1、深基坑支护新技术l1.1 1.1 基坑支护技术概述基坑支护技术概述l1.2 1.2 复合土复合土钉墙支支护技技术l1.3 1.3 型型钢水泥土复合水泥土复合搅拌拌桩支支护技技术l1.4 1.4 组合内支撑支合内支撑支护技技术l1.5 1.5 地下地下连续墙支支护技技术l1.6 1.6 逆作法逆作法l1.7 1.7 环梁支梁支护技技术l1.8 1.8 冻结排排桩法法l1.9 1.9 基坑支基坑支护常常见问题分析分析1 深基坑支护新技术1 深基坑支护新技术 1.11.1 基坑支护技术概述 1.1.1 深基坑工程1.1.2 建筑基坑工程的发展1.1.3 支护结构类型及适用范围 1.1.1 1.1.1
2、 深基坑工程深基坑工程 环境较复杂环境较复杂 深基坑是指开挖深度超过5m的基坑、或深度未达到5m但地质情况和周围环境较复杂的基坑。-建设部建筑工程预防坍塌事故若干规定1）与邻近建筑物、重要设施的距离在开挖深度以内的基坑；2）基坑影响范围内（不小于2倍的基坑开挖深度）有历史文物、近代优秀建筑、重要管线等需严加保护的基坑。-山东省工程建设标准建筑基坑工程监测技术规范 1.1.1 1.1.1 深基坑工程深基坑工程深基坑工程：l深基坑支护l土方开挖l基坑降水l基坑工程监测 1.1.2 1.1.2 建筑基坑工程的发展建筑基坑工程的发展（1 1）两个发展阶段）两个发展阶段 上一世纪八十年代末到九十年代末上
3、一世纪八十年代末到九十年代末探索探索 大量地下工程的涌现，开始进行科学研究、工大量地下工程的涌现，开始进行科学研究、工程实践，进行探索。程实践，进行探索。上一世纪九十年代末到上一世纪九十年代末到20102010年前后年前后发展发展 在前十年的基础上，从理论上不断发展，施工在前十年的基础上，从理论上不断发展，施工技术进行开发，开始以信息化指导施工。技术进行开发，开始以信息化指导施工。两个阶段发展的两个重要标志两个阶段发展的两个重要标志 第一阶段发展的标志：第一阶段发展的标志：在在20002000年前后颁布了一批国家行业规范和地年前后颁布了一批国家行业规范和地方规范。方规范。第二阶段发展的标志：第
4、二阶段发展的标志：20092009年颁布了国家标准年颁布了国家标准基坑工程监测技术基坑工程监测技术规范规范，并在这期间，修订了有关的基坑工程规范。，并在这期间，修订了有关的基坑工程规范。（2 2）基坑工程发展的几个重要方面）基坑工程发展的几个重要方面 设计理念设计理念的演变的演变a.a.以考虑地下工程施工，为施工创造条件为主。以考虑地下工程施工，为施工创造条件为主。b.b.设计中考虑承载能力极限状态，而较少关注周边环境保设计中考虑承载能力极限状态，而较少关注周边环境保护。护。c.c.由于缺乏设计规范指导由于缺乏设计规范指导,工程设计与施工或以经验为主，工程设计与施工或以经验为主，或以理论为主。
5、或以理论为主。当前当前a.a.首先考虑环境保护首先考虑环境保护b.b.设计不仅满足承载能力极限状态，还要满足正常使用极限设计不仅满足承载能力极限状态，还要满足正常使用极限状态，即满足环境保护要求状态，即满足环境保护要求早期早期c.c.设计和施工注重理论与经验相结合设计和施工注重理论与经验相结合基坑支护结构基坑支护结构设计方法设计方法的发展的发展 经典的土力学设计方法（静力平衡的解析法）经典的土力学设计方法（静力平衡的解析法）考虑施工工况的设计方法（不同工况的分析）考虑施工工况的设计方法（不同工况的分析）优化的解析法（仍只能求解力，无法计算变形）优化的解析法（仍只能求解力，无法计算变形）弹性基床
