深基坑专项施工方案.ppt

深基坑专项施工方案,基坑工程,1概述,随着城市建设的发展，地下空间在世界各大城市中得到开发利用。如高层建筑地下室、地下仓库、地下民防工事以及多种地下民用和工业设施等。在我国，地铁及高层建筑的兴建，产生了大量的基坑（深基坑）工程。基坑工程主要包括围护体系的设置和土方开挖两个方面。围护结构通常是一种临时结构，安全储备较小，具有比较大的风险。,围护结构应满足的基本要求保证基坑周围未开挖土体的稳定；保证相邻建筑物的、地下管线的安全，不受损害；保证作业面在地下水位以上。,第一部分工程概况,同乐站位于深圳市宝安旧城繁华地段，创业二路和留仙二路的交汇处是本站的中心里程位置。车站占用了全部创业二路北侧干道及南侧部分干道，主线横跨留仙二路，原创业二路为双向六车道，宽为28m，车流量较大，施工前先进行交通疏解。,1、工程位置及周边环境,（1）工程位置及交通情况,创业二路,百年古榕树,同乐站站位,大浪方向,留仙二路,第一部分工程概况,大浪方向,1、工程位置及周边环境,（2）周边建筑物情况,金威啤酒厂招租店面,天辉进出口公司,新福装饰材料市场,新日佳百货,靠近4号出入口，最近距离3.9m,靠近1号风亭，最近距离12.2m,靠近2号出入口，最近距离5.8m,靠近3号出入口，最近距离4.5m,站位西南侧有天辉进出口有限公司，宝安饮食服务有限公司；东南侧为新福装饰材料市场；东北侧为金威啤酒厂招租店面；西北侧为新日佳百货。车站范围内有一棵百年古树，施工要求作好保护工作。,第一部分工程概况,2、工程范围及规模,同乐站为双层10m宽岛式站台车站，地下一层为站厅层，地下二层为站台层,基坑（含站前明挖）全长266.4m。设四个出入口和两个风厅。车站主体部分采用单柱双层双跨混凝土结构，基坑宽19.10m,基坑深度17.2m18m，覆土约为3.84.4m。,有效站台长度140*10m,车站总长266.4m(含站前明挖段),第一部分工程概况,1、工程位置及周边环境,（2）周边建筑物情况,楼房基础有三种形式：a、沉管灌注桩，主要为小高层建筑，直径为480mm，持力层为全风化层，桩长约8-12m。b、人工挖孔扩底灌注桩，直径为1.2米，桩长为6-9米，设计承载力为2500kn。c、二层或三层房屋座落在天然基础上。对建筑物的保护:主体和附属结构基坑开挖时均采用围护桩保护措施。,第一部分工程概况,1、工程位置及周边环境,（3）地下管线情况,同乐站里程范围内主要有给水、雨水、污水、电力、通信、燃气等6种管线，部分处于基坑内，部分距基坑较近，施工时须进行改迁，横跨基坑的管线须进行悬吊保护。,平行于车站方向的管线主要有11根管线，主体基坑内一根380v电力照明线，其他10穿附属结构基坑，需要改移：给水管600一根，雨污水管（沟）3根，电信管3根、1条1200900砼电力沟（内有10kv电力线28根），燃气300一根等；,垂直于车站方向管线主要集中留仙路口：2根铸铁给水管（400、600）、1条埋深0.33m的1200800砼电力沟、1根400砼污水管、1条埋深1.40m的50001800砼雨水管、380kv电力管线和电信管线等。,第一部分工程概况,2、地质情况,（1）工程地质,车站地质情况从上至向地层依次为素填土、粉质黏土、砂质黏土、全风化花岗岩、强风化花岗岩。基底位于全风化花岗岩，围护结构标准段桩的嵌固深度为7.5m，部分进入全风化花岗岩段嵌固深度为5.0m，盾构井段的嵌固深度为8m。地下水按赋存条件主要分为松散岩类孔隙水及基岩裂隙水。地下水位埋深1.93.2m，水位变幅0.51.5m。,第一部分工程概况,3、土方开挖与支撑,支撑系统由腰梁和横撑组成，腰梁采用2根i45b工字钢组合而成，横撑采用609钢管撑。车站主体部分竖向设3层支撑。基坑内采用700mm大口井降水，降水井在车站中间沿纵向布设，间距为20.0m（施工期间可根据需要调整），井底标高低于基坑底5.0m。,受5000*1800mm雨水箱涵ck7+694.6）的影响，ck7+691.51ck7+701.16段结构的第一道支撑须换撑。,第一部分工程概况,4、主体结构,主体结构抗渗透等级为s8，车站地下一层为站厅层，地下二层为站台层。,主体结构为单柱双层双跨框架结构，基坑宽19.10m，基坑深度17.5m。,左线盾构始发井为双层双柱三跨砼框架结构（ck7+536.16ck7+550.16），基坑宽21.5，里程长14m。,第一部分工程概况,5、工程量统计,（1）主体工程工程量见下表,第二部分施工总体布置,第二部分施工总体布署,一、施工总平面布置与交通疏解,1、施工场地布置及交通疏解,（1）施工场地布置,场地内安装砼搅拌机，砂石料场及水泥库房，满足部分砼的拌制（主要指桩间喷砼）,由于场地限制，现场只布置生产用房,第二部分施工总体布署,一、施工总平面布置与交通疏解,1、一期施工场地布置及交通疏解,（2）交通疏解,车站主体部分施工时占用了全部创业二路北侧干道及南侧1.5个车行道，主线垂直横跨留仙二路。据现有初步设计图，一期交通疏解拟将创业二路双向六车道改为双向四车道，向道路以南方向改移，导改长度约为349.1m，并将留仙二路北端断道。