深基坑围护结构变形控制

深基坑围围护结构构变形分析析及控制制方法一、基坑坑围护变变形控制制的重要要性二、钢支支撑的发发展、问问题及改改进1、事故案案例分析析引发的的支撑体体系思考考2、钢支撑撑的发展展、使用用过程调调查存在在问题3、改进及及专利技技术三、基坑坑围护的的发展、、问题及及改进1、地连墙墙使用过过程问题题的调查查2、改进及及专利技技术四、软土土地层地地下承压压水的思思考1、事故案案例分析析2、上海地地下承压压水的变变化及问问题调查查3、改进及及专利技技术五、三层层次引导导方法的的探讨六、BIM+专业技术-建科咨询发展展方向结束语随着我国城市市化地下空间间的发展，城城市建设各种种基坑形式越越来越多，深深度也越来越越大，基坑施施工对周边环环境的影响也也是越来越大大，基坑施工工由于挖土破破坏了土压的的平衡，围护护结构必然产产生变形，变变形导致周边边地面的沉降降，沉降值越越大，对周边边环境影响也也越大，经济济损失越大，，严重的甚至至导致基坑坍坍塌和人员伤伤亡安全事故故。以上为某区域域因为基坑的的开挖，引起起的周边建筑筑物的倒塌及及开裂情况。。科学合理的增增加是必要的的，基坑施工工的费用增大大了，风险并并没有实质减减少。因此此，基坑开挖挖过程中如何何动态控制““平衡”是工工程安全的前前提保障。在在控制好“平平衡”的前提提基础上，减减少围护结构构的变形，从从而减少基础础施工对周边边环境的影响响是追求的目目标。钢支撑支护在在上世纪40年代便在国内内采用，目前前使用普遍，，但是看似简简单的受力结结构，却在施施工过程中存存在多种问题题，如：活络络头受力不佳佳、预加轴力力损失过大、、端头受力不不均和钢支撑撑轴线方向受受力偏差等问问题，这些问问题的存在也也给基坑施工工埋下了隐患患。SMW工法桩围护结结构，第三道道支撑面出现现漏水、涌砂砂，引起基坑坑隆起，围护护结构失稳。。地下连续墙围围护结构，第第四道支撑面面出现漏水、、涌砂，钢围围檩变形，造造成围护结构构失稳。3个极限受力：：1）钢管极限受受力：一般8000千牛以上2）活络头极限限受力：一般般4000千牛以上3）楔子极限受受力：不确定定（没有标准准）满足设计计要求一般3000千牛以上。※楔子的不确定定性是杆件支支撑的关键！！2、钢支撑的发发展、使用过过程调查存在在问题钢支撑整体压压缩变形：理论标准：杆杆件长度20m，受压3000千牛以上，压压缩变形3~4mm。统计压缩变形形20~30mm，增大8~10倍。※是什么原因产产生如此大的的偏差呢？2、钢支撑的发发展、使用过过程调查存在在问题钢围檩拼装问问题1）钢围檩未设设置在同一平平面及直线上上2）围檩的连接接不可靠2、钢支撑的发发展、使用过过程调查存在在问题3）钢支撑安装装后连接位置置变形明显钢围檩拼装问问题2、钢支撑的发发展、使用过过程调查存在在问题楔子未穿过轴心楔子打入深度太短，有效接触面积太小2、钢支撑的发发展、使用过过程调查存在在问题活络头脖子太太长，水平方方向存在偏心心现象楔子安装不正正确未穿过轴轴心，造成轴轴心与挡板不不垂直活络头受力中心线与钢支撑受力中心线不同心活络端顶板与钢围檩线接触，不是面接触活络头受力中心与围檩接触面不垂直，产生分力

