深基坑工程PPT课件.ppt

深基坑工程 主讲 电话 1 一 绪论 1 深基坑工程主要内容与特点1 1主要内容 2 什么是基坑 为进行建筑物 包括构筑物 基础与地下室的施工所开挖的地面以下的空间 3 一 绪论 在风化的 节理裂隙切割的岩体和散粒的 多相多孔的土体中开挖基坑 必须对岩土体提供适当的支护 它可以根据具体情况发挥相应的作用 或防止岩土滑坡 或防止岩土冲蚀 或阻抗岩土滑移 隆起 或控制地下水的影响 水头差等 或保护相邻建筑和设施 或充当永久结构的一部分 地下室墙体等 4 一 绪论 其根本目的是为主体结构提供安全的 无地下水干扰的施工空间 为邻近的结构和设施提供可靠的保护 为结构自身提供足够的耐久性和稳定性 近年来 随着建筑物的规模日益向高 重 深 大方向的发展 这种支护工程越来越显得重要而复杂 对于岩土工程的支护除需使传统的方法 以被动支挡为主 继续有大踏步的发展外 还必须探求其它新兴的方法 以主动固土为主 或支挡与固土兼顾 来满足当代工程的需要 发挥岩土工程的重要作用 5 一 绪论 而且 岩土支护工程是一个涉及工程地质 水文地质 工程结构 工程施工 工程管理 融土力学 水力学 结构力学以及物理 化学等一体的系统工程 具有风险性 复杂性和动态性等特点 需要从岩土特性 受力状态 结构特点 水环境处理与施工条件等的结合上提出岩土支护工程带有自己共性的理论和方法 6 深圳地铁罗湖站基坑 7 广州伟腾电脑城基坑 8 上海外环泰和路隧道基坑 9 广州同和地铁站基坑 10 广州同和地铁站基坑 11 广州同和地铁站基坑 12 广州地铁市桥站基坑 13 北京神华大厦基坑 14 15 中山花园酒店基坑支护工程由中山市花园酒店有限公司开发的中山花园酒店 主楼 基坑支护工程场地位于中山市岐江公园北部 富华酒店南侧 花园酒店东侧 距离岐江约30m 基坑支护周长约460m 基坑深度5 5 9 2m 基坑采用直立开挖支护 加强型复合土钉墙支护结构 坑内电梯井采用水泥土墙 钢管角撑或水泥土圆拱结构 工程于2006年7月开工 2007年1月完工 工程造价约286万 16 上海塌楼事件 17 深圳市宝安区龙光世纪大厦基坑支护工程 18 19 超大基坑支护工程 20 上海环球金融中心基坑支护工程 21 南京地铁 火车站站 基坑 22 广州地铁 市桥站 基坑 23 湖北襄樊某基坑 24 土钉墙施工现场 25 26 一 绪论 1 基坑工程主要内容与特点1 2主要特点 27 1 2主要特点 1 综合技术 2 越来越大 3 难度大 4 容易出事 5 环节多 6 相互影响 7 造价高 8 周期长 基坑工程是面对各种各样的地基土和复杂的环境条件进行作业 存在以下一些不确定因素 1 外力的不确定性 2 变形的不确定性 3 土性的不确定性 4 一些偶然变化所引起的不确定因素 28 一 绪论 2 基坑工程发展简况 29 一 绪论 3 基坑工程常用术语 30 1 建筑基坑 2 基坑侧壁 3 基坑周边环境 4 支护结构 5 基坑工程 6 基坑支护 7 排桩 8 地下连续墙 9 内支撑 10 锚杆 11 水泥土墙 12 土钉墙 13 冠梁 14 腰梁 15 支点 16 支点刚度 17 嵌固深度 18 嵌固深度计算值 19 嵌固深度设计值 20 地下水控制 21 止水帷幕 22 止水 23 降水 24 疏干降水 25 减压降水 26 流土 流砂 27 管涌 28 组合支护 29 悬臂支护 30 信息化施工 31 一 绪论 4 支护结构分类 基坑支护结构按支护结构受力特点可分为桩墙式支护体系和重力式支护体系两大类 根据不同的工程类型和具体情况这两类又可派生出多种支护结构形式 32 悬臂式支护结构 土钉墙支护结构 水泥土重力式支护结构 拉锚式支护结构 内撑式支护结构 33 支护结构的选型 我国幅员辽阔 对于支护结构的施工工艺各地不一 有传统的 有引进国外又结合当地情况改进的 因此如何合理的选择支护结构的类型应根据基坑周围环境要求 开挖深度 