,创业二路南侧改移道：3.0m(人行道)+4*3.5m(车行道)+3.0m(人行道),2、工区管理,第二部分施工总体布署,设备配备遵循的基本原则：根据单项施工技术要求和施工作业条件确定设备选型；按照施工进度计划指标和施工部署配备设备台数，生产能力留有余地；同时考虑突发性事件所需的工程抢险应急设备。,（1）、主要机械设备,4、资源配置,第三部分施工总体布署,设备配备遵循的基本原则：根据单项施工技术要求和施工作业条件确定设备选型；按照施工进度计划指标和施工部署配备设备台数，生产能力留有余地；同时考虑突发性事件所需的工程抢险应急设备。,第三部分施工总体布署,（1）、主要机械设备,3、资源配置,设备配备遵循的基本原则：根据单项施工技术要求和施工作业条件确定设备选型；按照施工进度计划指标和施工部署配备设备台数，生产能力留有余地；同时考虑突发性事件所需的工程抢险应急设备。,第二部分施工总体布署,（1）、主要机械设备,3、资源配置,设备配备遵循的基本原则：根据单项施工技术要求和施工作业条件确定设备选型；按照施工进度计划指标和施工部署配备设备台数，生产能力留有余地；同时考虑突发性事件所需的工程抢险应急设备。,第二部分施工总体布署,（1）、主要机械设备,3、资源配置,设备配备遵循的基本原则：根据单项施工技术要求和施工作业条件确定设备选型；按照施工进度计划指标和施工部署配备设备台数，生产能力留有余地；同时考虑突发性事件所需的工程抢险应急设备。,第二部分施工总体布署,（1）、主要机械设备,3、资源配置,第二部分施工总体布署,（2）、主要材料计划,3、资源配置,第二部分施工总体布署,（2）、主要材料计划,3、资源配置,商品砼供应直方图,第二部分施工总体布署,（3）、主要劳动力需求计划,3、资源配置,第二部分施工总体布署,（3）、主要劳动力需求计划,3、资源配置,第三部分总体施工方案,1、施工顺序,围护结构施工,第三部分总体施工方案,第三部分总体施工方案,首先进行分层开挖，为方便下层土方开挖，中间拉槽，由小里程向大里程开挖，ck7+701.26ck7+801.26段纵向放坡（坡度为17.5%），汽车直接开到基坑内运土。基坑土方分四层开挖，每层均开挖至下一道支撑以下0.5m（钢支撑中轴线距开挖底0.8m）。,ck7+701.26ck7+801.26斜坡段采用反铲接力开挖,分层开挖与钢支撑架设,第三部分总体施工方案,中间拉槽，高4m，底宽5m，放坡1：0.75,第一层土方开挖，开挖深度2.2m，第一道支撑下0.5m,架设第一道支撑,分层开挖与钢支撑架设,第三部分总体施工方案,第二层土方开挖，开挖深度7.7m，第二道支撑下0.5m,架设第二道支撑,中间拉槽，高4m，底宽5m，放坡1：0.75,分层开挖与钢支撑架设,第三部分总体施工方案,第三层土方开挖，开挖深度5.69m，第三道支撑下0.5m,架设第三道支撑,中间拉槽，高4m，底宽5m，放坡1：0.75,分层开挖与钢支撑架设,第三部分总体施工方案,第四层土方开挖，开挖深度2.6m，开挖至基坑底,预留0.2m人工开挖,ck7+701.26ck7+801.26斜坡段采用反铲接力开挖,第一层开挖：深2.2m至第一道钢支撑下0.5m；,第二层开挖：深7.7m,至第二道钢支撑下0.5m；,第三层开挖：深5.69m，至第三道钢支撑下0.5m；,第四层开挖：深2.6m,开挖至坑底上0.2m，采用人工开挖找平基底；,第三部分总体施工方案,ck7+701.26ck7+801.26斜坡段采用反铲接力开挖时，也分四层进行，即第一台反铲挖机置于底部台阶，挖掘最底层土石方，挖土甩放在底层台阶后部，由上层台阶反铲接力，直至顶层台阶，然后由最上层反铲负责装车（运输车辆停于基坑边安全位置）。每层均开挖至下一道支撑以下0.5m（钢支撑中轴线距开挖底0.8m）。,第三部分总体施工方案,ck7+701.26ck7+801.26斜坡段采用反铲接力开挖,第一层开挖至第一道支撑底0.5m,及时架设第一道支撑,ck7+701.26ck7+801.26斜坡段采用反铲接力开挖时，也分四层进行，即第一台反铲挖机置于底部台阶，挖掘最底层土石方，挖土甩放在底层台阶后部，由上层台阶反铲接力，直至顶层台阶，然后由最上层反铲负责装车（运输车辆停于基坑边安全位置）。每层均开挖至下一道支撑以下0.5m（钢支撑中轴线距开挖底0.8m）。,第三部分总体施工方案,ck7+701.26ck7+801.26斜坡段采用反铲接力开挖,第二层开挖至第一道支撑底0.5m,及时架设第二道支撑,ck7+701.26ck7+801.26斜坡段采用反铲接力开挖时，也分四层进行，即第一台反铲挖机置于底部台阶，挖掘最底层土石方，挖土甩放在底层台阶后部，由上层台阶反铲接力，直至顶层台阶，然后由最上层反铲负责装车（运输车辆停于基坑边安全位置）。每层均开挖至下一道支撑以下0.5m（钢支撑中轴线距开挖底0.8m）。,第三部分总体施工方案,ck7+701.26ck7+801.26斜坡段采用反铲接力开挖,及时架设第三道支撑,第三层开挖至第三道支撑底0.5m,ck7+701.26ck7+801.26斜坡段采用反铲接力开挖时，也分四层进行，即第一台反铲挖机置于底部台阶，挖掘最底层土石方，挖土甩放在底层台阶后部，由上层台阶反铲接力，直至顶层台阶，然后由最上层反铲负责装车（运输车辆停于基坑边安全位置）。