1、 第三章第三章 高层建筑深基坑支护高层建筑深基坑支护 知识目标：知识目标：了解支撑结构施工、深基坑支护结构监测等了解支撑结构施工、深基坑支护结构监测等 理解排桩支护的设计计算、土锚设计计算、理解排桩支护的设计计算、土锚设计计算、“逆筑法“逆筑法施工原理等施工原理等 掌握钢排桩、地下连续墙、土锚、土钉墙、掌握钢排桩、地下连续墙、土锚、土钉墙、水泥土墙等施工工艺水泥土墙等施工工艺 能力目标：能力目标：能够具有初步的设计计算的能力能够具有初步的设计计算的能力 能够解释常见的深基坑支护类型的工艺原理能够解释常见的深基坑支护类型的工艺原理 第一节第一节 深基坑支护概述深基坑支护概述 一、深基坑工程的内容
2、一、深基坑工程的内容 基坑土方开挖的施工工艺一般有两种：放坡基坑土方开挖的施工工艺一般有两种：放坡开挖开挖无支护开挖无支护开挖和在支护体系保护下的和在支护体系保护下的开挖开挖有支护开挖有支护开挖。前者既简单又经济，。前者既简单又经济，但需具备放坡开挖的条件，即基坑不太深而但需具备放坡开挖的条件，即基坑不太深而且具备基坑平面之外有足够的空间供放坡之且具备基坑平面之外有足够的空间供放坡之用。建筑密度很大的城市中心地带，往往不用。建筑密度很大的城市中心地带，往往不具备基坑放坡开挖的条件，所以只能采用支具备基坑放坡开挖的条件，所以只能采用支护结构保护下的垂直开挖或根本垂直开挖。护结构保护下的垂直开挖或
3、根本垂直开挖。在有支护开挖的情况下，基坑工程一般包在有支护开挖的情况下，基坑工程一般包括如下内容：括如下内容：1基坑工程勘察；基坑工程勘察；2基坑支护结构的设计与施工；基坑支护结构的设计与施工；3控制基坑地下水位；控制基坑地下水位；4基坑土方工程的开挖与运输；基坑土方工程的开挖与运输；5基坑土方开挖过程中的工程监测；基坑土方开挖过程中的工程监测；6基坑周围的环境保护。基坑周围的环境保护。二、深基坑支护结构的设计二、深基坑支护结构的设计 一一基坑支护结构设计的原那么基坑支护结构设计的原那么 1.平安可靠：支护结构要满足强度、稳定平安可靠：支护结构要满足强度、稳定和变形的要求，确保基坑施工及周围环
4、境和变形的要求，确保基坑施工及周围环境的平安；的平安；2.经济合理：在支护结构的平安可靠的前经济合理：在支护结构的平安可靠的前提下，从造价、工期及环境保护等方面经提下，从造价、工期及环境保护等方面经过技术经济比较，最终确定具有明显优势过技术经济比较，最终确定具有明显优势的方案；的方案；3.便利施工：在平安经济合理的原那么下，便利施工：在平安经济合理的原那么下，要考虑施工的可能性和方便施工。要考虑施工的可能性和方便施工。二二基坑支护结构设计的方法基坑支护结构设计的方法 基坑支护结构极限状态可分为以下两类：基坑支护结构极限状态可分为以下两类：1.承载能力极限状态：对应于支护结构到达最承载能力极限状
5、态：对应于支护结构到达最大承载能力或基坑底失稳、管涌导致土体或大承载能力或基坑底失稳、管涌导致土体或支护结构破坏，内支撑压屈失稳，支护桩墙支护结构破坏，内支撑压屈失稳，支护桩墙锚杆抗拔失效等；锚杆抗拔失效等；2.正常使用极限状态：对应于支护结构的变形正常使用极限状态：对应于支护结构的变形已破坏基坑周边环境的平衡状态并产生了不已破坏基坑周边环境的平衡状态并产生了不良影响，如引起周边相邻的建筑物倾斜、开良影响，如引起周边相邻的建筑物倾斜、开裂；道路沉降、开裂；周边的地下管线沉降裂；道路沉降、开裂；周边的地下管线沉降变形开裂等。变形开裂等。三三基坑支护结构设计的内容基坑支护结构设计的内容 根据承载能
