基坑支护工程讲座

基坑支护工程讲座（一）内容一、基坑支护设计二、基坑支护施工三、基坑支护监测基坑支护设计1、概念及现状2、分类与选型3、设计之前应考虑的影响因素及应具备的条件4、设计内容5、土钉墙设计6、排桩的设计7、设计文件的编制概念与现状建筑基坑：为进行建筑物（包括构筑物）基础与地下室的施工所开挖的地面以下空间。基坑支护：为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全，对基坑侧壁及周边环境采用的支挡、加固与保护措施。近十年来，我国建筑业以惊人的速度发展，每年城镇竣工的建筑面积达5亿平方米。随着人们对建筑的工程质量、环境和功能需求的不断增长，以及我国人口持续增长，可耕地面积因人类活动而逐渐减少，用地紧张、交通拥挤的矛盾在大城市和特大城市日趋突出。科学、合理和持续利用地下空间，这是我国城市化发展的客观要求。充分利用土地资源，在建筑工程中节能省地、建设节约型社会，高层建筑越来越多，高层建筑的基础向超大、超深、大跨、大底盘方向发展。基坑也向超大、超深发展，北京最深的基坑26m。（财源中心26m，国瑞城21-24m，北京饭店21m，中银大厦20m）支护结构分类与选型《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）规定：北京地区基坑支护常用方法及适用范围

1、土钉墙支护结构普通土钉墙、复合式土钉墙(指加带预应力锚杆+梁、柱或微型桩)特点：工期短、节省造价，但引起边坡水平位移，及周边变形较大2、排桩加预应力锚杆支护结构（简称护坡桩支护结构）特点：可有效控制边坡水平位移及周边变形，但相应工期长、造价高3、组合支护结构（护坡桩支护结构+土钉墙支护结构）特点：可一定程度地控制边坡水平位移及周边变形，比较全护坡桩支护工期短、节省造价。4、适用范围上述支护结构的适用范围主要由下列因素决定1）、周边建筑物基坑支护的影响范围主要是距离基坑1.0H（H为基坑深度）的范围之内，对于对变形敏感的重要建筑物（如古建、精密仪器制造建筑）要考虑到1.5H~2.0H（H为基坑深度）的范围。土钉墙支护变形较大，对基坑影响范围内存在建筑物的情况下不宜采用。采用护坡桩支护结构要根据相邻建筑物对变形的要求采用变形控制的设计方法。2）、地质情况对于软弱的淤泥质土、不易成孔的卵砾石层、回填土层较厚时，不宜采用土钉墙支护结构。3）、基坑深度10m可考虑普通土钉支护结构10~15m复合式土钉墙结构15m以上护坡桩或组合式支护结构设计之前应考虑的影响因素及应具备的条件《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）第9.1.4条

基坑开挖与支护设计应具备下列资料：

1.岩土工程勘察报告；

2.建筑总平面图，地下管线图，地下结构的平面图和剖面图；

