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1、深基坑支护新技术深基坑支护新技术 1 l1 1 基坑支护技术概述 l1 2 复合土钉墙支护技术 l1 3 型钢水泥土复合搅拌桩支护技术 l1 4 组合内支撑支护技术 l1 5 地下连续墙支护技术 l1 6 逆作法 l1 7 环梁支护技术 l1 8 冻结排桩法 l1 9 基坑支护常见问题分析 1 1 深基坑支护新技术深基坑支护新技术 2 1 1 深基坑支护新技术深基坑支护新技术 1 1 基坑支护技术概述 1 1 1 深基坑工程 1 1 2 建筑基坑工程的发展 1 1 3 支护结构类型及适用范围 3 1 1 1 深基坑工程 环境较复杂 深基坑是指开挖深度超过5m的基坑 或深度未达到5m 但地质情况
2、和周围环境较复杂的基坑 建设部 建筑工程预防坍塌事故若干规 定 1 与邻近建筑物 重要设施的距离在开挖深度以内的基坑 2 基坑影响范围内 不小于2倍的基坑开挖深度 有历史文 物 近代优秀建筑 重要管线等需严加保护的基坑 山东省工程建设标准 建筑基坑工程监测技术规 范 4 1 1 1 深基坑工程 深基坑工程 l深基坑支护 l土方开挖 l基坑降水 l基坑工程监测 5 1 1 2 建筑基坑工程的发展 1 两个发展阶段 上一世纪八十年代末到九十年代末 探索 大量地下工程的涌现 开始进行科学研究 工 程实践 进行探索 上一世纪九十年代末到2010年前后 发展 在前十年的基础上 从理论上不断发展 施工 技
3、术进行开发 开始以信息化指导施工 6 两个阶段发展的两个重要标志 第一阶段发展的标志 在2000年前后颁布了一批国家行业规范和地 方规范 第二阶段发展的标志 2009年颁布了国家标准 基坑工程监测技术 规范 并在这期间 修订了有关的基坑工程规范 7 2 基坑工程发展的几个重要方面 设计理念的演变 a 以考虑地下工程施工 为施工创造条件为主 b 设计中考虑承载能力极限状态 而较少关注周边环境保 护 c 由于缺乏设计规范指导 工程设计与施工或以经验为主 或以理论为主 当前a 首先考虑环境保护 b 设计不仅满足承载能力极限状态 还要满足正常使用极限 状态 即满足环境保护要求 早期 c 设计和施工注重
4、理论与经验相结合 8 基坑支护结构设计方法的发展 经典的土力学设计方法 静力平衡的解析法 考虑施工工况的设计方法 不同工况的分析 优化的解析法 仍只能求解力 无法计算变形 弹性基床系数法 解决了力和变形的计算问题 平面有限元法 解决了土和结构的共同工作 空间有限元法 解决了结构的空间作用 考虑土的弹塑性的分析 更准确地反映土体的变形 基坑工程监测和反分析 实现信息化设计和施工 基坑工程的风险分析和设计 实现预测和预控 9 时空效应 时间效应 基坑支护结构的变形和周边地层的变形随 时间推移而发展 空间效应 基坑支护结构的变形和周边地层的变形因 开挖的空间尺度 开挖后的坑底暴露面积而 不同 10
5、时空效应 的应用 a 经过理论分析和大量工程实践 提出 分层 分块 对称 平衡 限时 土方开 挖原则 b 改变了很多常规的结构设计和施工理念 如 混凝土结构的分段施工 施工缝的设置 钢筋连接接头的错位要求等 11 常规的结构设计和 施工理念的改变 12 常规的结构设计和施工理念的改变 13 基坑工程施工技术的发展 a 水泥土的应用 SMW工法的运用 b 地下连续墙技术在超深基坑中的应用 c 基坑钢支撑施工中采用预应力技术 并开始应用跟踪实 时调节预应力技术 将可实现围护墙变形的干预性控制 d 软土旋喷锚杆和可回收锚杆的应用 e 地下工程的逆作法施工 实现地下结构与上部结构双向 同步施工 14
6、1 1 3 基坑支护技术概述 基坑支护是保证地下结构施工基坑周边环境的安全 对基坑侧壁采取的支挡 加固与保护措施 特点 A临时性 B技术综合性强 C难度大 D容易出事 E环节多 F相互影响 G造价高 H周期长 此外还有许多不确定性 A外力的不确定性 B变形不确定 C土性不确定 D偶然的不确定因素 15 支护结构主要由围护墙和支撑结构组成 1 锚拉支护 锚拉梁 桩 2 土层锚杆 3 钢管 型钢支撑 水平撑 4 钢筋混凝土支撑 5 环梁支护体系 6 逆作法施工 l 支撑结构分类 1 1 3 基坑支护技术概述 16 2 水泥土挡墙 深层水泥土搅拌桩墙 高压旋喷桩墙 3 边坡稳定式挡墙 土钉墙 锚喷支
