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1、研究生课程基坑工程总论 深基坑工程2001年12月25日第十一课1基坑工程施工要点目标n有效控制变形，防险情于萌芽状态，不允许出现急救抢险的情况3地质条件5围护结构施工-地下连续墙槽壁坍塌n不利的地质条件：砂质地层，不稳定地层等n超载n施工中的泥浆配比等等78910防止措施n减小槽幅长度n加固槽壁土体n抬高泥浆液面或降水以加大墙槽内外的液面高差n提高泥浆比重n尽量缩短成槽到砼浇灌的时间n在保护对象和墙槽之间设置隔离桩11拱形槽壁12地下墙的施工质量n开挖过程中应严防由于流砂冲破地下墙中存在的缺陷，而引起大量地面沉陷和地下墙支护结构失稳等灾害性事故。13工程实例n淮海路某深基坑地下连续墙施工出现
2、严重质量问题，大面积露筋、严重开叉等，引起周围环境保护难度的增加。1415工程实例n某基坑深10m，支护结构为深20m的地下连线墙。基坑开挖后，发现33幅地下连续墙中有28幅发生槽壁倒塌，11幅深度不到位，最浅的仅11m，23幅有严重蜂窝，露筋等，造成6处漏水，致使相邻建筑发生不均匀沉降。16工程实例n某基坑深11.5m，采用21m深的地下连续墙支护，在9m深处墙体有250400mm的空洞，伴有大量泥水涌出；另有墙体严重突出，最大达2m，到处漏筋和出现孔洞，使墙体到处渗漏，相邻建筑发生倾斜。17基坑挡墙的封堵-工程实例工程实例n上海地铁二号线某车站4出入口基坑。深约10m，坑周围保护建筑与基坑
3、挡墙净距仅2m。因存在地下障碍物而无法施工地下连续墙，因此在该局部采用树根桩作为围护结构，并在桩间注浆以防水土流失。但是注浆不能保证完全密封，仍有水土流失的危险，所以决定在该局部土体按1m一层开挖，每层挖至树根桩暴露后就立即用钢板密封，并用细石混凝土填实钢板和树根桩之间的空隙。挖至7m以下后，虽两次出现漏水漏泥现象，均用混凝土或化学浆液在密封钢板后堵住，使邻近保护建筑未因水土流失受到更大的有害影响。18基坑挡墙的封堵-工程实例工程实例19地下连续墙的渗漏点封堵20基坑内地基加固加固的实质n先破坏，后加固22 n 挤密扩展阶段挤密扩展阶段23一次劈裂流动阶段24粉砂夹层中渗透扩散阶段的凝固浆液粉
4、砂夹层中渗透扩散阶段的凝固浆液25注意事项n由于水泥土或注浆加固需养护一段时间后才能达到设计强度，因此该类加固施工应尽早安排。在工期紧迫时，可掺加适量早强剂以缩短龄期n由基坑转角处的斜撑产生的平行墙面的分力可能会引起挡墙转角处外侧土体产生较大抗力，为防止转角结构转动，应在转角处抗力较大的被动区进行可靠加固26基坑转角处的加固27注意事项n土体加固是一项隐蔽工程，应在基坑开挖前检测加固效果。检测方法可根据加固土体强度的大小，选用取芯试验、静力触探试验、轻便触探试验、标准触探试验等，检测数量宜保证每百平方米测两孔 n通常在水泥搅拌桩、旋喷桩、注浆等施工时会由于挤土效应而出现邻近管线、建筑物先隆起后
5、下沉的现象，因此在靠近保护对象施工时应特别注意监护工作。对于保护等级达到一级或二级的基坑，加固施工期间的地层移动是不可忽略的。28解决加固挤土的方法n选择对周围环境影响较小的加固施工工艺，如SMW工艺的水泥土加固n在施工中要通过地面变形的跟踪监测数据，调整和优化以下施工参数：n单位深度浆液量n注浆管提升速度n掺入适量速凝剂n注浆压力等29 地基加固的主要形式（剖面图）30开挖深度H=17m，流塑粘土加少量薄砂层，无无加加固固，挡墙最大位移220mm，达13H开挖深度H=17m，流流塑塑粘粘土土加加少少量量薄薄砂砂层层，降降水水加加固固，挡墙最大位移140mm，达8H开挖深度H=14.7m，降降
