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[基坑支护设计] 基坑支护的概念设计初探

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  • TA的每日心情
    慵懒
    2020-9-30 18:43
  • 签到天数: 1008 天

    [LV.10]元古宙

    发表于 2013-12-2 16:02:22 | 显示全部楼层 |阅读模式

    基坑工程的概念设计就是思路设计或路线图设计,其中的关键就是基坑支护选型。笔者根据多年的实践经验尝试提出如下内容:

    一、有关基坑支护、降水的规范、规程和规定;

    二、概念设计要点:“一个等级、三个要素、五(四)个内容”;

    三、常见的几种基坑支护型式;

    四、基坑工程有关问题的说明

    一 、有关基坑支护、降水的规范、规程及规定

    这些规范、规程及规定除国家政策之类的法规外,分为三个层次:国标类、行标类、管理规定类:

    1国标类、

    ·《建筑地基基础工程施工验收规范》(GB50202--2002);

    ·《建筑基坑工程监测技术规范》(GB50497-2009);

    ·《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2001);

    ·《混凝土结构工程质量验收规范》(GB50204-2002);

    ·《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB50086-2001);

    ·《边坡工程技术规范》(GB50330-2002);

    ·《工程测量规范》(GB50026--93);

    2 行标类:

    ·《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99);

    ·《建筑基坑工程技术规程》(YB9258--97);

    ·《喷射混凝土施工技术规程》(YBJ226-91);

    ·《湿陷性土基坑安全技术规程》(JGJ67-2009);

    ·《建筑与市政降水工程技术规范》(JGJ/T111-98);

    ·《既有建筑地基基础加固技术规范》(JGJ/123-2000);

    ·《建筑变形测量规程》(JGJ/T8--97);

    ·《普通混凝土配比设计规程》(JGJ55--2000);

    ·《钢筋焊接及验收规程》(JGJ18-- 2003 );

    ·《普通混凝土用卵石碎石质量标准及检验方法》(JGJ52--92);

    ·《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》(JGJ53--92)

    ·《土钉支护技术规程》(CECS90:22);

    ·《土层锚杆设计与施工规范》(CESC22:90);

    ·《岩土锚杆(索)技术规程》(CECS22:2005);

    ·《加筋水泥土桩锚支护技术规程》(CECS147--2004);

    3、管理办法类:包括国家层次的规定和地方的一些规定如:

    ·《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》(2009.87号);

    ·《河南省建筑基坑管理办法》(2010年);

    二 基坑工程概念设计要点

    概括为:“一个等级、三个要素、五(四)个内容”。

    1基坑工程设计中的一个等级即基坑侧壁安全等级。

    强调:基坑四周或局部地段因环境条件不同,则有不同的侧壁安全等级。根据场地环境条件、地质条件地下水条件、基坑深度三个缺一不可,综合确定。   

    (1)按照“GB50202-2002”建筑地基基础工程施工质量验收规范第7节,表7.1.7确定。

    ①一级:>10 m 或为主体一部分或基坑1H内有重要历史文物、重要建筑物无隶属关系,需要严加保护。

    ②三级:<7m,场地空旷,环境条件较好.

    ③ 其余为二级基坑

    (2)有些地方标准如深圳地区规范:由基坑深度、环境条件、软土厚度、地下水条件等综合确定,比较详细。

    (3)建筑基坑支护技术规程“JGJ120-99"及冶金部建筑基坑技术规程YB9258--97:不详细。不好操作。

    (4)当基坑侧壁等级为一级的含义: ①变形要求严格;  ② 基坑深度较大;  ③ 环境条件复杂;  ④地下水及软土厚度较大;

    (5)当基侧壁等级为二级的含义: ①变形不太严格; ② 基坑深度不大;  ③ 环境条件尚可;  ④无地下水或软土;

    2、基坑工程设计中的三个要素

    (1)基坑深度:基坑不同侧壁处的深度、局部地段的深度、坑中坑的深度等。

    (2)场地地质及地下水条件:

    侧壁及坑底和基坑以下1B深度内是软土、湿陷土、填土等?侧壁四周有无杂填土,砂层、淤泥质土等?C、φ的取值如何?地下水或其他水中:上层滞水、渗漏水、潜水、承压水?

    (3)场地环境条件

    ①临近有无道路,距离?; ②有无电缆、管线,距离、埋深、管材性质,接头处是否加固?漏水情况等;  ③是否有临近建筑物,距离、埋深,基础型式等; ④广告牌、电线杆、围墙等的距离、基础?拆除还是加固?; ⑤附加荷载的取值;地表荷载的取值?钢筋等材料的堆放场地?距离、荷载?; ⑥出土坡道选择?塔吊位置,是否加固?

