地铁深基坑支护设计讲稿.ppt

,广州地铁深基坑,广州市地下铁道设计研究院,广州地铁深基坑支护,一、广州地铁车站深基坑支护介绍,六、关于水、土压力的设计和认识,二、深基坑类型综述,三、围护结构嵌固深度,七、环境影响预估设计问题,四、钢支撑设计与施工,五、锚杆的设计与施工,八、信息化设计和施工 九、深基送审要求 十、问题讨论和认识,一、广州地铁车站深基坑支护介绍,1、 一号线地下车站围护结构汇总,2、广州地铁二号线车站围护结构汇总,3、广州地铁三号线车站围护结构汇总,1.一号线车站围护比较,2.二号线车站围护比较,3.三号线车站围护结构比较表,二. 广州地铁各种基坑支护类型介绍 1 地下连续墙 2 人工挖孔桩 3 钻（冲）孔灌注桩 4 土钉墙支护 5 水泥土墙和水泥土地锚复合支护 6 组合式支护结构设计 7 地铁车站支护结构与内衬的经济分析,广州地铁常采用的支护结构可按以下类型划分,1 地下连续墙 1) 适用地质条件 各种软弱地层。以淤泥类软土、饱和砂层为主的地层及周围有重要建筑物的情况。 2) 地下墙的优点 结构的整体刚度和防渗性（止水效果）好； 如支撑得当，且配合正确的施工方法和措施，连续墙可较好的控制软土地层的变形； 常作为主体结构的一部分来考虑；采用机械化作业，施工条件好。,3) 地下墙的缺点 仅作为临时挡土结构时成本较高； 在遇到岩层时成槽困难，施工慢，需先冲孔（槽壁孔5MPa岩石）； 泥浆易污染环境；对施工机具要求高。 4) 广州地铁应用地下墙情况 一号线：芳村站、黄沙站、长寿路站、公园前站（节点处）； 二号线：海珠广场站； 三号线：市桥站、厦滘站、沥滘站、赤岗塔站、五山站、天河客运站。,海珠广场站地下连续墙,海珠广场站地下连续墙,海珠广场站地下连续墙,海珠广场站地下连续墙,海珠广场站地下连续墙,三号线市桥站地下连续墙,三号线市桥站地下连续墙,三号线厦滘站地下连续墙,三号线厦滘站地下连续墙,三号线沥滘站地下连续墙,三号线沥滘站地下连续墙,三号线赤岗塔站地下连续墙,三号线赤岗塔站地下连续墙,三号线五山站地下连续墙,三号线五山站地下连续墙,三号线天河客运站地下连续墙,三号线天河客运站地下连续墙,5) 地下连续墙的设计要点 槽段宽度 一般为5m或6m，与支撑布置相匹配。 当近侧地面荷载较大或周围环境保护要求较高时，可采取高导墙、加大泥浆比重或将槽段宽度减小等措施。, 常用接头型式： 1直接连接构成接头 2使用接头管建成的接头 3使用接头箱建成的接头 4十字钢板接头 5工字钢板接头 6用隔板建成的接头 7预制构件建成的接头 8其它型式接头 广州地铁采用了两种接头传统的锁口管接头和工字形钢板接头。黄沙站和长寿站采用锁口管接头，芳村站和公园前站、海珠广场站采用工字形钢板接头。三号线六个车站全采用锁口管接头。从现场的调查情况来，不论是施工的难易程度还是防水效果，工字形钢板均明显优于锁口管接头，但工字形钢板接头用钢量较大。,十字刚性接头： 对于软土地基，为保护连续墙的整体刚度，应设置刚性连接接头，常用的刚性接头形式有一字型和十字型穿孔钢板接头。如图3-14。为上海地铁二号线工程常用的钢性接头型式。,墙体套接柔性止水接头型式： 广州市区的下卧风化岩较浅,围护墙一般不会发生不均匀沉降,只须考虑水平向的整体刚度,较适合采用墙体套接柔性止水措施的接头型式. I 、II 期墙体套接采用“凹凸型“接头板,中间夹35cm宽的优质塑胶止水带，如图3-13。,为保证止水带真正起到止水效果,施工时必须保证止水带到位、扶正、不脱落，不夹断，并做到接头缝处无泥皮.无沉渣。具体技术措施是：必须保证槽段底部进入不透水的淤积土层，并在预留接头槽条处安上止水带，且在其底部留置2m，以保证接头板上拔时止水带不会跟着起拔，另在接头槽条垂直方向相距2m左右再加一条扶正铁片，以保证止水带与接头板垂直。同时应掌握好接头的起拔时间，起拔速度以及接头板与止水带的夹缝宽度（一般2-3mm）并适当润滑接头板壁，确保止水带不脱落，不夹断。,该接头型式对施工工艺要求高，目前国内的施工单位还在探索阶段，香港地铁已广泛采用。 由于该接头止水效果好，墙体水平刚度大，对广州地铁来讲，是较好的接头型式，但限于目前的施工水平，只能用于人工成槽连续墙。