二級(jí)建造師考試市政實(shí)務(wù)知識(shí)點(diǎn)：深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)與變形控制，2019年二級(jí)建造師考試備考開始了，2019年二級(jí)建造師考試報(bào)名于1月份開始，為了幫助小伙伴們更好的備考2019年二級(jí)建造師考試，今天特此為大家整理了二級(jí)建造師考試市政實(shí)務(wù)知識(shí)點(diǎn)：深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)與變形控制，希望對(duì)各位有所幫助。

　　明挖基坑施工

　　知識(shí)點(diǎn)：深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)與變形控制

　　基坑工程是由地面向下開挖一個(gè)地下空間，深基坑四周一般設(shè)置垂直的擋土圍護(hù)結(jié)構(gòu)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)一般是在開挖面基底下有一定插入深度的板(樁)墻結(jié)構(gòu);板(樁)墻有懸臂式、單撐式、多撐式。支撐結(jié)構(gòu)是為了減小圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形，控制墻體的彎矩;分為內(nèi)撐和外錨兩種。本條文主要以地鐵車站為主介紹基坑開挖支護(hù)與變形控制。

　　一、圍護(hù)結(jié)構(gòu)

　　(一)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系

　　(1)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系包括板(樁)墻、圍檁(冠梁)及其他附屬構(gòu)件。板(樁)墻主要承受基坑開挖卸荷所產(chǎn)生的土壓力和水壓力，并將此壓力傳遞到支撐，是穩(wěn)定基坑的一種施工臨時(shí)擋墻結(jié)構(gòu)。

　　(2)地鐵基坑所采用的圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式很多，其施工方法、工藝和所用的施工機(jī)械也各異;因此，應(yīng)根據(jù)基坑深度、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、地面環(huán)境條件等，特別要考慮到城市施工特點(diǎn)，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較后確定。

　　(二)深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)類型

　　(1)在我國(guó)應(yīng)用較多的有板柱式、柱列式、重力式擋墻、組合式以及土層錨桿、逆筑法、沉井等。

　　(2)不同類型圍護(hù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。

　　作為基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)主體的工字鋼，一般采用Ⅰ50號(hào)、Ⅰ55號(hào)和Ⅰ60號(hào)大型工字鋼?；娱_挖前，在地面用沖擊式打樁機(jī)沿基坑設(shè)計(jì)邊線打入地下，樁間距一般為1.0～1.2m。若地層為飽和淤泥等松軟地層也可采用靜力壓樁機(jī)和振動(dòng)打樁機(jī)進(jìn)行沉樁。基坑開挖時(shí)，隨挖土方隨在樁間插入50mm厚的水平木板，以擋住樁間土體?；娱_挖至一定深度后，若懸臂工字鋼的剛度和強(qiáng)度都?jí)虼?，就需要設(shè)置腰梁和橫撐或錨桿(索)，腰梁多采用大型槽鋼、工字鋼制成，橫撐則可采用鋼管或組合鋼梁。

　　工字鋼樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)適用于黏性土、砂性土和粒徑不大于100mm的砂卵石地層;當(dāng)?shù)叵滤惠^高時(shí)，必須配合人工降水措施。打樁時(shí)，施工噪聲一般都在100dB以上，大大超過環(huán)境保護(hù)法規(guī)定的限值。因此，這種圍護(hù)結(jié)構(gòu)一般宜用于郊區(qū)距居民點(diǎn)較遠(yuǎn)的基坑施工中。當(dāng)基坑范圍不大時(shí)，例如地鐵車站的出入口，臨時(shí)施工工作井可以考慮采用工字鋼做圍護(hù)結(jié)構(gòu)。

　　2)鋼板樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)：

　　鋼板樁強(qiáng)度高，樁與樁之間的連接緊密，隔水效果好，可重復(fù)使用。因此，沿海城市如上海、天津等地區(qū)修建地下鐵道時(shí)，在地下水位較高的基坑中采用較多;北京地鐵一期工程在木樨地過河段也曾采用過。

　　鋼板樁常用斷面形式，多為“U”形或“Z”形。我國(guó)地下鐵道施工中多用“U”形鋼板樁，其沉放和拔除方法、使用的機(jī)械均與工字鋼樁相同，但其構(gòu)成方法則可分為單層

