深基坑工程(高大釗)

1、深基坑工程,同濟(jì)大學(xué) 高大釗2008年3月,內(nèi) 容,深基坑工程在我國(guó)的發(fā)展逆作法與凍結(jié)法的應(yīng)用基坑工程的失效模式與案例深基坑工程方案設(shè)計(jì),在我國(guó)，深基坑工程是最近20多年中迅速發(fā)展起來(lái)的一個(gè)領(lǐng)域。 以前的幾十年中，由于建筑物的高度不高，基礎(chǔ)的埋置深度很淺，很少用地下室，基坑的開挖一般僅作為施工單位的施工措施，最多用鋼板樁解決問(wèn)題，沒(méi)有專門的設(shè)計(jì)，也并沒(méi)有引起工程界太多的關(guān)注。,20多年來(lái)，由于高層建筑

2、、地下空間的發(fā)展，深基坑工程的規(guī)模之大、深度之深，成為巖土工程中事故最為頻繁的領(lǐng)域，給巖土工程界提出了許多技術(shù)難題。 因此也是巖土工程中發(fā)展最為活躍的領(lǐng)域之一，成為巖土工程的技術(shù)熱點(diǎn)和難點(diǎn)。,技術(shù)難點(diǎn)：1.　土力學(xué)的強(qiáng)度、變形、滲透三大課題全部都出現(xiàn)；2.　施工因素的影響既巨大而又具有非常的不確定性；3.　各種破壞模式相互交叉，互為因果，設(shè)計(jì)計(jì)算模式的不清晰性；,熱點(diǎn)：1.　事故的頻率高，災(zāi)害的涉及面寬，對(duì)社會(huì)的

3、影響非常大，引起政府和社會(huì)的高度關(guān)注；2. 工程費(fèi)用占造價(jià)的比例高，業(yè)主對(duì)基坑工程的壓價(jià)，方案不合理和安全度過(guò)低是高事故率的潛在因素；3.　施工方過(guò)度追求高速度和低成本是高事故率的直接引發(fā)因素。,通過(guò)20多年的工程實(shí)踐和業(yè)內(nèi)人士的努力，學(xué)術(shù)研究和工程研發(fā)非常活躍，在深基坑工程領(lǐng)域中，取得了很大的進(jìn)展，主要表現(xiàn)為下面幾個(gè)方面：,1. 設(shè)計(jì)思想的更新2. 施工技術(shù)的發(fā)展3. 設(shè)計(jì)方法的進(jìn)步4. 管理制度的建立5. 標(biāo)準(zhǔn)化工

4、作的開展,深基坑工程領(lǐng)域的進(jìn)展,設(shè)計(jì)思想的更新,1.深基坑工程的設(shè)計(jì)是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的設(shè)計(jì)項(xiàng)目或設(shè)計(jì)階段；2.深基坑工程設(shè)計(jì)包括方案設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)兩個(gè)階段，方案設(shè)計(jì)階段的工作是決定性的環(huán)節(jié)?；庸こ淘O(shè)計(jì)的條件很大程度上取決于施工，基坑工程設(shè)計(jì)與施工組織設(shè)計(jì)的關(guān)系異常密切，在方案設(shè)計(jì)時(shí)必須統(tǒng)一考慮；,3.深基坑工程設(shè)計(jì)不僅要滿足地下室施工空間和安全的要求，而更重要的是必須滿足保護(hù)環(huán)境的要求；4.深基坑工程設(shè)計(jì)應(yīng)滿足強(qiáng)度和變形兩種極限狀

5、態(tài)，在許多情況下，由于環(huán)境條件的限制，滿足變形控制的要求比滿足強(qiáng)度和穩(wěn)定性的要求更為嚴(yán)格，基坑工程的成敗經(jīng)常取決于變形控制。,5.地下水是控制基坑工程性狀的重要條件，水壓力占作用于圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向壓力的重要部分，地下水的動(dòng)水壓力和滲透破壞常常是基坑工程失效的主要原因，地下水影響是基坑工程設(shè)計(jì)中不確定性最大、控制最困難的問(wèn)題。,施工技術(shù)的進(jìn)步,這里講的是綜合性的施工技術(shù)，施工技術(shù)的進(jìn)步帶動(dòng)設(shè)計(jì)、檢測(cè)等方法的進(jìn)步。逆作法凍結(jié)法SMW工法,

6、設(shè)計(jì)方法的進(jìn)步,1.      符合兩墻合一使用要求的設(shè)計(jì)方法 “兩墻合一”是指圍護(hù)結(jié)構(gòu)同時(shí)作為地下主體結(jié)構(gòu)一部分，即圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻與地下室外墻合一?！皟蓧弦弧笔浅浞职l(fā)揮地下連續(xù)墻承載作用的一種設(shè)計(jì)思路，具有很大的經(jīng)濟(jì)意義，是地下連續(xù)墻作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向，正在一些重要的工程中采用。采取兩墻合一設(shè)計(jì)的基坑工程，在設(shè)計(jì)方法上不同于一般的圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)于承載、防滲、結(jié)構(gòu)連接都提出了非常高的要

7、求，推動(dòng)了基坑工程圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的發(fā)展。,2. 深基坑工程數(shù)值計(jì)算方法的發(fā)展 作用于柔性結(jié)構(gòu)上的土壓力實(shí)際上是結(jié)構(gòu)與土共同作用的響應(yīng)，采用有限元方法在原理上可以解決這類問(wèn)題的計(jì)算，在實(shí)現(xiàn)中還有各種困難需要進(jìn)一步去解決，20多年來(lái)深基坑工程的數(shù)值解計(jì)算方法得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步。,3.  計(jì)算軟件及商業(yè)化開發(fā)研究 深基坑工程的設(shè)計(jì)計(jì)算的內(nèi)容和要求日益提高，已經(jīng)必須依靠計(jì)算機(jī)才能實(shí)現(xiàn)深基坑工程設(shè)計(jì)的計(jì)算工作要求。于是，

8、計(jì)算程序的開發(fā)研究有了很大的發(fā)展，形成了一些商業(yè)化的計(jì)算軟件。 但計(jì)算軟件只能作為一種工具和手段，garbage in to，garbage out. 正確的方法應(yīng)當(dāng)是計(jì)算加工程判斷。不能盲目地依賴計(jì)算軟件。,上海力學(xué)學(xué)會(huì)舉行的一次深基坑工程計(jì)算軟件考核,開挖深度為15m的3層地下室基坑采用1000mm厚的地下連續(xù)墻三道鋼筋混凝土支撐支撐的尺寸、位置平面布置都統(tǒng)一規(guī)定土層的設(shè)計(jì)參數(shù)和地面荷載也都統(tǒng)一規(guī)定,,,,

9、,,,管理制度的建立,許多主要的城市都先后建立了不同形式的機(jī)構(gòu)，規(guī)定了深基坑工程的設(shè)計(jì)方案必須經(jīng)過(guò)評(píng)審，這一制度的建立為深基坑工程走向健康的發(fā)展提供了制度的保證。,標(biāo)準(zhǔn)化工作的開展,20年來(lái)，在總結(jié)工程經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，許多城市編制了地方的深基坑工程技術(shù)規(guī)范，二本全國(guó)性的深基坑工程技術(shù)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，初步確立了我國(guó)深基坑工程的標(biāo)準(zhǔn)化體系，給深基坑工程的設(shè)計(jì)和施工有章可循，有法可依。　　第二輪的規(guī)范修編工作正在開展，總結(jié)十余年來(lái)的經(jīng)驗(yàn)。,逆作法