活络头受力中心作用点未作用在围檩的侧面中间，2、钢支撑的发发展、使用过过程调查存在在问题2、钢支撑的发发展、使用过过程调查存在在问题数据线容易护筒被切断轴力加大时因法兰变形，导致轴力计护筒肋板与法兰连接处开裂造成支撑读数不稳、失真轴力计轴线与钢支撑轴线很难在同一轴线上两对接钢围檩不在同一平面上，轴力计和钢围檩只有部分接触2、钢支撑的发发展、使用过过程调查存在在问题2、钢支撑的发发展、使用过过程调查存在在问题通过现场调研研，发现在钢钢围檩安装时时，安装效率率不高，且安安装质量不易易控制。改进思路：1）保证连接可可靠，且在同同一平面及水水平线位置；；2）便于现场人人员施工。钢围檩拼装改改进改进方法一改进方法二3、改进钢围檩安装质质量改进实践践连接螺栓3、改进钢围檩改进对对比分析连接方式工时（相邻两幅连接）效果分析传统焊接>1h施工质量受施工操作人员水平影响，焊接位置是薄弱点，易出现不在同一面上、不在同一水平线上、焊接位置变形等问题。改进连接0.5h左右操作方便，连接质量可靠，安装偏差较小，钢围檩整体性较好。连接处外观较传统方式有改善。3、改进B类楔子A1类楔子A2类楔子C类楔子配套规格：A类楔子（平行垫块分三种规格）

B类楔子（倒梯型垫块）

C类楔子（正梯型垫块）3、改进专利一：钢支支撑的楔子专利号：ZL201120199150.1钢楔子改进后后：钢支撑轴轴力损失改进进

参数楔子形式第一次施加

（30MP)第二次施加(42MP)第三次施加(60MP)千斤顶拆除后轴力损失（第三次施加-千斤顶拆除后）千斤顶拆除后活络头长度传统楔子400KN456KN507KN283KN224KN182.9mm386KN462KN523KN325KN198KN182.5cm新型楔子598KN684KN705KN646KN59KN183.6mm574KN672KN725KN684KN41KN183.7mm轴力施加对比比表清江路口站通通过对传统楔楔子与新型楔楔子的试验对对比，结果显显示新型楔子子在轴力损失失、变形控制制及安装速度度上均有很大大优势。3、改进钢支撑轴力计计安装改进一一：在钢支撑轴力力计安装方面面，目前普遍遍存在安装偏偏心的问题，，这对钢支撑撑的受力及轴轴力的损失都都是不利的，，花照壁站采采用加工好的的圆形钢板，，利用重力寻寻找其中心，，在控制偏心心上有一定优优势，且现场场安装便捷，，便于施工人人员操作。轴力计安装上上，焊接板规规格不统一，，且需要多人人操作，较难难控制使其安安装在轴心。。建议使用的轴轴力计安装方方法，在效率率及效果上，，有明显优势势改进3、改进3、改进专利二：带有有轴力计的钢钢支撑构件专利号：ZL201120199149.9关于基坑开挖挖过程中六个个变形量的发发现与分析3、改进序号深基坑变形因素变形值（mm）主要原因分析解决途径1钢支撑法兰压缩变形2-61、法兰接头安装间隙，受压力作用下压实产生的变形量。1、控制法兰接头数量（第三、四道支撑法兰接头不应多于3个）；2、确保螺栓连接质量。钢支撑挠度变形2-41、钢支撑跨度过大引起的变形量。1、支撑跨度不大于，如大于中间要设立柱。楔子压缩变形4-101、楔子受力面积过小、受力集中，产生偏心，应力改变；2、轴力未通轴心而产生的偏心受力现象。1、制定锲子加工标准，使受压面积大于2。2地墙和端头板的平整度产生的间隙10-201、地墙面未找平，受压产生的变形量。1、钢支撑端板和地墙面应平整。3地墙的弹性叠加变形20-401、时空效应、产生变形；2、地墙渗漏水；3、上道钢支撑轴力偏小，产生叠加弹性变形；4、开挖面地层土质强度低。1、开挖时间和空间的控制；2、上道支撑质量控制；3、基坑降水控制。4初撑力和楔子插入后的回弹变形10-201、油泵压力一般能满足设计要求，但楔子插入后，初撑力损失较大，常常是没有初撑力；2、受力不合理，受力是点或线受力。1、制定楔子控制要求；2、改楔子的内撑形式为外夹、外压形式。