基坑支护技术讲座

建筑基坑支护技术讲座杨斌建研地基基础工程有限责任公司2005年12月内容一、支护设计之前应考虑哪些主要影响因素二、土钉墙设计的几个概念问题三、桩锚支护结构设计的几个概念问题四、为什么地下水容易引起基坑事故五、设计文件编制中存在的主要问题一、支护结构设计之前应考虑的主要影响因素周边建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基础与基坑的距离建筑物层数基础型式基础埋深对周边建筑物影响的实例一对周边建筑物影响的实例二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车辆荷载的作用范围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、密实度钢花管土钉的优点和用途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前期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经过两次降水的回弹再压缩应力应变曲线二、土钉墙设计的几个概念问题

土钉墙支护结构三类破坏形式土钉的三个破坏部位和抗拔力控制条件如何认识计算与设计的关系不合理的土钉分布形式土钉墙中预应力锚杆的合理设计土钉墙支护结构的三类破坏形式结构强度破坏整体失稳变形过大土钉墙支护结构三类破坏形式需要强调的几个观点：满足整体稳定条件只是土钉墙的破坏控制条件之一结构计算和结构强度控制条件是土钉墙计算的弱点规程中某些构造要求是针对一些无法用计算手段解决的控制条件而规定的应按照有所有可能实际发生的破坏形式建立计算模型和计算控制条件进行设计不会发生的重力式挡土墙破坏模型土钉的三个破坏部位和抗拔力控制条件土钉抗拔力的三个控制条件刚性地面常发生的裂缝特征计算错误的实例如何认识计算与设计的关系计算只是对实际受力状况的近似模拟任何计算方法都有假定条件和适用条件引起偏差的二种因素模型参数不合理的土钉长度分布形式土钉墙中预应力锚杆的合理长度预应力锚杆的作用加强土钉墙的抗滑能力减小土钉墙位移增强面层整体性和强度预应力土钉的合理长度预应力锚杆长度计算举例锁定值T0=100kN锚杆直径d=150mm极限摩阻力qs=90kPa安全系数K=1.6则土钉的自锁现象三、桩锚支护结构设计的几个概念问题

桩锚与土钉墙组合结构土压力计算锚杆自由段的作用锚杆锚固段的合理长度护坡桩计算弯距的折减问题桩锚与土钉墙组合结构的土压力计算问题锚杆自由段的作用锚杆锚固段的合理长度问题土钉抗拔力的残余强度与峰值强度的关系试验曲线护坡桩计算弯距的折减问题M，Mc—截面弯距设计值，计算值V，Vc—截面剪力设计值，计算值T，Tc—支点设计值，计算值极限状态设计表达式

—重要性系数S—取承载力极限状态的荷载效应组合设计值R—

结构构件的承载力设计值θ

—锚杆倾角N极限—取承载力极限状态的荷载效应组合设计值—锚杆轴向受拉抗力分项系数，取1.3四、为什么地下水容易引起基坑事故发生

地下水对基坑安全影响的几种原因：渗透破坏作用降低土的抗剪强度影响锚杆的施工质量注浆工艺对锚杆承载力影响的试验曲线对比成孔工艺对土钉承载力的试验曲线对比五、设计文件编制的具体要求设计文件中应包括的主要内容设计文件的层次关系设计说明应表达的内容各种图线的线宽规定图的平面定位剖切符号的应用索引符号的应用设计文件应包括的内容封面图纸目录设计说明总平面图支护结构平面图、立面图监测点平面图剖面图、断面图配筋图大样图计算书制图基本要求：正确完整清楚

设计依据共性要求图纸上难以表达的内容支护结构的整体轮廓支护结构与红线的关系支护结构与拟建建筑物基础的关系支护结构周边建筑物、地下管线、道路等的关系支护结构平面轮廓、平面尺寸支护结构的平面定位支护结构剖面分区范围划分支护结构与剖面图的关系地面标高、坑底标高支护结构剖面轮廓、剖面尺寸、标高支护结构与周边建筑物和地下管线的水平和竖向关系地层分层柱状图支护结构与拟建建筑物、地下管线的尺寸关系配筋图支护结构与大样图和其它剖面图的关系剖面图无法表示的细部构造、尺寸、作法等设计文件的层次关系立面图的应用设计说明施工图设计说明应包括以下内容：设计依据

