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1、1,深基坑的支护工程介绍,2,深基坑的支护,深基坑支护的基本要求：确保支护结构能起挡土作用，基坑边坡保持稳定；确保相邻的建（构）筑物、道路、地下管线的安全，不因土体的变形、沉陷、坍塌受到危害；通过排水降水等措施，确保基础施工在地下水位以上进行。在支护结构设计中首先要考虑周边环境的保护，其次要满足本工程地下结构施工的要求，再则应尽可能降低造价、便于施工。,上海环球金融中心基础施工,地铁车站的深基坑支护,3,深基坑边坡支护坍塌事故,4,常用的支护结构体系,排桩式,土钉墙,喷锚支护,钢管桩,挖孔灌注桩,钢板桩,板墙式,板桩式,组合式,粉体喷射注浆桩墙,钻孔灌注桩,高压喷射注浆桩墙,深层搅拌水泥土桩墙
2、,逆作拱墙式,边坡稳定式,排桩与板墙式,水泥挡土墙式,现浇地下连续墙,灌注桩与水泥土桩结合,加筋水泥土围护墙,型钢横挡板,支护结构主要由围护墙和支撑体系组成。,加筋水泥土墙,5,1、水泥土墙支护（重力式支护结构）（1）组成和特点 水泥土搅拌桩（或称深层搅拌桩）：是重力式围护墙，利用水泥作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基深处将软土和固化剂强制搅拌，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的优质水泥加固土。水泥土墙宜用：于坑深6m；基坑侧壁安全等级为一、二级；地基土承载力150kPa的情况。水泥土墙的优缺点：优点：由于坑内无支撑，便于机械化快速
3、挖土；挡土又防渗，比较经济。缺点：不宜用于深基坑；位移相对较大；墙体厚度大，有时受周围环境限制。,6,高压喷射旋喷桩 是利用钻机将旋喷注浆管及喷头钻置于桩底设计高程，将预先配制好的浆液通过高压发生装置从注浆管边的喷嘴中高速喷射出来，直接破坏土体，喷射过程中，钻杆边旋转边提升，使浆液与土体充分搅拌混合，在土中形成一定直径的柱状固结体，从而使地基达到加固。特点：施工占地少、振动小、噪音较低，但容易污染环境，成本较高，对于特殊的不能使喷出浆液凝固的土质不宜采用。适用：高压喷射注浆法适用于处理淤泥、淤泥质土、粉土、粘性土、黄土、碎石土等地基。,7,水泥土搅拌桩,8,南京市级机关33层住宅楼，地下室一层
4、，挖深6m，水泥土搅拌桩支护技术,9,（2）水泥土墙的设计计算1）嵌固深度,2）水泥土墙厚度设计值b（见书P12）,3）正截面承载力验算（见书P13）,压应力验算：,拉应力验算：,10,4）抗滑移稳定性验算（见书P13）,5）抗倾覆稳定性验算（见书P13）,6）整体稳定性验算（见书P14）,11,（3）水泥土墙施工1）水泥土搅拌桩施工（见动画）,深层搅拌桩机机组 1主机；2机架；3灰浆拌制机；4集料斗；5灰浆泵；6贮水池；7冷却水泵；8道轨；9导向管；10电缆；11输浆管；12水管,深层搅拌桩机的组成：深层搅拌机（主机）、机架及灰浆搅拌机、灰浆泵等配套机械组成,深层搅拌桩机常用的机架有三种形式
5、：塔架式、桅杆式及履带式。,12,塔架式 桅杆式 履带式,13,水泥土搅拌桩施工工艺 搅拌桩成桩工艺可采用“一次喷浆、二次搅拌”或“二次喷浆、三次搅拌”工艺，主要依据水泥掺入比及土质情况而定。水泥掺量较小，土质较松时，可用前者，反之可用后者。当采用“二次喷浆、三次搅拌”工艺时可在图示步骤e）作业时也进行注浆，以后再重复d）与e）的过程。,图“一次喷浆、二次搅拌”施工流程 a)定位；b)预埋下沉；c)提升喷浆搅拌；d)重复下沉搅拌；e)重复提升搅拌；f)成桩结束,14,（3）水泥土墙施工2）高压喷射旋喷桩施工工艺,15,（4）水泥土墙施工检测（见教材P16）,水泥土搅拌桩质量检验标准,16,天然