5端头支撑加轴力计的杆件变形1、轴力计的受压面积小，端头板强度不够产生的变形；2、轴力计安装倾斜产生的问题；3、轴力计轴线与钢支撑轴线很难在一条轴线上；4、轴力计轴心与挡板不垂直。1、改进轴力计安放的位置；2、带有应力补偿功能和支撑围护结构变形小的原因分析。基坑及支撑主主要变形量的的分析及解决决途径我们说：钢支支撑是先受力力后变形，是是主动控制方方式；砼支撑是先变变形后受力，，是被动控制制方式；应该说钢支撑撑是较为科学学的。那么为什么我我们更放心砼砼支撑呢？前面分析以上上钢支撑的围围檩、楔子、、轴力计三个个方面的改进进能够说明以以上原因。3、改进（1）基坑开挖过过程，围护结结构的整体变变形量，按上上述6个方面进行分分类，将以往往的定性分析析，转化成6个方面的定量量控制。（2）在几个关键键变形量方面面，通过创新新改进的专利利技术应用，，在不增加成成本的条件下下，减少钢支支撑杆件的整整体压缩变形形量。（3）钢围檩的改改进，不仅使使安装质量得得到有效控制制，同时节省省了安装、拆拆除时间，减减少了开挖面面的暴露时间间。（4）楔子和轴力力计安装的改改进，方便施施工、便于管管理、轴力损损失小，又减减少了下道支支撑的叠加变变形量。同时时，支撑杆件件上的轴力损损失率降低。。上道支撑轴轴力有保障，，围护结构的的叠加变形量量也减少了，，从而减少了了围护结构的的总变形量。。小结：3、改进城市地铁基坑坑工程由于开开挖深度与放放坡条件的限限制，深基坑坑工艺基本走走向垂直开挖挖，垂直开挖挖挡土平衡的的支护分挡土土结构和支撑撑结构两个部部分。软土地地基的基坑围围护工程是由由挡土墙设计计的强度和内内支撑结构两两方面来加强强围护体系的的整体刚度，，进而控制基基坑开挖后挡挡土墙体水平平位移和周边边的沉降情况况。地下连续墙围围护技术的发发展（1）单一的围护护止水作用阶阶段。普遍采用的复复合墙围护体体系就是一种种单一的止水水围护体系。。（2）叠合墙围护护结构阶段即即“两墙合合一”阶段。。叠合墙体系是是指围护结构构与内衬主体体结构之间有有钢筋接驳器器连接，叠合合后两者视为为整体墙，形形成“两墙合合一”的整体体结构，在结结构的合理方方面是一种技技术进步。（3）连续地墙的的未来发展思思路从根本上解决决地下连续墙墙的“两墙合合一”的技术术问题对保证证工程的质量量至关重要。。地连墙结构形形式对比表地下连续墙施施工渗漏水风风险及控制围护地墙接缝缝渗水控制是是确保围护结结构整体稳定定的重要环节节，很多风险险是由于局部部失衡，引起起整体失稳，，按临界点平平衡推理是由由于帷幕的止止水强度下降降、干扰强度度的增大，影影响了整体的的稳定。因此此，围护结构构施工，控制制薄弱点渗漏漏水是关键！！常见问题有如如下三类：1、地连墙使用用过程问题的的调查由地墙单一围围护结构到地地墙围护结构构和内衬永久久结构叠合技技术的发展；；“两墙合一”叠叠合式整体结结构两个关键键性技术的发发展：1）地下连续墙墙施工整体结结构连接技术术要求：在在水平平和垂直荷载载作用下，要要求接头整体体良好，刚度度好、变形小小、渗水少。。其主要解决的的技术问题是是：①①地墙施工工接缝的渗水水问题；②②地墙墙钢筋笼在截截面上的叠合合，确保地墙墙的整体抗侧侧压力的强度度。垂垂直接头的的技术发展——地墙施工中常常用的几种接接头形式：1、地连墙使用用过程问题的的调查1)接头管接接头形式（如如下图）：优点：构造简简单；施工方方便，工艺成成熟；刷壁方方便，易清除除干净墙段侧侧壁泥浆，有有利于确保接接头混凝土质质量；后施工工槽段下放钢钢筋笼方便；；造价较低。。其缺点：属柔柔性接头，接接头刚度较差差，整体性较较差；抗剪能能力较差，受受力后易变形形；接头呈光光滑圆弧面，，无拐点，抗抗渗水性能较较差，较易产产生接头渗水水。