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1、关于地铁基坑工程设计、施工中 几个问题的探讨演 讲 人：广州地铁总公司副总工程师 莫庭斌中国苏州 二八年七月主办单位：中国建筑工程技术研究中心全国地铁与地下工程技术及风险管理高级讲座咨询会提纲四、内支撑与锚杆的选择 五、基坑事故的几种原因 一、理想的基坑支护模式二、基坑支护计算的几个问题 三、围护结构形式的选择 六、周边地表、建构筑物的沉降问题七、基坑监测问题 八、安全风险管理的相关问题 2一、理想的基坑支护模式n n 一层板一道支撑二层车站围护、主体结构和支撑体系布置图qq 地铁车站基坑一般呈长条形，深十几米至二十几米，多采用支护开挖工法 qq 理想的支护模式：一层板一道支撑，支撑设在板的上
2、方；这样就可以在回筑时每做一层板后拆一道支撑，免去中间换撑的工序3二、基坑支护计算的几个问题qq 模拟基坑从开挖到回筑的全过程 按每道工序的工况计算支护结构的受力、变形 下一工况的计算以上一工况计算结果作为初始条件，从开挖支撑开挖回筑拆撑回筑至顶板完成 以支护结构受力、位移计算包络线作为结构刚度、强度设计依据 n n 增量法4二、基坑支护计算的几个问题n n 增量法工况1：开挖1工况2：加撑1工况3：开挖2工况4：加撑2qq 各工况简图 开挖阶段工况5：开挖3工况6：加撑3工况7：开挖45二、基坑支护计算的几个问题n n 增量法工况8：加刚性铰1qq 各工况简图 回筑阶段工况9：拆撑3工况10
3、：加刚性铰2工况11：拆撑2工况12：加刚性铰3工况13：拆撑16二、基坑支护计算的几个问题qq 流塑、软塑态软土的侧压系数 流变的时间因子影响显著，实际上不可能存在形成主动土压力的第一破裂面，后面的土体流动很快把侧压传递过来 支护结构的墙背土压力按主动土压力计算是危险的，建议按静止土压力计算，即：侧压系数 K=1-sin ，考虑到开挖过程中墙外土体没有固结的时间条件， 取快剪指标n n 墙背土压力的取值问题7二、基坑支护计算的几个问题n n 墙背土压力的取值问题qq 花岗岩风化土的侧压系数 含砂率高，粘粒成分中含有伊利石、蒙脱石，有膨胀特性 广州地区花岗岩风化土样品颗粒分析反映，含砂率50%
4、60%，自由膨胀率11%15%，遇水崩解，当地下水补给充足时，很快成泥浆状流淌，其物理力学指标随含水率增加迅速衰退 基坑支护结构计算和开挖需注意花岗岩风化土的这种特性，不可简单套用工程地质勘探所取岩芯在实验室土工试验的物理力学指标作支护计算 8二、基坑支护计算的几个问题n n 墙背土压力的取值问题qq 严格限制水平位移的基坑墙背土压力 由于围护结构水平位移受到严格限制，墙背土压力大于主动土压力，宜取静止土压力 9二、基坑支护计算的几个问题qq 细长压杆临界力n n 有中间支柱的内支撑容许轴力qq 内支撑长细比过大时，一般设中间支柱，虽约束了支撑竖向变形，但未限制其水平变形，计算支撑容许轴力时不
