基坑工程講座-王渭明

1、基坑工程講座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇基基 坑坑 工工 程程 講講 座座王渭明教授、博士、博士生導師王渭明教授、博士、博士生導師山山 東東 科科 技技 大大 學學 巖巖 土土 工工 程程 研研 究究 所所基坑工程講座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇基坑工程是地下建筑施工中內(nèi)容豐富而基坑工程是地下建筑施工中內(nèi)容豐富而易于變化的領域。工程界已越來越認識易于變化的領域。工程界已越來越認識到基坑工程是一個風險性工程，也是一到基坑工程是一個風險性工程，也是一門綜合性很強的新型學科，它涉及工程門綜合性很強的新型學科，它涉及工程地質、土力學、基礎工程、結構力學、地質、土力學

2、、基礎工程、結構力學、原位測試技術、施工技術、土與結構共原位測試技術、施工技術、土與結構共同作用以及環(huán)境巖土工程等多門學科，同作用以及環(huán)境巖土工程等多門學科，是理論上尚待發(fā)展的綜合技術學科。是理論上尚待發(fā)展的綜合技術學科?；庸こ讨v座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇主要內(nèi)容主要內(nèi)容v 深基坑工程特點和發(fā)展概況深基坑工程特點和發(fā)展概況v 深基坑工程主要支護形式及應用范圍深基坑工程主要支護形式及應用范圍v 深基坑工程設計注意事項深基坑工程設計注意事項v 深基坑工程的事故分析深基坑工程的事故分析v 深基坑工程安全施工的保證措施深基坑工程安全施工的保證措施v 工程實例介紹工程實例介紹基坑

3、工程講座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇一、深一、深基坑工程特點和發(fā)展概況基坑工程特點和發(fā)展概況基坑工程講座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇1.1 基坑工程的特點基坑工程的特點u 基坑圍護體系是臨時結構，基坑圍護體系是臨時結構， 安全安全 儲備小，具有較大的風險性儲備小，具有較大的風險性u 基坑工程具有很強的區(qū)域性基坑工程具有很強的區(qū)域性u 土壓力特點（與支護形式和位移有關）土壓力特點（與支護形式和位移有關）基坑工程講座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇u 基坑工程是系統(tǒng)工程基坑工程是系統(tǒng)工程u 基坑工程具有較強的時空效應基坑工程具有較強的時空效應u 基

4、坑工程的環(huán)境效應突出基坑工程的環(huán)境效應突出 基坑工程講座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇1.2 基坑工程發(fā)展概況基坑工程發(fā)展概況 20世紀世紀80年代前，基坑一般不超過年代前，基坑一般不超過4m，采用放坡開挖。采用放坡開挖。 80年代，隨高層建筑開發(fā)，一般開挖深年代，隨高層建筑開發(fā)，一般開挖深度度8m。 90年代以后，隨大型市政地下設施、地年代以后，隨大型市政地下設施、地下商場、地鐵車站興建，基坑深度大于下商場、地鐵車站興建，基坑深度大于10m?；庸こ讨v座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇介紹幾個國內(nèi)重點城市的深基坑概況介紹幾個國內(nèi)重點城市的深基坑概況北京北京國家大

5、劇院工程基坑深度達國家大劇院工程基坑深度達34 m。基坑工程講座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇上海上海地鐵地鐵4號線事故修復基坑達號線事故修復基坑達40m深深基坑工程講座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇杭州杭州近幾年隨杭州地鐵等重大工程的興建，很多基坑深度達20m。注：此表為注：此表為1999年李大勇參年李大勇參加的杭州建委基金項目發(fā)表加的杭州建委基金項目發(fā)表在在建筑技術建筑技術2000年第年第2期期基坑工程講座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇山東主要集中在濟南、青島、煙臺和威海等。主要集中在濟南、青島、煙臺和威海等。支護形式：以土釘墻和樁錨式為主。

6、支護形式：以土釘墻和樁錨式為主。基坑工程講座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇二、二、深基坑工程主要支護形式及應用范圍深基坑工程主要支護形式及應用范圍常用的基坑圍護結構型式：放坡開挖及簡易圍護結構懸臂式圍護結構重力式圍護結構 內(nèi)撐式圍護結構 拉錨式圍護結構 土釘墻圍護結構其它型式圍護結構基坑工程講座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇基坑工程講座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇注：此表為注：此表為1999年李大勇參加的年李大勇參加的杭州建委基金項目，發(fā)表在杭州建委基金項目，發(fā)表在建筑建筑技術技術雜志雜志2000年第年第2期。期?；庸こ讨v座基坑工程講座By

