1、同济大学同济大学 高大钊高大钊20132013年年9 9月月 l方案设计在深基坑设计中的重要性方案设计在深基坑设计中的重要性l深基坑工程的设计分为方案设计和施工深基坑工程的设计分为方案设计和施工图设计两个阶段图设计两个阶段l方案设计是控制性的。这是由于深基坑方案设计是控制性的。这是由于深基坑设计需要处理各方面的关系，基坑与地设计需要处理各方面的关系，基坑与地下结构的施工，基坑与主体结构的施工下结构的施工，基坑与主体结构的施工，基坑与地质条件的适应性，基坑与周，基坑与地质条件的适应性，基坑与周围建筑物或地下管线的相互影响。围建筑物或地下管线的相互影响。l基坑工程设计不单纯是支护结构设计，基坑工程
2、设计不单纯是支护结构设计，而需要从开挖方案作为出发点，与地下而需要从开挖方案作为出发点，与地下水的处理与控制相协调。水的处理与控制相协调。l不同的开挖方案，就会形成不同的支护不同的开挖方案，就会形成不同的支护方案，不同的支护体系，设计计算的内方案，不同的支护体系，设计计算的内容不同，安全性和经济性就会不同。容不同，安全性和经济性就会不同。l所以，就从开挖方案开始讲起。所以，就从开挖方案开始讲起。l放坡开挖放坡开挖 l无支撑开挖无支撑开挖 l 重力式挡墙重力式挡墙 l 悬臂式挡墙悬臂式挡墙 l 锚固式挡墙锚固式挡墙l有支撑的开挖有支撑的开挖 l组合型的开挖方案组合型的开挖方案 l放坡开挖的直接费
3、用最少，而且为主体放坡开挖的直接费用最少，而且为主体工程创造了比较宽敞的施工作业空间，工程创造了比较宽敞的施工作业空间，因而工作面宽，工期也比较短，如果场因而工作面宽，工期也比较短，如果场地条件允许，放坡开挖应该是首选的方地条件允许，放坡开挖应该是首选的方案。制约采用放坡开挖的因素主要是周案。制约采用放坡开挖的因素主要是周围场地和开挖深度的限制。放坡需要占围场地和开挖深度的限制。放坡需要占用比较大的场地，在城市或建成区往往用比较大的场地，在城市或建成区往往没有这个条件。没有这个条件。l由于坡体不可避免地会产生一定的位移，如由于坡体不可避免地会产生一定的位移，如果在场地附近有建筑物或市政管线不能
4、承受果在场地附近有建筑物或市政管线不能承受较大的变形，亦常常限制了放坡开挖方法的较大的变形，亦常常限制了放坡开挖方法的采用；开挖深度也是一个制约条件，但开挖采用；开挖深度也是一个制约条件，但开挖深度是相对于土质而言的，如土质比较好，深度是相对于土质而言的，如土质比较好，坡度可以比较陡，占用场地也比较小，深度坡度可以比较陡，占用场地也比较小，深度限制就不那么明显；在软土地区，由于土质限制就不那么明显；在软土地区，由于土质软弱，放坡开挖深度就不能太深。软弱，放坡开挖深度就不能太深。l如整体稳定性允许，可以采用放坡开挖方案如整体稳定性允许，可以采用放坡开挖方案时。但有时受场地的限制，只能取用较陡的时
5、。但有时受场地的限制，只能取用较陡的坡度；如坡面的稳定性不能得到保证时，则坡度；如坡面的稳定性不能得到保证时，则可采用喷锚支护或土钉墙的方案。喷锚支护可采用喷锚支护或土钉墙的方案。喷锚支护和土钉墙从受力机理上讲不同于无支撑的自和土钉墙从受力机理上讲不同于无支撑的自立式挡墙，而是属于坡面加固处理的一种方立式挡墙，而是属于坡面加固处理的一种方法，通过加强土体共同受力的方式来保持坡法，通过加强土体共同受力的方式来保持坡面的稳定性，属于自承支护体系。如果坑底面的稳定性，属于自承支护体系。如果坑底土质比较差，整体稳定性不足，则喷锚支护土质比较差，整体稳定性不足，则喷锚支护和土钉墙的方案就不能采用。和土钉
6、墙的方案就不能采用。l当不能采用放坡开挖方案时，必须选用当不能采用放坡开挖方案时，必须选用围围护结构护结构以支承坑外的土体。在可能的条件以支承坑外的土体。在可能的条件下应尽可能采用下应尽可能采用无支撑开挖无支撑开挖的方案，因为的方案，因为这种方案能提供比较开阔的坑内施工条件这种方案能提供比较开阔的坑内施工条件，便于挖土、运土以及地下室的施工；同，便于挖土、运土以及地下室的施工；同时，也比较经济。时，也比较经济。l重力式挡墙是依靠自身的重力维持其稳定的重力式挡墙是依靠自身的重力维持其稳定的围护结构，由于可以采用价格比较低廉的水围护结构，由于可以采用价格比较低廉的水泥土等材料制作，是一种比较经济的
