深基坑围护结构变形分析与控制方法

3、改进
小结：
（1）基坑开挖过程，围护结构的整体变形量，按上述6个 方面进行分类，将以往的定性分析，转化成6个方面的定量 控制。 （2）在几个关键变形量方面，通过创新改进的专利技术 应用，在不增加成本的条件下，减少钢支撑杆件的整体压缩 变形量。 （3）钢围檩的改进，不仅使安装质量得到有效控制，同 时节省了安装、拆除时间，减少了开挖面的暴露时间。 （4）楔子和轴力计安装的改进，方便施工、便于管理、 轴力损失小，又减少了下道支撑的叠加变形量。同时，支撑 杆件上的轴力损失率降低。上道支撑轴力有保障，围护结构 的叠加变形量也减少了，从而减少了围护结构的总变形量。
数据线容易护 筒被切断
造成支撑读数不稳、失真
两对接钢围檩不 在同一平面上， 轴力计和钢围檩 只有部分接触
2、钢支撑的发展、使用过程调查存在问题
3、改进
钢围檩拼装改进
改进方法一
改进方法二
通过现场调研，发现在钢围檩安装时，安装效率不高，且安装质量不 易控制。 改进思路：1）保证连接可靠，且在同一平面及水平线位置；2）便于 现场人员施工。
三、本次交流的方式和希望达到的目标 通过案例分析的方式，学会思考方法、善于发现 问题，以求提高监理解决问题的能力，提升监理服 务能力。
一、基坑围护变形控制的重要性 二、钢支撑的发展、问题及改进



