基坑支護(hù)方案比選

1、基坑支護(hù)方案比選基坑支護(hù)方案比選基坑支護(hù)方案比選資料僅供參考文件編號(hào)：2022年4月基坑支護(hù)方案比選版本號(hào)： A修改號(hào)： 1頁 次： 1.0 審 核： 批 準(zhǔn): 發(fā)布日期： 方案選型1.總體方案選型基坑圍護(hù)方案的選取，在考慮工程造價(jià)、工期、施工操作可行性和方便性的同時(shí)，特別需要嚴(yán)格控制基坑與地下室施工過程中產(chǎn)生的變形，降低對(duì)周邊道路、管線、建筑物的影響，確保整個(gè)工程順利實(shí)施。根據(jù)目前基坑方面的設(shè)計(jì)施工經(jīng)驗(yàn)和科研技水平，總體方案科研考慮如下幾種做法：順做法：即圍護(hù)體采用傳統(tǒng)的板式圍護(hù)結(jié)構(gòu)+臨時(shí)內(nèi)支撐的形式。其中板式圍護(hù)結(jié)構(gòu)可以選用SMW工法、鉆孔灌注樁+止水帷幕、地下連續(xù)墻；臨時(shí)內(nèi)支撐可以采用鋼

2、筋混凝土支撐和鋼支撐。順做法優(yōu)點(diǎn)：施工工藝成熟，施工方式簡(jiǎn)單，施工工期一般較逆作法有優(yōu)勢(shì)，目前使用最普遍的圍護(hù)方式。順做法缺點(diǎn)：順做法相對(duì)逆作法多增設(shè)了臨時(shí)內(nèi)支撐，從而增加了總體造價(jià)。逆作法：即利用主體結(jié)構(gòu)的樓板體系作為臨時(shí)挖土支撐系統(tǒng)，并在樓板上預(yù)留出土口。逆作法的圍護(hù)體一般都采用地下連續(xù)墻作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，地下連續(xù)墻同時(shí)作為地下室的外墻，即通常所說的“兩墻合一”，同時(shí)利用地下室主體結(jié)構(gòu)梁板作為內(nèi)支撐體系。逆作法優(yōu)點(diǎn)：逆作法利用剛度較大的地下室樓板結(jié)構(gòu)體系作為支撐體系，可以有效控制周邊圍護(hù)體的變形，同時(shí)節(jié)省了臨時(shí)內(nèi)支撐的費(fèi)用，基坑開挖深度較大時(shí)，在經(jīng)濟(jì)上比順做法占優(yōu)勢(shì)。逆作法缺點(diǎn)：逆作法目前尚缺

3、乏小型、靈活、高效的小型挖土機(jī)械，使挖土的難度增大，土方開挖比較困難，施工難度大，相應(yīng)工期也比較長(zhǎng)。該方法施工縫多，在接茬上處理不好對(duì)結(jié)構(gòu)質(zhì)量和防滲漏有一定影響，逆作法支撐位置受地下室層高的限制，如遇較大層高的地下室，有時(shí)需另設(shè)水平支撐或加大圍護(hù)墻的斷面及配筋，增加工程造價(jià)。采用逆作法時(shí)由于開挖和施工的交錯(cuò)進(jìn)行，逆作結(jié)構(gòu)的自身荷載由立柱直接承擔(dān)并傳遞至地基，則對(duì)中柱樁的布置設(shè)計(jì)、沉降量的控制等要求很高?？傊?，只有考慮上部結(jié)構(gòu)和地下室同時(shí)開工時(shí)，可以選擇此方法。2圍護(hù)結(jié)構(gòu)選型深基坑工程一般采用板式支護(hù)體系。板式支護(hù)體系由圍護(hù)墻結(jié)構(gòu)、支撐與圍檁體系，以及防滲與止水結(jié)構(gòu)等組成。適合本工程基坑開挖深度

