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文档简介

第七章明挖基坑支护结构设计

胡华4.1基坑工程概述

基坑是为了修筑建筑物的基础或地下室、埋设市政工程的管道以及开发地下空间(如地铁车站。地下商场)等所开挖的地面以下的坑。基坑支护工程是指在基坑开挖时,为了保证坑壁不致坍塌、保护主体地下结构的安全以及使周围环境不受损害所采取的工程措施的总称。基坑开挖施工有两种,有支护基坑工程和无支护基坑工程。无支护基坑工程一般在场地空旷、基坑开挖深度较浅、。环境要求不高的情况下才采用,如放坡开挖,这时主要考虑边坡稳定和排水问题。随着城市的发展,建筑物基础深度加大,建筑物及地下管线等越来越密集,可施工的空间越来越小,而且有环境的要求,所以现在多采用有支护的基坑开挖施工。随着我国城市化的快速发展,城市地下空间的开发利用在节约土地资源、调节城市土地使用结构、城市现代化基础设施建设、防灾救火和国防建设等方面将发挥越来越重要的作用。可以说,没有城市地下空问的有效开发利用就没有城市的可持续发展,这样也势必带来大规模的深基坑工程问题,也对深基坑开挖与支护提出了更高、更严格的要求;

深基坑工程是基础工程和地下工程施工中的一个古老而又崭新的课题。在中国,20世纪80年代以前我国的高层和多层建筑的地下室多为3m--4m左右深的单层地下室,深基坑工程数量较少。随着我国国民经济和城市建设的高速发展,进入80年代后期以来,为了充分利用地皮,高层、超高层建筑如春笋般拔地而起。由于建筑结构设计、建筑使用功能及人防工程的要求,深基坑开挖深度越来越深,开挖面积也越来越大。如上海金茂大厦,地上88层,塔楼开挖深度达一19.65m,裙房开挖深度也达一15.1m.基坑开挖面积近2万㎡。自90年代以来,大量的城市高层建筑开始出现,一些大城市,如北京、上海、广州地铁工程也相继全面展开。90年代中期以后,各地纷纷组织技术力量进行了深基坑工程技术标准的编制工作。在各地基坑支护技术的工程实施和理论研究的基础上,两本国家行业标准:同时由于基坑工程的区域性、不确定性、个体差异性及复杂性等特点,工程事故仍时有发生。基坑工程中深、大、地面与地下复杂条件下深基坑开挖施工与基坑安全稳定性分析与维护问题己成为当今工程界的热点、难点和重点问题之一。4.2深基坑工程特点(1)深基坑工程具有很强的区域性岩土工程区域性强。如黄土地基、砂土地基、软粘土地基等工程地质和水文地质条件不同的地基中,深基坑工程差异性很大,即使是同一城市不同区域也有差异。由于岩土性质千变万化,地质埋藏条件和水文地质条件极其复杂,造成勘察数据离散性很大,精确度低。因此,深基坑开挖要因地制宜,不能简单地完全照搬经验。(2)深基坑工程具有很强的个性深基坑工程与基坑相邻建筑物、构筑物及市政地下管网的位置、抵御变形的能力、重要性以及周围场地条件有关。因此,对深基坑工程安全等级进行分类、对支护结构允许变形规定统一的标准是非常困难的。(3)基坑工程具有很强的综合性深基坑工程涉及土力学中强度、变形和整体稳定、渗流等基本课题,往往需要综合处理。有的基坑工程土压力引起支护结构的稳定性问题是主要矛盾,有的土中渗流引起土体破坏是主要矛盾,有的基坑周围地面变形是主要矛盾。深基坑工程是岩土工程、结构工程及施工技术相互交叉的学科,是多种复杂因素相互影响的系统工程,是理论上尚待发展的综合性学科。(4)深基坑工程具有较强的时空效应深基坑的深度和平面形状,对深基坑的稳定性和变形有较大影响。在深基坑设计中,要注意深基坑工程的空间效应。软土土体,特别是软粘土,具有较强的蠕变性。作用在支护结构上的土压力随时间变化,蠕变将使土体强度降低,使土坡稳定性减小,故基坑开挖时应注意其时空效应。(5)深基坑工程具有较强的环境效应深基坑工程的开挖,必将引起周围地基中地下水位变化和应力场的改变,导致周围地基土体的变形,对相邻建筑物、构筑物及市政地下管线产生影响,严重的将危及相邻建筑物、构筑物及市政地下管网的安全与正常使用。施工过程中还会产生噪声和浮尘,土方及材料运输会干扰交通,对周围环境和居民生活都有较大影响。(6)深基坑工程工程量大及工期紧深基坑开挖深度一般较大,工程量比浅基坑增加很多。降雨以及开挖土体暴露时间长,都对结构稳定不利。因此,抓紧施工工期,不仅是施工管理上的要求,它对减小基坑变形、周围环境的变形及减少事故都具有特别的意义。(7)深基坑工程质量要求高深基坑开挖的区域也就是将来地下结构施工的区域,有时其支护结构还是地下永久结构的一部分,而地下结构的好坏又将直接影响到上部结构。所以,必须保证深基坑工程的质量,才能保证地下结构和上部结构的工程质量。