10、與凍結(jié)法的應(yīng)用,深基坑工程的逆作法,逆作法是地上和地下同時(shí)施工的方法，又稱為逆筑法。逆作法利用先施工的地下連續(xù)墻和中間支承柱承受荷載，從地面逐層下挖并從上到下地完成地下室的梁板、樓面工程，利用上一層的樓板結(jié)構(gòu)作為下一層開挖時(shí)的支撐，逐層交替開挖與澆筑樓板結(jié)構(gòu)；與此同時(shí)，逐層向上建造上部結(jié)構(gòu)，使地面上和地下可同時(shí)進(jìn)行施工。因此，可以縮短工期，降低造價(jià)，是一種合理的建筑方法，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。,1935年日本首次提出逆作法施工的概念，經(jīng)歷

11、了60余年的研究與工程實(shí)踐，目前已應(yīng)用于高層建筑的多層地下室、大型地下商場(chǎng)、地下車庫(kù)、地鐵、隧道和大型變電站及污水處理池等構(gòu)筑物。　　國(guó)際上采用逆作法建造的地下建筑：最大的是東京八重洲地下街，共３層，建筑面積７萬(wàn)m2；最深的地下街是莫斯科切爾坦沃住宅小區(qū)地下街，深達(dá)70~100m;最高的地下綜合體是德國(guó)慕尼黑卡爾斯廣場(chǎng)綜合體，共６層。,1994年日本新建的高層建筑中，地下結(jié)構(gòu)有18.2%采用逆作法施工?！　?965~1989年，德國(guó)

12、慕尼黑地鐵共建57座地鐵車站中，20座采用逆作法施工?！　∥覈?guó)在最近10余年來(lái)，在北京、上海、遼寧、深圳、廣州等地推廣了逆作法施工技術(shù)，有60多項(xiàng)工程項(xiàng)目的地下結(jié)構(gòu)采用了逆作法施工。,逆作法施工的基本概念圖示,,,,,,,,,,1. 縮短工程施工的總工期2. 基坑變形小，相鄰建筑物的沉降小3. 可節(jié)省地下室外墻及外墻下工程樁費(fèi)用4. 使底板設(shè)計(jì)趨向合理5. 可節(jié)省支撐費(fèi)用6. 可最大限度利用紅線內(nèi)的地下空間,逆作法的特點(diǎn),縮

13、短工程施工的總工期,帶多層地下室的高層建筑，如采用傳統(tǒng)方法施工，其總工期為地下結(jié)構(gòu)的工期加地上結(jié)構(gòu)的工期，再加裝修等所占的工期。,采用逆作法施工，一般情況下只有地下一層占絕對(duì)工期，其他各層地下室可與地上結(jié)構(gòu)同時(shí)施工，不占絕對(duì)工期，因此可以縮短工程的總工期。,,,,地下一層,地下地上同時(shí)施工,裝修,日本讀買新聞社大樓，地上９層，地下６層，用封閉式逆作法施工，總工期只用了２２月，比傳統(tǒng)施工方法縮短工期６個(gè)月。 法國(guó)巴黎拉弗埃

14、特百貨大樓，６層地下室，用逆作法施工，工期縮短1/3。 廣州新中國(guó)大廈，地上４３層，地下５層，平均開挖深度１９ｍ，采用逆作法施工，工期縮短１１個(gè)月。,基坑變形小，相鄰建筑物的沉降小,采用逆作法施工，是利用逐層澆筑的地下室結(jié)構(gòu)作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)支撐。與臨時(shí)支撐相比，地下結(jié)構(gòu)的剛度大得多，所以，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形小得多，相鄰建筑物的變形也小得多。 同時(shí)，由于中間支承柱的存在，底板增加了支點(diǎn)，澆筑后的底板成為多跨的連

15、續(xù)板結(jié)構(gòu)，減少了隆起。,德意志聯(lián)邦銀行大樓用逆作法施工；而聯(lián)邦德國(guó)國(guó)家銀行總部大樓的深度相同，用地下連續(xù)墻加五層土錨的傳統(tǒng)方法施工。兩者的比較如下：,逆作法有七個(gè)“小”的特點(diǎn),墻前水平位移?。粔蟪两敌。豢拥茁∑鹦。徊町愖冃涡?；樓板應(yīng)力??；土壓力??；墻體應(yīng)力小。,可節(jié)省地下室外墻及外墻下工程樁費(fèi)用,多層地下室采用常規(guī)的支護(hù)結(jié)構(gòu)，包括錨桿與內(nèi)支撐，都需要圍護(hù)樁或圍護(hù)墻，錨桿或內(nèi)支撐，花費(fèi)的工程費(fèi)用很可觀?！　〔捎媚孀鞣ㄊ┕?，

16、要求圍護(hù)墻也能發(fā)揮永久性結(jié)構(gòu)的承重作用，材料得到充分的利用，節(jié)省了地下室外墻與外墻下工程樁的費(fèi)用，據(jù)分析可以節(jié)省地下室工程造價(jià)的1/3左右。,順作法施工,逆作法施工,使底板設(shè)計(jì)趨向合理,鋼筋混凝土底板要滿足抗浮要求。用傳統(tǒng)方法施工時(shí)，底板的支點(diǎn)少，跨度大，上浮力產(chǎn)生的彎矩大，有時(shí)為了滿足施工時(shí)的抗浮要求，而需要加大底板的厚度，或增強(qiáng)底板的配筋。用逆作法施工時(shí)，底板的支點(diǎn)增多，跨度小，彎矩比較小，底板的設(shè)計(jì)可以更為合理。,可節(jié)省支撐費(fèi)用

17、,深度大的多層地下室，用傳統(tǒng)方法施工時(shí)，為了減少支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形，需要設(shè)置強(qiáng)大的內(nèi)支撐或錨桿，消耗大量的材料，費(fèi)用相當(dāng)可觀。用逆作法施工，利用地下室的梁板系統(tǒng)來(lái)支撐圍護(hù)結(jié)構(gòu)，可以不設(shè)置臨時(shí)的支、錨體系，節(jié)省材料，不需要拆撐，縮短工期，避免污染環(huán)境。,可最大限度利用紅線內(nèi)的地下空間,多層地下室采用傳統(tǒng)方法施工時(shí)，在地下室外墻與紅線之間必須留有支護(hù)結(jié)構(gòu)截面尺寸和施工操作面所必要的距離，縮小了地下室的建筑面積。采用逆作法施工時(shí)，在滿足室外管

18、線或構(gòu)筑物布置的前提下，作為地下室外墻的地下連續(xù)墻可以緊靠建筑紅線。,,,,,,,,,,,,,,逆作法施工的一些代表性工程,上海寥創(chuàng)興金融中心上海仲盛商業(yè)中心廣州新中國(guó)大廈上海世博500kV地下變電站,上海寥創(chuàng)興金融中心,主樓37層，裙房3層，5層地下室，基坑平均開挖深度22.4m，地下室每層面積4000m2。,地下連續(xù)墻厚度1000mm，深度35m。　　地下連續(xù)墻與中柱樁之間，中柱樁之間的差異變形不超過(guò)20mm和1/400柱距