4、的圍護(hù)結(jié)構(gòu)有型鋼水泥土攪拌樁墻、鉆孔灌注樁+止水帷幕、地下連續(xù)墻，其中地下連續(xù)墻既可以作為臨時(shí)圍護(hù)結(jié)構(gòu)，也可采用兼做地下室外墻的“兩墻合一”形式。型鋼水泥土攪拌樁墻（SMW工法）型鋼水泥土攪拌樁墻即在水泥土攪拌樁中內(nèi)插型鋼，來進(jìn)行擋土止水。型鋼水泥土攪拌樁墻相對(duì)于其他板式支護(hù)結(jié)構(gòu)剛度較小，通常適用于開挖深度不大于12m的基坑，其施工占用場(chǎng)地較小，型鋼可以回收利用，如工期不是很長(zhǎng)，能在很大程度上節(jié)省工程造價(jià)。若應(yīng)用在超深基坑工程中，因其剛度小，基坑開挖產(chǎn)生的周圍地面沉降和位移較大，同時(shí)較大的變形容易時(shí)攪拌樁開裂而發(fā)生滲漏。鉆孔灌注樁+止水帷幕法鉆孔灌注樁+ 止水帷幕時(shí)軟土地區(qū)傳統(tǒng)的基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)形

5、式，開挖深度小于15m的建筑基坑工程中絕大多數(shù)都是采用鉆孔灌注樁+止水帷幕作為圍護(hù)體。根據(jù)基坑開挖深度的不同，止水帷幕可以選擇雙軸水泥土攪拌樁、三軸水泥土攪拌樁和高壓旋噴樁。止水帷幕造價(jià)由高到低依次為高壓旋噴樁、三軸水泥土攪拌樁和雙軸水泥土攪拌樁。與地下連續(xù)墻相比，鉆孔灌注樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)在經(jīng)濟(jì)上占有一定的優(yōu)勢(shì)，但對(duì)于超大超深基坑，一般來講，采用鉆孔灌注樁+止水帷幕風(fēng)險(xiǎn)較大，主要是止水帷幕的質(zhì)量難以得到有效地保證。一方面，隨著接坑開挖深度的加深，水泥土攪拌樁的垂直精度受到限制，導(dǎo)致深處攪拌樁樁間的搭接較難控制，影響止水效果；其次，在土層較為軟弱，基坑開挖深度很深的情況下，鉆孔灌注樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形大，容

6、易導(dǎo)致止水帷幕開裂；基坑工程周邊環(huán)境保護(hù)要求一般都較高，大多不允許進(jìn)行基坑外進(jìn)行降水，隨著基坑開挖深度的增加，坑內(nèi)外水頭差增大，止水帷幕的抗?jié)B性能變差，細(xì)小的滲漏都可能引起管涌、流沙等嚴(yán)重后果。地下連續(xù)墻地下連續(xù)墻剛度大，止水效果在所有圍護(hù)體中最好，可以在很大程度上減少周邊地下水的滲漏問題。同時(shí)，地下連續(xù)墻方案施工工藝成熟，墻體的質(zhì)量有保證，施工風(fēng)險(xiǎn)較小，占用空間較少，對(duì)周邊環(huán)境影響也較小。在軟土地區(qū)，對(duì)于超過15m的深基坑，一般都采用地下連續(xù)墻作為圍護(hù)形式。目前，已經(jīng)施工完成的超過15m的深基坑工程實(shí)例中，絕大部分都是采用地下連續(xù)墻作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)。地下連續(xù)墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)不需另設(shè)止水帷幕，只需要在槽

7、段與槽段之間作防滲處理即可。從保護(hù)周邊環(huán)境角度講，由于地下連續(xù)墻的整體剛度高于其他圍護(hù)形式，在實(shí)際施工過程中，圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形和周邊地層的位移和沉降都較小，適合于周邊環(huán)境保護(hù)類型較高、基坑開挖深度較深的大型深基坑工程。地下連續(xù)墻又可以分為兩墻合一和兩墻分離兩種形式，但目前絕大多數(shù)工程都采用圍護(hù)墻和地下室外墻“兩墻合一”的形式。兩墻合一地下連續(xù)墻作為圍護(hù)體已經(jīng)得到大量的工程實(shí)踐，并且已經(jīng)發(fā)展形成了成套比較成熟的設(shè)計(jì)理論和施工技術(shù)，已成為深、大規(guī)模基坑工程首選的圍護(hù)體形式。3.水平支撐體系方案選型深基坑板式支護(hù)體系中常用的水平傳力體系有水平支撐和錨桿兩種形式，由于本工程基坑開挖深度達(dá)到，而且周邊緊鄰下

