工程基坑支护设计.docx

工程基坑支护设计.docx

《工程基坑支护设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工程基坑支护设计.docx（138页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

工程基坑支护设计

目次

1总则4

2术语、符号与参考标准5

2.1术语5

2.2符号8

2.3参考标准10

3基本规定14

4基坑支护设计选型及要点18

5勘察与环境调查要求21

5.1一般规定21

5.2勘察要求21

5.3环境调查22

5.4分析评价与成果报告23

6结构计算与基坑稳定性验算25

6.1一般规定25

6.2水平荷载26

6.3支挡式结构计算27

6.4基坑稳定性验算30

7排桩支护32

7.1一般规定32

7.2设计计算32

7.3构造35

7.4施工与检测要求37

8板桩支护40

8.1一般规定40

8.2设计计算40

8.3构造43

8.4施工与检测要求44

9地下连续墙支护47

9.1一般规定47

9.2设计计算47

9.3构造49

9.4施工与检测要求50

10劲芯水泥土墙支护54

10.1一般规定54

10.2设计计算54

10.3构造57

10.4施工与检测要求60

11土钉墙支护64

11.1一般规定64

11.2设计计算64

11.3构造69

11.4施工与检测要求71

12重力式水泥土墙支护73

12.1一般规定73

12.2设计计算73

12.3构造76

12.4施工与检测要求77

13内支撑79

13.1一般规定79

13.2设计计算79

13.3构造82

13.4施工与检测要求83

14锚杆86

14.1一般规定86

14.2设计计算86

14.3构造89

14.4施工与检测要求90

15逆作法与盖挖法93

15.1一般规定93

15.2逆作法93

15.3盖挖法96

16沉井与沉箱99

16.1一般规定99

16.2设计计算99

16.3构造101

16.4施工与检测要求103

17基坑土体加固105

17.1一般规定105

17.2设计计算106

17.3施工与检测要求108

18地下水控制110

18.1一般规定110

18.2截水110

18.3集水明排113

18.4降水114

18.5承压水回灌119

19土方开挖121

19.1一般规定121

19.2基坑开挖要求122

20基坑监测125

20.1一般规定125

20.2监测项目及要求126

20.3监测点布置及监测方案127

20.4监测频率及预警128

20.5监测预警值129

附录A市政工程基坑设计信息交换与造价要求132

A.1导入上游专业信息要求132

A.2设计成果信息交换要求132

本标准用词说明141

条文说明142

1总则

1.0.1为了确保市政工程基坑支护设计做到安全适用、技术先进、经济合理、保证质量、节约资源、保护环境，制定本标准。

1.0.2本标准适用于一般地质条件下的城市轨道交通、城市桥梁基础、城市道路隧道、城市人行过街地下通道、综合管廊、管道沟槽、市政给排水构筑物等市政工程基坑的支护设计。

对湿陷性土、多年冻土、膨胀土、盐渍土等特殊土或岩石基坑，应结合当地工程经验应用本标准。

1.0.3市政工程基坑支护设计，应坚持因地制宜的原则，综合考虑区域环境、地质条件、基坑周边环境状况、主体地下结构要求、施工季节变化及支护结构使用期等因素，充分调查，精心设计。

