深基坑圍圍護結構構變形分析析及控制制方法一、基坑坑圍護變變形控制制的重要要性二、鋼支支撐的發發展、問問題及改改進1、事故案案例分析析引發的的支撐體體系思考考2、鋼支撐撐的發展展、使用用過程調調查存在在問題3、改進及及專利技技術三、基坑坑圍護的的發展、、問題及及改進1、地連墻墻使用過過程問題題的調查查2、改進及及專利技技術四、軟土土地層地地下承壓壓水的思思考1、事故案案例分析析2、上海地地下承壓壓水的變變化及問問題調查查3、改進及及專利技技術五、三層層次引導導方法的的探討六、BIM+專業技術-建科咨詢發展展方向結束語隨著我國城市市化地下空間間的發展，城城市建設各種種基坑形式越越來越多，深深度也越來越越大，基坑施施工對周邊環環境的影響也也是越來越大大，基坑施工工由于挖土破破壞了土壓的的平衡，圍護護結構必然產產生變形，變變形導致周邊邊地面的沉降降，沉降值越越大，對周邊邊環境影響也也越大，經濟濟損失越大，，嚴重的甚至至導致基坑坍坍塌和人員傷傷亡安全事故故。以上為某區域域因為基坑的的開挖，引起起的周邊建筑筑物的倒塌及及開裂情況。。科學合理的增增加是必要的的，基坑施工工的費用增大大了，風險并并沒有實質減減少。因此此，基坑開挖挖過程中如何何動態控制““平衡”是工工程安全的前前提保障。在在控制好“平平衡”的前提提基礎上，減減少圍護結構構的變形，從從而減少基礎礎施工對周邊邊環境的影響響是追求的目目標。鋼支撐支護在在上世紀40年代便在國內內采用，目前前使用普遍，，但是看似簡簡單的受力結結構，卻在施施工過程中存存在多種問題題，如：活絡絡頭受力不佳佳、預加軸力力損失過大、、端頭受力不不均和鋼支撐撐軸線方向受受力偏差等問問題，這些問問題的存在也也給基坑施工工埋下了隱患患。SMW工法樁圍護結結構，第三道道支撐面出現現漏水、涌砂砂，引起基坑坑隆起，圍護護結構失穩。。地下連續墻圍圍護結構，第第四道支撐面面出現漏水、、涌砂，鋼圍圍檁變形，造造成圍護結構構失穩。3個極限受力：：1）鋼管極限受受力：一般8000千牛以上2）活絡頭極限限受力：一般般4000千牛以上3）楔子極限受受力：不確定定（沒有標準準）滿足設計計要求一般3000千牛以上。※楔子的不確定定性是桿件支支撐的關鍵！！2、鋼支撐的發發展、使用過過程調查存在在問題鋼支撐整體壓壓縮變形：理論標準：桿桿件長度20m，受壓3000千牛以上，壓壓縮變形3~4mm。統計壓縮變形形20~30mm，增大8~10倍。※是什么原因產產生如此大的的偏差呢？2、鋼支撐的發發展、使用過過程調查存在在問題鋼圍檁拼裝問問題1）鋼圍檁未設設置在同一平平面及直線上上2）圍檁的連接接不可靠2、鋼支撐的發發展、使用過過程調查存在在問題3）鋼支撐安裝裝后連接位置置變形明顯鋼圍檁拼裝問問題2、鋼支撐的發發展、使用過過程調查存在在問題楔子未穿過軸心楔子打入深度太短，有效接觸面積太小2、鋼支撐的發發展、使用過過程調查存在在問題活絡頭脖子太太長，水平方方向存在偏心心現象楔子安裝不正正確未穿過軸軸心，造成軸軸心與擋板不不垂直活絡頭受力中心線與鋼支撐受力中心線不同心活絡端頂板與鋼圍檁線接觸，不是面接觸活絡頭受力中心與圍檁接觸面不垂直，產生分力

