土方與基坑支護工程

基坑支護工程主講：劉德良編寫：李海濤時間：2009年2月基坑支護設計《建筑基坑支護技術規(guī)程》（JGJ120-99）規(guī)定，基坑支護結構應采用以分項系數(shù)表示的極限狀態(tài)設計方法進行設計?；又ёo結構極限狀態(tài)可分為下列兩類：承載能力極限狀態(tài):對應于支護結構達到最大承載能力或土體失穩(wěn)、過大變形導致支護結構或基坑周邊環(huán)境破壞；正常使用極限狀態(tài)：對應于支護結構的變形已妨礙地下結構施工或影響基坑周邊環(huán)境的正常使用功能。一、基坑支護結構的極限狀態(tài)二、基坑支護結構的安全等級安全等級破壞結果重要性系數(shù)γ一級支護結構破壞、土體失穩(wěn)或過大變形對基坑周邊環(huán)境及地下結構施工影響很嚴重1.10二級支護結構破壞、土體失穩(wěn)或過大變形對基坑周邊環(huán)境及地下結構施工影響一般1.00三級支護結構破壞、土體失穩(wěn)或過大變形對基坑周邊環(huán)境及地下結構施工影響不嚴重0.90《建筑基坑支護技術規(guī)程》（JGJ120-99）規(guī)定，基坑側(cè)壁的安全等級分為三級，如下表所示：支護結構（包括圍護墻和支撐）按其工作機理和圍護墻的形式可分為下列幾種類型：水泥土擋墻式——深層攪拌水泥土擋墻、高壓旋噴樁墻排樁與板墻式——板樁式：鋼板樁、混凝土板樁、型鋼橫擋板排樁式：鋼管樁、預制混凝土樁、鉆孔灌注樁、挖孔灌注樁

板墻式：現(xiàn)澆地下連續(xù)墻、預制裝配式地下連續(xù)墻組合式：加筋水泥土樁、高壓力區(qū)加筋水泥土墻邊坡穩(wěn)定式——土釘墻、噴罐支護逆作拱墻式三、支護結構的類型和組成《建筑基坑支護技術規(guī)程》JGJ120-99規(guī)定四、支護結構的選型1、周邊建筑物與支護結構相互影響應考慮的主要因素：基礎與基坑的距離建筑物層數(shù)基礎型式基礎埋深周邊建筑物荷載對支護結構的作用基坑開挖對周邊建筑物的影響五、支護結構設計之前應考慮的主要影響因素2、重點考慮的地下管線類型及影響按破壞后果燃氣、供水、電力、通訊、熱力等管線按對支護結構影響程度污水、雨水、有滲漏的供水等管線3、施工及道路車輛荷載的影響施工荷載應合理取值車輛荷載的作用范圍4、幾種特殊的地下水條件地下管線漏水；層間水的滲流特性分層水；前期降水對沉降的影響；承壓水引起的基底突涌。1、《建筑地基基礎設計規(guī)范》（GB50007-2002）第9.1.3條規(guī)定基坑開挖與支護設計應包括下列內(nèi)容：支護體系的方案技術經(jīng)濟比較和選型；支護結構的強度，穩(wěn)定和變形計算；基坑內(nèi)外土體的穩(wěn)定性驗算；基坑降水或止水帷幕設計以及圍護墻的抗?jié)B設計；基坑開挖與地下水變化引起的基坑內(nèi)外土體的變形及其對基礎樁，鄰近建筑物和周邊環(huán)境的影響；基坑開挖施工方法的可行性及基坑施工過程中的監(jiān)測要求。六、支護結構設計內(nèi)容2、《建筑基坑支護技術規(guī)程》（JGJ120-99）第3.1.6條規(guī)定：根據(jù)承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的設計要求，基坑支護應按下列規(guī)定進行計算和驗算：（1）基坑支護結構均應進行承載能力極限狀態(tài)的計算，計算內(nèi)容應包括：根據(jù)基坑支護形式及其受力特點進行土體穩(wěn)定性計算；基坑支護結構的受壓、受彎、受剪承載力計算；當有錨桿或支撐時，應對其進行承載力計算和穩(wěn)定性驗算。（2）對于安全等級為一級及對支護結構變形有限定的二級建筑基坑側(cè)壁，尚應對基坑周邊環(huán)境及支護結構變形進行驗算。