19、，使樓板不致產(chǎn)生裂縫?！　w側(cè)斜孔的最大位移20.01~34.59mm之間?！　〉叵逻B續(xù)墻頂?shù)乃轿灰坪芪⑿《鴽](méi)有測(cè)到?！　〉叵逻B續(xù)墻頂?shù)呢Q向位移6.1~15.4mm之間。,地下連續(xù)墻后的土體水平位移18.84~21.65mm之間?！　≈屋S力和樓板應(yīng)力均控制在設(shè)計(jì)允許范圍以內(nèi)?！　≈屋S力86kN~392kN之間。　　樓板應(yīng)力2.01kN~5.41kN之間。　　中柱樁的隆起變形13.5mm~29.9mm之間。,上海仲盛

20、商業(yè)中心,地上五層，地下三層。基坑面積50000m2，開挖深度13.5m。,,,中心島順作，三級(jí)放坡，周邊環(huán)板一層逆作；地下連續(xù)墻兩墻合一；基坑外側(cè)采用卸土放坡；,廣州新中國(guó)大廈,地上13層，地下5層，開挖深度19m，工程占地7343m2。地下連續(xù)墻厚度800mm，深度25m。布置了6個(gè)深度為22ｍ的降水井。采用逆作法，工期比順作法減少11個(gè)月。,上海世博500kV地下變電站,上海世博500kV地下變電站，開挖深度34m，

21、基坑面積13000m2，地下結(jié)構(gòu)外墻外壁直徑130m?！　〔捎玫叵逻B續(xù)墻兩墻合一，地下連續(xù)墻厚度1200mm，結(jié)構(gòu)梁板代替水平支撐，環(huán)形臨時(shí)支撐，逆作法施工。,,,上海市的逆作法工法簡(jiǎn)介(YJGF02-96),1.工法特點(diǎn)2.工藝原理3.適用范圍4.施工工藝5.質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)6.機(jī)械設(shè)備7.施工安全8.工程實(shí)例及效益分析,工法特點(diǎn),利用柱下樁和地下連續(xù)墻作為逆作法施工期間承受地上、地下結(jié)構(gòu)荷載和施工荷載的構(gòu)件，利用地下室樓板

22、作為基坑施工的支撐。首層樓板結(jié)構(gòu)完成以后，在樓板下挖土，采用土模承重法澆筑下一層樓板。循環(huán)采用上述方法繼續(xù)施工。,工藝原理,先沿建筑物周圍施工地下墻，在建筑物內(nèi)部按柱網(wǎng)軸線施工柱下支承樁。然后進(jìn)行地下首層施工，完成后同時(shí)施工地下、地上結(jié)構(gòu)。待大底板完成后，再進(jìn)行復(fù)合柱、復(fù)合墻的施工。,施工工藝（要點(diǎn)）,按設(shè)計(jì)圖紙要求，埋設(shè)地下結(jié)構(gòu)相關(guān)節(jié)點(diǎn)的鋼板及連接鋼筋；暴露節(jié)點(diǎn)后按設(shè)計(jì)要求清理、焊接?！　〗Y(jié)構(gòu)沉降差控制，對(duì)地下連續(xù)墻底部和柱

23、下樁的底部進(jìn)行注漿；　　根據(jù)靜載荷試驗(yàn)曲線，計(jì)算各工況的沉降，得出在極限沉降差范圍內(nèi)的上部結(jié)構(gòu)可能施工的層數(shù)；　　進(jìn)行沉降觀測(cè)，擬合荷載～沉降關(guān)系，預(yù)測(cè)施工過(guò)程中的沉降差，控制施工。,凍結(jié)法施工,利用人工制冷技術(shù)，使土層中的水結(jié)冰將天然土變成凍土以增加其強(qiáng)度和穩(wěn)定性，凍結(jié)加固均勻完整，形成一道凍土墻，不僅可以承受水土壓力和基坑開挖過(guò)程中的各種施工荷載，而且可作為一道防水性很好的止水帷幕，發(fā)揮圍護(hù)結(jié)構(gòu)的作用，在凍土墻的保護(hù)下進(jìn)行地下結(jié)

24、構(gòu)的施工。凍結(jié)法施工在采礦工程中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。但用于深基坑工程則是近幾年的發(fā)展。,人工凍結(jié)法的應(yīng)用開始于19世紀(jì)。1883年，德國(guó)阿爾里德煤礦井筒施工中首次應(yīng)用凍結(jié)法并獲得成功。　　1886年，瑞典24ｍ長(zhǎng)的人行隧道建設(shè)工程中，首先將凍結(jié)法應(yīng)用于城市土木工程。　　100多年來(lái)，人工凍結(jié)法在各種工程建設(shè)中得到了應(yīng)用，解決了許多困難的施工問(wèn)題。,德國(guó)多塞道夫中心火車站附近，擴(kuò)展的地鐵要經(jīng)過(guò)

25、居民建筑和鬧市街道，隧道頂部離建筑物基礎(chǔ)只有很小頂距離，在三段40m長(zhǎng)的隧道施工中成功地采用了人工凍結(jié)法。　　日本名古屋建造地下輸電隧道時(shí)，在兩個(gè)隧道地連接處，成功地應(yīng)用了人工凍結(jié)法技術(shù)。,70年代，北京地鐵建設(shè)時(shí)首次采用人工凍結(jié)法，凍結(jié)段長(zhǎng)90m，深度28m。　　1975年，沈陽(yáng)地鐵２號(hào)井采用凍結(jié)法施工，井筒直接7m，凍結(jié)深度51m?！　?992年、1998年上海地鐵施工中成功采用凍結(jié)法施工技術(shù)，現(xiàn)在已經(jīng)成為成熟的施工方法，用以

26、區(qū)間隧道的修筑旁通道。　　1997年北京復(fù)八線采用凍結(jié)法加固隧道頂部土層。,凍結(jié)技術(shù)用于基坑工程的可行性取決于設(shè)計(jì)要求、現(xiàn)場(chǎng)及工程項(xiàng)目的限制條件。其中，地質(zhì)條件和水文條件是評(píng)價(jià)凍結(jié)法可行性的兩個(gè)重要因素。當(dāng)?shù)叵滤魉傩∮?.5m/d時(shí)采用凍結(jié)法是可行而且是經(jīng)濟(jì)的；水質(zhì)、水溫是決定凍結(jié)法費(fèi)用的重要因素，對(duì)于含鹽量高的土，凍結(jié)成本會(huì)提高。凍脹可能引起地層移動(dòng)，但并非人們想象的那么大，這在上海和北京的地鐵應(yīng)用凍結(jié)法施工中已有證實(shí)，可以通過(guò)速

