地铁车站基坑支护工程施工介绍(64页）

1、基坑支护1.边坡稳定2.基坑支护3.施工排水1 边坡稳定 土方开挖过程中,土壁是由土体内磨擦阻力和粘结力保持平衡而稳定。一旦土体失去平衡(俗称失稳),土体就会塌方,这不仅会造成人身安全事故、影响工期,有时还会危及附近的建(构)筑物。 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。1.1 造成边坡失稳的原因基坑塌方 抢险救人1.2 边坡留设 合理地选择基坑、沟槽、路基、堤坝的开挖断面并留设边坡,是减少土方量的有效措施。边坡的表示方法为 1:m ，即：土方边坡坡度hb 1(b h)1:m自然放坡的坡率允许值边坡

2、土类别状态坡率允许值（高宽比）坡高小于5m坡高510m碎石土密实1:0.35 1:0.501:0.50 1:0.75中密1:0.50 1:0.751:0.75 1:1.00稍密1:0.75 1:1.001:1.00 1:1.25黏性土坚硬1:0.75 1:1.001:1.00 1:1.25硬塑1:1.00 1:1.251:1.25 1:1.50 边坡坡度应根据不同的挖填高度、土的工程性质及工程特点而定，既要保证土体稳定和施工安全，又要节省土方。 当地质条件良好、土质均匀且无地下水，其放坡的坡度系数应根据当地施工经验确定,无经验时可按下表确定：注：表中碎石土的填充物为坚硬或硬塑的黏性土。留设边坡

3、需考虑的因素 挖填高度：高度大则坡度系数大，反之坡度系数小，甚至不放坡； 土的工程性质：土的类别、含水量，有无地下水等。土的类别低(密度小)、含水量大，则坡度系数大；反之坡度系数小； 施工特点：坡顶是否有荷载？施工季节及施工期长短？ 人工作业还是机械作业？坡顶有荷载(尤其是动荷载)、使用时间长、跨越冬雨季施工的边坡应留有充足的安全系数规范的边坡留设1 规范的边坡留设22 基坑(槽)支护 一级基坑：重要工程，支护结构与基础结构合一工程，开挖深度10m，临近建筑物、重要设施在开挖深度以内；开挖影响范围内有历史或近代优秀建筑、重要管线需严加保护； 三级基坑：开挖深度7m，且无特别要求的基坑； 二级基

4、坑：不属于一级或三级的其它基坑。基坑类别支护结构墙顶位移支护结构墙体最大位移地面最大沉降 一级基坑305030二级基坑608060三级基坑80100100基坑变形的监控值 mm 2.1 基坑的分级2.2 基槽支护 基(沟) 槽开挖一般采用横撑式土壁支撑。可分为水平挡土板及垂直挡土板两大类。前者挡土板的布置又分为间断式和连续式两种。湿度小的粘性土挖土深度3m时，可用间断式水平挡土板支撑。间断式水平挡土板支撑垂直挡土板式支撑 对松散、湿度大的土可用连续式水平挡土板支撑，挖土深度可达5m。对松散和湿度很高的土可用垂直挡土板式支撑，其挖土深度不限。连续式水平挡土板支撑2.3 一般基坑的支护 深度不大的

5、三级基坑，当放坡开挖有困难时，可采用短柱横隔板支撑、临时挡土墙支撑、斜柱支撑、锚拉支撑等支护方法。2.3.1 简易支护 放坡开挖的基坑，当部份地段放坡宽度不够时，可采用短柱横隔板支撑、临时挡土墙支撑等简易支护方法进行基础施工 仅适用于部分地段放坡不够、宽度较大的基坑使用 仅适用于部分地段下部放坡不够、宽度较大的基坑使用临时挡土墙支撑短柱横隔板支撑 先沿基坑边缘打设柱桩，在柱桩内侧支设挡土板并用斜撑支顶，挡土板内侧填土夯实。适用于深度不大的大型基坑使用。2.3.2 斜柱支撑2.3.3 锚拉支撑 先沿基坑边缘打设柱桩，在柱桩内侧支设挡土板，柱桩上端用拉杆拉紧，挡土板内侧填土夯实。适用于深度不大、不