7、方案。泥土等材料制作，是一种比较经济的方案。在开挖深度不大（如软土地区不大于在开挖深度不大（如软土地区不大于67m），），环境对位移的要求可允许有环境对位移的要求可允许有50mm左右左右的条件下是的条件下是首选方案首选方案，但重力式挡墙的宽度，但重力式挡墙的宽度比较大，在地下室外墙与红线之间的距离过比较大，在地下室外墙与红线之间的距离过小时就很难放得下宽度较大的重力式挡墙。小时就很难放得下宽度较大的重力式挡墙。l悬臂式挡墙是依靠自身的刚度和强度就能维悬臂式挡墙是依靠自身的刚度和强度就能维持其稳定的围护结构，由于围护结构承受比持其稳定的围护结构，由于围护结构承受比较大的弯矩，需要采用钢筋混凝土材
8、料。当较大的弯矩，需要采用钢筋混凝土材料。当重力式挡墙因场地宽度不够而不能采用时，重力式挡墙因场地宽度不够而不能采用时，悬臂式挡墙就能克服这个缺点，可以在悬臂式挡墙就能克服这个缺点，可以在1.52m的的狭窄范围内安置狭窄范围内安置悬臂式挡墙。但悬臂式悬臂式挡墙。但悬臂式挡墙的挡墙的位移比较大位移比较大，难以满足周边环境的严，难以满足周边环境的严格要求，同时在开挖深度较大时墙身弯矩很格要求，同时在开挖深度较大时墙身弯矩很大，因此适用的开挖深度也不深。大，因此适用的开挖深度也不深。l锚固式挡墙是依靠锚固式挡墙是依靠锚杆传递的拉力锚杆传递的拉力来维持其来维持其稳定的围护结构，对于深基坑可以采用多道稳
9、定的围护结构，对于深基坑可以采用多道锚杆来平衡土压力，因而可以适用于开挖得锚杆来平衡土压力，因而可以适用于开挖得很深的基坑。锚固式挡墙分为拉锚式和土层很深的基坑。锚固式挡墙分为拉锚式和土层锚杆式两种，拉锚常用于钢板桩顶部的锚固锚杆式两种，拉锚常用于钢板桩顶部的锚固，或作为辅助的锚固措施；土层锚杆要求具，或作为辅助的锚固措施；土层锚杆要求具有比较好的地质条件，同时还必须有足够开有比较好的地质条件，同时还必须有足够开阔的场地条件或者容许锚杆可以伸入红线以阔的场地条件或者容许锚杆可以伸入红线以外的土层中。外的土层中。自承支护体系的术语比较 土钉支护 土锚支护 喷锚网支护 锚钉支护 术语 土钉墙 强度
10、稳定型 控制变形型 锚杆支护 锚索支护 基本概念 加固 锚固、加固 锚固 预应力 无 无 有 边坡滑动面 验算依据 设计前提 自由段 无 无 有 有效锚固段 无 有 有 有效锚固段埋深 根据需要 4m 更深 筋体面层定位 不严格，允许有较大偏差 严格 更严格 筋体拉力大小 很小 一般 大 更大 筋体内力分布 枣核形分布 在自由段内相同 基坑开挖深度 12m 20m 适用土类 良质土 良质土或劣质土 布置密度 短而密 长而密 定点 定点 面层荷载 表面崩落荷载 滑移体施加荷载的一部分 滑移体施加全部荷载 面部结构 多用喷锚混凝土面层 多用墙、桩 最佳倾角 515 水平 1535 雨季敏感程度 敏
11、感 不敏感 影响很少 稳定性 外部稳定 内部稳定 l在不具备采用土层锚杆条件的场地，深在不具备采用土层锚杆条件的场地，深基坑只能采取有支撑开挖的方案，但是基坑只能采取有支撑开挖的方案，但是深基坑的平面尺寸一般都比较大，给支深基坑的平面尺寸一般都比较大，给支撑的设置带来了困难；由于支撑和挖土撑的设置带来了困难；由于支撑和挖土的工序互相交叉，形成许多各具特色的的工序互相交叉，形成许多各具特色的支护开挖方案。支护开挖方案。l这是最基本的方法，按照结构受力分析这是最基本的方法，按照结构受力分析和便于施工的原则布置每道支撑的位置，和便于施工的原则布置每道支撑的位置，在深度方向分层挖土与支撑设置交替施工。
12、在深度方向分层挖土与支撑设置交替施工。l挖第挖第1 1层土层土 浇筑第浇筑第1 1道支撑道支撑 挖挖第第2 2层土层土 浇筑第浇筑第2 2道支撑道支撑 挖第挖第3 3层层土土 浇筑底板。浇筑底板。工况工况1工况工况2工况工况3工况工况4工况工况5工况工况6l设计时要按照上述工况进行分别验算，设计时要按照上述工况进行分别验算，施工时要严格按照设计规定的程序实施施工时要严格按照设计规定的程序实施，才能保证围护结构的稳定性和控制变，才能保证围护结构的稳定性和控制变形。在平面上按设定的挖土与设置支撑形。在平面上按设定的挖土与设置支撑流程由一侧向另一侧推进，也可以由中流程由一侧向另一侧推进，也可以由中部
13、向两侧推进，但每一层作业作为一个部向两侧推进，但每一层作业作为一个工况考虑进行计算，忽略平面上流程的工况考虑进行计算，忽略平面上流程的时间差对围护结构受力的影响。时间差对围护结构受力的影响。l对于平面面积很大的基坑，采用分层开对于平面面积很大的基坑，采用分层开挖、分层支护的方法在技术和经济上都挖、分层支护的方法在技术和经济上都不太合理。由于支撑的长度很长，为了不太合理。由于支撑的长度很长，为了增大支撑刚度，需要加大支撑截面和侧增大支撑刚度，需要加大支撑截面和侧向支撑，使支撑的造价很高，而且一层向支撑，使支撑的造价很高，而且一层平面的挖土量也很大，前后延续的时间平面的挖土量也很大，前后延续的时间