（3）地下水控制計算和驗算：抗?jié)B透穩(wěn)定性驗算；基坑底突涌穩(wěn)定性驗算；根據(jù)支護結構設計要求進行地下水位控制計算?；又ёo結構的施工一、一般規(guī)定1、在基坑(槽)或管溝工程等開挖施工中，現(xiàn)場不宜進行放坡開挖，當可能對鄰近建(構)筑物、地下管線、永久性道路產(chǎn)生危害時，應對基坑(槽)、管溝進行支護后再開挖。2、基坑(槽)、管溝開挖前應做好下述工作：應制定施工方案、環(huán)境保護措施、監(jiān)測方案，經(jīng)審批后方可施工。應對降水、排水措施進行設計，系統(tǒng)應經(jīng)檢查和試運轉(zhuǎn)，一切正常時方可開始施工。對圍護結構的驗收合格后方可進行土方開挖。3、土方開挖的顧序、方法必須與設計工況相一致，并遵循“開槽支撐，先撐后挖，分層開挖，嚴禁超挖”的原則。4、基坑(槽)、管溝的挖土應分層進行。在施工過程中基坑(槽)、管溝邊堆置土方不應超過設計荷載，挖方時不應碰撞或損傷支護結構、降水設施。5、基坑(槽)、管溝土方施工中應對支護結構、周圍環(huán)境進行觀察和監(jiān)測，如出現(xiàn)異常情況應及時處理，待恢復正常后方可繼續(xù)施工。6、基坑(槽)、管溝開挖至設計標高后，應對坑底進行保護，經(jīng)驗槽合格后，方可進行墊層施工。對特大型基坑，宜分區(qū)分塊挖至設計標高，分區(qū)分塊及時澆筑墊層。必要時，可加強墊層。7、基坑(槽)、管溝土方工程驗收必須確保支護結構安全和周圍環(huán)境安全為前提。1、一般規(guī)定用于基坑開挖施工應采取從上到下分層修建的施工工序；應在地表和支護內(nèi)部設置適宜的排水系統(tǒng)以導地表徑流和地表、地下滲透水；應隨開挖隨支護，以減少邊坡變形；土釘支護用于軟土中,基坑開挖深度不宜超過6.0m；在不良土體中施工時，宜采用土釘一預應力錨桿、土釘一止水樁等復合土釘支護。二、錨桿及土釘墻施工2、土釘支護設計及構造應符合下列規(guī)定：土釘支護墻面坡度不宜大于1：0.1；土釘必須和面層有效連接，應設置承壓板或加強鋼筋等構造措施，承壓板或加強鋼筋應與土釘螺栓連接或鋼筋焊接連接；土釘?shù)拈L度宜為開挖深度的0.8～1.5倍，密實砂土可取低值，軟土應取高值且大于1.2；間距宜為1.0～2.0m，與水平面夾角宜為5一20度；土釘鋼筋宜采用Ⅱ，Ⅲ級鋼筋，鋼筋直徑宜為16—32mm，鉆孔直徑宜為70～120mm；

注漿材料宜采用水泥漿或水泥砂漿，其強度等級不宜低于M10；噴射混凝土面層宜配置鋼筋網(wǎng)，鋼筋直徑宜為6～1Omm，間距宜為150—300mm噴射混凝土強度等級不宜低于C20，面層厚度不宜小于80mm；坡面上下段鋼筋網(wǎng)搭接長度應大于300mm。3、錨桿應符合下列規(guī)定：錨桿錨固體上下排的間距不宜小于2.5m，水平的間距不宜小于1.5m。錨桿錨固體覆土厚度不宜小于4.0m。傾角以15°-35°為宜；錨桿宜用普通低碳鋼，錨桿的長度超過10m，中部應設張緊器．錨桿的受拉材料可采用鋼筋或鋼絞線，選用時要根據(jù)錨桿使用年限，同時要考慮鋼材年銹蝕量(取0.03～0.04mm／y)。123復合土釘墻技術是90年代研究成功的一項深基坑支護技術。是將普通土釘墻與一種或幾種單項支護技術或截水技術有機組合成的符合支護截水體系。分為加強型土釘墻、截水型土釘墻、截水加強型土釘墻。1、機械邊坡修整、開挖2、土釘成孔3、混凝土加固4、復合土釘墻施工工藝5476適用范圍：可用于回填土、淤泥質(zhì)土、粘性土、砂土、粉土層等；可在不降水條件下采用，解決了由環(huán)境限制不宜人工降水的難題；也可垂直開挖與支護，在狹小場地方便施工；在深度20米內(nèi)的深基坑均可靈活、合理的推廣使用。