1、高层建筑深基坑支护技术主讲人：宋维举2016年3月目前我国基坑及其围护状况总的说来具有以下特目前我国基坑及其围护状况总的说来具有以下特点。点。深、差、密、多、低导致基坑工程事故的主要原因如下:(1)设计理论不完善。许多计算方法尚处于半经验阶段，理论计算结果尚不能很好反映工程实际情况。(2)设计者概念不清、方案不当、计算漏项或错误。(3)设计、施工人员经验不足。实践表明，工程经验在决定基坑支护设计方案和确保施工安全中起着举足轻重的作用。广州市海珠广场工地基坑坍塌事件 杭州萧山湘湖段地铁基坑事故上海“莲花河畔景苑”在建楼房整体倒塌 6月27日6时左右，上海闵行区“莲花河畔小区”一栋在建13层住宅楼
2、整体倒塌。这是建国以来建筑业最令人恐怖的倒楼事件。两侧压力差产生的水平力超过了桩基的抗侧能力 骇人听闻的上海倒楼事件令土木人蒙羞，开发商、承包商、监理工程师和负有监管职责的政府官员将被钉在土木建设史的耻辱柱上基坑为什么会发生事故？边坡过陡；雨水、地下水渗入基坑；基坑上口边缘堆载过大；土方开挖顺序、方法未遵守“从上至下、分层开挖；开槽支撑、先撑后挖”的原则。造成土壁塌方的原因一般基坑的支护方法一般基坑的支护方法 简易支护 斜柱支撑适用于深度不大的大型基坑或机械挖土时使用适用于深度不大的大型基坑或用机械挖土不能安设横（斜）撑时使用 锚拉支撑土压分布 基坑工程是为保护基坑施工、地下结构的安全和周边环
3、境不基坑工程是为保护基坑施工、地下结构的安全和周边环境不受损害而采取的支护、基坑土体加固、地下水控制、开挖，基坑受损害而采取的支护、基坑土体加固、地下水控制、开挖，基坑周围的环境保护等工程的总称，包括勘察、设计、施工、监测、周围的环境保护等工程的总称，包括勘察、设计、施工、监测、试验等。试验等。基坑开挖的施工工艺 放坡开挖（简单、经济、基坑深度、放坡空间）支护开挖（城市中心建筑物稠密）支护开挖基坑工程内容 勘察（岩土、水文、周边环境）支护结构设计与施工 控制水位 土方开挖（如何组织、土方工程的施工方案，确定挖土机械、挖土的工况、挖土的顺序、土方外运方法）监测 周围环境保护基坑支护结构设计原则
4、安全可靠（自身、基坑、周围建筑）经济合（经济合理）施工便利（技术可行）基坑支护结构设计方法：承载能力极限状态设计方法最大承载能力失稳、变形 正常使用极限状态设计方法（更为严格）妨碍地下结构施工周边环境正常使用 岩土勘察 水文地质勘察 周边环境勘察支护结构设计支护结构设计u支护结构选型 围护墙选型 支撑体系选型u支护结构（围护墙、支撑系统）计算支护结构由挡土结构、锚撑结构组成。当支护结构不能起到止水作用时，可同时设置止水帷幕或采取坑内外降水。深基坑的支护深基坑支护的基本要求：确保支护结构能起挡土作用，基坑边坡保持稳定；确保相邻的建（构）筑物、道路、地下管线的安全，不因土体的变形、沉陷、坍塌受到危
5、害；通过排水降水等措施，确保基础施工在地下水位以上进行。上海环球金融中心基础施工地铁车站的深基坑支护 钢结构支撑 钢筋混凝土支撑 钢管支撑 型钢支撑钢筋混凝土支撑：钢筋混凝土支撑：对撑、角撑、桁架式支撑；圆形、拱形、椭圆形 支撑 钢支撑 支撑体系 钢管支撑构造钢筋混凝土支撑土层锚杆土层锚杆是一种埋入土层深部的受拉杆件，它一端与构筑物相连，另一端锚固在土层中。南京电网调度中心土层锚杆支护工程实例工程实例土层锚杆土层锚杆挡土灌注桩支护 开挖前在基坑周围设置砼灌注桩，桩的排列有间隔式、双排式和连续式，桩顶设置砼连系梁或锚桩、拉杆。施工方便、安全度好、费用低。深基坑的间隔式排桩支护深基坑的支护深基坑的
6、支护水泥土墙深层搅拌水泥土桩墙围护墙是用深层搅拌机就地将土和输入的水泥浆强制搅拌，形成连续搭接的水泥土柱状加固体挡墙。优点：坑内一般无支撑，便于机械化快速挖土；具有挡土、挡水的双重功能；一般比较经济。缺点：不宜用于深基坑、一般不宜大于6m；位移相对较大。当基坑长度大时可采取中间加墩、起拱等措施以限制过大的位移；其次是厚度较大，施工时要注意防止影响周围环境。水泥土围护墙宜用于基坑侧壁安全等级为二、三级者；地基土承载力不宜大于150kPa。SMW工法（加筋水泥土墙）在水泥土搅拌桩内插入H型钢，使之成为同时具有受力和抗渗两种功能的支护结构围护墙。坑深大时亦可加设支撑。国外：-20m的基坑 我国：81