1、事故案例分析引发的支撑体系思考 2、钢支撑的发展、使用过程调查存在问题 3、改进及专利技术 1、地连墙使用过程问题的调查 2、改进及专利技术 1、事故案例分析 2、上海地下承压水的变化及问题调查 3、改进及专利技术
城市地铁基坑工程由于开挖深度与放坡条件的限制，深基坑工 艺基本走向垂直开挖，垂直开挖挡土平衡的支护分挡土结构和支撑 结构两个部分。软土地基的基坑围护工程是由挡土墙设计的强度和 内支撑结构两方面来加强围护体系的整体刚度，进而控制基坑开挖 后挡土墙体水平位移和周边的沉降情况。 Δ地下连续墙围护技术的发展 （1）单一的围护止水作用阶段。 普遍采用的复合墙围护体系就是一种单一的止水围护体系。 （2）叠合墙围护结构阶段即 “两墙合一”阶段。 叠合墙体系是指围护结构与内衬主体结构之间有钢筋接驳器连接， 叠合后两者视为整体墙，形成“两墙合一”的整体结构，在结构的 合理方面是一种技术进步。 （3）连续地墙的未来发展思路 从根本上解决地下连续墙的“两墙合一”的技术问题对保证工程 的质量至关重要。
地下连续墙围护结构，第四道支撑面出现漏水、涌 砂，钢围檩变形，造成围护结构失稳。
2、钢支撑的发展、使用过程调查存在问题
3个极限受力： 1）钢管极限受力：一般8000千牛以上 2）活络头极限受力：一般4000千牛以上 3）楔子极限受力：不确定（没有标准）满足设计 要求一般3000千牛以上。 ※楔子的不确定性是杆件支撑的关键！
地连墙结构形式对比表
采用地下连续墙围护结构三种车站结构设计形式对比表
对比参数 围护墙厚 结构形式 标准段 端头井 内衬结构 内衬结构和围护结构 连接 抗浮设计 优点 缺点 费用对比 使用地点 备注
单墙结构
Βιβλιοθήκη Baidu
800
0
400
永久结构顶板、 中板、 结构一体抗浮 底板采用接驳器和围 靠地墙的摩擦 护结构连接 阻力 由于永久结构 和围护结构相 互独立永久结 构的抗浮设计 或采用抗拔桩 或采用压顶梁 平衡
10-20
3
20-40
4
初撑力和楔子 插入后的回弹变 形
10-20
5
端头支撑加轴 力计的杆件变形
3、改进
我们说：钢支撑是先受力后变形，是主动控制方式； 砼支撑是先变形后受力，是被动控制方式； 应该说钢支撑是较为科学的。 那么为什么我们更放心砼支撑呢？ 前面分析以上钢支撑的围檩、楔子、轴力计三个方面的 改进能够说明以上原因。
深基坑围护结构 变形分析及控制方法
一、深基坑风险控制的认识 上海深基坑工程快速发展有20多年了，积累了 许多经验，但我们仍感到有许多不确定性。基坑 设计的安全系数比以前增加了许多，我们还是感 到存在许多风险。 理论约占20%，经验能占50%，思考方法要占 30%。
二、监理服务转型的认识 1）我国监理行业是在政府试点推行下发展起来 的，不完全是市场行为，监理的作用似乎是检查、 记录，所以监理的地位不高。监理的业务多数不是 委托，而是价格、人员的竞标。 2）监理转型是一次服务能力的提升，监理单位 必须要有专业技术能力、解决问题能力的亮点，监 理业务采用委托方式的数量将会增加，竞标将会更 加重视监理单位的服务能力。
清江路口站通过对传统楔子与新型楔子的试验对比，结 果显示新型楔子在轴力损失、变形控制及安装速度上均 有很大优势。
3、改进
☆钢支撑轴力计安装改进一：
在钢支撑轴力计安装方面，目前普遍存在安装偏心的问题，这对钢支撑的受力 及轴力的损失都是不利的，花照壁站采用加工好的圆形钢板，利用重力寻找其中 心，在控制偏心上有一定优势，且现场安装便捷，便于施工人员操作。
2、钢支撑的发展、使用过程调查存在问题
钢围檩拼装问题
3）钢支撑安装后连接位置变形明显
2、钢支撑的发展、使用过程调查存在问题
楔子未穿过 轴心
楔子打入深度太 短，有效接触面 积太小
2、钢支撑的发展、使用过程调查存在问题
活络头脖子太长，水平方 向存在偏心现象 楔子安装不正确未穿过轴心， 造成轴心与挡板不垂直
钢支撑支护在上世纪40年代便在国内采用， 目前使用普遍，但是看似简单的受力结构，却 在施工过程中存在多种问题，如：活络头受力 不佳、预加轴力损失过大、端头受力不均和钢 支撑轴线方向受力偏差等问题，这些问题的存 在也给基坑施工埋下了隐患。
SMW工法桩围护结构，第三道支撑面出现漏水、 涌砂，引起基坑隆起，围护结构失稳。
改进
轴力计安装上，焊接板规格不统一， 且需要多人操作，较难控制使其安装在 轴心。
建议使用的轴力计安装方法， 在效率及效果上，有明显优势
3、改进
专利二：带有轴力计的钢支撑构件 专利号：ZL201120199149.9
3、改进
关于基坑开挖过程中六个变形量的发现与分析
端 + 楔 + 法 +弹 + 挠 + 叠加
3、改进
钢围檩安装质量改进实践
连接螺 栓
3、改进
钢围檩改进对比分析
连接方式 工时 （相邻两幅连接） 效果分析 施工质量受施工操作人 员水平影响，焊接位置是 薄弱点，易出现不在同一 面上、不在同一水平线上、 焊接位置变形等问题。
传统焊接
>1h
改进连接
0.5h左右
操作方便，连接质量可 靠，安装偏差较小，钢围 檩整体性较好。连接处外 观较传统方式有改善。
3、改进
配套规格：A类楔子（平行垫块分三种规格） B类楔子（倒梯型垫块） C类楔子（正梯型垫块）
A1类楔子
B类楔子
A2类楔子
专利一：钢支撑的楔子 专利号：ZL201120199150.1
3、改进
☆钢楔子改进后：钢支撑轴力损失改进
轴力施加对比表
参数 楔子形式
第一次 施加 （30MP) 第二次 施加 (42MP) 第三次 施加 (60MP) 千斤顶拆 除后 轴力损失 （第三次 施加-千斤顶 拆除后） 千斤顶拆 除后活络头 长度
1
2-4
4-10
1 、楔子受力面积过小、受力集中，产 生偏心，应力改变； 1 、制定锲子加工标准， 2 、轴力未通轴心而产生的偏心受力现 使受压面积大于2 。 象。 1 、钢支撑端板和地墙面 1 、地墙面未找平，受压产生的变形量。 应平整。 1、时空效应、产生变形； 2、地墙渗漏水； 3 、上道钢支撑轴力偏小，产生叠加弹 性变形； 4、开挖面地层土质强度低。 1 、油泵压力一般能满足设计要求，但 楔子插入后，初撑力损失较大，常常是 没有初撑力； 2、受力不合理，受力是点或线受力。 1 、轴力计的受压面积小，端头板强度 不够产生的变形； 2、轴力计安装倾斜产生的问题； 3 、轴力计轴线与钢支撑轴线很难在一 条轴线上； 4、轴力计轴心与挡板不垂直。 1 、开挖时间和空间的控 制； 2、上道支撑质量控制； 3、基坑降水控制。 1、制定楔子控制要求； 2 、改楔子的内撑形式为 外夹、外压形式。 1 、改进轴力计安放的位 置； 2 、带有应力补偿功能和 支撑围护结构变形小的原 因分析。
1、地连墙使用过程问题的调查
由地墙单一围护结构到地墙围护结构和内衬永久结 构叠合技术的发展； “两墙合一”叠合式整体结构两个关键性技术的发 展： 1）地下连续墙施工整体结构连接技术要求： 在水平和垂直荷载作用下，要求接头整体良好， 刚度好、变形小、渗水少。 其主要解决的技术问题是： ①地墙施工接缝的渗水问题； ②地墙钢筋笼在截面上的叠合，确保地墙的整体 抗侧压力的强度。 垂直接头的技术发展——地墙施工中常用的几种 接头形式：
400KN
456KN 462KN 684KN
507KN 523KN 705KN
283KN 325KN 646KN
224KN 198KN 59KN
182.9mm 182.5cm 183.6mm
传统楔子
386KN 598KN
新型楔子 574KN 672KN 725KN 684KN 41KN 183.7mm
活络头受力中心与围 檩接触面不垂直，产 生分力
活络端顶板 与钢围檩线 接触，不是 面接触
活络头 受力中 心线与 钢支撑 受力中 心线不 同心
活络头受力中心作 用点未作用在围檩 的侧面中间，
2、钢支撑的发展、使用过程调查存在问题
2、钢支撑的发展、使用过程调查存在问题
轴力加大时因法兰变 形，导致轴力计护筒 肋板与法兰连接处开 裂 轴力计轴线 与钢支撑轴 线很难在同 一轴线上
造价最低
防水要 求高
1
上海地铁 8 号线 延吉中路车站 6 号跃华路车站 等车站
复合墙结构
800
600
700
永久结构和围护结构 无连接
永久结构 防水效果 好
造价最 高围护 结构未 发挥作 用
1.6~1.8
无锡 1 号线 地下车站
叠合墙结构
600
400
500
内衬结构采用接驳器 和围护结构连接形式 “两墙合一”整结构
以上为某区域因为基坑的开挖，引起的周边建筑物的倒塌及开裂情况。
科学合理的增加是必要的，基坑施工的费用 增大了，风险并没有实质减少。 因此，基坑 开挖过程中如何动态控制“平衡”是工程安 全的前提保障。在控制好“平衡”的前提基 础上，减少围护结构的变形，从而减少基础 施工对周边环境的影响是追求的目标。
结构一体抗浮 靠地墙的摩擦 阻力
“两墙合 一”充分 发挥结构 的作用
接驳器 连接质 量控制 要求高
1.1~1.2
上海地铁地下 车站多采用
1、地连墙使用过程问题的调查
地下连续墙施工渗漏水风险及控制
围护地墙接缝渗水控制是确保围护结构整体稳定的重 要环节，很多风险是由于局部失衡，引起整体失稳， 按临界点平衡推理是由于帷幕的止水强度下降、干扰 强度的增大，影响了整体的稳定。因此，围护结构施 工，控制薄弱点渗漏水是关键！ 常见问题有如下三类：
三、基坑围护的发展、问题及改进

