基坑支護工程講座（一）內(nèi)容一、基坑支護設(shè)計二、基坑支護施工三、基坑支護監(jiān)測基坑支護設(shè)計1、概念及現(xiàn)狀2、分類與選型3、設(shè)計之前應(yīng)考慮的影響因素及應(yīng)具備的條件4、設(shè)計內(nèi)容5、土釘墻設(shè)計6、排樁的設(shè)計7、設(shè)計文件的編制概念與現(xiàn)狀建筑基坑：為進行建筑物（包括構(gòu)筑物）基礎(chǔ)與地下室的施工所開挖的地面以下空間。基坑支護：為保證地下結(jié)構(gòu)施工及基坑周邊環(huán)境的安全，對基坑側(cè)壁及周邊環(huán)境采用的支擋、加固與保護措施。近十年來，我國建筑業(yè)以驚人的速度發(fā)展，每年城鎮(zhèn)竣工的建筑面積達5億平方米。隨著人們對建筑的工程質(zhì)量、環(huán)境和功能需求的不斷增長，以及我國人口持續(xù)增長，可耕地面積因人類活動而逐漸減少，用地緊張、交通擁擠的矛盾在大城市和特大城市日趨突出?？茖W、合理和持續(xù)利用地下空間，這是我國城市化發(fā)展的客觀要求。充分利用土地資源，在建筑工程中節(jié)能省地、建設(shè)節(jié)約型社會，高層建筑越來越多，高層建筑的基礎(chǔ)向超大、超深、大跨、大底盤方向發(fā)展。基坑也向超大、超深發(fā)展，北京最深的基坑26m。（財源中心26m，國瑞城21-24m，北京飯店21m，中銀大廈20m）支護結(jié)構(gòu)分類與選型《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》（JGJ120-99）規(guī)定：北京地區(qū)基坑支護常用方法及適用范圍

1、土釘墻支護結(jié)構(gòu)普通土釘墻、復合式土釘墻(指加帶預應(yīng)力錨桿+梁、柱或微型樁)特點：工期短、節(jié)省造價，但引起邊坡水平位移，及周邊變形較大2、排樁加預應(yīng)力錨桿支護結(jié)構(gòu)（簡稱護坡樁支護結(jié)構(gòu)）特點：可有效控制邊坡水平位移及周邊變形，但相應(yīng)工期長、造價高3、組合支護結(jié)構(gòu)（護坡樁支護結(jié)構(gòu)+土釘墻支護結(jié)構(gòu)）特點：可一定程度地控制邊坡水平位移及周邊變形，比較全護坡樁支護工期短、節(jié)省造價。4、適用范圍上述支護結(jié)構(gòu)的適用范圍主要由下列因素決定1）、周邊建筑物基坑支護的影響范圍主要是距離基坑1.0H（H為基坑深度）的范圍之內(nèi)，對于對變形敏感的重要建筑物（如古建、精密儀器制造建筑）要考慮到1.5H~2.0H（H為基坑深度）的范圍。土釘墻支護變形較大，對基坑影響范圍內(nèi)存在建筑物的情況下不宜采用。采用護坡樁支護結(jié)構(gòu)要根據(jù)相鄰建筑物對變形的要求采用變形控制的設(shè)計方法。2）、地質(zhì)情況對于軟弱的淤泥質(zhì)土、不易成孔的卵礫石層、回填土層較厚時，不宜采用土釘墻支護結(jié)構(gòu)。3）、基坑深度10m可考慮普通土釘支護結(jié)構(gòu)10~15m復合式土釘墻結(jié)構(gòu)15m以上護坡樁或組合式支護結(jié)構(gòu)設(shè)計之前應(yīng)考慮的影響因素及應(yīng)具備的條件《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007-2002）第9.1.4條

基坑開挖與支護設(shè)計應(yīng)具備下列資料：

1.巖土工程勘察報告；

2.建筑總平面圖，地下管線圖，地下結(jié)構(gòu)的平面圖和剖面圖；