1、地连墙使用用过程问题的的调查（2）“工””字钢+接头头管接头形式式（如下图））：优点：增加了了“工”字钢钢后，接头刚刚度较好，受受力不易变形形，接头拐点点增加，抗渗渗水性能提高高。缺点：接头管管需和“工””字钢配套，，施工较麻烦烦，对接头管管和“工”字字钢的相对位位置要求较高高，易出现绕绕流现象。1、地连墙使用用过程问题的的调查（3）接头箱箱接头形式（（如下图）：：优点：整体性性较好，刚度度较大；抗弯弯抗剪性能较较好，受力后后变形较小，，故防渗水效效果较好。缺点：接头构构造较复杂，，施工工序较较多，施工较较麻烦；刷壁壁清浆较困难难，较难清除除干净墙段侧侧壁泥浆；钢钢筋笼上伸出出的接头钢筋筋易碰弯，给给刷壁清泥浆浆和安放后一一槽段钢筋笼笼都带来一定定困难。1、地连墙使用用过程问题的的调查地墙施工的接接头形式经过过不断地改进进，出现的接接头形式约有有十多种，如如十字钢板式式接头、双管管式接头、隔隔板式接头、、滑板式接头头等。地墙接接缝的渗水和和整体刚度逐逐步提高，但但由于接头的的形式只是改改进性的提高高，地墙接缝缝的整体连接接性和渗水的的质量问题主主要还是取决决于作业人员员的施工经验验、技能水平平和规范的管管理，从理论论上讲，地下下连续墙整体体结构连接缝缝的渗水问题题没有得到根根本解决。（（苏州地铁采采用的方式是是在两幅地墙墙迎土面的接接缝处增加高高压旋喷）2）地下连续墙墙围护结构与与永久结构的的整体刚性连连接1、地连墙使用用过程问题的的调查(1)预埋连连接钢筋法如如下图优点：构造简简单；施工方方便。缺点：直径﹥﹥￠20mm的钢筋扳到位位较困难；大大直径钢筋须须用火烘后扳扳到位，会影影响钢筋受力力性能；当钢钢筋不直，角角度不准时，，初始受力，，应力有损失失；预埋接头头钢筋经扳动动到位时，有有时会损伤钢钢筋根部四周周混凝土。1、地连墙使用用过程问题的的调查(2)预埋连连接钢板法如如下图：优点：受力性性能好；施工工方便。缺点：电焊质质量要求高，，技术性强；；现场电焊量量大，进度不不快。1、地连墙使用用过程问题的的调查（3）接驳器器的技术应用用的发展，由由于以上两种种方法在实际际施工中，都都存在着连接接质量差和施施工进度慢的的问题，所以以有了接驳器器的发展，如如下图：优点：构造简简单，施工方方便；采用锥锥螺纹连接接接头，施工速速度较快；抗抗剪抗弯性能能均较好，牢牢固可靠。缺点：螺纹钢钢筋连接接头头的准确定位位、牢固固定定和拧紧要求求均较高，实实际施工连接接质量较低。。1、地连墙使用用过程问题的的调查①地墙接缝渗渗漏水②地墙设计增增加配筋和接接驳器产生的的渗漏水1、地连墙使用用过程问题的的调查③地质条件差差，施工管理理方面出现的的质量问题。。本组图片反映4个问题：1、夹泥2、开叉3、扰流4、塌孔1、地连墙使用用过程问题的的调查1、地连墙使用用过程问题的的调查目前“两墙合合一”存在问问题，以下为为实际施工中中存在的问题题：1、地连墙使用用过程问题的的调查序号常见问题产生原因造成质量方面问题备注1接驳器定位高低不齐凭目测控制、无定位控制措施钢筋笼吊装入槽时接驳器封盖易被碰掉，造成接驳器丝牙锈蚀或被凿坏，导致接驳器与主体结构钢筋连接困难或无法连接

无规范标准控制2接驳器定位偏斜焊接产生变形、无定位控制措施接驳器与主体结构钢筋连接困难或无法连接