四、软土地层地下承压水的思考

五、三层次引导方法的探讨 六、BIM+专业技术-建科咨询发展方向 结束语
随着我国城市化地下空间的发展，城市建设各 种基坑形式越来越多，深度也越来越大，基坑施 工对周边环境的影响也是越来越大，基坑施工由 于挖土破坏了土压的平衡，围护结构必然产生变 形，变形导致周边地面的沉降，沉降值越大，对 周边环境影响也越大，经济损失越大，严重的甚 至导致基坑坍塌和人员伤亡安全事故。
i
n
序号
深基坑变形因 素
变形值（mm）
主要原因分析
解决途径
法兰 压 缩 变形
基 坑 及 支 撑 主 要 变 形 量 的 分 析 及 解 决 途 径 钢 支 撑 钢支 撑 挠 度 变 形 楔子 压 缩 变形 2 地墙和端头板 的平整度产生的 间隙 地墙的弹性叠 加变形
2-6
1、控制法兰接头数量 1 、法兰接头安装间隙，受压力作用下 （第三、四道支撑法兰接 压实产生的变形量。 头不应多于3个）； 2、确保螺栓连接质量。 1、钢支撑跨度过大引起的变形量。 1 、支撑跨度不大于，如 大于中间要设立柱。

2、钢支撑的发展、使用过程调查存在问题
钢支撑整体压缩变形： 理论标准：杆件长度20m，受压3000千牛以上 ，压缩变形3~4mm。 统计压缩变形20~30mm，增大8~10倍。 ※是什么原因产生如此大的偏差呢？

2、钢支撑的发展、使用过程调查存在问题
钢围檩拼装问题
1）钢围檩未设置在同一平面及直线上 2）围檩的连接不可靠