第4讲 柱列式围护结构设计与施工

1、挡土结构与基坑工程 木林隆木林隆 博士博士岩土大楼820室第4讲 柱列式围护结构的设计和施工 概述 柱列式围护结构的特点和断面型式 柱列式围护墙的计算分析方法和设计 柱列式围护墙的施工要点 柱列式挡墙案例柱列式围护结构是利用常规的各种桩体，例如钻孔灌注桩、挖孔桩、预制桩及混合式桩等并排连续起来形成的地下挡土结构。也叫排桩围护结构。柱列式围护结构的概念柱列式围护结构的概念概述排桩围护体的种类与特点排桩围护体的种类与特点种类种类概述按照单个桩体成桩工艺钻孔灌注桩预制混凝土桩挖孔桩压浆桩柱列式围护体的种类与特点柱列式围护体的种类与特点种类种类概述按照排列方式(a)(b)(c)(d)钢 筋 混 凝 土

2、 桩 素 混 凝 土 桩(e)(f)排 桩 围 护 体 的 常 见 形 式（ a） 分 离 式 排 列 （ b） 相 切 式 排 列 （ c） 交 错 式 排 列（ d） 咬 合 式 排 列 （ e） 双 排 式 排 列 （ f） 格 栅 式 排 列柱列式围护的止水柱列式围护的止水当在地下水位高的地区应用除咬合桩排桩以外的排桩围护体时，还需另行设置止水帷幕。最常见的止水帷幕是采用水泥搅拌桩（单轴、双轴或多轴）相互搭接、咬合形成一排或多排连续的水泥土搅拌桩墙，由于搅拌均匀的水泥土渗透系数很小，可作为基坑施工期间的止水帷幕。采用水泥搅拌桩排桩止水帷幕相对比较经济，按一般的工程经验，该法在基坑深度为

3、910 以内时，通常只需设一排搅拌墙止水，当深度超过10m 或环境条件有特殊要求时，可增至2 排搅拌桩，甚至在钻孔桩之间再补以压密注浆。抗渗墙的深度应根据抗渗流或抗管涌稳定性计算确定，墙底通常应进入不透水层3m4m，并应满足抗渗稳定的要求。防渗墙应贴近围护墙，其净距不宜大于200mm。帷幕墙顶面及与围护墙之间的地表面应设置混凝土封闭面层，防止地表水渗入。概述柱列式围护的止水柱列式围护的止水概述(a)旋 喷 桩搅 拌 桩搅 拌 桩搅 拌 桩灌 注 桩搅 拌 桩搅 拌 桩(b)(c)(d)(e)(f)排 桩 围 护 体 的 止 水 措 施 （ a） 连 续 型 止 水 （ b） 分 离 式 止 水

4、 （ c） 咬 合 式 止 水 形 式 1（ d） 咬 合 式 止 水 形 式 2 （ e） 双 排 桩 止 水 帷 幕 形 式 1 （ f） 双 排 桩 止 水 帷 幕 形 式 2优点：施工工艺简单，成本低，平面布置灵活缺点：防渗和整体性较差一般适用于中等深度（610m）的基坑围护。需要另行设置止水帷幕，这是排桩围护体的一个重要特点。非打入式排桩围护体与预制式板桩围护相比，有无噪声、无振害、无挤土等许多优点，从而日益成为国内城区软弱地层中中等深度基坑（615m）围护的主要形式。钻孔灌注桩排桩围护体钻孔灌注桩排桩围护体最早在北京、广州、武汉等地使用，以后随着防渗技术防渗技术的提高，钻孔灌注桩排

5、桩围护体适用的深度范围已逐渐被突破。如上海港汇广场基坑工程，开挖最深达15m 之多，天津仁恒海河广场，基坑开挖深度达17.5m。挖孔桩挖孔桩常用于软土层不厚的地区。柱列式围护墙的应用柱列式围护墙的应用概述钻孔灌注桩采用水下混凝土浇筑，混凝土强度等级不宜低于C20（常取C30），所用水泥通常为425#或525#普通硅酸盐水泥。受弯受力钢筋采用HRB335 级和HRB400 级，常用螺纹钢筋，螺旋箍筋常用HPB235钢筋，圆钢。桩体材料桩体材料柱列式围护结构设计桩径：地质条件，基坑深度，允许变形，支撑间距及造价桩距：土质，桩径，开挖深度入土深度：抗隆起，抗倾覆，抗滑移，整体稳定性桩体平面布置及入土