6、能安设横(斜)撑的大型基坑使用。斜柱支撑锚拉支撑基坑打设柱桩2.4 深基坑支护边坡保持稳定； 确保相邻的建(构)筑物、道路深基坑支护的基本要求 确保支护结构能起挡土作用,基坑、地下管线的安全,不因土体的变形、沉陷、坍塌受到危害； 通过排降水,确保基础施工在地下水位以上进行苏州市土地交易中心基坑支护工程常用的支护结构体系排桩式土钉墙锚杆支护钢管桩挖孔灌注桩钢板桩板墙式板桩式组合式粉体喷射注浆桩墙钻孔灌注桩高压喷射注浆桩墙深层搅拌水泥土桩墙逆作拱墙式边坡稳定式排桩与板墙式水泥挡土墙式现浇地下连续墙灌注桩与水泥土桩结合加筋水泥土围护墙型钢横挡板2.4.1 排桩支护适于开挖面积大、深度6m、不允许放坡

7、、邻近有建(构)筑物的基坑支护 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。悬臂桩的间隔式排桩支护挡土灌注桩排桩支护桩顶连系梁又称冠梁悬臂支护桩 直径0.61.1m的钻孔灌注桩可用于深713m的基坑支护，直径0.50.8m的沉管灌注桩可用于深度在10m以内的基坑支护,单层地下室常用0.81.2m的人工挖孔灌注桩作支护结构。钢筋砼灌注桩的排列方式北京神华大厦基坑的交错相间排桩支护2.4.2 土钉墙支护 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

8、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。 开挖工作面：土钉支护应自上而下分段分层进行，分层深度视土层情况而定，工作面宽度不宜6m，纵向长度不宜l0m。土钉支护施工工艺人工洛阳铲成孔 冲击式钢管成孔 土层锚杆钻机成孔 喷射第一层砼：为防止土体松弛和崩解，须尽快做第一层喷射砼，厚度不宜4050mm。喷射砼水泥用量400kg/m3。 土钉成孔：土钉成孔直径70120mm、向下倾角15200，成孔方法和工艺由承包商根据土层条件、设备和经验而定。喷射第一层砼 安设土钉、注浆：土钉有单杆和多杆之分，单杆多为2232mm的粗螺纹钢筋，多杆一般为24根16mm钢筋。采用灰浆泵注浆，土钉注浆可不

9、加压。 挂钢筋网、喷射砼面层：钢筋网通常 直径610、间距200300mm，与土钉连接牢固。钢筋与第一层喷射砼的间隙20mm。设置双层钢筋网时，第二层钢筋网应在第一层钢筋网被覆盖后铺设。砼面板厚度50100mm。 挂钢筋网 喷射第一层砼面板 进入下一层土钉支护安设土钉、注浆2.4.3 锚杆支护 适于较硬土层或破碎岩石中开挖较大较深基坑，邻近有建筑物须保证边坡稳定时采用 是在未开挖的土层立壁上钻孔至设计深度，孔内放入拉杆，灌入水泥砂浆与土层结合成抗拉力强的锚杆，锚杆一端固定在坑壁结构上，另一端锚固在土层中，将立壁土体侧压力传至深部的稳定土层锚杆支护施工工艺冲击式钻机造孔 旋转式钻机造孔 锚杆造孔

10、近景 造孔：包括钻机就位、施钻成孔、清孔三个作业步骤。造孔用冲击式钻机、旋转式钻机或旋转式冲击钻机，偏心钻机跟进护壁套管方式钻进，造孔须干钻，严禁水钻；考虑沉渣厚度，孔底应超钻3050mm；成孔后高压风清洗孔壁，以保证砂浆与孔壁的粘结力。开山牌MGY-60型风动冲击式锚杆钻机 制作完毕的锚索 锚杆的制作与安装 包括下料、除锈防腐、焊接导向锥、绑扎、入孔六个步骤。拉杆常用钢管、粗钢筋或钢丝束、钢 绞线制成的锚索。锚索预留长度为1- 1.5m，锚固段间隔1-2m设置隔离架和 紧箍环，中心布置灌浆管；自由段外 套塑料管，前端切实作好隔浆措施。锚索入孔导向锥起入孔导向作用紧箍环自由段外套塑料管锚索预留

