深基坑施工部分PPT课件.ppt

承压水的主要影响 5 地下结构抗浮问题 2020 3 3 1 2020 3 3 2 2020 3 3 3 2020 3 3 4 2020 3 3 5 2020 3 3 6 降水运行与施工工况及监测结果密切配合 严格执行 分层降水 按需降水 动态调整 的原则 根据本工程的基坑开挖及基础底板结构施工的要求 基坑降水目的如下 有效减少坑内被开挖土体的含水量 防止土体在开挖过程中发生纵向滑坡 便于挖掘机挖土 土方外运和坑内施工作业 有效降低下部承压含水层的水头高度 防止基坑底板发生管涌 突涌等不良现象 确保基坑底板的稳定性 降低坑内土体含水量 提高坑内土体强度 减少坑底隆起和围护结构变形量 控制地下水降低引起的地面沉降 减少对周边环境的影响 确保周边环境设施的安全 7 基坑底板突涌稳定性分析 开挖过程中 当基坑开挖深度在含水层顶板上1 0m以上时 为防止基坑突涌 基坑底面的安全稳定性 可按下式进行验算 hs s F w hw式中 F 基坑底面突涌安全系数 取1 20 hs 基坑底面至承压含水层顶板之间的距离 m 计算时 承压含水层顶板埋深取最小值 m hw 承压含水层顶板以上的承压水头高度 m s 基坑底面至承压含水层顶板之间的土的层厚加权平均重度 取19 0N m3 w 地下水的重度 取10 0kN m3 8 为确保基坑顺利开挖 需降低基坑开挖深度范围内的土体含水量 坑内疏干井数量按下式确定 n A a井式中 n 井数 口 A 基坑需疏干面积 m2 a井 单井有效疏干面积 m2 按照每200 250m2布设一口疏干井考虑 同时为减少浅层降水对坑外的影响 浅层井井底尽量不超过承压含水层顶板 但为满足降水要求 对于Z1线局部开挖较深部位布置了少量超过27 0m的降水井 依据 天津市轨道交通地下工程质量安全风险控制指导书 浅层要求备用井按降水井的20 布置 浅层降水井分析计算 2020 3 3 9 为减少降水对周围环境的影响 减压井必须实行 按需减压降水 水位控制严格按照基坑稳定性分析中的基坑开挖深度和承压安全水位埋深关系曲线进行 基坑开挖深度与安全承压水位埋深关系曲线图 2020 3 3 10 降水井结构剖面示意图 2020 3 3 11 降水井施工 施工工艺 准备工作 钻机进场 定位安装 开孔 下护口管 钻进 终孔后冲孔换浆 下井管 稀释泥浆 填砂 止水封孔 洗井 下泵试抽 合理安排排水管路及电缆电路 试验 正式抽水 记录 2020 3 3 12 4 基坑开挖 2020 3 3 13 随着城市建设的迅猛发展 基坑开挖的规模不断扩大 深度不断加深 复杂的环境条件也对基坑变形提出了更严格的限制要求 深基坑施工所带来的风险越来越大 稍有不慎 不仅将危及基坑本身安全 而且会殃及临近的建 构 筑物 道路桥梁和各种地下设施 造成巨大的经济损失和不良社会影响 所以如何确保深基坑施工的安全 成为目前城市建设中必须面对和需要解决的重要课题 2020 3 3 14 2020 3 3 15 杭州地铁湘湖站基坑坍塌事故 2020 3 3 16 广州海珠城广场基坑坍塌事故 2020 3 3 17 北京地铁熊猫环岛站基坑坍塌事故 2020 3 3 18 西安地铁洒金桥站基坑塌方事故 2020 3 3 19 基坑破坏形式 1 整体稳定 2020 3 3 20 2020 3 3 21 基坑破坏形式 2 倾覆 2020 3 3 22 基坑破坏形式 3 隆起 2020 3 3 23 基坑破坏形式 4 踢脚 2020 3 3 24 基坑破坏形式 5 流沙 2020 3 3 25 基坑破坏形式 6 管涌 水力梯度小于临界水利梯度 虽不发生流沙 但细小颗粒被带走 在土层中形成管状空洞 导致管涌破坏 2020 3 3 26 基坑破坏形式 7 突涌 2020 3 3 27 基坑破坏形式 8 渗漏 2020 3 3 28 基坑开挖与支撑 2020 3 3 29 1 土方开挖应遵循 分段分层 分块开挖 先中间后两边 随挖随撑 限时完成 的原则 