　　鋼板樁圍堰、雙層鋼板樁圍堰及屏幕等。由于地鐵施工時(shí)基坑較深，為保證其垂直度且方便施工，并使其能封閉合龍，多采用帷幕式構(gòu)造。

　　【例題】可采用沖擊式打樁機(jī)施工的基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)是(　)。(2014)

　　A.鋼板樁

　　B.鉆孔灌注樁

　　C.深層攪拌樁

　　D.地下連續(xù)墻

　　『正確答案』A

　　『答案解析』本題考查的是深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)。鋼板樁圍堰使用的機(jī)械與工字鋼樁相同，工字

　　鋼樁在基坑開挖前，在地面用沖擊式打樁機(jī)沿基坑設(shè)計(jì)線打入地下。

　　(3)鉆孔灌注樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)

　　鉆孔灌注樁一般采用機(jī)械成孔。地鐵明挖基坑中多采用螺旋鉆機(jī)、沖擊式鉆機(jī)和正反循環(huán)鉆機(jī)等。對(duì)正反循環(huán)鉆機(jī)，由于其采用泥漿護(hù)壁成孔，故成孔時(shí)噪聲低，適于城區(qū)施工，在地鐵基坑和高層建筑深基坑施工中得到廣泛應(yīng)用。

　　(4)深層攪拌樁擋土結(jié)構(gòu)

　　深層攪拌樁是用攪拌機(jī)械將水泥、石灰等和地基土相拌合，從而達(dá)到加固地基的目的。作為擋土結(jié)構(gòu)的攪拌樁一般布置成格柵形，深層攪拌樁也可連續(xù)搭接布置形成止水帷幕。

　　(5)SMW樁

　　SMW樁擋土墻是利用攪拌設(shè)備就地切削土體，然后注入水泥類混合液攪拌形成均勻的擋墻，最后，在墻中插入型鋼，即形成一種勁性復(fù)合圍護(hù)結(jié)構(gòu)。

　　這種圍護(hù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在止水性好，構(gòu)造簡(jiǎn)單，型鋼插入深度一般小于攪拌樁深度，施工速度快，型鋼可以部分回收、重復(fù)利用。

　　(6)地下連續(xù)墻

　　地下連續(xù)墻主要有預(yù)制鋼筋混凝土連續(xù)墻和現(xiàn)澆鋼筋混凝土連續(xù)墻兩類，通常地下連續(xù)墻一般指后者。地下連續(xù)墻有如下優(yōu)點(diǎn)：施工時(shí)振動(dòng)小、噪聲低，墻體剛度大，對(duì)周邊地層擾動(dòng)小;可適用于多種土層，除夾有孤石、大顆粒卵礫石等局部障礙物時(shí)影響成槽效率

　　外，對(duì)黏性土、無黏性土、卵礫石層等各種地層均能高效成槽。

　　地下連續(xù)墻施工采用專用的挖槽設(shè)備，沿著基坑的周邊，按照事先劃分好的幅段，開挖狹長(zhǎng)的溝槽。挖槽方式可分為抓斗式、沖擊式和回轉(zhuǎn)式等類型。在開挖過程中，為保證槽壁的穩(wěn)定，采用特制的泥漿護(hù)壁。泥漿應(yīng)根據(jù)地質(zhì)和地面沉降控制要求經(jīng)試配確定，并在泥漿配制和挖槽施工中對(duì)泥漿的相對(duì)密度、黏度、含砂率和pH等主要技術(shù)性能指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)和控制。每個(gè)幅段的溝槽開挖結(jié)束后，在槽段內(nèi)放置鋼筋籠，并澆筑水下混凝土。然后將若干個(gè)幅段連成一個(gè)整體，形成一個(gè)連續(xù)的地下墻體，即現(xiàn)澆鋼筋混凝土壁式連續(xù)墻。

　　【例題】 下列地下連續(xù)墻的接頭形式中，屬于剛性接頭的是(　)。

　　A.鎖口管接頭

　　B.波紋管接頭

　　C.楔形接頭

　　D.鋼筋承插式接頭

　　『正確答案』D

　　『答案解析』本題考查的是深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)。剛性接頭可采用一字形或十字形穿孔鋼板接頭、鋼筋承插式接頭等。

