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1、1基坑支护与基坑监测 一、基坑工程简介 二、基坑工程的特点 三、基坑支护的目的与作用 四、基坑支护结构的类型及其适用条件 五、基坑支护工法选取 六、建筑基坑工程监测一、基坑工程简介为建筑基础开挖的临时性坑井称为基坑。基坑属于临时性工程，其作用是提供一个空间，使基础的砌筑作业得以按照设计所指定的位置进行。基坑工程是指建（构）筑物基础工程或其他地下工程施工中所进行的基坑开挖、降水、支护和土体加固以及监测等综合性工程。 基坑工程的分类建筑地基基础工程施工质量验收规范(GB50202-2002)将基坑分为三级： 一级基坑：1）重要工程或支护结构作为主体结构一部分时；2）开挖深度大于10m；3）与邻近建
2、筑物，重要设施的距离在开挖深度以内的基坑；4）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、重要管线等需要严加保护时； 二级基坑：除一级、三级以外的其它基坑。 三级基坑：开挖深度小于 7m，且周围环境无特别要求时；二、基坑工程的特点 1、一般情况下都是临时结构，安全储备相对 较小，风险性大； 2、具有很强的区域性和个案性； 3、是一项综合性很强的系统工程； 4、具有较强的时空效应； 5、对周边环境产生较大影响。三、基坑支护的目的与作用 1、保证基坑四周的土体的稳定性，同时满足地下室施工有足够空间的要求，这是土方开挖和地下室施工的必要条件； 2、保证基坑四周相邻建筑物和
3、地下管线等设施在基坑支护和地下室施工期间不受损害。即坑壁土体的变形，包括地面和地下土体的垂直和水平位移要控制在允许范围内； 3、通过截水、降水、排水等措施，保证基坑工程施工作业面在地下水位以上。2)1lg(236.0rRSHkQQ 基坑涌水量 S基坑水位降深K 渗透系数 R降水影响半径H 潜水含水层厚度 r0基坑等效半径3四、基坑支护结构的类型及其适用条件1、放坡开挖 适用于周围场地开阔，周围无重要建筑物，只要求稳定，价钱最便宜，回填土方较大。 2、围护墙深层搅拌水泥土 深层搅拌水泥土围护墙是采用深层搅拌机就地将土和输入的水泥浆强行搅拌,形成连续搭接的水泥土柱状加固体挡墙。 水泥土围护墙优点:
4、由于一般坑内无支撑 ,便于机械化快速挖土; 具有挡土、止水的双重功能;一般情况下较经济;施工中无振动、无噪音、污染少、挤土轻微,因此在闹市区内施工更显出优越性。水泥土围护墙的缺点:首先是位移相对较大 ,尤其在基坑长度大时,为此可采取中间加墩、起拱等措施以限制过大的位移;其次是厚度较大,只有在红线位置和周围环境允许时才能采用,而且在水泥土搅拌桩施工时要注意防止影响周围环境。 43、高压旋喷桩 高压旋喷桩所用的材料亦为水泥浆,它是利用高压经过旋转的喷嘴将水泥浆喷入土层与土体混合形成水泥土加固体,相互搭接形成排桩,用来挡土和止水。 高压旋喷桩的施工费用要高于深层搅拌水泥土桩,但其施工设备结构紧凑、体
5、积小、机动性强、占地少,并且施工机具的振动很小,噪音也较低,不会对周围建筑物带来振动的影响和产生噪音等公害,它可用于空间较小处,但施工中有大量泥浆排出,容易引起污染。对于地下水流速过大的地层,无填充物的岩溶地段永冻土和对水泥有严重腐蚀的土质,由于喷射的浆液无法在注浆管周围凝固,均不宜采用该法 。4、槽钢钢板桩 这是一种简易的钢板桩围护墙,由槽钢正反扣搭接或并排组成。槽钢长 68m ,型号由计算确定。其特点为:槽钢具有良好的耐久性 ,基坑施工完毕回填土后可将槽钢拔出回收再次使用; 施工方便,工期短;不能挡水和土中的细小颗粒 ,在地下水位高的地区需采取隔水或降水措施; 抗弯能力较弱,多用于深度4m
