高层建筑具体施工基坑工程

1、1 基坑工程基坑工程 1.1 基坑工程的内容、设计原则与安全等级基坑工程的内容、设计原则与安全等级 1.1.1 基坑工程的内容基坑工程的内容 v基坑工程勘察； v基坑支护结构(或放坡)的设计与施工； v控制基坑地下水位； v基坑土方工程的开挖与运输； v基坑土方开挖过程中的工程监测； v基坑周围的环境保护。 1.1.2 基坑支护结构的设计原则基坑支护结构的设计原则 v安全可靠满足强度、稳定和变形的要 求，确保基坑施工及周围环境的安全； v经济合理在安全可靠的前提下，从造 价、工期及环境保护等方面经过技术经济 比较，确定最优方案； v施工方便在安全可靠经济合理的原则 下，要考虑施工的可能性和方便

2、施工。 1.1.3基坑支护结构的设计方法基坑支护结构的设计方法 v方法：采用分项系数表示的极限状态设计法。 v极限状态： 1）承载能力极限状态对应于这种极限状态的 是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。 2）正常使用极限状态对应于这种极限状态的 是支护结构的变形已妨碍地下结构施工，或影响 基坑周边环境的正常使用功能。 v所以，支护结构应进行承载力极限状态的计算和 变形验算（对于一级基坑和变形有限制的二级基 坑侧壁）。 1.1.4 安全等级安全等级 v建筑基坑支护技术规程分为三级： 一级 1.1 二级 1.0 三级 0.9 v建筑地基基础工程施工质量验

3、收规范 分为三级： 一级 H 10.0m 二级 7.0 H 10.0m 三级 H 7.0m 1.2 基坑工程勘察基坑工程勘察 1.2.1 岩土勘察岩土勘察 v勘察时间：与建筑地基详勘阶段同步进行。 v勘察范围：取决于开挖深度及场地的岩土 工程条件（取开挖边界外12倍开挖深度， 软土勘察范围尚宜扩大）。 v勘探点间距：1530m。地层变化较大时， 应增加勘探点查明分布规律。 v勘探点深度：不宜小于1倍开挖深度。软土 地区应穿越软土层。 v勘察资料：勘察资料： 1）场地土层的类型、特点、土质性质； 2）基坑及围护墙边界附近，场地填土、暗浜、 古河道及地下障碍物等不良地质现象的分布范围 与深度，表明

4、其对基坑工程的影响； 3）场地浅层潜水和坑底深部承压水的埋藏情 况，土层渗流特性及产生流砂、管涌的可能性； 4）支护结构设计和施工所需土、水指标（物 理指标、抗剪强度指标、土的渗透系数、土的基 床系数指标等）。 1.2.2 水文地质勘察水文地质勘察 v应提供下列情况和数据： 1）地下各含水层的视见水位和静止水位； 2）地下各含水层中水的补给情况和动态变 化情况，与附近水体的连通情况； 3）基坑底以下承压水的水头高度和含水层 的界面； 4）分析施工过程中水位变化对支护结构和 基坑周边环境的影响，提出应采取的措施。 1.2.3 基坑周边环境勘察基坑周边环境勘察 v应包括以下内容： 1）查明影响范围

5、内建（构）筑物类型、层数、基 础类型和埋深、基础荷载大小及上部结构现状； 2）查明基坑周边各类地下设施，包括给水、排水、 电缆、煤气、污水、雨水、热力等管线的分布与 现状； 3）查明基坑四周道路的距离及车辆载重情况； 4）查明场地四周和邻近地区地表水汇流和排泻情 况，地下水管渗漏情况及对基 坑开挖的影响。 v此外，尚应对地下结构设计资料进行收集和了解。 1.3 支护结构设计支护结构设计 1.3.1 支护结构选型支护结构选型 （1）支护结构按其工作机理和围护墙的形式分类：）支护结构按其工作机理和围护墙的形式分类： 水泥土墙式：深层搅拌水泥土桩墙、高压旋喷桩墙 排桩与板墙式：板桩式钢板桩、混凝土板

