工程施工系统课件02：建筑工程基坑工程基本知识及深基坑施工技术.ppt

,目 录,一、基坑工程简介二、各种支护设计做法适用性比选三、深基坑工程施工方案的编制四、深基坑工程施工工艺与质量要求五、典型工程案例及分析,一、基坑工程简介,为保证基坑施工、主体地下结构的安全和周围环境不受损害而采取的支护结构、降水和土方开挖与回填，包括勘察、设计、施工、监测和检测等，称为基坑工程。,1、基坑：为进行建筑物（构筑物）基础与地下室的施工所开挖的地面以下的空间。（地下室、私下车库、地铁车站等）2、基坑工程：为保证基坑施工、主体地下结构的安全和周边环境不受损害而采取的支护结构、降水止水、土方开挖和回填等工程的简称。包括勘察、设计、施工、监测等。3、基坑侧壁：构成基坑周边土体主动变形的一侧。4、基坑周边环境：基坑开挖影响范围内的建（构）筑物、道路、地下设施、地下管线、岩土体、地下水体等的简称。包括：1)影响范围内的建筑物结构类型、层数、基础类型、埋深、基础荷载大小、上部结构现状。2)基坑周边各类地下设施，如上下水、电缆煤气、污水、雨水、热力管线或管道等分布和性状。,与基坑工程有关的一些基本概念,3)基坑周边和邻近地区地表水和地下水汇流排泻情况、地下水管渗漏情况、对基坑开挖和支护的影响程度。4)四周道路距离、车辆载重等。5)相邻基础施工。6)周边的边坡、河渠及其与基坑关系。7)其他基坑堆载（包括临时材料、车辆、土体、住房等堆载）5、基坑支护：为保证基坑施工、主体地下结构的安全和周边环境安全，对基坑侧壁和周边环境采样的支挡、加固和保护措施。6、排桩：以某种桩型按照队列式排列布置形成的基坑支护结构。7、桩锚支护：排桩、圈梁、锚杆、腰梁、桩间护壁结构等组成的基坑支护结构。8、水泥土墙：有水泥土桩相互搭接形成格珊、壁状等的重力式挡土结构。9、地下连续墙：机械施工成槽，浇灌钢筋混凝土形成的地下墙体。,与基坑工程有关的一些基本概念,10、土钉支护：采用土钉加固的基坑侧壁土体与面层等一起组成的加固结构。（包括：土钉、土钉范围内被加固土体、面层等三部分）11、土层锚杆：由设置于钻孔内、端部深入稳定土层中的钢筋、钢绞线与孔内注浆体组成的受拉杆体。12、支撑体系：由围檩、支撑（或锚杆）、立柱等结构组成的用于支撑基坑侧壁的结构体系。13、冠梁（圈梁）：设置在支护结构顶部的钢筋混凝土连梁。14、腰梁：设置在支护结构顶部以下，传递支护结构、锚杆或内支撑支点力的钢筋混凝土梁或钢梁。15、支点：锚杆或内支撑对支护结构的水平约束点。16、支点刚度系数：锚杆或内支撑对支护结构的水平反作用力与其位移的比值。,与基坑工程有关的一些基本概念,17、组合式支护结构：由排桩、地下连续墙、土钉墙、重力式挡土墙、放坡等多种支护结构组合在一起形成的支护结构。18、嵌固深度：排桩结构在基坑坑底以下的埋置深度。19、嵌固深度设计值：根据基坑侧壁安全等级和支护结构验算条件确定的支护结构嵌入深度的设计值。20、地下水控制：为保证支护结构施工、挖土、地下室施工和基坑周边环境安全而采取的排水、降水、截水或回灌措施。21、截水帷幕：用于阻截或减少基坑侧壁基坑地地下水流入基坑而采用的连续止水体（包括悬挂式、落底式、全封闭式）22、人工降水：人为降低基坑及周边一定范围内的地下水位。23、逆作法：自上而下分阶开挖于支护的一种施工方法。,与基坑工程有关的一些基本概念,1、建筑趋向高层化，基坑深度越大；2、基坑开挖面积大，给支撑系统带来较大难度；3、软土基坑位移、沉降大，影响周边环境；工程地质条件越来越差，尤其是沿海地区，填海、填湖、淤泥、泥潭、沼泽等，地质条件十分复杂。4、深基坑施工周期长、场地狭窄、降雨、重物堆放对基坑稳定不利；5、施工方法越来越多，各显神通。周边环境条件越来越复杂，四周建筑物、市政设施越来越密，不仅要保证自身稳定，也不能殃及池鱼。6、相邻场地施工，如打桩、降水、挖土、基础浇筑混凝土等工序会相互影响制约，增加协调工作难度。7、工程事故时有出现，成功率低。条件好，条件差地区都出现问题。