6、水水加加固固，流流塑塑粘粘土土砂砂性性土土互互层层，挡墙最大位移50mm，达3H开挖深度H=15m，双双液液分分层层注注浆浆抽抽条条加加固固，挡墙最大位移35mm，达2H开挖深度H=12m，局局部部旋旋喷喷加加固固，挡墙最大位移22mm，达达2H开挖深度H=10m，局局部部SMW工工法法水水泥泥土土加固加固，挡墙最大位移9mm，达1H不同加固条件下的基坑挡墙水平位移 基坑挡墙水平位移的大小取决于支护结构条件、施工参数、被动区抗力、主动区土压力（包括地面超载）等等。其中，不同的被动区加固条件对控制挡墙位移的效果是不同的。31加固体的位置32几个需注意的问题n各种地基加固形式的适用范围n各种加固形
7、式的效果n各种加固形式的定量评价方法n基坑内搅拌桩加固与围护结构的衔接33降水n1、流塑及软塑粘土，夹薄层粉砂，其渗透系数kv=10-5cm/sec10-7cm/sec，kh10-5cm/secn2、砂性土34搅拌桩n在搅拌桩和挡墙之间有注浆或者旋喷加固n适用土层为流塑或软塑性粘性土n工程桩总断面积占基坑总面积的5%-10%35注浆加固n对于单液和双液注浆都适用n流塑或软塑性粘性土n砂性土（优先考虑降水）36分层注浆抽条加固n对于单液和双液注浆都适用n流塑或软塑性粘性土n砂性土（优先考虑降水）37旋喷法加固38双液分层注浆的加固效果n双液分层注浆的加固效果与注浆点的间距、扩散半径、注浆体积比、
8、拔管速度、注浆流量和养护时间等因素有关。n1、振动插管双液注浆一般当：d=1.2m，r=0.7m，Ps=1.5MPa；当d减至0.8m时，Ps=2.0MPan2、双液袖阀管注浆一般注浆一周以后，Ps=1.2MPan3、单浆袖阀管注浆一般注浆约2个月后，Ps=0.7MPa39降水、排水基坑内井点降水夹 薄 层 粉 砂（Kh10-5cm/sec）的粘性土层，在降水3周后，土体抗剪强度增加3050%，含水量减少30%。41n降水必然会形成降水漏斗，从而造成对周围环境的影响，因此要结合地下水位和周围环境监测，合理使用井点降水。在邻近保护对象附近一定要形成封闭的隔水帷幕后才能开始降水。42n坑内预先降水
9、并出现坑内外水头差后，基坑内的挡墙土压力会小于外侧压力，由此引发坑内土体的侧向固结，表现为挡墙向基坑内移动和坑外沉降，这在降水持续时间长、坑外建筑物超载大时尤为明显。n预先降水引起地下墙及周围地层位移实例:n地铁二号线世纪公园车站n地铁二号线河南路车站n在降水期间，随时注意抽出的地下水是否浑浊，防止抽水带走土层中的细颗粒。43地铁二号线世纪公园车站44地铁二号线世纪公园车站4546河南路车站降水引起的位移 地铁二号线河南路车站4#出入口（157#地块），紧靠该基坑的东海商都的地面超载为7t/m2，基坑开挖前降水近5个月，东海商都沉降约78mm47157#地块基坑施工期间东海商都沉降地块基坑施工