6、桩、型钢横挡板 排桩式预制混凝土桩、钻孔灌注桩、挖孔 灌注桩 板墙式现浇地下连续墙、预制装配式地下 连续墙 组合式加筋水泥土墙（SMW工法）、高 应力区加筋水泥土 边坡稳定式：土钉墙、喷锚支护 逆作拱墙式： （2）围护墙选型）围护墙选型 1）水泥土墙：）水泥土墙： v工艺工艺深层搅拌法、高压喷射法（造价高）。 v截面形式截面形式格栅形，长宽比2； v优点：优点：坑内无支撑，便于机械化快速挖土；具有防水、防 渗功能（渗透系数107cm/s），比较经济。 v缺点：缺点：坑深6.0m；位移相对较大；墙厚相对较大（与红 线及周围环境有关）。 v适用范围：适用范围：坑深6.0m；基坑侧壁安全等级为二、三

7、级； 地基承载力不宜大于150Kpa。 v置换率置换率淤泥0.8、淤泥质土0.7、一般粘土、砂土 0.6 v相邻桩搭接：相邻桩搭接：200mm v水泥掺入比水泥掺入比（水泥重量/加固土体重量的比值）：12 14 v水泥土强度：水泥土强度：28d无侧限抗压强度qu0.8Mpa 水泥土桩剖面图 水泥土桩平面图 截面型式（格栅式）截面型式（格栅式） 2）钢板桩（槽钢、热轧锁口钢板桩）钢板桩（槽钢、热轧锁口钢板桩） 槽钢槽钢 v 优点：优点：材料来源广；施工简便；可重复使用。 v 缺点：缺点：截面抗弯刚度弱；搭接不严密，不能 完全止水。 v 适用范围：适用范围：深坑4.0m；槽钢长68m，可 设拉锚或

8、支撑。 热轧锁口钢板桩热轧锁口钢板桩 v 截面形式：截面形式：U形、L形、一字形、H形和组合形 v 优点：优点：材料质量稳定；软土地区打设方便；施工 速度快而且简便；有一定的挡水能力；可 重复使用；一般费用较低。 v 缺点：缺点：截面抗弯刚度不够大；用于较深的基坑时 支撑（拉锚）工作量大，否则变形较大； 在透水性较强的土层中不能完全挡水；拔 出时易带土，如处理不当会引起土层位 移，可能危害周围环境。 v 适用范围：适用范围：深坑5.08.0m；与拉锚或支撑道 数有关。 拉森板桩， L L = =9m m 组合密排 钢管对撑 型钢柃条，通长设置 管 拉森板桩， L L = =9m m 组合密排

9、空地 钢管对撑 型钢柃条，通长设置 剖面 WU-WU段 1 100园木对撑800 组合拉森板桩间填筑素砼构造详图 拉森板桩 HKH型钢柃条 素砼，填筑前应 清除板桩面的泥土 3)型钢横挡板型钢横挡板(桩板式支护结构桩板式支护结构) v构成构成:工字钢(或H型钢)+横挡板(衬板)+围檩 +支撑 v适用范围：适用范围：土质较好、地下水位较低的地区。 v工艺：工艺：先打设工字钢（或H型钢），后边挖 土边加设横挡板。施工结束后可拔出 H型钢和回收横挡板。横挡板多用厚 度60mm的木板或预制混凝土薄板。 4）钻孔灌注桩）钻孔灌注桩 v优点：优点：无噪声、无振动、刚度大，抗弯能 力强，变形较小。 v缺点：

