固体系两部分组成。围护结构体系常采用钢筋混凝土排桩墙和地下连续墙两种。锚固体系可分为锚杆式和地面拉锚式两种。随基坑深度不同，锚杆式也可分为单层、二层和多层锚杆。优点：围护体系对坑内土开挖的影响较小，支护简单，可减少工期和造价。缺点：属于隐性支护，对支护质量、可靠性的检测、监测不易，支护效果不易保证。适用范围：适用范围广，可适用各种土层和基坑深度。二、围护结构的型式及适用范围6）其他围护结构型式：门架式围护结构；砼芯水泥土搅拌桩围护结构；拱式组合型围护结构；喷锚网围护结构；加筋水泥土墙围护结构；沉井围护结构；冻结法围护结构二、围护结构的型式及适用范围7）基坑围护结构选型方案：开挖深度沿海软土地区软弱土层，地下水位较高情况西北、西南、华南、华北、东北地区地质条件较好，地下水位较低情况≤6m(一层地下室)方案1：搅拌桩(格构式)挡土墙；方案2：灌注桩后加搅拌桩或旋喷桩止水，设一道支撑；方案3：环境允许，打设钢板桩或预制混凝土板桩，设1～2道支撑；方案4：对于狭长的排管工程采用支撑横挡板或打设钢板桩加设支撑。方案1：场地允许可放坡开挖；方案2：以挖孔灌注桩或钻孔灌注桩做成悬贸式挡墙，需要时亦可设一道拉锚或锚杆；方案3：土层适于打桩，同时环境又允许打桩时，可打设钢板桩。6m～11m（二层地下室）方案1；灌注桩后加搅拌桩或旋喷桩止水，设1～2道支撑；方案2：对于要求围护结构作永久结构的，则可采用设支撑的地下连续墙；方案3：环境条件允许时，可打设钢板桩，设2～3道支撑；方案4：可应用SMW工法或套管咬合桩；方案5：对于较长的排管工程、可采用打设钢板桩，设3～4道支撑，或灌注桩后加必要的降水帏幕，设3～4道支撑。方案1：挖孔灌注桩或钻孔灌注桩加锚杆或内支撑；方案2：钢板桩支护并设数道拉锚；方案3：较陡的放坡开挖，被面用喷锚混凝土及锚杆支护，亦可用土钉墙。二、围护结构的型式及适用范围7）基坑围护结构选型方案：11～14m（三层地下室）方案1：灌注桩后加搅拌桩或旋喷桩止水，设3～4道支撑；方案2：对于环境要求高的，或要求支护结构兼作永久结构的，采用设支撑的地下连续墙。采用逆筑法或半逆筑法施工；方案3：可应用SMW工法或套管咬合桩；方案4：对于特种地下构筑物，在一定条件下可采用沉井(箱)方案1：挖孔灌注桩或钻孔灌注桩加锚杆或内支撑；方案2；局部地区地质条件差，环境要求高的可采用地下连续墙作临时支护结构，亦可兼作永久结构，采用顺筑法或逆筑法，半逆筑法施工；方案3：可应用套管咬合桩或研究应用SMW工法。＞14m（四层以上地下室或特种结构)方案1：有支撑的地下连续墙作临时围护结构，亦可兼作主体结构，采用顺筑法或逆筑法，半逆筑法施工；方案2：对于特殊地下构筑物，特殊情况下可采用沉井(箱)。方案1：在有经验、有工程实例前提下，可采用挖孔灌注桩或钻孔灌注桩加锚杆或内支撑；方案2：采用地下连续墙作临时支护结构，亦可兼作永久结构，采用顺筑作法或逆筑法，半逆筑法施工；方案3：可应用SMW工法或套管咬合桩。三、基坑土方开挖施工要点基坑开挖工程施工组织设计：(1)开挖机械的选择一般基坑开挖均优先采用机械开挖，常用的挖土机械有：推土机、铲运机、正铲挖土机以及反铲、拉铲、抓铲挖土机等。(2)开挖程序的确定基坑土方开挖按分层、分区、对称均衡开挖、先撑后挖的原则进行。挖土进度应根据预估位移速率及气候情况来确定。一般在坑底以上保留15～30cm土层由人工挖除。(3)施工现场平面布置必须根据有限场地对装土、运土及材料进场的交通路线、施工机械放置、材料堆场、工地办公及食宿生活场所进行全面规划。(4)降、排水措施及冬季、雨季、汛期施工措施当地下水位较高且土体的渗透系数较大时应进行井点降水。井点降水可采用轻型井点、喷射井点、电渗井点、深井井点等。(5)合理的施工监测计划要有合理全面的施工监测计划。(6)应急措施的拟定为预防在基坑开挖过程中出现意外，应事先对工程进展情况进行预估，制定可行的应急措施，准备必要的设备和材料，做到防患于未然。三、基坑土方开挖施工要点基坑开挖应重视问题：(1)制定好施工组织计划。(2)制定周密的监测计划，实行信息化施工。(3)重视其挤土效应对环境的影响。(4)重视围护结构的施工质量。(5)重视坑内外的排水措施。(6)基坑土方开挖时应保证钢筋混凝土或水泥土养护龄期。(7)尽量减少坑边的地面堆载。(8)严禁野蛮施工和超挖。(9)严格按施工组织规定的挖土程序、挖土速度进行挖土，并备好应急措施，做到防患于未然。(10)注意各部门的密切协作，保护好监测点、线和各种元器件。四、基坑工程常见事故及对策4-1、基坑的破坏型式四、基坑工程常见事故及对策4-1、基坑的破坏型式围护体系破坏基本形式(a)墙体折断破坏；(b)整体失稳破坏；(c)基坑隆起破坏；(d)踢脚失稳破坏；(e)流土破坏；(f)支撑体系失稳破坏四、基坑工程常见事故及对策4-2、基坑事故的原因分析（1）勘察的失误①天然地基土体是各向异性，所取土样、获取的土层参数不能真正代表现场土层的实际情况；②土的区域性强，对各种土的土性特点的认识和把握不够；③市场竟争不规范，勘察不准确，参数失实。（2）设计计算理论的缺陷和设计的失误主要是围护结构选型失误，设计参数取值安全储备不够，计算错误，坑中坑的处理、附加超载的取值，或忽视基坑的稳定性等都会导致事故的发生；（3）水处理不当（4）施工因素①施工组织设计欠妥，开挖顺序不当，开挖速度太快；②先挖后撑而不是先撑后挖