地铁车站基坑支护工程施工介绍

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。

⑴边坡过陡；

⑵雨水、地下水渗入基坑;

⑶基坑上口边缘堆载过大;

⑷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＝h／b

＝1／(b

／h)＝1:m自然放坡的坡率允许值边坡土类别状态坡率允许值（高宽比）坡高小于5m坡高5～10m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护结构体系系排桩式土钉墙锚杆支护钢管桩挖孔灌注桩桩钢板桩板墙式板桩式组合式粉体喷射注注浆桩墙钻孔灌注桩桩高压喷射注注浆桩墙深层搅拌水水泥土桩墙墙逆作拱墙式式边坡稳定式式排桩与板墙墙式水泥挡土墙墙式现浇地下连连续墙灌注桩与水泥土桩结结合加筋水泥土土围护墙型钢横挡板板2.4.1排桩支护适于开挖面面积大、深深度＞6m、不允许放放坡、邻近近有建(构)筑物的基坑坑支护开挖前在基基坑周围设设置砼灌注桩，桩的排列列有间隔式、双双排式和连续式，桩顶设置置砼连系梁或锚桩、拉杆杆。施工方便便、安全度度好、费用用低。悬臂桩的间间隔式排桩桩支护挡土灌注桩桩排桩支护桩顶连系梁梁又称冠梁梁悬臂支护桩桩直径0.6～1.1m的钻孔灌注注桩可用于于深7～13m的基坑支护护，直径0.5～0.8m的沉管灌注注桩可用于于深度在10m以内的基坑坑支护,单层地下室室常用0.8～1.2m的人工挖孔孔灌注桩作作支护结构构。钢筋砼灌注注桩的排列列方式北京神华大大厦基坑的的交错相间排排桩支护2.4.2土钉墙支护护天然土体通通过钻孔、插筋、注浆来设置土钉(亦称砂浆锚锚杆)并与喷射砼面板板相结合，形形成类似重重力挡墙的的土钉墙,以抵抗墙后后的土压力力，保持开开挖面的稳稳定。也称称为喷锚网加固固边坡或喷锚网挡墙墙。⑴开挖工作作面：土钉支护应应自上而下分分段分层进行，分层层深度视土土层情况而而定，工作作面宽度不不宜＜6m，纵向长度度不宜＜l0m。土钉支护施施工工艺人工洛阳铲铲成孔冲冲击式钢钢管成孔土土层锚杆钻钻机成孔⑵喷射第一一层砼：为防止土体体松弛和崩崩解，须尽尽快做第一一层喷射砼砼，厚度不不宜＜40～50mm。喷射砼水水泥用量≮≮400kg/m3。⑶土钉成孔孔：土钉成孔直直径70～120mm、向下倾角角15～200，成孔方法法和工艺由由承包商根根据土层条条件、设备备和经验而而定。喷射第一层层砼⑷安设土钉钉、注浆：：土钉有单杆杆和多杆之之分，单杆杆多为Φ22～32mm的粗螺纹钢钢筋，多杆杆一般为2～4根Φ16mm钢筋。采用用灰浆泵注注浆，土钉钉注浆可不不加压。⑸挂钢筋网网、喷射砼砼面层：钢筋网通常常直径Φ6～10、间距200～300mm，与土钉连接牢牢固。钢筋与第第一层喷射砼的的间隙≮20mm。设置双层钢筋筋网时，第二层层钢筋网应在第第一层钢筋网被被覆盖后铺设。。砼面板厚度50～100mm。挂钢筋网喷喷射第第一层砼面板进进入下一一层土钉支护安设土钉、注浆浆2.4.3锚杆支护适于较硬土层或或破碎岩石中开开挖较大较深基基坑，邻近有建建筑物须保证边边坡稳定时采用用是在未开挖的土层立壁上钻孔孔至设计深度，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杆，锚杆一端固定在在坑壁结构上，另一一端锚固在土层中，，将立壁土体侧压力力传至深部的稳定土土层锚杆支护施工工工艺冲击式钻机造孔孔旋旋转式钻机造孔孔锚锚杆造孔孔近景⑴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机，偏心钻机跟进护护壁套管方式钻进，造孔孔须干钻，严禁水钻；考虑沉渣厚度度，孔底应超钻钻30～50mm；成孔后高压风清洗孔壁壁，以保证砂浆与与孔壁的粘结力力。开山牌MGY-60型风动冲击式锚杆杆钻机制作完毕的锚索索⑵锚杆的制作作与安装包括下料、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，前端端切实作好隔浆浆措施。