环境条件工程地质和水文地质条件设计原则设计方案总体描述设计要求施工技术要求检测要求监测要求其它说明设计说明一、设计依据委托方提供的文件地下室平面、剖面图地下管线现状图周边建筑物关系图地质勘查报告依据的标准设计说明范例：一、设计依据1、深圳湖溪大厦综平面图JS(J)-01(深圳市建筑设计院）2、深圳湖溪大厦基础平面图JS(D)-01(深圳市建筑设计院）3、深圳湖溪大厦基础剖面图JS(D)-02(深圳市建筑设计院）4、深圳湖溪大厦周边道路管线图SZ-01（深圳市政设计院）5、岩土勘察报告SK-05-10(深圳建筑工程勘察研究院）6、《深圳地区建筑深基坑支护技术规范》（SJGO5-96）7、《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）8、《建筑桩基技术规范》（JGJ94－94）9、《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)设计说明二、环境条件地理位置影响范围内的建筑物、地下管线、道路等周边环境的描述其它特殊环境条件设计说明范例：二、周边环境条件1.拟建场地位于深圳市福田区湖贝路南侧，南侧是多层住宅，西侧东门酒店，基础为浅基础，东侧是东门广场，筏板基础。2.工程概况：本基坑东西向长41m,南北向长约30m，其地下室底板底标高为-5.50m、-7.40m、-12.70m,现地面绝对标高约4.5m，基坑开挖深度约5.0～12.20m。3.±0.00相当于绝对标高5.00m。设计说明三、工程地质和水文地质条件地形、地面标高等主要土性及分布情况地下水条件其它特殊条件设计说明范例：三、工程地质和水文地质条件

1、拟建场地原地貌单元属冲洪积阶地，后经人工整平改造，场地内地势平坦，孔口标高变化于4.37～4.63m。2、根据钻探揭露，场地内分布的地层有人工填土、第四系冲洪积层及残积层，下伏基岩为震旦系变质岩。上述各岩土层的埋藏、分布情况及其主要岩性特征详见勘察报告描述。3、场地水文条件本场地地下水位标高为2.37，密－中砂层透水性强，是场地内主要的含水地层。受大气降水及地表水补给，水位变化因季节而异。设计说明四、设计原则安全等级使用期限地面荷载等条件的取值或限制设计考虑的其它原则设计说明范例：四、设计原则1.设计方案必须确保支护结构的安全，保证基坑周围建筑物、地下管线和市政道路的安全。在现有的施工场地内充分考虑施工的可行性，保证施工的顺利进行。2.支护结构在保证安全的前提下，力求经济、合理，满足国家有关法规和标准要求。3.基坑周边10m范围内堆载不行超过20kPa。4.安全等级为一级。5.支护结构使用年限为一年。设计说明五设计方案的总体描述对支护方案的总体描述采用该方案的思路和理由设计说明范例：五、设计方案1、从经济及技术上综合考虑，采用土钉墙和钻孔桩加锚杆（支撑）二种支护结构型状。基坑东面及北面因相邻道路，地下管线较多，为保证管网的安全，支护结构应严格控制坡顶位移，采用钻孔桩加锚杆（支撑）支护结构，西面和南面采用土钉墙支护结构。2、根据基坑特定工程地质、水文地质和环境条件，上部地下水主要赋存于中砂层中，在土方施工前，用搅拌桩截水帷幕和桩间三重管高压旋喷桩截断中砂层中的地下水。3、土方开挖时在场地内挖2m×2m×3m降水坑，在开挖的同时设置污水泵抽水。随开挖深度的增加，逐渐加深降水坑深度。4、基坑开挖时，坑顶四周设排水沟进行外排，每隔一段设一集水池，汇集水排入市政管网前需进行三级沉淀。设计说明六、设计要求（共性的和图纸不易表达要求）隔水帷幕（降水井）的设计要求锚杆的设计要求护坡桩设计要求冠梁、腰梁、内支撑设计要求土钉墙设计要求土方开挖要求其它设计要求设计说明范例：六、设计要求（一）截水帷幕1、搅拌桩桩径φ500，桩体互相搭接150mm；2、搅拌桩水泥掺量应不小于60kg/m，采用32.5R硅酸盐水泥，水灰比0.5～0.60；3、搅拌桩30天单轴抗压强度不低于1.0MPa,截水帷幕渗透系数小于0.5×10-6cm/s。4、旋喷桩桩径φ1200；5、旋喷桩水泥掺量应不小于450kg/m，采用32.5R硅酸盐水泥，水灰比1：1；设计说明范例：6、旋喷桩30天单轴抗压强度不低于1.0MPa,渗透系数小于0.5×10-6cm/s。（二）钻孔灌注桩1、混凝土强度等级为C25;混凝土保护层厚度：50mm。2、配筋见灌注桩钢筋笼配筋图。（三）预应力锚杆1、钢绞线强度等级为1860N/mm2；2、锚杆注浆采用32.5R硅酸盐水泥，水灰比0.45～0.50。3、锚杆标高、自由段和锚固段长度、承载力、锁定力等设计参数见剖面图。（四）冠梁、腰梁、内支撑1、冠梁、腰梁混凝土强度：C25，保护层厚度：25mm;2、腰梁采用25b型槽钢。设计说明（五）土钉墙1、土钉采用钢花管土钉；2、土钉注浆采用32.5R硅酸盐水泥，水灰比0.50，注浆水泥用量不小于30kg/m;3、人工填土中：钢花管土钉设计