11、长度注 浆 灌浆 基坑锚杆常采用埋管式灌浆的一次灌浆法，即由孔底向上有压一次性灌浆,压力0.60.8MPa，砂浆至孔口溢满为止，注浆管不拔出；当土体松散或岩石破碎易发生漏浆时采用二次灌浆法。制 浆2.4.4 挡土灌注桩与土层锚杆结合支护 桩顶不设锚桩、拉杆,而是挖至一定深度,每隔一定距离向桩背面斜向打入锚杆,达到强度后,安上横撑,拉紧固定,在桩中间挖土,直至设计深度冠梁悬臂支护桩锚杆及横撑适于大型较深基坑,施工期较长,邻近有建筑物,不允许支护、邻近地基不允许有下沉位移时使用2.4.5 钢板桩支护 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。

12、板桩支撑可分为无锚板桩(悬臂式板桩)和有锚板桩。常用的钢板桩为U型钢板桩，又称拉森钢板桩。U型钢板桩钢板桩水上围堰无锚板桩 从一角开始逐块插打，每块钢板桩自起打到结束中途不停顿。打法简便、快速，但单块打入易向一边倾斜，累计误差不易纠正,壁面平直度也较难控制。仅在桩长10m、工程要求不高时采用。又称单独打入法。钢板桩入土 U型板桩的相互连接无锚板桩的单独打入法有锚板桩的双层围檩插桩法 是先沿板桩边线搭设双层围檩支架,然后将板桩依次在双层围檩中全部插好,形成一个高大的板桩墙。待四角封闭合拢后,再按阶梯形逐渐将板桩一块块打至设计标高。该打法可保证平面尺寸准确和板桩垂直度,但施工速度慢有锚板桩的双层围

13、檩插桩法2.4.6 地下连续墙支护铣削钻成槽机 先建造钢筋砼地下连续墙,达到强度后在墙间用机械挖土。该支护法刚度大、强度高,可挡土、承重、截水、抗渗,可在狭窄场地施工,适于大面积、有地下水的深基坑施工。连续墙抓斗成槽机槽段的连接导墙施工 成槽机抓土 钢筋笼起吊 钢筋笼入槽连续墙砼浇筑 锁口管起拔 进入第二槽段施工亦可用吊车起拔两边是锁口管2.4.7 挡墙内撑支护 当基坑深度较大，悬臂式挡墙的强度和变形无法满足要求、坑外锚拉可靠性低时，则可在坑内采用内撑支护。它适用于各种地基土层，缺点是内支撑会占用一定的施工空间。常用有钢管内撑支护和钢筋砼构架内撑支护。大型深基坑的钢管对撑支护 钢筋砼构架式内撑

14、支护 钢管内支撑 钢管支撑一般采用609钢管,用不同壁厚适应不同的荷载.钢管支撑的形式为对撑或角撑,对撑的间距较大时,可设置腹杆形成桁架式支撑钢管内支撑的地面拼装 大型深基坑的挡墙钢管内支撑支护地铁车站的多道钢管对撑支护大型深基坑的钢管角撑挡墙的腰梁 钢筋砼内支撑 钢筋砼内支撑刚度大、变形小,能有效控制挡墙和周围地面的变形。它可随挖土逐层就地现浇,形式可随基坑形状而变化,适用于周围环境要求较高的深基坑内支撑下的基础工程施工就地制作钢筋砼内支撑内支撑下挖桩间土方格构式立柱 平面尺寸大的内支撑应在交点处设置立柱,立柱宜为格构式柱,以免影响底板穿筋,立柱下端插入工程桩内2m,否则应设置专用的桩基础深