6、深度桩体平面布置及入土深度由于分离式布置的排桩之间不能传递剪力和水平向的弯矩，所以在横向的整体性远不如地下连续墙整体性远不如地下连续墙。在设计中，一般可通过水平向的腰梁来加强桩墙的整体性。一般将桩墙按抗弯刚度相等抗弯刚度相等的原则等价为一定厚度的壁式地下墙进行内力分析。由于忽略腰梁给分离式桩墙带来的水平向的整体型带来的空间效应及基坑有限尺寸给墙后土体作用在桩墙上土压力带来的空间效应，因此，按等价的壁式地下墙按平面问题进行内力计算分析与设计，其结果是偏于安全的其结果是偏于安全的。单排桩内力与变形计算单排桩内力与变形计算柱列式围护结构设计单排桩内力与变形计算单排桩内力与变形计算柱列式围护结构设计计

7、算步骤1、计算等效刚度311838. 0DtDhtDh单排桩内力与变形计算单排桩内力与变形计算柱列式围护结构设计计算步骤2、计算每延米的弯矩、剪力和变形平面弹性地基梁法弹性支座的反力 nannahzzeyhzmbdzydEIhzzedzydEI00004444iiBiyyK0iT单排桩内力与变形计算单排桩内力与变形计算柱列式围护结构设计计算步骤2、计算每延米的弯矩、剪力和变形水平弹簧支座刚度计算bhkKhH单排桩内力与变形计算单排桩内力与变形计算柱列式围护结构设计计算步骤3、换算得到相应单桩的力和变形wpwpwpUUQtDQMtDM桩体配筋与计算桩体配筋与计算柱列式围护结构设计最小配筋率为0.

8、42% ，主筋保护层厚度不应小于50mm。钢箍宜采用 6 8螺旋筋，间距一般为200300mm。每隔15002000mm 应布置一根直径不小于12mm 的焊接加强箍筋，以增加钢筋笼的整体刚度，有利于钢筋笼吊放和浇灌水下混凝土时整体性。钢筋笼的配筋量由计算确定，钢筋笼一般离孔底200500mm。225. 1022sin1sinsinsin3233tsytcmtssycmcAfAfrAfrfM桩体与帽梁及围檩的连接桩体与帽梁及围檩的连接柱列式围护结构设计顶圈梁及围檩与排桩围护体的连接形式有多种，各适应于不同的围护体系，应根据具体的施工条件选择。一般要求灌注桩主筋锚入顶圈梁，顶圈梁宽度应大于灌注桩直

9、径，顶圈梁高设为6001000mm。在设有顶支撑时，应大于顶支撑的竖向尺寸。灌注桩围护体的施工灌注桩围护体的施工柱列式围护结构施工干法施工成孔的主要方法有螺旋钻孔机成孔、机动洛阳挖孔机成孔及选挖钻机成孔。一边挖空，一边排土，无需采用泥浆护壁。湿法施工钻孔灌注桩湿作业成孔的主要方法有冲击成孔、潜水电钻机成孔、工程地质回转钻机成孔及旋挖钻机成孔等。灌注桩围护体的施工灌注桩围护体的施工柱列式围护结构施工湿法施工1.成孔成孔成孔须一次完成，中间不要间断。成孔完毕至灌注混凝土的间隔时间不就大小24h。应进行孔深、孔径、垂直度、沉浆浓度、沉渣深度等测试检查。2.清孔清孔完成成孔后，在灌注混凝土之前，应进行

10、清孔。通常清孔应分2 次进行。第一次清孔在成孔完毕后，立即进行；第2 次在下放钢筋笼和灌注混凝土导管安装完毕后进行。3.钢筋笼施工钢筋笼施工4.水下混凝土施工水下混凝土施工隔水帷幕与灌注桩重合围护体施工隔水帷幕与灌注桩重合围护体施工柱列式围护结构施工止水帷幕与灌注桩重合围护体施工的关键与咬合桩施工类似，即注意相邻的搅拌桩与混凝土桩施工的时间安排和搅拌桩成桩的垂直度。一般而言，搅拌桩施工结束的48 小时内施工灌注桩时易发生塌孔、扩径严重等现象，因此不宜施工灌注桩。但时间超过7d 后，由于搅拌桩强度的增加，施工灌注桩的阻力较大。也要特别注意避免因已施工完成的搅拌桩垂直度偏差较大而造成与钢筋混凝土桩搭接效果不好的情况，甚至出现基坑漏水。止水帷幕的设计施工止水帷幕的设计施工柱列式围护结构施工当地下水有渗流作用时，地下水的作用应通过渗流计算确定。（1）当坑内外存在水头差时，粉土和砂土应进行抗渗流稳定性验算，渗超过临界水力梯度；