基坑支護結(jié)構(gòu)工程設計施工與檢測原創(chuàng)

基坑支護工程設計、施工與檢測2013.10.8

目錄基坑支護的幾種設計理論基坑支護設計與方案的選擇支護結(jié)構(gòu)類型和方案的選擇基坑工程監(jiān)測基坑工程信息化施工一、基坑支護的幾種設計理論1、經(jīng)典土壓力理論----極限平衡原理這是最古典最常用的方法。該法假定作用在擋土結(jié)構(gòu)前后墻上的土壓力分別達到被動土壓力和主動土壓力，計算時不考慮擋土結(jié)構(gòu)的變形，并做某些力學上的簡化，把超靜定結(jié)構(gòu)力學問題作為靜定問題求解。等值梁法、太沙基法、1/2分擔法等均屬此法。此法的缺點是無法提供工程所需的墻體水平位移的數(shù)值。2、等值梁法等值梁法是當前我國工程界中應用最廣泛的一種用于計算擋土結(jié)構(gòu)內(nèi)力的方法。應用等值梁法計算，首先應確定反彎點的位置，在這方面有以下幾種假定：(1)假定反彎點位于土壓力強度為零的那一點；(2)假定為墻體與基底相交的那一點；(3)假定反彎點位于基底以下y處，其中y的確定與土體的標準貫入度N有關。3、有限單元法目前支護結(jié)構(gòu)受力計算趨向于彈性地基梁的數(shù)值方法較為實用，而經(jīng)典方法對一些問題的計算則不夠理想，有限元法由于計算復雜，一般工程應用還不夠方便，實際工程設計應用不多，因此，在彈性地基梁方法基礎上進行發(fā)展和完善，以解決一些較復雜的問題，可望發(fā)展成為一個既簡便實用又能較好地解決工程問題的實用方法。其中彈性地基梁桿系有限元法比較常用。彈性地基桿系有限元法是建立在土的線彈性本構(gòu)關系上的一種方法。其計算原理是假設地面以上(基底以上)擋土結(jié)構(gòu)為梁單元，基底以下部分為彈性地基梁單元，支撐或錨桿為彈性支承單元，荷載為主動側(cè)的土壓力和水壓力。彈性地基桿系有限元法的分析過程：

與一般的有限元分析方法一樣，桿系有限元法也要經(jīng)歷一個過程：結(jié)構(gòu)離散→形成單元剛度矩陣→單元剛度矩陣集成總剛度矩陣→利用平衡方程求得節(jié)點位移的這樣一個過程。二、基坑支護設計與方案的選擇（1）基坑的幾何尺寸：基坑場地的形狀、深度和寬度等。（2）基坑支護結(jié)構(gòu)所受的荷載：①土壓力、水壓力；②垂直地面超載；③施工動荷載：④維護結(jié)構(gòu)兼做主體結(jié)構(gòu)時的人防和地震荷載（工期長的大型基坑支護工程也要考慮地震荷載）;⑤鄰近建筑物引起的荷載；⑥其他影響基坑穩(wěn)定的荷載。（3）基坑場地的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況：①勘測資料報告；②勘探數(shù)據(jù)測試方法；③地下水情況及分布，地表水水位、承壓水層、承壓氣體。（4）環(huán)境條件：①基坑施工場地及周圍的地質(zhì)性質(zhì)；②基坑周圍建筑物狀況;③基坑周圍交通狀況及水域（河流）狀況；④基坑周圍公用設施分布及地下構(gòu)筑物管線狀況;⑤基坑所處地質(zhì)環(huán)境特殊狀況對基坑施工的特殊要求。（5）基坑施工及其建筑物的基礎結(jié)構(gòu)及上部結(jié)構(gòu)情況要求。（6）對基坑支護結(jié)構(gòu)施工（噪音、振動、地面污染）的要求。（7）基坑場地周圍已有基坑支護結(jié)構(gòu)型式或類似基坑支護結(jié)構(gòu)的型式在施工中的成功、失敗原因、教訓。三、支護結(jié)構(gòu)類型和方案的選擇1、擋土灌注排樁或地下連續(xù)墻擋土灌注排樁系以現(xiàn)場灌注樁按隊列式布置組成的支護結(jié)構(gòu)；地下連續(xù)墻系用機械施工方法成槽，在槽內(nèi)放置鋼筋籠并澆灌混凝土形成地下墻體。

