二级建造师《市政工程》第一章第三节：2K313020明挖基坑施工思维导图

浅色夏墨

2023-04-10

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二级建造师

[NT:PAGE=深基坑支护结构与变形控制$]>>>>注意!2018年二建报名过程中常见7个问题2K313021深基坑支护结构与变形控制[了解]:基坑工程是由地面向下开挖一个地下空间，深基坑四周一般设...《二级建造师《市政工程》第一章第三节：2K313020明挖基坑施工》由树图网二级建造师考试网发布。

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思维导图大纲

2K313021深基坑支护结构与变形控制[了解]:

基坑工程是由地面向下开挖一个地下空间，深基坑四周一般设置垂直的挡土嗣护结构，围护结构一般是在开挖面基底下有一定插入深度的板(桩)墙结构;板(桩)墙有悬臂式、单撑式、多撑式。支撑结构是为了减小围护结构的变形，控制墙体的弯矩;分为内撑和外锚两种。本条文主要以地铁车站为主介绍基坑开挖支护与变形控制。

一、围护结构

(一)基坑围护结构体系

(1)基坑围护结构体系包括板(桩)墙、围檩(冠梁)及其他附属构件。板(桩)墙主要承受基坑开挖卸荷所产生的土压力和水压力，并将此压力传递到支撑，是稳定基坑的一种施工临时挡墙结构。

(2)地铁基坑所采用的围护结构形式很多，其施工方法、工艺和所用的施T机械也各异;因此，应根据基坑深度、工程地质和水文地质、地面环境条件等(特别要考虑到城市施工特点)经技术经济综合比较后确定。

(二)深基坑围护结构类型

(1)在我国应用较多的有板柱式、柱列式、重力式挡墙、组合式以及土层锚杆、逆筑法、沉井等。

(2)不同类型围护结构的特点见表2K313021-1。

不同类型围护结构简要介绍如下：

1)工字钢桩围护结构：

作为基坑围护结构主体的工字钢，一般采用150号、155号和160号大型工字钢。基坑开挖前，在地面用冲击式打桩机沿基坑设计边线打人地下，桩间距一般为1.0~1.2m。若地层为饱和淤泥等松软地层也可采用静力压桩机和振动打桩机进行沉桩。基坑开挖时，随挖土方随在桩间插入50mm厚的水平木板，以挡住桩间土体。基坑开挖至一定深度后，需要设置腰梁和横撑或锚杆(索)，腰梁多采用大型槽钢、工字钢制成，横撑则可采用钢管或组合钢梁。

工字钢桩围护结构适用于黏性土、砂性土和粒径不大于100mm的砂卵石地层;当地下水位较高时，必须配合人工降水措施。打桩时，施工噪声一般都在100dB以上，大大超过环境保护法规定的限值。因此，这种围护结构一般宜用于郊区距居民点较远的基坑施工中。当基坑范围不大时，例如地铁车站的出入口，临时施工工作井可以考虑采用工字钢做围护结构。

2)钢板桩围护结构：

钢板桩强度高，桩与桩之间的连接紧密，隔水效果好，可重复使用，在地下水位较高的基坑中采用较多。钢板桩常用断面形式，多为"U"形或"Z"形。我国地下铁道施工中多用"U"形钢板桩，其沉放和拔除方法、使用的机械均与工字钢桩相同，但其构成方法则可分为单层钢板桩围堰、双层钢板桩围堰及屏幕等。由于地铁施工时基坑较深，为保证其垂直度且方便施工，并使其能封闭合龙，多采用帷幕式构造。

3)钻孔灌注桩围护结构：

钻孔灌注桩一般采用机械成孔。地铁明挖基坑中多采用螺旋钻机、冲击式钻机和正反循环钻机等。对正反循环钻机，由于其采用泥浆护壁成孔，故成孔时噪声低，适于城区施工，在地铁基坑和高层建筑深基坑施工中得到广泛应用。排桩宜采取间隔成桩的施工顺序;对混凝土灌注桩，应在混凝土终凝后，再进行相邻桩的成孔施工。