14、比较长，这就需要在平面上加以划分。比较长，这就需要在平面上加以划分。l中心岛法是平面划分的一种考虑，它结合中心岛法是平面划分的一种考虑，它结合将厚底板分设后浇带的划分，将平面分成将厚底板分设后浇带的划分，将平面分成两个部分，中心部分先施工，此时先施工两个部分，中心部分先施工，此时先施工的面积比较小，而且具有放坡的余地，可的面积比较小，而且具有放坡的余地，可以在坑内按照放坡办法施工，在中心部分以在坑内按照放坡办法施工，在中心部分浇筑底板以及地下室的部分结构（如核心浇筑底板以及地下室的部分结构（如核心筒、剪力墙或柱）以后，再分层开挖四周筒、剪力墙或柱）以后，再分层开挖四周的留土，分层将支撑连接到已
15、建成的底板的留土，分层将支撑连接到已建成的底板或地下室的构件上去。或地下室的构件上去。第一阶段，放坡，浇筑中间部分地下室第一阶段，放坡，浇筑中间部分地下室第二阶段，对周围部分采用分层开挖分层支撑方第二阶段，对周围部分采用分层开挖分层支撑方法施工法施工.底板底板地下室梁板地下室梁板支撑支撑l在方案设计时，可以根据工程的具体情在方案设计时，可以根据工程的具体情况将上述几种方法加以组合，以发挥各况将上述几种方法加以组合，以发挥各自的优点，形成最经济合理的方案。可自的优点，形成最经济合理的方案。可以在立面上组合，也可以在平面上组合以在立面上组合，也可以在平面上组合。l立面组合主要是指为了减少围护结构支
16、承立面组合主要是指为了减少围护结构支承的开挖深度，将围护结构顶面的标高压低的开挖深度，将围护结构顶面的标高压低后形成上部是放坡，下部是支锚的组合断后形成上部是放坡，下部是支锚的组合断面。围护结构顶面标高压低以后，可以减面。围护结构顶面标高压低以后，可以减少围护结构的工程量，减少支锚的数量；少围护结构的工程量，减少支锚的数量；上部的处理方法视标高降低的数量和土质上部的处理方法视标高降低的数量和土质条件而定，以保持上部开挖面的稳定为原条件而定，以保持上部开挖面的稳定为原则。如降低则。如降低1 m左右，可以不放坡，采用砖左右，可以不放坡，采用砖砌挡墙保护；如标高压低较多，则可采取砌挡墙保护；如标高压
17、低较多，则可采取放坡的办法，也可以采用喷锚护坡的办法放坡的办法，也可以采用喷锚护坡的办法。立面组合的方案可以有效地减少基坑工。立面组合的方案可以有效地减少基坑工程的难度，明显降低造价。程的难度，明显降低造价。立面组合立面组合l平面组合是指在基坑的几个侧面采用不同平面组合是指在基坑的几个侧面采用不同的方法，根据各个侧面场地宽余程度的不的方法，根据各个侧面场地宽余程度的不同，采取不同的方法。在场地比较宽敞的同，采取不同的方法。在场地比较宽敞的部位尽可能采用放坡的办法，场地能容纳部位尽可能采用放坡的办法，场地能容纳重力式的地方尽量采用重力式挡墙，在实重力式的地方尽量采用重力式挡墙，在实在放不下重力式
18、挡墙的部位才采用排桩式在放不下重力式挡墙的部位才采用排桩式。这样做的目的是为了节省造价，但在技。这样做的目的是为了节省造价，但在技术上带来了一定的困难，主要是在不同型术上带来了一定的困难，主要是在不同型式的结构连接处需要做好构造处理，这些式的结构连接处需要做好构造处理，这些部位往往是最薄弱的环节，也是最容易产部位往往是最薄弱的环节，也是最容易产生事故的地方。生事故的地方。l工程名称：工程名称：上海东方明珠广播电视塔上海东方明珠广播电视塔l地点：地点：上海浦东上海浦东l基坑尺寸：基坑尺寸：基底面积基底面积2700m2，开挖深度开挖深度12.5m，局部电梯井部位深度局部电梯井部位深度19.5ml围
19、护结构：围护结构：采用采用二次开挖，三级支护，二级降水二次开挖，三级支护，二级降水的方案的方案。先在地面设置第一级轻型井点，然后将基。先在地面设置第一级轻型井点，然后将基坑大开挖至坑大开挖至5.3m，放坡放坡1:1.5，土坡采用细石混土坡采用细石混凝土护坡，在凝土护坡，在5.3m基坑内进行沉桩和打设钢板桩基坑内进行沉桩和打设钢板桩；沿坡脚布置第二级轻型井点，进行第二阶段挖土；沿坡脚布置第二级轻型井点，进行第二阶段挖土，按先撑后挖原则设置二道内支撑，完成，按先撑后挖原则设置二道内支撑，完成12.5m的基坑开挖，最后对深坑进行第三级支护。的基坑开挖，最后对深坑进行第三级支护。l支撑情况：支撑情况：