(8)深基坑工程具有较大的风险性深基坑工程是个临时工程,安全储备相对较小,因此风险性较大。由于深基坑工程技术复杂,涉及范围广,事故频繁,因此在施工过程中应进行监测,并应具备应急措施。深基坑工程造价较高,但一般为临时性工程,业主一般不愿投入较多资金,一旦出现事故,造成的经济损失和社会影响往往十分严重。(9)深基坑工程具有较高的事故率深基坑工程施工周期长,从开挖到完成地面以下的全部隐蔽工程,常常经历多次降雨、周边堆载、振动等许多不利条件,安全度的随机性较大,事故的发生往往具有突发性。据有关资料统计,深基坑工程事故的发生率一般约占基坑工程数量的20%左右,有的城市甚至占30%左右。(10)深基坑工程具有很高的不确定性土体内部物质成分、结构构造、强度特征、应力历史、物理力学性质以及环境、荷载条件等不同使得任一点土性可能都有较大的变异性,其所能提供的土抗力(基床)系数、抗剪强度指标存在很大的离散性:另外,采取土样受扰动而与现场土样不一致;仪器本身存在着一定的精度;统计样本数量少或统计方法本身存在不足,另外还有土性参数间的相关性等,这些因素都使得土性参数具有极大的不确定性。4.3基坑支护结构种类基坑支护工程是指在基坑开挖时,为了保证坑壁不致坍塌、保护主体地下结构的安全以及使周围环境不受损害所采取的工程措施的总称。

4.3.1按基坑支护结构形式分:支护结构水泥土挡墙深层搅拌水泥土桩高压旋喷桩板桩式钢板桩钢筋混凝土板桩型钢横挡板钻孔灌注桩挖孔灌注桩排桩和板墙式现浇地下连续墙预制装配式地下连续墙板墙式排桩式边坡稳定式土钉墙喷锚网逆作拱墙式放坡两个功能:一是挡土;二是止水。基坑支护分两类:支护型——将支护墙(排桩)作为主要受力构件;支护型基坑支护包括板桩墙、排桩、地下连续墙等。在基坑较浅时可不设支撑,成悬臂式结构;当基坑较深或对周围地面变形严格限制时,应设水平或斜向支撑,或锚定系统;形成空间力系是发展方向。加固型——充分利用加固土体的强度。加固型包括水泥搅拌桩、高压旋喷桩、注浆和树根桩等。支护结构名称防水抗渗性能施工特点造价工期对环境影响适宜地质条件1钢板桩咬口好,能止水难打入硬质土层,施工方便快捷能重复利用,一般费用较低较快刚度不够大,变形大;拔除易带十,且施了一振动噪音大软土、淤泥及淤泥质土2地下连续墙防水抗渗性能好需有大型机械设备,施工复杂高慢废弃泥浆易污染环境各种地质、水位条件皆适宜3排桩式需有防水抗渗措施,否则止水性差施工机具简单,施工简便易行较低较快整体性和刚度较地下连续墙差,对环境影响小除砾石层外各种土层皆适宜4深层搅拌水泥土桩好需深层搅拌机械,施工较容易一般较经济较慢墙后土体位移变形较大,且水泥浆易污染环境软土、淤泥质土5悬臂式支护结构差施工简单较省较快应注意支护结构位移变形软土、粘土、砂土等6桩锚支护结构差施工需锚杆机械及灌浆设备造价较高较慢锚杆深入基坑外土层中并灌桨,对周围土层有影响:有噪音粘土、粉土、砂土等,软土与淤泥质土不宜7土钉墙较好占用场地小,施工设备简单,效率高造价低较快施工噪音、振动小:土钉本身变形小,对周边环境影响小砂士、粘土、粉土支护结构类型及其适用范围结构形式适用范围排桩结构稀疏排桩土质较好,地下水位低或降水效果好连续排桩土质差,地下水位高或降水效果差框架式排桩单排桩刚度不能满足变形要求组合排桩结构排桩加挡板排桩桩距较大,利用挡板传递土压并有一定防渗作用排桩加水泥搅拌桩以水泥搅拌桩互搭组成平面拱代替挡板传递土压力,具有较好防涌效果排桩加水泥防渗墙地下水位较高的软土地区排桩或组合排桩加锚杆结构开挖深度较大,排桩或组合排桩结构强度无法满足要求地下连续墙结构与地下室墙体合一,防渗性强,施工场地较小,开挖深度大沉井结构软土地区重力式挡土墙结构具有一定施工空间,软土地区4.3.2按支护结构所处位位置分:壁式挡墙支护、内内支撑和外层拉锚等等三部分。任何一一部分的选型不当当或产生破坏(包包括变形过大),,都会导致整个支支护结构的失败。。1、壁式挡墙支护是保证基坑壁稳定定或形成人造稳定定基坑壁的各种临临时性支护工程措措施。防止坑外的的水渗流进入坑内内,并控制由于坑坑内外水头差造成成的流砂及管涌等等现象。如挡墙结构、支护护墙体、防渗帷幕幕、锚杆、喷锚网网支护、地下连续续墙支护、水泥土土深层搅拌桩;旋旋喷桩、注浆、各各钢管桩、板桩等等各种支护加强桩桩支护等。2、内支撑系统内支护系统是由围围梁、支护杆件以以及立柱等组成的的结构体系,其作作用是同坑底被动动区土体共同平衡衡支护墙体外的主主动区压力(包括括土压力、水压力力及地面荷载引起起的侧压力)。围围梁是一道或几道道沿着支护墙体内内侧设置,把支护护墙体所受的力相相对均匀地传递给给内支护杆件的水水平向梁。