目前在北京、上海、深圳、廣州、浙江、南京、武漢等地廣泛應用。4、鋪設鋼筋網(wǎng)5、井點降水與噴射混凝土6、土釘成孔7、管內(nèi)混凝土注漿4、土釘成孔施工宜符合如下規(guī)定：孔深允許偏差±50mm；孔徑允許偏差±5mm孔距允許偏差±5Omm；成孔傾角偏差±5％。5、噴射混凝土作業(yè)應符合下列規(guī)定：噴射作業(yè)應分段進行，同一分段內(nèi)噴射順序應自下而上，一次噴射厚度不宜小于40mm；噴射混凝土時，噴頭與受噴面應保持垂直，距離宜為O.6～1.Om，噴射混凝土終凝2h后，應噴水養(yǎng)護，養(yǎng)護時間根據(jù)氣溫確定，宜為3～7h。

6、噴射混凝土面層中的鋼筋網(wǎng)鋪設應符合下列規(guī)定：鋼筋網(wǎng)應在噴射一層混凝土后鋪設，鋼筋保護層厚度不宜小于20mm；采用雙層鋼筋網(wǎng)時，第二層鋼筋網(wǎng)應在第凝土覆蓋后鋪設；鋼筋網(wǎng)與土釘應連接牢固。7、土釘注漿材料應符合下列規(guī)定：注漿材料宜選用水泥漿或水泥砂漿；水泥漿的水灰比宜為0.5，水泥砂漿配合比宜為1.1～1.2(重量比)，水灰比宜為0.38～0.45。8、注漿作業(yè)應符合以下規(guī)定：注漿前應將孔內(nèi)殘留或松動的雜土清除干凈；注漿時，注漿管應插至距孔底250～500mm處，孔口部位宜設置止?jié){塞及排氣管；土釘鋼筋應設定位支架。9、土釘支護應按下列規(guī)定進行質(zhì)量檢測：土釘采用抗拉試驗檢測承載力，同一條件下，不宜少于土釘總數(shù)的1％，且不應少于3根；墻面噴射混凝土厚度應采用鉆孔檢測，不應少于3點。項序檢查項目允許偏差或允許值檢查方法單位數(shù)值主控項目1錨桿土釘長度mm±30用鋼尺量2錨桿鎖定力設計要求現(xiàn)場實測一般項目1錨桿或土釘位置mm±100用鋼尺量2鉆孔傾斜度°±1測鉆機傾角3漿體強度設計要求試樣送檢4注漿量大于理論計算漿量檢查計量數(shù)據(jù)5土釘墻面厚度mm±10用鋼尺量6墻體強度設計要求試樣送檢錨桿及土釘墻支護工程質(zhì)量檢驗標準三、內(nèi)支撐體系施工內(nèi)支撐體系包括腰（冠）梁、支撐和立柱。其施工應符合下述要求：（1）支撐結構的安裝與排除順序，應同基坑支護結構的計算工況一致。必須嚴格遵守先支撐后開挖的原則。（2）立柱穿過主體結構底板以及支撐結構穿越主體結構地下室外墻的部位，應采用止水構造措施。內(nèi)支撐主要分鋼支撐與鋼筋混凝土支撐兩類。（1）鋼支撐施工鋼支撐常用H型鋼支撐與鋼管支撐。當基坑平面尺較大時，支撐長度超過15m時，需設立柱來支撐水平支撐。立柱通常用鋼立柱，長細比一般小于25，立柱最好做成格構式。鋼立柱不能支撐于地基上，而需支撐在立柱樁上。鋼支撐皆用鋼腰梁，鋼腰梁多用H型鋼或雙拼槽鋼等，通過設于圍護墻上的鋼牛腿或錨固于墻內(nèi)的吊筋加以固定。鋼腰梁分段長度不宜小于支撐間距的2倍。鋼支撐受力構件的長細比不宜大于75，聯(lián)系構件的長細比不宜大于120。（2）混凝土支撐施工混凝土支撐亦多用鋼立柱，立柱與鋼支撐相同。腰梁與支撐整體澆筑，在平面內(nèi)形成整體。位于圍護墻頂部的冠梁，多與圍護墻體澆筑，位于樁身處的腰梁亦通過樁身預埋筋和吊筋加以固定。支撐受力鋼筋在腰梁內(nèi)錨固長度要不小于30d。要待支撐混凝土強度達到不小于80%設計強度時，才允許開挖支撐以下的土方。支撐和腰梁澆筑時的底模，挖土開始后要及時去除。支撐如穿越外墻，要設止水片。在澆筑地下室結構時如要換撐，亦需底板、樓板的混凝土強度達到不小于設計強度的80%以后才允許換撐。