每层均开挖至下一道支撑以下0.5m（钢支撑中轴线距开挖底0.8m）。,第三部分总体施工方案,ck7+701.26ck7+801.26斜坡段采用反铲接力开挖,第四层开挖至基坑底,基底0.20m人工开挖,第三部分总体施工方案,降水井在基坑内沿纵向每10m设置直径700mm，深约1821m的管井进行降水。降水井成孔孔径为800mm，滤管采用700mm钢筋笼外裹细眼钢丝网，滤管四周回填砾砂。提前15天降水，施工中,做好基坑面四周的排水沟，开挖至设计标高立即做基坑底面两侧排水沟，每隔30m设置集水井，并在基坑四角设置集水井。施工过程中保证排水顺畅，并随时将积水井中的水抽排出坑外。,2、基坑降排水方案,地面,降水井成孔800,700滤管,回填砾砂,潜水泵排水,粘土封口,第三部分总体施工方案,3、主体结构施工方案,主体结构施工，钢筋在现场人工绑扎，为保证钢筋混凝土质量，本工程采用组合钢模板。其中预埋件部位采用钢木模板相结合，以利预埋件的固定和穿出；变形缝处的端头模板，为便于设置和固定止水带和填缝板，采用木模板。模板支架采用碗扣式钢管支架，车站主体结构混凝土工程采用商品混凝土，混凝土运输车运输，混凝土输送泵泵送浇筑砼。,第三部分总体施工方案,车站结构型式为双层双跨钢筋砼框架结构，由侧墙、梁、板、柱等组成，沿车站纵向设中间立柱，车站主体采用纵梁体系。主体结构采取“竖向分层，纵向分段，从下至上”施工。,3、主体结构施工方案,第三部分总体施工方案,主体结构标准节段长为12m，共划分为22个节段，其中第1节第20节为标准节段，节段长为12m，第21节为非标准节段，节段长为14m，第22节为盾构始发井，节段长为14.1m,车站主体结构由小里程向大里程方向施工为主攻方向,若须抢工,可由大里程向小里程方向施工，作为抢工工作面。,（1）纵向分段,3、主体结构施工方案,（2）竖向分层,第一部：为负二层底板施工，主要包括接地网，垫层底板防水层，底板及底纵梁施工，水平施工缝预留位置与底纵梁顶面平齐，距负二层底板顶面1.25m。底板砼强度达到设计强度的85%时，拆除第三道支撑。,底板施工,第三部分总体施工方案,3、主体结构施工方案,（2）竖向分层,第二部：负二层侧墙板施工，主要包括负二层侧墙与侧墙防水层、负二层柱、梁等的施工，水平施工缝与中纵梁底面平齐，距中板底面0.7m。,第三部分总体施工方案,3、主体结构施工方案,拆除第三道支撑,施工负二层侧墙,（2）竖向分层,第三部：中板施工，主要包括负二层中纵梁和中板的施工，水平施工缝预留在中板顶面0.30m位置，距第二道钢支撑1.2m。中板砼强度达到设计强度的85%时拆第二道钢支撑，中板施工完毕后，施工负二层中隔墙。,第三部分总体施工方案,3、主体结构施工方案,施工中板,拆除第二道支撑,（2）竖向分层,第四部：负一层侧墙施工，主要包括负一层侧墙与侧墙防水层、负一层柱、等的施工，水平施工缝与顶纵梁底面平齐，距顶板底面1.0m。,第三部分总体施工方案,3、主体结构施工方案,施工负一层侧墙,（2）竖向分层,第五部：顶板施工，主要施工顶纵梁，顶板、顶板防水层、细石砼保护层的施工。顶板施工完毕后，施工负一层中隔墙。当顶板细石砼强度达到设计强度的85%时拆除第一道支撑。,第三部分总体施工方案,3、主体结构施工方案,施工顶板,拆除第一道支撑,土方回填等,第三部分总体施工方案,3、主体结构施工方案,（3）模板工程,侧墙模板设计,侧墙采用组合大钢模，为单面侧向支撑加固。通过预埋25拉锚螺栓和支座垫块固定。,底板上侧墙倒角设计。木方顶撑以25钢筋焊接而成钢筋桩做为受力点，要求钢筋桩焊接牢固。,第三部分总体施工方案,3、主体结构施工方案,（3）模板工程,梁、板模板设计,平面模板的变形控制在5mm以内。与相应部位梁模一块安装,第三部分总体施工方案,3、主体结构施工方案,（3）模板工程,楼梯模板的支设,底模下设50100mm木枋（间距为300mm），木枋下按楼梯的斜度设钢管。竖向支撑间距不大于1200mm。踏步侧模采用50mm厚木枋，木枋高度与楼梯踏步高度相同。木枋下部切角，以保证混凝土抹面时能抹到边角。踏步侧模通过角钢与楼梯上部设置的50100mm木枋固定,第四部分工期安排,第四部分工期安排,1、工期目标,按总公司筹备组要求及地铁五号线建设的需要，本工程于2007年9月开始进场筹备，计划于2007月12月28日正式开工，2008年6月10日车站主体围护结构施工完成，2008年10月8日车站主体基坑开挖结束，2009年7月5日车站主体结构施工完成，2010年8月14日竣工。,第四部分工期安排,2、进度指标及安排,（2）基坑开挖,工程数量：基坑开挖方量为72500m3。,机械配备：拟配备6台挖机。,工期指标：分四层开挖，每天完成650m3，预计总施工时间为120天,计划工期：2008年6月11日2008年10月8日，历时120天。,第四部分工期安排,2、进度指标及安排,（3）主体结构施工,工程数量：217.4延米，竖向分层，纵向分段，从上至下施工。,工期指标：,计划工期：2008年8月10日2009年7月5日，历时330天。