27、凍和泄壓等方法減少凍脹量。,潤(rùn)楊大橋南錨碇,潤(rùn)楊大橋南汊橋采用跨徑1490m雙塔單跨雙鉸鋼箱梁懸索橋。２根6.8×105kN的拉力通過(guò)錨碇及重力嵌巖基礎(chǔ)傳至地基?！　』鶐r為風(fēng)化花崗巖，全風(fēng)化層和強(qiáng)風(fēng)化層分布不均勻，場(chǎng)地地下水位1.8~2.2m，區(qū)域賦存第四系孔隙微承壓及基巖裂隙微承壓兩大含水層組。,南錨碇凍結(jié)排樁圍護(hù)體系是以含水地層凍結(jié)形成的凍結(jié)帷幕為基坑的封水結(jié)構(gòu)，以排樁及內(nèi)支撐體系為抵抗水土壓力的承力結(jié)構(gòu)，形成了新的圍護(hù)

28、技術(shù)，較好地解決了基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的嵌巖及封水問(wèn)題?！　″^碇的平面尺寸70.5×52.5m，基坑開挖到基巖，深度29m，采用鉆孔排樁擋土，1.3m厚的凍土薄壁隔水，“排樁凍結(jié)法”。　　排樁直徑1.5m，中心距1.7m，樁長(zhǎng)35m，嵌巖6m。,凍結(jié)帷幕布置在外側(cè)，采用單排凍結(jié)孔凍結(jié)封水，與排樁插花布置，凍結(jié)孔深40m，凍結(jié)帷幕入巖11m。 先澆排樁結(jié)構(gòu)，再在外側(cè)凍土。為了降低凍脹力對(duì)排樁結(jié)構(gòu)的不利影響，在凍結(jié)帷幕

29、外設(shè)置288個(gè)直徑25cm的卸壓孔。開挖過(guò)程中，實(shí)測(cè)凍脹力0.0907MPa衰減到0.0576MPa。從0°～－4°凍脹力增加到幅度最大，低于－4°以后變化很小。,北京復(fù)八線地鐵,區(qū)間隧道施工時(shí)，拱頂遇到飽和含水的粉細(xì)砂層，此段隧道地處格貿(mào)立交橋下，又有多條地下管線，為了確保地下管線和地面交通的安全運(yùn)行，采用隧道內(nèi)水平凍結(jié)法施工，水平距離45m。設(shè)計(jì)凍結(jié)壁厚1.2m，平均溫度-10°C，凍結(jié)粉細(xì)

30、砂持久抗壓強(qiáng)度6MPa，抗彎強(qiáng)度2.5MPa。,,基坑工程的失效模式與案例,深基坑工程的技術(shù)要求與類型失效的若干案例 地下連續(xù)墻的垮塌 拱圈圍護(hù)結(jié)構(gòu)的垮塌 引水渠道基坑開挖邊坡失穩(wěn) 土釘墻的垮塌基坑工程的失效模式,深基坑工程的技術(shù)要求,深基坑工程是指包括基坑開挖、降水和支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工與監(jiān)測(cè)在內(nèi)的總稱。支護(hù)結(jié)構(gòu)則由包括具有擋土、止水功能的圍護(hù)結(jié)構(gòu)和維持圍護(hù)結(jié)構(gòu)平衡的支、錨體系兩部分組成；支、錨體系是指內(nèi)支撐

31、體系或錨桿體系，內(nèi)支撐體系由支撐、圍檁和立柱等構(gòu)件組成，錨桿體系則由錨桿、腰粱和臺(tái)座等組成。,對(duì)深基坑工程的技術(shù)要求包括：一 深基坑工程的功能要求1. 擋土功能為地下室施工創(chuàng)造安全的施工面2. 止水功能為地下室施工創(chuàng)造干燥的施工面3. 作為地下結(jié)構(gòu)外墻的使用功能地下室施工結(jié)束后成為地下室的結(jié)構(gòu)外墻,二 環(huán)境保護(hù)與處理相鄰關(guān)系的要求1. 控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)位移和坑底隆起對(duì)環(huán)境的影響通過(guò)減小變形保護(hù)相鄰建筑物2

32、. 控制降低地下水位對(duì)環(huán)境的影響減少坑外地下水位的變化3. 控制土錨對(duì)相鄰場(chǎng)地的影響保護(hù)相鄰場(chǎng)地的地下資源的使用權(quán),深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的類型,按功能劃分 按圍護(hù)結(jié)構(gòu)剛度劃分 按圍護(hù)結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定方式劃分 按圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工工藝與材料劃分,按功能劃分,按圍護(hù)結(jié)構(gòu)功能劃分為臨時(shí)性結(jié)構(gòu)和兼有永久性結(jié)構(gòu)功能（兩墻合一）兩類。 臨時(shí)性圍護(hù)結(jié)構(gòu)的功能比較單一，設(shè)計(jì)時(shí)只要滿足施工圍護(hù)結(jié)構(gòu)的擋土、止水和環(huán)境保護(hù)的要求；永久性結(jié)構(gòu)除了滿足

33、上述施工圍護(hù)結(jié)構(gòu)的要求外，還應(yīng)滿足作為永久性結(jié)構(gòu)的許多要求，例如傳力、協(xié)調(diào)變形、防滲等要求。同時(shí)還要處理與地下室梁、板、柱的連接構(gòu)造，對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形也有更嚴(yán)格的要求。,按圍護(hù)結(jié)構(gòu)剛度劃分,按圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料本身的傳力特性可以分為剛性結(jié)構(gòu)和柔性結(jié)構(gòu)兩類。剛性結(jié)構(gòu)圍護(hù)體材料的抗拉強(qiáng)度很低，一般不考慮承受彎矩，其變形的特點(diǎn)主要是平移和轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)發(fā)生撓曲變形時(shí)很容易出現(xiàn)開裂；柔性結(jié)構(gòu)圍護(hù)體材料能承受較大的彎矩和拉應(yīng)力，因此可以容許發(fā)生較大的撓曲

34、而結(jié)構(gòu)不出現(xiàn)裂縫。,按圍護(hù)結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定方式劃分,自立式圍護(hù)結(jié)構(gòu)可以不依靠支撐或錨桿的傳力作用而保持其平衡，按照保持穩(wěn)定的機(jī)制可以分為重力式和懸臂式兩類。重力式圍護(hù)結(jié)構(gòu)依靠自身的重力所形成的穩(wěn)定力矩和摩阻力來(lái)抵抗土壓力所引起的傾覆和滑移；懸臂式則依靠插入深度范圍內(nèi)土的嵌固作用維持穩(wěn)定。支錨式圍護(hù)結(jié)構(gòu)則需要依靠?jī)?nèi)支撐或土錨才能保持圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。,重力式圍護(hù)結(jié)構(gòu),懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu),土錨或拉錨,,內(nèi)支撐體系,按圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工工藝與材料劃分,按圍

35、護(hù)結(jié)構(gòu)的施工工藝與材料劃分可分為以水泥穩(wěn)定土為材料的水泥攪拌樁，以鋼為材料的鋼板樁和以鋼筋混凝土為材料的鉆孔灌注樁、地下連續(xù)墻或鋼筋混凝土板樁。,圍護(hù)結(jié)構(gòu)的受力性能與材料密切有關(guān)。用水泥攪拌樁做成的壩體是剛性的、自立式的。用鋼材或鋼筋混凝土制成的圍護(hù)結(jié)構(gòu)是柔性的，一般需要采用支錨體系來(lái)維持其穩(wěn)定。但鋼筋混凝土地下連續(xù)墻也可以做成如圖所示的重力式圍護(hù)結(jié)構(gòu)；水泥攪拌樁可以加勁性的型鋼成為柔性的圍護(hù)結(jié)構(gòu)（SMW工法），也可以用作柔性的排樁式圍

