高层建筑施工,主讲人:王营,第三节 支护结构设计,一、支护结构的选型,（一）围护墙的选型,1.水泥土墙,用深层搅拌机就地将土和输入的水泥强制搅拌，形成连续搭接的水泥土柱状加固体维护墙,（1）深层搅拌水泥土桩挡墙 用特制进入土深层的深层搅拌机将喷出的水泥浆固化剂与地基进行原位强制拌合而制成水泥土桩，相互搭接，硬化后即形成具有一定强度的壁状挡墙(有各种形式，计算确定)，既可挡土又可形成隔水帷幕。对于平面呈任何形状、开挖深度不很深的基坑(一般认为不超过6m)，皆可用作支护结构，比较经济,深层搅拌水泥土桩挡墙,（2）高压旋喷桩挡墙,它是钻孔后将钻杆从地基土深处逐渐上提，同时利用插入钻杆端部的旋转喷嘴，将水泥浆固化剂喷入地基土中形成水泥土桩，桩体相连形成帷幕墙，可用作文护结构挡墙。在较狭窄地区亦可施工。它与深层搅拌水泥土桩一样，亦为重力式挡墙，只是形成水泥土桩的工艺不同而已。在施工旋喷桩时，要控制好上提速度、喷射压力和喷射量，否则质量难以保证,2排桩与板墙式,槽钢钢板桩,（1）钢板桩,由槽钢并排或正反扣搭接组成。槽钢长68m。打入地下后顶部接近地面处设一道拉锚或支撑,其形式有U型、Z型、一字型、H型和组合型。我国一般常用者为U型，即互相咬接形成板桩墙，只有在基坑深度很大时才用组合型。,热轧锁口钢板桩,板板间单个构件间的连接,(2)钢筋混凝土板桩,这是一种传统的支护结构，截面带企口有一定挡水作用，顶部设圈梁，用后不再拔除，永久保留在地基土中，过去多用于钢板桩难以拔除的地段。,钢筋混凝土板桩,（3）型钢横挡板(H型钢支柱、木挡板支护挡墙),这种支护结构适用于土质较好、地下水位较低的地区，国外应用较多，国内亦有应用。如北京京城大厦深23.5m的深基坑即用这种支护结构，它将长27m的488mm300mm的H型钢按1.1m间距打入土中，用三层土锚拉固。上海有的工程亦曾应用，但总的来说，应用不多。,（4）钻孔灌注桩,灌注桩系是指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩,（5）挖孔灌注桩,用人力挖土、现场浇筑的钢筋混凝土桩。人工挖孔桩一般直径较粗，最细的也在800毫米以上， 能够承载楼层较少且压力较大的结构主体，目前应用比较普遍。桩的上面设置承台，再用承台梁拉结、连系起来，使各个桩的受力均匀分布，用以支承整个建筑物。,（6）地下连续墙,利用各种挖槽机械，借助于泥浆的护壁作用，在地下挖出窄而深的沟槽，并在其内浇注适当的材料而形成一道具有防渗（水）、挡土和承重功能的连续的地下墙体。,成槽机,(7)加筋水泥土墙,在水泥土搅拌桩内插入H型钢，使之成为同时具有受力和抗渗两种功能的支护结构维护墙,（8）土钉墙,土钉墙是一种利用土钉加固后的原位土体来维护基坑边坡土体稳定的支护方法。它由土钉、钢丝网喷射混凝土面板和加固后的原位土体三部分组成。,钢管制作的土钉,土钉钻孔,土钉打入,土钉墙施工过程,喷射混凝土,土钉墙,（9）喷锚支护,喷锚支护：借高压喷射水泥混凝土和打入岩层中的金属锚杆的联合作用加固岩层，分为临时性支护结构和永久性支护结构。,（10）逆作拱墙,逆作拱墙就是用拱墙作为维护墙。