7、王渭明、李大勇王渭明、李大勇懸臂式圍護結構n懸臂式圍護結構將鋼筋混凝土排樁墻、鋼板樁、地下連續(xù)墻等圍護結構埋入基坑底面以下足夠深度，基坑內(nèi)不設內(nèi)支撐或錨桿，靠圍護結構足夠的埋深及抗彎能力來維持整體穩(wěn)定及結構自身安全。適于在土質較好，開挖深度不大的基坑工程中應用?；庸こ讨v座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇重力式圍護結構 n重力式圍護結構采用深層攪拌法、旋噴法等形成水泥土樁墻，水泥土樁與其包圍的天然土形成重力式擋墻，以支擋周圍土體，維護基坑邊坡穩(wěn)定。因水泥土樁抗拉強度低，受荷載后變形較大，所以適于在較淺的基坑工程中應用。 基坑工程講座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇內(nèi)

8、撐式圍護結構 n內(nèi)撐式圍護結構 由圍護結構體系及內(nèi)撐體系組成，圍護結構體系一般為鋼筋混凝土排樁或地下連續(xù)墻，內(nèi)撐體系采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土桿件、鋼管或型鋼等。因內(nèi)撐體系剛度好，變形小，可用于各類土層的基坑工程中?；庸こ讨v座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇基坑工程講座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇拉錨式圍護結構 n拉錨式圍護結構 由圍護結構體系及錨固體系組成，圍護結構體系為鋼筋混凝土排樁或地下連續(xù)墻，錨固體系可分為錨桿式和地面拉錨式兩種，錨桿式按基坑開挖深度不同，可設單層或多層錨桿，地面拉錨式則需要足夠場地設置錨樁或其它錨固體。由于錨桿式圍護結構需地基土具備足夠的摩阻

9、力，除軟粘土地基外，在一般砂土、粘性土地基中均可采用?；庸こ讨v座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇基坑工程講座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇土釘墻圍護結構 n土釘墻圍護結構 它由被加固土、設置于原位土體中的土釘（螺紋鋼筋、型鋼等）及附著于坡面厚度約80100mm的配筋噴射混凝土面板組成，形成類似重力式墻的擋土墻。 基坑工程講座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇其它形式圍護結構 n SMW（勁性水泥土攪拌樁擋墻）圍護結構（勁性水泥土攪拌樁擋墻）圍護結構n 凍結法基坑凍結法基坑基坑工程講座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇土釘墻噴射混凝土土釘墻

10、噴射混凝土基坑工程講座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇基坑工程講座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇人工挖孔樁支護結構人工挖孔樁支護結構基坑工程講座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇鋼管支撐鋼管支撐挖掘機基坑工程講座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇鋼管支撐鋼管支撐挖掘機基坑工程講座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇鋼筋混凝土和鋼管支撐鋼筋混凝土和鋼管支撐基坑工程講座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇鋼筋混凝土和鋼管支撐鋼筋混凝土和鋼管支撐基坑工程講座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇鋼筋混凝土支撐鋼筋混凝土

11、支撐上海地鐵主題公園車站基坑上海地鐵主題公園車站基坑基坑工程講座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇鋼筋混凝土支撐鋼筋混凝土支撐基坑工程講座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇三、深基坑工程設計注意事項三、深基坑工程設計注意事項基坑工程講座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇n 基坑工程設計前準備工作應細致基坑工程設計前準備工作應細致 周邊環(huán)境資料應詳盡周邊環(huán)境資料應詳盡 如臨近建筑物的基礎形式、埋深；如臨近建筑物的基礎形式、埋深；地下管線的埋設年代、走向、材質和接地下管線的埋設年代、走向、材質和接口形式；人防設施；周邊道路等。口形式；人防設施；周邊道路等?；庸?/p>

12、程講座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇 工程地質勘察和水文地質勘察應詳盡工程地質勘察和水文地質勘察應詳盡 工程地質勘察工程地質勘察多采用原位試驗和室內(nèi)試驗相結合的方法多采用原位試驗和室內(nèi)試驗相結合的方法巖土強度指標確定要準確巖土強度指標確定要準確評價暗浜、溶洞、古井、地下障礙物評價暗浜、溶洞、古井、地下障礙物對基坑工程的影響對基坑工程的影響基坑工程講座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇水文地質勘察水文地質勘察地下水類型、埋藏條件、施工地下水類型、埋藏條件、施工過程中地下水條件變化對基坑過程中地下水條件變化對基坑工程和相鄰建筑物的影響工程和相鄰建筑物的影響預估流土、流砂