5、能简单把长度折减，否则易发生水平失稳，这主要是针对钢支撑而言的q 对于混凝土支撑一般不易出现失稳问题，中间支柱的作用主要是减少混凝土支撑自重导致的弯矩10三、围护结构形式的选择n n 间隔排桩、密排桩、连续墙、水泥土墙的比较与选择围护结构优点缺点适用条件间隔排桩单桩刚度大、施工方 便、速度快、成本较 低各桩的联系差（设帽 梁）、桩间易漏水（ 桩间加固）各种地质条件，周边环境要求 不十分严格密排桩整体刚度较大、防渗 效果较好各桩的联系较好（设 帽梁）各种地质条件，周边环境要求 较严格连续墙整体性好、防漏效果 好泥浆污染、墙幅接缝 处易漏水、施工中对 周边环境变形有一定 影响、成本高各种地质条件，
6、某些特殊地质 条件除外（如很软的淤泥质土 、含漂石的冲积层和超硬岩石水泥土墙整体止水效果良好、 速度快、成本低、工艺要求高、对操作 人员素质要求高淤泥、淤泥质土、粘土、粉质 粘土、粉土、素填土11三、围护结构形式的选择n n 挖孔桩、钻孔桩、咬合钻孔桩的比较与选择围护结构优点缺点适用条件挖孔桩占用场地小、施工方便、 速度较快、成本低、成桩 质量可靠、对周边环境影 响较小作业条件差、环境恶劣、 劳动强度大、施工安全风 险较大土质较好、地下水位 较低的（亚）黏土、 含少量砂、卵石的黏 土钻孔桩振动小、噪声低、对周边 环境影响较小泥浆污染，成桩质量不够 稳定各种地质条件咬合 钻孔桩地层扰动小、无泥浆
7、污染 、防水效果好、对周边环 境影响很小工艺要求高、造价较高、 入岩困难各种地质条件，特别 是连续墙成槽困难， 在施工中严格限制周 边地基变形的地段12四、内支撑与锚杆的选择qq 地铁深基坑多处于城市繁华地段，周边建构筑物、地下管线多，对环境保护要求越来越高q 内支撑整体刚度大，基坑变形小，对周边环境影响小q 内支撑不占用基坑周边地下空间，有利于地下空间的综合开发利用n n 优先选择内支撑的原因13四、内支撑与锚杆的选择qq 技术限制 周边地下空间狭窄，锚杆（锚索）侵入邻近建筑物地基的基坑不宜采用 对变形要求严格的基坑不宜采用 土质较差、深度较大的基坑不宜采用q 规划限制 侵入规划红线以外，不
8、利于城市地下空间的规划利用n n 锚杆（锚索）使用的条件限制14四、内支撑与锚杆的选择qq 技术限制 不具有临时自稳能力或坑底整体稳定性不足的基坑不能采用 场地狭窄，不具备放坡空间的基坑不能采用 周边邻近建筑物为浅基础、摩擦桩基的基坑不宜采用q 规划限制 从城市地下空间的规划利用角度，不建议采用n n 土钉墙使用的条件限制15五、基坑事故的几种原因n n 组合钢围檩失稳q 多发生在组合钢围檩在钢支撑支顶部位未加焊加劲肋板，型钢（工字钢、槽钢）腹板受压失稳 未加加劲肋板加焊加劲肋板A-A剖面16五、基坑事故的几种原因n 钢围檩整体滑动q 基坑端头围檩与围护结构间抗剪能力不足，围檩整体滑动 q 斜
9、向钢支撑与钢围檩节点帖角焊缝抗剪强度不足，钢支撑滑动17五、基坑事故的几种原因n 排桩桩间、连续墙墙幅接缝漏水、漏泥、漏沙 n 基坑底突涌 n 围护结构在基坑底的嵌固深度 18六、周边地表、建构筑物沉降问题n n 浅基础与摩擦桩基础沉降原因q 地层失水或水土流失q 围护结构变形 n 补偿注浆跟踪控制沉降 q 在持力层下补偿注浆，用袖阀管根据沉降量和沉降速率多次重复注浆，可以收到控制沉降以至抬升的效果19七、基坑监测问题n n 重点监测项目qq 围护结构的水平位移q 周边地表及建筑物的沉降q 钢支撑的轴力20八、安全风险管理的相关问题n n 合理设计与必要安全储备 n 施工措施的落实n 备用应急预案子n 风险责任与风险预备费n 风险先兆的系统监视及预警21
