基坑支護(hù) retaining and protecting for foundation excavation

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定義

　　中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ120-99對基坑支護(hù)的定義如下： 　　為保證地下結(jié)構(gòu)施工及基坑周邊環(huán)境的安全，對基坑側(cè)壁及周邊環(huán)境采用的支擋、加固與保護(hù)措施。

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基坑側(cè)壁安全等級及重要性系數(shù)

　　JGJ120-99對基坑側(cè)壁安全等級級及重要性系數(shù)規(guī)定如下： 　　安全等級一級，重要性系數(shù)為1.10； 　　安全等級二級，重要性系數(shù)為1.00； 　　安全等級三級，重要性系數(shù)為0.90；

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基坑支護(hù)型式

　　常見的基坑支護(hù)型式主要有： 　　排樁支護(hù)，樁撐、樁錨、排樁懸臂； 　　地下連續(xù)墻支護(hù)，地連墻+支撐； 　　水泥土擋墻； 　　鋼板樁：型鋼樁橫擋板支護(hù)，鋼板樁支護(hù)； 　　土釘墻（噴錨支護(hù)）； 　　逆作拱墻； 　　放坡； 　　基坑內(nèi)支撐。

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地下水控制

　　基坑開挖期間，地下水控制也屬于基坑支護(hù)的一部分，地下水控制方法可分為集水明排、降水、截水和回灌等型式單獨(dú)或組合使用。

施工方案

　　1、基礎(chǔ)施工前必須進(jìn)行地質(zhì)勘探和了解地下管線情況，根據(jù)土質(zhì)情況和基礎(chǔ)深度編制專項(xiàng)施工方案。施工方案應(yīng)與施工現(xiàn)場實(shí)際相符，能指導(dǎo)實(shí)際施工。其內(nèi)容包括：放坡要求或支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)械類型選擇、開挖順序和分層開挖深度、坡道位置、坑邊荷載、車輛進(jìn)出道路、降水排水措施及監(jiān)測要求等。對重要的地下管線應(yīng)采取相應(yīng)措施。 　　2、基礎(chǔ)施工應(yīng)進(jìn)行支護(hù)，基坑深度超過5M的對基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)必須按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，有設(shè)計(jì)計(jì)算書和施工圖紙。 　　3、施工方案必須經(jīng)企業(yè)技術(shù)負(fù)責(zé)人審批，簽字蓋章后方可實(shí)施。

臨邊防護(hù)

　　1、基坑施工必須進(jìn)行臨邊防護(hù)。深度不超過2M的臨邊可采用1.2M高欄桿式防護(hù)，深度超過2M的基坑施工還必須采用密目式安全網(wǎng)做封閉式防護(hù)。 　　2、臨邊防護(hù)欄桿離基坑邊口的距離不得小于50cm。

坑壁支護(hù)

　　1、坑槽開挖時(shí)設(shè)置的邊坡符合安全要求。坑壁支護(hù)的做法以及對重要地下管線的加固措施必須符合專項(xiàng)施工方案和基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的要求。 　　2、支護(hù)設(shè)施產(chǎn)生局部變形，應(yīng)會同設(shè)計(jì)人員提出方案并及時(shí)采取相應(yīng)的措施進(jìn)行調(diào)整加固。

排水措施

　　1、基坑施工應(yīng)根據(jù)施工方案設(shè)置有效的排水、降水措施。 　　2、深基坑施工采用坑外降水的，必須有防止臨近建筑物危險(xiǎn)沉降的措施。

坑邊荷載

　　1、基坑邊堆土、料具堆放的數(shù)量和距基坑邊距離等應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定和施工方案的要求。 　　2、機(jī)械設(shè)備施工與基坑(槽)邊距離不符合有關(guān)要求時(shí)，應(yīng)根據(jù)施工方案對機(jī)械施工作業(yè)范圍內(nèi)的基坑壁支護(hù)、地面等采取有效措施。

上下通道

　　1、基坑施工必須有專用通道供作業(yè)人員上下。 　　2、設(shè)置的通道，在結(jié)構(gòu)上必須牢固可靠，數(shù)量、位置滿足施工要求并符合有關(guān)安全防護(hù)規(guī)定。

土方開挖

　　1、施工機(jī)械應(yīng)由企業(yè)安全管理部門檢查驗(yàn)收后進(jìn)場作業(yè)，并有驗(yàn)收記錄。 　　2、施工機(jī)械操作人員應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行培訓(xùn)考核，持證上崗，熟悉本工種安全技術(shù)操作規(guī)程。 　　3、施工作業(yè)時(shí)，應(yīng)按施工方案和規(guī)程挖土，不得超挖、破壞基底土層的結(jié)構(gòu)。 　　4、機(jī)械作業(yè)位置應(yīng)穩(wěn)定、安全，在挖土機(jī)作業(yè)半徑范圍內(nèi)嚴(yán)禁人員進(jìn)入。