6、土体通过钻孔、插筋、注浆来设置土钉(亦称砂浆锚杆)并与喷射砼面板相结合，形成类似重力挡墙的土钉墙，以抵抗墙后的土压力，保持开挖面的稳定。也称为喷锚网加固边坡或喷锚网挡墙。,2 土钉墙支护,钻 孔 插筋、注浆 铺设钢筋网 喷射砼护面,土钉墙支护,17,（1）土钉墙的组成和特点 原理：土钉墙支护是在基坑开挖过程中将较密的细长杆件钉置于原位土体中,并在坡面上喷射钢筋网混凝土面层。通过土钉、土体和喷射混凝土面层的共同工作,形成复合土体。利用复合土体的自稳达到支护目的。组成：螺纹钢筋+灌浆,a）土钉剖面 b）土钉面层喷锚 c）土钉节点,18,土钉施工,土钉墙适用条件：地下水低于土坡开挖段或经过降水措施后
7、使地下水位低于开挖层的情况。适用于有粘性土、粉性土、含有30%上粘土颗粒的砂土边坡。常用于开挖深度不大、周围相邻建筑或地下管线对沉降与位移要求不高的基坑支护。,土钉墙特点：（1）形成土钉复合体、显著提高边坡整体稳定性和承受边坡超载的能力。（2）施工设备简单，由于钉长一般比锚杆的长度小的多，不加预应力所以设备简单。（3）随基坑开挖逐层分段开挖作业，不占或少占单独作业时间，施工效率高，占用周期短。（4）施工不需单独占用场地，对现场狭小，放坡困难，有相邻建筑物时显示其优越性。（5）土钉墙成本费较其他支护结构显著降低。（6）施工噪音、振动小，不影响环境。（7）土钉墙本身变形很小，对相邻建筑物影响不大。
8、,19,20,21,（2）土钉墙的设计验算（见教材P18）1）抗拉承载力设计值的计算2）土钉墙整体稳定性计算3）土钉长度l的计算4）喷射混凝土面层承受侧压力F的验算,22,（3）土钉墙支护结构施工工艺见右图（4）土钉墙施工检测与监测 1）检测：对土钉应采用抗拉试验检测承载力。2）监测,23,3、排桩墙支护 基坑开挖时，对不能放坡或由于场地限制而不能采用搅拌桩支护，开挖深度在610米左右时，即可采用排桩支护。排桩支护可采用钻孔灌注桩、人工挖孔桩、预制钢筋混凝土板桩或钢板桩。（1）排桩墙的平面布置形式,24,（2）排桩墙结构形式 无支撑支护结构 单支撑支护结构 多支撑支护结构（3）排桩墙设计计算（
9、见教材P22）（4）排桩墙施工（5）排桩墙施工检测,25,（6）挡土灌注桩支护,适于开挖面积大、深度大于6m、不允许放坡、邻近有建（构）筑物的基坑支护。,开挖前在基坑周围设置砼灌注桩，桩的排列有间隔式、双排式和连续式，桩顶设置砼连系梁或锚桩、拉杆。施工方便、安全度好、费用低。缺点：止水性差。为防止水土流失，也可在灌注桩之间加粉喷桩。,深基坑的间隔式排桩支护,26,（7）挡土灌注桩与土层锚杆结合支护,适于大型较深基坑,施工期较长,邻近有建筑物,不允许支护,邻近地基不允许有下沉位移时使用,桩顶不设锚桩、拉杆，而是挖至一定深度，每隔一定距离向桩背面斜向打入锚杆，达到强度后，安上横撑，拉紧固定，在桩中
10、间挖土，直至设计深度。,深基坑的间隔式排桩支护,桩顶连系梁,悬臂支护桩,锚杆及横撑,27,（8）板桩支护 当基坑较深、地下水位较高且未施工降水时，采用板桩作为支护结构，既可挡土、防水，还可防止流砂的发生。板桩支撑可分为无锚板桩(悬臂式板桩)和有锚板桩两大类。板式支护结构由两大系统组成：挡墙系统和支撑(或拉锚)系统。（1）板桩有钢板柱、木板桩与钢筋混凝土板桩数种。钢板桩的种类很多，常见的有U板桩与Z板桩,锁口形成整体，具有较好的隔水能力。,28,板式支护结构1板桩墙；2围檩；3钢支撑；4斜撑；5拉锚；6土锚杆；7先施工的基础；8竖撑,d)土锚式,a)水平支撑式,b)斜撑式,c)拉锚式,常用钢板桩