7、0m基坑。地下连续墙是在地面用专用设备，在泥浆护壁的情况下，开挖一条狭长的深槽，在槽内放置钢筋笼并浇灌混凝土，形成一段钢筋混凝土墙段。各段墙顺次施工并连接成整体，形成一条连续的地下墙体。n地下连续墙地下连续墙n 作用:基坑开挖时防渗、挡土，邻近建筑物的支护，以及作为基础的一部分。地下连续墙地下连续墙n 地下连续墙的优点 适用于多种土质条件.可减少工程施工对周围环境的影响，无噪音、振动少，适用于城市与密集建筑群中施工墙体刚度大、整体性好，用于深基坑支护时，变形较小，基坑周围地面沉降小，在建筑物、构筑物密集地区可以施工，对邻近建筑物和地下设施影响小。土方量小,无需井点降水，造价低，施工速度快，适用
8、于各种地质条件 能防渗、截水、承重、挡土、抗滑、防爆等，耐久性好。作为主体结构外墙，可实行逆作法施工，能加快施工进度、降低造价n 不足及局限性 弃土及废弃泥浆的处理问题，增加工程费用，如处理不当，造成环境污染 施工不当或土质条件特殊时，易出现槽壁坍塌，引起相邻地面沉降、坍塌，危害邻近建筑和地下管线安全与板桩、灌注桩及水泥土搅拌桩相比，地下连续墙造价高，选用时必须经过技术经济比较，合理时采用施工机械设备价格昂贵，施工专业化程度高 地下连续墙已是目前深基坑的主要支护结构之一。对地下结构层数多的深基坑的施工非常有利。目前常用的厚度为600、800、l000mm地下连续墙施工过程示意图导墙施工导墙施工
9、导墙的作用控制地下连续墙施工精度：定位。挡土作用：每隔12m加设上下两道木支撑。重物支撑台：施工期间承受钢筋笼、灌注混凝土用的导管、接头管及其他施工机械的静、动荷载。维持稳定液面的作用：导墙内蓄泥浆，保证槽壁的稳定，要使泥浆液面始终保持高于地下水位一定的高度。一般为1.252m抓斗式成槽机 天然土体通过钻孔、插筋、注浆来设置土钉(亦称砂浆锚杆)并与喷射砼面板相结合，形成类似重力挡墙的土钉墙，以抵抗墙后的土压力，保持开挖面的稳定。也称为喷锚网加固边坡或喷锚网挡墙。土钉墙支护钻 孔 插筋、注浆 铺设钢筋网 喷射砼护面土钉墙支护深基坑的支护深基坑的支护 土钉墙自上而下施工，靠土钉的相互作用形成复合整
10、体作用。施工时，每挖深1.5m左右，挂细钢筋网，喷射细石混凝土面层厚50100mm，然后钻孔插入钢筋（长1015m左右，纵、横间距1.5m1.5m左右），加垫板并灌浆，依次进行直至坑底。基坑坡面有较陡的坡度。土钉墙用于基坑侧壁安全等级宜为二、三级的非软土场地；基坑深度不宜大于12m；当地下水位高于基坑底面时，应采取降水或截水措施。钢板桩支撑 当基坑较深、地下水位较高且未施工降水时，采用板桩作为支护结构，既可挡土、防水，还可防止流砂的发生。板桩支撑可分为无锚板桩(悬臂式板桩)和有锚板桩两大类。钢板桩水平支撑U型钢板桩 插打 入土 U型板桩相互连接钢板桩支护特点打设方便，重复使用，承载力大，既可挡
11、土，又可挡水等；但拔除时易带土，如处理不当会引起土层移动，可能危害周围的环境。分类无锚板桩(悬臂式板桩)悬臂长度一般不超过5m；有锚板桩-板桩上部用拉锚或顶撑加以固定,又分为单锚和多锚，常用单锚板桩。主要破坏形式：入土深度不够入土深度不够本身强度、刚度不够本身强度、刚度不够 拉锚承载力或长度不够拉锚承载力或长度不够支撑体系对于排桩、板墙式支护结构，当基坑深度较大时，为使围护墙受力合理和受力后变形控制在一定范围内，需沿围护墙竖向增设支承点，以减小跨度。如在坑内对围护墙加设支承称为内支撑；如在坑外对围护墙设拉支承，则称为拉锚（土锚）。1.定义 支撑体系：由钢或钢筋混凝土构件组成的用来支顶挡土构筑物