36、護(hù)結(jié)構(gòu)的止水帷幕。,基坑工程失效案例,地下連續(xù)墻的垮塌,,基坑面積2600m2，周邊長(zhǎng)度260m，開挖深度12.35m，采用600mm厚、24m深的地下連續(xù)墻，設(shè)四道支撐，第一道鋼筋混凝土支撐，其余為609mm的鋼管支撐,,,,,,,幾點(diǎn)教訓(xùn),設(shè)計(jì)：荷載用標(biāo)準(zhǔn)值，抗力用設(shè)計(jì)值，設(shè)計(jì)表達(dá)式兩端不匹配，降低了安全度。鋼支撐直接支承在與其斜交的地下連續(xù)墻上，沒(méi)有用圍檁，更無(wú)平衡剪力垛。施工：未按設(shè)計(jì)圖紙的要求施工，包括超挖、不及時(shí)支撐，坑底

37、沒(méi)有加固。,監(jiān)測(cè)：沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情，沒(méi)有發(fā)出警報(bào)。管理：鄰近工程的負(fù)責(zé)人發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，向這個(gè)項(xiàng)目的經(jīng)理提出忠告，但項(xiàng)目經(jīng)理卻置若罔聞，沒(méi)有引起警覺。事故發(fā)生前晚，已發(fā)現(xiàn)預(yù)兆，但沒(méi)有及時(shí)采取工程措施搶險(xiǎn)。,拱圈圍護(hù)結(jié)構(gòu)的垮塌,,拱圈逆作法,拱圈逆作法的主要問(wèn)題,１．大面積的建筑基坑平面受力狀態(tài)不同于圓拱的受力條件；２．從上而下修筑的欄墻沒(méi)有插入深度，對(duì)于敞開開挖的施工條件，會(huì)發(fā)生從底部涌入坑內(nèi)的塑性流動(dòng)；２．止水措施不足以阻止地下水從坑

38、外向坑內(nèi)流動(dòng)。,,,,,引水渠道基坑開挖邊坡失穩(wěn),4孔箱涵，單孔尺寸為3.25m?3.60m，總長(zhǎng)75m地面標(biāo)高＋4.2~4.7m，設(shè)計(jì)基坑底面標(biāo)高－5.33m，開挖深度近10m按三級(jí)放坡，從上至下依次為1:1.5 、 1:2 和1:3，變坡處留1.0m寬的馬道二級(jí)輕型井點(diǎn)降水采用水沖法施工，泥漿沉淀池設(shè)置在基坑頂部南北兩側(cè)，距基坑外緣12m～15m,10m高的土坡滑動(dòng),滑坡發(fā)生在挖到基坑底面，澆筑墊層后，正在綁扎箱涵的鋼筋時(shí)

39、沒(méi)有進(jìn)行任何的位移觀測(cè)，因此沒(méi)有發(fā)現(xiàn)滑坡的預(yù)兆，突發(fā)性的事故塌入基坑中的土方5000立方米，泥面涌高6m第一級(jí)井點(diǎn)向基坑中移動(dòng)13m,,,事故分析,1. 10m的高差形成的壓力差超過(guò)了軟土的承載能力；2. 由于坡面非常平緩，滑動(dòng)的形式是深層滑動(dòng)，以中點(diǎn)圓的形式破壞；,3. 卸載引起負(fù)的孔隙水壓力，產(chǎn)生強(qiáng)度較高的假象，隨著負(fù)壓的消散，土的抗剪強(qiáng)度降低，滑坡并不發(fā)生的開挖的同時(shí)，而滯后一定的時(shí)間；4. 沒(méi)有進(jìn)行監(jiān)測(cè)的教訓(xùn)。

40、,土釘墻的垮塌,,陽(yáng)角處土釘墻的破壞,鋼支撐圍護(hù)結(jié)構(gòu)的失穩(wěn),,,不同類型圍護(hù)結(jié)構(gòu)接頭處及深、淺坑之間支檔墻的失穩(wěn),,,基坑工程的失效模式,基坑工程的失效模式,1. 整體失穩(wěn) 2. 坑底隆起 3. 圍護(hù)結(jié)構(gòu)傾覆失穩(wěn) 4. 圍護(hù)結(jié)構(gòu)滑移失穩(wěn) 5. 圍護(hù)結(jié)構(gòu)底部地基承載力失穩(wěn) 6. “踢腳”失穩(wěn) 7. 止水帷幕功能失效和坑底滲透變形破壞8. 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)性破壞9. 支、錨體系失穩(wěn)破壞,整體失穩(wěn),

41、整體失穩(wěn)是指在土體中形成了滑動(dòng)面，圍護(hù)結(jié)構(gòu)連同基坑外側(cè)及坑底的土體一起喪失穩(wěn)定性，一般的失穩(wěn)形態(tài)是圍護(hù)結(jié)構(gòu)的上部向坑外傾倒，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的底部向坑內(nèi)移動(dòng)，坑底土體隆起，坑外地面下陷。,,坑底隆起,坑底隆起是指坑底土體產(chǎn)生向上的塑性變形?；娱_挖以后，坑底向上位移的原因有兩種，一是卸載引起的回彈，其數(shù)值較??；另一種是在開挖引起的壓力差作用下土體中產(chǎn)生的塑性變形，這種變形如果數(shù)量較大，表示土體中的塑流已經(jīng)比較嚴(yán)重，如果圍護(hù)結(jié)構(gòu)和內(nèi)支撐能形成整體

42、性好的體系，則塑流僅引起坑外地面下沉，影響環(huán)境安全；如果是自立式結(jié)構(gòu)或節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度差的支撐體系，隆起可能是整體失穩(wěn)的前兆；如果穩(wěn)定性不能得到有效的控制，就會(huì)發(fā)生整體性失穩(wěn)。,圍護(hù)結(jié)構(gòu)傾覆失穩(wěn),圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傾覆失穩(wěn)主要發(fā)生在重力式結(jié)構(gòu)或懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)，重力式結(jié)構(gòu)在坑外主動(dòng)土壓力的作用下，圍護(hù)結(jié)構(gòu)繞其下部的某點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的頂部向坑內(nèi)傾倒。抵抗傾覆失穩(wěn)的力矩主要由圍護(hù)結(jié)構(gòu)自身的重力形成，坑底的被動(dòng)抗力也是構(gòu)成抵抗力矩的因素。關(guān)于轉(zhuǎn)動(dòng)中心的位置有

43、不同的看法，傳統(tǒng)的方法是將轉(zhuǎn)動(dòng)中心放在圍護(hù)結(jié)構(gòu)的前趾，但也有認(rèn)為繞前趾上面或下面的某一點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)比較合理，特別的軟土地區(qū)由于基底土比較軟弱，在力矩作用下前趾有下沉的可能。,圍護(hù)結(jié)構(gòu)滑移失穩(wěn),圍護(hù)結(jié)構(gòu)的滑移失穩(wěn)亦主要發(fā)生在重力式結(jié)構(gòu)中，在坑外主動(dòng)土壓力的作用下，圍護(hù)結(jié)構(gòu)向坑內(nèi)平移。抵抗滑移的阻力主要由圍護(hù)體底面的摩阻力以及內(nèi)側(cè)的被動(dòng)土壓力構(gòu)成。當(dāng)坑底土軟弱或圍護(hù)結(jié)構(gòu)底部的地基土軟化時(shí)，墻體發(fā)生滑移失穩(wěn)。,圍護(hù)結(jié)構(gòu)底部地基承載力失穩(wěn),重力式圍護(hù)