,2 人工挖孔桩 1) 适用地质条件 以粘土及粉质粘土为主的土层、半土半石地层。 2) 优点 施工机具简单，成本低； 工作面多，整体施工速度比较快； 无泥浆、噪音公害； 砼质量保证，并可扩大头和咬合密排防水性能好。 3) 缺点 人员在桩孔内作业，工作环境恶劣，安全性差； 施工抽水容易引起周边地层的变形； 软弱地层，容易发生涌泥、涌沙、坍孔等险情。 4) 广州地铁的应用情况 一号线：55%的车站围护结构采用（10座车站）；,鹭江站围护结构布置及地质图, 二号线：50%的车站围护采用（11座车站）；,晓港站围护桩及配筋图 晓港站围护桩支撑及地质,江南西站人工挖孔桩相切图,纪念堂站围护桩支撑及地质,越秀公园站围护桩支撑及地质,三元里站人工挖孔方桩配筋图, 三号线：,珠江新城站人工挖孔桩,珠江新城站人工挖孔桩,体育西站人工挖孔桩,体育西站人工挖孔桩,林和西站人工挖孔桩,林和西站人工挖孔桩,客村站人工挖孔桩,客村站人工挖孔桩,汉溪站人工挖孔桩,汉溪站人工挖孔桩,岗顶站人工挖孔桩,岗顶站人工挖孔桩,华师站人工挖孔桩,华师站人工挖孔桩,5) 广东地区限制采用人工挖孔桩的文件,粤建管字200349号文：挖孔开挖工作面以下，有下列情况之一者，不得使用挖孔桩： 地基土中分布有厚度超过2m流塑状泥或厚度超过4m的软塑状土； 地下水位以下在层厚超过2m的松散、稍密的砂层或层厚超过3m的中密、密实砂层； 溶岩地区 ； 有涌水的地质断裂带； 地下水丰富，采取措施后仍无法避免边抽水边作业； 高压缩性人工杂填土厚度超过5m； 工作面3m以下土层中有腐植质有机物、煤层等可能存在有毒气体的土层； 孔深超过25m或桩径小于1.2m； 没有可靠的安全措施，可能对周围建（构）筑物、道路、管线等造成危害。,6) 间隔桩的问题 在稳定性比较好的地层是可行的； 桩间暴露的土层：采用喷锚支护或模筑砼；,3 钻（冲）孔灌注桩,1) 适用地质条件 可在各种软弱地层中采用。 2)优点 施工机械化程度高，成孔速度快； 施工中无降水和抽水现象，对周边地层影响小； 单桩成本较地下连续墙低。 3)缺点 普通钻孔桩最小桩间距不宜小于150m；桩间要采用旋喷或摆喷来止水，整体刚度差； 排桩为弹性结构，旋喷桩为脆性结构，基坑开挖中，桩间止水效果不好； 排桩施工垂直容许偏差1%，也就是15m偏差150mm，挡土和止水结构容易在深处错位。,4) 广州地铁应用情况 一号线：农讲所1200的间隔桩，净距400；东山口1200的间隔桩，净距600； 二号线：琶洲和磨碟沙的为10001150，东部区间最大为800950；越秀公园由挖孔桩改为冲孔桩1300，纪念堂10001000；, 三号线：,番禺广场站钻孔桩,番禺广场站钻孔桩,大石站钻孔桩,大石站钻孔桩,大石盾构始发井,大石盾构始发井,大石盾构始发井,大石盾构始发井,4 土钉墙支护 1) 适用地质条件 以粘土及粉质粘土为主的土层、半土半岩地层；周边环境条件容许。 2) 优点 节省投资，至少可节省一半； 可进行信息化设计与施工，施工速度快； 基坑作业空间开阔，无内支撑，主体结构施工快； 土钉支护可以和预应力锚杆联合使用。 3) 缺点 土钉和锚杆需占用基坑周围的地下空间； 淤泥、流砂及有大量渗水的地层，不宜采用； 土体有较大位移。 4) 广州地铁的应用情况 一号线：广州东部和折返线17.2m深基坑； 二号线：赤岗站（15.76m）、广州火车站（15.6m）、三元里站；,a、赤岗站 土钉施工的关键是要防止地下水从边坡涌出，先在基坑的外围护打两排搅拌桩作为止水帷幕，土钉水平与竖直间距都是1.5m，局部为1.5m1.2m或1.2m1.2m，土钉的钻孔直径为120mm，土钉为级钢筋，一次注浆，注浆压力为0.4Mpa，土钉体注浆材料采用水泥净浆，强度为20Mpa，土钉入射角10，见图；,b、广州火车站,上部土层第一次先喷100mm，安设钢筋网，再喷50mm，下部岩层第一层喷50mm，安设钢筋网，再喷50mm，喷射混凝土为0.8Mpa防水混凝土，强度为C20，在混凝土喷射过程中设置的钢筋网8200200的钢筋网和一层二级钢筋16 15001500 的加强钢筋网，钢筋网搭接长度为300mm，加强钢筋网采用焊接连接。