钻孔灌注桩围护结构经常与止水帷幕联合使用，止水帷幕一般采用深层搅拌桩。如果基坑上部受环境条件限制时，也可采用高压旋喷桩止水帷幕，但应采用措施保证止水帷幕施工质量。

4)深层搅拌桩挡土结构：

深层搅拌桩是用搅拌机械将水泥、石灰等和地基土相拌合，从而达到加固地基的目的。作为捎土结构的搅拌桩一般布置成格栅形，深层搅拌桩也可连续搭接布置形成止水帷幕。

5)SMW桩：

SMW桩挡土墙是利用搅拌设备就地切削土体，然后注入水泥类混合液搅拌形成均匀的挡墙，最后，在墙中插入型钢，即形成一种劲性复合围护结构。这种围护结构的特点主要表现在止水性好，构造简单，型钢插入深度一般小于搅拌桩深度，施工速度快，型钢可以部分回收、重复利用。

6)地下连续墙：

地下连续墙主要有预制钢筋混凝土连续墙和现浇钢筋混凝土连续墙两类，通常地下连续墙一般指后者。地下连续墙有如下优点：施工时振动小、噪声低，墙体刚度大，对周边地层扰动小;可适用于多种土层，除遇夹有孤石、大颗粒卵砾石等局部障碍物时会影响成槽效率外，对黏性土、无黏性土、卵砾石层等各种地层均能高效成槽。地下连续墙施工采用专用的挖槽设备，沿着基坑的周边，按照事先划分好的幅段，开挖狭长的沟槽。挖槽方式可分为抓斗式、冲击式和回转式等类型。地下连续墙的一字形槽段长度宜取4~6m。当成槽施工可能对周边环境产生不利影响或槽壁稳定性较差时，应取较小的槽段长度。必要时，宜采用搅拌桩对槽壁进行加固;地下连续墙的转角处或有特殊要求时，单元槽段的平面形状可采用1。形、T形等。

地下连续墙的槽段接头应按下列原则选用：

①地下连续墙宜采用圆形锁口管接头、波纹管接头、楔形接头、工字形钢接头或混凝土预制接头等柔性接头;

②当地下连续墙作为主体地下结构外墙，且需要形成整体墙时，宜采用刚性接头;刚性接头可采用一字形或十字形穿孔钢板接头、钢筋承捕式接头等;在采取地下连续墙墙顶设置通长冠粱、墙壁内侧槽段接缝位置设置结构壁柱、基础底板与地下连续墙刚性连接等措施时，也可采用柔性接头。

导墙是控制挖槽精度的主要构筑物，导墙结构应建于坚实的地基之上，并能承受水土压力和施工机械设备等附加荷载，不得移位和变形。

在开挖过程中，为保证槽壁的稳定，采用特制的泥浆护壁。泥浆应根据地质和地面沉降控制要求经试配确定，并在泥浆配制和挖槽施工中对泥浆的相对密度、黏度、含砂率和pH值等主要技术性能指标进行检验和控制。

每个幅段的沟槽开挖结束后，在槽段内放置钢筋笼，并浇筑水下混凝土。然后将若干个幅段连成一个整体，形成一个连续的地下墙体，即现浇钢筋混凝土壁式连续墙，具体施工工艺流程见图2K313021。

二、支撑结构类型

(一)支撑结构体系

(1)内支撑一般有钢支撑和钢筋混凝土支撑，也可采用钢或钢筋混凝土混合支撑;外拉锚有土锚和拉锚两种形式。

(2)在软弱地层的基坑工程中，支撑结构承受围护墙所传递的土压力、水压力。支撑结构挡土的应力传递路径是围护(桩)墙一围檩(冠梁)一支撑;在地质条件较好的有锚固力的地层中，基坑支撑可采用土锚和拉锚等外拉锚形式。