活絡頭受力中心作用點未作用在圍檁的側面中間，2、鋼支撐的發發展、使用過過程調查存在在問題2、鋼支撐的發發展、使用過過程調查存在在問題數據線容易護筒被切斷軸力加大時因法蘭變形，導致軸力計護筒肋板與法蘭連接處開裂造成支撐讀數不穩、失真軸力計軸線與鋼支撐軸線很難在同一軸線上兩對接鋼圍檁不在同一平面上，軸力計和鋼圍檁只有部分接觸2、鋼支撐的發發展、使用過過程調查存在在問題2、鋼支撐的發發展、使用過過程調查存在在問題通過現場調研研，發現在鋼鋼圍檁安裝時時，安裝效率率不高，且安安裝質量不易易控制。改進思路：1）保證連接可可靠，且在同同一平面及水水平線位置；；2）便于現場人人員施工。鋼圍檁拼裝改改進改進方法一改進方法二3、改進鋼圍檁安裝質質量改進實踐踐連接螺栓3、改進鋼圍檁改進對對比分析連接方式工時（相鄰兩幅連接）效果分析傳統焊接>1h施工質量受施工操作人員水平影響，焊接位置是薄弱點，易出現不在同一面上、不在同一水平線上、焊接位置變形等問題。改進連接0.5h左右操作方便，連接質量可靠，安裝偏差較小，鋼圍檁整體性較好。連接處外觀較傳統方式有改善。3、改進B類楔子A1類楔子A2類楔子C類楔子配套規格：A類楔子（平行墊塊分三種規格）

B類楔子（倒梯型墊塊）

C類楔子（正梯型墊塊）3、改進專利一：鋼支支撐的楔子專利號：ZL201120199150.1鋼楔子改進后后：鋼支撐軸軸力損失改進進

參數楔子形式第一次施加

（30MP)第二次施加(42MP)第三次施加(60MP)千斤頂拆除后軸力損失（第三次施加-千斤頂拆除后）千斤頂拆除后活絡頭長度傳統楔子400KN456KN507KN283KN224KN182.9mm386KN462KN523KN325KN198KN182.5cm新型楔子598KN684KN705KN646KN59KN183.6mm574KN672KN725KN684KN41KN183.7mm軸力施加對比比表清江路口站通通過對傳統楔楔子與新型楔楔子的試驗對對比，結果顯顯示新型楔子子在軸力損失失、變形控制制及安裝速度度上均有很大大優勢。3、改進鋼支撐軸力計計安裝改進一一：在鋼支撐軸力力計安裝方面面，目前普遍遍存在安裝偏偏心的問題，，這對鋼支撐撐的受力及軸軸力的損失都都是不利的，，花照壁站采采用加工好的的圓形鋼板，，利用重力尋尋找其中心，，在控制偏心心上有一定優優勢，且現場場安裝便捷，，便于施工人人員操作。軸力計安裝上上，焊接板規規格不統一，，且需要多人人操作，較難難控制使其安安裝在軸心。。建議使用的軸軸力計安裝方方法，在效率率及效果上，，有明顯優勢勢改進3、改進3、改進專利二：帶有有軸力計的鋼鋼支撐構件專利號：ZL201120199149.9關于基坑開挖挖過程中六個個變形量的發發現與分析3、改進序號深基坑變形因素變形值（mm）主要原因分析解決途徑1鋼支撐法蘭壓縮變形2-61、法蘭接頭安裝間隙，受壓力作用下壓實產生的變形量。1、控制法蘭接頭數量（第三、四道支撐法蘭接頭不應多于3個）；2、確保螺栓連接質量。鋼支撐撓度變形2-41、鋼支撐跨度過大引起的變形量。1、支撐跨度不大于，如大于中間要設立柱。楔子壓縮變形4-101、楔子受力面積過小、受力集中，產生偏心，應力改變；2、軸力未通軸心而產生的偏心受力現象。1、制定鍥子加工標準，使受壓面積大于2。2地墻和端頭板的平整度產生的間隙10-201、地墻面未找平，受壓產生的變形量。1、鋼支撐端板和地墻面應平整。3地墻的彈性疊加變形20-401、時空效應、產生變形；2、地墻滲漏水；3、上道鋼支撐軸力偏小，產生疊加彈性變形；4、開挖面地層土質強度低。1、開挖時間和空間的控制；2、上道支撐質量控制；3、基坑降水控制。4初撐力和楔子插入后的回彈變形10-201、油泵壓力一般能滿足設計要求，但楔子插入后，初撐力損失較大，常常是沒有初撐力；2、受力不合理，受力是點或線受力。1、制定楔子控制要求；2、改楔子的內撐形式為外夾、外壓形式。