锚索入孔导向锥起入孔导导向作用紧箍环自由段外套塑料料管锚索预留长度注浆⑶灌浆基坑锚杆常采用用埋管式灌浆的一次灌浆法，即由孔底向上上有压一次性灌灌浆,压力≮0.6～0.8MPa，砂浆至孔口溢溢满为止，注浆浆管不拔出；当当土体松散或岩岩石破碎易发生生漏浆时采用二次灌浆法。制浆2.4.4挡土灌注桩与土土层锚杆结合支支护桩顶不设锚桩、、拉杆,而是挖至一定深深度,每隔一定距离向向桩背面斜向打入入锚杆,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基坑,施工期较长,邻近有建筑物,不允许支护、邻邻近地基不允许有下沉位移时使使用2.4.5钢板桩支护当基坑较深、地地下水位较高且且未施工降水时时，采用板桩作作为支护结构，，既可挡土、防防水，还可防止止流砂的发生。。板桩支撑可分分为无锚板桩(悬臂式板桩)和有锚板桩。常用的钢板桩桩为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中途不停顿。打法简便、快快速，但单块打打入易向一边倾斜，累计误差不易纠纠正,壁面平直度也较较难控制。仅在在桩长＜10m、工程要求不高高时采用。又称称单独打入法。钢板桩入土U型板桩的相互连连接无锚板桩的单独打入法有锚板桩的双层围檩插桩法法是先沿板桩边线线搭设双层围檩檩支架,然后将板桩依次在双层层围檩中全部插插好,形成一个高大的板桩墙。待四四角封闭合拢后后,再按阶梯形逐渐渐将板桩一块块打打至设计标高。。该打法可保证证平面尺寸准确和板板桩垂直度,但施工速度慢有锚板桩的双层围檩插桩法法2.4.6地下连续墙支护护铣削钻成槽机先建造钢筋砼地地下连续墙,达到强度后在墙墙间用机械挖土土。该支护法刚刚度大、强度高高,可挡土、承重、、截水、抗渗,可在狭窄场地施施工,适于大面积、有地下水的深基基坑施工。连续墙抓斗—成槽机槽段的连接导墙施工成成槽机抓土土钢钢筋笼笼起吊钢钢筋笼入槽槽连续墙砼浇筑锁锁口管管起拔进进入第二槽段段施工亦可用吊车起拔两边是锁口管2.4.7挡墙＋内撑支护护当基坑深度较大大，悬臂式挡墙墙的强度和变形形无法满足要求求、坑外锚拉可可靠性低时，则则可在坑内采用用内撑支护。它它适用于各种地基基土层，缺点是是内支撑会占用一定的施工工空间。常用有钢管内内撑支护和钢筋筋砼构架内撑支支护。大型深基坑的钢钢管对撑支护钢钢筋砼构架架式内撑支护⑴钢管内支撑钢管支撑一般采采用Φ609钢管,用不同壁厚适应应不同的荷载.钢管支撑的形式为对撑或角撑,对撑的间距较大大时,可设置腹杆形成成桁架式支撑钢管内支撑的地地面拼装大大型深基坑的挡挡墙＋钢管内支支撑支护地铁车站的多道道钢管对撑支护护大型深基坑的钢钢管角撑挡墙的腰梁⑵钢筋砼内支撑钢筋砼内支撑刚刚度大、变形小小,能有效控制挡墙墙和周围地面的变形形。它可随挖土土逐层就地现浇浇,形式可随基坑形状而变化化,适用于周围环境境要求较高的深深基坑内支撑下的基础础工程施工就地制作钢筋砼砼内支撑内支撑下挖桩间间土方格构式立柱平面尺寸大的内内支撑应在交点点处设置立柱,立柱宜为格构式柱,以免影响底板穿穿筋,立柱下端插入工程桩内≮≮2m,否则应设置专用用的桩基础深基坑边坡支护护坍塌事故杭州地铁塌陷事事故2008年11月15日下午，杭州萧萧山湘湖段地铁铁施工现场发生生塌陷事故。风风情大道长达75m的路面坍塌并下下陷15m。行驶中的11辆车陷入深坑，，数十名地铁施施工人员被埋。。事故附近的房屋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、直接经经济损失4961万元，是中国地地铁建设史上最最惨痛的事故。。21名责任人被究责责，其中10人被追究刑事责责任。上海“莲花河畔景苑”在建楼房整体倒倒塌6月27日6时左右，上海闵闵行区“莲花河畔小区”一栋在建13层住宅楼整体倒倒塌。