第二章深基坑支护工程课件.ppt
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- 第二 基坑 支护 工程 课件
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1、n第一节第一节 概述概述n高层建筑施工都要开挖较深较大的基坑,施工比较困难,尤其在软土高层建筑施工都要开挖较深较大的基坑,施工比较困难,尤其在软土地区、城市建筑物密集地区。工地邻近已有建筑物、道路、地下管线地区、城市建筑物密集地区。工地邻近已有建筑物、道路、地下管线等对沉降和位移很敏感,不能用较经济的放坡开挖,而只能在人工支等对沉降和位移很敏感,不能用较经济的放坡开挖,而只能在人工支护条件下进行基坑开挖。护条件下进行基坑开挖。n1、基坑支护的目的、基坑支护的目的(1)确保基坑开挖和基础结构施工安全、顺利;)确保基坑开挖和基础结构施工安全、顺利;(2)确保基坑临近建筑物或地下管道正常使用;)确保
2、基坑临近建筑物或地下管道正常使用;(3)防止地面出现塌陷、坑底管涌发生。)防止地面出现塌陷、坑底管涌发生。2、基坑支护的作用、基坑支护的作用 挡土、挡水、控制边坡变形。挡土、挡水、控制边坡变形。3、基坑工程的基本技术要求、基坑工程的基本技术要求(1)安全可靠性;)安全可靠性;(2)经济合理性;)经济合理性;(3)施工便利性和工期保证性。)施工便利性和工期保证性。基坑支护通常经过选型、布置、计算、设计、施工、监测等工作程序基坑支护通常经过选型、布置、计算、设计、施工、监测等工作程序n深基坑支护设计和施工因影响的因素:如土层种类及物理深基坑支护设计和施工因影响的因素:如土层种类及物理力学性能、地下
3、水情况、周围环境、施工条件和施工方法、力学性能、地下水情况、周围环境、施工条件和施工方法、气候等。荷载取样的准确性和计算理论方面存在问题。目气候等。荷载取样的准确性和计算理论方面存在问题。目前还不可能使支护结构的设计完全符合客观实际。前还不可能使支护结构的设计完全符合客观实际。n为此如施工过程中未严格按设计规定的工况进行施工,都为此如施工过程中未严格按设计规定的工况进行施工,都易产生恶性事故,造成巨大的经济损失和社会影响。易产生恶性事故,造成巨大的经济损失和社会影响。n深基坑支护结构虽然多数是属施工期间的挡土、挡水、保深基坑支护结构虽然多数是属施工期间的挡土、挡水、保护环境等所用的临时结构,但
4、其设计和施工都要采取极其护环境等所用的临时结构,但其设计和施工都要采取极其慎重的态度,在保证施工安全的前提下,尽力做到经济合慎重的态度,在保证施工安全的前提下,尽力做到经济合理和施工方便。理和施工方便。当地质条件和周围环境不允当地质条件和周围环境不允许放坡许放坡 时使用如下特殊支护结构:时使用如下特殊支护结构:1.重力式水泥挡墙式,挡土重力式水泥挡墙式,挡土又挡水。软土地基可用深搅又挡水。软土地基可用深搅桩、旋喷桩、旋喷 桩、树根桩等形成重力式的桩、树根桩等形成重力式的挡土结挡土结 构。构。n n2.排桩与板墙式排桩与板墙式:它由桩墙:它由桩墙结构及支护结构两部分组成,结构及支护结构两部分组成
5、,桩墙结构有钢板桩、板桩墙、桩墙结构有钢板桩、板桩墙、灌注桩排、地下连续墙;灌注桩排、地下连续墙;泛利大厦挡土支护结构构泛利大厦挡土支护结构构造造n第二节第二节 基坑支护体系的类型及特点基坑支护体系的类型及特点 当地质条件和周围环境允放当地质条件和周围环境允放坡时使用时不做围护。坡时使用时不做围护。n 3.边坡稳定式,边坡稳定式,有土钉墙和锚杆有土钉墙和锚杆支护。由土钉支护。由土钉(锚杆)、钢丝(锚杆)、钢丝网喷射混凝土面网喷射混凝土面板和加固后的原板和加固后的原位土体三部分组位土体三部分组成。成。(c)钢丝网混凝土或钢筋混凝土护面)钢丝网混凝土或钢筋混凝土护面(b)挂网或挂网抹砂浆护面)挂网