以缩短开挖时间 减少累积变形为主要控制目标 另外为防止基坑土体纵向滑移 可采取以下措施 1 严格控制基坑开挖坡度 采取有针对性的降水措施 紧贴基坑四周设置挡水墙 防止积水向坑内渗透 2 暴雨来临之前所有边坡应铺设塑料膜防止暴雨冲刷 同时在坡脚设置大功率水泵抽水 防止坡脚浸水 3 基坑需要停工较长时间 应在平台 基坑边和坡脚设置排水明沟和积水坑 并派专人抽水值班 必要时对基坑边坡面进行喷射素砼保护 4 坡顶严禁堆积荷载 坡顶不允许设置便道 2020 3 3 30 31 纵向土体坡度过陡 下雨后易发生纵向土体滑移 2020 3 3 32 2 加快施工进度 降低无支撑暴露时间是控制基坑变形 保障基坑安全最重要的环节 解决上撑不及时的问题 从技术方案上可尽量选择钢筋混凝土支撑方式 特别是第一道撑采用钢筋混凝土撑有很多优势 解决上撑不及时的问题 从施工组织上关键在于编制好施工程序和操作细则 做到有条不紊 分工明确 落实岗位 责任到人 施工准备要有超前的意识 做一 备二 想三 根据能力 环境 天气 事前要向全体施工人员进行施工方案的技术交底 只有施工人员都明白了做什么 怎么做 为何要这样做 才能真正 快 起来 2020 3 3 33 2020 3 3 34 3 及时上撑不仅对控制基坑变形有利 也对防止围护结构接缝漏水又很大帮助 有施工单位反映 在基坑开挖中 地连墙接缝已经进行了旋喷处理 但仍然会漏水 后来分析原因 问题原来出在支撑环节上 在基坑开挖过程中 做不到随挖随撑 围护结构就有可能出现较大变形 地连墙与加固接缝的旋喷桩之间即产生了渗漏通道 造成地墙接缝渗漏 2020 3 3 35 2020 3 3 36 4 基坑施工期间 要及时对支撑施加预应力 及时并有效地施加预应力是控制基坑变形的重要环节 随着基坑开挖深度的加深 应做好支撑预应力的复加工作 5 基坑开挖期间需加强对支撑的观察 钢支撑失稳前一般有拱起侧弯或下沉的先兆 如发现失稳迹象应迅速采取加固或补撑措施 2020 3 3 37 钢支撑背后空隙大 与地连墙不密贴 2020 3 3 38 2020 3 3 39 基坑开挖渗漏的控制措施 2020 3 3 40 2020 3 3 41 天津古河道分布图 2020 3 3 42 2020 3 3 43 1 做好应急准备 编制详细应急预案 对方案组织专家论证 配备足够的应急人员和应急物资 定期进行应急演练 提高应急抢险能力 2 通过对施工记录的整理 对地下连续墙的施工质量进行详细评定 对任何可能出现缺陷的墙体进行标记 采用补打旋喷和注浆的办法进行弥补 并在施工过程中给予全程关注 2020 3 3 44 2020 3 3 45 3 通过坑外减压井水位变化判断 坑外观测井兼应急降压井 根据降水运行期间或抽水试验的观测井水位变化 看是否存在突降和差异沉降 判断地连墙是否存在渗漏通道 提前采取封堵措施 水位差 2020 3 3 46 4 施工过程中对地连墙接缝进行洛阳铲探缝 每天派专人对墙面进行观察 2020 3 3 47 2020 3 3 48 2020 3 3 49 5 对于判断出可能存在问题的地连墙接缝进行袖阀管双液注浆 2020 3 3 50 对于袖阀管注浆的效果不应过于信赖 2020 3 3 51 在地层中 袖阀管注浆的范围是不可控的 而且下袖阀管引孔的垂直度也是难以控制 这就导致注浆不一定能够封住渗漏的地方 但预埋袖阀管注浆可以有两个作用 1 注浆后地层土体胶结在一起 即使发生渗漏 也不会形成很大的水土流失 2 在渗漏发生后 渗漏通道打开 此时用袖阀管注浆可以使浆液从渗漏通道流出 通过调节凝固时间 堵塞渗漏通道 2020 3 3 52 1 对渗漏点进行压填 发生险情的处理措施 发生险情的处理措施 2020 3 3 53 2 坑内引流 压填 双液注浆 聚氨酯 坑外袖阀管双液注浆 发生险情的处理措施 2020 3 3 54 3 用钢筋网片进行加固 水不漏或喷射混凝土对漏水点进行封闭 渗漏监测的可能性 2020 3 3 55 5 工程监测 2020 3 