10、期间东海商都沉降n降水期间应按设计要求布置水位观测孔，对基坑内外的地下水位变化及邻近的建（构）筑物、地下管线的沉降进行监控，当建（构）筑物、地下管线的变形速率或变形量超过警戒值时，可用回灌水法或隔水法来控制降水对周围环境的有害影响。n对一级基坑，应在降水期间监测由于土体固结所引起的基坑挡墙向坑内的位移及相应的坑外地面沉降，必要时可根据监测反馈资料沿挡墙内侧进行适量的双液注浆，以控制挡墙向基坑内的移动。49回灌延安东路隧道工程盾构进2#工作井时，在邻近工厂建筑物边线外10m设喷射井点，而在建筑边线 外 2m处 设 一 排1.5m间距的回灌水管，用水泵加压灌水，并在距建筑边线外4m处打设水泥搅拌桩
11、止水帷幕，最终达到了预期的保护效果50回灌n在采用回灌措施保护周围环境时要注意：回灌井点的滤管长度应大于抽水井点的长度（通常大22.5m）；回灌必须使用清洁水；回灌设备应经常检查，防止堵塞；在回灌井点的保护范围内应设置水位观测孔，根据水位变化来调节回灌水量。51承压水n如果在基坑底以下的不透水层较薄，而且在不透水层下面具有较大水压的滞水层或承压水层，上覆土重不足以抵挡下部的水压时，基底就会隆起破坏，墙体就会失稳。n在地下墙施工前必须查明地层情况，以及滞水层或承压水层的水头情况，验算抵抗坑底隆起的稳定性并采用相应的治理措施。n验算公式如下：nnn式中：承压水上覆土重；承压水头压力。52承压水53
12、5455降水、排水的几个相关问题n开挖期间坑内降水与坑外地下水位的关系n降水效果不佳的处理，举例：东方路车站n基坑排水、防地面水、雨水、基坑内外旧的储水体，举例56n坑内长期积水不但影响开挖和场地清洁，更会引起坑内被动区土体的软化、降低被动抗力，从而导致基坑挡墙位移和坑外地表沉降增大甚至引发基坑坍塌事故。因此，排水设施要能满足雨天排除坑内积水的需要，并严防坑外地面雨水径流涌入基坑。n若开挖前未查明并排除坑内储水体，开挖时会导致土坡被暗藏积水冲坍，乃至冲断基坑横向支撑，从而造成地下墙大幅度变形和地面大量沉陷的严重后果。57(a)原设计开挖支撑方案(b)优化后的开挖支撑方案地铁二号线东方路车站(通
13、过调整开挖空间和时限来减少变形)58研究生课程基坑工程总论 深基坑工程2002年01月08日第十二课60开挖n施工步序和参数是对开挖顺序每步开挖的空间尺寸、开挖时限、支撑时限、支撑预应力等各工序的定量施工管理指标，是控制基坑及其周围环境变形的重要技术参数n实践证明：合理选定和严格执行施工参数，才能满足设计所提出的变形控制要求，使得各工况下的变形预测值和实测值基本符合，确保整个基坑及其周围环境的安全始终处于可控状态62容易出现的问题n超挖n基坑边开槽，挖墙脚63基坑纵向放坡n在车站基坑开挖中保证纵向土坡稳定是至关重要的，一旦土坡坍塌，就可能冲断横向支撑并导致基坑挡墙失稳，酿成灾害性事故。n上海软
14、土地区曾多次发生放坡开挖的工程事故，分析原因大都是由于坡度过陡、雨季施工、排水不畅、坡脚扰动等引起。因此开挖前一定要慎重确定放坡坡度，并在施工期间（特别是雨天）严密监护，做好坡面的保护工作，必要时可事先在放坡处加固土体，严防土坡失稳。64放坡n纵坡坡度：临时放坡，长期放坡n坡面处理n放坡台阶应较均匀，不能局部太陡，如鲁班路车站n边坡位移监测65工程实例66n原因分析：n降雨，土体含水量增加，地下水位升高，土体强度降低，安全系数降低n坡度太陡n纵向土体滑坡冲跨支撑后基坑产生大塌方，形成重大工程事故，严重影响周围环境67抗滑动安全系数的计算F1、F2、F3为浸润线以下滑动土体上的总动水压：Fi=w