20、二道钢支撑二道钢支撑l实测结果：实测结果：边坡水平位移不大于边坡水平位移不大于50mm，钢板桩上钢板桩上口水平位移不大于口水平位移不大于50mm，下部位移较大，局部达下部位移较大，局部达400mm，立柱最大上拔量立柱最大上拔量120mml比较造价：比较造价：费用为常规深基坑施工的费用为常规深基坑施工的三分之一三分之一l挖土速度：挖土速度：工期为常规深基坑施工的工期为常规深基坑施工的三分之一三分之一l方案评述：方案评述：l对于场地周围环境要求不高的基坑工程，在立面上对于场地周围环境要求不高的基坑工程，在立面上采取放坡和钢板桩支护相结合的方案，将深基坑转采取放坡和钢板桩支护相结合的方案，将深基坑转
21、化为开挖深度相对较浅的基坑，技术难度和工程量化为开挖深度相对较浅的基坑，技术难度和工程量都有降低，从而缩短了工期，大幅度降低造价，这都有降低，从而缩短了工期，大幅度降低造价，这个方案的思路是可取的。个方案的思路是可取的。确定了开挖方案以后，根据开挖方案的确定了开挖方案以后，根据开挖方案的要求选择围护结构，从总体来说，围护要求选择围护结构，从总体来说，围护结构按材料和施工方法大体分为三种类结构按材料和施工方法大体分为三种类型，即型，即水泥土搅拌桩、排桩式围护结构水泥土搅拌桩、排桩式围护结构和地下连续墙和地下连续墙。l选择围护结构时应考虑开挖深度、地质选择围护结构时应考虑开挖深度、地质条件、地下水
22、条件、施工条件和工程要条件、地下水条件、施工条件和工程要求等因素综合确定。求等因素综合确定。各种围护结构的适宜性评价 围护结构 工程条件 水泥土搅拌桩 排桩式（灌注桩）地下连续墙 开挖深度小于 6 7m 可以采用 不经济 不考虑 开挖深度 7 12 m 不能采用 适宜于采用 不经济 开挖深度大于 10 m 不能采用 不合理 适宜于采用 地下水位高 适宜于采用 加止水帷幕 适宜于采用 孔隙比及液性指数均小于 1 的粘性土 不适宜于采用 适宜于采用分离式排桩 适宜于采用 软土 适宜于采用 适宜于采用连续式排桩 适宜于采用 围护结构兼作永久性结构的一部分 不适宜于采用 不适宜于采用 适宜于采用 场地
23、特别狭窄且环境要求非常高 不适宜于采用 不一定适宜于采用 适宜于采用 围护结构的造价比较 开挖深度 m 4.5 5 10 14 18 围护结构 搅拌桩 排桩 排桩 连续墙 连续墙 单价（元/延米）7300 11100 23200 50400 80000 围护结构的经济比较围护结构的经济比较如按单方造价，连续墙每一立方米的费用明显如按单方造价，连续墙每一立方米的费用明显地高于排桩，这是因为连续墙施工设备的费用地高于排桩，这是因为连续墙施工设备的费用比较高的缘故。比较高的缘故。l根据上海市根据上海市1990年代的建筑工程预算定额，年代的建筑工程预算定额，地下连续墙施工时成槽机设备的费用相当于地下连
24、续墙施工时成槽机设备的费用相当于灌注桩施工钻机费用的灌注桩施工钻机费用的2倍。可见在适宜于倍。可见在适宜于用排桩的场合采用地下连续墙是不经济的，用排桩的场合采用地下连续墙是不经济的，只有在开挖深度很大，环境要求特别高，采只有在开挖深度很大，环境要求特别高，采用排桩式围护结构非常不合理时才采用地下用排桩式围护结构非常不合理时才采用地下连续墙作围护结构；为了充分发挥地下连续连续墙作围护结构；为了充分发挥地下连续墙的作用，提高经济效益，将地下连续墙围墙的作用，提高经济效益，将地下连续墙围护结构兼作永久性结构的一部分是比较合理护结构兼作永久性结构的一部分是比较合理的方案。的方案。12m左右深基坑围护方
25、案比较 围护类型 SMW 工法 钻孔灌注桩加止水帷幕 地下连续墙 方案 24m 桩 长，型 钢700300，1200800围檩，3 道609 钢管支撑 24m 桩长，钻孔灌注桩8001000，1200800 围檩，3 道609 钢管支撑 24m 桩长，宽度 800地 下 连 续 墙，1200800 围檩，3 道609 钢管支撑 围护费用 17000/延米 19000/延米 32000/延米 工期 10 延米/天 3 延米/天 16 延米/天 SMW工法具有费用低、功效高的优势工法具有费用低、功效高的优势78m左右深基坑围护（桩长 15m）方案比较 综合造价 造价比 钢板桩 拉森 IV 型，小咬
