4 常见基坑支护形式(4)

1、地 下 结 构 工 程,主讲教师 ： 白 哲,第4章 常见基坑支护形式,本章内容,4.1 大开挖基坑工程 4.2 排桩 4.3 水泥土重力式围护墙 4.4 土钉墙 4.5 土层锚杆 4.6 型钢水泥土搅拌墙 4.7 地下连续墙 4.8 逆作拱墙 4.9 逆作法施工,地下连续墙是利用特制的成槽机械，在泥浆护壁的情况下进行开挖，形成一定槽段长度的沟槽，再将在地面上制作好的钢筋笼放入沟槽内，采用导管法进行水下混凝土浇筑，完成一个单元的墙段，各墙段之间以特定的接头方式相互连接，各段墙顺次施工并连接成整体，形成一条连续的地下钢筋混凝土墙。,4.7 地下连续墙,4.7 地下连续墙,地下连续墙的施工工艺,4

2、.7 地下连续墙,4.7.1 地下连续墙的特点,优点： 1）施工时振动小、噪声低，对周边环境影响小。 2）墙体刚度大、整体性好，安全性高，支护结构变形较小。 3）墙身具有良好的抗渗能力，坑内降水时对坑外影响小。 4）可作为地下室结构的外墙，可配合逆作法施工，以缩短工期、降低造价。,4.7 地下连续墙,4.7.1 地下连续墙的特点,缺点： 1）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。 2）土质条件特殊时，易出现不规则超挖或槽壁坍塌等问题。 3）与板桩、灌注桩及水泥土搅拌桩相比，地下连续墙造价高。 4）施工机械设备价格昂贵，施工专业化程度高。,4.7 地下连续墙,4.7.

3、2 地下连续墙的适用条件,深度较大的基坑工程，一般开挖深度大于10m。 临近存在保护要求较高的建筑物，基坑本身的变形与防水要求较高。 场地内空间有限，地下室外墙与红线距离极近。 围护结构亦作为主体结构的一部分，且对防水、抗渗有较严格要求。 采用逆作法施工，地上和地下同步施工时 。 超深基坑，采用其它围护体无法满足要求时。,4.7 地下连续墙,4.7.3 地下连续墙的结构形式,板壁式：应用最多，适用于各种直线段和圆弧段墙体 T形和形地下连续墙：适用于开挖深度较大，支撑垂直间距大的情况 格形地下连续墙：前两种组合在一起的结构形式，可不设支撑，靠其自重维持墙体的稳定 预应力或非预应力U形折板地下连续

4、墙：新式地下连续墙，是一种空间受力结构，刚度大、变形小、能节省材料。,板壁式,U形折板,T形,形,4.7 地下连续墙,4.7.4 地下连续墙的设计,强度：墙体的水平和竖向截面承载力； 变形：墙体的水平变形和作为竖向承重结构的竖向变形； 稳定性：基坑围护结构的整体稳定性、抗倾覆稳定性、坑底抗隆起稳定性、抗渗流稳定性。,4.7 地下连续墙,4.7.4 地下连续墙的设计,（1）墙体厚度和槽段宽度,地下连续墙厚度一般为0.51.2m，常用墙厚为0.6、0.8、1.0、1.2m。 槽段宽度一般取36m。,（2）地下连续墙的入土深度,地下连续墙的入土深度需考虑挡土和隔水两方面的要求。 入土深度一般取105

5、0m。,4.7 地下连续墙,4.7.4 地下连续墙的设计,（3）内力与变形计算,平面弹性地基梁法，适用于常规工程； 具有明显空间效应的深基坑工程，采用空间弹性地基板法； 对于复杂基坑工程需采用连续介质有限元法。,（4）承载力验算,截面承载力验算和配筋计算。正截面受弯、受压，斜截面受剪承载力及配筋设计按混凝土结构设计规范进行。 仅作为基坑围护结构时，按照承载能力极限状态对地下连续墙进行配筋计算；又作为主体结构时，应按正常使用极限状态根据裂缝控制要求进行配筋计算。,4.8 逆作拱墙,在基坑四周场地都允许起拱的条件下（基坑各边长L的起拱矢高f0.12L），可以采用闭合的水平拱圈来支挡土压力以围护基坑

6、的稳定； 拱结构是以受压力为主，能更好地发挥混凝土抗压强度高的材料特性，而且拱圈支挡高度只需在坑底以上 。,4.8.1 逆作拱墙的构造与特点,断面形状,拱圈的断面一般为Z字形，拱壁的上下加肋梁以提高拱圈的刚度和稳定性。,4.8 逆作拱墙,4.8.1 逆作拱墙的构造与特点,安全可靠性高：挡土拱圈以受压为主，弯矩很小，本身强度破坏或失稳的可能性很小。分道施工，每道拱圈分别承受该道拱圈高度内的压力，不相互影响。 节省工期，施工方便：拱圈施工与基坑开挖同步进行，施工拱圈犹如逆作法形成一条弯曲的地梁，施工方便。 节省挡土费用：用拱圈支护的费用仅为用挡土桩的40%60%。而且，基坑越深，经济效益越显著。

