1K413010 深基坑支护及盖挖法施工讲义

1K413010 深基坑支护及盖挖法施工

1K413010 深基坑支护及盖挖法施工

　　考试大纲：
　　1K413011掌握深基坑支护结构的施工要求
　　1K413012掌握地下连续墙的施工技术
　　1K413013掌握盖挖法施工技术

　　本节内容框架体系：

1K413010 深基坑支护及盖挖施工	1K413011 掌握深基坑支护结构的施工要求	围护结构的类型
		支撑结构类型
		支撑体系的布置形式
		基坑变形现象	墙体的变形
			基坑底部的隆起
			地表沉降
			基坑工程监控量测
			深基坑坑底稳定处理方法
		地铁及轨道工程常见围护结构的施工特点	工字钢桩围护结构
			钢板桩围护结构
			钻孔灌注桩围护结构
			深层搅拌桩挡土结构
			SMW桩
	1K413012 掌握地下连续墙的施工技术	地下连续墙的施工工艺
		地下连续墙施工法的优点
		地下连续墙分类与施工技术要点
		槽段的划分应综合考虑的因素
		泥浆的功能
		浇注混凝土
	1K413013掌握盖挖法施工技术	盖挖法施工的优点
		盖挖法施工的缺点

　　重点内容讲解：

　　1K413011　掌握深基坑支护结构的施工要求
　　板墙有悬臂式、单撑式、多撑式。支撑的目的是为板墙结构提供弹性支撑点，以控制墙体的弯矩至该墙体断面的允许范围，以达到经济合理的工程要求。
　　深基坑支护结构在我国应用较多的有钢板桩、预制钢筋混凝土桩、钻孔灌注桩、挖孔桩、深层搅拌桩、旋喷桩、地下连续墙、钢筋混凝土支撑、型钢支撑、土层锚杆以及逆筑法、沉井等特种基坑支护新工艺、新方法。
　　
　　
　　

　　一、围护结构的类型
　　
　　SMW法亦称劲性水泥土搅拌桩法。即在水泥土桩内插入H 型钢等（多数为H 型钢。亦有插入拉森式钢板桩、钢管等） ，将承受荷载与防渗挡水结合起来，使之成为同时具有受力与抗渗两种功能的支护结构的围护墙。SMW 支护结构的支护特点主要为:施工时基本无噪音，对周围环境影响小；结构强度可靠，凡是适合应用水泥土搅拌桩的场合都可使用，特别适合于以粘土和粉细砂为主的松软地层;挡水防渗性能好，不必另设挡水帷幕；可以配合多道支撑应用于较深的基坑。

　　二、主要围护结构的特点
　　 主要围护结构的特点

类型	特点
桩板式墙板式桩	1、H型钢间距在1.2~1.5m 2、造价低，施工简单，遇障碍物时可改变间距 3、止水性差，地下水位高的地方不适用 4、开挖深度上海达6m左右，无支撑，而日本用于开挖深度10m以内的基坑（有支撑）
钢板桩墙板式桩	1、成品制作，可反复使用 2、施工简单，但施工有噪音 3、刚度小，变形大，与多道支撑结合，在软弱土层中也可采用 4、新的时候止水性尚好，如有漏水现象，需增加止水措施
板式桩钢管桩	1、截面刚度大于钢板桩，在软弱土层中开挖深度可大，在日本开挖深度达30m 2、需有防水措施想配合
预制混凝土板式桩	1、施工简便，但施工有噪音 2、需辅以止水措施 3、自重大，受起吊设备限制，不适合大深度基坑，国内用在10m内的基坑，法国用到15m的深基坑
灌注桩	1、刚度大，可用在深大基坑 2、施工对周边地层、环境影响小 3、需降水或止水措施配合使用，如搅拌桩、旋喷桩等
地下连续墙	1、刚度大，开挖深度大，可适用于所有地层 2、强度大，变位小，隔水性好，同时可兼做主体结构的一部分 3、可邻近建筑物、构筑物使用，环境影响小 4、造价高
组合式SMW桩	1、强度大，止水性好 2、内插的型钢可拔出反复使用，经济型好，利于节能减排 3、开挖深度约8m左右（8.65m） 4、具有较好的发展前景，国内上海等城市已有工程实践
稳定液固化墙	国内尚未使用，日本应用较广
自立式水泥土挡墙/水泥土搅拌桩挡墙	1、无支撑，止水性好，造价低 2、墙体变位大