,节段主体结构施工进度指标：每节段施工共分五部分，共60天；,负二层底板：12天/12m；负二层侧墙；12天/节段；,中板：12天/节段；负一层侧墙：12天/节段；,顶板：12天/节段；,第四部分工期安排,2、进度指标及安排,（3）主体结构施工,工程数量：217.4延米，竖向分层，纵向分段，从上至下施工。,工期指标：,计划工期：2008年8月10日2009年7月5日，历时330天。,工序施工进度指标：每部分施工共分四道工序，共12天；,钢筋绑扎：3天/组；架手架搭设及模板安装：3天/组；,砼浇及拆模3天；支撑拆除（或换撑）及其它3天；,第四部分工期安排,2、进度指标及安排,（3）主体结构施工,工程数量：217.4延米，竖向分层，纵向分段，从上至下施工。,工期指标：,计划工期：2008年8月10日2009年7月5日，历时330天。,主体结构综合进度指标：,整个车站主体结构共分为18个节段，每节段完成时间为60天，,下一节段施工滞后上一节段15天。,第四部分工期安排,2、进度指标及安排,（3）主体结构施工,工程数量：217.4延米，竖向分层，纵向分段，从上至下施工。,工期安排：,计划工期：2008年8月10日2009年7月5日，历时330天。,负二层底板施工：2008年8月10日2009年5月6日,负二层侧墙施工：2008年8月25日2009年5月21日,第四部分工期安排,2、进度指标及安排,（3）主体结构施工,工程数量：217.4延米，竖向分层，纵向分段，从上至下施工。,工期安排：,计划工期：2008年8月10日2009年7月5日，历时330天。,负二层中板施工：2008年9月9日2009年6月5日,负一层侧墙施工：2008年9月24日2009年6月20日。,第四部分工期安排,2、进度指标及安排,（3）主体结构施工,工程数量：217.4延米，竖向分层，纵向分段，从上至下施工。,工期安排：,计划工期：2008年8月10日2009年7月5日，历时330天。,负一层顶板施工：2008年10月9日2009年7月5日。,第四部分工期安排,2、进度指标及安排,第五部分监控量测,1、主要监测项目,第五部分监控量测,2、监测方法、频率及警戒值,监测方法：用收敛仪在固定基点上测各个测点的相对水平位移；,监测频率：开挖及回筑过程中一天两次；,围护结构水平位移监测：,警戒值：25mm；,围护结构变形监测：,警戒值：25mm；,监测方法：用dc300测斜仪监测；,监测频率：开挖及回筑过程中一天两次,第五部分监控量测,2、监测方法、频率及警戒值,监测方法：用gp-2振弦频率仪，液囊式压力盒；,监测频率：施工期间两天一次；,围护结构侧土压力：,地面及周边道路、建筑物沉降监测：,警戒值：围护结构周边土体30mm；,监测方法：采用精密水准仪监测；,监测频率：主体基坑开挖前读取初始读数。围护结构施工及基坑开挖期间每两天一次，主体结构施工期间每周两次。,第五部分监控量测,2、监测方法、频率及警戒值,监测方法：水位监测仪；,监测频率：围护结构施工及基坑开挖期间没两天一次，主体结构施工期间每两天一次；,地下水位监测：,支撑轴力检测：,监测方法：采用电阻应变片法监测钢管支撑内力；,监测频率：开挖及回筑过程中一天两次；,警戒值：水位下降不大于1米，日降低速度不超过0.5米；,第五部分监控量测,2、监测方法、频率及警戒值,监测方法：用钢筋应力计，频率接收仪监测；,监测频率：基坑开挖及回筑阶段一天一次；,钻孔桩钢筋应力监测：,周边管线沉降监测：,监测频率：两天一次；,警戒值：允许应力的80%；,警戒值：煤气管道沉降或水平位移不得超过10mm，每天发展不,得超过2mm；给排水管道沉降或水平位移不得超过30mm，,每天发展不得超过5mm。,第五部分监控量测,2、监测方法、频率及警戒值,监测方法：,监测频率：两天一次；,周边建（构）筑物监测：,b、沉斜监测：构筑物相对底部或某一段,a、沉降监测：采用精密水平仪、铟钢尺；,高度范围内上下两点的相对水平位移,的投影与高度之比；,c、裂缝监测：采用粘贴石膏饼法、划平行,线方法、采用金属片固定法等,第五部分监控量测,2、监测方法、频率及警戒值,警戒值：,周边建（构）筑物监测：,第五部分监控量测,第六部分管线调查与保护,第六部分管线调查与保护,1、管线调查,同乐站里程范围内主要有给水、雨水、污水、电力、通信、燃气等6种管线，部分处于基坑内，部分距基坑较近，施工时须进行改迁，横跨基坑的管线须进行悬吊保护。具体管线情况如下图所示：20,21同乐站管线现状图(一)、(二).dwg,第六部分管线调查与保护,1、管线调查,（1）给水管道,创业二路前进方向左侧有一根给水dn600铸铁管，车站起点端埋深1.03m,距车站结构外边线1.2m，车站终点端埋深1.11m，距车站结构外边线2.24m，其位置刚好处于车站主体围护结构施工范围内，从3#，4#出入口暗挖部分通过，且于ck7+683横穿基坑，管道位置位于1#，4#出入口基坑范围内，于1#出入口基坑内埋深1.57m，其一条支线（dn400，埋深0.82m，材质铸铁）于ck7+705.8位置处再次横跨基坑。