,火车站基坑共分三个区，其中在南北两端（A、C区）采用人工挖孔桩，支撑采用预应力水泥砂浆锚杆。桩长20m，桩径1000，顶部加冠梁。锚杆用钢绞线，长21米，锚杆的钻孔直径150，锚杆的锚固段长10m，自由段长7m。,c、三元里站 人工挖孔桩的上部采用土钉墙围护,5) 土钉支护用于地铁车站基坑开挖的可行性 国外用于直立基坑的土钉支护最深达21m； 北京庄胜广场基坑16.2m，万富大厦16.8m，通港大厦17m等； 广州地区大量采用：东风路安倍工程1618m，中旅大厦1617m。,林和西站 土钉墙支护,林和西站 土钉墙支护,汉溪站 土钉墙支护,汉溪站 土钉墙支护,广州东站 土钉墙支护,广州东站 土钉墙支护,四号线大小区间盾构始发井 基坑深20m,四号线大小区间盾构始发井 基坑深22m,6) 土钉支护和复合土钉支护,与连续墙和柱列式灌注桩挡墙不同，土钉支护的喷射混凝土面层并不是支护结构的主体，而且整个支护是与基坑挖土过程同时完成的。 常用的土钉是钻孔注浆钉，以变形钢筋为中心体。在成孔困难的松散砂土、软粘土中也可击入钢管作为土钉体然后注浆。不注浆的击入钉可用角钢作钉体，它能立即起到稳定土体的作用。 土钉支护的施工速度快、用料省、造价低；与桩墙支护相比，工期常可缩短一半以上，成本大概只及其三分之一。,密集的土体群体与周围土体组成一整体，土钉在其中兼具加筋的作用，因此，土钉与土体之间的界面粘着力使其受拉并起作用，因而不同于主动压紧的预应力锚杆。土钉支护过程中可以根据现场的监测资料反馈进行信息化施工，这样使土钉施工的基坑能够保持相当高的安全可靠性。 为了严格控制支护变形和在不良地层中施工，土钉支护可以和预应力锚杆联合使用，其特点是边开挖、边支护，但锚杆从安装到施加预应力需要一个过程，而土钉可以较为迅速的发挥作用。土钉还可与锚杆与微型桩三者组成复合土钉支护，可以解决多数地质条件下大型基坑支护的需要。但土钉和锚杆必须占据周围边地下空间，这样使其使用受到限制。,5. 水泥土墙和水泥土地锚复合支护 1) 广州地铁二号线新港东站 基坑围护结构采用双排加筋650mm搅拌水泥土桩与预应力水泥土地锚相结合。,新港东站南面深基坑开挖至14.5m时底板施工现场 （工字钢插在旋喷搅拌桩里）,4) 拱形排桩或连续墙成拱支护应符合下列规定： a） 对排桩成拱支护结构，桩与桩之间应交接。 b） 计算拱型挡土结构的受力及变形时，可将整个拱的刚度作为计算刚度。 c） 对排桩形成的拱型支护结构，桩顶应设冠梁。 d） 对拱型支护结构，应保证拱支座稳定，拱支座位移不应大于30mm。,图2.6.4 拱形支护结构型式,7 地铁车站支护结构与内衬的经济分析 广州地铁一、二号线工程地下车站的明挖结构型式，共分为五种类型：叠合墙结构、刚性结构、复（重）合墙结构、单一墙结构和分离式结构。 叠合墙结构和刚性结构的计算模式为共同变形法和协调变形法，以受力机理和计算结构来分析，排桩与内衬协调变形，共同分担水土压力，而内衬内力较小，它们为同一种类型的结构，一般内衬厚度为0.40.5m。内衬与排桩的结合，结构刚度较大，可利用桩侧摩阻力和桩身重量来抗浮。但这类结构型式难以做到内衬砼不开裂和完全不渗水。 广州地铁二号线工程大量采用了复（重）合墙结构形式：围护结构与内衬紧贴在一起但中间夹防水隔离层，围护桩与内衬不能完全协调变形，故内衬将比叠合墙结构的内衬分担大45倍的内力，内衬外侧最大配筋率达1.75%（内衬厚度与叠合墙一致均为500时），故一般内衬厚度为0.50.6m。 不考虑围护结构参与主体结构的受力模式为分离式结构，主体结构内侧墙厚度一般为0.70.8m。,三、围护结构入土深度 1、墙前受无限土体作用时插入深度的确定 2、广州地区建筑基坑支护技术规定(98-02) 3、围护结构嵌固深度的经验 4、围护结构的桩顶标高和嵌入深度问题,1、墙前受无限土体作用时插入深度的确定 插入深度与车站开挖深度、地质条件和支撑道数、刚度有关。支撑道数越 多，插入深度越浅。 广州地铁两层车站一般采用二三道支撑是安全、经济、合理的。广州地铁车站底板大部分座落在风化岩层上，既非土，也非完整基岩。 在土层中，主要是基坑开挖后外侧土柱超载造成基坑内土体被隆起破坏。 而岩层中主要是基坑下岩体强度不足造成结构倾覆破坏。 