基坑支护技术讲座.ppt

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, 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（JGJ 9494） 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、-7.40 m、-12.70 m,现地面绝对标高约4.5m，基坑开挖深度约5.012.20m。 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4.374.63m。 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2m2m3m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500，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0.50.60 ； 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0.510-6cm/s 。 4、旋喷桩桩径1200 ； 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0.510-6cm/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0.450.50。 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：钢花管土钉设计承载力10kN/m; 粘土层中：钢花管土钉设计承载力14kN/m; 中砂层中：钢花管土钉设计承载力16kN/m。 (六）土方开挖要求 1、土钉墙结构应在结构达到70设计强度后进行下一步土方开挖，桩锚结构第一步土方应在桩体强度达到70设计强度后开挖； 2、基坑土方开挖必段配合支护结构的施工，土方分层开挖至土钉或锚杆标高下500mm，然后进行土钉、锚杆施工，土钉、锚杆施工完成后，开挖下一层土，依次进行至土方开挖到基底；,设计说明,3、土方开挖严禁超挖，开挖时，挖斗严禁碰撞土钉、锚索锚头、锚索腰梁及支撑梁； 4、施工时须做好基坑内滞水和雨水的排除工作。,设计说明,七、施工技术要求 施工顺序要求 截水帷幕（降水井）施工技术要求 护坡桩施工技术要求 锚杆施工技术要求 土钉墙施工技术要求 排水沟、集水井施工技术要求,设计说明,范例： 七、施工技术要求 （一）施工顺序：护坡桩施工 截水帷幕施工冠梁施工 土方、土钉墙、锚杆交替施工 （二）护坡桩施工 1. 灌注桩成孔工艺采用潜水钻； 2.施工桩顶标高应高于设计标高300mm以上，冠梁施工前凿去桩顶浮浆，并清理干净； 3.钢筋笼主筋搭接采用双面焊时，搭接长度5d; 钢筋笼主筋锚入冠梁长度不小于30d。 4.桩垂直度偏差不大于1%，桩位偏差不大于50mm； 5.每根桩须在现场制作一组混凝土标准试块，标养后进行28天强度试验。,设计说明,（三）截水帷幕施工 搅拌桩: 1.帷幕顶标高和底标高详见剖面图； 2.搅拌桩垂直度偏差不大于1%； 3.桩位的允许偏差为50mm，桩径允许偏差为4%； 4.相邻桩施工间隔时间不宜超过2h 。 三重管高压旋喷桩: 1.桩顶标高和底标高详见剖面图； 2.桩垂直度偏差不大于1%；桩位的允许偏差为50mm；桩径允许偏差为4%； 3.提升过程中，如孔口不返浆，须停喷至返浆后方可继续提升； 4.提升时，在中砂层与砂质粘土层交接面上下各0.5m须进行二次复喷； 5.成桩后一小时内，进行二次补浆。,设计说明,（四）锚杆施工 1.锚杆采用套管跟进成孔工艺施工； 2.挖土速度要与预应力锚杆施工速度相协调，清土至预应力锚杆标高下500，严禁超挖； 3.锚杆锁定前，施工单位应会同有关单位对锚索进行质量验收，通过验收后方可进行锚索张拉索定。 （五）土钉墙施工 1.土钉采用48，厚3.25钢花管土钉。 2.钢花管土钉施工步骤： 钢花管制作打入钢花管 一次高压注浆至浆压上升，水泥用量不小于20kg/m 二次注浆至浆压上升，水泥用量不小于10kg/m; 3.挖土速度要与土钉的施工速度相协调，即分层开挖，每次开挖至土钉标高500，严禁超挖； 4.钢花管搭接采用316钢筋等分焊接，双面焊，焊缝长5d。,设计说明,（六）集水井、排水沟 1.采用MU7.5机制砖，M5.0水泥砂浆砌筑，沟内抹1：2水泥砂浆厚20mm,沟底浇筑C10素砼垫层厚60mm; 2.排水沟沟底排水坡度拟按0.3%坡度保证水流通畅。 3.沿排水沟每隔30m设一口集水井。,设计说明,八 检测要求 检测内容、数量、方法 范例： 八、检测要求 1、灌注桩采用低应变检测桩身完整性，检测数量为总桩数10且不少于5根，如判定桩身缺陷可能影响水平承载力时，应采用钻芯法补充检测，检测数量为总桩数2且不少于3根； 2、锚杆抗拔力采用抗拉试验检测，检测数量为5%锚杆总量且不少于3根，拉至设计承载力的1.2倍； 3、土钉抗拔力应进行抽查检验，检测数量为土钉总数的1且不少于3根，拉至设计荷载1.2倍。,设计说明,九 、监测要求 监测项目、方法 支护结构和周边环境的变形控制标准 监测频率 超过警戒值时的处理方法 监测单位和人员资质的要求,设计说明,范例： 九、检测要求 1.按