支护杆杆件承受着围梁传传来的轴力和弯矩矩。立柱的作用一一方面是承受支护护及施工荷载的重重量,另一方面增增加对支护杆件的的约束(图)3、外层拉锚加固支支护是一种一端固定在在开挖基坑外的稳稳定底层内,另一一端与支护墙相连连接的受拉杆件。。其作用同内支护护系统,它不设置置在基坑内,使基基坑内有宽敞的工工作环境。如土层长锚杆、锚锚索支护,预应力力锚杆与锚索支护护等。4.4施工监测监测是在在基坑工工程施工过程中,,对基坑支护结构构、其周围地层、、附近建筑物、地地下管线等的受力力和变形进行的测测量。目的主要在在于确保基坑工程程本身的安全;对对基坑周围环境进进行有效的保护;;检验设计所采用用参数及假定的正正确性;并为改进进设计、提高工程程整体水平提供依依据。4.5支护结构形式4.5.1壁式挡墙支护形式式(一)钢板桩1.槽钢钢板桩2.热轧锁口钢板桩(二)钢筋混凝土板桩(三)钻孔灌注桩挡墙(四)H型钢支柱(或钢筋混凝土桩支柱)(五)地下连续墙(六)深层搅拌水泥土桩挡墙(七)旋喷桩帷幕墙(八)重力式挡土墙壁式挡墙支护形式(九)SMW工法(十)逆作拱墙式一、钢板桩支护护钢板桩支护是基坑坑支护结构中常用用的一种类型,通通常是由钢板桩支支护墙体(一般兼作防水帷幕)、支撑(或土层层锚杆)组成的防防水挡土体系。两两部分共同作用,,抵抗土压力等外外荷载,维持平衡衡,保证深基坑开开挖施工的顺利进进行。1、根据有无支撑以以及支撑设置的位位置可分成以下三三种类型:(1)悬臂式钢板桩支护护结构:不设置内支撑或土土层锚杆等,基坑坑内施工方便。由由于墙身刚度小,,所以内力和变形形均较大,当环境境要求较高时,不不宜用于开挖较深深的基坑。(2)单层或多层内支撑撑钢板桩支护结构构:设置的内支撑可有有效地减少围护墙墙体的内力和变形形,通过设置多道道支撑可用于开挖挖很深的基坑。但但设置的内支撑对对土方的开挖以及及地下结构的施工工带来较大不便。。内支撑可以是水水平的,也可以是是倾斜的。(3)单层或多层土层锚锚杆钢板桩支护结结构;通过固定于稳定上上层内的锚杆来减减少围护堵体的内内力与变形,设置置多层锚杆.可用于开挖深度较较大的基坑。2.钢板桩支护根据其其型钢的结构构件件形式的不同,可可分成以下两种类类型;(1)槽钢钢板桩这是一种简易的钢钢板桩围护墙,由由槽钢正反扣搭接接或并排组成。槽槽钢长6~8m,型号由计算确定定。打入地下后顶顶部近地面处设一一道拉锚或支撑。。由于其截面抗弯弯能力弱,一般用用于深度不超过4m的基坑。由于搭接接处不严密,一般般不能完全止水。。如果地下水位高高,需要时可配合合用轻型井点降低低地下水位。一般般只用于一些小型型工程。其优点是是材料来源广,施施工简便,可以重重复使用。(2)热轧锁口钢板桩热轧锁口钢板桩的的形式有U型、H型、Z型、一字型和组合合型,。建筑工程程中常用者为前两两种,基坑深度较较大时才用后两种种,但我国较少用用。我国生产的鞍鞍IV型钢板桩为“拉森森式”(U型),其截面宽400mm.高310mm,重77kg/m,每延米桩墙的截截面模量为2042cm'a除国产者外,我国国也使用从日本、、卢森堡等国进口口的钢板桩。近年来由于轧钢技技术的发展,生产产了一些宽度和高高度较大的钢板桩桩,钢板桩的效率率截面模量/重量)大为提高,还有些些采用了高强钢板板代替传统的低碳碳钢,使其用途扩扩大。常用的U型钢板桩,多用于于周围环境要求不不高的深5-8m的基坑。(1)槽钢钢板桩由槽钢并排或正反反扣搭接组成。槽钢长6~8m,多用于深度不超超过4m的基坑。顶部宜设一道支撑撑或拉锚。(2)热轧锁口钢钢板桩其形式有U型、Z型、一字型、H型和组合型。U型Z型一字型如图所示,钢板桩桩截面形式很多,,如U形、H形、Z形、钢管等。其优优点是材料质量可可靠,防水性能较较好,软土中施工工速度快、操作简简单、可重复使用用,占地小,结合合多道支护,可用用于较深基坑。不不足的是价格较贵贵、施工噪音及振振动大、刚度小、、变形大、需注意意接头防水,拔桩桩时容易引起土体体移动导致周围环环境发生较大沉降降。有些钢板桩需需另设咬合装置做做到自防水,否则则还需采取防渗措措施。3、钢板桩支护的特特点1)钢板桩具有以下下主要优点(1).具有一定的挡水能能力(小趾口者挡挡水能力更好):(2).施工简单,工期缩缩短;

(3).对空间的要求:本本身占用场地小,,可以在距红线较较近的地方施工。。

(4).使用钢板桩能提供供必要的安全性而而且(救灾抢险的的)时效性较强;;

(5).使用钢板桩可以不不受天气条件的制制约;

(6).在使用钢板桩的过过程中,能简化检检查材料或系统性性能的复杂程序;;