8、方埋有大量市政管線的道路，考慮到本工程開挖深度范圍內(nèi)分布有較厚的高壓縮性軟弱淤泥質(zhì)粘土，該土層中錨桿難以提供足夠的錨固力，不利于控制基坑變形保護(hù)周圍環(huán)境，另外本工程地下室外墻與用地紅線的距離較小，也不具備施工錨桿的空間。綜上所述，本方案選用水平內(nèi)支撐作為基坑開挖階段的水平傳力體系。支撐材料選型分析鋼支撐具有自重小，施工方便，安裝和拆卸的速度快，而且可以回收利用，在一定程度上可以節(jié)約工程造價(jià)。但鋼支撐體系比混凝支撐體系剛度小，對(duì)施工質(zhì)量的要求較高。需要保證支撐體系各個(gè)節(jié)點(diǎn)焊縫質(zhì)量和拼裝質(zhì)量。由于鋼支撐自身的剛度較低，且都為拼裝構(gòu)件，安裝節(jié)點(diǎn)比較多，當(dāng)施工不符合設(shè)計(jì)要求時(shí)，容易造成因節(jié)點(diǎn)變形和鋼支

9、撐變形引起的基坑水平位移過大，有時(shí)甚至出現(xiàn)由于節(jié)點(diǎn)破壞，造成斷一點(diǎn)而破壞整體的后果。因此，這便決定鋼支撐的跨度不能太大，同時(shí)也限制了基坑開挖的出土空間。鋼支撐作為對(duì)撐，其受力線路明確，但作為角撐等斜向受力構(gòu)件，效果不好。鋼支撐一般適用于形狀較規(guī)則，寬度較小的基坑工程。鋼筋混凝土支撐在開挖深度較深，形狀不規(guī)則的基坑中使用最為廣泛，且施工工藝成熟。鋼筋混凝土支撐能加強(qiáng)整個(gè)平面結(jié)構(gòu)體系的整體剛度，能有效地減少圍護(hù)體頂部位移，有利于對(duì)周邊環(huán)境的保護(hù)。同時(shí)，鋼筋混凝土支撐相比鋼支撐不知更為靈活，不受基坑形狀的限制，便于基坑工程的分塊施工。利用鋼筋混凝土支撐能夠預(yù)留較大的出土空間，方便土方的開挖，減少地下

10、結(jié)構(gòu)的施工工期。另外，鋼筋混凝土支撐還可以與施工棧橋相結(jié)合，可以進(jìn)一步加快土方開挖速度，方便施工。支撐平面布置分析鋼筋混凝土支撐體系可采用對(duì)撐+角撐布置形式以及圓環(huán)支撐布置形式，兩種支撐體系從結(jié)構(gòu)受力以及變形控制的角度來看均可行，綜合各方面的因素分析，兩種支撐體系各有特點(diǎn)：（1）對(duì)撐+角撐體系a.受力明確通過沿基坑中部對(duì)邊設(shè)置的對(duì)撐基本上控制了基坑中部圍護(hù)體的變形，角部區(qū)域設(shè)置角撐約束，可縮短支撐的跨度，增加角部支撐剛度，有利于控制短邊跨中基坑變形。如此布置形式，各個(gè)區(qū)域的受力明確，且受力體系相對(duì)獨(dú)立。b.分段施工、流水作業(yè)采用對(duì)撐、角撐的布置形式，各個(gè)區(qū)域相對(duì)獨(dú)立，可實(shí)現(xiàn)分塊抽條開挖，并能跟

11、進(jìn)及時(shí)澆注對(duì)撐，可有效的控制基坑變形。并且每個(gè)分塊支撐形成并達(dá)到一定設(shè)計(jì)強(qiáng)度后即可繼續(xù)向下開挖，大大加快了整體施工進(jìn)度。c.第一道支撐可作為施工棧橋第一道支撐的對(duì)撐位置可對(duì)桿件進(jìn)行加強(qiáng)后作為施工中挖、運(yùn)土和材料堆放和加工用的施工棧橋，增大了施工操作面，加快了出土效率，并方便施工以及降低施工技術(shù)措施費(fèi)。d.超長(zhǎng)混凝土支撐的收縮變形問題如何控制在支撐桿件澆注、養(yǎng)護(hù)過程中產(chǎn)生的收縮變形及支撐形成后產(chǎn)生的溫度變形將是基坑工程實(shí)施的難點(diǎn)問題。目前類似規(guī)模工程中常采用分區(qū)、分段澆注支撐系統(tǒng)等方式，可在一定程度上解決該問題。（2）圓環(huán)支撐體系a.結(jié)構(gòu)受力性能合理基坑大致呈方形，可采用以水平受壓為主的圓環(huán)支撐