15、ipA式中w为水容重，为作用在滑动土体上的平均渗流水力坡降，A为浸润面下滑动土体面积。68抗滑动安全系数与内摩擦角的关系考虑雨天期间的动水压力和土体强度降低后，土坡的安全系数降低405069工程实例70n降雨，河水满溢n裂缝渗透n围护结构没有封闭71n雨天的动水压力和土体的强度降低后，安全系数可能降低4050%以上n在基坑开挖中还应注意在每一小段的土方开挖中，严禁挖成34m高的垂直土壁或陡坡，以免坍方伤人，并严防坍方而导致的横向支撑失稳。72挖土边坡处理73纵向放坡对坑外沉降的影响n车站基坑纵向放坡较大处，往往是坑外地表纵向差异沉降较大处，土坡越缓，沉降曲线就越平缓。因此若在土坡附近有需保护的
16、建筑或管线，应减缓该处坡度以减小管线弯曲和建筑物的差异沉降。i为较陡的土坡坡度，R为土坡坡度为i时，邻近建筑或管道地基沉降曲线曲率半径i1为较缓的土坡坡度，R1为土坡坡度为i1时，邻近建筑或管道地基沉降曲线曲率半径74支撑n钢支撑螺栓的断裂n抢险时复加预应力（新、旧支撑的不同）n温差引起的支撑轴力损失，低温时段复加7677787980钢管对撑81H型钢井字撑82支撑偏心受力8384858687第一道支撑的安装888990坑底开挖、垫层、底板施工坑底开挖n接近坑底时一定要用人工挖土。挖土机不但无法平整坑底，还容易局部超挖n应设集水坑以及时排除坑底积水。集水坑距基坑挡墙内侧应大于1/4基坑宽度。n
17、集水坑的局部挖深对基坑稳定和变形的影响n施工中应注意将其不利影响降到最低程度n坑底隆起测量。通常量测最下一道支撑中部底面到基坑底面的高度，并且仔细绘出此高度随时间变化的历史曲线。用于确定为保证浇筑底板达到设计标高所需额外开挖的土方量以及基坑稳定判断。92回弹量测示意图93n基坑工程的受力特点是大面积卸荷。基坑暴露后及时铺筑砼垫层对保护坑底土不受施工扰动、延缓应力松弛具有重要的作用，雨季施工时这种作用则更加明显。若所用砼垫层的硬化时间无法满足设计要求，可用提高砼标号或掺加早强剂的方法予以解决。n基坑在浇筑垫层后变形仍会发展。因此应按设计规定时限完成底板浇筑。若基坑变形或变形速率过大，超过设计允许
18、值，则可考虑用分块浇筑的办法来控制沉降。94n垫层的支撑作用n垫层的施工要求：分块、快速、速凝，形成支撑体系n有倒梁时，垫层起不到支撑的作用n垫层浇捣的均匀、平直95环境保护技术后期专题介绍基坑的整体稳定9899100信息化施工工程实例工程实例n地铁二号线某车站。挖至最下一层（-15.5m）时，从当天的监测资料中发现一侧地下墙一天中位移了2mm，最大位移达35mm。而此处挡墙外的建筑物基础下的锚杆静压桩，其接头为承插式接头，可能因基坑挡墙位移引起桩身挠曲，导致接头在偏心受压的集中应力作用下破坏。在这种情况下将坑内支撑下移1m，结果有效地控制了墙体位移，保证了建筑物桩基的安全。102103工程实
19、例工程实例n上海地铁二号线某车站东端头井。挖深24m，邻近正在运行的地铁一号线隧道。为实时量测列车经过时隧道振陷的情况，预先在该段隧道内埋设了电子遥测器。当遥测器显示出列车经过时的震陷速率为0.07mm/hr时，为控制隧道振陷保证列车正常运行，实施了水平注浆来控制长约30m的隧道的纵向变形，达到了预期目的。基坑封底后，在隧道内进行垂直向双液注浆，加固隧道软弱下卧层，使隧道得以长期稳定。104振陷曲线105隧道变形控制注浆106地下管线的监护n通常应沿管线每6m布置一量测点，地下管线变形测量有间接法和直接法两种：直接法就是将测点直接布置在管线上，而间接法则是将测点设在靠近管线底面的土体中。土体沉