44、結(jié)構(gòu)的底面壓力過(guò)大，地基承載力不足引起的失穩(wěn)。由于在圍護(hù)結(jié)構(gòu)的外側(cè)還作用著土壓力，因此其合力是傾斜的。在傾斜荷載作用下，地基土發(fā)生向坑內(nèi)的擠出，圍護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不均勻的沉降，可能導(dǎo)致部分圍護(hù)結(jié)構(gòu)的開裂損壞。,,“踢腳”失穩(wěn),在單支撐的基坑中，可能發(fā)生撓支撐點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)上部向坑外傾倒，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的下部向上翻的失穩(wěn)模式，故形象地稱為“踢腳”失穩(wěn)。在多支撐的圍護(hù)結(jié)構(gòu)中一般不會(huì)產(chǎn)生踢腳失穩(wěn)，除非其它支撐都已失效，只有一道支撐起作用的情況。,止水帷

45、幕功能失效和坑底滲透變形破壞,止水帷幕喪失擋水功能，產(chǎn)生滲漏、涌水、流土或流砂。由于水土流失使基坑外地面下沉、塌陷，導(dǎo)致鄰近建筑物的開裂和損壞。引起圍護(hù)結(jié)構(gòu)止水帷幕功能失效的主要原因是施工因素，其次是設(shè)計(jì)因素和材料的因素。由于施工質(zhì)量低劣，止水帷幕有空洞或裂縫，成為漏水的通道是最普遍的現(xiàn)象；止水帷幕設(shè)計(jì)過(guò)短，沒(méi)有全部切斷透水層也是漏水的可能原因。,由于止水帷幕失效產(chǎn)生過(guò)大的水力坡降引起坑底滲透變形破壞。坑內(nèi)采用排水或降水措施后，造成了坑

46、內(nèi)外的水頭差，地下水在水頭差的作用下向坑內(nèi)滲流，在滲流出口處土的細(xì)顆粒被帶出，或土顆粒處于懸浮狀態(tài)涌出。這種由滲透引起的破壞因破壞機(jī)理不同而有不同的名稱，如管涌、流砂或流土。如不及時(shí)制止，由滲透變形引起的坑外土體的位移和陷落是嚴(yán)重的。,圍護(hù)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)性破壞,圍護(hù)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)性破壞是指圍護(hù)體本身發(fā)生開裂、折斷、剪斷或壓屈，致使結(jié)構(gòu)失去了承載能力的破壞模式。 結(jié)構(gòu)性損壞的原因可能是方案性的錯(cuò)誤，如支撐體系不當(dāng)或圍護(hù)結(jié)構(gòu)不閉合；也可能是設(shè)計(jì)計(jì)

47、算時(shí)荷載估計(jì)不足或結(jié)構(gòu)材料強(qiáng)度估計(jì)過(guò)高，支撐或圍檁截面不足導(dǎo)致破壞；此外，結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)處理不當(dāng)，也會(huì)因局部失穩(wěn)而引起整體破壞，特別在鋼支撐體系中，節(jié)點(diǎn)多，加工與安裝質(zhì)量不易控制。節(jié)點(diǎn)處理包括支撐和墻體的連接處，如不設(shè)置圍檁或連接強(qiáng)度不夠。,支、錨體系失穩(wěn)破壞,支錨體系的失穩(wěn)破壞包括兩種不同的破壞模式。錨桿的破壞主要表現(xiàn)為錨桿的拔出、斷裂或預(yù)應(yīng)力松弛，土錨的破壞大多是局部的，群錨的破壞實(shí)際上是土體的失穩(wěn)而并非是錨桿的結(jié)構(gòu)性破壞；支撐的失穩(wěn)很可

48、能是整體性的，其形態(tài)因體系不同而不同，支撐體系大多是超靜定的，局部的破壞會(huì)造成整體的失穩(wěn)，尤其是鋼支撐體系，局部節(jié)點(diǎn)的失效概率比較大。,,,深基坑工程方案設(shè)計(jì),方案設(shè)計(jì)與施工圖設(shè)計(jì),深基坑工程設(shè)計(jì)一般分為總體方案設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)兩個(gè)階段，總體方案設(shè)計(jì)的任務(wù)是根據(jù)主體工程的性質(zhì)和對(duì)地下室的使用要求、場(chǎng)地工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、相鄰環(huán)境對(duì)基坑施工的制約程度等因素，選擇合適的圍護(hù)結(jié)構(gòu)與支撐體系、協(xié)調(diào)基坑工程與主體工程的關(guān)系、控制環(huán)境質(zhì)量，為施

49、工圖設(shè)計(jì)和基坑施工組織計(jì)劃提供控制性方案。,基坑工程方案設(shè)計(jì),1） 確定開挖方案，包括地下水的處理方案；2） 選擇圍護(hù)結(jié)構(gòu)的類型；3） 選用土層錨桿或內(nèi)支撐，選擇支撐材料；4） 對(duì)土層錨桿或內(nèi)支撐進(jìn)行平面和豎向布置，包括圍檁和立柱的布置；,5） 進(jìn)行各項(xiàng)穩(wěn)定驗(yàn)算和結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算以確定圍護(hù)結(jié)構(gòu)、支撐、圍檁或錨桿的材料強(qiáng)度和截面尺寸，確定是否需要加固坑底；進(jìn)行降水的控制性計(jì)算；6）&#

50、160;進(jìn)行變形驗(yàn)算以檢驗(yàn)是否滿足環(huán)境要求；7） 對(duì)施工方案提出要求；8） 進(jìn)行多方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，優(yōu)選方案。,基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)的依據(jù),深大基坑的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)綜合性的設(shè)計(jì)工作，它與上部結(jié)構(gòu)（包括地下室）設(shè)計(jì)、工程地質(zhì)勘察、地下室施工方案以及周圍的自然環(huán)境、工程環(huán)境和社會(huì)環(huán)境都有密切的關(guān)系，因此，在基坑工程設(shè)計(jì)時(shí)必須具備下列幾個(gè)方面的資料：,基坑工程設(shè)計(jì)必需的資料,主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙 工程勘察報(bào)告環(huán)境調(diào)查資料基坑周

51、邊地區(qū)建筑物情況基坑周邊地區(qū)市政設(shè)施情況基坑周邊地區(qū)道路情況基坑工程施工條件,方案設(shè)計(jì)討論及案例,開挖方案的選擇選擇圍護(hù)結(jié)構(gòu)的類型支錨體系的選擇支撐的平面布置支撐和錨桿的豎向布置立柱的設(shè)置降水,開挖方案選擇,放坡開挖 無(wú)支撐開挖 重力式擋墻 懸臂式擋墻 錨固式擋墻有支撐的開挖 組合型的開挖方案,放坡開挖,放坡開挖的直接費(fèi)用最少，而且為主體工程創(chuàng)造了比較寬敞的施工作業(yè)空間，因而工作面寬