15、基坑边坡支护坍塌事故杭州地铁塌陷事故 2008年11月15日下午，杭州萧山湘湖段地铁施工现场发生塌陷事故。风情大道长达75m的路面坍塌并下陷15m。行驶中的11辆车陷入深坑，数十名地铁施工人员被埋。事故附近的房屋已被全部推倒陷落的车辆被吊起清理塌陷现场 事故造成21人死亡、24人受伤、直接经济损失4961万元，是中国地铁建设史上最惨痛的事故。21名责任人被究责，其中10人被追究刑事责任。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

16、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！3 施工排水 基坑开挖时，流入坑内的地下水和地表水如不及时排除，会使施工条件恶化、造成土壁塌方，亦会降低地基的承载力。施工排水可分为明排水法和人工降低地下水位法两种。3.1 明排水法 一般采用截、疏、抽的方法。 截：在现场周围设临时或永久性排水沟、防洪沟或挡水堤，以拦截雨水、潜水流入施工区域； 抽：在低洼地段设置集水、排水设施,然后用抽水机抽走。 疏：在基坑内设置纵横排水沟，疏通、排干场内地表积水；水淹基坑 损失惨重 工期延误3.1.1 明沟与集水井排水 在基坑的一侧或四周设置排水明沟，在

17、四角或每隔2030m设集水井,排水沟始终比开挖面低0.40.5m，集水井比排水沟低0.51 m，在集水井内设水泵将水抽排出基坑。适用于土质好、地下水量不大的基坑排水。普通与集水井排水法3.1.2 分层明沟排水 当基坑土层由多种土层组成,中部夹有透水性强的砂类土时,为防止上层地下水冲刷基坑下部边坡,宜在基坑边坡上分层设置明沟及集水井。分层明沟排水法3.1.3 深层明沟排水 当地下基坑相连、土层渗水量和排水面积大，为减少大量设置排水沟的复杂性，可在基坑内的深基础或合适部位设置一条纵、长、深的主沟，其余部位设置边沟或支沟与主沟连通，通过基础部位用碎石或砂子作盲沟。适用 于深度大的大面积地下室、箱基

18、的基坑施工排水。深层明沟排水法不考虑基坑排水的恶果沙湾电站厂房深基坑排水施工全景3.2 施工降水 在含水丰富的土层中开挖大面积基坑时，明沟排水法难以排干大量的地下涌水，当遇粉细砂层时，还会出现严重的翻浆、冒泥、涌砂现象，不仅基坑无法挖深，还可能造成大量的水土流失、边坡失稳、地面塌陷，严重者危及邻近建筑物的安全。基坑底低于地下水位时基底会不停的渗水 人工降水方法主要有：轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点，统称井点降水。 遇有此种情况时应采用井点降水的人工降水方法施工3.2.1 井点降水的作用减小横向荷载 防止流砂防止涌水 稳定边坡 防止塌方 防止管涌防止地下水涌入基坑防止地下水的渗流引起边坡

19、塌方消除地下水的水位差,防止坑底的管涌降水后,使板桩减少了横向荷载消除地下水的渗流,也就防止流砂现象降低地下水位后，还能使土壤固结，增加地基土的承载能力!3.2.2 轻型井点降水 轻型井点是沿基坑四周将井点管埋入蓄水层内，利用抽水设备将地下水从井点管内不断抽出，将地下水位降至基坑底以下。适用于渗透系数为0.150m/d的土层中。 降水深度：单级井点36m，多级井点612m。轻型井点法降低地下水位全貌图 基坑轻型井点降水 轻型井点的设备 由管路系统（滤管、井点管、弯联管及总管）和抽水设备（真空泵、离心泵和水气分离器）组成。轻型井点工作原理及滤管构造见图： 轻型井点设备工作原理滤管构造井点管 轻型