工程地质与水文地质情况 工程功能 当地的常用施工工艺设备 施工季节条件以及经济技术指标综合考虑而因地制宜地选择支护结构类型 34 支护结构特点分析 地下连续墙地下连续墙刚度大 挡土结构变形小 整体性好 适应各种地质条件 它除了挡土防水止渗外 还能承重作为结构一部分及地下室的外墙 上海金茂大厦88层高楼 要求地下连续墙作为结构的一部分 墙体深达36m 承重一部分荷载并作为地下室外墙 深基坑支护工程中 地下连续墙是较全面的方法 但是需要设备多 费用高 泥浆配制要求高等 35 支护结构特点分析 地下连续墙特点 地下连续墙既能挡土 又能止水 还能承受垂直荷载 刚度大 对相邻建筑物影响小 已有记录在离已有建筑物20cm处可以进行深基坑的施工 并无影响 可以施工成任意形状 墙体深度容易控制 可建造刚度很大的墙体 使用机械设备较多 造价较贵 泥浆配制要求高 需建泥浆回收重复使用的系统 可以与锚杆结合支护 也可以在基坑内作内支撑 36 支护结构特点分析 地下连续墙适用范围 对土质的适应性强 基本适用于所有土质 特别对软土地质更有利于施工 对相邻建筑物较近的工程 特别适宜用地下连续墙 施工时噪音及震动较低 适合于环境要求严格的地区施工 37 支护结构特点分析 混凝土灌注桩混凝土灌注桩做基坑支护 有选用直径大小 桩身长短 桩中间距 机械钻孔 人工开挖等随意方便的特点 并可与搅拌桩 高压旋喷 摆喷桩墙结合 特点 灌注桩比地下连续墙施工简便 整体性不如地下连续墙 如做好防渗措施 其防水 挡土功能与地下连续墙相似 适用范围 黏土 砂土 软土 淤泥质土皆可应用 38 支护结构特点分析 水泥土墙以水泥为固化剂与深层软土强制搅拌 使软土硬结成为水稳定性 有整体性和一定强度的桩或墙 是加固饱和软土的一种新方法 最早用于加固软土地基 近年来发展作为防渗墙及浅基坑的挡土支护结构 日本的S M W工法 SoilMixingWall 在墙体中加H型钢桩 现在我国也有加钢管 树根桩 毛竹等 39 支护结构特点分析 水泥土墙特点 水泥用量小 为被加固土重的7 15 减少沉降量 提高边坡的稳定性 防止地下水渗透 节省费用 40 支护结构特点分析 水泥土墙适用范围 基坑侧壁安全等级宜为二 三级 水泥土施工范围内地基土承载力不宜大于150kPa 基坑深度不宜大于6m 41 支护结构特点分析 土钉墙土钉支护是新兴的挡土支护技术 最先用于隧道及治理滑坡 90年代在深基坑支护中应用 土钉深固于土体内部 主动支护土体 并与他共同作用 有效地提高周围土的强度 使土体加固变为支护加固的一部分 从而使原来的被动支护变为主动支护 钢筋网能调整喷层与土钉内应力分布 增大支护体系的柔性与整体性 42 支护结构特点分析 土钉墙特点 施工设备简单施工简便施工速度快 节省工期造价经济适用范围 水位低的地区 或能保证降水到基坑面以下 黏土 砂土和粉土 基坑深度不宜大于12m 43 支护结构选型沿海软土地区软弱土层 地下水位较高情况 开挖深度 6m 一层地下室 方案1 水泥土墙 方案2 灌注桩后加搅拌桩或旋喷止水 设一道支撑 方案3 环境允许 打设钢板桩或预制混凝土板桩 设1 2道支撑 方案4 对于狭长的排管工程打设钢板桩加设支撑 44 支护结构选型沿海软土地区软弱土层 地下水位较高情况 开挖深度6 11m 二层地下室 方案1 灌注桩后加搅拌桩或旋喷止水 设1 2道支撑 方案2 对于支护结构作永久结构的 则可采用设支撑的地下连续墙 方案3 环境允许 可打设钢板桩 设2 3道支撑 方案4 可应用SMW工法 方案5 对于狭长的排管工程 可采用打设钢板桩加设3 4道支撑 或灌注桩后加必要的降水帷幕 设3 4道支撑 45 支护结构选型沿海软土地区软弱土层 地下水位较高情况 开挖深度11 14m 三层地下室 方案1 灌注桩后加搅拌桩或旋喷止水 设3 4道支撑 方案2 对于环境要求较高的 或要求支护结构作永久结构的 采用设支撑的地下连续墙 方案3 可应用SMW工法 方案4 对于特种地下构筑物 