13、、管涌等可能預估流土、流砂、管涌等可能性性基坑工程講座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇n 基坑工程設計過程中的注意事項基坑工程設計過程中的注意事項 注意區(qū)域性和當?shù)厥┕l件注意區(qū)域性和當?shù)厥┕l件 注意工程類比法注意工程類比法 注意多方案比較，注意多方案比較，應當注重風險性評估應當注重風險性評估 不要過分依賴設計軟件不要過分依賴設計軟件 注意從結構強度控制到變形控制的轉變注意從結構強度控制到變形控制的轉變基坑工程講座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇四、深基坑工程的事故分析四、深基坑工程的事故分析基坑工程講座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇近近20年的深

14、基坑工程實踐表明：年的深基坑工程實踐表明： 深基坑的工程事故占深基坑的工程事故占2030！基坑工程講座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇深基坑的破壞形式深基坑的破壞形式u 支護體系破壞支護體系破壞u 滲流破壞滲流破壞u 降水引起的周圍環(huán)境的影響降水引起的周圍環(huán)境的影響u 土方開挖不當（包括爆破因素）引起的土方開挖不當（包括爆破因素）引起的破壞，坑內(nèi)土體失穩(wěn)破壞，坑內(nèi)土體失穩(wěn)u 施工監(jiān)測引起的問題施工監(jiān)測引起的問題u 基坑巖體破壞基坑巖體破壞基坑工程講座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇主要原因分析主要原因分析 設計失誤問題設計失誤問題 施工失誤問題施工失誤問題 信息化反

15、饋及貫徹問題信息化反饋及貫徹問題 預警機制問題預警機制問題 搶險措施不及時或不當搶險措施不及時或不當基坑工程講座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇部分事故實例部分事故實例青島黃島某青島黃島某基坑邊坡局基坑邊坡局部坍塌部坍塌2006-7基坑工程講座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇北京地鐵十號線基坑坍塌（2005.12）原因：水管老化滲水基坑工程講座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇http:/ 王渭明、李大勇王渭明、李大勇基坑工程講座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇基坑工程講座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇基坑工程講座基坑工程講

16、座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇基坑工程講座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇基坑工程講座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇五、深基坑工程安全施工的保證措施五、深基坑工程安全施工的保證措施基坑工程講座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇u 設計方面設計方面u 施工方面施工方面u 監(jiān)測方面監(jiān)測方面u 監(jiān)理方面監(jiān)理方面四個方面，一個體系四個方面，一個體系完善專家論證體系完善專家論證體系基坑工程講座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇六、工程實例介紹六、工程實例介紹基坑工程講座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇南京珠江路地鐵車站南京珠江路地

17、鐵車站SMW支護結構基坑支護結構基坑工程概況工程概況南京地鐵南京地鐵1 號線珠江路站位于南京市中心地區(qū)號線珠江路站位于南京市中心地區(qū),在在珠江路以北、吉兆營路以南的中山路東側珠江路以北、吉兆營路以南的中山路東側, 周圍有周圍有中山大廈、同仁大廈等重要建筑物及城市重要管中山大廈、同仁大廈等重要建筑物及城市重要管線。車站結構總長線。車站結構總長198.7 m、主體凈寬、主體凈寬19.6 m,結結構型式為地下雙層三跨箱型框架結構構型式為地下雙層三跨箱型框架結構, 基坑深度為基坑深度為17.5 m( 端頭井端頭井) 和和19.45 m( 局部局部) , 基坑圍護采用基坑圍護采用SMW樁加內(nèi)支撐的支護方

18、法。樁加內(nèi)支撐的支護方法。創(chuàng)造了創(chuàng)造了SMW工法工法在我國基坑工程應用中開挖深度最深的記錄！在我國基坑工程應用中開挖深度最深的記錄！2002年年10月施工完畢。月施工完畢?；庸こ讨v座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇總平面圖總平面圖基坑位置基坑位置基坑工程講座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇基坑工程講座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇土層物理參數(shù)土層物理參數(shù)基坑工程講座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇基坑設計與施工基坑設計與施工支護結構支護結構SMW設計：設計：SMW擋墻由相互搭接的水泥土攪拌擋墻由相互搭接的水泥土攪拌樁插入樁插入H型鋼構

19、成型鋼構成, 由于水泥土強度較由于水泥土強度較低低, 變形模量較小變形模量較小, 且其表面涂有減摩且其表面涂有減摩劑劑, 因此在水泥土與型鋼組合結構體因此在水泥土與型鋼組合結構體中水泥土的強度很難發(fā)揮。中水泥土的強度很難發(fā)揮?；庸こ讨v座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇根據(jù)本工程的具體情況和施工的可行性根據(jù)本工程的具體情況和施工的可行性, 基基坑圍護結構采用直徑坑圍護結構采用直徑850mm攪拌樁攪拌樁, 相互相互搭接搭接250mm, 水泥摻入量為水泥摻入量為20%, 成樁后樁成樁后樁體水泥土體水泥土28d齡期無側限抗壓強度達齡期無側限抗壓強度達1.0MPa以上。以上。 型鋼采用型