12、形式，能夠充分發(fā)揮混凝土材料優(yōu)越的受壓特性，而且具有較大的剛度和變形小的特點(diǎn)。b.挖土空間大圓環(huán)支撐體系的布置形式，可在基坑平面形成大范圍的無支撐區(qū)域，為挖運(yùn)土的機(jī)械化施工提供良好的多點(diǎn)作業(yè)條件，同時(shí)也為工程提供了下坑施工的便利。在圓環(huán)支撐布置條件下，土方開挖可采用豎向分層、島式開挖為主，最后一層土方采用退挖方式，可提高挖土速度和縮短深基坑的挖土工期。c.對(duì)挖土提出較高要求，支撐形成時(shí)間長(zhǎng)圓環(huán)支撐體系具有較高的整體受力要求，基坑每一層土方的開挖必須待相應(yīng)的支撐系統(tǒng)完全形成之后方可進(jìn)行。此外，從圓環(huán)受力應(yīng)均勻的要求來看，該支撐體系對(duì)土方開挖也提出了較高的要求。采用圓環(huán)支撐必須在每道支撐全部形成后

13、才能發(fā)揮支撐作用和向下開挖土方，由于基坑面積巨大，每層土方開挖和支撐整體形成時(shí)間較長(zhǎng)，整體施工進(jìn)度在一定程度上會(huì)受到影響。d.雙半圓環(huán)支撐結(jié)合工程特點(diǎn)，若采用整體“順做法”方案。圓環(huán)支撐平面布置可采用雙半圓環(huán)支撐形式。兩個(gè)半圓之間設(shè)置對(duì)撐，一方面可以解決支撐受力問題，另一方面也便于結(jié)合首道支撐架設(shè)施工棧橋。4.豎向支撐體系選型豎向支撐體系包括立柱和立柱下的立柱樁。絕大部分基坑工程中，立柱樁都采用鉆孔灌注樁，對(duì)于少數(shù)挖深小，面積小的小型基坑也可采用水泥土攪拌樁結(jié)合型鋼立柱的做法。本工程基坑開挖深度較大、施工場(chǎng)地較小，基坑面積較大，砼支撐豎向荷載較大，且支撐可能需要結(jié)合施工棧橋布置，因此立柱和立柱

14、樁承受豎向力較大。因此，基于本工程的特點(diǎn)，豎向支撐體系選用鋼管立柱和格構(gòu)立柱，立柱樁采用鉆孔灌注樁，鋼管、格構(gòu)柱插入到鉆孔灌注樁中，以保證立柱和立柱樁的可靠連接，增強(qiáng)支撐豎向和水平向的整體剛度，另在立柱穿越底板的位置設(shè)置鋼止水片。5.方案選型小結(jié)基于以上對(duì)總體方案選型、圍護(hù)體選型、支撐選型等的分析，本基坑工程采用“分區(qū)順做”總體設(shè)計(jì)方案。以下對(duì)基坑支護(hù)方案進(jìn)行說明：基坑開挖深度為，經(jīng)過計(jì)算分析，采用9001100，10001200鉆孔灌注樁結(jié)合一道鋼筋混凝土支撐體系和第一類方案：基坑圍護(hù)體采用8001100第二類方案：基坑圍護(hù)體采用9001100，根據(jù)對(duì)支撐體系選型分析的結(jié)果，采用兩種支撐方案

