深基坑支护技术课件

深基深基坑支坑支护技技术 一、绪论一、绪论 二、深层搅拌支护二、深层搅拌支护 三、排桩支护三、排桩支护 四、地下连续墙支护四、地下连续墙支护一、绪论1.深基坑工程具有的特点：1.1建筑趋向高层化，基坑向大深度方向发展；1.2基坑开挖面积大，长度与宽度有的达数百米，给支撑系统带来较大的难度；1.3在软弱的土层中，基坑开挖会产生较大的位移和沉降，对周围建筑物、市政设施和地下管线造成影响；1.4深基坑施工工期长、场地狭窄，降雨、重物堆放等对基坑稳定性不利；1.5在相邻场地的施工中，打桩、降水、挖土及基础浇注混凝土等工序会相互制约与影响，增加协调工作的难度。一、绪论2.深基坑开挖的分类、工作内容与程序2.1深基坑开挖的分类根据场地条件、施工、开挖方法，可分为无支护开挖和有支护开挖。2.2开挖方式及内容无支护有支护降水工程土方开挖地基加固及土坡护面围护结构支撑件系土方开挖降水工程地基加固监测环境保护一、绪论3.深基坑开挖与支护工程的工作内容与程序深基坑开挖与支护工程委托勘察单位岩土工程勘测及调查场地的工程地质及水文地质勘察对周围环境的调查对深基坑开挖与支护方案的建议基坑是否降水及降水方案勘察报告施工招标基坑开挖、支护、降水等技术方案及造价、工期的比较一、绪论检测方法开挖方法支护方法降水方法可能引发的事故及防治对周围环境的影响工期造价确定施工单位初定方案基坑深度超7时，应经专家委员会审批支护结构设计，降水设计设计单位一、绪论施工单位基坑开挖、支护、降水的施工组织设计基坑开挖、支护、降水的施工的实施监测对可能发生的险情的应急处理基础施工基础工程施工总结基础工程竣工回填、支护结构回收验收YN深基坑开挖与支护工程的工作内容与程序一、绪论4.支护结构的设计原则与类型4.1支护结构设计的原则：4.1.1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；4.1.2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方案；4.1.3施工便利并保证工期：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。一、绪论4.2支护结构的类型：4.2.1深层搅拌水泥土挡墙：将土和水泥强制拌和成水泥土桩，结硬后成为具有一定强度的整体壁状挡墙，用于开挖深度36的基坑；4.2.2钢板桩：用槽钢正反扣搭接组成，或用型和型截面的锁口钢板桩。用于开挖深度310的基坑.4.2.3钢筋混凝土板桩：桩长612，打至地下后，顶部浇筑钢筋混凝土圈梁后，设置一道支撑或拉锚，用于开挖深度36的基坑。4.2.4钻孔灌注桩挡墙：直径6001000，桩长1530，组成排桩式挡墙，顶部浇筑钢筋混凝土圈梁，用于开挖深度613的基坑；4.2.5地下连续墙：在地下成槽后，浇筑混凝土，建造具有较高强度的钢筋混凝土挡墙，用于开挖深度达10以上的基坑或施工条件较困难的情况一、绪论5.目前支护结构设计施工中的一些问题5.1设计方面：对地质资料（包括流砂、暗沟、洞穴、承压水层等）了解清楚，查明周围各种地下管线、建筑物或构筑物的使用要求。根据基坑的开挖深度选择合适的围护结构域支撑系统。支撑类型常用井字形加角撑、圆形、椭圆形钢筋混凝土环梁封闭式框架支撑结构。