将基坑开挖成圆形、椭圆形等弧形平面，并沿基坑侧壁分层逆作钢筋混凝土拱墙，利用拱的作用将垂直于墙体的土压力转化为拱墙内的切向力，以充分利用墙体混凝土的受压强度。,注意事项,1 钢筋混凝土拱墙结构的混凝土强度等级不宜低于C25。 2 拱墙截面宜为Z字型（图A），拱壁的上、下端宜加肋梁；当基坑较深且一道Z字型拱墙的支护高度不够时，可由数道拱墙叠合组成（图B和C），沿拱墙高度应设置数道肋梁，其竖向间距不宜大于2.5M。当基坑边坡地较窄时，可不加肋梁但应加厚拱壁（图D）。 3 拱墙结构水平方向应通长双面配筋，总配筋率不应小于0.7%。 4 圆形拱墙壁厚不应小于400MM，其他拱墙壁厚不应小于500MM。 5 拱墙结构不应作为防水体系使用。,（二）支撑体系的选型,支撑 系统,基坑外拉锚 （ 软土地区）,基坑内支撑 （土质好地区）,顶部拉锚：用于不太深的基坑，多为钢板桩,土层锚杆拉锚：用于较深的基坑,钢结构支撑：多用圆钢管和H型钢,钢筋混凝土结构支撑,1.内支撑的布置与型式 （P15）,支撑体系在平面上的布置形式，有角撑、对撑、桁架式、框架式、环形等。有时在同一基坑中混合使用，如角撑加对撑、环梁加边桁(框)架、环梁加角撑等。主要是因地制宜，根据基坑的平面形状和尺寸设置最适合的支撑。,2内支撑类型,(1)钢结构支撑 钢管支撑 一般利用609钢管； 用不同壁厚的钢管来适应不同的荷载，常用的壁厚为12mm，14mm，亦有用16mm者。 钢管的刚度大，单根钢管有较大的承载能力，不足时还可两根钢管并用。 钢管支撑的形式，多为对撑或角撑,钢管支撑,H型钢支撑,H型钢支撑用螺栓连接，为工具式钢支撑，现场组装方便，构件标准化，对不同的基坑能按照设计要求进行组合和连接，可重复使用，有推广价值。,(2)钢筋混凝土支撑,钢筋混凝土支撑为现场浇筑 ，其形式可随基坑形状而变化 ； 钢筋混凝土支撑的混凝土强度等级多为C30 ； 平面尺寸大的基坑，在支撑交叉点处需设立柱，在垂直方向支承水平支撑,钢筋混凝土支撑,混凝土支撑,(3)钢-混凝土组合支撑,钢-混凝土组合支撑,2. 拉锚式围护结构,结构特征：由挡土结构与锚固系统两部分组成； 受力特征：由挡土结构与锚固系统共同承担土压力； 适用条件：砂土或粘性土地基,拉锚式围护结构,顶部拉锚,土层锚杆拉锚,（1）土锚结构,土层锚杆一般由拉杆、锚头、腰梁、自由段保护套管和锚固体等组成,土锚的自由段与锚固段的划分,土锚根据潜在滑裂面，分为自由段(非锚固段)lf和锚固段lA。土锚的自由段处于不稳定土层中。要使拉杆与土层脱离，一旦土层滑动，它可以自由伸缩，其作用是将锚头所承受的荷载传递到锚固段。锚固段处于稳定土层中，它通过与土层的紧密接触将锚杆所承受的荷载分布到周围土层中去。锚固段是承载力的主要来源。,(2)土锚布置原则,土锚的上下排垂直间距不宜小于2m；水平间距不宜小于1.5m； 土锚锚固体上覆土层厚度不宜小于4m。 土锚的倾角宜为1525，且不应大于45。 土锚自由段长度不宜小于5m，并应超过潜在滑裂面1.5m。土锚的锚固段长度不宜小于4m。 拉杆(拉索)下料长度，应为自由段、锚固段及外露长度之和。外露长度需满足锚固及张拉作业的要求。 土锚的锚固体宜采用水泥浆或水泥砂浆，其强度等级不宜低于M100。,二、支护结构的破坏形式,破坏 形式,强度破坏,变形过大,稳定性破坏,