在一定条件下可采用沉井 箱 46 支护结构选型沿海软土地区软弱土层 地下水位较高情况 开挖深度 14m 四层以上地下室或特种结构 方案1 有支撑的地下连续墙作支护结构 兼可做主体结构 方案2 对于特殊地下构筑物 在一定条件下可采用沉井 箱 47 基坑工程事故原因统计表 48 支护结构选型原则 基坑支护方案的选择 取决于基坑开挖深度 地基土的物理力学性质 水文条件 周围环境 如相邻建筑物 构筑物的重要性 相邻道路 地下管线的限制程度等 设计控制变形要求 施工设备能力 工期 造价以及支护结构受力特征等诸多因素 对大型基坑 或复杂条件下的基坑支护方案 不能凭个人有限的经验和片面的知识随意确定 要邀请有关专家进行技术论证 49 支护结构选型原则 支护体系的选用原则是安全 经济 方便施工 选用支护体系要因地制宜 安全不仅指支护体系本身安全 保证基坑安全 地下结构施工顺利 而且要保证邻近建筑物和市政设施的安全和正常使用 经济不仅是指支护体系的工程费用 而且要考虑工期 考虑挖土是否方便 考虑安全储备是否足够 应采用综合分析 确定该方案是否经济合理 方便施工也应是支护体系的选用原则之一 方便施工可以降低挖土费用 而且可以节省工期 提高支护结构的可靠性 50 支护结构选型原则 一个优秀的支护结构设计 要做到因地制宜 根据基坑工程周围建筑物对支护体系变位的适应能力 选用合理的支护型式 进行支护结构体系设计 相同的地质条件 相同的挖土深度 允许支护结构变形量不同 满足不同变形要求的不同支护结构的费用相差可能很大 优秀的设计 应能较好地把握支护结构安全变形量 使支护结构体系安全 周围建筑物不受影响 费用又小 51 支护结构选型原则 支护结构一般为施工过程中临时构筑物 设计中不宜采用较大的安全系数 但适当的安全储备还是需要的 安全系数取1 0 对一个工程不一定出问题 但宏观地看 对一个地区 工程事故数量就可能不少 从安全与经济两方面考虑 可以在采用较小的安全储备条件下 在施工过程中加强监测 并备有应急措施 以保证在事故出现苗头时 采取措施 确保安全施工 52 支护结构选型原则 一般讲 软黏土地基中基坑工程要侧重处理支护结构的稳定性问题 或者说处理好挡土问题 地下水位较高的砂性土地基中基坑工程要侧重处理好水的问题 如何降低地下水位 如何设置好止水帷幕 软黏土地基中基坑工程支护结构失败往往是支护结构失稳 前已表述 引起支护结构失稳的原因很多 但原理性错误也经常遇到 h H h H 结构1 结构2 d 问题 计算主动土压力时应该取哪个深度 53 基坑事故调查中在支护方案的选择上发现的问题有 基坑支护方案不是结合实际情况进行认真分析选择 而是盲目套用其它工程的支护形式 也不经专家论证 导致基坑开挖后 问题百出 很难逃脱事故 为了节省投资 基坑支护采用简单化的竖插木棒来应付 木棒本身刚度小 强度低 插入深度不足 加之施工工期长 又遇雨季 支护结构大量倾倒 断裂 基坑边坡产生滑移 在基坑边缘存在较大附加荷载的情况下 基坑支护采用边坡喷锚 土钉墙或插筋补强的形式 附加荷载引起非预应力锚筋的较大变形 基坑边坡随之变形 也有的基坑工程锚筋的长度不足 未能穿越边坡滑移面 致使基坑边坡在较大荷载的作用下产生大面积的滑移 在软土地区 过分追求密布支护桩来代替锚撑 导致支护桩悬臂部分长度过大 支护桩产生较大变形 基坑周边地面下陷 相邻建筑物开裂 54 基坑事故调查中在支护方案的选择上发现的问题有 在淤泥场地中 用石灰喷粉桩作基坑支护结构 由于石灰喷粉桩短时间内胶结差 强度低 造成桩体过早开裂 基坑滑坡 在淤泥或淤泥质场地的基坑开挖中 采用喷锚支护 由于先开挖后喷锚 当形成临空面后 侧壁淤泥在重力和水压力的共同作用下 产生流变趋势 锚杆的施工进一步加大对原状淤泥土的扰动 土体强度再次降低 同时 注浆后难以形成有效的锚固 造成基坑滑坡 基础桩折断 深基坑放坡开挖时 在没有充分理论依据和缺乏实践经验的情况下 过大地挖掘潜力 同时又不注意保护边坡 