围护结构按以下方法来确定插入深度：（以两层地下站为例）,1）根据山肩帮男近似解法计算 各地层中插入深度表,2）根据弹性有限元进行验算 弹性有限元验算结果表,插入深度验算结果，均满足要求。,3）围护结构在基岩中的插入深度根据公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ024一85）嵌入桩入岩深度计算公式印证。 嵌入岩石深度验证结果表,由于本公式适用于新鲜岩层，而车站区域范围内岩层风化严重，软化系数较高，故应有足够的安全富裕量。,2、广州地区建筑基坑支护技术规定(98-02)： 1) 当有经验且满足下列条件之一时，可不验算嵌固深度： a 墙体入中风化岩不小于1.5m或入微风化岩不小于1倍墙厚； b 有两道或以上的支撑； c 满足内力与变形计算的要求。 2) 对同时承受水平和竖向荷载的地下连续墙，嵌固深度设计值应取下列三者中的最大值： a 按水平荷载要求计算的支护结构嵌固深度设计值； b 按竖向荷载要求计算的支护结构嵌固深度设计值； c 考虑墙底止水要求的入土深度设计值。,3、围护结构嵌固深度的经验： 围护结构插入土层中，在确定其入土深度时，必须进行墙体的抗滑动、抗倾覆和整体稳定性以及墙前基底土体的抗隆起和抗管涌稳定性验算； 当围护结构插入岩层中时，其嵌入深度需根据基坑开挖深度、支撑体系、岩层风化程度，进行稳定和变形计算、并参照类似工程予以确定。 一般二层车站在不同地层中三道支撑围护结构插入深度见下表 各地层中插入深度表,4、围护结构的桩顶标高和嵌入深度问题 在设计中要考虑围护桩顶一般情况下施工后难以凿掉，而规划部门要求道路覆土不小于2米或3米，重合墙结构还应利用围护桩顶做压顶梁来抗浮。因此桩顶标高不应太高，设计中必须认真考虑其标高。 由于广州的地质条件普遍为上软下硬。围护桩一般进入岩层。嵌固深度除考虑防水抗渗要求外，地铁工程为多支点的支护结构且基坑较深，因此不一定要取0.2H的要求。当有经验且有二道或以上的支撑时，可不验算嵌固深度，因此嵌固深度普遍可以减少，节省投资，加快施工进度。,四、地铁车站深基坑的钢支撑设计 1、内支撑的种类 2、钢支撑的承载力分析 3、钢支撑刚度对基坑位移的影响分析 4、钢筋混凝土支撑应符合的要求 5、钢腰梁应符合的构造规定 6、支撑体系设计要点 7、斜支撑设计,1、内支撑的种类 基坑内支撑按其材料可以有钢管支撑、型钢支撑、钢筋混凝土支撑、钢和钢筋混凝土的组合支撑等种类。 内支撑,不占用基坑外侧地下空间,防水优于锚杆。 钢支撑杆件的标准化、工具化，便于安装和拆除，可以施加预应力以合理地控制基坑变形，架设速度较快,可以回收再利用。 钢筋混凝土支撑的整体刚度好、变形小、安全可靠，但施工制作时间长，拆除比较繁重，回收利用率低。 支撑系统应根据不同环境条件因地制宜设置。,N,19.8m,5kN q,2、钢支撑的承载力分析 广州地铁明挖车站采用钢支撑。一般采用600壁厚10、12mm的圆钢管，其计算如图（两端铰支）：,5kN考虑可能加在钢支撑上的施工荷载；为压弯构件。 由钢支撑所能承受的压力N值来决定钢支撑的数量及布设。 钢支撑固定端和活动端的构造是不相同的。活动端为方便给钢支撑预加轴向压力，即实际情况可能是一端铰支、一端固定。杆端约束越强，临界力越大。,N,3、钢支撑刚度对基坑位移的影响分析,(图中K0为基本刚度值,U0、M0分别为使用基本刚度时，得出的最大位移)。 随着支撑刚度的增加，支护结构的最大位移及弯距均下降，其中：位移下降比较明显。与基本刚度值K0相比，当支撑刚度增大到10倍（接近于混凝土支撑的刚度）时，支护结构的最大位移下降了2/3以上，而最大弯距下降了1/3； 可以看出，当支撑刚度在3倍基本刚度值K0范围内变化时，其影响比较明显，这时对最大位移的影响已达到50%，以后则作用下降。一般对于铰支形式的支撑而言，支撑刚度的影响具有一定的范围，在此范围之外再增加支撑刚度，作用已不大。,4、钢筋混凝土支撑应符合下列要求： 1) 钢筋混凝土支撑体系应在同一平面内整体浇注，基坑平面转角处的腰梁连接点应按刚节点设计； 2) 混凝土支撑的截面高度宜不小于其竖向平面内计算跨度的l/20；腰梁的截面高度（水平向尺寸）不宜小于水平方向计算跨度的1/8，腰梁的宽度宜大于支撑的截面高度。 