20、降常先于管线沉降而造成管线底面和土体脱空，这时应立即采用速凝的双液注浆来填充空隙，以防止管线沉降。因此，为分析管道纵向弯曲受力状况和及时采用跟踪注浆调整管线差异沉降，通常两种测点都要布设。107测点的埋设108跟踪注浆n跟踪注浆应保证受沉降影响的管道每相邻的三个节点均满足以下要求,即可保证管线安全:nA、B、C相邻管节节点标高；管接口允许张开值；D管道直径；L管节长度。109纵向沉降110工程实例工程实例n上海地铁一号线某车站基坑。长232.2m，宽22m，底板埋深15m，平行于车站纵向两侧有众多管线，紧靠基坑的有：东侧有500、700铸铁煤气管各一根，距离端头井地下墙边线分别为1.7m和1.
21、3m，西侧有30孔国际通信电缆，距离基坑仅1.1m（如图4.2.4）。基坑开挖采用分段明挖。在历时一年多的基坑施工中，为保护地下管线的安全，采用了跟踪监测和跟踪注浆方法，最后测得开挖阶段的最大累计沉降和沉降曲线斜率分别为：n西侧700上水管：52.3mm、0.79；西侧30孔通信电缆：51.3mm、1.53；东侧500煤气管：26.4mm、0.141；东侧700煤气管：27.0mm、0.031。111地铁一号线上体馆车站基坑周围管线112施工控制与管理n远程网络监控管理系统n智能网络决策咨询系统113 监测设计流程监测设计流程 114远程监控管理系统远程监控管理系统n远程监控管理系统是基于网络
22、技术的智能化监测及管理系统。n该系统以现有的硬件平台和软件平台为基础，提供了一个架构在局域网和Internet上的地铁远程监测管理系统，实现了分散工程集中管理、单位部门之间的信息、人力、物力资源的共享，为项目提供计划，能方便地跟踪项目的建设情况，为项目管理提供智能、高效的手段，并给单位带来最大可能的利益。115网络远程监测n现场采用自动数据采集和人工数据采集相结合，通过中央信息中心及时将数据分析整理后分发至各个终端n管理者通过网络随时随地察看现场监测数据的变化，及时做出决策n智能化数据报表生成n同时监控多个车站和区间隧道，使管理者随时纵观全局n数据反映及时，更新速度快，能了解到现场最新监测数据
23、116网络远程管理n管理自动化、透明化、无纸化n与智能化监测系统相结合，对现场监测数据自动进行分析和判断n管理者随时可以通过身份验证後，对现场各工段发出指令，不必把大量精力放在各工段的奔波忙碌之中n承包商随时随地可以通过访问网站了解工程招投标、发包情况及施工图纸、会议通知、管理层指令等n大大提升公司的形象及效率117远程监控管理系统的功能n监测系统n监理系统n管理系统118监测系统119监测点布置120测点的设置121监测数据的输入和报表系统122监测数据查询123监理系统124工况输入和查询125当月工程量输入126自动形成、显示工程进度127根据工程类别任意添加进度项128管理系统129工程总体情况130工程概况131工程进度132详细查阅完成进度情况133工程指令134工程图纸135招投标文件136工程会议137工程会议查询138智能网络决策咨询系统139