1.0.4市政工程基坑支护设计除应符合本标准规定外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

2术语、符号与参考标准

2.1术语

2.1.1基坑支护retainingandprotectionforexcavations

为保护地下主体结构施工和基坑周边环境的安全，对基坑采用的支挡、加固、保护与控制地下水等措施的总称。

2.1.2基坑支护设计使用期限designworkablelifeofsupportstructure

设计规定的从基坑开挖到预定深度至完成基坑支护使用功能的时段。

2.1.3支挡式结构retainingstructure

以挡土构件、支撑或锚杆为主的，或仅以挡土构件为主的支护结构。

2.1.4桩墙合一dual-purposepilewall

作为基坑围护的排桩兼作主体地下结构外墙的一部分。

2.1.5两墙合一dual-purposediaphragmwall

作为基坑围护的地下连续墙兼做主体地下结构外墙的一部分。

2.1.6劲芯水泥土墙soilmixedwall

通过在水泥土墙体中插入型钢或预制混凝土构件等抗弯刚度较大的芯材，以芯材为主要受力构件，以水泥土墙作为截水帷幕的复合墙体。

2.1.7等厚度水泥土搅拌墙soilmixingwallofuniformthickness

通过对地基土的切割，并与注入的水泥浆液混合搅拌固化形成的等厚水泥土墙体，分为渠式切割水泥土搅拌墙和铣削深搅水泥土搅拌墙。

2.1.8渠式切割水泥土搅拌墙trenchcuttingre-mixingdeepwall

采用锯链式设备，垂直切削下沉至设计深度，横向推进注入水泥浆液，形成的连续、等厚的水泥土墙体。

2.1.9铣削式水泥土搅拌墙cuttersoilmixingdeepwall

采用铣削式设备，通过铣轮的匀速钻进与提升，喷浆搅拌，形成的连续、等厚的水泥土墙体。

2.1.10支护结构与主体结构相结合excavationsupportedbypermanentstructure

基坑工程中的局部或全部结构既是基坑施工阶段的围护、支撑构件，又是正常使用阶段主体结构的墙、梁、板、柱等构件。

2.1.11玻璃纤维筋glassfiberreinforcedpolymer（GFRP）bar

由含碱量小于1%的无碱玻璃纤维（E-Glass）无捻粗纱或者高强玻璃纤维（S）无捻粗纱和树脂基体（环氧树脂、乙烯基树脂）、固化剂等材料，通过成型固化工艺复合而成的一种筋材，称为玻璃纤维加强筋，简称玻璃纤维筋（GFRP）。

2.1.12轴力自动补偿钢支撑steelstructwithautomaticaxialforcecompensationsystem

在钢支撑上增设机电液一体化系统，对支撑轴力进行不间断监测并适时进行轴力补偿、控制基坑挡土结构变形的支撑系统。

2.1.13预应力鱼腹式钢支撑fabricatesteelsupportsystemconsistingofprestressedfish-belliedbeams

通过采用螺栓装配的钢构件组成的鱼腹梁下弦钢绞线和对撑、角撑施加预应力控制基坑挡土结构受力和变形的结构体系。

2.1.14组合式钢支撑assemblysteelsstrutssystem

由型钢支撑梁、组合腰梁、立柱和连接件等装配构成的钢支撑系统。

2.1.15可回收锚杆recoverable anchor

在达到设计使用期后可从地层中收回杆体的锚杆。

2.1.16逆作法top-downmethod

利用主体永久地下结构的全部或部分作为地下结构施工期间的支护结构，自上而下施工地下结构并与土方开挖交替实施的施工工法。

2.1.17盖挖法coveredexcavation

在盖板及支护体系保护下，进行土方开挖、结构施工的一种地下工程施工方法。

盖挖法可分为顺作法和逆作法。

2.1.18盖板体系coversystem

铺盖于基坑上方的结构体系，包括盖板、盖板梁和盖板路面。

分为永久盖板体系与临时盖板体系。

2.1.19AM可视旋挖扩底灌注桩AMVisibleScrew-drilledUnder-reamedCast-in-situPile

简称AM扩底灌注桩，指以旋挖钻机成孔、全液压铲斗扩底配备施工映像管理装置等技术为核心的施工工法，主要装备由履带式主机、伸缩式凯式钻杆、旋挖钻斗、全液压驱动扩底铲斗、智能控制系统等组成。

2.1.20HPE工法HPEmethod

HPE工法，又称HPE液压垂直插入钢管柱工法，通过HPE液压垂直插入机机身上的两个液压垂直插入装置，在支承桩混凝土浇筑后、混凝土初凝前将底端封闭的永久性钢管柱垂直插入支承桩混凝土中，直到插入至设计标高的施工工法。

2.1.21浮运沉井floatingopencaisson

把沉井部分或全部的井壁做成箱型结构，或使其漂浮在水中，并将其拖运到指定位置的沉井。

2.1.22浮运沉箱floatingpneumaticcaisson

把制作好的箱体浮运到指定位置的沉箱。

2.1.23落底式截水帷幕closedcurtainforcuttingoffdrains

底端穿透所需隔断的含水层，并进入下部弱透水层一定深度的截水帷幕。

2.1.24悬挂式截水帷幕unclosedcurtainforcuttingoffdrains

底端未穿透所需隔断的含水层的截水帷幕。

2.1.25全封闭式截水帷幕closedwaterproofcurtain

在地下水控制区域及深度范围内，由竖向帷幕和水平向帷幕封闭形成的截水帷幕体系。

2.1.26超高压喷射注浆ultra-highpressurejetgrouting

采用超高压水和压缩空气先行切削土体，然后采用超高压水泥浆液和压缩空气接力切削，并使水泥浆液与土体拌合形成水泥土加固体的方法。

根据超高压水和超高压水泥浆的液喷射压力、喷射流量和施工设备的不同，超高压喷射注浆包括RJP型喷射注浆和SGY型喷射注浆。

2.1.27全方位超高压喷射注浆metronjetsystem

采用超高压水泥浆液和压缩空气先行切削土体，并使水泥浆液与土体拌和，形成大直径的水泥土加固体；可在水平、垂直和倾斜方向成桩；成桩过程中可对地内压力进行监测，利用气举反循环及喷射真空强制排浆，控制地内压力平衡，以降低施工对周边环境的影响。

