深基坑支护技术(一)设计 - PowerPoint Presentation.ppt

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1、深基坑支护技术,第三讲,深基坑支护技术,1、基坑工程应用：高层建筑的多层地下室、地铁车站、地下车库、地下商场、地下人防工程、桥墩等施工。,上述工程施工，均需开挖较深的基坑。故其施工需要考虑的问题：基坑开挖方法；基坑支护与环境保护；基坑地下水控制。,2、基坑工程新学科：是土木工程学科内目前发展最迅速的学科之一。,基坑工程特点：它涉及多个学科；工程地质、岩土力学、工程结构等 受土质、环境、气候等多变因素影响大；深、大基坑的投资巨大。,该学科研究基坑工程的设计和施工问题，对加快工程进度、保护周围环境能发挥重要作用，从而可带来巨大的经济和社会效益。,深基坑支护技术,第一节 基坑工程的内容、设计原则与安

2、全等级,深基坑支护技术,第一节 基坑工程的内容、设计原则与安全等级,一、基坑工程的内容,2、支护开挖基坑工程的一般内容：（1）基坑工程勘察；（2）基坑支护结构的设计和施工；（3）基坑地下水位的控制；（4）基坑土方的开挖和运输；（5）基坑土方开挖过程中的工程监测；（6）基坑周围的环境保护。,1、基坑开挖的两类施工工艺：无支护开挖放坡开挖；（简单经济，但环境条件需满足）有支护开挖在支护系统保护下的开挖；（不具备放坡开挖条件时采用）,第一节 基坑工程的内容、设计原则与安全等级,二、基坑支护结构的设计原则与方法,1、基坑支护结构的设计原则：（1）安全可靠；（确保基坑施工及周围环境的安全）（2）经济合理

3、；（符合造价、工期及环保等方面的经济技术要求）（3）便利施工。（具有施工的可能性和方便性）,2、基坑支护结构的设计方法：根据建筑基坑支护技术规程JGJ120-99，采用分项系数表示的极限状态设计方法进行设计。即：（1）承载能力极限状态；（2）正常使用极限状态。,基坑支护结构均应进行承载能力极限状态的计算；对于安全等级为一级、支护结构变形有限制的二级建筑基坑侧壁，尚应对基坑周边环境及支护结构变形进行验算。,第一节 基坑工程的内容、设计原则与安全等级,三、基坑支护结构的安全等级,1、建筑基坑支护技术规程JGJ120-99对基坑侧壁的安全等级：基坑侧壁的安全等级分为三级，根据不同的安全等级采用对应的

4、重要性系数0（1.1、1.0、0.9）用于支护结构的设计取值,2、建筑地基基础工程施工质量验收规范GB50202-2002对基坑分级和变形监控值的规定：以便于支护结构的施工控制 该规范将基坑分为三个等级，并规定了三个等级的基坑变形监控值。控制项目：围护结构墙顶位移监控值；（3、6、8cm）围护结构墙体最大位移监控值；（5、8、10cm）地面最大沉降监控值。（3、6、10cm）,第二节 基坑工程勘察,深基坑支护技术,第二节 基坑工程勘察,一、岩土勘察,1、勘察要求：（1）勘察内容；（满足基坑工程的需要）（2）勘察范围；（开挖边界以外的范围12倍开挖深度）（3）勘探点的设置。（勘探点间距2030m

5、、深度1倍开挖深度）,第二节 基坑工程勘察,一、岩土勘察,2、岩土勘察一般应提供的资料：（1）场地土层的类型、特点、土层性质；（2）基坑及围护结构边界附近的不良地质情况；（3）地下水的埋藏情况，土层渗流特性及产生流砂、管涌的可能性；（4）支护结构设计和施工所需要的土、水指标。,1）土的常规物理实验指标；2）土的剪切强度指标；（、c值）3）室内或原位试验测试的土的渗透系数。,第二节 基坑工程勘察,二、水文地质勘察 应提供下列情况和数据：（1）地下各含水层和隔水层的分布情况；（2）地下各含水层中水的补给情况和动态变化情况，与附近水体连通情况；（3）地下各含水层的渗透系数和渗透影响半径；（4）分析施