    3、基坑工程设计中的五个内容”

    基坑工程是个系统工程,牵扯到勘察、设计、支护、降水、挖土、打桩、监测、建筑、监理、质检多个施工队伍或行业,结构、岩土、水文地质、土建施工、测量、测桩等多个专业。

    主要包括:支护方案、降水方案(如需要降水的话)、 挖土方案、 监测方案和应急方案。

    (1) 支护方案

    一般包括以下内容:

    ①基坑工程设计原则和设计条件;

    ②依据的规范、规程及设计资料、勘察报告;

    ③基坑支护方案分析及选择,思路如下:

    A、首先对基坑深度、周边环境、地质条件、地下水条件进行综合分析;B、对当地在类似场地、类似地质条件、类似基坑深度的设计经验综合分析;C、对基坑四周确定不同的支护等级及不同的支护方案;D、对概化的方案进行经济型分析,确定一种安全、经济、适用的方案。E、参数分析、荷载取值及模型计算。F、绘制设计图纸。G、对施工工艺、施工质量的要求。

    ④一套支护方案内容包括:文字说明、设计图纸、计算书。三者对照说明,不能有矛盾。

    对支护方案设计:“三分计算,七分经验”。----概念设计的重要性。  

    (2) 降水方案(如需要降水的话)

    一般包括以下内容:①降水方案设计原则;②降水方案设计依据的规范、规程及设计资料、勘察报告;③降水方案的分析选择:一般采用降水管井降水和轻型井点降水、自渗井渗水等;④当水位较浅,周边有道路急建筑物时,应分析基坑降水对周边环境的影响,必要时采用止水帷幕隔水;⑤降水出水量计算、管井数量确定及布置及降深预测;⑥降水井的施工质量的要求:主要是对井周砾料的要求,管井的施工质量、洗井要求急验收要求;⑦降水监测与维护;⑧回灌问题。一般无必要。

    (3)挖土方案

    有关规范的规定:


    A:《建筑地基基础工程施工验收规范》(GB50202--2002)基坑工程一节中:第7.1.3条(Q):土方开挖的顺序、方法必须与设计工况相一致,并遵循“开槽支撑,先撑后挖,分层开挖,严禁超挖”的原则。第7.1.3条(Q):基坑(槽)、管沟土方工程验收必须确保支护结构安全和周围环境安全为前提。

    B:建筑地基基础设计规范》(GB50007-2001)第九章基坑工程中第9.1.6条(Q)基坑土方开挖,应严格按照设计要求进行,不得超挖。基坑周边堆载,不得超过设计荷载限制条件。


    C:《土钉支护技术规程》(CECS90:22)第6.2节开挖中共4条对挖土有要求。

    第6.2.1条:土钉支护应按设计规定的分层开挖深度按作业顺序施工在完成上层作业面的土钉与喷混凝土以前不得进行下一层深度的开挖当基坑面积较大时允许在距离四周边坡的基坑中部自由开挖但应注意与分层作业区的开挖相协调。

    第6.2.2条 当用机械进行土方作业时严禁边壁出现超挖或造成边壁土体松动。基坑的边壁宜采用小型机具或铲锹进行切削清坡,以保证边坡平整并符合设计规定的坡度。

    6.2.3条:支护分层开挖深度和施工的作业顺序应保证修整后的裸露边坡能在规定的时间内保持自立并在限定的时间内完成支护。即及时设置土钉或喷射混凝土基坑在水平方向的开挖也应分段进行,可取10-20m。应尽量缩短边壁土体的裸露时间对于自稳能力差的土体如高含水量的粘性土和无天然粘结力的砂土应立即进行支护。

    第6.2.4条:为防止基坑边坡的裸露土体发生坍陷对于易塌的土体可采用以下措施:①对修整后的边壁立即喷上一层薄的砂浆或混凝土待凝结后再进行钻孔②在作业面上先构筑钢筋网喷混凝土面层而后进行钻孔并设置土钉;③在水平方向上分小段间隔开挖;④先将作业深度上的边壁做成斜坡待钻孔并设置土钉后再清坡;⑤在开挖前,沿开挖面垂直击入钢筋或钢管或注浆加固土体。

    D:《建筑基坑工程技术规程》(YB9258--97)第15章中对基坑开挖共21条,规定:要点① 确定基坑开挖方案及开挖方案内容:主要是分层开挖深度和开挖顺序;②“分层开挖,先撑后挖”、“分层、分区、分块、分段、抽槽开挖、留土护壁、快挖快撑等”;③基坑施工过程中应随时注意气候因素(降雨、降温)。

    E:《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)第三章基本规定中,

    ①确定基坑开挖方案;②严禁堆载;③软土中每层开挖高度不应超过1.0m;④强调对坡顶、坡面、坡角的挡、排水措施。

    (4)监测与检测方案:


    监测数据是对工程设计、施工质量、地质条件等信息的综合反映;发现问题及时预报,报警、采取适当、有效地的工程措施,可以避免大的经济损失和经济纠纷甚至人命事故;系统分析这些数据,可以取得许多有益的认识和经验。