(3)在深基坑的施工支护结构中，常用的内支撑系统按其材料可分为现浇钢筋混凝土支撑体系和钢支撑体系两大类，其形式和特点见表2K313021-2。

现浇钢筋混凝土支撑体系由围檩(圈梁)、支撑及角撑、立柱和围檩托架或吊筋、立柱、托架锚固件等其他附属构件组成。

钢结构支撑(钢管、型钢支撑)体系通常为装配式的，由围檩、角撑、支撑、预应力设备(包括千斤顶自动调压或人工调压装置)、轴力传感器、支撑体系监测监控装置、立柱桩及其他附属装配式构件组成。

(二)支撑体系的结构选型与布置

(1)内支撑结构选型应符合下列原则：

1)宜采用受力明确、连接可靠、施工方便的结构形式。

2)宜采用对称平衡性、整体性强的结构形式。

3)应与主体地下结构的结构形式、施_亡顺序协调，应便于主体结构施工。

4)应利于基坑土方开挖和运输。

5)需要时，应考虑内支撑结构作为施工平台。

(2)内支撑结构应综合考虑基坑平面的形状、尺寸、开挖深度、周边环境条件、主体

结构的形式等因素，选用下列内支撑形式：

1)水平对撑或斜撑，可采用单杆、桁架、八字形支撑。

2)正交或斜交的平面杆系支撑。

3)环形杆系或板系支撑。

4)竖向斜撑。

三、基坑的变形控制

(一)基坑变形特征

(1)基坑开挖时，坑内开挖卸荷造成围护结构在围护墙内外压力差作用下会产生水平向位移，引起围护外侧土体的变形，进而造成基坑外土体或建(构)筑物沉降;并且开挖卸荷还会引起坑底土体隆起。因此认为，基坑周围地层移动主要是由于围护结构的水平位移和坑底土体隆起造成的。

(2)围护墙体水平变形：

当基坑开挖较浅，还未设支撑时，不论对刚性墙体(如水泥土搅拌桩墙、旋喷桩墙等)还是柔性墙体(如钢板桩、地下连续墙等)，均表现为墙顶位移最大，向基坑方向水平位移，呈三角形分布。随着基坑开挖深度的增加，刚性墙体继续表现为向基坑内的j角形水平位移或平行刚体位移，而一般柔性墙如果设支撑，则表现为墙顶位移不变或逐渐向基坑外移动，墙体腹部向基坑内凸出。

(3)围护墙体竖向变位：

在实际工程中，墙体竖向变位量测往往被忽视，事实上随着基坑开挖引发的土体自重应力释放，将致使墙体产生竖向变位上移或沉降。墙体的竖向变位给基坑的稳定、地表沉降以及墙体自身的稳定性带来极大的危害。特别是对于饱和的极为软弱的地层中的基坑T程，当围护墙基底因清孔不净有沉渣时，围护墙在开挖中会下沉，地面也随之下沉;另外，当围护结构下方有顶管和盾构穿越时，也会引起围护结构突然沉降。

(4)基坑底部的隆起：

随着基坑的开挖卸载，基坑底出现隆起是必然的，但过大的坑底隆起往往是基坑险情的征兆。过大的坑底隆起可能是两种原因造成的：

1)基坑底不透水土层由于其自重无法承受其下承压水水头压力而产生突然性的隆起。

2)基坑由于围护结构插入坑底土层深度不足，也会产生坑内土体隆起破坏。基坑底土体的过大隆起可能会造成基坑围结构失稳;另外，由于坑底隆起会造成立柱隆起，进一步造成支撑向上弯曲，可能引发支撑体系失稳。因此，基坑底土体的过大隆起是施工时应该尽量避免的，但由于基坑一直处于开挖过程，直接监测坑底土体隆起较为困难，一般通过监测立柱变形来反映基坑底土体隆起情况。

(5)地表沉降：

围护结构的水平变形及坑底土体隆起会造成地表沉降，引起基坑周边建(构)筑物变形。根据工程实践经验，基坑围护呈悬臂状态时，较大的地表沉降将出现在墙体旁;施加支撑后，地表沉降的最大值会渐渐远离围护结构，位于距离围护墙一定距离的位置上。