10、缺点：工期长，造价高。 v适用范围：适用范围：用于一、二、三级基坑；坑深 715m（悬壁式5m）；一般加设 内支撑或（拉锚）；桩径600 1000mm。 v灌注桩复合支护形式：灌注桩复合支护形式：灌注桩搅拌桩止 水帷幕、灌注桩高压旋喷桩止水 帷幕、双排灌注桩、灌注桩土钉 支护等。 图1-11 连拱式支护结构 5）挖孔桩（矩形、异形截面）挖孔桩（矩形、异形截面） v优点：优点：便于检验土层；可多桩同时施工； 桩身直径大。 v缺点：缺点：施工条件差；劳动强度大。 v适用范围：适用范围：宜用于土质较好地区。 v注意：注意：地下水位较高时应注意挡水；抽水 时应注意对邻近地面建筑的影响； 注意流砂流泥的

11、影响。 6）地下连续墙）地下连续墙 v优点：优点：施工时对周围环境影响小；能紧邻 建筑物施工（200mm）；刚度大、整体性 好；变形小；能实现两墙合一；可采用逆 作法施工。 v缺点：缺点：费用相对较高；接头构造复杂；泥 浆多。 v适用范围：适用范围：多用于12m以上的基坑；用于 一、二、三级基坑；墙厚一般600 1200mm。 地下连续墙剖面图 支撑 图1-16 被动土区注浆加固 注浆 加固 围檩500700 支撑500*700 圈梁500*800 -8.30m 0.00 被动区加固被动区加固 一 层 地 板 地 下 连 续 墙 临 时 支 柱 灌 注 桩 主 体 施 工 接 头 处 图 2-

12、17逆 作 法 的 施 工 工 艺 7）加筋水泥土墙（）加筋水泥土墙（SMW工法）工法） v优点：优点：具有受力和抗渗两种功能；H型钢用 后可拔出重复使用，构造简单，施工速度 快，成本低。 v适用范围：适用范围：多用于810基坑；用于一、二、 三级基坑；水泥掺入比达20。 v我省目前做法是浆H型钢插到搅拌桩外 8）土钉墙）土钉墙 v优点：优点：经济；施工方便； v缺点：缺点：需分层挖土；对周围环境影响大； 变形大。 v适用范围：适用范围：基坑深度小于12m（我省规定 软土基坑深度小于4m）；适用于二、三级 非软土场地。 48x2.5锚管1.5m,l=9.0m =10,=90mm，F=70KN

13、C20喷射砼厚80mm 钢筋网6250250 泄水孔 200 x250排水沟 凝灰岩残积砂质粘性土: 19.2，C25.5.0， =23.7 全风化凝灰岩: 20.5 土钉墙 48x2.5锚管1.5m,l=9.0m =10,=90mm，F=70KN 48x2.5锚管1.5m,l=9.0m =10,=90mm，F=70KN 48x2.5锚管1.5m,l=9.0m =10,=90mm，F=70KN 泄水孔 土层参数 复合土钉墙的种类 搅拌桩(旋喷桩)止水帷幕 喷射砼面层 预应力锚杆 土钉 搅拌桩(旋喷桩)止水帷幕 喷射砼面层 土钉 a 土钉墙+止水帷幕+预应力锚杆 b 土钉墙+止水帷幕 喷 射 砼

14、 面 层 预 应 力 锚 杆 土 钉 各种微型桩 喷射砼面层 土钉 c 土钉墙+预应力锚杆 d 土钉墙+微型桩 种类续种类续1 搅 拌 桩 止 水 帷 幕 喷 射 砼 面 层 微 型 桩 预 应 力 锚 杆 土 钉 插 筋 (或 工 字 钢 ) 喷 射 砼 面 层 搅 拌 桩 止 水 帷 幕 土 钉 预 应 力 锚 杆 e 土钉墙+止水帷幕+微型桩+ 预应力锚杆 f f 土钉墙土钉墙+ +止水帷幕插筋止水帷幕插筋+ +预应力锚杆预应力锚杆 种类续种类续2 9）逆作拱墙）逆作拱墙 v平面形式：平面形式：圆形闭合拱圈、椭圆形闭合拱圈和组 合拱圈。 v拱墙截面形式：拱墙截面形式：Z字型拱墙、Z字型拱