15、：支撐體系方案A：雙半圓環(huán)支撐體系支撐體系方案B：對(duì)撐角撐支撐體系因此根據(jù)支護(hù)結(jié)構(gòu)形式及支撐體系形式的兩兩組合，基坑可衍生四個(gè)方案：方案一： 800方案二：9001100，方案三：8001100鉆孔灌注樁+雙軸深攪樁止水帷幕+兩道鋼筋混凝土方案四：9001100，方案一圍護(hù)結(jié)構(gòu)基坑普遍區(qū)域開挖深度為，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用8001100鉆孔灌注樁。灌注樁設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C30。鉆孔灌注排樁外側(cè)設(shè)置雙排700500雙軸水泥土攪拌樁止水帷幕，水泥土攪拌樁插入基底以下約。雙軸水泥土攪拌樁水泥摻量為16%。止水帷幕內(nèi)側(cè)與灌注樁外邊線相距200mm。水鉆孔灌注樁信息表區(qū)段鉆孔灌注樁規(guī)格開挖深度嵌固深度有效樁長(zhǎng)注：有效樁

16、長(zhǎng)子圈梁底起算水平支撐體系雙半圓環(huán)支撐方案豎向設(shè)置兩道鋼筋混凝土支撐，采用雙半圓環(huán)式的布置形式。采用以水平受壓為主的圓環(huán)支撐形式，中間能夠充分發(fā)揮混凝土材料優(yōu)越的受壓特性，而且具有剛度大和變形小的特點(diǎn)。在兩個(gè)半圓環(huán)支撐之間約36m范圍內(nèi)，東西向設(shè)置兩道三榀的對(duì)撐桁架，用以控制東西兩條邊跨中的變形。角部主要利用角撐結(jié)合徑向支撐控制基坑變形。圓環(huán)體系的布置形式，形成的無支撐面積較大，為挖土的機(jī)械化施工提供了良好的多點(diǎn)作業(yè)條件，可提高挖土速度縮短深基坑工程的挖土工期。土方開挖可采用豎向分層、島式開挖為主，最后一層土方采用退挖方式。支撐信息表項(xiàng)目中心標(biāo)高壓頂梁/圍檁圓環(huán)撐徑向桿件連系桿第一道支撐系統(tǒng)第

17、二道支撐系統(tǒng)圓環(huán)支撐體系具有極高的整體性受力要求，基坑每一層土方的開挖必須待相應(yīng)的支撐系統(tǒng)完全成型之后方可進(jìn)行。此外，從圓環(huán)受力應(yīng)均勻的要求來看，該支撐體系對(duì)土方開挖也提出了較高的要求。圓環(huán)支撐體系土方開挖應(yīng)分塊、對(duì)稱、均勻，以保證圓環(huán)受力均勻。支撐采用C30混凝土，支撐具體信息見表。豎向支撐體系土方開挖期間需要設(shè)置豎向構(gòu)件來承受水平支撐的豎向力，本工程采用臨時(shí)鋼立柱及柱下鉆孔灌注樁作為水平支撐系統(tǒng)的豎向支承構(gòu)件。臨時(shí)鋼立柱根據(jù)不同區(qū)域的豎向荷載大小分別采用由等邊角鋼綴板焊接而成的型鋼格構(gòu)柱，其截面為450450，型鋼型號(hào)為Q345B，鋼立柱插入作為立柱樁的鉆孔灌注樁中不少于。支撐立柱樁設(shè)計(jì)時(shí)

18、結(jié)合主體工程樁樁位的布置，盡量利用工程樁作為立柱樁，其余另外加打，無法利用工程樁的位置增打樁徑為1000的鉆孔灌注樁作為立柱樁，樁身混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C30。立柱樁有效長(zhǎng)度為，支撐立柱樁采用樁端后注漿工藝，基坑承壓水降壓對(duì)環(huán)境影響問題的分析與處理本工程面臨的承壓水問題本基坑工程普遍區(qū)域開挖深度，根據(jù)現(xiàn)階段提供的地質(zhì)勘察資料顯示，東部區(qū)域基坑開挖至基底，基坑底部存有第4層弱承壓含水層。基坑工程將面臨嚴(yán)重的承壓水影響問題。基坑是實(shí)施階段必須將承壓水頭抽降至基底以下1m，方可滿足基坑工程安全實(shí)施的要求。承壓水的處理方案根據(jù)長(zhǎng)三角等軟土地區(qū)通過大量受壓含水層影響的深基坑工程實(shí)踐，從中總結(jié)并形成了一套具有豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的針對(duì)承壓水的設(shè)計(jì)和施工方法，對(duì)影響基坑工程安全的承壓水問題的處理通