    在《建筑地基基础工程施工验收规范》(GB50202--2002)、《建筑基坑工程监测技术规范》(GB50497-2009)、《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2001)、《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)、《建筑基坑工程技术规程(YB9258--97)、《土钉支护技术规程》(CECS90:22)等都有不同要求。主要包括以下内容:

    ①目的与内容:如支护体变形监测(位移、沉降及分层沉降);临近道路、建筑物、管线沉降监测;应(内)力监测;基本试验、蠕变试验、验收试验;地下水位观测等;②标准包括: 目标值、报警值及速率控制;③方法;④频度;⑤监测结果处理和及时反馈、预警。

    (5)应急方案

    要“未雨绸缪”:①超过报警值时且有进一步恶化趋势或遇暴雨,及时沙袋反压,最有效;②当支护墙的渗水和漏水较大,且为浑水,应查明原因,及时采取相应的措施。如漏水位置离地面较浅处,在支护墙后人工开挖,用混凝土加速凝剂封堵;如漏水位置埋深较大,应在坑底填土反压、加密监测同时迅速钻孔花管注浆,墙体设置排水管,排除清水;无帷幕桩时,可采用内外结合“外降内排”减压,即坑外增设井点或管井降水,墙体设置排水管,排除清水,减小水头压力; ③为预防突然停电,应有一套备用发电机及电路系统;④为防止暴雨浸泡基坑,应有数套污水泵,电路畅通;⑤有一套注浆设备及足够数量的注浆花管、沙袋、速凝剂、振动锤等⑥要有预备人员5人-10。

    三、常见的几种基坑支护型式

    经常采用的几种支护方案包括:土钉墙(含锚管式土钉墙)复合土钉墙、桩锚、桩撑支护、联合支护方案(上部土钉下部桩锚联合支护)、闭合挡土拱圈支护结构

    1、土钉墙(含锚管式土钉墙):常见,比较普遍,多用于基坑深度<10m,场地环境条件简单,地下水埋藏较深时使用。特点:经济、快捷、工艺简单。

    2、复合土钉墙:主要有土钉墙十竖向微型桩(无砂混凝土小桩);土钉墙+小直径钻孔桩;土钉墙十深层搅拌桩;土钉墙+高压旋喷桩或内插工字钢和钢管;土钉墙+预应力锚杆(索)等;或以上几种组合型式的结合。在中、深基坑中应用比较普遍,常用于基坑深度6-15m ,场地环境条件中等,有建筑物、道路、上下水管线等需要保护等情况下使用。特点:安全、比较经济,工序相对复杂。

    3、 桩锚支护:常见的为钻孔灌注桩(或CFG桩加内插筋)+一排(或二排)予应力锚索。很常见。适用条件:用于基坑浓度软大(一般>10 m—20m)周围环境条件狭小对变形严格要求地段。特点:安全、花费高、成本高,工序复杂,技术难度大。

    4、联合支护方案:如上部土钉墙+下部复合土钉墙;上部土钉墙+下部桩锚支护方案;或基坑一边为土钉墙,一边为复合土钉墙或一边为桩锚支护。

    5、闭合挡土拱圈支护结构:在思达数码公寓中应用,基坑深10m。

    工序复杂,也不经济,对施工技术要求高,稍有不慎,全盘皆输。这几年用的比较少。

    四、 基坑工程有关问题的说明

    1、 强调“系统工程、动态设计、概念设计";

    2、各类水(渗水、上层滞水、潜水、承压水支护结构的不利影响或破坏。

    应注意土方超挖对支护结构的破坏。特别注意外部环境或后期施工对支护结构、临近建筑物的破坏;

    基坑事故70--80%都是水和超挖惹得祸。这里即包括上层潜水、下层微承压水,也包括浅部污水管道漏水。轻者导致处理费用增加,工期加长,重者导致基坑坍塌,房屋开裂,引起纠纷、打官司、长期停工等等。

    3、做不做帷幕桩问题:

    ①对周围环境条件需准确了解,如道路、管线及渗水情况,建筑物基础型式、埋深、距离等;

    ②初步估算不设帷幕桩的可能性:需要计算可能的沉降量是否满足沉降或倾斜要求;

    ③概念设计,根据支护经验及有关监测数据采用类似工程比拟法来分析、确定;

    ④如需要设:基坑深度5-7m以内可设单排搅拌桩,但必须有较好的施工质量作保证。否则必须设双排搅拌桩或者高压旋喷桩;

    ⑤如设双排搅拌桩:存在水位下掏孔、成孔难问题;存在涌沙问题,渗漏问题,必须有应急措施包括注浆措施。

    ⑥ 尽量不设。应是首选;

    该用户从未签到

    发表于 2014-6-28 09:46:07 | 显示全部楼层
    概念设计应该放到极为重要的位置。要正名。
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  • TA的每日心情
    奋斗
    2019-3-21 20:03
  • 签到天数: 21 天

    [LV.4]中新世

    发表于 2014-12-26 21:18:48 | 显示全部楼层
    回复 1# HB515478


       老师,有没有基坑支护设计的案例?
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