15、墙叠合、Z 字型拱墙肋梁、加厚肋壁。 v适用范围：适用范围：三级基坑；拱墙轴线的矢跨比不宜小 于1/8；基坑深度不宜大于12m；淤泥和淤泥质土 场地不宜应用；地下水位高于基坑地面时，应采 用降水或截水措施。 v技术要求：技术要求：圆形拱墙壁厚不宜小于400mm，其它 拱墙壁厚不宜小于500mm，混凝土强度等级不宜 低于C25，拱墙水平方向应通长双面配筋，钢筋 总配筋率不小于0.7%。拱墙在水平方向分段施工， 垂直方向分层施工，施工应错开。 10)、土钉PHC管桩复合支护 11）LXK工法工法 悬臂式水泥土加筋支护结构悬臂式水泥土加筋支护结构 水泥土加筋地下连续墙水泥土加筋地下连续墙+水泥土地锚

16、三角形支护结构水泥土地锚三角形支护结构 门架式加筋水泥土桩支护结构门架式加筋水泥土桩支护结构 加筋水泥土桩墙加筋水泥土桩墙+多排水泥土地锚支护结构多排水泥土地锚支护结构 加筋水泥土与锚杆、土钉支护加筋水泥土与锚杆、土钉支护 钢花管式水泥土地锚钢花管式水泥土地锚 注浆搅拌式水泥土地锚注浆搅拌式水泥土地锚 旋喷法形成水泥土地锚旋喷法形成水泥土地锚 土体锚杆的施工方法及其所采用的锚杆组合件土体锚杆的施工方法及其所采用的锚杆组合件 后仰锚拉钢桩支护方案后仰锚拉钢桩支护方案-后仰钢桩与伞形扩孔地锚结合后仰钢桩与伞形扩孔地锚结合 （3）支撑体系选型）支撑体系选型 支撑分类：支撑分类： v内支撑内支撑受力合

17、理、安全可靠、变形小， 但挖土和地下室结构施工不便，一般需要 换撑。 v外支撑外支撑（拉锚、土锚、锚杆）挖土方 便，但用于软土场地变形较大，易超出红 线。 1）内支撑）内支撑 v内支撑体系：内支撑体系：冠梁或腰梁（围檩）、支撑 （对撑、角撑）和立柱。 v内支撑按照材料分为：内支撑按照材料分为：钢支撑和混凝土支撑， 多道支撑时钢与混凝土混合使用。 钢支撑钢支撑 v钢管支撑：钢管支撑：用609钢管，壁厚：10、12、14mm， v型钢支撑型钢支撑：用H型钢。纵横交叉部位采用上下叠 交固定或专门“十”定型接头。 v优点：优点：安拆方便、速度快，能尽快发挥支撑作用， 减少时间效应，围护变形小，可重复使

18、用，多为 租赁方式，便于专业化施工；可以施加预紧力。 v缺点：缺点：整体刚度相对较弱，支撑间距相对较小， 由于两个方向施加预紧力，使纵、横向支撑的连 接处处于铰接状态。 混凝土支撑混凝土支撑 v优点：优点：形状多样性（直线、曲线等）；可 进行优化布置；整体刚度大；围护变形小； 截面和配筋可根据需要设计。 v缺点：缺点：支撑成形和发挥作用时间长；一次 性，不能重复利用；拆撑相对困难。 立柱立柱 v对平面尺寸大的基坑， 在支撑交叉点处需设 立柱。 v立柱构造：四个角钢 组成的格构式钢柱、 圆钢管或型钢。 2）内支撑布置）内支撑布置 综合考虑下列因素：综合考虑下列因素： v基坑平面形状、尺寸和开挖深度； v基坑周围环境保护要求和邻近地下工程的施工情 况； v主体工程地下结构的布置； v土方开挖和主体工程地下结构的施工顺序和施工 方法。