6、或挂网抹砂浆护面n 合形式如见下图合形式如见下图n槽钢槽钢n一字型锁口钢板桩一字型锁口钢板桩nU型锁口钢板桩型锁口钢板桩钢板桩截面图钢板桩截面图 nH型钢支柱木板桩挡墙 H型钢桩截面图 钻孔灌注桩、人工挖孔桩挡墙n n 桩基防护图 n深层搅拌水泥土桩、旋喷桩挡墙 n 深层搅拌水泥土桩、旋喷桩防护图深层搅拌水泥土桩、旋喷桩防护图 n一、支护墙板的类型及特点n1、钢板桩n1)槽钢钢板桩n这是一种简易的钢板桩围护墙,由槽钢正反扣搭接或并排组成。槽钢长68m,型号由计算确定。其特点为:槽钢具有良好的耐久性,基坑施工完毕回填土后可将槽钢拔出回收再次使用;施工方便,工期短;不能挡水和土中的细小颗粒,在地下
7、水位高的地区需采取隔水或降水措施;抗弯能力较弱,多用于深度4m的较浅基坑或沟槽,顶部宜设置一道支撑或拉锚;支护刚度小,开挖后变形较大。n(2)锁口钢板桩:有U形、H形和一字型。我国常用是U形钢板桩。有一定的挡水能力,打设后就可开挖。适用于基坑深度(510m)不太大,周边环境要求不太严格的工况。一字型一般不用。n基坑较深时支撑工程量大,给基坑开挖带来不便。拨桩时会带土,处理不当会引起土层移动,给施工的结构或周边的设置带来破坏。n2、钢筋混凝土板桩n钢筋混凝土板桩 n钢筋混凝土板桩具有施工简单、现场作业周期短等特点,曾在基坑中广泛应用,但由于钢筋混凝土板桩的施打一般采用锤击方法,振动与噪音大,同时
8、沉桩过程中挤土也较为严重,在城市工程中受到一定限制。此外,其制作一般在工厂预制,再运至工地,成本较灌注桩等略高。因此支护结构目前应用较少。n3、H形钢支柱木挡板按一定间距打入支柱面设木挡板或其它挡土设施,用后可拨出回收。但由于其一次投资较大,应于不多。n4、钻孔灌注桩围护墙是排桩式中应用最多的一种,在我国得到广泛的应用。其多用于坑深715m 的基坑工程,在我国北方土质较好地区已有89m 的悬臂桩围护墙。钻孔灌注桩支护墙体的特点有: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;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,从而施工有利于组织、方便、
9、工期短;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,如图2-4中水泥搅拌桩和图2-5图后面一道钻孔灌注桩都起挡水作用。对于在砂砾层和卵石中施工困难应该慎用;桩与桩之间主要通过桩顶冠梁和围檩连成整体,因而相对整体性较差,当在重要地区,特殊工程及开挖深度很大的基坑中应用时需要特别慎重。n5土钉墙支护土钉墙支护n作用:作用:土钉与土体形成钉与土体形成复合体,提高边坡稳定复合体,提高边坡稳定性和超载能力;性和超载能力;n特点:土体稳定性好,特点:土体稳定性好,位移小,施工简便,费位移小,施工简便,费用低,对邻近建筑物影用低,对
10、邻近建筑物影响小。分层分段施工。响小。分层分段施工。n适用于:地下水位以上适用于:地下水位以上的杂填土、粘性土、非的杂填土、粘性土、非松散砂土。边坡坡度松散砂土。边坡坡度7090。n工艺过程:挖土工艺过程:挖土喷射喷射混凝土混凝土打孔打孔插筋、插筋、注浆注浆铺放、压固钢筋铺放、压固钢筋网网喷射混凝土喷射混凝土挖下挖下层土。层土。n6地下连续墙地下连续墙n作用:作用:防渗、挡土,地下室外墙的一部分;n适用于:基适用于:基坑深大,土质差,地下水位高;邻近有建(构)筑物,采用逆作法施工。n工艺过程:工艺过程:作导槽钻槽孔放钢筋笼水下灌注混凝土基坑开挖与支撑7、深层搅拌水泥土围护墙(放动画)深层搅拌水
11、泥土围护墙是采用深层搅拌机就地将土和输入的水泥浆强 行搅拌,形成连续搭接的水泥土柱状加固体挡墙。开挖深度一般不超过6m,水泥掺入比多用12%。水泥土围护墙优点:由于一般基坑内无支撑,便于机械化快速挖土;具有挡土、止水的双重功能;一般情况下较经 济;施工中无振动、无噪音、污染少、挤土轻微,因此在闹市区内施工更显出优越性。水泥土围护墙的缺点:首先是位移相对较大,尤其在基坑长度大时,为此可采 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,只有在红线位置和周围环境允许时才能采用,而且在水泥土搅拌桩施工时要注意防止影响周围环境。n7、SMW工法nSMW工法亦称加筋水泥土搅拌桩法,即在水泥土桩内