类型	特点
桩板式墙板式桩	1.H钢的间距在1.2～1.5m； 2.造价低，施工简单，有障碍物时可改变间距 3.止水性差，地下水位高的地方不适用，坑壁不稳的地方不适用； 4.开挖深度上海达到6m左右，无支撑；而日本用于开挖深度10m以内的基坑（有支撑）
钢板桩墙板式桩	1.成品制作，可反复使用； 2.施工简便，但施工有噪声； 3.刚度小，变形大，与多道支撑结合，在软弱土层中也可采用； 4.新的时候止水性尚好，如有漏水现象，需增加防水措施
板式桩钢管桩	1.截面刚度大于钢板桩，在软弱土层中开挖深度可大，在日本开挖深度达30m； 2.需有防水措施相配合
预制混凝土板式桩	1.施工简便，但施工有噪声 2.需辅以止水措施； 3.自重大，受起吊设备限制，不适合大深度基坑；国内用在10m以内的基坑，法国用到15m深基坑
灌注桩	1.刚度大，可用在深大基坑； 2.施工对周边地层、环境影响小； 3.需降水或和止水措施配合使用，如搅拌桩、旋喷桩等
地下连续墙	1.刚度大，开挖深度大，可适用于所有地层； 2.强度大、变位小，隔水性好，同时可兼作主体结构的一部分； 3.可临近建筑物、构筑物使用，环境影响小； 4.造价高
组合式SMW桩	1.强度大，止水性好； 2.内插的型钢可拔出反复使用，经济性好； 3.开挖深度8.65m。 具有较好发展前景，国内上海等城市已有工程实践
稳定液固化墙	国内尚未使用，日本应用较广
自立式水泥土挡墙/水泥土搅拌桩挡墙	1.无支撑，墙体止水性好，造价低 2.墙体变位大

　　三、支撑结构的类型
　　基坑的支撑结构可分为内支撑和外拉锚两类；内支撑一般由各种型钢撑、钢管撑、钢筋混凝土撑等构成支撑系统；外拉锚有拉锚和土锚两种型式。
　　在软弱地层的基坑工程中，支撑结构是承受围护墙所传递的土压力、水压力的结构体系。
　　支撑结构体系包括围檩、支撑、立柱及其他附属构件。
　　
　　表1-19 两类支撑体系的形式和特点

材料	截面形式	布置形式	特点
现浇钢筋混凝土	可根据断面要求确定断面形状和尺寸	有对撑、边桁架、环梁结合边桁架等，形式灵活多样	混凝土结硬后刚度大，变形小，强度的安全可靠性强，施工方便，但支撑浇制和养护时间长，围护结构处于无支撑的暴露状态的时间长、软土中被动区土体位移大，如对控制变形有较高要求时，需对被动区软土加固。施工工期长，拆除困难，爆破拆除对周围环境有影响
钢结构	单钢管、双钢管、单工字钢、双工字钢、H型钢、槽钢及以上钢材的组合	竖向布置有水平撑、斜撑；平面布置形式一般为对撑、井字撑、角撑。也有与钢筋混凝土支撑结合使用，但要谨慎处理变形协调问题	安装、拆除施工方便，可周转使用，支撑中可加预应力，可调整轴力而有效控制围护墙变形； 施工工艺要求较高，如节点和支撑结构处理不当，或施工支撑不及时不准确，会造成失稳

　　四、支撑体系布置设计布置形式
　　（1）能够因地制宜合理选择支撑材料和支撑体系布置形式，使其技术经济综合指标得以优化；
　　（2）支撑体系受力明确，充分协调发挥各杆件的力学性能，安全可靠，经济合理，能够在稳定性和控制变形方面满足对周围环境保护的设计标准要求；
　　（3）支撑体系布置能在安全可靠的前提下，最大限度地方便土方开挖和主体结构的快速施工要求。

　　五、基坑变形现象
　　基坑开挖的过程是基坑开挖面上卸荷的过程，由于卸荷而引起坑底土体产生以向上为主的位移，同时也引起围护墙在两侧压力差的作用下而产生水平向位移和因此而产生的墙外侧土体的位移。可以认为，基坑开挖引起周围地层移动的主要原因是坑底的土体隆起和围护墙的位移。
　　（一）墙体的变形
　　1.墙体的水平变形
　　当基坑开挖较浅，还未设支撑时，不论对刚性墙体还是柔性墙体，均表现为墙顶位移最大，向基坑方向水平位移，呈三角形分布。随着基坑开挖深度的增加，刚性墙体继续表现为向基坑内的三角形水平面位移或平行刚体位移，而一般柔性墙如果设支撑，则表现为墙顶位移不变或逐渐向基坑外移动，墙体腹部向基坑内突出。

　　2.墙体竖向变位
　　在实际工作中，墙体竖向变体量测往往被忽视，事实中由于基坑开挖土体自重应力的释放，致使墙体产生竖向变位：上移或沉降。墙体的竖向变位给基坑的稳定、地表沉降以及墙体自身的稳定性均带来极大的危害。特别是对于饱和的极为软弱的地层中的基坑工程，当围护墙底下因清孔不净有沉渣时，围护墙在开挖中会下沉，地面也随之下沉。