3) 混凝土支撑的纵向钢筋直径不宜小于16，沿截面四周纵筋的间距不宜大于200mm。箍筋直径不应小于8，间距不宜大于250mm。支撑的纵向钢筋在腰梁内的锚固长度宜大于30倍钢筋直径。 4) 腰梁（包括冠梁）纵向钢筋宜直通，直径不宜小于16。,5、钢腰梁应符合下列构造规定： 1） 安装钢腰梁前，应在围护结构上设置安装牛腿。安装牛腿可用角钢或钢筋构架直接焊接在围护墙的主筋或预埋件上。 2） 钢腰梁与混凝土围护墙之间应预留宽度100mm的水平通长空隙，腰梁安装定位后，用强度等级不低于C30的细石混凝士充填。 3） 当采用水平斜支撑（如角撑）时，腰梁侧面上应设置水平方向牛腿或其它构造措施以承受支撑和腰梁之间的剪力； 4） 钢支撑和钢腰梁连接时，支撑端头设置厚度不小于10mm的钢板作封头端板，端板与支撑和腰梁侧面全部满焊，必要时可增设加劲肋板； 5）钢腰梁构件拼接时，接头承载力不应低于构件的截面承载力。支护结构拐角处，应做成刚性连接。,6、支撑体系设计要点： 内支撑设计应充分吸取广州地铁工程中的成功经验： 1) 基坑平面形状有向内凸出的阳角时，应在阳角的两侧同时设置支撑点； 2）一般25米以内的600钢支撑无需加中间立柱（一端固定、另一端铰接）。 3）钢支撑设计的关键是支撑预加轴力不宜大于支撑力设计的0.40.6倍； 4）为了控制基坑变形，第一道支撑是关键； 5）为方便施工支撑底面与主体结构的净距不应小于500； 6）钢围檩的布置时要考虑墙体钢筋不宜在同一水平面断开。 7）支撑的布置不宜按换撑的要求来设计，换撑不但施工困难而且影响工期。 8) 钢支撑内力尚应考虑构件安装误差产生的偏心影响，其偏心距可取支撑计算长度的l/1000。 9) 钢支撑尚应考虑由于温差产生的附加应力引起的不利影响。 10) 节点承载力除满足传递轴向力的要求外，尚应满足支撑和腰梁之间传递剪力的要求，支撑和腰梁连接部位的翼缘和腹板均应加焊加劲板。,7、斜支撑设计： （1）、三号线的五山站、沥窖站的事故分析。（照片）,五山站斜支撑,五山站斜支撑,分析：从照片可以看出，五山站场地比较狭小，车站设计较短宽，围护结构的支撑较长，在标准段做了中立柱。但由于斜撑比较长，抗剪设计不够，在车站北端端头井的位置出现了较大变形，最大位移达20cm。,（2） 斜支撑设计设计要点： 如果斜撑按45度计，斜撑轴力应为计算轴力的1.414倍。 特别注意解决斜撑的水平分力问题。 1）对于斜撑撑在冠梁上的情况，一定要通过钢板把斜撑与围护结构的钢筋连接起来，钢板应埋在冠梁上，钢板要与冠梁内的钢筋焊接起来，注意钢板两侧的抗剪设计与计算。 注意连续墙或排桩的纵向主筋一定要深入冠梁。,2）对于斜撑撑在围檩上的情况，重点解决好支撑接头和连接部位的安全性： a) 斜撑与腰梁钢板的焊接；腰梁与围护结构钢筋的焊接； b)同时腰梁自身要有足够的强度和刚度，考虑剪力叠加； c)斜撑沿围护结构周边的水平分力的问题，建议在斜撑布置时最好能抵消一部分剪力； d)当采用水平斜撑时，腰梁侧面上应设置水平方向牛腿或其它适当构造措施以承受支撑和腰梁之间的剪力； e)水平斜支撑的腰梁必须与围护结构有足够可靠的连接以承受斜支撑的剪力，而且必须考虑剪力的叠加。,五、锚杆支撑的设计与施工 1、 锚杆设计 2、 岩层锚杆试验 3、 土层锚杆试验,1、 锚杆设计 1） 根据锚固段所处的地层条件，锚杆可采用土层锚杆或岩层锚杆；需要控制支护结构变形时，应采用预应力锚杆。 2）锚杆的设计内容应包括锚杆承载力计算、锚杆杆体截面和长度的确定、锚杆构造要求及锚头与锚固体的设计等。,锚杆自由段长度计算简图,3）锚杆设计长度尚应符合下列规定： a、锚杆自由段长度不宜小于5m并应超过潜在滑裂面1.5m； b、土层锚杆锚固段长度不宜小于4m； c、锚杆杆体材料宜选用钢绞线或高强钢丝。 当锚杆轴向受拉荷载设计值小于350kN时，可采用级或级钢筋。 4) 锚杆布置应符合以下规定： a、上下排锚杆垂直间距不宜小于2.0m(土层锚杆宜为25m)， 水平间距不宜小于1.5m(土层锚杆宜为23m)； b、锚杆锚固段上覆土层厚度不宜小于4.0m； c、锚杆倾角宜为1030，且不应大于45。 