6、 的较浅基坑或沟槽,顶部宜设置一道支撑或拉锚; 支护刚度小,开挖后变形较大。 5、钢筋混凝土板桩 钢筋混凝土板桩具有施工简单、现场作业周期短等特点,曾在基坑中广泛应用,但由于钢筋混凝土板桩的施打一般采用锤击方法,振动与噪音大,同时沉桩过程中挤土也较为严重,在城市工程中受到一定限制。此外,其制作一般在工厂预制,再运至工地,成本较灌注桩等略高。但由于其截面形状及配筋对板桩受力较为合理并且可根据需要设计,目前已可制作厚度较大(如厚度达 500mm 以上) 的板桩,并有液压静力沉桩设备,故在基坑工程中仍是支护板墙的一种使用形式。6、钻孔灌注桩 钻孔灌注桩围护墙是排桩式中应用最多的一种,在我国得到广泛的
7、应用。其多用于坑深715m 的基坑工程,在我国北方土质较好地区已有 89m 的臂桩围护墙。 钻孔灌注桩支护墙体的特点有:施工时无振动、无噪音等环境公害,无挤土现象,对周围环境影响小;墙身强度高,刚度大,支护稳定性好 ,变形小; 当工程桩也为灌注桩时 ,可以同步施工,从而施工有利于组织、方便、工期短;桩间缝隙易造成水土流失,特别时在高水位软粘土质地区,需根据工程条件采取注浆、水泥搅拌桩、旋喷桩等施工措施以解决挡水问题;适用于软粘土质和砂土地区,但是在砂砾层和卵石中施工困难应该慎用;桩与桩之间主要通过桩顶冠梁和围檩连成整体,因而相对整体性较差,当在重要地区,特殊工程及开挖深度很大的基坑中应用时需要
8、特别慎重。 57、地下连续墙 地下连续墙刚度大，止水效果好，是支护结构中最强的支护型式，适用于地质条件差和复杂，基坑深度大，周边环境要求较高的基坑，但是造价较高，施工要求专用设备。 8、土钉墙 土钉墙是一种边坡稳定式的支护,其作用与被动的具备挡土作用的上述围护墙不同,它是起主动嵌固作用,增加边坡的稳定性,使基坑开挖后坡面保持稳定。土钉墙主要用于土质较好地区,我国华北和华东北部一带应用较多,目前我国南方地区亦有应用,有的已用于坑深 10m 以上的基坑,稳定可靠、施工简便且工期短、效果较好、经济性好、在土质较好地区应积极推广。 69、SMW 工法 SMW 工法亦称劲性水泥土搅拌桩法,即在水泥土桩内
9、插入 H 型钢等(多数为 H 型钢,亦有插入拉伸式钢板桩、钢管等) ,将承受荷载与防渗挡水结合起来,使之成为同时具有受力与抗渗两种功能的支护结构的围护墙。 SMW 支护结构的支护特点主要为: 施工时基本无噪音,对周围环境影响小;结构强度可靠,凡是适合应用水泥土搅拌桩的场合都可使用,特别适合于以粘土和粉细砂为主的松软地层;挡水防渗性能好,不必另设挡水帷幕;可以配合多道支撑应用于较深的基坑; 此工法在一定条件下可代替作为地下围护的地下连续墙,在费用上如果能够采取一定施工措施成功回收 H 型钢等受拉材料;则大大低于地下连续墙 ,因而具有较大发展前景。 五、基坑支护工法选取 综合考虑基坑开挖深度、工程
10、地质与水文地质条件、周边环境要求、支护结构使用期限等因素； 达到安全可靠、技术先进、经济合理、方便施工的目的。 一般当地质条件较好，周边环境要求较宽松时，可以采用柔性支护，如土钉墙等； 当周边环境要求高时，应采用较刚性的支护型式，以控制水平位移，如排桩或地下连续墙、内支撑型等。地下水位深，不需要采用降水措施：场地开阔：则可以选择放坡、悬臂式、桩锚式、锚拉式支护结构；场地狭窄：开挖深度不大可采用悬臂式支护或土钉墙；开挖深度较大时，可考虑多层锚杆或多层支撑；土质较差，可用桩、地下连续墙加锚杆或支撑支护方案。地下水位比较浅：周围场地开阔：则用上段放坡、下段重力式挡土墙支护，或悬臂式、桩锚式、锚拉式支
11、7护结构防水帷幕。场地狭窄：则必须采用能够相应控制地面位移与沉降的支护结构，并且做好防水处理可设置地下连续墙或其它支护结构加防水帷幕也可采用“二墙合一”或“三墙合一”的地下连续墙附加钢筋混凝土、木桁架支撑方案、或单、多层锚杆支护结构加止水帷幕。案例 1 基坑塌陷直接导致工地附近的海员宾馆北侧坍塌，并引发火灾； 三幢居民楼倾斜、墙体开裂； 事故导致 5 人被埋，其中 3 人死亡。 邻近坍塌现场的地铁二号线区段被迫停开近 24 小时。 周边地区的供水、供电、供气、路面交通停止。 直接损失 2 亿元，是继 2004 年上海地铁安全事故后又一个在全国产生重大影响的工程事故。 导致基坑滑塌有五大原因：