5端頭支撐加軸力計的桿件變形1、軸力計的受壓面積小，端頭板強度不夠產生的變形；2、軸力計安裝傾斜產生的問題；3、軸力計軸線與鋼支撐軸線很難在一條軸線上；4、軸力計軸心與擋板不垂直。1、改進軸力計安放的位置；2、帶有應力補償功能和支撐圍護結構變形小的原因分析。基坑及支撐主主要變形量的的分析及解決決途徑我們說：鋼支支撐是先受力力后變形，是是主動控制方方式；砼支撐是先變變形后受力，，是被動控制制方式；應該說鋼支撐撐是較為科學學的。那么為什么我我們更放心砼砼支撐呢？前面分析以上上鋼支撐的圍圍檁、楔子、、軸力計三個個方面的改進進能夠說明以以上原因。3、改進（1）基坑開挖過過程，圍護結結構的整體變變形量，按上上述6個方面進行分分類，將以往往的定性分析析，轉化成6個方面的定量量控制。（2）在幾個關鍵鍵變形量方面面，通過創新新改進的專利利技術應用，，在不增加成成本的條件下下，減少鋼支支撐桿件的整整體壓縮變形形量。（3）鋼圍檁的改改進，不僅使使安裝質量得得到有效控制制，同時節省省了安裝、拆拆除時間，減減少了開挖面面的暴露時間間。（4）楔子和軸力力計安裝的改改進，方便施施工、便于管管理、軸力損損失小，又減減少了下道支支撐的疊加變變形量。同時時，支撐桿件件上的軸力損損失率降低。。上道支撐軸軸力有保障，，圍護結構的的疊加變形量量也減少了，，從而減少了了圍護結構的的總變形量。。小結：3、改進城市地鐵基坑坑工程由于開開挖深度與放放坡條件的限限制，深基坑坑工藝基本走走向垂直開挖挖，垂直開挖挖擋土平衡的的支護分擋土土結構和支撐撐結構兩個部部分。軟土地地基的基坑圍圍護工程是由由擋土墻設計計的強度和內內支撐結構兩兩方面來加強強圍護體系的的整體剛度，，進而控制基基坑開挖后擋擋土墻體水平平位移和周邊邊的沉降情況況。地下連續墻圍圍護技術的發發展（1）單一的圍護護止水作用階階段。普遍采用的復復合墻圍護體體系就是一種種單一的止水水圍護體系。。（2）疊合墻圍護護結構階段即即“兩墻合合一”階段。。疊合墻體系是是指圍護結構構與內襯主體體結構之間有有鋼筋接駁器器連接，疊合合后兩者視為為整體墻，形形成“兩墻合合一”的整體體結構，在結結構的合理方方面是一種技技術進步。（3）連續地墻的的未來發展思思路從根本上解決決地下連續墻墻的“兩墻合合一”的技術術問題對保證證工程的質量量至關重要。。地連墻結構形形式對比表地下連續墻施施工滲漏水風風險及控制圍護地墻接縫縫滲水控制是是確保圍護結結構整體穩定定的重要環節節，很多風險險是由于局部部失衡，引起起整體失穩，，按臨界點平平衡推理是由由于帷幕的止止水強度下降降、干擾強度度的增大，影影響了整體的的穩定。因此此，圍護結構構施工，控制制薄弱點滲漏漏水是關鍵！！常見問題有如如下三類：1、地連墻使用用過程問題的的調查由地墻單一圍圍護結構到地地墻圍護結構構和內襯永久久結構疊合技技術的發展；；“兩墻合一”疊疊合式整體結結構兩個關鍵鍵性技術的發發展：1）地下連續墻墻施工整體結結構連接技術術要求：在在水平平和垂直荷載載作用下，要要求接頭整體體良好，剛度度好、變形小小、滲水少。。其主要解決的的技術問題是是：①①地墻施工工接縫的滲水水問題；②②地墻墻鋼筋籠在截截面上的疊合合，確保地墻墻的整體抗側側壓力的強度度。垂垂直接頭的的技術發展——地墻施工中常常用的幾種接接頭形式：1、地連墻使用用過程問題的的調查1)接頭管接接頭形式（如如下圖）：優點：構造簡簡單；施工方方便，工藝成成熟；刷壁方方便，易清除除干凈墻段側側壁泥漿，有有利于確保接接頭混凝土質質量；后施工工槽段下放鋼鋼筋籠方便；；造價較低。。其缺點：屬柔柔性接頭，接接頭剛度較差差，整體性較較差；抗剪能能力較差，受受力后易變形形；接頭呈光光滑圓弧面，，無拐點，抗抗滲水性能較較差，較易產產生接頭滲水水。