无规范标准控制3接驳器丝牙被凿坏接驳器高低不齐，凿地下墙保护层时难以控制接驳器与主体结构钢筋连接困难或无法连接设计一般增加余量4接驳器丝牙锈蚀下钢筋笼时接驳器封盖已碰掉和灌进了泥浆接驳器与主体结构钢筋连接困难或无法连接设计一般增加余量1、地连墙使用用过程问题的的调查原因分析调查结果显示示，钢筋接驳驳器出现的定定位高低不齐齐、偏斜以及及丝牙破坏、、丝牙锈蚀等等问题较为普普遍。由于这这些问题的存存在，造成接接驳器和结构构主筋无法连连接、拧不到到位或连接困困难等状况。。鉴鉴于以上存存在问题，为为保证主体结结构钢筋与地地下墙的可靠靠连接，目前前设计通常采采用增加接驳驳器的预留量量来补救，但但实际施工情情况与设计期期望差距往往往较大。因此此，研究解决决地下墙接驳驳器的安装定定位和保护问问题十分重要要。1、地连墙使用用过程问题的的调查图（1）中接驳器转转弯钢筋和迎迎土面主筋在在一个层上，，存在两给问问题：1）迎土层面的的保护层质量量难以保证，，后果迎土面面主筋锈蚀。。2）接驳器设计计数量过密，，影响砼上翻翻的质量，地地墙渗漏。1）两墙合一叠叠合式接驳器器安装质量不不稳定，导致致设计思想方方面的保守，，如单一挡土土围护结构形形式增多；2）技术的推广广力度不够。。设计人员不不深入现场，，不了解新技技术；人才的的不足，导致致设计方面从从简化、套用用化，其后果果①是材料没没有得到有效效的利用，②②是设计保守守，材料的增增加加大了施施工难度，工工程质量难以以保障（以下下图片说明））1、地连墙使用用过程问题的的调查楼房倒向基坑坑一侧成“凸凸”形楼房地层已嵌嵌入地下防汛墙出现裂裂缝楼房和土体出出现相对位移移1、事故案例分分析上海上世纪末末工业用水抽抽取地下水量量约1.2亿立方/年，没有回灌灌；上海2010年以后，抽取取地下水量约约1300万立方/年，回灌量超超过3000万立方/年。回灌大于于抽取，应该该说地面沉降降稳定了，但但是上海近几几年地面沉降降局部有增大大的趋势。2、上海地区地地下水变化及及问题调查（1）上海地下空空间开发抽降降的承压水没没有纳入统计计范围，没人人知道上海一一年实际抽取取多少地下水水，粗略估计计超过8000万立方/年。（2）上海以往深深基坑降压井井的封堵，不不是在原界面面，而是在地地下工程的结结构地板，这这样一来就产产生了如下几几个问题：①结构底板承承压水顶托力力的问题②地下水质长长期污染问题题③承压水缓慢慢流失，地面面缓慢沉降问问题（3）实际抽水量量远大于合理理的抽水量2、上海地区地地下水变化及及问题调查主要原因：发现主要问题题：（1）、设计仅从从施工安全要要求计算承压压水顶托力的的降水水位标标高要求，抽抽降水的合理理性、降水对对周边地面的的沉降影响没没有要求（2）、施工降水水方案1）降水井设置置数量普遍偏偏多，一般是是需求的两倍倍。2）降水井的滤滤网高度，一一般不考虑降降水水位的关关系3)降压井用完后后封井不考虑虑对环境的影影响。（3）、管理理方面1）承压水轴轴水量的统计计师水量部门门，施工轴降降地下承压水水没有纳入水水量部门管理理。2、上海地区地地下水变化及及问题调查某工程承压井井的封堵情况况及问题承压井内已灌灌注了混凝土土，井内依然有渗渗水井管切割至地地板下（7～8）cm，井管内留有渗渗水井口焊封钢板板，并焊接网网钢筋防渗水泥砂浆浆封井口图1图2图3图42、上海地区地地下水变化及及问题调查某工程承压井井的封堵情况况及问题封井存在问题题(1)由于封井口的的界面高于原原含水层的界界面，承压水水将从井孔内内与井管井孔孔间的空隙透透过隔水层与与地表潜水贯贯通，地表潜潜层水易污染染，所以可以以推测承压水水的水质环境境会受影响。。(2)由于计算含水水层的顶托力力是从隔水层层与含水层界界面高度为准准的，实际的的封井界面是是在结构的地地板，水位的的高度大于原