具体改迁与悬吊如下,第六部分管线调查与保护,1、管线调查,（2）污水管,第六部分管线调查与保护,1、管线调查,（3）雨水管,第六部分管线调查与保护,1、管线调查,（4）电力管,第六部分管线调查与保护,1、管线调查,（5）电信光缆,第六部分管线调查与保护,1、管线调查,（6）燃气管道,线路前进方向左侧有一根dn300，埋深1.11m燃气塑胶管，车站起点距结构外边线1.63m，斜穿4#出入口，从3#出入口基坑内穿过。ck7+583.26mck7+610与位于3#、4#出入口范围内的燃气管道须进行改迁。据调查站位范围内含一个阀门及四处凝液缸。该燃气管道与铁岗气库相连，铁岗气库位于宝石公路旁，气化能力为1000kg/h贮罐容量为2800m3，将于年底前置换成天然气。,第六部分管线调查与保护,2、5000mm1800mm砼雨水管（ck7+694.6）悬吊保护方案,在车站ck7+694.6位置，有一根5000mm1800mm（净空尺寸），砼雨水沟横跨车站结构。据现场踏勘，雨水管覆土厚度1.4m，埋深4.1m，壁厚0.3m。雨水沟车站结构范围内增设一排600400三管旋喷桩加强止水效果。,雨水管采用改移悬吊保护的方法进行处理。拟在基坑两边10m*10的集水井，结构施工过程中采用41800砼管引水。,第七部分安全保障体系,第七部分安全保障体系,安全生产坚持“安全第一，预防为主”的方针，创建安全标准化工地活动，杜绝死亡、重伤事故，重大交通事故、重大火灾事故的发生。职业健康安全保证体系见下图。,1、职业健康安全保证体系,第七部分安全保障体系,成立工地职业健康安全领导小组，由工区长、技术主管、专业工程师、安全工程师、专职安全员和兼职安全员组成。,1、职业健康安全保证体系,工区长,第七部分安全保障体系,2、安全保障措施,1、作好各项准备工作及应急措施。,2、加强监控量测，及时反馈信息。,3、基坑四周荷截不得大于1500kpa。,4、施工机械作业符合操作规程。,深基坑排桩支护结构基坑开挖时，对不能放坡或由于场地限制而不能采用搅拌桩支护，开挖深度在610米左右时，即可采用排桩支护。排桩支护可采用钻孔灌注桩、人工挖孔桩、预制钢筋混凝土板桩或钢板桩。,图3-5排桩支护的类型,排桩支护结构可分为：（1）柱列式排桩支护：当边坡土质尚好、地下水位较低时，可利用土拱作用，以稀疏钻孔灌注桩或挖孔桩支挡土坡，如图3-5a所示。（2）连续排桩支护（图3-5b）：在软土中一般不能形成土拱，支挡结构应该连续排。密排的钻孔桩可互相搭接，或在桩身混凝土强度尚未形成时，在相邻桩之间做一根素混凝土树根桩把钻孔桩排连起来，如图3-5c所示。也可采用钢板桩、钢筋混凝土板桩，如图3-5d、e所示。（3）组合式排桩支护：在地下水位较高的软土地区，可采用钻孔灌注排桩与水泥土桩防渗墙组合的方式，如图3-5f所示。,按基坑开挖深度及支挡结构受力情况，排桩支护可分为一下几种情况。（1）无支撑（悬臂）支护结构：当基坑开挖深度不大，即可利用悬臂作用挡住墙后土体。（2）单支撑结构：当基坑开挖深度较大时，不能采用无支撑支护结构，可以在支护结构顶部附近设置一单支撑（或拉锚）。（3）多支撑结构：当基坑开挖深度较深时，可设置多道支撑，以减少挡墙的压力。,一、无支撑排桩支护结构无支撑排桩支护结构也亦即悬臂式桩排支护结构（悬臂板桩的变位及土压力分布图见图3-6），可由多种桩型组成，本节只涉及相间或密排插入基坑底面以下一定深度的钢筋混凝土桩，桩顶设置钢筋混凝土锁口梁，桩体承受水平推力，锁口梁调节各桩受力和水平位移的支护结构体系。挡土深度视地质条件和桩径而异，一般不宜超过6m。,图3-6悬臂板桩的变位及土压力分布图a.变位示意图b.土压力分布图c.悬臂板桩计算图d.blum计算图式,悬臂桩支护结构静力计算主要目的有二个：（1）悬臂桩桩身插入基底面以下的最小入土深度dmin；（2）桩身最大弯矩及所在位置，以计算桩身的截面和配筋。（一）结构静力计算模型钢筋混凝土桩插入基底面以下的深度可以根据静力平衡条件确定：如图3-7所示，通过主被动两侧土压力对c点的力矩平衡，解式（3-12），即可得最小入土深度dmin。（3-12）式中mea1，mea2分别为基底以上及以下主动土压力之合力对c点的力矩（kn.m）；mep被动土压力对c点的力矩（kn.m）。桩的设计长度应按下式确定：（3-13）式中h基坑开挖深度（m）；增大系数，基坑底以下土质较好时取1.2；反之取1.4,图3-7悬臂式桩排计算图,（二）计算步骤1.土压力计算包括主动和被动压力和超载影响的计算。桩的入土深度为未知，可设为dmin，这部分的土压力暂以包含dmin的式子表示。2.力矩平衡计算分别计算主、被动土压力对c点的力矩，再按照力矩平衡条件，列出平衡方程，一般为dmin的三次方程。3.解方程，得出dmin。4.求剪力为零点深度，对该深度截面计算弯矩，即为最大弯矩mmax。5.根据dmin确定桩的设计入土深度，根据mmax确定适当的桩径、桩距和桩的配筋。,（三）算例：某工程基坑支护拟采用悬臂桩结构，主要参数如图3-8（a）所示。试计算桩的设计长度，桩身最大弯矩及所在位置。,一、土压力计算根据本题题意，公式（3-3）和（3-11）可以推导出公式（3-14）和（3-15），计算结果如表（3-5）和（3-6）所示。