6、工过程中水位变化对支护结构和基坑周边环境的影响，提出应采取的措施。,三、基坑周边环境勘察 包括：基坑影响范围内的建（构）筑物、各类地下设施、周边道路，以及邻近地表水汇流和排泻等情况。,第三节 支护结构设计简介,深基坑支护技术,第三节 支护结构设计简介,一、支护结构选型,支护结构,水泥土墙式（深层搅拌混凝土桩墙、高压旋喷桩墙）,排桩与板墙式,逆作拱墙式,支护结构按工作机理和围护墙形式分下列几种类型：,板桩式（钢板桩、砼板桩、型钢横挡板）,排桩式（预制砼桩、钻孔灌注桩、挖孔灌注桩）,板墙式（现浇、预制钢筋砼地下连续墙）,组合式（加筋水泥土墙、高应力区加筋水泥土墙）,边坡稳定式（土钉墙、锚喷支护）,

7、支护结构主要由围护墙和支撑体系组成。,一、支护结构选型,1、水泥土墙：为重力式围护墙，水泥土加固体的防渗系数107cm/s，有挡土、防渗双重功能。水泥土墙宜用：于坑深6m；基坑侧壁安全等级为一、二级；地基土承载力150kPa的情况。,水泥土墙的优缺点：优点：由于坑内无支撑，便于机械化快速挖土；挡土又防渗，比较经济。缺点：不宜用于深基坑；位移相对较大；墙体厚度大，有时受周围环境限制。,（一）围护墙选型,第三节 支护结构设计简介,一、支护结构选型,2、钢板桩：有以下两种，刚度较小，支护深度不大，但可重复使用。,（一）围护墙选型,（2）热轧锁口钢板桩板桩截面形式有U形、L形、H形、一字形，有一定挡水

8、能力。常用的U形钢板桩（图11），多用于周围环境要求不甚高的深58m的基坑，视支撑（拉锚）加设情况而定。,（1）槽钢钢板桩简易的钢板桩围护墙，不能防渗。用于深度4m基坑。,第三节 支护结构设计简介,一、支护结构选型,3、型钢横挡板：,4、钻孔灌注桩：,图14 为双排桩加顶梁构成的围护墙（不用支撑，简化施工）,（一）围护墙选型,多用于土质较好，地下水位较低的地区。,这种排桩直径较大，具有刚度大、抗弯能力强、变形小的特点，多用于深715m，基坑侧壁安全等级为一、二、三级的基坑工程。在软土地区多加内撑（或拉锚），如用悬臂式结构，坑深5m。,钻孔灌注桩是排桩式支护结构，为间隔排列，缝隙100mm，不具

9、备挡水功能；如需要，可另作防水帷幕（1.2m厚水泥土桩）。（图13）,由横挡板（多用厚度60mm的木板或预制砼薄板）、型钢（工字钢、H型钢）桩组成。（图12）,第三节 支护结构设计简介,一、支护结构选型,5、挖孔桩：多为人工开挖的大直径桩。挖孔桩宜用于土质较好，地下水位较低的地区。如土质松软，地下水位较高，需作混凝土衬圈。,9、逆作拱墙（图17）截面宜为Z字形；根据基坑平面形状，拱墙有圆形闭合拱墙、椭圆形闭合拱墙和组合拱墙。适用情况与喷锚支护相近。,8、土钉墙（图16）是一种边坡稳定的支护型式。常结合边坡表面挂钢筋网、并喷射细石砼，构成锚喷支护。用于深12m的二、三级非软土基坑。地下水位较高时

10、，应采取降水或截水措施。,7、加筋水泥土墙（SMW）插入H型钢后提高受力性能，多用于深715m的基坑。（图15）,6、地下连续墙：地下连续墙多用于12m以下，安全等级为一、二、三级的深基坑；与钻孔灌注桩相比，更有整体性好、抗渗止水的特点。,（一）围护墙选型,第三节 支护结构设计简介,一、支护结构选型,a.内撑式支撑支撑设置在基坑内。（钢支撑、砼支撑）b.外锚式支撑支撑锚在基坑外的土层中。（土锚）,内支撑体系：包括腰梁或冠梁（围檩）、支撑和立柱。（图18）,（二）支撑体系选型,支撑体系是当基坑深度较大时，上述围护墙增设的支承点，以防围护墙变形的结构体系。,支撑体系的支撑形式可分两类：,第三节 支