26、口，3135 1.00 SMW 工法 850 三轴搅拌机，H700300 6375 2.03 钻孔桩 600700 9240 2.95 地下连续墙 600mm厚度，长度 14m 12600 4.02 l在水泥搅拌桩墙体的两侧或一侧加钻孔灌注桩，在水泥搅拌桩墙体的两侧或一侧加钻孔灌注桩，形成组合断面以实现对深度大于形成组合断面以实现对深度大于7 m的深基坑采的深基坑采用无内支撑的重力式挡墙（改良的重力式挡墙）用无内支撑的重力式挡墙（改良的重力式挡墙）或简易支撑的挡墙方案。开始时，在水泥土中加或简易支撑的挡墙方案。开始时，在水泥土中加筋作为一种技术措施采用，用廉价的毛竹插入水筋作为一种技术措施采用
27、，用廉价的毛竹插入水泥土中。发展至采用钻孔灌注桩加筋已经不是一泥土中。发展至采用钻孔灌注桩加筋已经不是一种技术措施，而是一种组合结构，这种方案的最种技术措施，而是一种组合结构，这种方案的最大优点是造价便宜。但这种复合型的结构内力计大优点是造价便宜。但这种复合型的结构内力计算方法尚需进一步研究，钻孔灌注桩的布置原则算方法尚需进一步研究，钻孔灌注桩的布置原则也需进一步明确。也需进一步明确。l实例实例2 水泥搅拌桩墙体加钻孔灌注桩水泥搅拌桩墙体加钻孔灌注桩l工程名称：工程名称：上海新亚汤臣大酒店上海新亚汤臣大酒店l地点：上海浦东地点：上海浦东l基坑尺寸：基底面积基坑尺寸：基底面积6000m2，开挖深
28、度开挖深度8.6m，局部开挖深度局部开挖深度11.2m；l围护结构：宽度围护结构：宽度4.25.2m的重力式挡墙，的重力式挡墙，墙身每隔墙身每隔3m设置一根直径设置一根直径600mm的钻孔灌的钻孔灌注桩加强；注桩加强；l支撑情况：在地面下支撑情况：在地面下2.5m处设置钢筋混凝处设置钢筋混凝土环形支撑。土环形支撑。l实测结果：实测结果：实测最大水平位移实测最大水平位移32mml方案评述：方案评述：l在水泥搅拌桩重力式挡墙中采用钻孔灌在水泥搅拌桩重力式挡墙中采用钻孔灌注桩加强，并可以设置支撑以避免重力注桩加强，并可以设置支撑以避免重力式挡墙位移过大的缺点；在式挡墙位移过大的缺点；在8.6m开挖深
29、开挖深度的基坑中，一般的排桩支护需要设置度的基坑中，一般的排桩支护需要设置二道支撑，而在复合式的围护结构中只二道支撑，而在复合式的围护结构中只需一道支撑，可以节省造价，且水平位需一道支撑，可以节省造价，且水平位移也不大。移也不大。l由地下连续墙构成的由地下连续墙构成的T字形断面或字形断面或 字形字形断面，成为断面，成为自立式围护结构自立式围护结构。如上海耀。如上海耀华皮尔金顿浮法玻璃熔窑无支撑格形地华皮尔金顿浮法玻璃熔窑无支撑格形地下连续墙工程。大型玻璃熔窑是浮法生下连续墙工程。大型玻璃熔窑是浮法生产线的关键部位，平面尺寸为产线的关键部位，平面尺寸为90m50m，开挖深度为开挖深度为13m。围
30、护结构采用由围护结构采用由T字字形槽段组成的格形结构，由内墙、外墙形槽段组成的格形结构，由内墙、外墙、剪力墙、墙顶圈梁和格内的土体共同、剪力墙、墙顶圈梁和格内的土体共同承受水平荷载，成为重力式结构。承受水平荷载，成为重力式结构。l实例实例3 无支撑格形地下连续墙无支撑格形地下连续墙l工程名称：工程名称：上海耀华皮尔金顿浮法玻璃熔窑上海耀华皮尔金顿浮法玻璃熔窑l地点：上海浦东地点：上海浦东l基坑尺寸：基坑尺寸：长长90m，宽宽50m，周长周长280m，开挖深开挖深度度12.8ml围护结构：围护结构：内墙采用厚度为内墙采用厚度为0.8m的的T形槽段和肋形槽段和肋墙组成，翼墙长墙组成，翼墙长6.0m
31、，深深22m；肋墙长肋墙长2.5m，厚厚0.6m，深深15.1m。外墙由外墙由T形槽段和板墙组成，墙形槽段和板墙组成，墙厚厚0.6m。剪力墙厚度为剪力墙厚度为0.6m。l支撑情况：支撑情况：无支撑无支撑l实测结果：实测结果：外墙墙顶水平位移外墙墙顶水平位移110mm，内墙墙顶内墙墙顶水平位移水平位移80mm外墙最大沉降外墙最大沉降19mm，内墙最大沉内墙最大沉降降6mm；l比较造价：与钢筋混凝土角对撑比较节省一半造价；比较造价：与钢筋混凝土角对撑比较节省一半造价；与型钢支撑相比可节省造价与型钢支撑相比可节省造价 30%；l挖土速度：挖土速度：13.5万土方，用万土方，用32天完成，平均每天天完