6、力极限状态和正常使用极限状态根据承载能力极限状态和正常使用极限状态的要求，基坑支护设计应包括以下内容：的要求，基坑支护设计应包括以下内容：1.支护体系的方案技术经济比较和选型；支护体系的方案技术经济比较和选型；2.支护结构的强度、稳定和变形计算；支护结构的强度、稳定和变形计算；3.基坑内外土体的稳定性验算；基坑内外土体的稳定性验算；4.基坑降水或止水帷幕设计以及围护墙的抗渗基坑降水或止水帷幕设计以及围护墙的抗渗设计；设计；5.基坑开挖与地下水变化引起的基坑内外土体基坑开挖与地下水变化引起的基坑内外土体的变形及其对根底桩、邻近建筑物和周边环的变形及其对根底桩、邻近建筑物和周边环境的影响；境的影响
7、；6.基坑开挖施工方法的可行性及基坑施工过程基坑开挖施工方法的可行性及基坑施工过程中的监测要求。中的监测要求。三、深基坑支护结构的平安等级三、深基坑支护结构的平安等级 根据根据?建筑基坑支护技术规程建筑基坑支护技术规程?JGJ120-99中中3.1.3 规规定，基坑侧壁的平安等级分为三级，不同等级采用相定，基坑侧壁的平安等级分为三级，不同等级采用相对应的及重要性系数对应的及重要性系数见表见表3-1。基坑侧壁平安等级及重要性系数基坑侧壁平安等级及重要性系数 表表3-1 对于平安等级为一级、二级的建筑基坑侧壁，对于平安等级为一级、二级的建筑基坑侧壁，尚应进行基坑支护结构水平位移计算。如武汉尚应进行
8、基坑支护结构水平位移计算。如武汉地区深基坑技术指南中，对支护结构的最大水地区深基坑技术指南中，对支护结构的最大水平位移平位移要求如下：要求如下：对于平安等级一级的支护，应满足对于平安等级一级的支护，应满足40mm；对于平安等级二级的支护，应满足对于平安等级二级的支护，应满足100mm；对于平安等级三级的支护，应满足对于平安等级三级的支护，应满足200mm。四、深基坑工程勘察四、深基坑工程勘察 一一开展勘察工作要求开展勘察工作要求 在建筑地基详细勘察阶段，对需要支护的工程宜在建筑地基详细勘察阶段，对需要支护的工程宜按以下要求进行勘察工作。按以下要求进行勘察工作。1.勘察范围应根据开挖深度及场地的
9、岩土工程条勘察范围应根据开挖深度及场地的岩土工程条件确定，并宜在开挖边界外按开挖深度的件确定，并宜在开挖边界外按开挖深度的12倍倍范围内布置勘探点，当开挖边界外无法布置勘探范围内布置勘探点，当开挖边界外无法布置勘探点时，应通过调查取得相应资料。对于软土，勘点时，应通过调查取得相应资料。对于软土，勘察范围尚宜扩大；察范围尚宜扩大；2.基坑周边勘探点的深度应根据基坑支护结构设基坑周边勘探点的深度应根据基坑支护结构设计要求确定，不宜小于计要求确定，不宜小于1倍开挖深度，软土地区应倍开挖深度，软土地区应穿越软土层；穿越软土层；3.勘探点间距应视地层条件而定，可在勘探点间距应视地层条件而定，可在1530
10、m内选择，地层变化较大时，应增加勘探点，查明内选择，地层变化较大时，应增加勘探点，查明分布规律。分布规律。二二勘察内容勘察内容 1.水文地质勘察水文地质勘察 1查明开挖范围及邻近场地地下水含水层查明开挖范围及邻近场地地下水含水层和隔水层的层位、埋深和分布情况，查明各和隔水层的层位、埋深和分布情况，查明各含水层含水层包括上层滞水、潜水、承压水包括上层滞水、潜水、承压水的的补给条件和水力联系；补给条件和水力联系；2测量场地各含水层的渗透系数和渗透影测量场地各含水层的渗透系数和渗透影响半径；响半径；3分析施工过程中水位变化对支护结构和分析施工过程中水位变化对支护结构和基坑周边环境的影响，提出应采取的