特點：剛度大，抗彎強度高，變形小，適應性強，振動小，噪聲低，但排樁不能止水，連續(xù)墻施工需較多機具設備。適用條件：①適用于基坑側(cè)壁安全等級為一、二、三級；②懸臂式結(jié)構(gòu)在軟土場地中不宜大于5m;③當?shù)叵滤桓哂诨拥酌鏁r，宜采用降水、排樁與水泥土樁組合止水帷幕或采用地下連續(xù)墻；④適用于逆作法施工；⑤變形較大的基坑邊可選用雙排樁。2、排樁樁土層錨錨桿支護護系在穩(wěn)定定土層鉆鉆孔，用用水泥漿漿或水泥泥砂漿將將鋼筋與與土體粘結(jié)在一一起拉結(jié)結(jié)排樁擋擋土。特點：能與土土體結(jié)合合承受很很大拉力力，變形形小，適適應性強強，不用大大型機械械，費用用低。適用條件件：①適用于于基坑側(cè)側(cè)壁安全全等級為為一、二二、三級級；②適用于于難以采采用支撐撐的大面面積深基基坑；③不宜用用于地下下水大、、含有化化學腐蝕蝕物的土土層和松松散軟弱土層層。3、排樁樁內(nèi)支撐撐支護系在排樁樁內(nèi)側(cè)設設置型鋼鋼或鋼筋筋混凝土土水平支支撐，用用以支擋擋基坑側(cè)側(cè)壁進行行擋土。。特點：受力合理理，易于于控制變變形；但但需大量量支撐材材料，基基坑內(nèi)施施工不便便。適用條件件：①適用于于基坑側(cè)側(cè)壁安全全等級為為一、二二、三級級；②適用于于各種不不易設置置錨桿的的較松軟軟土層及及軟土地地基；③當?shù)叵孪滤桓吒哂诨涌拥酌鏁r時，宜采采用降水水措施或或采用止水結(jié)構(gòu)構(gòu)。4、水泥泥土墻支支護系由水泥泥土樁相相互搭接接形成的的格柵狀狀、壁狀狀等形式式的連續(xù)重力式式擋土止止水墻體體。特點：具有擋土土、止水水雙重功功能；施施工機具具設備比比較簡單；使用用材料單單一，費費用較低低。適用條件件：①適用于于基坑側(cè)側(cè)壁安全全等級為為二、三三級；②水泥土土墻施工工范圍內(nèi)內(nèi)地基土土承載力力不宜大大150kPa;③基坑深深度不宜宜大于6m;④基坑周周圍具備備水泥土土墻的施施工寬度度。5、土釘釘墻或噴噴錨支護護系用土釘釘或預應應力錨桿桿加固的的基坑側(cè)側(cè)壁土體體，與噴噴射鋼筋混凝土土護面組組成的支支護結(jié)構(gòu)構(gòu)。特點：結(jié)構(gòu)簡單單，承載載力較高高；可阻阻水，變變形小，，安全可靠，適適應性強強，施工工機具簡簡單，施施工靈活活，污染染小，噪噪聲低，對周周邊環(huán)境境影響小小，費用用低。適用條件件：①適用于于基坑側(cè)側(cè)壁安全全等級為為二、三三級的非非軟土場場地；②土釘墻墻基坑深深度不宜宜大于12m;噴噴錨支護護適于無無流砂、含水量量不高、、非淤泥泥等流塑塑土層的的基坑，，開挖深深度一般不大于于18m;③當?shù)叵孪滤桓吒哂诨涌拥酌鏁r時，應采采取降水水或止水水措施。。6、逆作作拱墻支支護系在平面面上將支支護墻體體或排樁樁做成閉閉合拱形形的支護護結(jié)構(gòu)。。特點：結(jié)構(gòu)主要要承受壓壓應力，，可充分分發(fā)揮材材料特性性，結(jié)構(gòu)構(gòu)截面小，，底部不不用嵌固固，可減減少埋深深、受力力安全可可靠，變變形小，外外形簡單單，施工工方便，，費用低低。適用條件件：①適用于于基坑側(cè)側(cè)壁安全全等級為為二、三三級；②淤泥或或淤泥質(zhì)質(zhì)土場地地不宜采采用；③基坑平平面尺寸寸近似方方形或圓圓形，基基坑施工工場地適適合拱圈布置置；④基坑深深度不宜宜大于12m拱墻墻軸線的的矢跨比比不宜小小于1/8；；⑤地下水水位高于于基坑底底面時，，應采取取降水或或止水措措施。7、鋼板板樁系采用特特制的型型鋼板樁樁，機械械打入地地下，構(gòu)構(gòu)成一道道連續(xù)的板墻，，作為擋擋土、擋擋水圍護護結(jié)構(gòu)。。特點：承載力高高、剛度度大、整整體性好好、鎖口口緊密、、水密性強，能能適應各各種平面面形狀和和土質(zhì)，，打樁方方便、施施工快速速、可回收使使用，但但需大量量鋼材，，一次性性投資較較高。適用條件件：①適用于于基坑側(cè)側(cè)壁安全全等級為為二、三三級；②基坑深深度不宜宜大于10m;③地下水水位高于于基坑底底面時，，應采取取降水或或止水措措施。施工方案案選擇時時，可以以選擇其其中一種種，也可可多種支支護結(jié)合使用，，特別注注意的是是選擇透透水性支支護還是是止水支支護。對對于因降水而而可能導導致固結(jié)結(jié)沉降的的軟弱地地基、細細砂層或或粘土層層組成的軟弱弱的地基基以及含含水層豐豐富的砂砂礫地層層，宜優(yōu)優(yōu)先選用用止水式支護護。四、基坑坑工程監(jiān)監(jiān)測1、圍護結(jié)構(gòu)構(gòu)監(jiān)測立柱沉降監(jiān)測支撐軸力監(jiān)測圍護結(jié)構(gòu)傾斜、沉降、應力監(jiān)測圍護結(jié)構(gòu)頂部水平位移監(jiān)測圍護結(jié)構(gòu)完整性及強度監(jiān)測