32、成，平均每天4500 m3，最高最高7000m3l 方案评述：方案评述：l 无支撑格形地下连续墙围护结构是一种无支撑格形地下连续墙围护结构是一种依靠格内土依靠格内土体自重增加稳定性的重力式挡墙体自重增加稳定性的重力式挡墙。其结构由内墙、外。其结构由内墙、外墙和剪力墙组成，可以认为，内墙是直接承受水土压墙和剪力墙组成，可以认为，内墙是直接承受水土压力的主要挡土结构，通过剪力墙与外墙连接，剪力墙力的主要挡土结构，通过剪力墙与外墙连接，剪力墙的作用相当于拉杆，而外墙相当于锚碇墙；但实际上的作用相当于拉杆，而外墙相当于锚碇墙；但实际上是具有一定刚度的整体结构与格内土体共同作用。基是具有一定刚度的整体结
33、构与格内土体共同作用。基坑开挖时墙顶位移大于有内支撑的基坑，但不影响安坑开挖时墙顶位移大于有内支撑的基坑，但不影响安全和使用，且能缩短工期，节省造价。全和使用，且能缩短工期，节省造价。l平面分区开挖的目的是为了总体上满足平面分区开挖的目的是为了总体上满足工期要求或者为了分期投资的目的。工期要求或者为了分期投资的目的。l平面分区包括地下室同一个平面和不同平面分区包括地下室同一个平面和不同底标高两种不同的情况。底标高两种不同的情况。l但分区开挖必须设置区域之间的分隔围但分区开挖必须设置区域之间的分隔围护结构，这部分费用是额外增加的，比护结构，这部分费用是额外增加的，比整体开挖肯定费用贵。需要进行技
34、术经整体开挖肯定费用贵。需要进行技术经济比较才能确定。济比较才能确定。l基坑开挖面积基坑开挖面积20000m2，地下三层，基坑地下三层，基坑开挖至开挖至-15.1m，四道支撑。四道支撑。l为了不使裙房的基坑施工影响主楼的工期，为了不使裙房的基坑施工影响主楼的工期，采用主楼和裙房分区开挖施工方案。采用主楼和裙房分区开挖施工方案。l裙房外围采用地下连续墙，两墙合一。主裙房外围采用地下连续墙，两墙合一。主楼与裙房之间用钻孔灌注桩分隔，准备后楼与裙房之间用钻孔灌注桩分隔，准备后期拆除，打通地下室。期拆除，打通地下室。l主楼裙房都采用顺作法施工。主楼裙房都采用顺作法施工。l基坑开挖面积基坑开挖面积225
35、00m2，地下三层，基坑地下三层，基坑开挖至开挖至-18.45m，四道支撑。四道支撑。l也采用主楼和裙房分区开挖施工方案。也采用主楼和裙房分区开挖施工方案。l裙房外围采用地下连续墙，两墙合一。裙房外围采用地下连续墙，两墙合一。主楼与裙房之间用钻孔灌注桩分隔，准主楼与裙房之间用钻孔灌注桩分隔，准备后期拆除，打通地下室。备后期拆除，打通地下室。l采用主楼顺作，裙房逆作的方法施工，采用主楼顺作，裙房逆作的方法施工，可以节省支撑。可以节省支撑。l实例实例6.大直径圆形钢筋混凝土内支撑之一大直径圆形钢筋混凝土内支撑之一l工程名称：工程名称：万都大厦万都大厦l地点：地点：上海虹桥开发区上海虹桥开发区l主体
36、结构：主体结构：54层主楼，层主楼，4层裙房，层裙房，2层地下室层地下室l基坑尺寸：基坑尺寸：长长137.9m，宽宽112.3m，周长周长476m，基基坑面积坑面积1255m2，开挖深度开挖深度12.8ml支撑尺寸：支撑尺寸：两道圆形钢筋混凝土内支撑，直径两道圆形钢筋混凝土内支撑，直径92.3m，平面布置见图平面布置见图l实测结果：实测结果：上道圆形支撑平均轴力上道圆形支撑平均轴力17500kN；下道下道圆形支撑平均轴力圆形支撑平均轴力19500kN；平行位移平行位移3.9 6.7mm；立柱平均上浮立柱平均上浮23.8mm；围护结构（排桩）围护结构（排桩）最大沉降最大沉降22.7mm，水平位移
37、水平位移6.7mm；管线最大沉降管线最大沉降47.1mm。l比较造价：比较造价：与钢筋混凝土角对撑比较节与钢筋混凝土角对撑比较节省一半造价；与型钢支撑相比可省一半造价；与型钢支撑相比可节省造价节省造价30%；l挖土速度：挖土速度：13.5万土方，用万土方，用32天完成，平天完成，平均每天均每天4500 m3，最高最高7000m3l方案评述：方案评述：l 圆形钢筋混凝土内支撑是一种受力性能圆形钢筋混凝土内支撑是一种受力性能好、布置合理的支撑体系；所形成的敞开好、布置合理的支撑体系；所形成的敞开空间，为挖土和混凝土浇筑施工提供了非空间，为挖土和混凝土浇筑施工提供了非常方便的条件，同时又减少了混凝土
38、支撑常方便的条件，同时又减少了混凝土支撑的工程量节省造价、缩短了工期，是一举的工程量节省造价、缩短了工期，是一举数得的事。数得的事。l实例实例7.大直径圆形钢筋混凝土内支撑之二大直径圆形钢筋混凝土内支撑之二l工程名称：工程名称：天津今晚报大厦天津今晚报大厦l地点：地点：天津南开区天津南开区l主体结构：主体结构：38层主塔楼，层主塔楼，2层地下室层地下室l基坑尺寸：基坑尺寸：平面不规则，最大尺寸为长平面不规则，最大尺寸为长134m，宽宽115m，周长周长500m，开挖深度开挖深度9ml围护结构：围护结构：钻孔灌注桩，桩径钻孔灌注桩，桩径800mm，桩长桩长19.7ml支撑尺寸：支撑尺寸：一道圆形