52、，工期也比較短，如果場(chǎng)地條件允許，放坡開挖應(yīng)該是首選的方案。制約采用放坡開挖的因素主要是周圍場(chǎng)地和開挖深度的限制。放坡需要占用比較大的場(chǎng)地，在城市或建成區(qū)往往沒(méi)有這個(gè)條件。,如整體穩(wěn)定性允許，可以采用放坡開挖方案時(shí)。但有時(shí)受場(chǎng)地的限制，只能取用較陡的坡度；如坡面的穩(wěn)定性不能得到保證時(shí)，則可采用噴錨支護(hù)或土釘墻的方案。噴錨支護(hù)和土釘墻從受力機(jī)理上講不同于無(wú)支撐的自立式擋墻，而是屬于坡面加固處理的一種方法，通過(guò)加強(qiáng)土體共同受力的方式來(lái)保持坡

53、面的穩(wěn)定性，屬于自承支護(hù)體系。如果坑底土質(zhì)比較差，整體穩(wěn)定性不足，則噴錨支護(hù)和土釘墻的方案就不能采用。,無(wú)支撐開挖,當(dāng)不能采用放坡開挖方案時(shí)，必須選用圍護(hù)結(jié)構(gòu)以支承坑外的土體。在可能的條件下應(yīng)盡可能采用無(wú)支撐開挖的方案，因?yàn)檫@種方案能提供比較開闊的坑內(nèi)施工條件，便于挖土、運(yùn)土以及地下室的施工；同時(shí)，也比較經(jīng)濟(jì)。,重力式擋墻,重力式擋墻是依靠自身的重力維持其穩(wěn)定的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，由于可以采用價(jià)格比較低廉的水泥土等材料制作，是一種比較經(jīng)濟(jì)的方案。

54、在開挖深度不大（如軟土地區(qū)不大于6～7m），環(huán)境對(duì)位移的要求可允許有50mm左右的條件下是首選方案，但重力式擋墻的寬度比較大，在地下室外墻與紅線之間的距離過(guò)小時(shí)就很難放得下寬度較大的重力式擋墻。,懸臂式擋墻,懸臂式擋墻是依靠自身的剛度和強(qiáng)度就能維持其穩(wěn)定的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，由于圍護(hù)結(jié)構(gòu)承受比較大的彎矩，需要采用鋼筋混凝土材料。當(dāng)重力式擋墻因場(chǎng)地寬度不夠而不能采用時(shí)，懸臂式擋墻就能克服這個(gè)缺點(diǎn)，可以在1.5～2m的狹窄范圍內(nèi)安置懸臂式擋墻。但懸臂

55、式擋墻的位移比較大，難以滿足周邊環(huán)境的嚴(yán)格要求，同時(shí)在開挖深度較大時(shí)墻身彎矩很大，因此適用的開挖深度也不深；使用條件不當(dāng)時(shí)可能產(chǎn)生圍護(hù)結(jié)構(gòu)損壞或嚴(yán)重影響環(huán)境的事故。,錨固式擋墻,錨固式擋墻是依靠錨桿傳遞的拉力來(lái)維持其穩(wěn)定的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，對(duì)于深基坑可以采用多道錨桿來(lái)平衡土壓力，因而可以適用于開挖得很深的基坑。錨固式擋墻分為拉錨式和土層錨桿式兩種，拉錨常用于鋼板樁頂部的錨固，或作為輔助的錨固措施；土層錨桿要求具有比較好的地質(zhì)條件，同時(shí)還必須有足

56、夠開闊的場(chǎng)地條件或者容許錨桿可以伸入紅線以外的土層中。在軟土地區(qū)，由于土層缺乏足夠的錨固力而很少采用錨桿，如將錨桿錨固在很深的砂層中，則錨桿的長(zhǎng)度很長(zhǎng)，也就不是一個(gè)經(jīng)濟(jì)的方案。,有支撐的開挖,在不具備采用土層錨桿條件的場(chǎng)地，深基坑只能采取有支撐開挖的方案，但是深基坑的平面尺寸一般都比較大，給支撐的設(shè)置帶來(lái)了困難；由于支撐和挖土的工序互相交叉，形成許多各具特色的支護(hù)開挖方案。,分層開挖分層支護(hù)法,這是最基本的方法，按照結(jié)構(gòu)受力分析和便于施

57、工的原則布置每道支撐（或錨桿）的位置，在深度方向分層挖土與支撐設(shè)置交替施工。挖第1層土 澆筑第1道支撐 挖第2層土 澆筑第2道支撐 挖第3層土 澆筑底板。,,,,,,,工況1,工況2,工況3,工況4,工況5,工況6,設(shè)計(jì)時(shí)要按照上述工況進(jìn)行分別驗(yàn)算，施工時(shí)要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)定的程序?qū)嵤?，才能保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和控制變形。在平面上按設(shè)定的挖土與設(shè)置支撐流程由一側(cè)向另一側(cè)推進(jìn)，也可以由中部向兩側(cè)推進(jìn)，

58、但每一層作業(yè)作為一個(gè)工況考慮進(jìn)行計(jì)算，忽略平面上流程的時(shí)間差對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)受力的影響。,中心島法,對(duì)于平面面積很大的基坑，采用分層開挖、分層支護(hù)的方法在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上都不太合理。由于支撐的長(zhǎng)度很長(zhǎng)，為了增大支撐剛度，需要加大支撐截面和側(cè)向支撐，使支撐的造價(jià)很高，而且一層平面的挖土量也很大，前后延續(xù)的時(shí)間比較長(zhǎng)，這就需要在平面上加以劃分。,中心島法是平面劃分的一種考慮，它結(jié)合將厚底板分設(shè)后澆帶的劃分，將平面分成兩個(gè)部分，中心部分先施工，此時(shí)先施

59、工的面積比較小，而且具有放坡的余地，可以在坑內(nèi)按照放坡辦法施工，在中心部分澆筑底板以及地下室的部分結(jié)構(gòu)（如核心筒、剪力墻或柱）以后，再分層開挖四周的留土，分層將支撐連接到已建成的底板或地下室的構(gòu)件上去。,,第一階段，放坡，澆筑中間部分地下室第二階段，對(duì)周圍部分采用分層開挖分層支撐方法施工,組合型的開挖方案,在方案設(shè)計(jì)時(shí)，可以根據(jù)工程的具體情況將上述幾種方法加以組合，以發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)，形成最經(jīng)濟(jì)合理的方案?？梢栽诹⒚嫔辖M合，也可以在平面

60、上組合。,立面組合主要是指為了減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)支承的開挖深度，將圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂面的標(biāo)高壓低后形成上部是放坡，下部是支錨的組合斷面。圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂面標(biāo)高壓低以后，可以減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)的工程量，減少支錨的數(shù)量；上部的處理方法視標(biāo)高降低的數(shù)量和土質(zhì)條件而定，以保持上部開挖面的穩(wěn)定為原則。如降低1 m左右，可以不放坡，采用磚砌擋墻保護(hù)；如標(biāo)高壓低較多，則可采取放坡的辦法，也可以采用噴錨護(hù)坡的辦法。立面組合的方案可以有效地減少基坑工程的難度，明顯降低造價(jià)。,立面