　　二、支撐結(jié)構(gòu)類型

　　(一)支撐結(jié)構(gòu)體系

　　(1)內(nèi)支撐一般由各種型鋼撐、鋼管撐、鋼筋混凝土撐等構(gòu)成支撐系統(tǒng);外拉錨有拉錨和土錨兩種形式。

　　(2)在軟弱地層的基坑工程中，支撐結(jié)構(gòu)承受圍護(hù)墻所傳遞的土壓力、水壓力。支撐結(jié)構(gòu)擋土的應(yīng)力傳遞路徑是圍護(hù)(樁)墻→圍檁(冠梁)→支撐，在地質(zhì)條件較好的有錨固力的地層中，基坑支撐可采用土錨和拉錨等外拉錨形式。

　　圍檁

　　內(nèi)支撐

　　內(nèi)支撐

　　外拉錨

　　(3)在深基坑的施工支護(hù)結(jié)構(gòu)中，常用的支撐系統(tǒng)按其材料可分為現(xiàn)澆鋼筋混凝土支撐體系和鋼支撐體系兩大類。其形式和特點(diǎn)見下表。

　　現(xiàn)澆鋼筋混凝土支撐體系由圍檁(圈梁)、支撐及角撐、立柱和圍檁托架或吊筋、立柱、托架錨固件等其他附屬構(gòu)件組成。

　　兩類支撐體系的形式和特點(diǎn)　　表　　

　　鋼結(jié)構(gòu)支撐(鋼管、型鋼支撐)體系通常為裝配式的，由圍檁、角撐、支撐、預(yù)應(yīng)力設(shè)備(包括千斤頂自動(dòng)調(diào)壓或人工調(diào)壓裝置)、軸力傳感器、支撐體系監(jiān)測(cè)監(jiān)控裝置、立柱樁及其他附屬裝配式構(gòu)件組成。

　　(二)支撐體系布置

　　1.能夠因地制宜、合理選擇支撐材料和支撐體系布置形式，使其技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合指標(biāo)得以優(yōu)化。

　　2.支撐體系受力明確，充分協(xié)調(diào)發(fā)揮各桿件的力學(xué)性能，安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理，能夠在穩(wěn)定性和控制變形方面滿足對(duì)周圍環(huán)境保護(hù)的要求。

　　3.支撐體系布置能在安全、可靠的前提下，最大限度地方便土方開挖和主體結(jié)構(gòu)的快速施工。

　　【例題】下列基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中，主要結(jié)構(gòu)材料可以回收反復(fù)使用的是(　)。

　　A.地下連續(xù)墻

　　B.灌注樁

　　C.水泥土擋墻

　　D.組合式SMW樁

　　『正確答案』D

　　『答案解析』本題考查的是深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)。因?yàn)镾MW樁結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在止水性好，構(gòu)造簡(jiǎn)單，型鋼插入深度一般小于攪拌樁深度，施工速度快，型鋼可以部分回收、重復(fù)利用。因此，本題的答案為D。

　　【例題】地鐵車站明挖基坑采用鉆孔灌注樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，圍護(hù)施工常采用的成孔設(shè)備有(　)。

　　A.水平鉆機(jī)

　　B.螺旋鉆機(jī)

　　C.夯管機(jī)

　　D.沖擊式鉆機(jī)

　　E.正反循環(huán)鉆機(jī)

　　『正確答案』BDE

　　『答案解析』本題考查的是深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)。因?yàn)殂@孔灌注樁一般采用機(jī)械成孔。地鐵明挖基坑中多采用螺旋鉆機(jī)、沖擊式鉆機(jī)和正反循環(huán)鉆機(jī)等。所以，本題的答案為BDE。

　　三、基坑的變形控制

　　(一)基坑變形特征

　　(1)基坑開挖時(shí)，由于坑內(nèi)開挖卸荷造成圍護(hù)結(jié)構(gòu)在內(nèi)外壓力差作用下產(chǎn)生水平向位移，進(jìn)而引起圍護(hù)外側(cè)土體的變形，進(jìn)而造成基坑外土體或建(構(gòu))筑物沉降;同時(shí)，開挖卸荷也會(huì)引起坑底土體隆起?？梢哉J(rèn)為，基坑周圍地層移動(dòng)主要是由于圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移和坑底土體隆起造成的。