5) 同一层锚杆应设置腰梁，腰梁内力按连续梁计算。 6) 锚杆预加力值（锁定值）宜取锚杆轴向受拉承载力设计值的0.60.8倍。,2、 岩层锚杆试验 1)、锚杆锚固体强度达到15MPa或达到设计强度等级的75%时可进行锚杆试验。 2)、基本试验锚杆数量不应少于3根，基本试验最大的试验荷载不宜超过锚杆杆体承载力标准值的0.8倍。 3)、岩层锚杆弹性变形不应小于自由段长度弹性变形计算值的80%，且不应大于自由段长度与2/3锚固段长度之和的弹性变形计算值。 4)、验收试验：最大试验荷载应取锚杆轴向受拉承载力设计值的1.2倍。 5)、锚杆验收标准：最大验收试验荷载作用下，锚头位移相对稳定，即在荷载等级观测时间内，锚头位移小于0.1mm。,3、土层锚杆试验： 土层锚杆应进行抗拉和验收试验，并应符合下列规定： 1)、试件数量：抗拉试件宜为总数量的2%，且不应少于2根; 验收试件宜为总数量的3%，且不应少于3根; 2)、加荷方式：依次为设计荷载的25%、50%、75%、100%、 120%(验收试验锚杆)，133%(抗拉试验锚杆); 3)、验收试验锚杆总位移量不应大于抗拉试验锚杆总位移量。,六、关于水土压力取值的问题 1.关于土压力的计算理论 2.水压力的取值 3.广州地铁一号线科研参考意见 4.广州地铁的实际设计计算 5.海珠广场站基坑监测及分析 6.海珠广场站围护结构计算方法 7.岩土层强度参数选择与取值,1.关于土压力的计算理论： 1) 土压力计算理论对土压力值影响很大，目前主要有朗金土压力理论及库伦土压力理论。 朗金土压力理论：求得的主动土压力偏大，而被动土压力偏小。 库伦理论：计算的被动土压力偏大，且误差随土的内摩擦角增大而增大，一般偏大5 300%，因此一般不宜用库伦理论计算。 2) 另一个对土压力值影响大的是墙体的变位，它直接关系到土压力简化图式的取定。测试和实践表明： 基坑支挡结构变位小于坑深的2时为静止土压力； 变位为坑深的27时为主动土压力； 向土体侧变位为坑深的15时为被动土压力。,2.水压力的取值 1）地下水压力 作用于支挡结构上的荷载，除了土压力之外，还有地下水位以下的水压力。该水压力是土颗粒间的孔隙水压力，它与水平支撑及墙板刚度无关，但与地下水的补给数量、季节变化、土质类别、施工开挖期间的扰动情况、支挡结构的入土深度、排水处理方法等多种因素有关。 在上海这种淤泥质粘土和夹砂粘土中，其平均地下水压力不到整个侧压力的20%，并且，也不足静止土压力的三分之一。,降水前与降水后的实测侧压力变化图,根据经验类比及有关资料综合分析认为： 在粘性土中，绝大多数情况下不发生渗流，即水压力的计算与土压力的计算共同考虑，即水土合算。 在砂土或粉土等无粘性土中，土体本身渗流较好，再加上施工中的扰动，在无其它降水措施及无支挡结构漏水或泄水情况下，水、土压力宜采用分算。 施工阶段，由于不可避免的支挡结构间漏水，因而水位要下降，应有折减。 在使用阶段，由于结构形成，土层又重趋稳定，地下水的情况又渐渐回复。因此，不宜折减。但对于在车站底板上设置泄水措施的情形，应有折减。,3.广州地铁一号线科研参考意见： 铁科院西南分院根据在芳村、西门口车站现场测试的结果，加以分析研究后，提出了如下分析结果及建议： 1）现场测试表明，作用于地下连续墙和矩型挖孔桩结构界面上的孔隙水压力，由于开挖的扰动，而不同于原始土层中的分布状态，即与原始土层的渗透性基本无关。同时，该孔隙水压力在支护结构所受到的侧向荷载中占了相当大的比例(70%以上)。因此，在荷载取值上应充分考虑作用于结构界面上的孔隙水压力的上述特性，水、土压力宜分别考虑。 2）现场测试还表明，作用于地下连续墙和矩型挖孔桩结构界面上的孔隙水压力基本按静止水压力分布，其水压力系数基本在0.9以上。 考虑到地铁工程的重要性，支护结构背后的水压力不宜折减。,3)从粘土层全土压力（水土合算）的测试结果来看， 在整个施工阶段土压力总值的变化相当大，在开挖阶段将平均下降到开挖前的50%以下，主体封顶时又回升到开挖前的70%左右。 但其中的浅层土压力(在35m以上，大致相当于地下水位以上的部分)在整个施工阶段则变化很小。 