2.1.28盆式开挖bermedexcavation

在坑内周边留土，先挖除基坑中部的土方，从而形成类似盆状的土体，然后再挖除基坑周边土方的开挖方式，称为盆式开挖。

2.1.29岛式开挖islandexcavation

先开挖坑内周边的土方，挖土过程中在基坑中部形成类似岛状的土体，然后再开挖基坑中部土方的开挖方式，称为岛式开挖。

2.2符号

2.2.1作用和作用效应

、

——

主动土压力、被动土压力；

——

支护结构计算宽度内的弹性支点水平反力；

G——

水泥土墙的自重；

M——

弯矩设计值；

Mcr——

不考虑非预应力钢筋作用的预制桩桩身开裂弯矩计算值；

——

按作用标准组合计算的弯矩值；

N——

轴向力设计值；

——

按作用标准组合计算的轴向拉力或轴向压力值；

p——

土钉长度中点所处深度位置的侧压力；

pm——

由土体自重引起的侧压力；

pq——

地表及土体中附加荷载引起的侧压力；

——

坑内地下水位处主动土压力侧的水压力；

——

截水帷幕底部处主动土压力侧的水压力；

q0——

地面均布荷载；

——

作用于型钢与水泥土之间单位深度范围内的错动剪力标准值；

——

作用于水泥土最薄弱截面处单位深度范围内的剪力标准值；

——

作用于型钢水泥土墙计算截面处的侧压力强度标准值；

——

作用基本组合的效应（轴力、弯矩及剪力等）设计值；

——

作用标准组合的效应或作用标准值的效应；

V——

剪力设计值；

——

按作用标准组合计算的剪力值；

——

支护结构在坑底处的水平位移量；

——

作用标准组合时的效应（位移、沉降等）计算值；

——

型钢与水泥土之间的错动剪应力设计值；

——

水泥土最薄弱截面处的局部剪应力设计值。

2.2.2材料性能和抗力

——

变形控制限值；

——

土的粘聚力；

f——

钢材的强度设计值；

fcs——

水泥土开挖龄期时的轴心抗压强度设计值；

fcu,k——

锚杆浆体边长为70.7mm立方体抗压强度标准值；

ftk、fptk——

锚杆钢筋或钢绞线抗拉极限强度标准值；

fv——

钢材的抗剪强度设计值；

——

锚固体与土层之间的极限粘结强度标准值；

qu——

水泥土加固体的28d龄期无侧限抗压强度；

——

结构构件的抗力设计值；

——

稳定分析时的抗力标准值、锚杆极限抗拔承载力标准值；

Rup,k——

锚杆锚固体局部受压承载力极限标准值；

Wz——

截面抵抗矩；

——

水的重度；

——

水泥土抗剪强度设计值；

——

水泥土抗剪强度标准值；

φ——

土的内摩擦角。

2.2.3几何参数

——

构件的截面面积；

b——

截水帷幕厚度或土条宽度；

B——

水泥土墙的底面宽度；

d——

土钉或预应力锚杆直径；

d20——

小于该粒径的土的质量占总土质量20%所对应的含水层土颗粒粒径；

d50——

小于该粒径的土的质量占总土质量50%所对应的含水层土颗粒粒径；

D50——

小于该粒径的填料质量占总填料质量50%所对应的填料粒径；

de1——

型钢翼缘处水泥土墙体的有效厚度；

de2——

水泥土最薄弱截面处墙体的有效厚度；

h——

截面高度；

H——

基坑开挖深度；

l——

土钉长度或锚杆锚固段长度；

——

锚杆自由段长度；

L1——

相邻型钢翼缘之间的净距；

L2——

相邻水泥土最薄弱截面的净距；

——

锚杆、土钉的倾角。

2.2.4设计参数和计算系数

——

安全系数；

m——

土的水平反力系数的比例系数；

ka——

朗肯主动土压力系数；

Nc、Nq——

承载力系数；

——

抵抗矩折减系数或土钉墙坡面与水平面的夹角；

——

作用基本组合的综合分项系数；

η——

基于有侧限围压的锚固体抗压强度增大系数；

——

钢板桩重复利用折减系数或土钉荷载折减系数。

2.3参考标准

1《建筑地基基础设计规范》GB50007

2《混凝土结构设计规范》GB50010

3《钢结构设计标准》GB50017

4《岩土工程勘察规范》GB50021

5《地下工程防水技术规范》GB50108

6《先张法预应力混凝土管桩》GB13476

7《预应力筋用锚具、夹具和连接器》GB/T14370