3.邻近建筑物和地下设施的类型，分布情况和结构质量的检测评价。《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）规定：3.1.4支护结构设计应考虑其结构水平变形、地下水的变化对周边环境的水平与竖向变形的影响，对于安全等级为一级和对周边环境变形有限定要求的二级建筑基坑侧壁，应根据周边环境的重要性、对变形的适应能力及土的性质等因素确定支护结构的水平变形限值。3.1.5当场地内有地下水时，应根据场地及周边区域的工程地质条件、水文地质条件、周边环境情况和支护结构与基础型式等因素，确定地下水控制方法。当场地周围有地表水汇流、排泻或地下水管渗漏时，应对基坑采取保护措施。主要影响因素基坑周边环境：基坑开挖影响范围内包括既有建（构）筑物、道路、地下设施、地下管线、岩土体及地下水体等的统称。周边建（构）筑物的影响重点考虑的地下管线类型施工材料、车辆荷载的影响应重点考虑的土类地下水条件周边建筑物与支护结构相互影响应考虑的主要因素基础与基坑的距离建筑物层数基础型式基础埋深周边建筑物荷载对支护结构的作用基坑开挖对周边建筑物的影响JGJ120－99GB50330－2002支护结构附加荷载支护结构的选型与安全度取值原则一旦基坑坍塌造成的后果基坑变形过大造成的后果安全系数取值原则重点考虑的地下管线类型及影响按破坏后果燃气、供水、电力、通讯、热力等管线按对支护结构影响程度污水、雨水、有渗漏的供水等管线施工及道路车辆荷载的影响施工荷载应合理取值（材料堆载、施工荷载、临建荷载等）车辆荷载的作用范围北京地区应重点考虑的土类软弱土：淤泥、淤泥质土、杂填土、堆填土、高压缩性土砂土：标贯、含水量卵石：最大粒径及含量、级配、密实度几种特殊的地下水条件地下管线漏水层间水的渗流特性分层水降水对沉降的影响承压水引起的基底突涌层间水的渗透特性自渗井的应用设计内损容《建筑案地基基写础设计缺规范》床（GB嗓500进07-栗200肯2）第9.1泳.3条汪基摊坑开挖与墙支护设计恰应包括下嫂列内容：1.支笔护体系论的方案虾技术经甜济比较勤和选型跑；2.支逢护结构戒的强度铜，稳定欣和变形帐计算；3.基坑割内外土体迁的稳定性蠢验算；4.基坑懒降水或止避水帷幕设斑计以及围松护墙的抗贿渗设计；5.基坑钥开挖与地考下水变化皱引起的基续坑内外土汤体的变形膊及其对基鹿础桩，邻批近建筑物贞和周边环谁境的影响颤；6.基坑给开挖施工朽方法的可未行性及基贫坑施工过缝程中的监到测要求。《建筑基命坑支护技笑术规程》顽（JGJ稠120-威99）规阀定：3.1.药2基坑红支护结构私极限状态须可分为下湖列两类：1承者载能力丙极限状宴态:对甲应于支骨护结构飘达到最画大承载咸能力或故土体失奋稳、过助大变形达导致支券护结构痛或基坑爽周边环稳境破坏怖；2正常卵使用极限贪状态：对泽应于支护光结构的变巷形已妨碍混地下结构钉施工或影务响基坑周忙边环境的刑正常使用惩功能。3.1.存6根据既承载能力宪极限状态笔和正常使廊用极限状羡态的设计母要求，基宗坑支护应识按下列规露定进行计狐算和验算止：1基坑忧支护结构探均应进行慰承载能力灶极限状态盏的计算，锈计算内容山应包括：1）根露据基坑院支护形残式及其揉受力特粘点进行旋土体稳芬定性计灿算；2）基婶坑支护猛结构的谁受压、予受弯、两受剪承黑载力计酒算；3）当刊有锚杆廊或支撑括时，应领对其进绒行承载捏力计算剪和稳定涨性验算夹。2对虹于安全己等级为屈一级及具对支护愿结构变庸形有限杆定的二圆级建筑招基坑侧紫壁，尚且应对基乎坑周边尚环境及乞支护结环构变形烈进行验营算。3地下缘瑞水控制计梯算和验算离：1）抗采渗透稳仔定性验役算；2）基坑仇底突涌稳校定性验算豪；3）根据绪支护结构弃设计要求鸡进行地下胜水位控制谊计算。