(7).保证其适应性、互互换性良好,并且且可以重复使用;施工中多以租赁方方式租用,用后拔拔出归还,可多次次重复使用,一般般费用较低。2)-钢板桩具有以下主主要缺点(1)一般的钢板桩刚度度不够大,用于较较深的基坑时支撑撑(或拉锚)工作量大,否则则变形较大;(2)透水性较好的土层层中不能完全挡水水,需注意接头防防水处理;(3)施工噪音及振动大大:(4)拔除时易带土,如如处理不当会引起起土层移动,可能能导致周围环境发发生较大沉降,进进而危害周围的环环境:(5)钢板桩材料本身一一次性投资大4、钢板桩支护在在工程中应用由于钢板桩自身具具有明显的优点,,它在临时性支护护或永久性工程中中应用都非常广泛泛。钢板桩作为临临时性结构常用于于地下建(构)筑物深基坑支护、、桥梁桥墩水中基基础及海岸工程等等的施工围堰;钢板桩作为永久性性结构已广泛应用用于码头、船坞、、船闸闸室墙及大大堤防渗墙等。深基坑施工常受施施工场地限制,不不能放坡开挖,而而需进行垂直开挖挖施工作业。钢板板桩支护结构作为为垂直开挖的一种种极具特点的支护护方法,广泛应用用于高层建筑地下下室、地下铁路、、市政工程、水工工施工围堰等项目目施工中,在工程程实践中已取得了了较好的经济效益益和环境效应热轧锁口钢板桩正反扣接工人(二)钢筋混凝土土板桩如图所示,截面有有矩形凹凸槽结合合、工字型薄壁和和方形薄壁三种形形式。矩形凹凸槽槽结合的截面形式式界面可以做到50cm*50cm左右,壁厚8~12cm,采用预制的现浇浇相结合的制作方方式,此外在板桩桩中间需结合注浆浆来防渗。钢筋混凝土板桩的的优点是比钢板桩桩造价低。缺点是是施工不便、工期期长、施工噪音大大、振动及挤土大大、接头防水性能能差。不宜在建筑筑密集的市区内使使用,也不适于在在硬土层中施工。。钢筋混凝土板桩该板桩截面带企口口,有一定的挡水水作用,顶部设圈圈梁,用后不再拔拔除,永留地基土土中。适于3—6m基坑,但应用较少少。图3-1板桩(三)柱列式灌灌注桩排桩支护1、定义:以钢筋砼砼灌注桩配合土锚锚杆或横向支撑以以减少柱身弯距的挡土结构优点:施工机具简简单,施工简便易易行,造价较低,,工期较快,适用于除砾石石层外的各种土层层。缺点:整体性和刚刚度较地下连续墙墙差,需有防水抗抗渗措施,否则止水性差排桩支护结构按照照支护类型可分为为:1)柱列式排桩支护护:当基坑十质较好、、地下水位较低时时,可利用土拱作作用采取稀疏排列列钻孔灌注桩或人人工挖孔桩进行基基坑支护。2)连续排桩支护:在软土中一般不能能形成土拱,支护护桩应该连续密排排。密排的钻孔桩桩可以互相搭接,,把钻孔桩排连起起来或在桩身混凝凝上强度尚未形成成时,在相邻桩之之间做一根素混凝凝土树根桩也可以采用钢板桩桩、钢筋混凝土板板桩。3)组合式排桩支护护:在地下水位较高的的软土地区,可采采用钻孔灌注排桩桩与水泥土桩防渗渗墙组合等形式。。2、钻孔灌注桩(或或形成挡墙)钻孔灌注桩作为支支护桩的几种平面面布置如图5所示,桩径一般在在600~1200mm。当地下水较低时时,包括间隔排列列在内都无须采取取防水措施。钻孔灌注桩的优点点是施工噪音低、、振动小、对环境境影响小、自身刚刚度和强度较大。。缺点是施工速度度慢、质量难控制制、需处理泥浆、、自防水差、需结结合防水措施、整整体刚度较差。适适用于软土底层,,开挖深度可在5~12m,甚至更深;在砂砂砺层和卵石中施施工慎用。其他如树根桩、挖挖孔灌注桩等与其其相似,钻孔灌注桩挡墙常用Φ600—1000mm,是支护结构中应应用最多的一种。。宜形成排桩挡墙墙,顶部浇筑钢筋筋混凝土圈梁。但但施工难以做到相相切,挡水效果差差。图组合挡土壁图单排与双排桩支护护结构图接头管接头的施工工程序a)开挖槽段;b)吊放接头管和钢筋筋笼;c)浇筑砼;d)拔出接头管;e)形成接头(四)H型钢支柱(钢筋混混凝土桩支柱)、、木挡板支护墙这类支护结构适用用于土质较好、地地下水位较低的地地区。型钢或支柱柱按一定间距打入入,支柱间设木挡挡板或其它挡土设设施。(五)地下连续墙墙1、地下连续墙在所定位置利用专专用的挖槽机械和和泥浆(又叫稳定液、触变变泥浆等)护壁,开挖出一定定长度的深槽后,,插入钢筋笼,并并在充满泥桨的深深槽中用导管浇筑筑混凝土(混凝土从槽底开始始,逐渐向上,泥泥浆也就被置换出出来),最后把把这些槽槽段用特特制的接接头相互互连接起起来形成成一道连连续的现现浇地下下墙,起起截水防防渗、挡挡土或承承重作用用,这就就是地下下连续墙墙。在基坑工工程中,,其平面面布置的的几种形形式如图图所示。。连续墙墙壁厚通通常有60cm、80cm及100cm,深度可可达数十十米。地地下连续续墙的优优点是施施工噪音音低、振振动小、、整体刚刚度大、、能自防防渗、占占地少、、强度大大。