7、缺点：超挖土方，要有临时占用的起拱场地；不能作为防水体系使用。,逆作拱墙的特点,4.8 逆作拱墙,4.8.1 逆作拱墙的构造与特点,4.8 逆作拱墙,4.8.2 拱墙计算,逆作拱墙结构型式根据基坑平面形状可采用全封闭拱墙，也可采用局部拱墙，拱墙轴线的矢跨比不宜小于1/8，基坑开挖深度h不宜大于12m。 当基坑开挖深度范围或基坑底土层为砂土时，应按抗渗透条件验算土层稳定性 。 （1）当坑底土层为粘性土时，基坑开挖深度满足下列抗隆起验算条件：,（2）均布荷载作用下，圆形闭合拱圈结构轴向压力设计值应按下式计算：,R圆拱的外圈半径； hi拱墙分道计算高度 ea在分道高度范围内的基坑外侧水平荷载标准值的

8、平均值。,4.8 逆作拱墙,4.8.2 拱墙计算,混凝土强度等级不宜低于C25 ； 拱墙截面宜为Z字型，拱壁的上、下端宜加肋梁； 当基坑较深且一道Z字型拱墙的支护高度不够时，可由数道拱墙叠合组成，设置数道肋梁，其竖向间距不宜大于2.5m； 拱墙结构水平方向应通常双面配筋，总配筋率不应小于0.7%； 圆形拱墙壁厚不应小于400mm，其他拱墙壁厚不应小于500mm。,4.8 逆作拱墙,4.8.3 构造要求,深地下室的常规施工是通过临时支护基坑坑壁，开挖至预定深度后，浇底板并由下而上施工各层地下室结构，待地下室完工后，再逐层进行地上结构的施工。 对有多层地下室的情况，上述常规方法的工期很长，施工中采

9、用的常规支护结构有局限性或容易产生严重事故。 因此，利用地下连续墙采用逆作法施工较深的多层地下室，成为发展的方向，并收到了显著的效果。,4.9 逆作法施工,概述,逆作法施工工艺是先沿建筑物外围施工地下连续墙。 同时在建筑物内部的有关部位浇筑或打下中间支承柱。 然后开挖土方至第一层地下室顶面标高，并完成该层楼面的梁及部分的板。 然后在梁间没有浇板的空档内，继续下挖，并依此向下逐层施工各层地下室结构。 与此同时，在已完成底面梁板结构的基础上，做上部结构，即接高柱子或墙板，向上逐层施工。 如此以地面为始点，上、下同时施工，直至工程结束。,4.9 逆作法施工,逆作法的施工工艺,1. 边桩施工,2. 破

10、路面挖土,3. 中间柱施工,5. 路面恢复通车,6. 挖地下一层土,7. 地下一层底板施工,8. 地下一层侧墙施工,9. 挖地下二层土,10. 地下二层底板施工,11. 地下二层侧墙施工,12. 地下二层地面,工程施工完成,4.顶板施工,1 - 地下连续墙； 2 - 中间支承柱； 3 - 地下室顶板； 4 - 底板,4.9 逆作法施工,逆作法的工程实例,图4-44为日本读卖新闻社大楼用逆作法施工的情况，地上 9 层， 地下6层，总工期只用了22个月，比常规方法缩短了6个月。该工程用2.0m大直径钻孔灌注桩作为中间支承柱，L =30m，共用35根。,（1）可将地下主体结构的梁、板、柱作为挡土墙的

11、横向支撑，减少了基坑周围土体的侧向位移。 （2）地上地下可同时施工， 可大幅度缩短工期。 （3）由于利用地下构筑物当作临时挡土支护结构，大大降低施工费用。 （4）因逆作法施工不进行一次性大开挖，避免了基坑长时期的暴露而造成边坡的风化和护坡桩间土的塌落。 （5）周边的地下连续墙既可作为挡土截水结构，又可作为地下工程的外墙，这样降低了成本。 （6）逆作法只开挖有效范围内的土方量，因而比传统的大开挖减少了大量的土方量。 （7）封闭式逆作法施工时，地下施工人员因在刚度和强度很大的地下框架内作业，故安全性好。,4.9 逆作法施工,逆作法的优点,（1）封闭式逆作法使施工人员在地下各层基本处于封闭状态下的环

12、境进行施工， 作业环境较差。 （2）封闭式逆作法系在封闭状态下施工，大型机械设备难于进场。 （3）在逆作法施工中，地下结构中墙柱的混凝土搭接质量较难控制，如措施不力，易出现漏水、降低承载力等后果。 （4）在逆作法施工中，控制导柱的垂直度和承载力较难。 （5）敞开式逆作法由于未同期浇筑各层楼板，侧向刚度较封闭式逆作法的小。,4.9 逆作法施工,逆作法的不足,逆作法施工的重要特点是地下室结构（梁、板、柱、墙）都是自上而下分层浇筑的，因而其模板都要支承在刚开挖的土层上。 为减少沉降，对土层可采取临时加固的方法。 如浇素混凝土（ 挖下一层土方时随土一同挖去）或铺设砂垫层后上架枕木，也可以用悬吊模板的方法来解决，由于混凝土是从侧面进入模板内浇筑的，因而构件顶部模板需做成喇叭形。 上部墙、柱钢筋应插入砂垫层，以便与下层后浇结构的钢筋连接。,4.9 逆作法施工