1、地連墻使用用過程問題的的調查（2）“工””字鋼+接頭頭管接頭形式式（如下圖））：優點：增加了了“工”字鋼鋼后，接頭剛剛度較好，受受力不易變形形，接頭拐點點增加，抗滲滲水性能提高高。缺點：接頭管管需和“工””字鋼配套，，施工較麻煩煩，對接頭管管和“工”字字鋼的相對位位置要求較高高，易出現繞繞流現象。1、地連墻使用用過程問題的的調查（3）接頭箱箱接頭形式（（如下圖）：：優點：整體性性較好，剛度度較大；抗彎彎抗剪性能較較好，受力后后變形較小，，故防滲水效效果較好。缺點：接頭構構造較復雜，，施工工序較較多，施工較較麻煩；刷壁壁清漿較困難難，較難清除除干凈墻段側側壁泥漿；鋼鋼筋籠上伸出出的接頭鋼筋筋易碰彎，給給刷壁清泥漿漿和安放后一一槽段鋼筋籠籠都帶來一定定困難。1、地連墻使用用過程問題的的調查地墻施工的接接頭形式經過過不斷地改進進，出現的接接頭形式約有有十多種，如如十字鋼板式式接頭、雙管管式接頭、隔隔板式接頭、、滑板式接頭頭等。地墻接接縫的滲水和和整體剛度逐逐步提高，但但由于接頭的的形式只是改改進性的提高高，地墻接縫縫的整體連接接性和滲水的的質量問題主主要還是取決決于作業人員員的施工經驗驗、技能水平平和規范的管管理，從理論論上講，地下下連續墻整體體結構連接縫縫的滲水問題題沒有得到根根本解決。（（蘇州地鐵采采用的方式是是在兩幅地墻墻迎土面的接接縫處增加高高壓旋噴）2）地下連續墻墻圍護結構與與永久結構的的整體剛性連連接1、地連墻使用用過程問題的的調查(1)預埋連連接鋼筋法如如下圖優點：構造簡簡單；施工方方便。缺點：直徑﹥﹥￠20mm的鋼筋扳到位位較困難；大大直徑鋼筋須須用火烘后扳扳到位，會影影響鋼筋受力力性能；當鋼鋼筋不直，角角度不準時，，初始受力，，應力有損失失；預埋接頭頭鋼筋經扳動動到位時，有有時會損傷鋼鋼筋根部四周周混凝土。1、地連墻使用用過程問題的的調查(2)預埋連連接鋼板法如如下圖：優點：受力性性能好；施工工方便。缺點：電焊質質量要求高，，技術性強；；現場電焊量量大，進度不不快。1、地連墻使用用過程問題的的調查（3）接駁器器的技術應用用的發展，由由于以上兩種種方法在實際際施工中，都都存在著連接接質量差和施施工進度慢的的問題，所以以有了接駁器器的發展，如如下圖：優點：構造簡簡單，施工方方便；采用錐錐螺紋連接接接頭，施工速速度較快；抗抗剪抗彎性能能均較好，牢牢固可靠。缺點：螺紋鋼鋼筋連接接頭頭的準確定位位、牢固固定定和擰緊要求求均較高，實實際施工連接接質量較低。。1、地連墻使用用過程問題的的調查①地墻接縫滲滲漏水②地墻設計增增加配筋和接接駁器產生的的滲漏水1、地連墻使用用過程問題的的調查③地質條件差差，施工管理理方面出現的的質量問題。。本組圖片反映4個問題：1、夾泥2、開叉3、擾流4、塌孔1、地連墻使用用過程問題的的調查1、地連墻使用用過程問題的的調查目前“兩墻合合一”存在問問題，以下為為實際施工中中存在的問題題：1、地連墻使用用過程問題的的調查序號常見問題產生原因造成質量方面問題備注1接駁器定位高低不齊憑目測控制、無定位控制措施鋼筋籠吊裝入槽時接駁器封蓋易被碰掉，造成接駁器絲牙銹蝕或被鑿壞，導致接駁器與主體結構鋼筋連接困難或無法連接

無規范標準控制2接駁器定位偏斜焊接產生變形、無定位控制措施接駁器與主體結構鋼筋連接困難或無法連接