（3-14）（3-15）,主动区力矩合计：1.55dmin3+25.83dmin2+143.35dmin+265.2被动区力矩合计：6.46dmin3+14.28dmin2根据平衡条件可得：4.91dmin3-11.55dmin2-143.35dmin-265.2=0解之，得:dmin=7.33m桩的设计嵌入深度取:1.2dmin=8.8m9m桩的总长为:6+9=15m,3.求最大弯矩设剪力零点位于基底以下x处，该点以上主动土压力合力为：（51.665.55）2+51.66x+0.5（xka）x=4.655x2+51.66x+143.35该点以上被动土压力合力为：28.56x+0.5（xkp）x=19.38x2+28.56x令两者相等，得：14.725x2-23.1x-143.35=0解得x=4.0m对该截面求矩即得最大弯矩mmaxmmax=143.35（5.553+4）+51.66442+4.6554243-28.56442-19.384243=709.4knm至此计算完毕，接着可按最大弯矩选择适当的桩径、桩距和配筋。但尚应注意计算所得mmax是每延米桩排的弯矩值，应乘以桩距，并乘以荷载分项系数1.25之后，才是单桩弯矩设计值。,（四）钢筋混凝土悬臂桩排结构设计要求1.悬臂钢筋混凝土桩的配筋应按钢筋混凝土受弯构件计算和配筋，并应按规定采取构造措施。圆形截面桩宜均匀配筋，在土质较好或采用人工挖孔桩确有施工保证可采用不均匀配筋，将抗弯钢筋集中布置在受拉边的弯矩作用平面左右各45范围内，以增大抵抗力矩。2.钢筋混凝土锁口梁厚度一般可为400500mm，平面上外包桩体并突出50100mm，沿基坑周边形成封闭结构。锁口梁按水平面内作用有正负弯矩的受弯构件配筋，每侧不宜少于316，梁截面的总配筋率不小于0.4%，角撑可按构造设计为钢构件或钢筋混凝土构件。3.支护的钢筋混凝土桩采用疏排布置时，在各桩中间的空隙部位或桩背后适当布置止水桩，防止渗水和土体从桩间流失。也可在基坑开挖过程中逐步砌筑砖拱防渗。无论采用何种方式，其强度和构造应保证能可靠地将土水压力传递给桩身。,二、有支撑排桩支护结构有支撑排桩支护结构常见的有顶端支撑的排桩支护结构和桩锚式支护。在实际工程应用中，后者更为普遍。顶部支撑的排桩支护结构（计算简图如图3-9）的计算与悬臂桩相比，其不同在于顶部支撑（桩）墙的计算需要求顶支撑的内力ta。桩锚式支护由支护排桩，锚杆及围檩等组成，用以支挡坑壁土压力并限制坑壁的侧向位移。锚杆平面位置应在两个桩之间空隙穿过。锚杆由锚头，拉杆和锚固体组成，根据支护深度和土质条件锚杆可设置一层或多层，其锚固段应置于较好的粘性土或粉土、粉细砂层中。条件允许时，可在基坑边缘以外（超过潜在滑动面）设置锚定板，锚块或锚桩，用拉杆与桩排联结成顶层拉锚。,单层桩锚式支护结构计算方法可以根据桩入土深度的不同采用静力平衡法（见图3-10）和等值梁法（见图3-11）来计算。,图3-9顶部支撑桩墙的计算简图图3-10单支点排桩支护的静力平衡计算简图,图3-11单支点排桩支护等值梁法计算简图,当基坑比较深、土质较差时，单支点支护结构不能满足基坑支挡的强度和稳定性要求时，可以采用多层支撑的多支点支护结构。支撑层数及位置应根据土质、基坑深度、支护结构、支撑结构和施工要求等因素确定。如图3-12为多支点支撑（锚杆）计算模型。,图3-13多层锚杆支护工况图多层锚杆的设置是随着开挖不同工况逐层向下开挖而分次设置的，见图3-13。根据实测资料这样设置的多层锚杆有如下一些现象：（1）下道锚杆设置之后，上道锚杆的轴向力只有微小的变化，锚杆所在点可以看作是不动点；（2）下道锚杆支点以上的墙体变位，大部分是在下道横撑设置前产生的。,多层锚杆支护结构是超静定问题，根据实际支护中的实测资料可按下列假定将超静定问题简化为静定问题进行计算：（1）各层锚杆所在点均为不动支点；（2）支护桩的下端按简支端考虑；（3）在自上至下逐层计算过程中，某一层锚固力一旦确定，在后续的计算中保持不变。如图3-12所示，对于第i层支撑（锚杆）计算如下：对i点取矩，令mi=0，则有：,式中及图中：hi设置第i+1层支撑（锚杆）时的开挖深度（m）di所计算阶段满足力矩平衡的计算入土深度（m）ea1i，ea2i分别为hi深度下的开挖底面上下主动土压力合力（kn）epidi深度范围内的被动土压力合力（kn）mea1i，mea2i，mepi各项土压力对点的力矩（kn.m）第i至第i-1层支撑（锚杆）力对i点的力矩（kn.m）在上式（3-16）中，含有di，解出后从（3-17）式中可算出第i层支撑（锚杆）力ti（kn）。对最下一层支撑（锚杆）计算得出的di值可作为桩的最小入土深度dmin。支护桩的设计长度d按下式确定：d=h+kddmin（土质好时kd=1.2，反之kd=1.4）按此设计的入土深度，尚应满足整体稳定性验算要求。,上海浦东绿洲中环中心,2围护结构型式及适用范围,围护结构型式及分类,放坡开挖及简易支护,悬臂式围护结构,重力式围护结构,内撑式围护结构,拉锚式围护结构,土钉墙围护结构,其他形式围护结构,放坡开挖及简易支护,边坡高度与坡度控制,边坡允许坡度值,边坡允许坡度值（续）,边坡稳定性验算需要进行边坡稳定性验算的情况有以下几种：坡顶有堆载；边坡高度与坡度超出上表所列允许值；存在软弱结构面的倾斜地层；岩层和主要结构层面的倾斜方向与边坡的开挖面倾斜方向一致，且两者走向的夹角小于45。