,基坑工程的特点,二、各种支护设计做法适用性比选,围护结构型式及分类：1、放坡开挖及简易支护 2、悬臂式围护结构 3、重力式围护结构 4、内撑式围护结构 5、拉锚式围护结构土钉墙围护结构 6、其它形式围护结构,放坡开挖及简易支护,基坑简易支护,土袋或块石支护,短桩支护,放坡开挖及简易支护,放坡开挖实例照片一（坡面处理）,放坡开挖实例照片二（坡面未作处理）,放坡开挖及简易支护,符合下列条件之一时需要进行边坡稳定性验算：1)坡顶有堆载；2)边坡高度与坡度超出上表所列允许值；3)存在软弱结构面的倾斜地层；4)岩层和主要结构层面的倾斜方向与边坡的开挖面倾斜方向一致，且两者走向的夹角小于45。土质边坡的稳定分析可用圆弧滑动法进行分析。岩质边坡宜按由软弱夹层或结构面控制的可能滑动面进行验算。,放坡开挖及简易支护,放坡开挖的直接费用最少，而且为主体工程创造了比较宽敞的施工作业空间，因而工作面宽，工期也比较短，如果场地条件允许，放坡开挖应该是首选的方案。制约采用放坡开挖的因素主要是周围场地和开挖深度的限制。放坡需要占用比较大的场地，在城市或建成区往往没有这个条件。由于坡体不可避免地会产生一定的位移，如果在场地附近有建筑物或市政管线不能承受较大的变形，亦常常限制了放坡开挖方法的采用；开挖深度也是一个制约条件，但开挖深度是相对于土质而言的，如土质比较好，坡度可以比较陡，占用场地也比较小，深度限制就不那么明显；在软土地区，由于土质软弱，放坡开挖深度就不能太深。,悬臂式围护结构,1)结构特征：无支撑的悬臂围护结构；2)支撑材料：钢筋混凝土排桩、钢板桩、木板桩、钢筋混凝土板桩、地下连续墙、SMW工法桩等；3)受力特征：利用支撑入土的嵌固作用及结构的自身的抗弯刚度挡土及控制变形；4)适用条件：土质较好，开挖深度较小的基坑。,悬臂式围护结构示意图,悬臂式围护结构,咬合桩围护实例照片,钢板桩围护实例照片,悬臂式围护结构,悬臂式挡墙是依靠自身的刚度和强度就能维持其稳定的围护结构，由于围护结构承受比较大的弯矩，需要采用钢筋混凝土、钢板等材料。当重力式挡墙因场地宽度不够而不能采用时，悬臂式挡墙就能克服这个缺点，可以在1.52m的狭窄范围内安置悬臂式挡墙。但悬臂式挡墙的位移比较大，难以满足周边环境的严格要求，同时在开挖深度较大时墙身弯矩很大，因此适用的开挖深度也不深；使用条件不当时可能产生围护结构损坏或严重影响环境的事故。,重力式围护结构,1)结构特征：常用水泥土桩构成重力式挡土构造；2)支撑材料：水泥搅拌桩、注浆；3)受力特征：利用墙体或格构自身的稳定挡土与止水；4)适用条件：宽度较大，开挖较浅，周围场地较宽，对变形要求不高的基坑。,重力式水泥土墙,断面图,平面图,重力式围护结构,重力式挡墙是依靠自身的重力维持其稳定的围护结构，由于可以采用价格比较低廉的水泥土等材料制作，是一种比较经济的方案。在开挖深度不大（如软土地区不大于67m），环境对位移的要求可允许有50mm左右的条件下是首选方案，但重力式挡墙的宽度比较大，在地下室外墙与红线之间的距离过小时就很难放得下宽度较大的重力式挡墙。,内撑式围护结构,1)结构特征：由挡土结构与支撑结构两部分组成；2)支撑材料：挡土材料有钢筋混凝土桩、地下连续墙，支撑材料有钢筋混凝土梁、钢管、型钢等；3)受力特征：水平支撑、斜支撑，单层支撑、多层支撑；4)适用条件：各种土层和基坑深度。,内撑式围护结构,内撑式围护结构,对撑式围护结构,角撑式围护结构,内撑式围护结构,钢内撑围护结构,砼内撑围护结构,拉锚式围护结构,拉锚式围护结构,1)结构特征：由挡土结构与锚固系统两部分组成；2)支撑材料：可采用内撑式结构相同的材料外，还可以采用钢板桩等；3)受力特征：由挡土结构与锚固系统共同承担土压力；4)适用条件：砂土或粘性土地基。,拉锚式围护结构,钻孔灌注桩拉锚围护结构,钢板桩桩拉锚围护结构,拉锚式围护结构,拉锚式挡墙是依靠锚杆传递的拉力来维持其稳定的围护结构，对于深基坑可以采用多道锚杆来平衡土压力，因而可以适用于开挖得很深的基坑。