目前对深大基坑支撑体系的材料常采用钢筋混凝土由于在拆除时需要爆破，使用受到限制。因此，对深大基坑，有用钢结构逐步取而代之的趋势。5.2施工方面：在施工中发生事故的原因大致是施工质量问题、超挖问题、施工管理问题等。5.2.1支撑结构不合理，施工质量差。如钢管支撑支点数量少，联接不牢固；有的钢管与斜撑、支撑焊接质量不好，经常发生焊缝拉裂；有的钢管使用多年，壁厚变薄，结果部分钢管变形大，节点遭破坏，而后整体破坏。一、绪论5.2.2超挖是基坑施工中的“大敌”，有些工程没有做到先撑后挖，而是一挖到底、先挖后撑的不良施工方法，往往会发生险情甚至事故。5.2.3现场施工管理，往往是工程总包一家、支撑系统一家和开挖土方一家，三家如何协调稍有疏忽就会出事。管理上层层分包、多层分包，更容易发生偷工减料而引起事故。5.3监测方面：深基坑施工中的监测工作是指导施工、避免事故发生的必要措施，也是进行信息化施工的手段；监测也是检验设计理论的正确性和发展设计理论的重要依据。一、绪论6.作用于支护结构的荷载6.1作用于一般结构上的荷载为：6.1.1永久荷载（恒荷载）：在结构使用期间，其值不随时间变化，或其变化值与平均值相比可以忽略不计的荷载。如结构自重、土压力等。6.1.2可变荷载（活荷载）：在结构使用期间，其值随时间变化，且其变化值与平均值相比不可以忽略的荷载。如楼面活载、汽车、吊车及堆载等。6.1.3偶然荷载：在结构使用期间不一定出现，但一旦出现，其值很大且持续时间较短的荷载。如地震力、爆炸力及撞击力等。一、绪论 6.2作用于支护结构上的荷载主要有：6.2.1土压力；6.2.2水压力；6.2.3影响区范围内的建筑物、结构物荷载；6.2.4施工荷载：汽车、吊车及场地堆载等；6.2.5若支护作为主体结构的一部分时，应考虑地震力；6.2.6温度影响和混凝土收缩引起的附加荷载。深基坑支护深基坑支护深基坑支护深基坑支护深基坑支护深基坑支护二、深层搅拌桩支护1.深层搅拌桩：是加固软土地基的一种新方法，它是利用水泥、石灰等材料作为固化剂，通过深层搅拌机械，将软土和固化剂（浆液或粉体）强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度桩体。2.深层搅拌法最适宜于：各种成因的饱和软粘土，包括淤泥、淤泥质土、粘土和粉质粘土等。加固深度从数米至5060米，国内最大深度可达1518米。一般认为含有高岭石、多水高岭石与蒙脱石等粘土矿物的软土加固效果较好，含有伊利石、氯化物等粘性土以及有机质含量高、酸碱度PIH值较低的粘性土加固效果较差。二、深层搅拌桩支护3.深层搅拌桩支护的设计原则：3.1技术先进；3.2施工可行；3.3安全可靠；3.4经济合理。4.深层搅拌桩支护的设计时应考虑的因素：4.1基坑的几何尺寸、形状、开挖深度；4.2工程地质、水文地质条件、土层分布及物理力学性质、地下水情况；4.3支护结构所受的荷载及大小；4.4基坑周围的环境、建筑、道路交通及地下管线情况。二、深层搅拌桩支护5.深层搅拌桩支护结构：是 将搅拌桩相互搭接而成，平面布置可采用壁状体。若壁状的挡墙宽度不够时，可加大宽度，做成格栅状支护结构。如下图。图5-1壁状支护结构二、深层搅拌桩支护 目前常采用双头搅拌机进行施工，一个头搅拌的桩体直径为700，两个头搅拌轴间的距离为500，搅拌桩之间的搭接距离为200.42002500基坑图5-2格栅状水泥挡土结构的平面图二、深层搅拌桩支护6.