读书卡 S07下 · 基坑支护与开挖:支撑·开挖·变形控制
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基坑支护与开挖(下):先支撑后开挖

传力路径 × 两大支撑体系对照 × 外拉锚五条 × 开挖十六字诀 × 六种异常立即停工 × 变形五特征与控制五法 13:08–25:44
🔗承上:墙立好了,怎么撑住
  • 支撑结构起减小围护结构变形、控制墙体弯矩的作用
  • 分为内支撑和外拉锚两种形式
「上联把墙立起来,
这一联讲:撑住 · 挖掉 · 别让它变形。」
➡️传力路径(必考一句话)
  • 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
围护(桩)墙 → 围檩(冠梁) → 支撑
顺序不能倒:墙先把力给围檩/冠梁,再由它传给支撑。土压力 → 围护墙 → 围檩 → 支撑,多写一步「围檩」才完整。
🧰内支撑材料四种
钢撑钢管撑钢筋混凝土撑钢与钢筋混凝土的混合支撑
分两大类记:钢结构(钢撑 / 钢管撑 / 型钢)与混凝土(现浇钢筋混凝土撑),再加一个混合。
⚖️两大支撑体系对照
体系组成特点
现浇钢筋混凝土支撑体系 由围檩(冠梁)、对撑及角撑、立柱和其他附属构件组成 刚度大、变形小;但需要养护时间、不能立即受力,拆除麻烦
钢结构支撑体系
(钢管、型钢支撑)
通常为装配式,由围檩、角撑、对撑、预应力设备(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、立柱及其他附属装配式构件组成 可立即施加预应力、可重复使用;但刚度相对小、节点多
一句话区分:混凝土靠刚度扛,钢结构靠预应力抢时间——抢险、需要马上受力时用钢结构;变形控制要求极严时用混凝土。
🔒内支撑施工四条(四条都考)
1施工与拆除顺序应与设计一致,必须坚持先支撑后开挖的原则
2围檩与围护结构之间紧密接触,不得留有缝隙;如有间隙应用强度等级不低于C30的细石混凝土填充密实或采用其他可靠连接措施
3钢支撑应按设计要求施加预压力,当监测到预加压力出现损失时,应再次施加预压力
4支撑拆除应在替换支撑的结构构件达到换撑要求的承载力后进行;主体结构底板和楼板分块浇筑或设后浇带时,应在分块部位或后浇带处设置可靠的传力构件
「预压力损失后再次施加」很多人不知道:钢支撑预压力会因温度、蠕变、接头松动而衰减,必须复加。案例写「一次性施加后不再管」——这就是错的。
📐内支撑布置五原则
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应与主体结构的结构形式、施工顺序协调
4应利于基坑土方开挖和运输
5有时可利用内支撑结构施作施工平台
五原则的共同指向:受力清楚 + 不挡挖土。案例题里「支撑布置影响出土」属于违反第 4 条。
⚓外拉锚支护体系:用在有锚固力的好地层
1锚拉结构宜采用钢绞线锚杆,承载力要求较低时也可采用钢筋锚杆;环境保护不允许杆体滞留在地层内时,应采用可拆芯钢绞线锚杆
2在易塌孔的松散或稍密的砂土、碎石土、粉土、填土层,高液性指数的饱和黏性土层,高水压力的各类土层中,宜采用套管护壁成孔工艺
3锚杆注浆宜采用二次压力注浆工艺
4锚杆锚固段不宜设置在淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土及松散填土层内
5复杂地质条件下,应通过现场试验确定锚杆的适用性
  • 布置两条:基坑开挖面向坑内凸出的阳角区域,应适当增加锚杆自由段长度、调整水平角度,将锚固段置于稳定的地层
  • 无法设置锚杆的区域可用支撑体系代替;基坑阴角区域可用水平角撑取代锚杆
「可拆芯钢绞线锚杆」是近年考点:城市地下空间宝贵,留在地下的锚杆会成为后续工程的障碍,环保要求高的地方要用可回收的。
⛏️土方开挖基本要求五条
1应根据支护结构设计、降水或隔水要求,确定基坑开挖方案
2基坑周围地面应设排水沟,避免雨水、渗水流入坑内;坑内也应设必要的排水设施;放坡开挖时对坡顶、坡面、坡脚采取降水排水措施