基坑支護(hù)變形監(jiān)測

　　基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)按照方案進(jìn)行變形監(jiān)測，并有監(jiān)測記錄。對毗鄰建筑物和重要管線、道路應(yīng)進(jìn)行沉降觀測，并有觀測記錄。

作業(yè)環(huán)境

　　1、基坑內(nèi)作業(yè)人員應(yīng)有穩(wěn)定、安全的立足處。 　　2、垂直、交叉作業(yè)時(shí)應(yīng)設(shè)置安全隔離防護(hù)措施。 　　3、夜間或光線較暗的施工應(yīng)設(shè)置足夠的照明，不得在一個(gè)作業(yè)場所只裝設(shè)局部照明。

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基坑支護(hù)的類型及其特點(diǎn)和適用范圍

放坡開挖

　　適用于周圍場地開闊，周圍無重要建筑物，只要求穩(wěn)定，位移控制五嚴(yán)格要求，價(jià)錢最便宜，回填土方較大。

深層攪拌水泥土圍護(hù)墻

　　深層攪拌水泥土圍護(hù)墻是采用深層攪拌機(jī)就地將土和輸入的水泥漿強(qiáng)行攪拌,形成連續(xù)搭接的水泥土柱狀加固體擋墻。水泥土圍護(hù)墻優(yōu)點(diǎn):由于一般坑內(nèi)無支撐,便于機(jī)械化快速挖土;具有擋土、止水的雙重功能;一般情況下較經(jīng)濟(jì);施工中無振動、無噪音、污染少、擠土輕微,因此在鬧市區(qū)內(nèi)施工更顯出優(yōu)越性。水泥土圍護(hù)墻的缺點(diǎn):首先是位移相對較大,尤其在基坑長度大時(shí),為此可采取中間加墩、起拱等措施以限制過大的位移;其次是厚度較大,只有在紅線位置和周圍環(huán)境允許時(shí)才能采用,而且在水泥土攪拌樁施工時(shí)要注意防止影響周圍環(huán)境。

高壓旋噴樁

　　高壓旋噴樁所用的材料亦為水泥漿,它是利用高壓經(jīng)過旋轉(zhuǎn)的噴嘴將水泥漿噴入土層與土體混合形成水泥土加固體,相互搭接形成排樁,用來擋土和止水。高壓旋噴樁的施工費(fèi)用要高于深層攪拌水泥土樁,但其施工設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、機(jī)動性強(qiáng)、占地少,并且施工機(jī)具的振動很小,噪音也較低,不會對周圍 　　建筑物帶來振動的影響和產(chǎn)生噪音等公害,它可用于空間較小處,但施工中有大量泥漿排出,容易引起污染。對于地下水流速過大的地層,無填充物的巖溶地段永凍土和對水泥有嚴(yán)重腐蝕的土質(zhì),由于噴射的漿液無法在注漿管周圍凝固,均不宜采用該法。

槽鋼鋼板樁

　　這是一種簡易的鋼板樁圍護(hù)墻,由槽鋼正反扣搭接或并排組成。槽鋼長6～8m ,型號由計(jì)算確定。其特點(diǎn)為:槽鋼具有良好的耐久性,基坑施工完畢回填土后可將槽鋼拔出回收再次使用;施工方便,工期短;不能擋水和土中的細(xì)小顆粒,在地下水位高的地區(qū)需采取隔水或降水措施;抗彎能力較弱,多用于深度≤4m的較淺基坑或溝槽,頂部宜設(shè)置一道支撐或拉錨;支護(hù)剛度小,開挖后變形較大。

鋼筋混凝土板樁

　　鋼筋混凝土板樁具有施工簡單、現(xiàn)場作業(yè)周期短等特點(diǎn),曾在基坑中廣泛應(yīng)用,但由于鋼筋混凝土板樁的施打一般采用錘擊方法,振動與噪音大,同時(shí)沉樁過程中擠土也較為嚴(yán)重,在城市工程中受到一定限制。此外,其制作一般在工廠預(yù)制,再運(yùn)至工地,成本較灌注樁等略高。但由于其截面形狀及配筋對板樁受力較為合理并且可根據(jù)需要設(shè)計(jì),目前已可制作厚度較大(如厚度達(dá)500mm 以上) 的板樁,并有液壓靜力沉樁設(shè)備,故在基坑工程中仍是支護(hù)板墻的一種使用形式。