容易造成滑坡 55 广州某大厦基坑工程事故分析 某大厦位于珠江大桥口 南靠交通干线黄沙大道 东邻荔湾公园的荔湾湖 该大厦地上22层 地下室2层 开挖面积1260m2 基坑深8m 采用直径为1000mm的钻孔灌注桩支护 桩长14m 嵌入黏土层1m 桩距1 3m 桩间用旋喷桩连接形成挡土防水帷幕 该场地地质条件复杂 有砂层 淤泥质黏土层和黏土层等 地下水位高 补给水源很近 施工场地狭窄 相邻道路交通繁忙 基坑开挖后 止水帷幕漏水涌砂 相邻的荔湾湖水倒灌 基坑北边的支护桩向坑内倾斜达27cm 外围地面严重塌陷 附近的游泳池建筑物损坏 56 广州某大厦基坑工程事故分析 事故分析主要原因是基坑止水方案的制定不切合实际情况 一般地说 高压旋喷桩与灌注桩组合使用时 能解决一般场地中的挡土防水问题 但是 当存在不均匀砂层时 必须认真对待 相同压力下的旋喷桩在不同的砂层中桩成型情况相差悬殊 因此 在不均匀砂层地基中采用高压旋喷桩做防水帷幕 容易存在裂缝和漏洞 基坑开挖后 由于坑内外存在较大的水压 会导致漏水漏砂 管涌等基坑事故 事故处理在水土流失地段采用化学灌浆 使基坑漏水得到控制 支护桩得以稳定 57 广州某大厦基坑工程事故分析 某大厦位于广州市环市东路与水荫路交叉口东侧 其东边为空地 南傍环市东路 西邻华信大厦 北边16m处有两栋民房 其基坑周长250m 深11 5m 采用土钉墙支护 58 广州某大厦基坑工程事故分析 挖至8m左右 南侧跨塌 路面下沉 交通严重阻塞 造成了较大的社会影响 59 60 广州某大厦基坑工程事故分析 事故分析 基坑勘探有误 周围情况调查不明 不是粉质黏土 而是呈饱和状的软土 水管纵横交错 通讯电缆等 周围环境的影响 三次水管爆裂 车辆动载 施工措施不当 超挖 变更坡度 发现异常后动作迟缓 未实施信息化施工 61 问题1 设沿海地区饱和软粘土地基中一基坑深15m 且由于场地限制 基坑只能竖直或接近竖直开挖 下列 基坑支护方式最合适 A 桩锚结构 B 地下连续墙加内支撑 C 悬臂式护坡桩 D 土钉支护 答案 B 问题2 下列挡土结构中 不适于淤泥质土质的有 多选题 A 地下连续墙 B 水泥土墙 C 土钉墙 D 拉锚式板桩 答案 B C 62 问题3 在挡土结构中 既能挡土又能挡水的支护结构有 多选题 A 土钉墙 B 旋喷水泥墙止水帷幕墙 C 地下连续墙 D 钢板桩 E 排桩 答案 B C D 问题4 按照 建筑基坑支护技术规程 JGJ120 99 在选择基坑支护方案时 深层搅拌水泥土墙方案对下列 条件是不适用的 03年考题 A 基坑侧壁安全等级为一级 B 地基承载力大于150kPa C 基坑深度小于6m D 软土场地 答案 A B 63 深基坑支护结构形式选型分析 64 深基坑支护结构形式选型分析 65 深基坑支护结构形式选型分析 66 深基坑支护结构形式选型分析 67 深基坑支护结构形式选型分析 68 深基坑支护结构形式选型分析 69 深基坑支护结构形式选型分析 70 深基坑支护结构形式选型分析 71 深基坑支护结构形式选型分析 72 深基坑支护结构形式选型分析 73 一 绪论 5 基坑工程设计原则与设计内容 5 1设计原则安全可靠 满足支护结构本身强度 稳定性以及变形的要求 确保周围环境的安全 经济合理性 在支护结构安全可靠的前提下 要从工期 材料 设备 人工以及环境保护等方面综合确定具有明显技术经济效果的方案 施工顺利并保证工期 在安全可靠经济合理的原则下 最大限度地满足方便施工 如合理的支撑布置 便于挖土施工 缩短工期 74 规范规定 基坑支护结构应采用以分项系数表示的极限状态设计表达式进行设计 基坑支护结构极限状态可分为下列两类 承载能力极限状态 对应于支护结构达到最大承载能力或土体失稳 过大变形导致支护结构或基坑周边环境破坏 正常使用极限状态 对应于支护结构的变形已妨碍地下结构施工或影响基坑周边的正常使用功能 设计原则 75 一 绪论 5 基坑工程设计原则与设计内容