6、系数法（解决了力和变形的计算问题）弹性基床系数法（解决了力和变形的计算问题）平面有限元法（解决了土和结构的共同工作）平面有限元法（解决了土和结构的共同工作）空间有限元法（解决了结构的空间作用）空间有限元法（解决了结构的空间作用）考虑土的弹塑性的分析（更准确地反映土体的变形）考虑土的弹塑性的分析（更准确地反映土体的变形）基坑工程监测和反分析（实现信息化设计和施工）基坑工程监测和反分析（实现信息化设计和施工）基坑工程的风险分析和设计（实现预测和预控）基坑工程的风险分析和设计（实现预测和预控）时空效应时空效应时间效应：时间效应：基坑支护结构的变形和周边地层的变形随基坑支护结构的变形和周边地层的变形随
7、时间推移而发展。时间推移而发展。空间效应：空间效应：基坑支护结构的变形和周边地层的变形因基坑支护结构的变形和周边地层的变形因开挖的空间尺度、开挖后的坑底暴露面积而开挖的空间尺度、开挖后的坑底暴露面积而不同。不同。“时空效应时空效应”的应用的应用 a.a.经过理论分析和大量工程实践，提出经过理论分析和大量工程实践，提出“分层、分块、对称、平衡、限时分层、分块、对称、平衡、限时”土方开土方开挖原则。挖原则。b.b.改变了很多常规的结构设计和施工理念，改变了很多常规的结构设计和施工理念，如：混凝土结构的分段施工（施工缝的设置）、如：混凝土结构的分段施工（施工缝的设置）、钢筋连接接头的错位要求等。钢筋
8、连接接头的错位要求等。常规的结构设计和常规的结构设计和施工理念的改变施工理念的改变常规的结构设计和施工理念的改变常规的结构设计和施工理念的改变基坑工程施工技术的发展a.水泥土的应用（SMW工法的运用）b.地下连续墙技术在超深基坑中的应用c.基坑钢支撑施工中采用预应力技术，并开始应用跟踪实时调节预应力技术,将可实现围护墙变形的干预性控制d.软土旋喷锚杆和可回收锚杆的应用e.地下工程的逆作法施工，实现地下结构与上部结构双向同步施工1.1.3 基坑支护技术概述基坑支护技术概述基坑支护是保证地下结构施工基坑周边环境的安全，对基坑侧壁采取的支挡、加固与保护措施。特点：A临时性 B技术综合性强 C难度大
9、D容易出事 E环节多 F相互影响 G造价高 H周期长此外还有许多不确定性：A外力的不确定性B变形不确定C土性不确定D偶然的不确定因素支护结构主要由围护墙和支撑结构组成。（1）锚拉支护：锚拉梁、桩（2）土层锚杆（3）钢管、型钢支撑（水平撑）（4）钢筋混凝土支撑（5）环梁支护体系（6）逆作法施工l 支撑结构分类：1.1.3 基坑支护技术概述基坑支护技术概述（2 2）水泥土挡墙：）水泥土挡墙：深层水泥土搅拌桩墙、高压旋喷桩墙（3 3）边坡稳定式挡墙：）边坡稳定式挡墙：土钉墙、锚喷支护（4 4）组合式：）组合式：灌注桩与搅拌桩结合、复合土钉墙、SMW工法（5 5）逆作拱挡墙）逆作拱挡墙l 围护墙分类：
10、围护墙分类：u 板桩式挡墙：钢板桩、H型钢加横挡板u 柱列式挡墙：钻孔灌注桩、人工挖孔桩、预制混凝土桩u 板墙式挡墙：地下连续墙（1 1）排桩与板墙式挡墙：）排桩与板墙式挡墙：桩墙结构是在基坑开挖前沿基坑边缘施工成排的桩或地连墙,并使其底端嵌入到基坑底面以下。常见的形式排桩锚杆结构排桩内支撑结构地下连续墙锚杆结构地下连续墙内支撑结构等（1 1）排桩与板墙式挡墙）排桩与板墙式挡墙锚头锚头排桩-锚杆支护（1 1）排桩与板墙式挡墙）排桩与板墙式挡墙排桩内支撑结构地下连续墙内支撑结构排桩或地下连续墙适用条件排桩或地下连续墙适用条件:1.适于基坑侧壁安全等级一、二、三级;2.悬臂式结构在软土场地中不宜大