搅拌桩支护结构的断面型式：图6-1图6-2图6-3图6-4图6-14 搅拌桩支护结构4种断面型式旋喷桩现场旋喷桩施工旋喷桩施工旋喷桩施工旋喷桩施工深深层搅拌水泥土拌水泥土围护墙 深层搅拌水泥土围护墙:是采用深层搅拌机就地将土和输入的水泥浆强行搅拌,形成连续搭接的水泥土柱状加固体挡墙。水泥土围护墙优点:由于一般坑内无支撑,便于机械化快速挖土;具有挡土、止水的双重功能;一般情况下较经济;施工中无振动、无噪音、污染少、挤土轻微,因此在闹市区内施工更显出优越性。水泥土围护墙的缺点:首先是位移相对较大,尤其在基坑长度大时,为此可采取中间加墩、起拱等措施以限制过大的位移;其次是厚度较大,只有在红线位置和周围环境允许时才能采用,而且在水泥土搅拌桩施工时要注意防止影响周围环境。高高压旋旋喷桩高压旋喷桩:所用的材料亦为水泥浆,它是利用高压经过旋转的喷嘴将水泥浆喷入土层与土体混合形成水泥土加固体,相互搭接形成排桩,用来挡土和止水。高压旋喷桩的特性：施工费用要高于深层搅拌水泥土桩,但其施工设备结构紧凑、体积小、机动性强、占地少,并且施工机具的振动很小,噪音也较低,不会对周围建筑物带来振动的影响和产生噪音等公害,它可用于空间较小处,但施工中有大量泥浆排出,容易引起污染。对于地下水流速过大的地层,无填充物的岩溶地段永冻土和对水泥有严重腐蚀的土质,由于喷射的浆液无法在注浆管周围凝固,均不宜采用该法。基坑支基坑支护的的设计要求要求 基坑支护作为一个结构体系，应要满足稳定和变形的要求，即通常规范所说的两种极限状态的要求，即承载能力极限状态和正常使用极限状态。所谓承载能力极限状态，对基坑支护来说就是支护结构破坏、倾倒、滑动或周边环境的破坏，出现较大范围的失稳。一般的设计要求是不允许支护结构出现这种极限状态的。而正常使用极限状态则是指支护结构的变形或是由于开挖引起周边土体产生的变形过大，影响正常使用，但未造成结构的失稳。基坑支基坑支护的的设计要求要求基坑支护设计相对于承载力极限状态要有足够的安全系数，不致使支护产生失稳，而在保证不出现失稳的条件下，还要控制位移量，不致影响周边建筑物的安全使用。因而，作为设计的计算理论，不但要能计算支护结构的稳定问题，还应计算其变形，并根据周边环境条件，控制变形在一定的范围内。槽槽钢钢板板桩 槽钢钢板桩：是一种简易的钢板桩围护墙,由槽钢正反扣搭接或并排组成。槽钢长68m,型号由计算确定。槽钢钢板桩特点:槽钢具有良好的耐久性,基坑施工完毕回填土后可将槽钢拔出回收再次使用;施工方便,工期短;不能挡水和土中的细小颗粒,在地下水位高的地区需采取隔水或降水措施;抗弯能力较弱。槽钢钢板桩多用于：深度4m的较浅基坑或沟槽,顶部宜设置一道支撑或拉锚;支护刚度小,开挖后变形较大。槽钢钢板桩槽钢钢板桩支护钢筋混凝土板筋混凝土板桩 钢筋混凝土板桩具有施工简单、现场作业周期短等特点,曾在基坑中广泛应用,但由于钢筋混凝土板桩的施打一般采用锤击方法,振动与噪音大,同时沉桩过程中挤土也较为严重,在城市工程中受到一定限制。此外,其制作一般在工厂预制,再运至工地,成本较灌注桩等略高。但由于其截面形状及配筋对板桩受力较为合理并且可根据需要设计,目前已可制作厚度较大(如厚度达500mm 以上)的板桩,并有液压静力沉桩设备,故在基坑工程中仍是支护板墙的一种使用形式。