这是建国国以来建筑业最最令人恐怖的倒倒楼事件。两侧压力差产生生的水平力超过过了桩基的抗侧侧能力骇人听闻的上海海倒楼事件令土土木人蒙羞，开开发商、承包商商、监理工程师师和负有监管职职责的政府官员员将被钉在土木木建设史的耻辱辱柱上！3施工排水基坑开挖时，流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：在现场周围设临临时或永久性排排水沟、防洪沟沟或挡水堤，以以拦截雨水、潜潜水流入施工区区域；抽：在低洼地段设置置集水、排水设设施,然后用抽水机抽抽走。疏：在基坑内设置纵纵横排水沟，疏疏通、排干场内内地表积水；水淹基坑损损失惨重工工期延误3.1.1明沟与集水井排排水在基坑的一侧或四周设置排水明沟，在四角或每隔隔20～30m设集水井,排水沟始终比开开挖面低0.4～0.5m，集水井比排水水沟低0.5～1m，在集水井内设设水泵将水抽排出出基坑。适用于土质好好、地下水量不不大的基坑排水水。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多种土层组成,中部夹有透水性性强的砂类土时时,为防止上层地下水水冲刷基坑下部部边坡,宜在基坑边坡上上分层设置明沟及集水井。分层明沟排水法法3.1.3深层明沟排水当地下基坑相连连、土层渗水量量和排水面积大大，为减少大量量设置排水沟的的复杂性，可在在基坑内的深基基础或合适部位位设置一条纵、、长、深的主沟，其余部位设置置边沟或支沟与主沟连通，通通过基础部位用用碎石或砂子作作盲沟。适用于深度大的大面面积地下室、箱箱基的基坑施工排水水。深层明沟排水法法不考虑基坑排水水的恶果沙湾电站厂房深深基坑排水施工工全景3.2施工降水在含水丰富的土土层中开挖大面面积基坑时，明明沟排水法难以以排干大量的地地下涌水，当遇遇粉细砂层时，，还会出现严重重的翻浆、冒泥、涌砂现象，不仅基坑无法法挖深，还可能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物的安全。基坑底低于地下下水位时基底会不停的渗渗水人工降水方法主主要有：轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点，统称井点降水。遇有此种情情况时应采采用井点降水的人工降水水方法施工工3.2.1井点降水的的作用减小横向荷荷载防防止流流砂防止涌水稳稳定边坡坡防止止塌方防防止管管涌防止地下水涌入基坑防止地下水水的渗流引起起边坡塌方消除地下水水的水位差,防止坑底的的管涌降水后,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水位后，还还能使土壤固结，增加地基基土的承载能力!3.2.2轻型井点降水轻型井点是是沿基坑四四周将井点管埋入入蓄水层内内，利用抽水水设备将地地下水从井点管内不不断抽出，将地下水位降降至基坑底底以下。适用于渗透透系数为0.1～50m/d的土层中。。降水深度：：单级井点3～6m，多级井点6～12m。轻型井点法法降低地下下水位全貌貌图基基坑轻轻型井点降降水⑴轻型井井点的设备备由管路系统统（滤管、、井点管、、弯联管及及总管）和和抽水设备备（真空泵泵、离心泵泵和水气分分离器）组组成。轻型型井点工作作原理及滤滤管构造见见图：轻型井点设设备工作原原理滤管构造井点管⑵轻型型井点的平平面布置①单排布置置：当基坑(槽)宽度＜6m、降水深度度≯5m时可采用单单排布置。。井点管应应布置在地地下水的上游一侧，两端的延延伸长度不不宜小于坑坑槽的宽度度B。②双排布置置：当基坑(槽)宽度＞6m时采用。单排布置③环型或U型布置：当基坑面积积较大时，应应采用环型布置（考虑施工机械进出基基坑时宜采用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，位位于地下水水上游一排的的井点间距距应小些，下游井点的的间距可大大些。●如采用U形布置，则井点管不封封闭的一段段应在地下下水的下游游方向。