土钉墙的盾设计概念及乖发展土钉墙汗支护结宏构三类梢破坏形老式土钉的驾三个破倘坏部位掠和抗拔南力控制躺条件如何认识票计算与设抛计的关系土钉墙的拒概念设计不合理的古土钉分布秤形式土钉墙剑中预应晌力锚杆腥的合理溜设计概念及票发展土钉墙养：由土严钉加固香的基坑散侧壁土万体与护不面等组地成的支纠护结构狐。土钉支护研属于土体权加筋技术跃（Soil安Rei们nfor叛ceme吗nt）的一蜂种，其笼发展始遣于上世门纪70薪年代，江德国、直法国较辩早地对扎其进行缸研究和容应用，穗80年掩代引入殖我国，淘主要用足于治理韵滑坡、挤隧道支皱护等大军型土木忙工程中陈，90双年代逐葛渐应用俩于高层柱建筑的由深基坑细工程的假支护，险并得到士越来越舌广泛的稍应用。建它具有烟设备简胆单，易挂于推广包、成本越低、速榜度快、狼对场地脚土层的后适应性晌强等特献点。实践表添明,一马般粘性章土和粉泽土,较蝴密实的栽人工填唐土,非挂松散的访砂土、米碎石土妄对土钉鸦墙稳定讲有利,荡而淤泥贩质土、荒饱和软捡土等对历土钉墙选稳定不寨利。适用的扶土类土钉倦锚痛杆被动受坦力稍主动席受力全长受贸力耍滑裂佩面外锚友固段的旅锚固力密布,形苏成重力式崇挡土墙虎数葡量少面层不是露主要受力极部分棍墙摧受力很大长3-印10m凶15-价45m浆体直源径10欺0(1幼50\犁200惭)mm单根受本力<100筹kN循4览00-指300站0kN舰(设计专荷载)土钉与锚游杆的比较土钉与培锚杆的视比较土钉墙支封护结构的括破坏形式需要强第调的几处个观点与：满足整由体稳定美条件只软是土钉挨墙的破瘦坏控制域条件之骗一结构计算毙和结构强炭度控制条屡件是土钉诵墙计算的难弱点规程中某繁些构造要烂求是针对隆一些无法修用计算手批段解决的下控制条件怎而规定的应按照智有所有拴可能实动际发生奥的破坏爬形式建右立计算数模型和苹计算控么制条件花进行设杆计土钉的老三个破疾坏部位嫂和抗拔撤力控制斗条件钉抗拔栗力的三繁个控制浮条件如何认识讯计算与设头计的关系计算只办是对实搜际受力霞状况的阔近似模瞎拟任何计算颈方法都有准假定条件尼和适用条叙件引起偏差蛙的二种因顺素模型参数计算模型附的影响参数的伪影响稳定性尊分析方育法中还都有土体梦抗剪强句度参数幻玉c舱、φ值币的确定忆问题。骄尽管目c、屡φ值可莫以根据筑标准试浓验方法花测定，快而实际处地质勘封察报告筐上所提舒供的数咽据往往忠经过经刊验修正寇，在不拜同地区购又有不湖同的做舱法。即矩使采用狮了用标治准试验搞方法得讲出的离c、验φ值，聪从理论景上说也梁不一定场符合分示析方法绳所需，怜因为不斩少土体央的抗剪欢强度与唯其受力策途径有北很大关熄系，标销准试验驾给出的祥往往是砖加载过牢程下的虎强度指仆标，而狡支护滑察移面上贿的土体桶却是卸暂载过程衬下的破泰坏。土丹钉支护被分步施赢工过程鱼中的及名时快速勤支护对冻于工程牲的稳定叔性有极纽奉其重要惜的影响以，任何扑拖延支及护过程磨都会损昼害土体葛抗剪能昼力，这屠在极限控平衡分掉析方法电中也往淹往得不夜到反映煌。土钉墙肢的概念去设计相对于牢土钉墙旗支护技沿术的广嫩泛应用仇，对土渠钉墙的摧受力机荣理和计岩算方法稿的研究晚不是很巾成熟，盟土钉墙贪设计应腰采用概独念设计篮与计算想相结合壤的方法询，概念集设计方膊法是建溪立在已枕有工程添经验和兄工程现蔬场测试皇结果基就础上的温。根据已侵有的土杨钉支护无工程现群场测试晴结果：1.基坑最大贿位移发生袭在基坑顶搁部；2.沿基坑深用度范围受药力最大的坚土钉在中粘部；3.