,土质边坡的稳定分析可用圆弧滑动法进行分析。岩质边坡宜按由软弱夹层或结构面控制的可能滑动面进行验算。,悬臂式围护结构结构特征：无支撑的悬臂围护结构；支撑材料：钢筋混凝土排桩、钢板桩、木板桩、钢筋混凝土板桩、地下连续墙、smw工法桩等；受力特征：利用支撑入土的嵌固作用及结构的自身的抗弯刚度挡土及控制变形；适用条件：土质较好，开挖深度较小的基坑。,重力式围护结构结构特征：常用水泥土桩构成重力式挡土构造；支撑材料：水泥搅拌桩、注浆；受力特征：利用墙体或格构自身的稳定挡土与止水；适用条件：宽度较大，开挖较浅，周围场地较宽，对变形要求不高的基坑。,重力式水泥土墙断面图平面图,内撑式围护结构结构特征：由挡土结构与支撑结构两部分组成；支撑材料：挡土材料有钢筋混凝土桩、地下连续墙，支撑材料有钢筋混凝土梁、钢管、型钢等；受力特征：水平支撑、斜支撑，单层支撑、多层支撑；适用条件：各种土层和基坑深度。,内撑式围护结构,拉锚式围护结构结构特征：由挡土结构与锚固系统两部分组成；支撑材料：可采用内撑式结构相同的材料外，还可以采用钢板桩等；受力特征：由挡土结构与锚固系统共同承担土压力；适用条件：砂土或粘性土地基。,拉锚式围护结构,土钉墙围护结构结构特征：由土钉与喷锚混凝土面板两部分组成；支撑材料：由土钉及钢筋混凝土面板构成支撑；受力特征：由土钉构成支撑体系，喷锚混凝土面板构成挡土体系；适用条件：地下水位以上或降水后的粘土、粉土、杂填土及非松散砂土、碎石土。,钢筋混凝土桩,水泥搅拌桩,连拱式支护结构平面图,高压喷射桩,钻孔灌注桩,灌注桩与高压喷射桩组合支护,型钢,深层搅拌桩,smw工法桩组合支护,深基坑支护结构分类,支护结构,挡土部分,支撑部分,透水挡土结构,止水挡土结构,h型钢、工字钢+插板疏排灌注桩+钢丝网水泥抹面密排灌注桩、预制桩双排桩挡土连拱式灌注桩土钉墙,地下连续墙深层搅拌桩、墙深层搅拌桩+灌注桩密排桩+高压喷射桩钢板桩闭合拱圈墙,自立式桩、墙锚拉支护土层锚杆水平支撑、斜撑环梁支护系统,3支护结构上的荷载,水、土压力计算水、土压力分算方法对于透水性比较大的砂性土和粉土，分别计算作用在围护结构上的土压力（按朗肯土压力理论计算）和水压力（按静水压力计算），然后叠加作用在围护结构上。或：,水、土压力合算方法对于透水性比较差的粘性土地基，采用水、土压力合算的方法计算作用于围护结构上的侧向压力。各项参数的定义见p.298说明。,挡土结构位移对土压力的影响一般的围护结构自身刚度不大，在侧向压力作用下产生较大的相对位移时，对土压力的分布与大小产生影响。一般有以下几种情况：挡土构造不发生位移墙后主动土压力为静止土压力，土压力分布为三角形分布。,挡土构造顶部不动，底部向外位移无论位移达到多大，都不能使填土内发生主动破坏，压力为曲线分布，总压力作用点位移墙底以上越h/2处。挡土构造平行向外移动位移的大小未达到足以使填土发生主动破坏时，压力为曲线分布，当位移超过某一值后填土将发生主动破坏，应力成直线分布。,挡土构造上下两端不动，中部发生向外位移墙后主动土压力为马鞍形分布。挡土构造下端不动，上端向外位移无论位移多少，作用在墙背上的压力都按直线分布。当墙上端的移动达到一定数值后，墙后填土会发生主动破坏，此时作用在墙上的土压力称为主动土压力。,4支护结构上的设计规定,设计依据：建筑基坑支护技术规程（jgj120-99）设计状态承载能力极限状态：支护结构达到承载力破坏，锚固系统失效或坡体失稳状态；正常使用极限状态：支护结构和边坡的变形达到结构本身或邻近建筑物的正常使用限值或影响耐久实用性能。安全等级根据建筑基坑工程破坏可能造成的后果，基坑工程划分为三个安全等级。,建筑基坑安全等级及重要性系数,基坑设计的主要内容支护体系的方案比较与选型；支护结构的强度、稳定和变形计算；基坑内外土体的稳定性验算；地下水控制设计；施工程序设计；周边环境保护措施；支护结构质量检测和开挖监控项目及报警要求。,基坑设计应具备的资料岩土工程勘察报告；建筑总平面图、地下管线图、地下结构平面和剖面图；土建设计和施工对基坑支护结构的要求；邻近建筑物和地下设施的类型、分布情况和结构质量的检测评价。,5悬臂式围护结构内力分析（排桩、板桩）,计算简图（均质土）,排桩变位,净土压力分布,简化处理后的净土压力分布,静力平衡法基本原理：随着板桩的入土深度的变化，作用在板桩两侧的净土压力分布也随之发生变化，当作用在板桩两侧的净土压力相等时，板桩处于平衡状态，此时所对应的板桩的入土深度即是保证板桩稳定的最小入土深度。根据板桩的静力平衡条件可以求出该深度。,t,土压力计算（朗肯土压力理论）确定板桩入土深度t基坑底土压力,地面超载,确定净土压力p=0的深度d,确定深度h+z1及h+t处的净土压力,确定最小入土深度t当板桩入土深度达到最小入土深度t时，应满足作用在板桩上的水平力之和等于0，各力距任一点力矩之和等于0的静力平衡条件，建立静力平衡方程，可以求得未知量z2及板桩最小入土深度t：,求解上述联立方程，可以得到未知值z2，t（也可以采用试算法计算），为安全起见，计算得到的t值还需乘以1.1的安全系数作为设计入土深度，即实际的入土深度=1.1t。