11、截面形式(a)Z型;(b)U型;(c)一字型;(d)组合型,29,钢板桩水平支撑,U型钢板桩 插打 入土 U型板桩相互连接,挡墙系统：常用的形式有槽钢、钢板桩、钢筋混凝土板桩、灌注桩及地下连续墙等。,支撑系统：大型钢管、H型钢或格构式钢支撑，也可采用现浇钢筋混凝土支撑。,拉锚系统：用钢筋、钢索、型钢或土锚杆。,30,31,挖孔桩-钢支撑,32,33,SMW工法（劲性水泥土搅拌桩）-板式支护-钢板桩,34,35,（2）钢板桩施工 钢板桩施工要正确选择打桩方式、打桩机械和流水段划分，以便使打设后的板桩墙，有足够的刚度和防水作用。钢板桩的打设虽然在基坑开挖前已完成，但整个板桩支护结构需等地下结构施工
12、后，在许可的条件下将板桩拔除才算结束。钢板桩打桩方法有以下几种：单独打入法；双层围檩插桩法；分段复打桩（屏风法）。常见的拔桩方法有两种：一是用振动锤拔桩；二是用重型起重机与振动锤共同拔桩。钢板桩土孔处理：对拔桩后留下的桩孔，必须及时回填。回填的处理方法有：振浮法、挤密法和填入法。所用材料一般为砂子。,36,a）平面布置 b）剖面打桩围檩支架1围檩桩；2-围檩；3钢板桩,围檩,37,3）总结板桩的工程事故，其失败的原因主要有六方面：,a)板桩下部走动；b)拉锚破坏；c)支撑破坏；d)拉锚长度不足；e)板桩失稳弯曲；f)板桩变形及土体沉降板桩的工程事故,38,4 土层锚杆支护,在立壁土层上钻（掏）
13、孔至要求深度，孔内放入钢筋，灌入水泥砂浆或化学浆液，使之与土层结合成抗拉锚杆，将立壁土体侧压力传至稳定土层。,适于较硬土层或破碎岩石中开挖较大较深基坑，邻近有建筑物须保证边坡稳定时采用,基坑锚杆支护施工中,39,（1）锚杆的组成和特点 锚杆有三部分组成：头部连接（锚头）、拉杆、锚固体。锚杆承受拉力，一般采用螺纹钢、钢绞线等强度高、延伸率大、疲劳强度高的材料。永久性锚杆尚需进行防腐处理。,40,a）多层锚杆剖面图 b）锚杆与地下墙连结构造图 c）二次灌浆管的布置土层锚杆构造1-墙结构；2锚头垫座；3锚头；4-钻孔；5锚拉杆；6锚固体；7一次灌浆管；8二次灌浆管；9定位器,41,重庆市高切坡，预应
14、力锚索支护,为了均匀分配传到连续墙或柱列式灌注桩上的土压力，减少墙、柱的水平位移和配筋，一端采用锚杆与墙、柱连接，另一端锚固在土层中，用以维持坑壁的稳定。,土层锚杆支护,42,（2）锚杆的设计计算（见教材P27）（3）锚杆的施工 土锚杆的施工工艺：土方开挖定位钻孔-安放拉杆-灌浆-养护-安装锚头-张拉锚固和挖土。1）设备和机具 2）施工方法（见教材P29）（4）施工监测,43,DML-120D1跟管钻进锚索施工设备,44,螺旋钻机,45,5 内撑式支护,由支护桩或墙和内支撑组成，适用于各种地基土层，缺点是内支撑会占用一定的施工空间。,北京地铁熊猫环岛车站基坑钢管支护,大型深基坑的钢管对撑支护,
15、46,制作深基坑砼构架,构架支护下挖桩间土方,构架支护下逆作法施工,47,7 地下连续墙支护,地下连续墙成槽施工,先建造钢筋砼地下连续墙，达到强度后在墙间用机械挖土。该支护法刚度大、强度高，可挡土、承重、截水、抗渗，可在狭窄场地施工，适于大面积、有地下水的深基坑施工。,SH350连续墙抓斗成槽机三一重工,槽段的连接,48,导墙施工 导墙施工完 泥浆系统-泥浆池,成槽施工 钢筋笼吊装 锁口管起拔 砼浇筑,49,上海“莲花河畔景苑”在建楼房整体倒塌,6月27日6时左右，上海闵行区“莲花河畔小区”一栋在建13层住宅楼整体倒塌。这是建国以来建筑业最令人恐怖的倒楼事件。,50,51,52,两侧压力差产生的水平力超过了桩基的抗侧能力,骇人听闻的上海倒楼事件令土木人蒙羞，开发商、承包商、监理工程师和负有监管职责的政府官员都负有责任！,