打拔桩打拔桩钻孔灌注桩围护墙是排桩式中应用最多的一种,在我国得到广泛的应用。其多用于坑深715m 的基坑工程,在我国北方土质较好地区已有89m 的臂桩围护墙。钻孔灌注桩支护墙体的特点有:施工时无振动、无噪音等环境公害,无挤土现象,对周围环境影响小;墙身强度高,刚度大,支护稳定性好,变形小;当 工程桩也为灌注桩时,可以同步施工,从而施工有利于组织、方便、工期短;桩间缝隙易造成水土流失,特别时在高水位软粘土质地区,需根据工程条件采取注浆、水泥搅拌桩、旋喷桩等施工措施以解决挡水问题;适用于软粘土质和砂土地区,但是在砂砾层和卵石中施工困难应该慎用;桩与桩之间主要通过桩顶冠梁和围檩连成整体,因而相对整体性较差,当在重要地区,特殊工程及开挖深度很大的基坑中应用时需要特别慎重。钻孔灌注桩钻孔灌注桩三、排桩支护1.排桩支护适用范围：基坑开挖时，对不能放坡或由于场地限制不能采用搅拌桩支护，开挖深度在610左右时，采用排桩支护。2.排桩支护可分为：钻孔灌注桩、人工挖孔桩、预制钢筋混凝土板桩和钢板桩等。3.排桩支护结构可分为：柱列式排桩支护连续排桩支护组合式排桩支护三、排桩支护 3.1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。3.2在软土中不能形成土拱，应采用 连续密排，密排的钻孔桩可互相搭 接，或在桩身混凝土尚未形成时，在相邻桩之间做一根素混凝土树根 桩把钻孔桩排连起来。也可以采用钢板桩、钢筋混凝土 板桩。柱列式排桩支护连续排桩支护树根桩或注浆三、排桩支护 3.3组合式排桩支护：在地下 水位较高的软土地区，可采用钻 孔灌注桩排桩和水泥桩防渗墙组 合的形式。4.排桩支护的分类：按基坑开挖深度及支挡结构受力情况分搅拌桩挖孔桩组合式排桩支护单支撑结构无支撑（悬臂）支护结构多支撑结构三、排桩支护4.1无支撑（悬臂）支护结构：当基坑开挖深度不大时，可采用悬臂作用挡住墙后土体。4.2单支撑结构：当基坑开挖深度较大时，可在支护结构顶部附近设置一单支撑（或拉锚）。4.3多支撑结构：当基坑开挖深度较深时，可设置多道支撑，以减少挡墙的内力。4.4多支撑结构的应用：4.4.1对于开挖深度6的基坑，A：当场地条件允许的情况时，采用重力式深层搅拌桩挡墙较为理想；B:当场地受限制时，可先用600 密排悬臂钻孔桩，桩与桩之间可用树根桩封密，也可在灌注桩后注浆或打水泥搅拌桩作防水帷幕；三、排桩支护4.4.2对于开挖深度在46的基坑，根据场地条件和周围环境A可选用重力式深层搅拌桩挡墙，或打入预制混凝土板桩或钢板桩，其后注浆或加搅拌桩防渗，设一道围檩和支撑，B也可采用600 钻孔桩，后面用搅拌桩防渗，顶部设一道圈梁和支撑。4.4.3对于开挖深度在610的基坑，常采用8001000 的钻孔桩，后面加深层搅拌桩或注浆防水，并设23道支撑，支撑道数视土质情况、周围环境及围护结构变形要求而定。4.4.4对于开挖深度10的基坑,以往常采用地下连续墙，设多层支撑，虽然安全可靠，但价格昂贵。打拔桩机振动锤振动锤钢管桩支护钢管桩支护钢管桩支护钢管桩支护钢管桩支护钢管桩支护钢管桩支护钢管桩支护钢管桩支护钢管桩支护钢管桩基坑支护及喷坡混凝土钢管桩基坑支护及桩间喷混凝土钢管桩基坑支护及喷混凝土槽型钢板桩钢板桩支护钢板桩支护拉森钢板桩支护拉森钢板桩拉森钢板桩支护拉森钢板桩支护拉森钢板桩“十”字“工”字交叉内支撑抽水特殊条件下止水支护施工止水基坑支护止水基坑支护止水基坑支护止水基坑支护止水基坑支护四、地下连续墙支护1.