3软土基坑必须分层、分块、对称、均衡地开挖,分块开挖后必须及时支护;有预应力要求的钢支撑或锚杆必须按设计要求施加预应力;开挖面上方的支撑、锚杆和土钉未达到设计要求时,严禁向下开挖
4必须采取措施防止开挖机械等碰撞支护结构、格构柱、降水井点或扰动基底原状土
5实际土层性状或地下水情况与勘察资料明显不符,或出现异常现象、不明物体时,应停止开挖,采取措施后方可继续
十六字「分层、分块、对称、均衡」是软土基坑开挖的四字诀,一字不能少,多选题直接出。
🛑六种异常:立即停工
① 内力超设计值
支护结构的内力超过其设计值或突然增大
② 渗漏 / 流土
围护结构或隔水帷幕出现渗漏,或基坑出现流土、管涌
③ 基底异常
黏性土强度明显偏低或砂性土层水位过高导致开挖困难
④ 异常声响
围护结构发生异常声响
⑤ 失稳征兆
边坡或支护结构出现失稳征兆
⑥ 周边变形
周边建(构)筑物变形过大或已经开裂
六种情况:必须立即停止开挖,并立即查清原因,及时采取措施后方可继续施工。案例题只要背景出现其中任何一条,正确做法一律是「先停工」。
🚜开挖方法与分块原则
  • 浅层土方:一般采用短臂挖掘机及长臂挖掘机直接开挖、出土
  • 深层土方:有机械和运输车辆停靠在基坑边缘或下至基坑内施工两种
  • 软弱饱和土层承载力低,可采用多台挖机分台阶开挖、长臂挖机开挖或小型挖掘机配合垂直提升设备出土
  • 坑底以上0.3m的土方由人工开挖
「坑底以上 0.3m 人工开挖」是通用的保护层规定,很多地方都这么写,务必记住。
分段分层 · 由上而下 · 先支撑后开挖
  • 分块开挖原则十二字:分段分层、由上而下、先支撑后开挖
  • 兼作盾构始发井的车站,一般从两端或一端向中间开挖,以方便端头井的盾构始发
📉变形控制:五种特征 · 五条方法 · 四个参数
变形类型表现与机理
土体变形坑内开挖卸荷造成围护结构在内外压力差作用下产生水平位移,进而引起围护结构外侧土体变形,造成坑外土体及邻近建(构)筑物沉降;同时卸荷也会引起坑底土体隆起
围护结构
水平变形
开挖较浅、还未设支撑时,墙顶位移最大且向基坑方向水平位移,呈三角形分布;随开挖深度增加,刚性墙体继续表现为向基坑内的三角形水平位移或平行刚体位移;一般柔性墙体如设支撑,则表现为抛物线形分布
围护结构
竖向变位
饱和极软弱地层中,围护桩或地连墙底因清孔不净有沉渣时,围护墙在开挖中会下沉;围护结构下方有顶管和盾构穿越时,也会引起突然沉降
基坑底部隆起随开挖卸载坑底将出现隆起,但过大的坑底隆起往往是基坑险情的征兆
地表沉降围护结构的水平变形、墙顶沉降及坑底隆起会造成地表沉降,引起周边建(构)筑物变形
识图题必考:无支撑是三角形、墙顶最大;有支撑是抛物线。这个形态差异就是判断依据。
1增加围护结构和支撑的刚度
2增加围护结构的入土深度
3加固基坑内被动土压区土体——墩式加固、满堂加固、格栅加固、抽条加固、裙边加固及抽条与裙边相结合
4减小每次开挖围护结构处土体的尺寸和开挖后未及时支撑的暴露时间(软土地区尤其有效)
5通过调整围护结构或隔水帷幕深度和降水井布置来控制降水对环境变形的影响
L ≤ 25m
分段长度
B 3~6m
每小段宽度
h 3~4m
每层厚度
T 8~24h
每小段开挖支撑时限
软土地区地铁条形基坑四个参数(非常爱考):长二十五、宽三到六、厚三到四、时限八到二十四小时。它对应的正是第 4 条方法——把大基坑切小、把暴露时间压短。施工时可根据监测数据适当调整。
坑底稳定控制:加深围护结构入土深度、坑底土体加固、坑内井点降水,以及适时施作底板结构。
下联 · 撑与挖
第一,支撑:传力路径围护墙 → 围檩 → 支撑;先支撑后开挖;钢支撑预压力损失要复加;围檩间隙用不低于 C30 细石混凝土填实。
第二,开挖:软土十六字诀分层分块对称均衡;开挖面上方支撑未达设计要求严禁下挖;坑底以上 0.3m 人工开挖;六种异常立即停工。
第三,变形:有支撑抛物线、无支撑三角形;控制五法 + 软土四参数 L25 / B3~6 / h3~4 / T8~24h;坑底稳定靠加深、加固、降水、适时施作底板。
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