3 56 深基坑的理论研究和工程实践告诉我们 理论 经验和监测相结合是指导深基坑工程的设计和施工的正确途径 对于复杂的大中型工程或环境要求严格的项目 往往难从以往的经验中得到借鉴 也难以从理论上找到定量分析 预测的方法 这就必定要依赖于施工过程中的现场监测 首先 靠现场监测提供动态信息反馈来指导施工全过程 并可通过监测数据来了解基坑的设计强度 第二 可及时了解施工环境 地下土层 地下管线 地下设施 地面建筑在施工过程中所受的影响及影响程度 第三 可及时发现和预报险情的发生及险情的发展程度 为及时采取安全补救措施充当耳目 2020 3 3 57 所以在深基坑施工过程中 监测工作极其重要 深基坑监测点布置必须满足对深基坑整体情况的反映 且有代表性 在实际开挖中以计算量为控制目标 一旦突破 及时报警 分析原因 及时制定措施方案 监测的内容主要包括支撑轴力 围护结构的位移及沉降变形 地表沉降 管线的位移及沉降 周边构建物的位移及沉降 地下水位变化等 在基坑开挖施工中 当一些监控数据接近或超过警戒值时 通过对监测数据的分析 就能及时准确地发现施工中存在的问题 从而调整施工步骤 采取相应对策 以达到有效控制基坑变形 确保基坑施工安全的目的 2020 3 3 58 2020 3 3 59 承压水 Z1线 地连墙侧向变形 地连墙顶部垂直位移 立柱顶部垂直位移 鑫茂大厦监测数据 地表沉降监测数据 2020 3 3 66 地下连续墙 地下连续墙 81 59 37 52 Z1线管线最大上抬量53 49mm 出现在燃气管线坑内6 1 测点 最大沉降81 59mm 中水管线坑外9 测点 最大差异沉降119 11mm 中水管线 图中蓝色曲线 53 49 报警值 累积30mm或3mm d 2020 3 3 67 管线跨越基坑剖面图 跨越基坑的管线 在基坑开挖过程中 采用贝雷梁进行悬吊保护 2020 3 3 68 支撑轴力监测数据 天津站后广场渡线段负四层混凝土之城轴力异常分析 54轴 57轴 59轴 设计轴力值 8934KN 主体结构剖面图 2月9日混凝土支撑浇筑 轴力 176 KN 3月5日 9日土方开挖 轴力 10554 KN 3月10日施作垫层 轴力 10677 KN 3月13日施作底板 轴力 11177 KN 57轴轴力监测与工况 2020 3 3 72 54轴轴力监测与工况 3月25日 54轴支撑下土体开挖完成 轴力 9913kN 2月27日 混凝土支撑浇筑 3月1日轴力 362kN 4月2日 54轴支撑下底板完成 轴力 12549kN 2020 3 3 73 59轴轴力监测情况 2020 3 3 74 一 支撑轴力影响因素1 混凝土弹性模量混凝土的弹性模量是随着混凝土逐渐硬化而增加的一个变量 在设计计算中 通常取规范中给定的设计值 但分析可知在早龄期混凝土弹性模量变化较大 在达到30d龄期后 其弹性模量已达到规范中所给定的弹性模量取值 并随龄期增加还有缓慢增长 但对后期混凝土构件影响不大 图4给出了混凝土强度等级为C30的弹性模量曲线 2020 3 3 75 2 混凝土徐变影响混凝土的徐变变形是影响支撑轴力重要因素 其指的是混凝土在长期荷载作用下随时间而增加的应变变形 其大小还取决于材料本身的性质和施加荷载的大小等 根据研究得知 在施加荷载初期 徐变增加较快 以后逐渐缓慢 但仍可持续很长时间 通常在最初的六个月可完成最终徐变量的70 80 第一年可完成90 左右 其余部分在后续几年内完成 但考虑基坑工程中混凝土支撑只是临时受力结构 在相应结构施工完成后将被拆除 其发挥作用时间一般为几个月 因此 徐变对混凝土支撑构件影响较大 图5给出C30混凝土徐变曲线 对混凝土徐变计算 考虑土方开挖影响 采用t 60d龄期加载 2020 3 3 76 3 混凝土干缩变形影响混凝土在空气中凝结硬化时 其体积在较长一段时间内会不断缩小 相反 当在水中凝结时 体积会发生膨胀 但混凝土的收缩值一般要比膨胀值大很多 产生收缩的主要原因是由于混凝土在凝结硬化过程中的化学反应产生 