12、1.基坑原设计深度只有 16.2 米，而实际开挖深度为 20.3 米，超深 4.1 米，造成原支护桩成为吊脚桩，尽管后来设计有所变更，但对已施工的支护桩和锚索等构件已无法调整，成为隐患； 2.从地质勘察资料反映和实际开挖揭露，南边地层向坑里倾斜，并存在软弱透水夹层，随着开挖深度增大，导致深部滑动； 3.基坑施工时间长达两年 9 个月，基坑暴露时间大大超过临时支护为一年的时间，8导致开挖地层的软化渗透和已施工构件的锈蚀和锚索预应力损失，强度降低，甚至失效； 4.近段时间在南边坑顶因施工地下室而造成东段严重超载达 140 吨，成为了基坑滑坡的导火线； 5.从施工纪要和现场监测结果分析，在基坑滑坡前
13、已有明显预兆，但没有引起应有的重视，更没有采用针对性的处理措施，也是导致事故原因之一。2004.4.1上午建设中的广州地铁三号线沥滘站地下连续墙围护结构突然塌方1.临近珠江，地质条件复杂；2.土层自稳能力极差；3.地下水丰富；4.近期连降暴雨，砂层含水量加大，加重了连续墙背后的土压，案例 2 坍塌发生后，大量泥土和支护钢架坠落地坑，塌陷部位占整个车站开挖面积的十分之一。 监测人员及时地发出监控报警,各部门联合检查已发现该地存在安全隐患，有关部门下达了停工令。 由于事发前一天已停工，基坑内工作面无人作业，塌陷区域的居民也提前撤离，因此，此次事故没有造成人员伤亡。 事故发生后，处于塌方周围米范围危
14、险区域内的户居民全部疏散。建筑基坑工程监测实施范围的界定：根据建筑基坑工程监测技术规范GB 50497-2009 第 3.0.1 条： 开挖深度大于等于 5m或开挖深度小于 5m 但现场地质情况和周围环境较复杂的基坑工程以及其他需要监测的基坑工程应实施基坑工程监测。 （该条为强制性条文）监测工作的程序步骤监测工作的程序，应按下列步骤进行： 1. 接受委托； 2. 现场踏勘，收集资料； 3. 制定监测方案，并报设计、监理和业主认可； 4. 展开前期准备工作，设置观测点、校验设备、仪器； 5. 观测点和设备、仪器、元件验收；9 6. 现场监测； 7. 监测数据的计算、整理、分析及报表反馈； 8.
15、提交阶段性监测结果和报告； 9. 现场监测工作结束，提交完整的基坑工程监测总结报告一、监测方案基坑工程监测方案应做到安全性、技术性和经济性的统一。监测方案应以保证基坑及周围环境安全为前提，以监测技术的先进性为保障，同时也要考虑监测方案的经济性。在保证监测质量的前提下，降低监测成本，达到技术先进性与经济合理性的统一。 二、监测对象与项目 建筑基坑工程监测对象主要包括两部分： 一是基坑及其支护结构，即围护结构（挡墙） 、支撑、围檩及冠梁、立柱、坑内土体和地下水体等； 二是周围环境，即邻近建筑物、构筑物、地铁、隧道、道路、地下设施、地下管线、岩土体及地下水体等。应测应测应测周边管线变形应测应测应测周边建筑、地表裂缝可测宜测应测水平位移可测宜测应测倾斜应测应测应测竖向位移周边建筑宜测应测应测周边地表竖向位移可测可测宜测土体分层竖向位移应测应测应测地下水位可测可测宜测孔隙水压力可测可测宜测围护墙侧向土压力可测可测宜测坑底隆起（回弹）可测可测宜测土钉内力可测宜测应测锚杆内力可测可测可测立柱内力可测宜测应测支撑内力可测可测宜测围护墙内力宜测宜测应测立柱竖向位移宜测应测应测深层水平位移应测应测应测围护墙（边坡）顶部竖向位移应测应测应测围护墙（边坡）顶部水平位移三级二级一级 监测项目 基坑类别 10基坑工程的现场监测应以仪器观测为主、仪器观测和巡视检查相结合基坑工