,板桩内力计算计算板桩最大弯矩时，根据在板桩最大弯矩作用点剪力等于0的原理，可以确定发生最大弯矩的位置及最大弯矩值。对于均质无粘性土（c=0，q0=0），根据图示关系，当剪力为0的点位于基坑底面以下深度b时，则有：解出b后，即可求得mmax：,z1,布鲁姆法（均质土）基本原理：布鲁姆法以一个集中力ep代替板桩底出现的被动土压力，根据该假定建立静力平衡方程，求出入土深度及板桩内力。计算板桩入土深度t对板桩底c点取力矩，由mc=0得到：,在均质土条件下，净土压力为0的o点深度可根据墙前与墙后土压力强度相等的条件算出（不考虑地下水及顶面均布荷载的影响，c=0，q0=0）：代入前式求解方程后可求得未知量x，板桩的入土深度按下式计算：t=u+1.2x为便于计算，建立了一套图表，利用该图表，可用图解法确定未知量x值，其顺序如下：令中间变量：,再令：根据求出的m、n值，查图表确定中间变量，从而求得：x=l，t=u+1.2x,内力计算最大弯矩发生在剪力q=0处，如图设o点以下xm处的剪力q=0，则有：最大弯矩：,例题1：某悬臂板桩围护结构如图示，试用布鲁姆法计算板桩长度及板桩内力。,解：板桩长度,查表，=0.67，x=l=0.676.57=4.4mt=1.2x+u=1.24.4+0.57=5.85m板桩长=6+5.85=11.85m，取12m。,计算最大弯矩,6单支点围护结构内力分析（排桩、板桩）,顶端支撑的排桩结构，有支撑的支撑点相当于不能移动的简支点，埋入地中的部分，则根据入土深度，浅时为简支，深时为嵌固。在确定板桩的入土深度时，太浅则跨中弯矩比较大，较深时则不经济。比较合理的入土深度为下图所示的第3种状态所处的入土深度。一般按该种状态确定板桩的入土深度t。,内力计算方法（均质土）静力平衡法（埋深较浅，下端铰支，前图a计算图式）根据图示所示静力平衡体系，根据a点的力矩平衡方程及水平方向的力平衡方程，可以得到两个方程：,根据上述方程求解出板桩的入土深度t及反力r,对支撑a点取力矩平衡方程：,由水平方向的静力平衡方程：,根据剪力为0的条件，可以求得最大弯矩的位置：,板桩截面最大弯矩：,等值梁法基本原理：将板桩看成是一端嵌固另一端简支的梁，单支撑挡墙下端为弹性嵌固时，其弯矩分布如图所示，如果在弯矩零点位置将梁断开，以简支梁计算梁的内力，则其弯矩与整梁是一致的。将此断梁称为整梁该段的等值梁。对于下端为弹性支撑的单支撑挡墙，弯矩零点位置与净土压力零点位置很接近，在计算时可以根据净土压力分布首先确定出弯矩零点位置，并在该点处将梁断开，计算两个相连的等值简支梁的弯矩。将这种简化方法称为等值梁法。,计算步骤计算净土压力分布根据净土压力分布确定净土压力为0的b点位置，利用下式算出b点距基坑底面的距离u（c=0，q0=0）：计算支撑反力计算支撑反力ra及剪力qb。以b点为力矩中心：,以a点为力矩中心：计算板桩的入土深度由等值梁bg取g点的力矩平衡方程：可以求得：,板桩的最小入土深度：t0=u+x，考虑一定的富裕可以取：t=(1.11.2)t0求出等值梁的最大弯矩根据最大弯矩处剪力为0的原理，求出等值梁上剪力为0的位置，并求出最大弯矩mmax。,注意：以上两种情况计算出的支撑力（锚杆拉力）为单位延米板桩墙上的数值，如支撑（锚杆）间距为a，则实际支撑力（锚杆拉力）为ar。,工程实践中，可按以下经验关系粗略确定正负弯矩转折点b的位置（即u的深度）。设基坑深度为h，地面均布荷载为q，基坑底面以下土体的内摩擦角为，等效基坑深度为：h=h+q/,单支撑板桩的计算，是以板桩下端为固定的假设进行的，对于埋入粘性土中的板桩，只有粘性土相当坚硬时，才可以认为底端固定，因此，其计算假定与一般实际情况仍有差异。但等值梁法计算结果偏于安全，方法简单，特别适合于非粘性土地基中的支护结构计算。,例题2：某单支撑板桩围护结构如图示，试用等值梁法计算板桩长度及板桩内力。,解：土压力计算,u的计算,ra、qb的计算,入土深度t的计算,取t=13.0m，板桩长=10+13=23m内力计算求q=0的位置x0,7多支点围护结构计算方法简介,连续梁法基本原理：将排桩支护看成多支点支撑的连续梁计算步骤（以三道支撑为例）,a,a,b,a,b,a,b,c,d,c,(a),(b),(c),(d),(1)设置第一道支撑a之前的开挖阶段（图a）按下端嵌固在土中的悬臂桩墙计算。(2)设置第二道支撑b之前的开挖阶段（图b）按板桩墙为两个支点的静定梁计算，两个支点分别为a及土中净土压力为0的一点。(3)设置第三道支撑c之前的开挖阶段（图c）按板桩墙为具有三个支点的连续梁计算，三个支点分别为a、b及土中净土压力为0的一点。(4)浇筑底板以前的开挖阶段按板桩墙为具有四个支点三跨的连续梁计算。,支撑荷载1/2分担法基本原理：墙后主动土压力分布采用太沙基佩克假定，按1/2分担的概念计算支撑反力和排桩内力。,l1,l2,l3,l4,l5,r1,r2,r3,r4,r1,r2,r3,r4,r3,l3/2,l4/2,ql2/10,ql2/