土层锚杆要求具有比较好的地质条件，同时还必须有足够开阔的场地条件或者容许锚杆可以伸入红线以外的土层中。在软土地区，由于土层缺乏足够的锚固力而很少采用锚杆，如将锚杆锚固在很深的砂层中，则锚杆的长度很长，也就不是一个经济的方案。,土钉墙围护结构,1)结构特征：由土钉与喷锚混凝土面板两部分组成；2)支撑材料：由土钉及钢筋混凝土面板构成支撑；3)受力特征：由土钉构成支撑体系，喷锚混凝土面板构成挡土体系；4)适用条件：地下水位以上或降水后的粘土、粉土、杂填土及非松散砂土、碎石土。,土钉墙围护结构,土钉墙剖面图,土钉墙围护结构,土钉墙围护结构一,土钉墙围护结构二,其它形式围护结构,钢筋混凝土桩,水泥搅拌桩,连拱式围护结构,坑外侧,其它形式围护结构,高压喷射桩,钻孔灌注桩,灌注桩与高压喷射桩组合支护,坑内侧,其它形式围护结构,SMW工法桩组合支护,三、深基坑工程施工方案的编制,施工方案的优劣是决定深基坑工程成败的关键，因此深基坑施工方案的编制十分重要。1、施工方案的编制依据：1)深基坑工程设计方案；2)工程地质、水文地质勘察报告；3)工程设计图纸；4)建设方招（投）标文件、工程合同及有关要求；5)场区周边建（构）筑物、道路、地下管线等分布情况及结构特征；6)国家、地方现行有关标准、规范及有关的管理规定等。2、编制施工方案之前，必须对基坑周边环境进行详细调查，主要应包括以下内容：1)查明影响范围内建(构)筑物的结构类型、层数、基础类型、埋深、基础荷载大小及上部结构现状，并应注意留下相应的证据，必要时尚应请权威部门进行相应的鉴定；,三、深基坑工程施工方案的编制,2)查明基坑周边的各类地下设施，包括上、下水、电缆、煤气、污水、雨水、热力管线或管道的分布和性状；3)查明场地周围和邻近地区地表水汇流、排污情况，地下水管渗漏情况以及对基坑开挖的影响程度；4)查明基坑四周道路的距离及车辆荷重情况；5)了解施工期间的本地历年的雨水等气候情况并进行适当分析。3、施工方案的主要内容：1)工程概况。主要是描述清楚深基坑工程的基本情况以及地下结构部分的设计情况。2)周边环境情况及工程地质、水文地质情况。3)深基坑工程设计方案应已通过专家论证审查，此处应概括性地加以介绍，以明确基坑支护设计涵括的主要内容。,三、深基坑工程施工方案的编制,4)工程实施目标管理和施工部署，包括工程实施目标、项目组织机构、施工部署。5)施工准备：包括施工机械、主要材料设备、劳动力组织。6)主要施工方法及质量保障措施，含支护结构、止水帷幕、降排水、土方开挖与回填、支撑安装与拆除等。7)施工进度计划及工期保证措施。8)施工监测及应急抢险措施。9)其他的技术与管理组织措施，如安全生产、文明施工、环境保护等。10)其他所应附的详细专项方案。,三、深基坑工程施工方案的编制,4、需要特别强调的几个专项施工方案 虽说已经编制了深基坑工程施工方案，但对深基坑工程的土方开挖、施工塔吊的布置及运行控制、基坑监测以及深基坑施工过程的应急抢险等还必须编制详尽的专项施工方案，以上这些专项施工方案都是对深基坑施工具有重大影响的，必须十分认真的对待。1)深基坑工程土方开挖专项方案 几乎所有出现险情的深基坑工程都与土方开挖不符合要求或不完全符合要求有关系，因此说，我们必须树立基坑土方开挖是保证深基坑工程施工顺利进行的关键程序之一的意识。首先基坑开挖应根据基坑工程设计文件要求（如支护结构型式、降排水等），该工程的结构形式（如工程桩类型、承台布置情况等），基坑深度、工程地质水文条件、气候条件、周边环境、施工方法、施工工期和地面荷载等有关资料，确定切实可行的基坑开挖方案。其次基坑开挖方案的主要内容应包括：支护结构的龄期、机械设备的选择、基坑开挖,三、深基坑工程施工方案的编制,间的安排，分层开挖深度及开挖顺序、坡道位置和车辆进出场道路，施工进度和劳动力组织安排，质量和安全措施等。土方开挖应充分考虑时空效应，合理确定土方分层开挖层数、每层分段数量，分段开挖的时间限制等，且注意