因此，当按水土合算来计算荷载时，对于粘土及粉质粘土地层以及基坑深度在16、17m以内的荷载分布图式可以考虑为： 基坑开挖阶段，上层土压力按静止土压力的三角形分布，高度为46m(相当于基坑最大开挖深度的1/41/3)，下层土压力按矩形图式分布。计算与实测表明，采用这种荷载图式计算的位移值与实测值比较接近； 使用阶段，基底以上按静止土压力的三角形分布，基底以下的土压力可按矩形分布，也可不考虑。,4）现场测试还表明，粘性土层中的静止全土压力系数为0.420.48，建议可在0.400.50范围内取值。 5）对于墙前被动土体， 根据实践经验一般认为当位移为基坑开挖深度的1%5%时才产生被动土压力。 从芳村与西门口两个工点的现场测试情况来看，基底以下最大位移与开挖深度之比仅为0.20.7，远小于产生被动土压力的位移条件。因此，墙前土体均应按弹性状态考虑。,4.在广州地铁的实际设计计算中： 在施工阶段采用如下土压力计算模式： 基坑底上部主动侧（桩迎土侧）按主动土压力及静止土压力进行计算；基坑底下部考虑两侧一定土压相抵后形成矩形土压力荷载，并在被动侧（基坑侧）计入一组弹性支撑（即地层抗力）。 关于水压力，在粘性土层用水土合算，砂土之类土层用水土分算，不计水压力折减。（由于考虑暴雨情况，水量大，不能及时排走和渗漏） 二号线海珠广场站以地面以下1.5m开始计算水压力，且折减系数取0.7。一号线烈士陵园站围护结构未计水压力，二道钢支撑，水平间距8m。 因此，设计中采取主动排水的方法可以对水压力折减。 在使用阶段，土压力按静止土压力计，水压力取值采用全水头值。,水压力与土压力的比值,该比值与地层及埋深有关系,不同的地层及埋深有不同的值,举例如下: （1）在埋深11.6m处,该处土层为淤泥质土,水压力为100kN/m2,总的水土压力为190kN/m2,有效土压力90kN/m2,水压力/有效土压力=1.111, ,水压力/总压力=53%； （2）在埋深24m处,该处地层为中风化岩,水压力为225kN/m2,总的水土压力为250kN/m2,有效土压力25kN/m2,水压力/有效土压力=9,水压力/总压力=90%； （3）一般来说,土层中,由于埋深相对较浅,其土压力占的比例相对较大, 而在岩层中,则土压力所占比例越来越小,水压力越来越大, 从本站的基坑支护结构分析可看出,水压力占的比例相当大。,7.岩土层强度参数选择与取值： 对基坑工程来说,通常在确定土压力系数和验算土坡稳定时所用的C、值可以取直剪固结快剪指标或三轴固结不排水强度指标。 但是对于渗透性很差的软粘土，一般应取天然快剪或不固结不排水强度指标。C、值选用还应考虑到取样时的土样含水量与施工时的区别，如取样时为旱季，而施工时则可能跨越雨季。 尤其是对花岗石残积层，扰动后改变性质的情况要特别注意。,岩土层主要物理力学参数建议值,注：基坑支护粘聚力（KPa）C建议取值： 全风化（6） 5060； 强风化（7） 100200； 中风化（8） 500700。,岩土层主要物理力学参数建议值,岩土层主要物理力学参数建议值,注：基坑支护粘聚力（KPa）C建议取值： 全风化（6） 5060； 强风化（7） 100200； 中风化（8） 500700。,岩土层主要物理力学参数建议值,注：基坑支护粘聚力（KPa）C建议取值： 全风化（6） 5060； 强风化（7） 100200； 中风化（8） 500700。,七、基坑（降水）开挖对环境影响的预估设计 （一）广州地区建筑基坑支护技术规定 （GJB02-98）基坑支护设计应包括的内容 （二）支护结构设计前应取得的资料 （三）广州地区建筑基坑支护技术规定（GJB02-98）第11章的相关内容 （四）基坑降水对环境影响的预估,（一）、广州地区建筑基坑支护技术规定（GJB02-98）基坑支护设计应包括下列内容： 1 支护体系的方案比较和选型； 2 保证基坑内外土体稳定的支护结构设计； 3 支护结构构件的承载力和变形，必要时进行裂缝宽度验算； 4 降水、止水方法的选择和要求； 5 开挖工序和开挖工况的安排和要求； 6 周边环境保护的要求； 7 支护结构质量检测和开挖监控项目及报警要求。