单根土萍钉最大喝拉力作树用点在骗其长度注的中部午，沿基骆坑深度游方向土栋钉最大营拉力作搁用点的芽连线形险成的曲景线是潜末在最危指险滑动毫面的位叙置。由于基坑趟最大位移物发生在基致坑顶部，攻设计中应半增加第一晌道土钉的来长度，但汉是第一道嫁土钉往往涝位于填土弹中，土质左松散或含木杂物，施蜜工成孔困远难，并且戚各种市政启、通讯等摸管线往往袭也埋置在廊这个深度蔑，因此实沾际设计中矩应根据实要际情况及亮施工能力裁选择受力春合理且施隆工可行的昏第一道土半钉长度。由于第一抬道土钉的迟长度往往车受到限制桐，施工中甚可以在地静面上设置鄙一道地锚状加以弥补煤，地锚钢危筋和面层肺钢筋有效倘连接使其划成为整体犹，在基坑葱发生向坑撞内的水平绘位移时，斑面层带动圈地锚和土考钉共同抵沾抗水平位工移。地锚住的设置应珠跨越最危演险滑动面另，否则就欧失去了地择锚存在的垃意义。当饲设置的地催锚跨越最比危险滑动俗面时，地改锚不仅能伐减小基坑纱顶部位移扬，而且能纳加大基坑吐的整体稳软定安全系依数。实测表明害沿基坑深读度范围受朝力最大的椅土钉在中善部，因此纷中部土钉显往往决定域整体滑动墨面是否能唇够形成，字实际设计用中在施工厚可行的情少况下应加肿长基坑中亡部的土钉云，中部土厦钉的长度挣通常取大际于基坑深粗度，以防找止最终滑怜动面的形附成。至今尚没假有较好的涉理论能较听好地预估型土钉支护打的位移，策有限元法你能模拟分雾步开挖的遗施工过程各、预测边挑坡变形并鄙计算出土积钉内力，惨但由于计场算过程中酷需要确定握较多关于帮岩土本构乳模型的参壳数，并且文有限元程斧序相当复逼杂，一般仙工程应用镜不够方便塘，在实际情工程中减展小基坑变笨形的措施杯除了上述帜设置地锚壳外，还可励以采用以巾下两种措装施：1.减少分蒜层、分拆段作业串的深度葵和长度更，尽量钟缩短从冬开挖到辞支护的粘施工时柴间间隔伪；2.采用预应餐力土钉，塌通过拧紧使土钉端部挂的高强螺刊栓，对土臂钉施加一曾定的预应冈力，预应翼力土钉在星面层处设叶置一道混累凝土腰梁厘，加强该靠排土钉的丈横向联系乔。通常在母进行计算扎时不考虑派对预应力题土钉施加撇的预应力参，只把它嗓看作普通蕉土钉，所墨施加的预醋应力作为疲安全储备槽和减小基套坑变形的古构造措施逮。不合理雪的土钉裙长度分鉴布形式复合土久钉墙复合土福钉支护略就是把盏土钉与啊其他支繁护形式妙或施工套措施联和合应用,在保证语支护体具系安全把稳定绵的同时搁满足某绘种特殊梢的工程啊需要,如限制基责坑上部的趴变形、阻束止边坡士卡体内水的带渗出、漏解决开挖束面的自立贱性或阻止婶基坑地面歼隆起等。常用的文复合土手钉支护畜有三种伙基本形宫式:土钉与梨预应力园锚杆、恒土钉与只微型钢蜓管桩、通土钉与乖搅拌桩(止水帷幕)联合应用症。土钉与预冒应力锚杆咏联合当对基坑济顶面的水牌平位移和具沉降有严岔格要求时,可在土达钉支护甩中配合卡使用预袖应力锚败杆。预应力锚蛮杆一般施奏作在基坑晨顶部的第众一、二排,对主动区雷土体施加胡初始拉力晃。适用于一碗般 的地绒层条件,可满足不葡同实际工梦程的需要毁。土钉墙水中预应烈力锚杆加的合理怠长度预应力锚眉杆的作用加强土锹钉墙的吩抗滑能低力减小土杆钉墙位忧移（通惰常用在妨土钉墙逼的上部础）增强面层浆整体性和街强度（腰样梁）预应力锚纱杆长度计蚁算举例锁定值T擦0=10哭0kN锚杆直奏径d=按150然mm极限摩阻青力qs旱=90k擦Pa安全系巧数K=谜1.6则土钉与怕微型钢尝管桩联昂合基坑开挖最前,在开挖役线外侧爪垂直打