3.鄰近建筑物和地下設(shè)施的類型，分布情況和結(jié)構(gòu)質(zhì)量的檢測評價?！督ㄖ又ёo技術(shù)規(guī)程》（JGJ120-99）規(guī)定：3.1.4支護結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮其結(jié)構(gòu)水平變形、地下水的變化對周邊環(huán)境的水平與豎向變形的影響，對于安全等級為一級和對周邊環(huán)境變形有限定要求的二級建筑基坑側(cè)壁，應(yīng)根據(jù)周邊環(huán)境的重要性、對變形的適應(yīng)能力及土的性質(zhì)等因素確定支護結(jié)構(gòu)的水平變形限值。3.1.5當場地內(nèi)有地下水時，應(yīng)根據(jù)場地及周邊區(qū)域的工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、周邊環(huán)境情況和支護結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)型式等因素，確定地下水控制方法。當場地周圍有地表水匯流、排瀉或地下水管滲漏時，應(yīng)對基坑采取保護措施。主要影響因素素基坑周邊環(huán)境境：基坑開挖挖影響范圍內(nèi)內(nèi)包括既有建建（構(gòu)）筑物物、道路、地地下設(shè)施、地地下管線、巖巖土體及地下下水體等的統(tǒng)統(tǒng)稱。周邊建（構(gòu)））筑物的影響響重點考慮的地地下管線類型型施工材料、車車輛荷載的影影響應(yīng)重點考慮的的土類地下水條件周邊建筑物與與支護結(jié)構(gòu)相相互影響應(yīng)考考慮的主要因因素基礎(chǔ)與基坑的的距離建筑物層數(shù)基礎(chǔ)型式基礎(chǔ)埋深周邊建筑物荷荷載對支護結(jié)結(jié)構(gòu)的作用基坑開挖對周周邊建筑物的的影響JGJ120－99GB50330－2002支護結(jié)構(gòu)附加加荷載支護結(jié)構(gòu)的選選型與安全度度取值原則一旦基坑坍塌塌造成的后果果基坑變形過大大造成的后果果安全系數(shù)取值值原則重點考慮的地地下管線類型型及影響按破壞后果燃氣、供水、、電力、通訊訊、熱力等管管線按對支護結(jié)構(gòu)構(gòu)影響程度污水、雨水、、有滲漏的供供水等管線施工及道路車車輛荷載的影影響施工荷載應(yīng)合合理取值（材材料堆載、施施工荷載、臨臨建荷載等））車輛荷載的作作用范圍北京地區(qū)應(yīng)重重點考慮的土土類軟弱土：淤泥、淤泥質(zhì)質(zhì)土、雜填土土、堆填土、、高壓縮性土土砂土：標貫、含水量量卵石：最大粒徑及含含量、級配、、密實度幾種特殊的地地下水條件地下管線漏水水層間水的滲流流特性分層水降水對沉降的的影響承壓水引起的的基底突涌層間水的滲透透特性自滲井的應(yīng)用用設(shè)計內(nèi)容《建筑地基基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范范》（GB50007-2002））第9.1.3條基基坑開挖與與支護設(shè)計應(yīng)應(yīng)包括下列內(nèi)內(nèi)容：1.支護體系系的方案技術(shù)術(shù)經(jīng)濟比較和和選型；2.支護結(jié)構(gòu)構(gòu)的強度，穩(wěn)穩(wěn)定和變形計計算；3.基坑內(nèi)外外土體的穩(wěn)定定性驗算；4.基坑降水水或止水帷幕幕設(shè)計以及圍圍護墻的抗?jié)B滲設(shè)計；5.基坑開挖挖與地下水變變化引起的基基坑內(nèi)外土體體的變形及其其對基礎(chǔ)樁，，鄰近建筑物物和周邊環(huán)境境的影響；6.基坑開挖挖施工方法的的可行性及基基坑施工過程程中的監(jiān)測要要求。《建筑基坑支支護技術(shù)規(guī)程程》（JGJ120-99）規(guī)定：：3.1.2基基坑支護結(jié)結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)態(tài)可分為下列列兩類：1承載能力力極限狀態(tài):對應(yīng)于支護護結(jié)構(gòu)達到最最大承載能力力或土體失穩(wěn)穩(wěn)、過大變形形導致支護結(jié)結(jié)構(gòu)或基坑周周邊環(huán)境破壞壞；2正常使用用極限狀態(tài)：：對應(yīng)于支護護結(jié)構(gòu)的變形形已妨礙地下下結(jié)構(gòu)施工或或影響基坑周周邊環(huán)境的正正常使用功能能。