凝缩 和混凝土自由水分的蒸发所产生的 干缩 两部分引起混凝土体积的变化和变形 并且由于钢筋没有干缩变形 钢筋混凝土构件在凝结硬化时 钢筋和混凝土协同工作 钢筋的存在阻止了混凝土的自由收缩 而使钢筋处于受压 混凝土处于受拉的状态 所以对于混凝土的干缩必然会引起钢筋附加应力的产生 其收缩变化规律也是在早期发展较快 以后逐渐变慢 一般在最初半年收缩最大 可完成全部收缩量的80 90 最后趋于一个最终收缩值 整个过程可以持续两年以上 因此 对钢筋混凝土支撑构件 干缩对其影响也较大 图6给出了干缩变形变化规律 2020 3 3 77 4 温度影响混凝土和其他材料一样 当温度变化时其体积也具有热胀冷缩的性质 由于钢筋的热膨胀系数异于混凝土 对于环境温度变化时 在钢筋中会产生一定的附加应力 但两者比较接近 混凝土的线膨胀系数一般为 1 0 1 5 10e5 而钢筋的线膨胀系数一般为1 2 10e5 不会因为温度变化产生很大的相对变形 发生内力重分布 并且考虑基坑工程中开挖深度较深 由于温度变化引起的非荷载因素变形相对其他几方面影响因素来说较小 而且属于短期行为 2020 3 3 78 二 支撑轴力修正综合上述各各对支撑轴力的影响因素 提出天津站交通枢纽工程3标段负四层钢筋混凝土支撑轴力进行修正 根据上述因素影响经验曲线 考虑弹性模量在达到30d龄期后 其弹性模量已达到规范中所给定的弹性模量取值 因此对于该支撑混凝土弹性模量按规范取值为 钢筋弹性模量取 对57轴和54轴钢筋混凝土支撑轴力修正后如下图所示 2020 3 3 79 从上述曲线图中可以看出 在围护结构测试中不考虑非荷载因素影响 而仅按钢筋计或应变计测出的实际轴力 随时间一直呈递增趋势 按常规方法计算得到的轴力值已远大于混凝土支撑所能承受的极限应力 对于混凝土干缩变形引起的支撑轴力约相当于实测混凝土支撑轴力的1 3 而再考虑混凝土徐变影响 此时最大轴力值为原来轴力的40 45 远小于混凝土的极限应力 这与实际情况比较吻合 并且从曲线上分析 其变化规律也比较一致 修正后曲线在开挖结束并且施做完底板后经过调整基本趋于稳定 图854轴支撑轴力修正曲线图 2020 3 3 80 2020 3 3 81 2020 3 3 82 2020 3 3 83 上海市轨道交通四号线修复工程 浦东南路站到南浦大桥站区间隧道上行线长2001M 下行线长1987M 其中江中段440M 区间隧道底部最大埋深为37 35M 2020 3 3 84 盾构从浦东向浦西推进 在穿越黄浦江后经防汛墙 外马路 文庙泵站 音像制品批发交易市场进入中山南路 在穿越多稼路后隧道上下行线逐渐由水平同向推进转为垂直同向推进直至浦西南浦大桥站 图中用深颜色表示的就是本次事故的发生区域 风井 2020 3 3 85 事故的发生点位于隧道的联络通道处 又称旁通道 联络通道采用冰冻法进行施工 风井采用逆作法施工 已完成 2020 3 3 86 工程地质 从地质报告中可知道在30M深度以下 地层为第七层 1层 2层 该土层砂性重 透水性好 易液化 联络通道位于第七土层 同时该土层为上海第一承压水层 承压水最高水位为地面以下7 58M 最高水头为21 7M 2020 3 3 87 地面 地面 风井 垂直通道 隧道 水 风井进水对土体结构破坏示意图 2020 3 3 88 由于发生事故的联络通道所处的地质条件比较复杂 处在第7层承压水地层中 开挖过程中承压水冲破土层 而发生流砂 流砂的产生带动土层扰动 移位 造成隧道结构破坏 引起地面土体沉陷 继而发生地面建筑物倾斜 部分倒塌 防汛墙沉陷 坍塌等险情 隧道 联络通道 流沙 顶破口 事故诱因 2020 3 3 89 临江大厦门口地面塌陷 2020 3 3 90 黄浦江 浦东南路站 南浦大桥站 隧道进水 1号线 轨道交通四号线 事故最大损害分析示意图 2号线 2020 3 3 91 2020 3 3 92 水与沉积物 上覆土约26m 冻结法在四号线中的应用 对隧道进行开孔充填 2020 3 3 93