　　(2)圍護(hù)墻體水平變形

　　當(dāng)基坑開挖較淺，還未設(shè)支撐時(shí)，不論對(duì)剛性墻體(如水泥土攪拌樁墻、旋噴樁墻等)還是柔性墻體(如鋼板樁、地下連續(xù)墻等)，均表現(xiàn)為墻頂位移最大，向基坑方向水平位移，呈三角形分布。隨著基坑開挖深度的增加，剛性墻體繼續(xù)表現(xiàn)為向基坑內(nèi)的三角形水平位移或平行剛體位移，而一般柔性墻如果設(shè)支撐，則表現(xiàn)為墻頂位移不變或逐漸向基坑外移動(dòng)，墻體腹部向基坑內(nèi)凸出。

　　(3)圍護(hù)墻體豎向變位

　　在實(shí)際工程中，墻體豎向變位量測(cè)往往被忽視，事實(shí)上由于基坑開挖土體自重應(yīng)力的釋放，致使墻體產(chǎn)生豎向變位：上移或沉降。墻體的豎向變位給基坑的穩(wěn)定、地表沉降以及墻體自身的穩(wěn)定性均帶來極大的危害。特別是對(duì)于飽和的極為軟弱的地層中的基坑工程，當(dāng)圍護(hù)墻底下因清孔不凈有沉渣時(shí)，圍護(hù)墻在開挖中會(huì)下沉，地面也隨之下沉;另外，當(dāng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)下方有頂管和盾構(gòu)穿越時(shí)，也會(huì)引起圍護(hù)結(jié)構(gòu)突然沉降。

　　(4)基坑底部的隆起

　　隨著基坑的開挖卸載，基坑底出現(xiàn)隆起是必然的，但過大的坑底隆起往往是基坑險(xiǎn)情的征兆。過大的坑底隆起可能是兩種原因造成的：①基坑底不透水土層由于其自重不能夠承受不透水土層下承壓水水頭壓力而產(chǎn)生突然性的隆起;②基坑由于圍護(hù)結(jié)構(gòu)插入坑底土層深度不足而產(chǎn)生坑內(nèi)土體隆起破壞。基坑底土體的過大隆起可能會(huì)造成基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。另外，由于坑底隆起會(huì)造成立柱隆起，進(jìn)一步造成支撐向上彎曲，可能引起支撐體系失穩(wěn)。因此，基坑底土體的過大隆起是施工時(shí)應(yīng)該盡量避免的。但由于基坑一直處于開挖過程，直接監(jiān)測(cè)坑底土體隆起較為困難，一般通過監(jiān)測(cè)立柱變形來反映基坑底土體隆起情況。

　　(5)地表沉降

　　圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水平變形及坑底土體隆起會(huì)造成地表沉降，引起基坑周邊建(構(gòu))筑物變形。根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，基坑圍護(hù)呈懸臂狀態(tài)時(shí)，較大的地表沉降出現(xiàn)在墻體旁;施加支撐后，地表沉降的最大值會(huì)漸漸遠(yuǎn)離圍護(hù)結(jié)構(gòu)，位于距離圍護(hù)墻一定距離的位置上。

　　(二)基坑的變形控制

　　(1)當(dāng)基坑鄰近建(構(gòu))筑物時(shí)，必須控制基坑的變形以保證鄰近建(構(gòu))筑物的安全。

　　(2)控制基坑變形的主要方法有：

　　1)增加圍護(hù)結(jié)構(gòu)和支撐的剛度;

　　2)增加圍護(hù)結(jié)構(gòu)的入土深度;

　　3)加固基坑內(nèi)被動(dòng)區(qū)土體。加固方法有抽條加固、裙邊加固及二者相結(jié)合的形式;

　　4)減小每次開挖圍護(hù)結(jié)構(gòu)處土體的尺寸和開挖支撐時(shí)間，這一點(diǎn)在軟土地區(qū)施工時(shí)尤其有效;

　　5)通過調(diào)整圍護(hù)結(jié)構(gòu)深度和降水井布置來控制降水對(duì)環(huán)境變形的影響。

　　(三)坑底穩(wěn)定控制

　　(1)保證深基坑坑底穩(wěn)定的方法有加深圍護(hù)結(jié)構(gòu)入土深度、坑底土體加固、坑內(nèi)井點(diǎn)降水等措施。

　　(2)適時(shí)施作底板結(jié)構(gòu)。

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