11、护结构设计简介,一、支护结构选型,1、内支撑类型：,主要优点：装拆方便、速度快；能尽快发挥支撑作用，减小时间效应，使围护墙变形小；可重复使用，多为租赁方式、专业化施工；可以施加预紧力，并能根据围护墙变形情况，及时调整预紧力值以限制围护墙变形的发展。,（二）支撑体系选型,（1）钢支撑包括钢管支撑（多用609钢管）、型钢支撑（多用H型钢）。（图1 9、10）,第三节 支护结构设计简介,一、支护结构选型,1、内支撑类型：,主要优点：形状多样性（可浇筑成直线、曲线构件）；整体刚度大，安全可靠（可使围护墙变形小，有利于保护周围环境）；能方便地变化构件的截面和配筋，以适应其内力的变化。,（二）支撑体系选型

12、,（2）混凝土支撑根据设计规定的支撑位置，现场支模浇筑而成。混凝土强度等级多为C30，腰梁和支撑的截面尺寸一般在：600800mm10001200mm。现浇混凝土支撑结构，可有多种形状。如：（附图）,第三节 支护结构设计简介,一、支护结构选型,布置要求：支撑系统安全可靠，经济合理；不防碍土方开挖和地下结构施工。,考虑因素：基坑平面形状、尺寸、开挖深度；基坑周围环境保护要求和邻近地下工程情况；主体工程地下结构的布置；土方开挖和地下结构施工顺序和方法。,（二）支撑体系选型,2、内支撑的布置：,第三节 支护结构设计简介,一、支护结构选型,（1）支撑体系在平面上的布置形式：（a）角撑;（b）对撑;（c

13、）桁架式;（d）框架式;（e）环形（图111）,（2）支撑在竖向上的布置：（便于换撑）见（图112）支撑多数布置在楼盖和底板之上600mm；多层支撑的竖向间距A：人工开挖：A3m；机械开挖：A4m。,（二）支撑体系选型,2、内支撑的布置：,（3）换撑位置：底板上表面、楼板标高处。,第三节 支护结构设计简介,二、支护结构的围护墙计算,（二）围护墙结构计算1、排桩与地下连续墙计算2、水泥土墙计算3、土钉墙计算,支护结构类型较多，其计算方法也不相同。但所受的荷载和抗力基本相同。,围护墙计算的内容：,（一）荷载与抗力计算,第三节 支护结构设计简介,结 束,（一）围护墙选型2、钢板桩：（图11）,一、支

14、护结构选型,第三节 支护结构设计简介,（一）围护墙选型3、型钢横挡板：（图12）,一、支护结构选型,第三节 支护结构设计简介,（一）围护墙选型4、钻孔灌注桩：（图13）,一、支护结构选型,第三节 支护结构设计简介,（一）围护墙选型（图14）：,一、支护结构选型,第三节 支护结构设计简介,（一）围护墙选型加筋水泥土墙（图15）,一、支护结构选型,第三节 支护结构设计简介,（一）围护墙选型土钉墙（图16）,一、支护结构选型,第三节 支护结构设计简介,（一）围护墙选型逆作拱墙（图17）,一、支护结构选型,第三节 支护结构设计简介,（二）支撑体系选型内支撑体系：（图18）,一、支护结构选型,第三节 支护结构设计简介,（二）支撑体系选型 1、内支撑类型（1）钢支撑（图19）：,一、支护结构选型,第三节 支护结构设计简介,（二）支撑体系选型 1、内支撑类型：（1）钢支撑：（图110）,一、支护结构选型,第三节 支护结构设计简介,（2）混凝土支撑（附图）,第三节 支护结构设计简介,一、支护结构选型,（二）支撑体系选型,2、内支撑的布置：（图111）,f角撑加对撑,第三节 支护结构设计简介,一、支护结构选型,（二）支撑体系选型,2、内支撑的布置：支撑在竖向上的布置：（图112）,第三节 支护结构设计简介,