缺点点是施工工工艺复复杂、造造价高、、需处理理泥浆。。适用于于软弱底底层,在在建筑密密集的市市区可施施工,常常用于开开挖10m以上深度度的基坑坑,还可可同时作作为主体体结构的的组成部部分。地下连续续墙已是是目前深深基坑的的主要支支护结构构之一。。在地下下结构层层数多的的深基坑坑的施工工非常有有利。地地下连续续墙常是是采用““逆筑法法”的支支护结构构的首选选。2地下连连续墙墙能在世世界范范围内内得到到推广广应用用,主主要由由于下下列突突出的的优点:①适用用于各各种土土质(除岩溶溶地区区和承承压水水头很很高的的砂砾砾层中中不用用其他他辅助助措施施不能能采用用者外外),尤便便于在在软土土中施施工;②墙体刚刚度大大,目目前国国内地地下连连续墙墙的厚厚度可可达0.6-1.3m(国外已已达2.8m).用于基基坑开开挖时时,可可承受受很大大的土土压力力;③可以贴贴近施施工,,对领领近建建筑物物和地地下设设施没没有什什么影影响〔如国外外已有有距原原有建建筑物物只有有几厘厘米而而成功功地进进行地地下连连续墙墙施工工的实实例);④无振动动,无无噪音音,不不必放放坡,,不用用支模模:⑤可在各种复杂杂条件下施工工,如地下埋埋有旧码头等等障碍物,或或如地下连续续墙的平面形形状非常复杂杂(如广州白天宾宾馆的腰鼓形形地下室等);⑥防渗性能好,,由于墙体接接头形式和施施工方法的改改进,使地下下连续墙几乎乎不透水;⑦综合经济效果果较好(单价造价有时时可能很高);⑧深度较深,为为其他施工方方法难以达到到,国外已有有深度达100m的实例。3地下连续墙的缺点:①施工时泥浆作作业影响城市市市容环境,,要处理好废废浆液;②如果施工不当当或地质条件件特殊,可能能出现相邻墙墙段不能对齐齐和漏水的问问题:③作为临时性挡挡土结构,不不够经济;④墙背不够平滑滑等。4地下连续墙的的分类地下连续墙虽虽然己经有将将近50年的历史,但但要严格分类类,仍是很难难的。按成墙方式分分可分为:①桩排式;②槽板式:③组合式。按墙的用途分分可分为:①防渗墙;②临时挡土墙:③永久挡土(承重)墙;④做为基础用的的地下连续墙墙。按墙体材料分分可分为:①钢筋混凝土墙墙;②塑性混凝土墙墙;③固化灰浆墙;④自硬泥浆;⑤预制墙;⑥泥浆槽墙(回填砾石、粘粘土和水泥三三合土):⑦后张预应力地地下连续墙;⑧钢制地下连续续墙按开挖情况可可分为:①地下连续墙(开挖);②地下防渗墙(不开挖)5地下连续墙施工(1)导墙制作导墙作用:在地下连续墙墙成槽前,应应浇筑导墙和和施工便道,,导墙制作必必须精心施工工,导墙质量量的好坏直接接影响地下连连续墙的轴线线和标高,导导墙的作用是是为成槽设备备导向、存储储泥浆稳定液液位,维护上上部土体稳定定和防止土体体坍落,关键键的要求是必必须座于原状状土上。导墙施工顺序序:平整场地测测量放放样挖槽槽浇筑导导墙垫层混凝凝土钢钢筋绑扎立立模板浇浇筑混凝土养养护设设置横向支支撑施工工便道。整个地下连续续墙导墙分为为多段施工每每段施工长度度为60米长左右。导导墙接缝采用用错缝搭接,,并且与地下下连续墙接缝缝错开,由预预留的水平钢钢筋连接起来来,使导墙成成为整体。导墙采用小钢钢模导墙浇筑对撑加固回填土(2)泥浆工艺泥浆作用:首先是护壁作作用;其次是是携渣作用;;再就是冷却却机具和切土土润滑的作用用,减少机具具磨损,延长长机具寿命,,提高挖槽效效率。泥浆制备厂泥浆制备厂内内部泥浆池(3)成槽施工抓斗机进行成成槽施工(4)接头施工地下连续墙各各槽段的接头头采用凹凸型型接头形式,,对地下连续续墙的施工,,接头部位是是个关键工序序。对于接连连幅或闭合幅幅,则必须用用带钢丝刷头头的专用刷壁壁器进行刷壁壁处理,直到到刷壁器上不不沾泥为止。。以确保地下下墙抗渗和抗抗弯要求。升千斤顶接头箱(5)钢筋笼制作两侧设凹凸接接头地下连续墙钢筋笼(注浆管)为控制保护层层的厚度,在在钢筋笼的主主筋上每隔4米设置一道定位器,沿钢筋笼水水平方向每侧侧设两列。钢筋笼吊放最后一节注浆管安装钢筋笼下放钢筋笼放入设计标高后,利用槽钢制作的扁担搁置在导墙上。(6)浇注混凝土水下浇注混凝凝土采用导管管法施工,在在浇注混凝土土时导管应始始终插入混凝凝土中,其埋埋深必须大于于2.0—4.0米,严禁混凝土导导管拔空,以免发生混凝凝土质量问题题。混凝土浇注架架(六)深层层搅拌水泥土土桩挡墙深层搅拌水泥泥土桩挡墙是是用特制的进进入土深层的的深层搅拌机机将喷出的水水泥浆固化剂剂与地基土进进行原位强制制搅拌制成水水泥土桩,相相互搭接,硬硬化后即形成成具有一定强强度的壁状挡挡墙,既可挡挡土又可形成成隔水帷幕。。