8《钢筋混凝土用钢第2部分：

热轧带肋钢筋》GB1499.2

9《焊接H型钢》GB/T33814

10《建筑结构荷载规范》GB50009

11《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068

12《给水排水工程构筑物结构设计规范》GB50069

13《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》GB50086

14《混凝土强度检验评定标准》GB/T50107

15《工程结构可靠度设计统一标准》GB50153

16《地铁设计规范》GB50157

17《建筑地基基础工程施工质量验收标准》GB50202

18《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204

19《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205

20《城市轨道交通岩土工程勘察规范》GB50307

21《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497

22《钢结构焊接规范》GB50661

23《城市轨道交通工程监测技术规范》GB50911

24《建筑地基基础工程施工规范》GB51004

25《沉井与气压沉箱施工规范》GB/T51130

26《预应力混凝土用钢棒》GB/T5223.3

27《爆破安全规程》GB6722

28《装配式混凝土结构技术规程》JGJ1

29《建筑变形测量规范》JGJ8

30《建筑地基处理技术规范》JGJ79

31《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81

32《建筑桩基技术规范》JGJ94

33《建筑与市政工程地下水控制技术规范》JGJ111

34《建筑基坑支护技术规程》JGJ120

35《型钢水泥土搅拌桩技术规程》JGJ199

36《建筑深基坑工程施工安全技术规范》JGJ311

37《建筑工程逆作法技术标准》JGJ432

38《建筑砂浆基本性能试验方法》JGJ/T70

39《型钢水泥土搅拌墙技术规程》JGJ/T199

40《高压喷射扩大头锚杆技术规范》JGJ/T282

41《地下工程盖挖法施工规程》JGJ/T364

42《锚杆检测与监测技术规程》JGJ/T401

43《预应力混凝土管桩技术标准》JGJ/T406

44《市政工程勘察规范》CJJ56

45《城市地下管线探测技术规程》CJJ61

46《城市轨道交通结构安全保护技术规范》CJJ/T202

47《给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程》CECS137

48《预应力鱼腹式基坑钢支撑技术规程》T/CCES3

3基本规定

3.0.1市政工程基坑支护应满足下列功能要求：

1确保基坑周边建（构）筑物、管线、道路等的安全和正常使用；

2满足市政工程地下主体结构及设施的施工空间和施工工艺要求。

3.0.2市政工程基坑支护设计应规定其设计使用期限，当支护结构作为主体地下结构一部分时，应满足主体结构的使用年限要求。

3.0.3支护设计时，应综合考虑基坑开挖深度、场地工程地质及水文地质条件、周边环境复杂程度、变形控制要求等因素，按表3.0.3采用基坑支护结构的安全等级。

针对同一基坑的不同部位，可根据上述因素的差异分别采用不同的安全等级。

表3.0.3支护结构的安全等级

安全等级

破坏后果

一级

支护结构失效、土体过大变形对基坑周边环境或主体结构施工安全的影响很严重

二级

支护结构失效、土体过大变形对基坑周边环境或主体结构施工安全的影响严重

三级

支护结构失效、土体过大变形对基坑周边环境或主体结构施工安全的影响不严重

3.0.4基坑支护设计应具备下列资料：

1岩土工程勘察报告；

2场地用地红线图、周边地形图、邻近道路及水体等信息；

3基坑周边建（构）筑物、管线和其它地下设施的类型及变形控制要求、基础及结构特征、使用现状及与基坑的相对位置关系、已建建（构）筑物的原基坑支护资料等；

4总平面图、地下结构设计资料等；