　　（二）基坑底部的隆起
　　在开挖深度不大时，坑底为弹性隆起，其特征为坑底中部隆起最高，当开挖达到一定深度且基坑较宽时，出现塑性隆起，隆起量也逐渐由中部最大转变为两边大中间小的形式，但对于较窄的基坑或长条形基坑，仍是中间大，两边小分布。
　　（三）地表沉降
　　根据工程实践经验，在地层软弱而且墙体的入土深度又不大时，墙底处显示较大的水平位移，墙体旁出现较大的地表沉降。墙体入土较深或入土部分处于刚性较大的地层内时，墙体的变体类同于梁体的变位，此时地表沉降最大值不是在墙旁，而是位于距离墙一定距离的位置上。

　　（四）基坑工程监控量测
　　基坑工程的量测监控内容有：坑周土体变位，围护结构变形及内力、支撑结构轴力、土压力、地下水位及孔隙水压力等。对于一级和二级基坑，还必须对周围建筑物和地下管线进行监测。
　　（五）深基坑坑底稳定处理方法
　　深基坑坑底稳定处理方法可采用加深围护结构入土深度、坑底土体注浆加固、坑内井点降水等措施。

　　六、地铁及轨道工程常见围护结构的施工特点
　　 地铁及轨道工程常见围护结构的施工特点

围护结构	施工特点
工字型钢	工字型钢适用于黏性土、砂性土和粒径不大于100mm的砂卵石层。当地下水位较高时，必须配合人工降水措施。临时施工竖井可以考虑采用工字型钢做围护结构
钢板桩	钢板桩常用断面形式多为U型或Z型，其构成方法可分成单层钢板桩围堰双层钢板桩围堰及屏幕等，由于地下铁道施工时基坑较深，为保证其垂直其方便施工，并使其封闭合拢，多采用屏幕式构造
钻孔灌注桩	钻孔灌注桩一般采用机械成孔，地铁明挖中多采用螺旋钻机、冲击式钻机和正反循环钻机等，对于正反循环钻机，采用的是泥浆壁成孔，故成孔时噪音低，适于城区施工
深层搅拌桩	用搅拌机械使石灰、水泥等和地基土相拌合，从而达到加固地基的目的。作为挡土墙的搅拌桩一般布呈格栅形。深层搅拌桩也可连续搭接布置形成止水帷幕
SMW工法	这种围护结构的特点主要表现在止水性好，构造简单，型钢插入深度一般小于搅拌桩深度，施工速度快，型钢可以部分回收

围护结构	施工特点
工字钢桩	工字钢围护结构适用于黏性土、砂性土和粒径不大于100mm的砂卵石地层。当地下水位较高时，必须配合人工降水措施。临时施工竖井可以考虑采用工字钢做围护结构
钢板桩	钢板桩常用断面型式，多为U形或Z形，其构成方法可分为单层钢板桩围堰、双层钢板桩围堰及屏幕等，由于地下铁道施工时基坑较深，为保证其垂直度且方便施工，并使其封闭合龙，多采用屏幕式构造
钻孔灌注桩	钻孔灌注桩一般采用机械成孔，地铁明挖基坑中多采用螺旋钻机、冲击式钻机和正反循环钻机等。对于正反循环钻机，采用的是泥浆壁成孔。故成孔时噪声低，适于城区施工
深层搅拌桩	用搅拌机械将水泥、石灰等和地基土相拌合。从而达到加固地基的目的。作为挡土结构的搅拌桩一般布置成格栅形。深层搅拌桩也可连续搭接布置形成止水帷幕
SMW工法	这种围护结构的特点主要表现在止水性好，构造简单，型钢插入深度一般小于搅拌桩深度，施工速度快，型钢可以部分回收

　　【例题·单选题】下列基坑围护结构中，采用钢支撑时可以不设置围檩的是（　）。【2009年考题】
　　A.钢板桩
　　B.钻孔灌注桩
　　C.地下连续墙
　　D.SMW桩
　　[答疑编号500385010101：针对该题提问]

	『正确答案』C

　　【例题·多选题】地铁车站明挖基坑采用钻孔灌注桩围护结构时，围护施工常采用的成孔设备有（　）。【2009 年考题】
　　A.水平钻机
　　B.螺旋钻机
　　C.夯管机
　　D.冲击式钻机
　　E.正反循环钻机
　　提示：参见教材P77
　[答疑编号500385010102：针对该题提问]

『正确答案』BDE 『答案解析』钻孔灌注桩一般采用机械成孔，地铁明挖基坑中多采用螺旋钻机、冲击式钻机和正反循环钻机等。