7、护 4 组合式 灌注桩与搅拌桩结合 复合土钉墙 SMW工法 5 逆作拱挡墙 l 围护墙分类 u 板桩式挡墙 钢板桩 H型钢加横挡板 u 柱列式挡墙 钻孔灌注桩 人工挖孔桩 预制混凝土桩 u 板墙式挡墙 地下连续墙 1 排桩与板墙式挡墙 17 桩墙结构是在基坑开挖前沿基 坑边缘施工成排的桩或地连墙 并 使其底端嵌入到基坑底面以下 常见的形式 排桩 锚杆结构 排桩 内支撑结构 地下连续墙 锚杆结构 地下连续墙 内支撑结构等 1 排桩与板墙式挡墙 18 锚头 排桩 锚杆 支护 1 排桩与板墙式挡墙 19 排桩 内支撑 结构 20 地下连续墙 内支撑结构 21 排桩或地下连续墙适用条件 1 适于基坑侧
8、壁安全等级一 二 三级 2 悬臂式结构在软土场地中不宜大于5m 3 当地下水位高于基坑底面时 宜采用降水 排桩加截水帷幕或地下连续墙 22 水泥土墙 重力式结构 是在基坑侧壁形成一个 具有相当厚度和重量的刚性实体结构 以其重量 抵抗基坑侧壁的土压力 以满足该结构的抗滑移 和抗倾覆要求 重力式结构示意图 类型 石砌挡土墙 水泥土搅拌桩 旋喷桩 2 水泥土墙 23 2 水泥土墙 24 水泥土墙支护 上海新世纪商厦8m深基坑采用水泥土墙支护 桩长 19m坝宽8 7m 插10m毛竹 25 水泥土墙适用条件 1 基坑侧壁安全等级宜为二 三级 2 水泥土桩施工范围内地基土承载力不宜 大于150kPa 3
9、基坑深度不宜大于6m 26 1 土钉墙 土钉墙是一种具有自稳能力的原位挡土墙 主要由土钉 粘附于土体表面的混凝土面层及土 钉之间的原位土体组成 土钉墙结构示意图未施工完毕的土钉墙 3 边坡稳定式挡墙 27 土钉孔注浆 28 击入法施工 粉质粘土 软土 29 土钉 30 土钉墙适用条件 1 基坑侧壁安全等级宜为二 三级的非软土场地 2 基坑深度不宜大于12m 3 当地下水位高于基坑底面时 应采取降水或截 水措施 31 2 锚喷支护 3 边坡稳定式挡墙 32 土层 锚杆 适用范围 1 无流砂及淤泥土层 2 基坑周围地下空间允许锚杆占 用 3 基坑开挖深度一般不超过18m 4 对硬塑土层可适当放宽
10、对风 化岩层可不受此限 33 4 组合式挡墙 SMW工法的工作机理 通过特殊的多轴深层搅拌机将土体 切散 同时从其钻头前端将水泥浆注 入土体 通过搅拌头将水泥浆与原位 土反复混合搅拌 采取重迭搭接 在 水泥土混合体未结硬前 按设计间距 插入H型钢或钢板桩作为应力加强材 料 直至水泥土结硬后形成型钢水泥 土复合挡土墙 当围护结构的挡土功 能完成以后 回收型钢重复使用 1 SMW工法 34 SMW SMW工法适工法适用范围 凡是适合应用水泥土搅拌桩的场合都可使用劲性 水泥土搅拌桩法 尤其适合于粘土和粉细砂为主的 松软地层 基坑深度国内为 6 10m u 施工不扰动邻近土体 不会产生邻近地面下沉 道
11、路裂损及地下设施移位等危害 u 止水好 强度可靠 适合于各种土层 u 所需工期较其他工法短 在一般地质条件下 为地下连续墙的三分之一 特点 35 2 灌注桩与水泥土桩结合 钻孔灌 注桩 水泥土 搅拌桩 冠梁 适用范围 软弱地层 挖深 12m 4 组合式挡墙 36 37 3 复合土钉墙 适用范围 各种土质 坑深12 18m 土钉 喷射砼面层 水泥土墙 4 组合式挡墙 38 39 逆作拱墙是将基坑开 挖成圆形 椭圆形等弧形 平面 并沿基坑侧壁分层逆 做钢筋混凝土拱墙 利用拱 的作用将垂直于墙体的土 压力转化为拱墙内的切向 力 以充分利用墙体混凝土 的抗压强度 5 逆作拱墙 40 拱墙结构 41 1 基坑侧壁安全等级宜为二 三级 淤泥和淤 泥质土场地不宜采用 2 拱墙轴线的矢跨比不宜小于1 8 3 基坑深度不宜大于12m 4 地下水位高于基坑底面时 应采取降水或止 水措施 适用范围 42 1 1 4 深基坑工程发展展望 工程规模将向大面积 超深度方向发展 设计将加强空间分析 并使空间有限元分析方法实用化 进一步实现设计施工信息化 实现实时的监测和反分析 施工技术的不断创新 在节能减排 环境保护得到提升 施工技术和施工机械设备形成产业 各学科进一步结合 形成系统工程 43