地下连续墙：在地面以下用于支承建筑物荷载、截水防渗或挡土支护而构筑的连续墙体。2.地下连续墙的施工方法：利用各种挖槽机械，借助于泥浆的护壁作用，在地下挖出窄而深的沟槽，并在其内浇注适当的材料而形成一道具有防渗（水）、挡土和承重功能的连续的地下墙体。地下连续墙施工四、地下连续墙支护2.地下连续墙的分类2.1按成墙方式成墙方式可分为：桩排式；槽板式；组合式。2.2按墙的用途墙的用途可分为：防渗墙；临时挡土墙；永久挡土（承重）墙；作为基础用的地下连续墙。2.3按墙体材料墙体材料可分为：钢筋混凝土墙；塑性混凝土墙；固化灰浆墙；自硬泥浆墙；预制墙；泥浆槽墙（回填砾石、粘土和水泥三合土）；后张预应力地下连续墙；钢制地下连续墙。2.4按开挖情况开挖情况可分为：地下连续墙（开挖）；地下防渗墙（不开挖）。四、地下连续墙支护3.地下连续墙的适用范围：3.1地下连续墙特性：震动小、噪声低，墙体刚度大，防渗性能好，对周围地基无扰动，可以组成具有很大承载力的任意多边形连续墙代替桩基础、沉井基础或沉箱基础。3.2地下连续墙对土壤的适应范围很广，在软弱的冲积层、中硬地层、密实的砂砾层以及岩石的地基中都可施工。初期用于坝体防渗，水库地下截流，后发展为挡土墙、地下结构的一部分或全部。房屋的深层地下室、地下停车场、地下街、地下铁道、地下仓库、矿井等均可应用。四、地下连续墙支护4.地下连续墙的应用；4.1 水利水电、露天矿山和尾矿坝（池）和环保工程的防渗墙；4.2 建筑物地下室（基坑）；4.3 地下构筑物（如地下铁道、地下道路、地下停车场和地下街道、商店以及地下变电站等）；4.4 市政管沟和涵洞；4.5 盾构等工程的竖井；4.6 泵站、水池；4.7 码头、护案和干船坞；4.8 地下油库和仓库；4.9 各种深基础和桩基。四、地下连续墙支护5.地下连续墙具有以下一些优点：5.1施工时振动小，噪音低，非常适于在城市施工。5.2墙体刚度大，用于基坑开挖时，可承受很大的土压力，极少发生地基沉降或塌方事故，已经成为深基坑支护工程中必不可少的挡土结构。5.3 防渗性能好，由于墙体接头形式和施工方法的改进，使地下连续墙几乎不透水。5.4可以贴近施工。由于具有上述几项优点，使我们可以紧贴原有建筑物建造地下连续墙。5.5可用于逆做法施工。地下连续墙刚度大，易于设置埋设件，很适合于逆做法施工。四、地下连续墙支护5.6适用于多种地基条件。地下连续墙对地基的适用范围很广，从软弱的冲积地层到中硬的地层、密实的砂砾层，各种软岩和硬岩等所有的地基都可以建造地下连续墙。5.7可用作刚性基础。目前地下连续墙不再单纯作为防渗防水、深基坑围护墙，而且越来越多地用地下连续墙代替桩基础、沉井或沉箱基础，承受更大荷载。5.8用地下连续墙作为土坝、尾矿坝和水闸等水工建筑物的垂直防渗结构，是非常安全和经济的。5.9占地少，可以充分利用建筑红线以内有限的地面和空间，充分发挥投资效益。5.10工效高、工期短、质量可靠、经济效益高。四、地下连续墙支护6.地下连续墙具有以下一些缺点：6.1在一些特殊的地质条件下（如很软的淤泥质土，含漂石的冲积层和超硬岩石等），施工难度很大。6.2如果施工方法不当或施工地质条件特殊，可能出现相邻墙段不能对齐和漏水的问题。