39、钢筋混凝土内支撑，直一道圆形钢筋混凝土内支撑，直径径66m，断面断面2000mm1000mm，36根放射形根放射形钢管支撑。钢管支撑。l实测结果：钢管支撑轴力实测结果：钢管支撑轴力1500kN2000kNl 圆形支撑变形为圆形支撑变形为50 30mml 坑底回弹量坑底回弹量24mml 围护结构（排桩）最大位移围护结构（排桩）最大位移112mm，一般在一般在4070mml 管线最大沉降管线最大沉降47.1mml方案评述：方案评述：l天津与上海同时发展了圆环形内支撑体系，天津与上海同时发展了圆环形内支撑体系，这两个实录有异曲同工之妙。这两个实录有异曲同工之妙。l实例实例8.三围檩二支撑的钢筋混凝土
40、内支撑体系三围檩二支撑的钢筋混凝土内支撑体系l工程名称：工程名称：外滩京城外滩京城l地点：地点：上海北京东路上海北京东路l主体结构：主体结构：建筑面积建筑面积213,376m2；l基坑尺寸：基坑尺寸：基坑面积基坑面积13万万m2，开挖深度开挖深度12.5m，局部局部14.25m；l支撑尺寸：支撑尺寸：两道钢筋混凝土内支撑，第两道钢筋混凝土内支撑，第2道支道支撑与两道围檩连接见图撑与两道围檩连接见图；l比较造价：比较造价：与与3道支撑方案相比，节省造价道支撑方案相比，节省造价803万元；万元；l挖土速度：挖土速度：16万土方，用万土方，用88天完成，平天完成，平均每天均每天2500 m3，最高每
41、天最高每天4500m3，与与3道道支撑方案相比缩短挖土工期支撑方案相比缩短挖土工期5个月。个月。l 方案评述：方案评述：支撑竖向布置方案既要满支撑竖向布置方案既要满足围护结构变形和强度的要求，间距不能足围护结构变形和强度的要求，间距不能太大；但必须便于机械化施工，为了满足太大；但必须便于机械化施工，为了满足汽车在支撑上通行的净空要求，需要加大汽车在支撑上通行的净空要求，需要加大支撑竖向间距。将一道支撑支承在两道围支撑竖向间距。将一道支撑支承在两道围檩上，既加大支撑的竖向间距，又不改变檩上，既加大支撑的竖向间距，又不改变围护结构的计算支点间距，本例是一个创围护结构的计算支点间距，本例是一个创造，
42、改变了支撑布置的固有格局。造，改变了支撑布置的固有格局。支撑与围檩连接的节点支撑与围檩连接的节点l降水是在地下水位比较高的地区进行基坑降水是在地下水位比较高的地区进行基坑工程设计时面临的一个重要问题。采取何工程设计时面临的一个重要问题。采取何种方案主要取决于水文地质条件及周边环种方案主要取决于水文地质条件及周边环境的要求。从施工来说则要求提供一个比境的要求。从施工来说则要求提供一个比较干燥的坑内施工环境，为此应使地下水较干燥的坑内施工环境，为此应使地下水位低于基坑底面位低于基坑底面0.51.0m左右。如地下水左右。如地下水位高于这个位置，需要采取降水的措施，位高于这个位置，需要采取降水的措施，
43、降水的方法很多，都可以达到这个目的。降水的方法很多，都可以达到这个目的。l选择降水方案时应考虑以下几个问题：选择降水方案时应考虑以下几个问题：l1.基坑降水深度的要求；基坑降水深度的要求；l2.场地地质条件，土层的渗透特性，地下场地地质条件，土层的渗透特性，地下水的类型、流向和补给条件；水的类型、流向和补给条件；l3.环境条件，场地周围的建筑物和市政管环境条件，场地周围的建筑物和市政管线的位置、类型、对沉降的要求；线的位置、类型、对沉降的要求；l4.气象条件，雨季、特别是暴雨季节和暴气象条件，雨季、特别是暴雨季节和暴雨量；雨量；l5.施工单位所拥有的降水设备和数量；施工单位所拥有的降水设备和数
44、量；l6.电源条件，需保证有稳定的电源或备电源条件，需保证有稳定的电源或备用电源，以免断电时基坑积水而坍塌。用电源，以免断电时基坑积水而坍塌。降水方案比较 方 案 配合措施 优点 缺点 适用条件 坑内降水 止水帷幕 坑外水位不下降 形成向坑内水头差 环境要求高 无止水帷幕 有利边坡稳定 坑外水位下降 环境要求不高 坑外降水 有止水帷幕 减少围护的侧压力 坑外水位下降 环境要求不高 l工程概况：基坑由连接井和风井组成，工程概况：基坑由连接井和风井组成，连续墙入土深度连续墙入土深度42m46m，开挖最大深开挖最大深度度30.35m。l降水要求：要求疏干三层含水层的地下降水要求：要求疏干三层含水层的