12、的结构体系。它可以直接平衡两端围护墙上所受到的侧压力，构造简单，受力明确。支撑体系包括围檩、支撑杆件或桁架、立柱及其它附属构件。2.类型 按材料分类：钢支撑、钢筋混凝土支撑及组合支撑。内支撑特点：l 受力合理、安全可靠、易于控制围护墙的变形l 基坑内挖土和地下室结构的支模和浇筑不便（换撑）。土质好的地区，如具备锚杆施工设备和技术，应发展土锚；软土地区为便于控制围护墙的变形，应以内支撑为主。立柱下端需稳固，立即插入工程桩内，实在对不准工程桩，只得另外专门设置桩（灌筑桩）钢管支撑多用609钢管，有多种壁厚（10、12、14mm）可供选择。亦有用较小直径钢管者，如580、406钢管等；型钢支撑多用H
13、型钢，有多种规格以适应不同的承载力。端头活络头子琵琶斜撑钢支撑的优点是安装和拆除方便、速度快，能尽快发挥支撑的作用，减小时间效应，使围护墙因时间效应增加的变形减小；可以重复使用，多为租赁方式，便于专业化施工；根据土方开挖进度，钢支撑可以做到随挖随撑，并可施加预应力，可以通过调整轴力而有效控制围护墙的变形，这对控制墙体变形是十分有利的。因此，在一般情况下，应优先采用钢支撑。其缺点是钢结构支撑整体刚度较差，安装节点比较多，当节点构造不合理、施工不当或不符合设计要求，往往容易造成因节点变形与钢支撑变形，进而造成基坑过大的水平位移。有时甚至由于节点破坏，造成断一点而破坏整体的后果。对此应通过合理设计、
14、严格现场管理和提高施工技术水平等措施加以控制。型钢支撑混凝土支撑根据设计规定的位置现场支模浇筑而成。钢钢筋混凝土组合支撑常用于面积较大的不规则基坑，在基坑的端头、斜角等不规则部位采用钢筋混凝土结构支撑，矩形或条形部分采用钢结构支撑。上层混凝土、下层钢结构内支撑的布置：1、基坑平面尺寸、形状、深度2、周边环境3、地下结构布置4、施工状况支撑体系的选型与构造 （一）结构形式 支撑体系按其受力可以分为单跨压杆式支撑、多跨压杆式支撑、双向多跨压杆式支撑、水平桁架式支撑、水平框架式支撑、大直径环梁及边桁架相结合的支撑和斜撑等类型。常见的内支撑结构形式有：1.单跨压杆式支撑 当基坑平面呈窄长条状、短边的长
15、度不很大时，所用支撑杆件在该长度下的极限承载力尚能满足支护系统的需要，则采用这个形式具有受力明确、设计简洁、施工安装灵活方便等优点。2.多跨压杆式支撑 当基坑平面尺寸较大，所用支撑杆件在基坑短边长度下的极限承载力尚不能满足支护系统的要求时，就需要在支撑杆件中部加设若干支点，给水平支撑杆加设垂直支点，就组成了多跨压杆式的支撑系统。这种形式的支撑受力也较明确，施工安装较单跨压杆式来得复杂。单跨压杆式支撑多跨压杆式支撑支撑布置形式 1.直交式同一水平面的直交式和非同一水平面的直交式 特点:n在软土地层、环境保护要求高的条件下，这是应用最多的布置形式；n钢支撑体系常用此布置形式；n安全稳定，有利于控制
16、墙体位移；n支撑布置与开挖土方设备和工艺不协调时，土方开挖和主体结构施工较困难。垂直对称布置2.垂直对称式 特点n 用于地铁、隧道等长条形基坑工程。角撑式3.角撑式 特点n方便土方开挖与主体结构施工；n整体稳定性及变形控制效果不及水平直交式。边桁架式 特点n方便土方开挖与主体结构施工；n整体稳定性及变形控制效果不及水平直交式。4.边桁架式圆形环梁式 特点n在采用钢筋混凝土支撑时，因地制宜地采用环梁方案，可方便中间筒体、主楼施工，方便土方开挖；n将支撑体系受力主构件化为圆形结构，受力条件较好，可节约钢筋混凝土量。5.圆形环梁式体系基坑中间无支撑网盖，使大型挖土机械可直接进入坑内进行大规模土方挖运，提供了80%以上的大空间，便于地下室施工，材料吊运不受限制，测量放线视线宽阔，使整个地下室的建造费用降低；工期缩短，有利于质量和安全管理。体系是一个空间体系，将坑侧水平推力通过围檩、边桁架和环梁转化为环梁的轴向受压力，变形性能优异，整体刚度好，整个结构工程量较小，拆除量也小，支护结构总体费用较其他体系可降低20%30%.竖向斜撑 特点n节省立柱和支撑材料；n适用于基坑面积较大而深度较浅的基坑；n在软弱地基中，不易控制基坑稳定与变形；n斜撑与底板相交处结构处理较困难。7.竖向斜撑8.组合空间桁架支撑支撑体系的类型和特点谢 谢！