6.3地下连续墙如果用作临时的挡土结构，比其它方法所用的费用要高些。6.4在城市施工时，废泥浆的处理比较麻烦。四、地下连续墙支护7.地下连续墙施工工艺：在挖基槽前先作保护基槽上口的导墙，用泥浆护壁，按设计的墙宽与深分段挖槽，放置钢筋骨架，用导管灌注混凝土置换出护壁泥浆，形成一段钢筋混凝土墙。逐段连续施工成为连续墙。施工主要工艺为导墙、泥浆护壁、成槽施工、水下灌注混凝土、墙段接头处理等。四、地下连续墙支护成槽放入接头管放入钢筋笼浇筑混凝土图1四、地下连续墙支护四、地下连续墙支护四、地下连续墙支护7.1导墙 导墙通常为就地灌注的钢筋混凝土结构。主要作用是：保证地下连续墙设计的几何尺寸和形状；容蓄部分泥浆，保证成槽施工时液面稳定；承受挖槽机械的荷载，保护槽口土壁不破坏，并作为安装钢筋骨架的基准。导墙深度一般为1.21.5米。墙顶高出地面1015厘米,以防地表水流入而影响泥浆质量。导墙底不能设在松散的土层或地下水位波动的部位。四、地下连续墙支护7.2泥浆护壁 通过泥浆对槽壁施加压力以保护挖成的深槽形状不变，灌注混凝土把泥浆置换出来。泥浆材料通常由膨润土、水、化学处理剂和一些惰性物质组成。泥浆的作用是在槽壁上形成不透水的泥皮，从而使泥浆的静水压力有效地作用在槽壁上，防止地下水的渗水和槽壁的剥落，保持壁面的稳定，同时泥浆还有悬浮土渣和将土渣携带出地面的功能。在砂砾层中成槽必要时可采用木屑、蛭石等挤塞剂防止漏浆。泥浆使用方法分静止式和循环式两种。泥浆在循环式使用时，应用振动筛、旋流器等净化装置。在指标恶化后要考虑采用化学方法处理或废弃旧浆，换用新浆。四、地下连续墙支护7.3成槽施工 中国使用成槽的专用机械有：旋转切削多头钻、导板抓斗、冲击钻等。施工时应视地质条件和筑墙深度选用。一般土质较软，深度在15米左右时，可选用普通导板抓斗；对密实的砂层或含砾土层可选用多头钻或加重型液压导板抓斗；在含有大颗粒卵砾石或岩基中成槽，以选用冲击钻为宜。槽段的单元长度一般为68米，通常结合土质情况、钢筋骨架重量及结构尺寸、划分段落等决定。成槽后需静置4小时,并使槽内泥浆比重小于1.3。四、地下连续墙支护四、地下连续墙支护地下连续墙-振动射冲成槽四、地下连续墙支护地下连续墙液压抓斗机四、地下连续墙支护7.4水下灌注混凝土 采用导管法按水下混凝土灌注法进行，但在用导管开始灌注混凝土前为防止泥浆混入混凝土，可在导管内吊放一管塞，依靠灌入的混凝土压力将管内泥浆挤出。混凝土要连续灌注并测量混凝土灌注量及上升高度。所溢出的泥浆送回泥浆沉淀池。7.5墙段接头处理 地下连续墙是由许多墙段拼组而成，为保持墙段之间连续施工，接头采用锁口管工艺，即在灌注槽段混凝土前，在槽段的端部预插一根直径和槽宽相等的钢管，即锁口管，待混凝土初凝后将钢管徐徐拔出,使端部形成半凹榫状接状（图1）。也有根据墙体结构受力需要而设置刚性接头的，以使先后两个墙段联成整体。四、地下连续墙支护四、地下连续墙支护地下连续墙设计程序四、地下连续墙支护成槽施工四、地下连续墙支护钢筋笼吊装四、地下连续墙支护钢筋笼吊装四、地下连续墙支护钢筋笼吊放四、地下连续墙支护地下连续墙施工四、地下连续墙支护地下连续墙施工四、地下连续墙支护钢筋笼推进槽内四、地下连续墙支护地下连续墙施工四、地下连续墙支护地下连续墙振动射冲成槽四、地下连续墙支护钢筋笼制作四、地下连续墙支护谢谢！再见！谢谢！再见！