地下室电梯梯井局部二二次降水井点降水不不到位的基基坑基础施工至至地下水位位以上施工降水方方可停止⑶轻型型井点的高高程布置轻型井点降降水深度一一般≯6m。井点管埋埋置深度H(不包括滤管管)，可按下式式计算：●如H值小于降水水深度6m时，则可用用一级井点点；●当H值稍大于6m时，如降低低井点管的的埋置面可可满足降水水深度要求求时，仍可可用一级井井点降水；；一级轻型井井点高程布布置轻轻型井点点的高程布布置●在确定井井点管埋置置深度时，，还应考虑虑井点管露露出地面0.2～0.3m，滤管必须须埋在透水水层内。●当一级井井点达不到到降水深度度要求时，，则可采用用二级井点点。基坑二级轻轻型井点降降水地地下室三级级井点降水水二级轻型井点降降水⑷轻型井井点的设计计及计算井点系统的的设计应掌掌握施工现现场地形图图、水文地地质勘察资资料、基坑坑的施工图图设计等资资料。设计内容除除进行井点点系统的平平面布置和和高程布置置外,尚应进行涌水量的计计算，确定井管数量及井距，选择抽水设备等工作。⑸轻型井井点的埋设设程序排放总管→→埋设井点点管→用弯弯联管将井井点与总管管接通→安安装抽水设设备。排放总管埋埋设设井点管接接通弯联联管⑹防范井井点降水不不利影响的的措施井点降水必必然会形成成降水漏斗，从而导致致周围土壤固结并并引起地面面沉陷，为减少井井点降水对对周围建筑筑物及地下下管线造成成影响，可可在井点线线外4～5m处设置回灌井点，将井点中中抽出水经经沉淀后用用压力注入入回灌井中中，形成一一道水墙。。设置挡土帷幕也可减少井井点降水引引起的不利利影响。回灌井点水水位图回灌井点布布置设置挡土帷帷幕减少不不利影响3.2.3管井井点管井井点由由滤水井管、吸水管和抽水机组成。管井井埋设的深深度和距离离根据需降降水面积、、深度及渗渗透系数确确定，一般般间距10～50m，最大埋深深可达10m，管井距基基坑边缘距距离≮1.5m(冲击钻成孔孔)或3m(钻孔法成孔孔)，适用于降降水深度3～5m、渗透系数数为20～200m/d的基坑中施施工降水。。管井井点设设备简单、、排水量大大、易于维维护、经济济实用。管井埋设管管井填充充滤料管管井抽排排水施工如需降水深深度较大，，可采用深井井点点,适用于降降水深度度＞15m、渗透系系数为10～250m/d的基坑。。故称为为“深井泵法法”。管井井点点构造标准管井井小小井管井井深井井点点PVC简易管井井3.2.4喷射井点点是在井点点管内设设特制的的喷射器，用高压压水泵或或空气压压缩机向向喷射器器输入高高压水或或压缩空空气，形形成水气射流流,将地下水水抽出排排走。其其降水深深度可达达8～20m。喷射井点点平面布布置喷射井点点竖向布置置3.2.5电渗井点点电渗井点点构造与与布置电渗井点点以井点管作作负极，打入的的钢筋作正正极，通入直直流电后后，土颗颗粒自负负极向正正极移动动，水则自正极向向负极移移动而被集中中排出。本法常与轻轻型井点点或喷射井点点结合使使用。喷射井点点与电渗渗井点在在一般工工程中的的应用较较少!4流砂的防防治在细砂或或粉砂土土层的基基坑开挖挖时，地地下水位位以下的的土在动水压力力的推动下下极易失失去稳定定，随着着地下水水涌入基基坑。称称为流砂现象象。流砂发发生后，，土完全全丧失承载力，土体边挖挖边冒，施工条条件极端恶化化，基坑难以以达到设设计深度度。严重时时会引起起基坑边坡塌方方,临近建筑筑物出现现下沉、、倾斜甚至至倒塌。4.1流砂现象象广佛地铁铁桂城站站基坑出出现流砂，地地面下沉沉约1.5m图为砂包包封堵抢抢险现场场产生流砂砂现象的的原因有有内因和外因。4.2产生流砂砂的原因因流砂发生生基坑坑满目狼狼籍流流砂支支挡强强行施施工取决于土土的性质质，当土土的孔隙隙比大、、含水量量大、粘粘粒含量量少、粉粉粒多、、渗透系系数小、、排水性性能差等等均容易易产生流流砂现象象。流砂砂现象极极易发生生在细砂、粉粉砂和亚粘土中，但是是否发生生流砂现现象，还还取决于于一定的的外因条条件。4.2.1内因4.2.2外因式中：I——水力坡