11、于5m;3.当地下水位高于基坑底面时，宜采用降水、排桩加截水帷幕或地下连续墙。水泥土墙（重力式结构）是在基坑侧壁形成一个具有相当厚度和重量的刚性实体结构，以其重量抵抗基坑侧壁的土压力，以满足该结构的抗滑移和抗倾覆要求。重力式结构示意图 类型:石砌挡土墙 水泥土搅拌桩 旋喷桩（2）水泥土墙（2）水泥土墙水泥土墙支护 上海新世纪商厦8m深基坑采用水泥土墙支护,桩长19m坝宽8.7m，插10m毛竹水泥土墙适用条件水泥土墙适用条件1.基坑侧壁安全等级宜为二、三级2.水泥土桩施工范围内地基土承载力不宜大于150kPa3.基坑深度不宜大于6m1)土钉墙 土钉墙是一种具有自稳能力的原位挡土墙。主要由土钉、粘
12、附于土体表面的混凝土面层及土钉之间的原位土体组成。土钉墙结构示意图未施工完毕的土钉墙（3）边坡稳定式挡墙土钉孔注浆击入法施工击入法施工粉质粘土、软土粉质粘土、软土土钉土钉土钉墙适用条件土钉墙适用条件1.基坑侧壁安全等级宜为二、三级的非软土场地2.基坑深度不宜大于12m3.当地下水位高于基坑底面时，应采取降水或截水措施2）锚喷支护（3）边坡稳定式挡墙土层土层锚杆锚杆适用范围适用范围1.无流砂及淤泥土层；2.基坑周围地下空间允许锚杆占用；3.基坑开挖深度一般不超过18m；4.对硬塑土层可适当放宽，对风化岩层可不受此限。（4 4）组合式挡墙组合式挡墙 SMW工法的工作机理 通过特殊的多轴深层搅拌机将
13、土体切散，同时从其钻头前端将水泥浆注入土体，通过搅拌头将水泥浆与原位土反复混合搅拌，采取重迭搭接，在水泥土混合体未结硬前，按设计间距插入H型钢或钢板桩作为应力加强材料，直至水泥土结硬后形成型钢水泥土复合挡土墙，当围护结构的挡土功能完成以后，回收型钢重复使用。1 1）SMWSMW工法工法 SMWSMW工法适工法适用范围 凡是适合应用水泥土搅拌桩的场合都可使用劲性水泥土搅拌桩法，尤其适合于粘土和粉细砂为主的松软地层。基坑深度国内为 610m。u 施工不扰动邻近土体，不会产生邻近地面下沉、道路裂损及地下设施移位等危害。u 止水好，强度可靠，适合于各种土层u 所需工期较其他工法短。在一般地质条件下，为
14、地下连续墙的三分之一。特点2）灌注桩与水泥土桩结合钻孔灌钻孔灌注桩注桩水泥土水泥土搅拌桩搅拌桩冠梁冠梁适用范围：软弱地层，挖深12m（4 4）组合式挡墙组合式挡墙3）复合土钉墙适用范围：各种土质，坑深1218m。土钉土钉喷射砼面层喷射砼面层水泥土墙水泥土墙（4 4）组合式挡墙组合式挡墙 逆作拱墙是将基坑开挖成圆形、椭圆形等弧形平面,并沿基坑侧壁分层逆做钢筋混凝土拱墙,利用拱的作用将垂直于墙体的土压力转化为拱墙内的切向力,以充分利用墙体混凝土的抗压强度。（5 5）逆作拱墙）逆作拱墙拱墙结构1)基坑侧壁安全等级宜为二、三级，淤泥和淤泥质土场地不宜采用;2)拱墙轴线的矢跨比不宜小于1/8;3)基坑深度不宜大于12m;4)地下水位高于基坑底面时，应采取降水或止水措施。适用范围适用范围:1.1.4 深基坑工程发展展望 工程规模将向大面积、超深度方向发展；设计将加强空间分析，并使空间有限元分析方法实用化；进一步实现设计施工信息化，实现实时的监测和反分析；施工技术的不断创新，在节能减排、环境保护得到提升；施工技术和施工机械设备形成产业；各学科进一步结合，形成系统工程。