61、組合,平面組合是指在基坑的幾個(gè)側(cè)面采用不同的方法，根據(jù)各個(gè)側(cè)面場(chǎng)地寬余程度的不同，采取不同的方法。在場(chǎng)地比較寬敞的部位盡可能采用放坡的辦法，場(chǎng)地能容納重力式的地方盡量采用重力式擋墻，在實(shí)在放不下重力式擋墻的部位才采用排樁式。這樣做的目的是為了節(jié)省造價(jià)，但在技術(shù)上帶來(lái)了一定的困難，主要是在不同型式的結(jié)構(gòu)連接處需要做好構(gòu)造處理，這些部位往往是最薄弱的環(huán)節(jié)，也是最容易產(chǎn)生事故的地方。,實(shí)例1 組合型的開挖方案,工程名稱： 上海東方明珠

62、廣播電視塔地點(diǎn)： 上海浦東基坑尺寸： 基底面積2700m2，開挖深度12.5m，局部電梯井部位深度19.5m圍護(hù)結(jié)構(gòu)： 采用二次開挖，三級(jí)支護(hù)，二級(jí)降水的方案。先在地面設(shè)置第一級(jí)輕型井點(diǎn)，然后將基坑大開挖至－5.3m，放坡1:1.5， 土坡采用細(xì)石混凝土護(hù)坡，在－5.3m基坑內(nèi)進(jìn)行沉樁和打設(shè)鋼板樁；沿坡腳布置第二級(jí)輕型井點(diǎn)，進(jìn)行第二階段挖土，按先撐后挖原則設(shè)置二道內(nèi)支撐，完成－12.5m的基坑開挖，最后對(duì)深坑進(jìn)行第三

63、級(jí)支護(hù)。,,支撐情況： 二道鋼支撐實(shí)測(cè)結(jié)果： 邊坡水平位移不大于50mm，鋼板樁上口水平位移不大于50mm，下部位移較大，局部達(dá)400mm，立柱最大上拔量120mm比較造價(jià)： 費(fèi)用為常規(guī)深基坑施工的三分之一挖土速度： 工期為常規(guī)深基坑施工的三分之一方案評(píng)述： 對(duì)于場(chǎng)地周圍環(huán)境要求不高的基坑工程，在立面上采取放坡和鋼板樁支護(hù)相結(jié)合的方案，將深基坑轉(zhuǎn)化為開挖深度相對(duì)較淺的基坑，技術(shù)難度和工程量都有降低，從而縮短了工期，大

64、幅度降低造價(jià)，這個(gè)方案的思路是可取的。,平面分區(qū)方案,平面分區(qū)開挖的目的是為了總體上滿足工期要求或者為了分期投資的目的。平面分區(qū)包括地下室同一個(gè)平面和不同底標(biāo)高兩種不同的情況。但分區(qū)開挖必須設(shè)置區(qū)域之間的分隔圍護(hù)結(jié)構(gòu)，這部分費(fèi)用是額外增加的，比整體開挖肯定費(fèi)用貴。需要進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較才能確定。,金茂大廈基坑分區(qū)復(fù)合順作法,基坑開挖面積20000m2，地下三層，基坑開挖至-15.1m，四道支撐。為了不使裙房的基坑施工影響主樓的工期，

65、采用主樓和裙房分區(qū)開挖施工方案。裙房外圍采用地下連續(xù)墻，兩墻合一。主樓與裙房之間用鉆孔灌注樁分隔，準(zhǔn)備后期拆除，打通地下室。主樓裙房都采用順作法施工。,環(huán)球金融中心基坑分區(qū)順逆作,基坑開挖面積22500m2，地下三層，基坑開挖至-18.45m，四道支撐。也采用主樓和裙房分區(qū)開挖施工方案。裙房外圍采用地下連續(xù)墻，兩墻合一。主樓與裙房之間用鉆孔灌注樁分隔，準(zhǔn)備后期拆除，打通地下室。采用主樓順作，裙房逆作的方法施工，可以節(jié)省支撐。,

66、選擇圍護(hù)結(jié)構(gòu)的類型,確定了開挖方案以后，根據(jù)開挖方案的要求選擇圍護(hù)結(jié)構(gòu)，從總體來(lái)說(shuō)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)按材料和施工方法大體分為三種類型，即水泥土攪拌樁、排樁式圍護(hù)結(jié)構(gòu)和地下連續(xù)墻。選擇圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)考慮開挖深度、地質(zhì)條件、地下水條件、施工條件和工程要求等因素綜合確定。,SMW工法,在水泥攪拌樁體內(nèi)加勁性型鋼，形成組合結(jié)構(gòu)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻體，這種在日本已成熟應(yīng)用的方法稱為SMW工法，它組合了型鋼受力水泥土止水的各自優(yōu)點(diǎn)，截面比較小，適應(yīng)性強(qiáng)。在我國(guó)推廣

67、使用的主要障礙是型鋼造價(jià)高，一些單位致力于研究將型鋼在工后拔出的技術(shù)，已取得進(jìn)展。,實(shí)例2 型鋼-水泥土組合結(jié)構(gòu)（SMW工法）工程名稱： 上海申海大廈地點(diǎn)： 上海海防路基坑尺寸： 基底邊長(zhǎng)30.65m×60.30m，基坑面積1798m2，開挖深度6.3~7m圍護(hù)結(jié)構(gòu)： 采用雙排攪拌樁內(nèi)插H型鋼組合結(jié)構(gòu)形式。H型鋼選用45號(hào)工字鋼，型鋼長(zhǎng)12m，攪拌樁長(zhǎng)度14m，采用直徑為700mm的雙軸攪拌鉆機(jī)施工。

68、H型鋼按間隔布置，間距為1.0m?；禹敳吭O(shè)置鋼筋混凝土圈梁，圈梁寬1.2m，高1.0m支撐情況： 二道直徑為580mm鋼支撐，圍檁采用槽鋼復(fù)貼鋼板。第一道支撐軸線標(biāo)高-1.0m，第二道支撐軸線標(biāo)高-4.0m。,實(shí)測(cè)結(jié)果：對(duì)撐部位的墻體最大位移10.88~13.70mm, 支撐薄弱部位的墻體最大位移 26.65mm，鄰近水管最大沉降31.44mm, 煤氣管最大沉降5.55mm方案評(píng)述： 由型鋼和水泥攪拌樁組合而成的圍護(hù)結(jié)

69、構(gòu)具有抗彎能力，又能止水，且造價(jià)比較便宜，是一種有開發(fā)前景的圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式。由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)條件的制約，在地下室建成以后如何將型鋼方便地拔出成為普遍推廣使用這一結(jié)構(gòu)型式的關(guān)鍵技術(shù)，近年來(lái)這方面的研究已有一定的進(jìn)展。,另一個(gè)技術(shù)關(guān)鍵是組合式圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，特別是對(duì)于型鋼和水泥土在受力條件下共同作用的機(jī)理，是合理設(shè)計(jì)組合結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，這一課題也已有進(jìn)展。上述方案是一項(xiàng)試驗(yàn)性工程，位于鬧市中心，基坑與相鄰建筑物及道路的距離都很近，現(xiàn)工程已經(jīng)順