12、插入H 型钢等(多数为H 型钢,亦有插入拉森式钢板桩、钢管等),将承受荷载与防渗挡水结合起来,使之成为同时具有受力与抗渗两种功能的支护结构的围护墙。SMW 支护结构的支护特点主要为:施工时基本无噪音,对周围环境影响小;结构强度可靠,凡是适合应用水泥土搅拌桩的场合都可使用,特别适合于以粘土和粉细砂为主的松软地层;挡水防渗性能好,不必另设挡水帷幕;可以配合多道支撑应用于较深的基坑;此工法在一定条件下可代替作为地下围护的地下连续墙,在费用上,如果能够采取一定施工措施成功回收H 型钢等受拉材料;则大大低于地下连续墙,因而具有较大发展前景。n二、支撑(拉锚)系统的形式及特点n当基坑深度较大,悬臂的挡墙在
13、强度和变形方面不能满足要求时,需要增设支撑系统。支撑系统分两类:基坑内支撑和基坑外拉锚。基坑外拉锚又分为顶部拉锚与土层锚杆拉锚,前者用于不太深的基坑,多为钢板桩,在基坑顶部将钢板桩挡墙用钢筋或钢丝等拉结锚固在一定距离之外的锚桩上;土层锚杆拉锚多用于较深的基坑。目前支护结构的内支撑常用的有钢结构支撑和钢筋混凝土结构支撑两类。钢结构支撑多用圆钢管和H型钢。为减少挡墙的变形,用钢结构支撑时可用液压千斤顶加预顶力。n 1、内支撑n(1)钢支撑n钢结构支撑拼装和拆除方便、迅速,为工具式支撑,可多次重复使用,而且可根据控制变形的需要施加预顶力,有一定的优点。但与钢筋混凝土结构支撑相比,它的变形相结较大,且
14、由于圆钢管和型钢的承载力不如钢筋混凝土结构支撑的承载能力大,因而支撑水平向的间距不能很大,对于机械挖土不太方便。在大城市建筑密集地区开挖基坑,支护结构多以变形控制。在减少变形方面钢结构支撑不如钢筋混凝土结构支撑,但如果分阶段根据变形多次施加预顶力也能控制。n(1)、钢管支撑。钢管支撑一般采用钢管,用不同壁厚的钢管来适应不同的荷载,常用的壁厚为12mm、14mm,有时用16mm。除609钢管外,也可用较小直径钢管,如580、406钢管等。钢管的刚度大,单根钢管有较大的承载能力,不足时还可两根钢管并用。钢管支撑的形式多为对撑或角撑。对撑时,为增大间距在端部可加设琵琶撑,以减少腰梁的内力。角撑时,如
15、间距较大、长度较长,可增设腹杆形成桁架式支撑。对撑纵横钢管交叉处可以上下叠交;也可增设特制的十字接头,纵横钢管处于同一平面内,这时钢管支撑形成一平面框架,刚度大,受力性能好。采用钢管支撑时,挡墙的腰梁有钢筋混凝土腰梁和型钢腰梁。前者钢度大,承载能力高,可增大支撑的间距。n(2)H型钢支撑。H型钢支撑用螺栓连接,为工具钢支撑,现场组装方便,构件标准化,对不同的基坑能按照设计要求进行组合和连接,可重复使用,有推广价值。H型钢分为焊接H型钢和轧制H型钢两种。(2)、钢筋混凝土支撑钢筋混凝土支撑是近年来在深基坑支护结构中常用的一种支撑形式,大多利用土模或模板随着挖土逐层现浇,截面尺寸和配筋根据支撑布置
16、和杆件内力大小而定。它的刚度大,变形小,能有效地控制挡墙变形和周围地面的变形,宜用于较深基坑和周围环境要求较高的地区。但在施工中要尽快形成支撑,减少土壤蠕变变形,减少时间效应。由于钢筋混凝土支撑为现场浇筑,形式可随基坑形状而变化,因而有多种形式,如对撑、角撑、桁架式支撑、圆形、拱形、椭圆形等形式支撑。钢筋混凝土支撑的混凝土强度等级多为C30,截面尺寸由计算确定。腰梁截面尺寸有600mm800mm(高宽)、800mm1000mm和1000mm1200mm;支撑的截面尺寸常为600mm800mm(高宽)、800mm1000mm、800mm1200mm和1000mm1200mm。支撑的截面尺寸在高度
17、方向要与腰梁相匹配,配筋由计算确定。对平面尺寸大的基坑,在支撑交叉点处需设立柱,在垂直方向支承水平支承。立柱可为四个角钢组成的格构式柱、圆钢管或型钢。考虑到承台施工时便于穿钢筋,格构式柱,应用较多。立柱的下端插入作为工程桩使用的灌注桩内,插入深度不宜小于2m,否则立柱就要设置专用的灌注桩基础,因此格构式立柱的平面尺寸要与灌注桩的直径相匹配。n2、内支撑的布置和形式n内支撑布置不应妨碍主体工程地下室施工,同时应尽可能便于土方开挖,尤其是机械下坑开挖。相邻支撑之间水平距离,在结构合理的前提下,尽可能大,方便机械开挖。布置形式如右图所示。n(1)角撑适用平面形状接近方形且尺寸不大。基坑中间空间较大。
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