(七)旋喷喷桩帷幕墙旋喷桩帷幕墙墙是钻孔后,,将钻杆从地地基土深处逐逐渐上提,同同时利用插入入钻杆端部的的旋转喷嘴,,将水泥浆固固化剂喷入地地基土中,形形成水泥土桩桩,桩体相连连形成帷幕墙墙。旋喷桩帷幕墙墙可用作支护护结构挡墙,,也可用于挡挡水。(八)重力式式挡土墙重力式挡土墙墙是一种常用用的挡土结构构,它是依靠靠挡土墙本身身的自重来平平衡坑内外土土压力差。墙墙身材料通常常采用堆砌石石快石料、沙沙袋等重物,,或用水泥土土搅拌桩、旋旋喷桩等形成成墙体(图))。由于墙体体抗拉、抗剪剪强度较小,,因此墙身需需做成厚而重重的刚性墙以以确保其强度度及稳定。重力式挡土墙墙具有结构简简单,施工方方便,施工噪噪音低、振动动小、速度快快、止水效果果好、造价经经济等优点。。缺点是宽度度大,需占用用地基红线内内一定面积,,而且墙身位位移较大。重重力式挡土墙墙主要适用于于软土地区,,环境要求不不高、开挖深深度小于或等等于7m的情况。1、SMW工法就是利用特殊殊多轴搅拌钻钻机在原地层层中切削土体体,同时钻机机前端低压注注入水泥浆液液,与切碎土土体充分混合合形成止水性性较高的水泥泥土柱列式挡挡墙,并在墙墙体中插入H型钢或其他加加强芯材,形形成地下连续续墙体,利用用该墙体直接接作为挡土和和止水结构。。其主要特点点是构造简单单,止水性能能好,工期短短,造价低,,环境污染小小,特别适合合城市中的基基坑工程。SMW工法考虑到不不同形式材料料的工程特性性和力学性质质,克服常规规各种形式围围护结构的弊弊端,结构强强度可靠度高高,具有较大大发展前景。。SMW桩就是SMW围护桩工法。。水泥土搅拌拌桩作为地基基处理和防渗渗帷幕已被广广泛用于地下下工程,而型型钢水泥土搅搅拌复合桩——SMW围护桩作为基基坑围护结构构1976年由日本一家家企业开发并并应用,我国国引进也有十十多年了。SMW挡土墙是先施施工水泥土挡挡墙,最后按按一定的形式式在其中插入入型钢(如H钢),即形成成一种劲性复合围护护结构。:止水好,刚度度大,构造简简单,型钢插插入深度一般般小于搅拌深深度,型钢可可回收重复使使用,成本较较低。SMW适宜的基坑深深度为6~10m,国外开挖深深度已达20m。要求型钢间距距不能过大,,保证水泥土土的强度由受受剪,受压控控制。(九)SMW工法2、SMW工法的特点1)对周围环境影影响小SMW工法施工采用用就地切削土土体、且与水水泥悬浊液充充分搅拌混合合的方法,无无须开槽或钻钻孔,施工噪噪音小,从而而减少了对邻邻近土体的扰扰动,降低对对邻近地面、、道路、建筑筑物、地下设设施的危害。。2)防渗性能好相邻桩体完全全搭接无接缝缝,且水泥土搅拌拌充分均匀,,与传统的地地下连续墙和和钻孔灌注桩桩相比具有更更好的止水性性。3)环保节能施工工水泥悬浊液与与土体充分搅搅拌无废泥浆浆产生,无需需回收处理泥泥浆。少量废废水泥土可以以存放至事先先设置的基槽槽中,限制其其溢流污染;最终将其处处理后可用于于敷设场地道道路,达到降降低造价,消消除建筑垃圾圾公害的目的的。4)适用土层范围围广采用经过改进进的多轴螺旋旋钻机,SMW工法适于从软软弱地层到砂砂、砂砾地层层以及直径在在l00mm以上的卵卵石,甚至风风化岩层等。。如果用预削削孔方法还可可以适用于硬硬质地层或单单轴抗压强度度在60MPa以下的的岩层。5)工期短,投资资省SMW工法就地施工工,一次成墙墙。同地下连连续墙施工相相比,其工艺艺简单、成桩桩速度快,工工期缩短近一一半。在一般般深度20-25m情况下日进进平均8-10m,最高可可达12m;造价方面,,围护结构构本身约为为地下连续续墙的70%左右,,如考虑回回收则可降降至60%。3、SMW工法施工在水泥土搅搅拌桩内插插入H型钢或其他他种类的受受拉材料形形成一种同同时具有受受力和防渗渗两种功能能的复合结结构形式,,即劲性水水泥土搅拌拌法,日本本称为SMW工法。其平平面布置形形式有多种种,如图所所示。SMW工法的优点点是施工噪噪音低、对对环境影响响小、止水水效果好、、墙身强度度高。缺点点是应用经经验不足、、H型钢不易回回收且造价价较高,凡凡适合应用用水泥土搅搅拌桩的场场合均可采采用SMW工法,开挖挖深度可较较大,应用用前景较好好。(a)全位“满堂”;(b)全位“1隔1”(c)全位“1隔2”;(d)半位“满堂”;(e)半位“1隔1”(十)逆作作拱墙挡土土结构在基坑四周周场地都允允许起拱的的条件下,,可以采用用闭合的水平平拱圈来支挡土压力力以围护基基坑的稳定定;拱结构是以以受压力为为主,能更更好地发挥挥混凝土抗抗压强度高高的材料特特性,而且且拱圈支挡挡高度只需需在坑底以以上。这个闭合拱拱圈可以由由几条二次次曲线围成成的组合拱拱圈(曲率不连续续),也可以以是一个完完整的椭圆圆或蛋形拱拱圈(曲率连续)。