11、措施。基坑周边环境的影响，提出应采取的措施。2.岩土勘察岩土勘察 岩土勘察一般应提供下述资料：岩土勘察一般应提供下述资料：1场地土层的类型、特点和土层性质；场地土层的类型、特点和土层性质；2基坑及围护墙边界附近，场地填土、暗浜、古河道及基坑及围护墙边界附近，场地填土、暗浜、古河道及地下障碍物等不良现象的分布范围与深度，说明其对基坑工地下障碍物等不良现象的分布范围与深度，说明其对基坑工程的影响；程的影响；3场地浅层潜水和坑底深部承压水的埋藏情况，土层渗场地浅层潜水和坑底深部承压水的埋藏情况，土层渗流特性及产生流砂、管涌的可能性；流特性及产生流砂、管涌的可能性；4支护结构设计和施工所需的岩土工程测
12、试参数：支护结构设计和施工所需的岩土工程测试参数：土的常规物理试验指标；土的常规物理试验指标；土的抗剪强度指标；土的抗剪强度指标；室内或原位试验测试土的渗透系数；室内或原位试验测试土的渗透系数；特殊条件下应根据实际情况选择其它适宜的试验方法测试特殊条件下应根据实际情况选择其它适宜的试验方法测试设计所需参数。设计所需参数。3.基坑周边环境勘查基坑周边环境勘查 1查明影响范围内建查明影响范围内建构构筑物的结构类型、筑物的结构类型、层数、根底类型、埋深、根底荷载大小及上部结构层数、根底类型、埋深、根底荷载大小及上部结构现状；现状；2查明基坑周边的各类地下设施，包括上、下查明基坑周边的各类地下设施，包
13、括上、下水、电缆、煤气、污水、雨水、热力等管线或管道水、电缆、煤气、污水、雨水、热力等管线或管道的分布和性状；的分布和性状；3查明场地周边和邻近地区地表水汇流、排泄查明场地周边和邻近地区地表水汇流、排泄情况，地下水管渗漏情况以及对基坑开挖的影响程情况，地下水管渗漏情况以及对基坑开挖的影响程度；度；4查明基坑四周道路的距离及车辆载重情况。查明基坑四周道路的距离及车辆载重情况。三三针对勘察所提出的建议针对勘察所提出的建议 在取得勘察资料的根底上，针对基坑特点，应在取得勘察资料的根底上，针对基坑特点，应提出解决以下问题的建议：提出解决以下问题的建议：1.分析场地的地层结构和岩土的物理力学性质；分析场
14、地的地层结构和岩土的物理力学性质；2.地下水的控制方法及计算参数；地下水的控制方法及计算参数；3.施工中应进行的现场监测工程；施工中应进行的现场监测工程；4.基坑开挖过程中应注意的问题及其防治措施。基坑开挖过程中应注意的问题及其防治措施。五、深基坑支护分类与选型五、深基坑支护分类与选型 一一深基坑支护结构的作用深基坑支护结构的作用 支护结构，通常作为临时性结构，当根底施工完支护结构，通常作为临时性结构，当根底施工完毕即失去作用。有些支护结构的材料可以回收利毕即失去作用。有些支护结构的材料可以回收利用，如钢板桩和一些临时性的工具式支撑。也有用，如钢板桩和一些临时性的工具式支撑。也有一些支护结构属
15、于永久支护，即可以作为根底结一些支护结构属于永久支护，即可以作为根底结构的组成局部，例如地下连续墙一般可以作为复构的组成局部，例如地下连续墙一般可以作为复合式地下室外墙。合式地下室外墙。不管是哪一类支护结构，均具有挡土、挡水和保不管是哪一类支护结构，均具有挡土、挡水和保护环境的作用，保护根底工程在施工平安的前提护环境的作用，保护根底工程在施工平安的前提下，尽力做到经济合理和便于施工。下，尽力做到经济合理和便于施工。三三支护结构选型支护结构选型 表表3-3 支护结构选型表支护结构选型表 六、深基坑支护结构设计荷载六、深基坑支护结构设计荷载 作用在支护结构上的荷载包括主动土压力、静水作用在支护结构上的荷载包括主动土压力、静水压力，以及由地面堆载、车辆、临近建筑物自重压力，以及由地面堆载、车辆、临近建筑物自重和施工机械等产生的压力。和施工机械等产生的压力。