,(二)、支护结构设计前，应取得如下资料： 1 工程用地红线图、地下工程的平面和剖面图； 2 场地的工程地质和水文地质勘察报告； 3 基坑周边环境状况调查资料； 4 建筑物设计和施工对基坑支护结构的要求； 5 有关基坑工程施工条件的资料，如可供选择的施工技术、设备性能、施工季节、排水情况和施工期限等； 6 类似条件基坑工程（规模、开挖深度、地质条件）的实施效果和经验教训。,(三)广州地区建筑基坑支护技术规定（GJB02-98）第11章： 1 在建筑物密集区进行基坑开挖时，支护结构体系除应满足自身稳定性外，还应考虑支护结构的变形对周围环境的影响。基坑开挖对周围环境的影响是基坑工程设计的重要内容之一，设计应对环境影响作出预估，并提出相应的控制措施。 2 邻近大型地下构筑物的基坑工程，除设计应对环境影响作出较为可靠的预估外，施工时还应进行多种手段的综合监测。 3 桩基础建筑物允许最大沉降值不应大于10mm，天然地基建筑物允许最大沉降值不应大于30mm。对邻近的破旧建筑物，其允许变形值应根据实际情况由设计确定。 4 采用承插式接头的铸铁水管、钢筋混凝土水管两个接头之间的局部倾斜值不应大于0.0025；采用焊接接头的水管两个接头之间的局部倾斜值不应大于0.006；采用焊接接头的煤气管两个接头之间的局部倾斜值不应大于0.002。,(四)、基坑降水对环境影响的预估 1 基坑采用人工挖孔桩或土钉墙支护时，降水引起基坑周围地下水位下降，形成以各抽水井点或泄水孔为中心的地下水降水漏斗，在漏斗范围内的建筑物，将产生不均匀沉降。 2 设计中应调查基坑周围邻近建筑物，地下管线及构筑物设施状况，对建筑物基础或地下管道允许变形值进行合理评价。对邻近的破旧建筑物，其允许变形值应根据危房鉴定标准由设计确定。,八、信息化设计和施工,1. 基坑工程应按规定进行支护结构的质量检测和 开挖监测，并应根据支护结构质量检测和开挖监测的结果进行动态设计和信息化施工，确保基坑及周边环境的安全及正常使用。 2. 基坑支护工程的不可预见因素很多，风险性大， 设计和施工应考虑的首要问题是确保基坑支护本身及周边环境的安全。负责勘察、设计、施工、检测与监测等项工作的有关单位在这一系统工程的实施过程中应做到互相配合，密切联系。,3. 一、二级基坑支护设计应遵循动态设计与信息化施工相结合的原则。设计人员应根据施工过程中监测的反馈信息，及时对设计进行验证及修正，完善设计。 4. 基坑支护工程设计，应充分估计难以预见的复杂情况，预计事故发生的可能性，作好报警设计，提出可行的抢险加固措施。,5. 施工规定 基坑施工前，监理单位或甲方与施工单位应会同设计人员进行设计图纸会审和技术交底。 施工组织设计由施工单位编制，并经组织会审后方可进行施工。 施工单位必须做好基坑开挖监测配合工作，严格保护监控设施，根据监测结果进行信息化施工。监测结果达到或超过报警值时，必须采取经设计人员同意的有效控制措施才可进行基坑的下一步开挖施工。 施工单位必须根据设计要求采取预防施工事故的措施，作好抢险加固的准备工作。,6. 土方开挖 土方开挖前，应根据基坑支护设计要求编制土方施工方案。 采用钢斜撑的基坑应在支护结构内侧留出一定高度和宽度的护壁土，将基坑中部或斜撑坑底支撑处挖至设计标高，浇灌加厚垫层或承台，然后采用分段间隔开挖的方式挖出斜撑位置，安好斜撑后再挖该斜撑所在段的护壁土，浇灌垫层。 采用内支撑的基坑应按“分层开挖，先撑后挖”的原则施工，尽可能对称开挖，严禁超挖。机械挖土时，应在基坑底及护壁留300500mm厚土层用人工挖掘修整。,7. 基坑监测 基坑开挖过程中建设单位应委托专业的监测单位开展各项监测工作(第三方监测)。 基坑开挖前必须作出系统的监测方案，监测方案包括监测项目、监测方法及精度要求、监测点的布置、观测周期、监控时间、工序管理和记录制度、报警标准以及信息反馈系统等。 基坑开挖过程中应根据监测数据进行信息化施工，及时对开挖方案进行调整，当监测数据超过报警值时，应及时通报有关部门。,注：为必测项目，为应测项目，为宜测项目。,8.基坑监测项目选择表,各监测项目在基坑施工影响前应测得稳定的初始值，且不应少于两次。 各项监测工作的时间间隔根据施工进程确定，在开挖卸载急剧阶段，间隔时间不宜超过3天，其余情况下可延至510天。 当变形超过有关标准或场地条件变化较大时，应加密观测。当有危险事故征兆时，则需进行连续