鉆孔灌注樁

　　鉆孔灌注樁圍護(hù)墻是排樁式中應(yīng)用最多的一種,在我國得到廣泛的應(yīng)用。其多用于坑深7～15m 的基坑工程,在我國北方土質(zhì)較好地區(qū)已有8～9m 的臂樁圍護(hù)墻。鉆孔灌注樁支護(hù)墻體的特點(diǎn)有:施工時(shí)無振動、無噪音等環(huán)境公害,無擠土現(xiàn)象,對周圍環(huán)境影響小;墻身強(qiáng)度高,剛度大,支護(hù)穩(wěn)定性好,變形小;當(dāng) 　　工程樁也為灌注樁時(shí),可以同步施工,從而施工有利于組織、方便、工期短;樁間縫隙易造成水土流失,特別時(shí)在高水位軟粘土質(zhì)地區(qū),需根據(jù)工程條件采取注漿、水泥攪拌樁、旋噴樁等施工措施以解決擋水問題;適用于軟粘土質(zhì)和砂土地區(qū),但是在砂礫層和卵石中施工困難應(yīng)該慎用;樁與樁之間主要通過樁頂冠梁和圍檁連成整體,因而相對整體性較差,當(dāng)在重要地區(qū),特殊工程及開挖深度很大的基坑中應(yīng)用時(shí)需要特別慎重。

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基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)要求

　　基坑支護(hù)作為一個(gè)結(jié)構(gòu)體系，應(yīng)要滿足穩(wěn)定和變形的要求，即通常規(guī)范所說的兩種極限狀態(tài)的要求，即承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。所謂承載能力極限狀態(tài)，對基坑支護(hù)來說就是支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、傾倒、滑動或周邊環(huán)境的破壞，出現(xiàn)較大范圍的失穩(wěn)。一般的設(shè)計(jì)要求是不允許支護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)這種極限狀態(tài)的。而正常使用極限狀態(tài)則是指支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形或是由于開挖引起周邊土體產(chǎn)生的變形過大，影響正常使用，但未造成結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)。 　　因此，基坑支護(hù)設(shè)計(jì)相對于承載力極限狀態(tài)要有足夠的安全系數(shù)，不致使支護(hù)產(chǎn)生失穩(wěn)，而在保證不出現(xiàn)失穩(wěn)的條件下，還要控制位移量，不致影響周邊建筑物的安全使用。因而，作為設(shè)計(jì)的計(jì)算理論，不但要能計(jì)算支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定問題，還應(yīng)計(jì)算其變形，并根據(jù)周邊環(huán)境條件，控制變形在一定的范圍內(nèi)。 　　一般的支護(hù)結(jié)構(gòu)位移控制以水平位移為主，主要是水平位移較直觀，易于監(jiān)測。水平位移控制與周邊環(huán)境的要求有關(guān)，這就是通常規(guī)范中所謂的基坑安全等級的劃分，對于基坑周邊有較重要的構(gòu)筑物需要保護(hù)的，則應(yīng)控制小變形，此即為通常的一級基坑的位移要求；對于周邊空曠，無構(gòu)筑物需保護(hù)的，則位移量可大一些，理論上只要保證穩(wěn)定即可，此即為通常所說的三級基坑的位移要求；介于一級和三級之間的，則為二級基坑的位移要求。 　　對于一級基坑的最大水平位移，一般宜不大于30mm，對于較深的基坑，應(yīng)小于0.3％H,H為基坑開挖深度。對于一般的基坑，其最大水平位移也宜不大于50mm。一般最大水平位移在30mm內(nèi)陸面不致有明顯的裂縫，當(dāng)最大水平位移在40-50mm內(nèi)會有可見的地面裂縫，因此，一般的基坑最大水平位移應(yīng)控制不大于50mm為宜，否則會產(chǎn)生較明顯的地面裂縫和沉降，感觀上會產(chǎn)生不安全的感覺。 　　一般較剛性的支護(hù)結(jié)構(gòu)，如擋土樁、連續(xù)墻加內(nèi)支撐體系，其位移較小，可控制在30mm之內(nèi)，對于土釘支護(hù)，地質(zhì)條件較好，且采用超前支護(hù)、預(yù)應(yīng)力錨桿等加強(qiáng)措施后可控制較小位移外，一般會大于30mm。 　　基坑支護(hù)是一種特殊的結(jié)構(gòu)方式，具有很多的功能。不同的支護(hù)結(jié)構(gòu)適應(yīng)于不同的水文地質(zhì)條件，因此，要根據(jù)具體問題，具體分析，從而選擇經(jīng)濟(jì)適用的支護(hù)結(jié)構(gòu)