無規范標準控制3接駁器絲牙被鑿壞接駁器高低不齊，鑿地下墻保護層時難以控制接駁器與主體結構鋼筋連接困難或無法連接設計一般增加余量4接駁器絲牙銹蝕下鋼筋籠時接駁器封蓋已碰掉和灌進了泥漿接駁器與主體結構鋼筋連接困難或無法連接設計一般增加余量1、地連墻使用用過程問題的的調查原因分析調查結果顯示示，鋼筋接駁駁器出現的定定位高低不齊齊、偏斜以及及絲牙破壞、、絲牙銹蝕等等問題較為普普遍。由于這這些問題的存存在，造成接接駁器和結構構主筋無法連連接、擰不到到位或連接困困難等狀況。。鑒鑒于以上存存在問題，為為保證主體結結構鋼筋與地地下墻的可靠靠連接，目前前設計通常采采用增加接駁駁器的預留量量來補救，但但實際施工情情況與設計期期望差距往往往較大。因此此，研究解決決地下墻接駁駁器的安裝定定位和保護問問題十分重要要。1、地連墻使用用過程問題的的調查圖（1）中接駁器轉轉彎鋼筋和迎迎土面主筋在在一個層上，，存在兩給問問題：1）迎土層面的的保護層質量量難以保證，，后果迎土面面主筋銹蝕。。2）接駁器設計計數量過密，，影響砼上翻翻的質量，地地墻滲漏。1）兩墻合一疊疊合式接駁器器安裝質量不不穩定，導致致設計思想方方面的保守，，如單一擋土土圍護結構形形式增多；2）技術的推廣廣力度不夠。。設計人員不不深入現場，，不了解新技技術；人才的的不足，導致致設計方面從從簡化、套用用化，其后果果①是材料沒沒有得到有效效的利用，②②是設計保守守，材料的增增加加大了施施工難度，工工程質量難以以保障（以下下圖片說明））1、地連墻使用用過程問題的的調查樓房倒向基坑坑一側成“凸凸”形樓房地層已嵌嵌入地下防汛墻出現裂裂縫樓房和土體出出現相對位移移1、事故案例分分析上海上世紀末末工業用水抽抽取地下水量量約1.2億立方/年，沒有回灌灌；上海2010年以后，抽取取地下水量約約1300萬立方/年，回灌量超超過3000萬立方/年。回灌大于于抽取，應該該說地面沉降降穩定了，但但是上海近幾幾年地面沉降降局部有增大大的趨勢。2、上海地區地地下水變化及及問題調查（1）上海地下空空間開發抽降降的承壓水沒沒有納入統計計范圍，沒人人知道上海一一年實際抽取取多少地下水水，粗略估計計超過8000萬立方/年。（2）上海以往深深基坑降壓井井的封堵，不不是在原界面面，而是在地地下工程的結結構地板，這這樣一來就產產生了如下幾幾個問題：①結構底板承承壓水頂托力力的問題②地下水質長長期污染問題題③承壓水緩慢慢流失，地面面緩慢沉降問問題（3）實際抽水量量遠大于合理理的抽水量2、上海地區地地下水變化及及問題調查主要原因：發現主要問題題：（1）、設計僅從從施工安全要要求計算承壓壓水頂托力的的降水水位標標高要求，抽抽降水的合理理性、降水對對周邊地面的的沉降影響沒沒有要求（2）、施工降水水方案1）降水井設置置數量普遍偏偏多，一般是是需求的兩倍倍。2）降水井的濾濾網高度，一一般不考慮降降水水位的關關系3)降壓井用完后后封井不考慮慮對環境的影影響。（3）、管理理方面1）承壓水軸軸水量的統計計師水量部門門，施工軸降降地下承壓水水沒有納入水水量部門管理理。2、上海地區地地下水變化及及問題調查某工程承壓井井的封堵情況況及問題承壓井內已灌灌注了混凝土土，井內依然有滲滲水井管切割至地地板下（7～8）cm，井管內留有滲滲水井口焊封鋼板板，并焊接網網鋼筋防滲水泥砂漿漿封井口圖1圖2圖3圖42、上海地區地地下水變化及及問題調查某工程承壓井井的封堵情況況及問題封井存在問題題(1)由于封井口的的界面高于原原含水層的界界面，承壓水水將從井孔內內與井管井孔孔間的空隙透透過隔水層與與地表潛水貫貫通，地表潛潛層水易污染染，所以可以以推測承壓水水的水質環境境會受影響。。(2)由于計算含水水層的頂托力力是從隔水層層與含水層界界面高度為準準的，實際的的封井界面是是在結構的地地板，水位的的高度大于原