鄰近建筑物沉降、傾斜和裂縫發(fā)生時間及發(fā)展過程的監(jiān)測

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1表層土體沉降、水平位移以及土體分層沉降和水平位移監(jiān)測圍護結(jié)構(gòu)側(cè)面土壓力測試鄰近構(gòu)造物、道路、地下管線等設施變形監(jiān)測坑底隆起監(jiān)測土層孔隙水壓力、地下水位監(jiān)測2、周圍圍環(huán)境監(jiān)監(jiān)測3、《建建筑基坑坑支護技技術(shù)規(guī)程程》(JGJ120——99)中明確確了基坑坑開挖監(jiān)監(jiān)控工作作應該做做到：1、基坑坑開挖前前應該作作出系統(tǒng)統(tǒng)的監(jiān)控控方案，，監(jiān)控方方案應該該包括監(jiān)監(jiān)控的目目的、監(jiān)監(jiān)測項目目、監(jiān)控控報警值值、監(jiān)測測方法及及精度要要求、監(jiān)監(jiān)測點的的布置、、監(jiān)測周周期、工工序管理理和記錄錄制度以以及信息息反饋系系統(tǒng)。2、監(jiān)測測點的布布置應該該滿足監(jiān)監(jiān)控要求求，從基基坑邊緣緣以外1～2倍開開挖深度度范圍內(nèi)內(nèi)的需要要保護物物體均應應作為監(jiān)監(jiān)控對象象。3、基坑坑工程監(jiān)監(jiān)測項目目如下表表所示表1基基坑坑側(cè)壁安安全等級級及結(jié)構(gòu)構(gòu)形式4、位移移觀測基基準點不不應少于于兩點，，且應設設在影響響范圍以以外。5、監(jiān)測測項目在在開挖之之前應測測的初始始值，且且不少于于兩次。。6、基坑坑監(jiān)測項項目的監(jiān)監(jiān)控報警警值應根根據(jù)監(jiān)測測對象的的有關規(guī)規(guī)范及支支護結(jié)構(gòu)構(gòu)設計要要求確定定。7、各項項監(jiān)測的的時間間間隔可根根據(jù)施工工進程確確定。當當變形超超過有關關標準或或監(jiān)測結(jié)結(jié)果變化化速率較較大時，，應加密密觀察次次數(shù)。當當有事故故征兆時時，應連連續(xù)監(jiān)測測。8、基坑坑開挖監(jiān)監(jiān)測過程程中，應應根據(jù)設設計要求求提交階階段性監(jiān)監(jiān)測結(jié)果果報告。。工程結(jié)結(jié)束時應應提交完完整的監(jiān)監(jiān)測報告告，報告告內(nèi)容包包括：1）工程程概況；；2）監(jiān)測測項目和和各測點點的