3.1.6根根據(jù)承載能能力極限狀態(tài)態(tài)和正常使用用極限狀態(tài)的的設(shè)計要求，，基坑支護應(yīng)應(yīng)按下列規(guī)定定進行計算和和驗算：1基坑支護護結(jié)構(gòu)均應(yīng)進進行承載能力力極限狀態(tài)的的計算，計算算內(nèi)容應(yīng)包括括：1）根據(jù)基坑坑支護形式及及其受力特點點進行土體穩(wěn)穩(wěn)定性計算；；2）基坑支護護結(jié)構(gòu)的受壓壓、受彎、受受剪承載力計計算；3）當有錨桿桿或支撐時，，應(yīng)對其進行行承載力計算算和穩(wěn)定性驗驗算。2對于安全全等級為一級級及對支護結(jié)結(jié)構(gòu)變形有限限定的二級建建筑基坑側(cè)壁壁，尚應(yīng)對基基坑周邊環(huán)境境及支護結(jié)構(gòu)構(gòu)變形進行驗驗算。3地下水控控制計算和驗驗算：1）抗?jié)B透穩(wěn)穩(wěn)定性驗算；；2）基坑底突突涌穩(wěn)定性驗驗算；3）根據(jù)支護護結(jié)構(gòu)設(shè)計要要求進行地下下水位控制計計算。土釘墻的設(shè)計計概念及發(fā)展土釘墻支護結(jié)結(jié)構(gòu)三類破壞壞形式土釘?shù)娜齻€破破壞部位和抗抗拔力控制條條件如何認識計算與與設(shè)計的關(guān)系土釘墻的概念設(shè)設(shè)計不合理的土釘分分布形式土釘墻中預應(yīng)力力錨桿的合理設(shè)設(shè)計概念及發(fā)展土釘墻：由土釘釘加固的基坑側(cè)側(cè)壁土體與護面面等組成的支護護結(jié)構(gòu)。土釘支護屬于土土體加筋技術(shù)（（SoilReinforcement）的一種，其發(fā)發(fā)展始于上世紀紀70年代，德德國、法國較早早地對其進行研研究和應(yīng)用，80年代引入我我國，主要用于于治理滑坡、隧隧道支護等大型型土木工程中，，90年代逐漸漸應(yīng)用于高層建建筑的深基坑工工程的支護，并并得到越來越廣廣泛的應(yīng)用。它它具有設(shè)備簡單單，易于推廣、、成本低、速度度快、對場地土土層的適應(yīng)性強強等特點。實踐表明,一般般粘性土和粉土土,較密實的人人工填土,非松松散的砂土、碎碎石土對土釘墻墻穩(wěn)定有利,而而淤泥質(zhì)土、飽飽和軟土等對土土釘墻穩(wěn)定不利利。適用的土類土釘錨錨桿被動受力主主動受力全長受力滑滑裂面外錨固固段的錨固力密布,形成重力力式擋土墻數(shù)數(shù)量少面層不是主要受受力部分墻墻受力很很大長3-10m15-45m漿體直徑100(150\200)mm單根受力<100kN400-3000kN(設(shè)計荷載)土釘與錨桿的比比較土釘與錨桿的比比較土釘墻支護結(jié)構(gòu)構(gòu)的破壞形式需要強調(diào)的幾個個觀點：滿足整體穩(wěn)定條條件只是土釘墻墻的破壞控制條條件之一結(jié)構(gòu)計算和結(jié)構(gòu)構(gòu)強度控制條件件是土釘墻計算算的弱點規(guī)程中某些構(gòu)造造要求是針對一一些無法用計算算手段解決的控控制條件而規(guī)定定的應(yīng)按照有所有可可能實際發(fā)生的的破壞形式建立立計算模型和計計算控制條件進進行設(shè)計土釘?shù)娜齻€破壞壞部位和抗拔力力控制條件釘抗拔力的三個個控制條件如何認識計算與與設(shè)計的關(guān)系計算只是對實際際受力狀況的近近似模擬任何計算方法都都有假定條件和和適用條件引起偏差的二種種因素模型參數(shù)計算模型的影響響參數(shù)的影響穩(wěn)定性分析方法法中還有土體抗抗剪強度參數(shù)c、φ值的的確定問題。盡盡管c、φφ值可以根據(jù)標標準試驗方法測測定，而實際地地質(zhì)勘察報告上上所提供的數(shù)據(jù)據(jù)往往經(jīng)過經(jīng)驗驗修正，在不同同地區(qū)又有不同同的做法。即使使采用了用標準準試驗方法得出出的c、φφ值，從理論上上說也不一定符符合分析方法所所需，因為不少少土體的抗剪強強度與其受力途途徑有很大關(guān)系系，標準試驗給給出的往往是加加載過程下的強強度指標，而支支護滑移面上的的土體卻是卸載載過程下的破壞壞。土釘支護分分步施工過程中中的及時快速支支護對于工程的的穩(wěn)定性有極其其重要的影響，，任何拖延支護護過程都會損害害土體抗剪能力力，這在極限平平衡分析方法中中也往往得不到到反映。