安全可靠,,每道拱圈圈分别承受受该道拱圈圈高度内的的压力,不不相互影响响;节省工期,,施工方便便;节省挡土费费用,用拱拱圈支护的的费用仅为为用挡土桩桩的40%~60%。而且,基基坑越深,,经济效益益越显著。。逆作拱墙这这种支护结结构截面构构造如图所所示,拱墙墙截面宜为为Z字形,拱璧璧的上下端端加的是勒勒梁;当基基坑较深,,一道Z字形拱墙的的高度不够够时,可由由数道拱墙墙叠合组成成,沿拱墙墙高度应设设置数道勒勒梁;当基基坑边可施施工的场地地狭窄时,,可不加肋肋,但应加加厚拱璧。。拱墙的壁壁厚一般小小于50cm,后壁拱的的壁厚一般般小于70cm。拱墙材料料为强度等等级不低于于C25的钢筋混凝凝土结构。。当基坑深度度较大,壁壁式悬臂挡挡墙的强度度和变形不不能满足要要求时,需需增设支撑撑系统。支撑系统有有基坑内支支撑,基坑坑外拉锚加加固(顶部部拉锚土层层锚杆、长长锚索等))4.5.2内支护(支支撑)结构构及特点1、按材料分分类现浇钢筋混混凝土。截截面一般为为矩形,具具有刚度大大、强度易易保证、施施工方便、、整体性好好、节点可可靠、平面面布置形式式可灵活多多变等优点点。但支护护浇注及其其养护时间间长导致支支护结构暴暴露状态的的时间长,,影响工期期,此外自自重大,拆拆除支护有有难度且对对环境影响响大。钢结构。截截面一般为为单股钢管管、双股钢钢管、单根根工字钢,,组合工字字钢等。安安装和拆卸卸方便、施施工速度快快、课周转转使用、可可加预应力力、自重小小。缺点是是施工工艺艺要求较高高、构造及及安装相对对较复杂、、节点质量量不易保证证、整体性性较差。此外,有的的基坑支护护采用刚支支护及钢筋筋混凝土支支护相结合合的形式,,可各取所所长。2、按布置形形式分类布置方式有有多种,如如图所示。。纵横对支构构成的井字字形。这种布置置形式安全全稳定、整整体刚度大大。缺点是是土方开挖挖及主体结结构施工困困难、拆除除困难、造造价高。此此种形式往往往在环境境要求很高高、基坑范范围较大时时采用。井字形集中中式布置。挖土及主主体结构施施工相对较较容易,缺缺点是整体体刚度及稳稳定性不及及井字形布布置。角支结合对对支。按土及主主体结构施施工较方便便,缺点是是整体刚度度及稳定性性不及井字字形布置的的支护。基基坑的范围围较大以及及坑角的钝钝角太大时时不易采用用。边桁架。挖土及主主体结构施施工较方便便,但整体体刚度及稳稳定性相对对较差。适适用的基坑坑范围不宜宜太大。圆形环梁。较经济、、受力较合合理、可节节省钢筋混混凝土用量量、挖土及及主体结构构施工较方方便。但坑坑周荷载不不均匀,土土性软硬差差异大时慎慎用。竖直向斜支支。优点是节节省立柱及及支护材料料;缺点是是不易控制制基坑稳定定及变形,,与底板及及地下结构构外墙连接接处结构难难处理,适适用于开挖挖面积大而而挖深小的的基坑。便于土方开挖和主体结构施工,但仅适用于周边场地具有拉设锚杆的环境和地质条件开挖面积大、深度小的基坑宜采用;在软弱土层中,不易控制基坑的稳定和变形多采用钢筋混凝土支撑;支撑体系受力条件好;开挖空间大,便于施工多采用钢筋混凝土支撑;中部形成大空间,有利于开挖土方和主体结构施工钢支撑和钢筋混凝土支撑均可布置;支撑受力明确,安全稳定,有利于墙体的变形控制,但开挖土方较为困难平面尺寸不大,且长短边长相差不多的基坑宜布置角撑。它的开挖土方空间较大,但变形控制要求不能很高特点斜角撑直撑桁架圆撑斜撑斜拉锚钢结构支撑撑钢管支撑对撑角撑型钢支撑型钢支撑主主要采用H型钢,用螺螺栓连接,,为工具式式钢支撑,,现场组装装方便,可可重复使用用。钢筋混凝土土支撑有角撑、对对撑、桁架架式支撑,,还有圆形形、拱形和和椭圆形等等形状的支支撑。圆形支撑对撑3、逆作法施工工与支护结结构1)概述逆逆作法施工工技术是高高层建筑物物目前最先先进的施工工技术方法法。据据统计计,我国建建成的高层层建筑累计计已超过1.3亿平方米,高度超过100m的超高层建建筑已超过过200幢。高层建建筑最深的的地下室基基坑为6层,深度-26.2m。国外已达达13层。逆作法是一一项近几年年发展起来来新兴的基基坑支护技技术。它是是施工高层层建筑多层层地下室和和其他多层层地下结构构的有效方方法。在国国外如美、、日、德、、法等国家家,已广泛泛应用,收收到较好的的效果。例如:日本本的读卖新新闻社大楼楼,地上9层、地下6层。采用逆逆作法施工工,总工期期只用22个月,与日日本采用传传统施工方方法施工的的类似工程程相比,缩缩短工期6个月。又如如美国芝加加哥水塔广广场大厦,,75层、高203m,4层地下室,,用18m深地下连续续墙和144根大直径灌灌注桩作为为中间支承承柱,用逆逆作法进行行施工,当当该工程地地下室结构构全部完成成时,主楼楼上部结构构已施工至至32层。