45、地下水。水。l连接井布设六口降水井与二口观测井，连接井布设六口降水井与二口观测井，l风井布设十二口降水井与一口观测井。风井布设十二口降水井与一口观测井。l井深：连接井井深：连接井50m，风井风井47m，降水井开降水井开孔直径孔直径700mm，井管直径井管直径273mm，滤管滤管总长度总长度20m。l采用采用18台水泵台水泵,每台出水能力每台出水能力10m3/h。l持续七个半月降水，连接井中水位降至持续七个半月降水，连接井中水位降至26m，风井降至风井降至22m，基坑内实现了基坑内实现了干施工。干施工。l地面沉降小于地面沉降小于50mm，对周边的影响很小。对周边的影响很小。l项项 目：目：上海友
46、谊商店主楼上海友谊商店主楼l地地 点：点：上海北京东路上海北京东路l工程概况：工程概况：主楼为升板结构，长主楼为升板结构，长82m，宽宽34m，高高33m，基础采用筏板基础，基基础采用筏板基础，基坑开挖深度为地面下坑开挖深度为地面下3.4m4.2m；东侧东侧10 m处为处为6层框架结构、筏板基础的上海人层框架结构、筏板基础的上海人民广播电台大楼，降水时需重点加以保民广播电台大楼，降水时需重点加以保护。护。l地质条件：地质条件：硬壳层下为灰色砂质粉土和硬壳层下为灰色砂质粉土和灰色淤泥质粘土灰色淤泥质粘土。l渗透系数比较大，影响的范围广，上海渗透系数比较大，影响的范围广，上海人民广播电台大楼就在影
47、响范围之内，人民广播电台大楼就在影响范围之内，必须采取保护措施。必须采取保护措施。l场地地处黄浦江和苏州河交汇处，北距场地地处黄浦江和苏州河交汇处，北距苏苏州河州河60 m，东距黄浦江东距黄浦江120 m，地下水地下水补充的水源充沛，是降水的不利因素。补充的水源充沛，是降水的不利因素。l主楼基础位于第主楼基础位于第1层灰色砂质粉土内，层灰色砂质粉土内，渗透系数比较大，降水的影响范围也比渗透系数比较大，降水的影响范围也比较大，势必影响上海人民广播电台大楼，较大，势必影响上海人民广播电台大楼，为确保其安全，需在降水的同时进行回为确保其安全，需在降水的同时进行回灌，使上海人民广播电台大楼下的水位灌，
48、使上海人民广播电台大楼下的水位不明显下降。不明显下降。l 为减少对相邻建筑物的影响，采用了比为减少对相邻建筑物的影响，采用了比较短的较短的6m长的轻型井点管，涌水量按公长的轻型井点管，涌水量按公式计算，得式计算，得Q=76 m3/d；井点系统周长井点系统周长258m，布置三套轻型井布置三套轻型井点，真空泵型号点，真空泵型号选用选用W4-1。l在基坑东侧与上海人民广播电台大楼之在基坑东侧与上海人民广播电台大楼之间设置一排回灌井，按要求回灌后保持间设置一排回灌井，按要求回灌后保持原地下水位，动水位为原地下水位，动水位为6.5m，则求得回则求得回灌量为灌量为19.49m3/d。回灌井点长度取回灌井点
49、长度取8 m，间距间距3 m，共布置共布置13根回灌井点管，回灌根回灌井点管，回灌井点距降水井点井点距降水井点7 m，距大楼距大楼3 m。为对为对上海人民广播电台大楼不致产生任何影上海人民广播电台大楼不致产生任何影响，在降水前一天就开始了回灌。响，在降水前一天就开始了回灌。l在降水开始后在降水开始后1个月左右涌水量趋于稳定，个月左右涌水量趋于稳定，前前45天的平均涌水量为天的平均涌水量为70 m3/d，以后稳定以后稳定在在60 m3/d左右，坡脚处的地下水位一直保左右，坡脚处的地下水位一直保持在持在4.5m5.5m范围内，满足了基坑施工的范围内，满足了基坑施工的要求。要求。l回灌区的地下水位一
50、直保持在原地下水位左回灌区的地下水位一直保持在原地下水位左右，回灌水量在最初几天里比较小，以后逐右，回灌水量在最初几天里比较小，以后逐步增大，至降水稳定时，回灌量也趋稳定。步增大，至降水稳定时，回灌量也趋稳定。回灌正常时，回回灌正常时，回灌量在灌量在1822 m3/d之间。之间。l典型方案比较典型方案比较l 两个工程的地点都在上海浦东新区，相距约两个工程的地点都在上海浦东新区，相距约1500m，地质条件相仿。，地质条件相仿。l 工程工程A为新世纪商厦，基坑开挖深度为新世纪商厦，基坑开挖深度8.11 11.5 m，采用水泥搅拌桩重力式围护结构，围护墙体宽度，采用水泥搅拌桩重力式围护结构，围护墙体