20、鋼采用235- A.F, 截面為截面為7003001224, 采取三插兩的形式布采取三插兩的形式布置。根據(jù)開挖深度置。根據(jù)開挖深度, 長型鋼長度采用長型鋼長度采用26m、28m、29m三種三種, 短型鋼長度采用短型鋼長度采用21m、22m兩種兩種, 大大節(jié)約了用鋼量。大大節(jié)約了用鋼量?；庸こ讨v座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇H型鋼布置形式型鋼布置形式基坑工程講座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇SMW施工流程施工流程基坑工程講座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇支撐體系設計：支撐體系設計：本工程支撐采用直徑本工程支撐采用直徑609mm鋼管撐鋼管撐, 水

21、平水平間距間距3m,轉角處設置角撐。開挖深度轉角處設置角撐。開挖深度15.68m處設處設4道支撐道支撐, 開挖深度開挖深度17.5m、19.45m處設處設5道支撐。第一道盡量靠近墻道支撐。第一道盡量靠近墻體的上端、最下面一道盡量靠近基坑底面體的上端、最下面一道盡量靠近基坑底面, 這對減小墻體水平位移至關重要這對減小墻體水平位移至關重要, 中間各中間各道撐的位置通過計算優(yōu)化確定。經(jīng)分析計道撐的位置通過計算優(yōu)化確定。經(jīng)分析計算算, 推算墻體的最大水平位移為推算墻體的最大水平位移為34cm。相應地表最大沉降約為墻體最大水平位移相應地表最大沉降約為墻體最大水平位移的的70%,即即23 cm, 能滿足環(huán)

22、境保護的要能滿足環(huán)境保護的要求求, 保證周圍建筑物和管線的安全。保證周圍建筑物和管線的安全?；庸こ讨v座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇水泥土攪拌樁施工水泥土攪拌樁施工攪拌樁采用日本產(chǎn)攪拌樁采用日本產(chǎn)PAS- 200VAR三軸攪拌機施三軸攪拌機施工工, 由于本工程攪拌深度較大由于本工程攪拌深度較大, 施工中加強了對施工中加強了對水泥用量和水灰比的控制水泥用量和水灰比的控制, 確保泵送壓力在確保泵送壓力在1.52.5MPa間間; 根據(jù)地基土層的性質根據(jù)地基土層的性質, 控制鉆控制鉆機下沉速度小于機下沉速度小于1m/min,提升速度小于提升速度小于2 m/min, 確保攪拌樁質量滿足

23、設計要求。確保攪拌樁質量滿足設計要求?；庸こ讨v座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇三軸攪拌機三軸攪拌機基坑工程講座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇H型鋼插入型鋼插入本工程型鋼為本工程型鋼為H型鋼型鋼, 為施工完成后拔出為施工完成后拔出型鋼型鋼, 在插入前在插入前H型鋼表面均勻地涂敷一型鋼表面均勻地涂敷一層減摩劑。由于本工程型鋼較長層減摩劑。由于本工程型鋼較長( 連同基連同基坑頂部外露部分坑頂部外露部分) 最長者達最長者達30.5m, 為保為保證型鋼起吊過程中不變形證型鋼起吊過程中不變形, 采用采用1臺臺50 t吊吊車和車和1臺臺30 t吊車配合工作。通過在導墻吊車配

24、合工作。通過在導墻上設置定位卡對型鋼進行定位上設置定位卡對型鋼進行定位, 使用經(jīng)緯使用經(jīng)緯儀和線墜控制型鋼插入時的垂直度儀和線墜控制型鋼插入時的垂直度?；庸こ讨v座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇插入型鋼基坑工程講座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇施工完畢基坑工程講座基坑工程講座By 王渭明、李大勇王渭明、李大勇基坑開挖基坑開挖基坑開挖過程中基坑開挖過程中, 通過優(yōu)化設計通過優(yōu)化設計, 選用從北向南、選用從北向南、從西向東的方式從西向東的方式, 最后開挖深度較大的南端頭井。最后開挖深度較大的南端頭井。同時考慮到開挖過程中的時空效應同時考慮到開挖過程中的時空效應, 采取分段開采取分段開挖方式挖方式, 每段開挖長度約每段開挖長度約20 m, 每段在每層開挖每段在每層開挖又采取分小段開挖方式又采取分小段開挖方式, 每小段每小段56 m, 開挖后開挖后及時做支撐結構及時做支撐結構, 整段開挖完成后及時澆筑墊層整段開挖完成后及時澆筑墊層和底板和底