鋼、混凝土支撐系統(tǒng)工程質(zhì)量檢驗標準項序檢查項目允許偏差或允許值檢查方法單位數(shù)值主控項目1支撐位置：標高平面㎜㎜30100水準儀鋼尺量2預加應力kN±50油泵讀數(shù)或傳感器一般項目1腰梁（圍檁）標高㎜30水準儀2立柱樁3立柱位置：標高平面㎜㎜3050水準儀鋼尺量4開挖超深（開槽放支撐不在此范圍）㎜＜200水準儀5支撐安裝時間設計要求用鐘表估測鋼管支撐型鋼支撐逆作樓板支撐鋼筋混凝土支撐金港大廈腰梁深基坑的監(jiān)測1、基坑開挖前應作出系統(tǒng)的開挖監(jiān)控方案，監(jiān)控方案應包括監(jiān)控目的、監(jiān)測項目、監(jiān)控報警值、監(jiān)測方法及精度要求、監(jiān)沒點的布置、監(jiān)測周期、工序管理和記錄制度以及信息反饋系統(tǒng)等。2、監(jiān)測點的布置應滿足監(jiān)控要求，從基坑邊緣以外1~2倍開挖深度范圍內(nèi)的需要保護物體均應作為監(jiān)控對象。3、位移觀測基準點數(shù)量不應少于兩點，且應設在影響范圍以外。

一、一般規(guī)定4、監(jiān)測項目在基坑開控前應測得初始值，且不應少于兩次。5、基坑監(jiān)測項目的監(jiān)控報警值應根據(jù)監(jiān)測對象的有關規(guī)范及支護結構設計要求確定。6、各項監(jiān)測的時間間隔可根據(jù)施工進程確定。當變形超過有關標準或監(jiān)測結果變化速率較大時，應加密觀測次數(shù)。當有事故征兆時，應連續(xù)監(jiān)測。7、基坑開挖監(jiān)測過程中，應根據(jù)設計要求提交階段性監(jiān)測結果報告?；悠矫婧透叱瘫O(jiān)控點的測量。監(jiān)測巖土體所受到的施工作用、各類荷載的大小，以及在這些荷載作用下巖土和擋土支護結構的變形性狀。擋土支護結構和邊坡土體的應力測量。監(jiān)測深基坑開挖后對周圍環(huán)境的影響。地下水動態(tài)。二、監(jiān)測對象與內(nèi)容監(jiān)測工作應嚴格按監(jiān)測任務書執(zhí)行。監(jiān)測數(shù)據(jù)必須可靠。監(jiān)測必須及時。應按照工程具體情況預先設定報警標準。應有完整的觀測記錄、圖表、曲線和監(jiān)測報告。三、監(jiān)測的基本要求1、地表沉降觀測需要預設的點位有：測區(qū)外穩(wěn)定地段建立三個基準點組成水準網(wǎng)；測區(qū)內(nèi)適量的觀測基點；重點部位的觀測點。基準點與觀測基點的簡易做法是，在混凝土墩上插一短鋼筋使其固定，鋼筋出露3—5公分，鋼筋頭上刻出十字絲，十字交叉點可作為基準點或觀測基點。觀測點可用射釘槍打入坑邊、路面等觀測部位來設置。四、監(jiān)測點位預埋2、支護樁頂水平位移觀測需要預設的點位有：控制點、基準點與觀測點?？刂泣c與基準點的埋設方法與上同，或可使用同一點。水平位移觀測點可在制作鋼筋籠時一根主筋長出3—5公分，在上面定點即可。3、深層水平位移觀測(測斜)在預定位置鉆孔埋設或在支護樁內(nèi)綁扎固定隨樁埋設，PVC測斜管直徑為70mm，埋深通常與樁長相同或略短，管內(nèi)有互成90°的四個導槽，埋設時使其中一對互成180°的導槽與土體變形方向一致（與基坑邊垂直），并將開口封好。在預定位置鉆孔埋設或在支護樁內(nèi)綁扎固定埋設時使其中一對互成180°的導槽與土體變形方向一致（與基坑邊垂直），并將開口封好4、土壓力、孔隙水壓力量測使用鋼弦式土壓力盒，在埋設位置處先鉆孔，再將土壓力盒固定在導管上埋入孔中，土壓力盒光面朝向土面，用細砂填塞縫隙。測量導線引出地面并用軟管套PVC管固定保護。鋼弦式土壓力盒

使用鋼弦式孔隙水壓力計，在埋設位置處先鉆孔。埋設前將孔壓計浸入清水中24小時以上，檢查其防水絕緣性能，然后放入鉆孔中，用細砂填塞縫隙，測量導線引出