5基坑周边在建和待建项目的工程资料及建设计划；

6周边道路及车辆载重情况，周边场地条件及荷载要求。

3.0.5基坑工程设计应包括下列内容：

1基坑支护方案的选型；

2基坑支护结构变形及承载力计算；

3基坑稳定性验算；

4地下水控制设计及技术要求；

5施工顺序及施工工况要求；

6基坑支撑与土方开挖技术要求；

7周边环境影响分析及保护技术要求；

8基坑检测、监测要求。

3.0.6支护结构设计时应根据实际情况进行下列极限状态计算及验算：

1承载能力极限状态需要计算及验算的内容包括：

1）支护结构构件和连接的承载能力计算；

2）当支护结构作为主体地下结构一部分时，应进行主体地下结构使用阶段设计所需的承载力计算；

3）根据支护型式进行相应的稳定性验算，主要包括：

整体稳定性、支护结构抗倾覆稳定性、抗滑移稳定性、抗隆起稳定性、抗渗流稳定性等。

2正常使用极限状态需要计算和验算的内容包括：

1）支护结构和土体的变形计算；

2）基坑周边建筑物、管线及其它保护设施的变形计算，包括土方开挖、地下水位下降、地下水渗流或其它施工因素而造成基坑周边建（构）筑物、管线、道路等的变形；

3）当支护结构作为主体地下结构一部分时，应进行主体地下结构使用阶段的裂缝宽度验算及其他影响结构耐久性的复核。

3.0.7承载能力极限状态的设计表达式应满足下列规定：

1支护结构构件承载能力极限状态设计，应符合下式要求：

（3.0.7-1）

式中：

——支护结构重要性系数，对应于基坑安全等级为一级、二级、三级基坑分别不应小于1.1、1.0、0.9；

——作用基本组合的效应（轴力、弯矩及剪力力）设计值；

——结构构件的抗力设计值。

对于永久性支护结构，作用基本组合的效应设计值应按现行国家及行业标准进行设计；对临时性支护结构，作用基本组合的效应设计值应按下式确定：

（3.0.7-2）

式中：

——作用基本组合的综合分项系数，不应小于1.25；

——作用标准组合的效应。

2稳定性验算及锚杆抗拔承载力验算，应符合下式要求：

（3.0.7-3）

式中：

——稳定分析抗力标准值、锚杆极限抗拔承载力标准值；

——稳定分析作用标准组合的效应、锚杆拉力等作用标准值的效应；

——安全系数。

各类安全系数应按本标准各章的规定进行取值。

3.0.8正常使用极限状态设计时，支护结构、土体及基坑周边环境的变形应符合下式要求：

（3.0.8）

式中：

——作用标准组合时的效应（水平位移、竖向位移等）计算值；

——变形控制限值。

3.0.9支护结构重要性系数与作用基本组合的效应设计值的乘积（

）可采用下列内力设计值表示：

弯矩设计值M

（3.0.9-1）

剪力设计值V

（3.0.9-2）

轴向力设计值N

（3.0.9-3）

式中：

——按作用标准组合计算的弯矩值（kN·m）；

——按作用标准组合计算的剪力值（kN）；

——按作用标准组合计算的轴向拉力或轴向压力值（kN）。

3.0.10基坑支护设计应按下列要求确定支护结构的水平位移控制值和基坑周边环境的沉降控制值：

1当基坑开挖影响范围内有建筑物时，支护结构水平位移控制值、建筑物的沉降控制值应按不影响其正常使用的要求确定，并应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007中对地基变形允许值的规定；

2当基坑开挖影响范围内有管线、地下构筑物、道路时，支护结构水平位移控制值、地面沉降控制值应按不影响其正常使用的要求确定，并应符合现行相关规范对其允许变形的规定；

3既有轨道交通、隧道、文保建筑等设施的变形控制值应满足现行相关规范的规定和主管部门的相关要求；

4当支护结构构件同时用作主体地下结构构件时，支护结构水平位移控制值不应大于主体结构设计对其变形的限值的规定；

5当无本条上述情况时，支护结构水平位移控制值应根据地区经验按工程的具体条件确定。

3.0.11基坑支护应按实际的基坑周边建筑物、管线、道路和施工荷载等条件进行设计，并应明确基坑周边荷载限值。

基坑周边设计超载及范围应根据场地布置、周边建（构）筑物状况及道路车载状况等因素确定，并不宜小于20kPa；当基坑周边场地作为土方车、材料装卸车、施工机械通行施工道路时，设计超载应根据实际情况取值。

3.0.12考虑支护结构定位偏差、垂直度偏差