土釘墻的概念設(shè)設(shè)計相對于土釘墻支支護技術(shù)的廣泛泛應(yīng)用，對土釘釘墻的受力機理理和計算方法的的研究不是很成成熟，土釘墻設(shè)設(shè)計應(yīng)采用概念念設(shè)計與計算相相結(jié)合的方法，，概念設(shè)計方法法是建立在已有有工程經(jīng)驗和工工程現(xiàn)場測試結(jié)結(jié)果基礎(chǔ)上的。。根據(jù)已有的土釘釘支護工程現(xiàn)場場測試結(jié)果：1.基坑最大位移發(fā)發(fā)生在基坑頂部部；2.沿基坑深度范圍圍受力最大的土土釘在中部；3.單根土釘最大拉拉力作用點在其其長度的中部，，沿基坑深度方方向土釘最大拉拉力作用點的連連線形成的曲線線是潛在最危險險滑動面的位置置。由于基坑最大位位移發(fā)生在基坑坑頂部，設(shè)計中中應(yīng)增加第一道道土釘?shù)拈L度，，但是第一道土土釘往往位于填填土中，土質(zhì)松松散或含雜物，，施工成孔困難難，并且各種市市政、通訊等管管線往往也埋置置在這個深度，，因此實際設(shè)計計中應(yīng)根據(jù)實際際情況及施工能能力選擇受力合合理且施工可行行的第一道土釘釘長度。由于第一道土釘釘?shù)拈L度往往受受到限制，施工工中可以在地面面上設(shè)置一道地地錨加以彌補，，地錨鋼筋和面面層鋼筋有效連連接使其成為整整體，在基坑發(fā)發(fā)生向坑內(nèi)的水水平位移時，面面層帶動地錨和和土釘共同抵抗抗水平位移。地地錨的設(shè)置應(yīng)跨跨越最危險滑動動面，否則就失失去了地錨存在在的意義。當設(shè)設(shè)置的地錨跨越越最危險滑動面面時，地錨不僅僅能減小基坑頂頂部位移，而且且能加大基坑的的整體穩(wěn)定安全全系數(shù)。實測表明沿基坑坑深度范圍受力力最大的土釘在在中部，因此中中部土釘往往決決定整體滑動面面是否能夠形成成，實際設(shè)計中中在施工可行的的情況下應(yīng)加長長基坑中部的土土釘，中部土釘釘?shù)拈L度通常取取大于基坑深度度，以防止最終終滑動面的形成成。至今尚沒有較好好的理論能較好好地預估土釘支支護的位移，有有限元法能模擬擬分步開挖的施施工過程、預測測邊坡變形并計計算出土釘內(nèi)力力，但由于計算算過程中需要確確定較多關(guān)于巖巖土本構(gòu)模型的的參數(shù)，并且有有限元程序相當當復雜，一般工工程應(yīng)用不夠方方便，在實際工工程中減小基坑坑變形的措施除除了上述設(shè)置地地錨外，還可以以采用以下兩種種措施：1.減少分層、分段段作業(yè)的深度和和長度，盡量縮縮短從開挖到支支護的施工時間間間隔；2.采用預應(yīng)力土釘釘，通過擰緊土土釘端部的高強強螺栓，對土釘釘施加一定的預預應(yīng)力，預應(yīng)力力土釘在面層處處設(shè)置一道混凝凝土腰梁，加強強該排土釘?shù)臋M橫向聯(lián)系。通常常在進行計算時時不考慮對預應(yīng)應(yīng)力土釘施加的的預應(yīng)力，只把把它看作普通土土釘，所施加的的預應(yīng)力作為安安全儲備和減小小基坑變形的構(gòu)構(gòu)造措施。不合理的土釘長長度分布形式復合土釘墻復合土釘支護就就是把土釘與其其他支護形式或或施工措施聯(lián)合合應(yīng)用,在保證支護體系系安全穩(wěn)定的的同時滿足某種種特殊的工程需需要,如限制基坑上部部的變形、阻止止邊坡士體內(nèi)水水的滲出、解解決開挖面的自自立性或阻止基基坑地面隆起等等。常用的復合土釘釘支護有三種基基本形式:土釘與預應(yīng)力錨錨桿、土釘與微微型鋼管樁、土土釘與攪拌樁(止水帷幕)聯(lián)合應(yīng)用。土釘與預應(yīng)力錨錨桿聯(lián)合當對基坑頂面的的水平位移和沉沉降有嚴格要求求時,可在土釘支護中中配合使用預應(yīng)應(yīng)力錨桿。預應(yīng)力錨桿一般般施作在基坑頂頂部的第一、二二排,對主動區(qū)土體施施加初始拉力。。適用于一般的的地層條件,可滿足不同實際際工程的需要。。土釘墻中預應(yīng)力力錨桿的合理長長度預應(yīng)力錨桿的作作用加強土釘墻的抗抗滑能力減小土釘墻位移移（通常用在土土釘墻的上部））增強面層整體性性和強度（腰梁梁）預應(yīng)力錨桿長度度計算舉例鎖定值T0=100kN錨桿直徑d=150mm極限摩阻力qs=90kPa安全系