20、井点的平面布置 单排布置：当基坑(槽)宽度6m、降水深度5m时可采用单排布置。井点管应布置在地下水的上游一侧，两端的延伸长度不宜小于坑槽的宽度B。 双排布置：当基坑(槽)宽度6m时采用。单排布置 环型或U 型布置：当基坑面积 较大时，应采用环 型布置（考虑施工 机械进出基坑时宜 采用U 型布置）。双排布置环型布置 U型布置 采用双排、环型或U型布置时，位于地下水上游一排的井点间距应小些，下游井点的间距可大些。 如采用U形布置，则井点管不封闭的一段应在地下水的下游方向。地下室电梯井局部二次降水井点降水不到位的基坑基础施工至地下水位以上 施工降水方可停止 轻型井点的高程布置 轻型井点降水深度一般6

21、m。井点管埋置深度H(不包括滤管)，可按下式计算： 如H 值小于降水深度6m时，则可用一级井点； 当H 值稍大于6m时，如降低井点管的埋置面可满足降水深度要求时，仍可用一级井点降水； 一级轻型井点高程布置 轻型井点的高程布置 在确定井点管埋置深度时，还应考虑井点管露出地面0.20.3m，滤管必须埋在透水层内。 当一级井点达不到降水深度要求时，则可采用二级井点。基坑二级轻型井点降水 地下室三级井点降水二级轻型井点降水 轻型井点的设计及计算 井点系统的设计应掌握施工现场地形图、水文地质勘察资料、基坑的施工图设计等资料。 设计内容除进行井点系统的平面布置和高程布置外,尚应进行涌水量的计算，确定井管数

22、量及井距，选择抽水设备等工作。 轻型井点的埋设程序 排放总管埋设井点管用弯联管将井点与总管接通安装抽水设备。 排放总管 埋设井点管 接通弯联管 防范井点降水不利影响的措施 井点降水必然会形成降水漏斗，从而导致周围土壤固结并引起地面沉陷，为减少井点降水对周围建筑物及地下管线造成影响，可在井点线外45m处设置回灌井点，将井点中抽出水经沉淀后用压力注入回灌井中，形成一道水墙。 设置挡土帷幕也可减少井点降水引起的不利影响。回灌井点水位图回灌井点布置设置挡土帷幕减少不利影响3.2.3 管井井点 管井井点由滤水井管、吸水管和抽水机组成。管井埋设的深度和距离根据需降水面积、深度及渗透系数确定，一般间距105

23、0m，最大埋深可达10m，管井距基坑边缘距离1.5m(冲击钻成孔)或3m(钻孔法成孔)，适用于降水深度35m、渗透系数为20200m/d的基坑中施工降水。管井井点设备简单、排水量大、易于维护、经济实用。管井埋设 管井填充滤料 管井抽排水施工 如需降水深度较大，可采用深井井点,适用于降水深度15m、渗透系数为10250m/d的基坑。故称为“深井泵法”。管井井点构造标准管井 小井管井深井井点 PVC简易管井3.2.4 喷射井点 是在井点管内设特制的喷射器，用高压水泵或空气压缩机向喷射器输入高压水或压缩空气，形成水气射流,将地下水抽出排走。其降水深度可达820m。喷射井点平面布置喷射井点竖向布置3.

24、2.5 电渗井点电渗井点构造与布置 电渗井点以井点管作负极，打入的钢筋作正极，通入直流电后，土颗粒自负极向正极移动，水则 自正极向负极移动 而被集中排出。本 法常与轻型井点或 喷射井点结合使用。 喷射井点与电渗井点在一般工程中的应用较少!4 流砂的防治 在细砂或粉砂土层的基坑开挖时，地下水位以下的土在动水压力的推动下极易失去稳定，随着地下水涌入基坑。称为流砂现象。流砂发生后，土完全丧失承载力，土体边挖边冒，施工条件极端恶化，基坑难以达到设计深度。严重时会引起基坑边坡塌方,临近建筑物出现下沉、 倾斜甚至倒塌。4.1 流砂现象广佛地铁桂城站基坑出现流砂，地面下沉约1.5m图为砂包封堵抢险现场 产生流砂现象的原因有内因和外因。 4.2 产生流砂的原因流砂发生 基坑满目狼籍 流砂支挡 强行施工