虽然逆作法法的施工工工艺和相关关理论都取取得一定成成果,应用用也有一定定的普及,,但目前仍仍作为一种种特殊施工工方法应用用,主要用用于对工程程有特殊要要求,或用用传统方法法施工满足足不了要求求而又十分分不经济的的情况下。。2)原理先先沿建建筑物地下下室轴线或或周围施工工地下连续续墙或其他他支护结构构,同时建建筑物内部部的有关位位置浇筑或或打下中间间支承桩和和柱,作为为施工期间间于底板封封底之前承承受上部结结构自重和和施工荷载载的支撑。。然后施工工地面一层层的梁板楼楼面结构,,作为地下下连续墙刚刚度很大的的支撑,随随后逐层向向下开挖土土方和浇筑筑各层地下下结构,直直至底板封封底。同时时,由于地地面一层的的楼面结构构已完成,,为上部结结构施工创创造了条件件,所以可可以同时向向上逐层进进行地上结结构的施工工。如此地地面上、下下同时进行行施工,直直至工程结结束。3)逆作法法分类(1)全逆作法法:利用地地下各层钢钢筋混凝土土肋形楼板板对四周围围护结构形形成水平支支撑。楼盖盖混凝土为为整体浇筑筑,然后在在其下掏土土,通过楼楼盖中的预预留孔洞向向外运土并并向下运入入建筑材料料。((2)半逆作法法:利用地地下各层钢钢筋混凝土土肋形楼板板中先期浇浇筑的交叉叉格形肋梁梁,对围护护结构形成成框格式水水平支撑,,待土方开开挖完成后后再二次浇浇筑肋形楼楼板。((3)部分逆作作法:用基基坑内四周周暂时保留留的局部土土方对四周周围护结构构形成水平平抵挡,抵抵消侧向压压力所产生生的一部分分位移。((4)分层逆作作法:此方方法主要是是针对四周周围护结构构,是采用用分层逆作作,不是先先一次整体体施工完成成。分层逆逆作四周的的围护结构构是采用土土钉墙。4)工艺特特点逆作法的优点(1)可使建筑筑物上部结结构的施工工和地下基基础结构施施工平行立立体作业,,在建筑规规模大、上上下层次次多时,大大约可节省省工时1/3。

(2)受力良好好合理,围围护结构变变形量小,,因而对邻邻近建筑的的影响亦小小。((3)施工可少少受风雨影影响,且土土方开挖可可较少或基基本不占总总工期。((4)最大限度度利用地下下空间,扩扩大地下室室建筑面积积。((5)一层结构构平面可作作为工作平平台,不必必另外架设设开挖工作作平台与内内撑,这样样大幅度削削减了支撑撑和工作平平台等大型型临时设施施,减少了了施工费用用。((6)由于开挖挖和施工的的交错进行行,逆作结结构的自身身荷载由立立柱直接承承担并传递递至地基,,减少了大大开挖时卸卸载对持力力层的影响响,降低了了基坑内地地基回弹量量。逆作法存在在的不足,如逆作法法支撑位置置受地下室室层高的限限制,无法法调整高度度,如遇较较大层高的的地下室,,有时需另另设临时水水平支撑或或加大围护护墙的断面面及配筋。。由于挖挖土是在顶顶部封闭状状态下进行行,基坑中中还分布有有一定数量量的中间支支承柱和降降水用井点点管,目前前尚缺乏小小型、灵活活、高效的的小型挖土土机械,使挖土的难难度增大。。但这些技技术问题相相信很快会会得到解决决。封闭状态下下的环境进进行施工,,作业环境境较差;大大型机械设设备难于进进场;地下结构中中墙柱的混混凝土接搭搭质量较难难控制;;控制导柱柱的垂直度度和承载力力较难;逆逆作法侧向向刚度较封封闭式的小小,施工中中应采取措措施,防止止一侧连续续墙的过大大变形。日本读卖新新闻社大楼楼逆逆作法法施工地上9层,,地下6层层,总工期期只用了222个月,,比常规方法法缩短了66个月。该该工程用2.0m大直径钻孔灌注注桩作为中中间支承柱柱,L=330m,共用35根。。立柱立柱在逆作作施工中具具有无法取取代的重要要性,立柱柱设计和计计算,为逆逆作法设计计的主要内内容:1)立柱位置的的设置2)立柱负担担荷载的计计算3)允许应力力的决定4)立柱桩桩的设计按按灌注桩进进行。5)上部结结构体加固固设计6)立柱的的设计7)柱脚根部插入入部分的设计。逆作法施工,以地地面层的梁板结构构是封闭还是敞开开分为“封闭式逆逆作法”和“开敞敞式逆作法”。。我国第一个按“封封闭式逆作法”施施工的试点工程是是上海基础工程科科研楼,地上5层层,地下2层。另一个为上海电信信大楼地下室工程程采用了“开敝式式逆作法”旋工((该工程地下3层层,地上17层),在南京夫子子庙地下商场也采采用过该方法施工工。4.5.3外加固支护1、锚杆与锚索支护护1)锚杆与锚索锚杆作为地下工程程和岩石边坡的主主要支护形式之一一,对土木工程稳定性性的维护起着重要要作用,尤其是在节理裂隙隙岩体中,锚杆对岩体的加固固作用十分明显。。锚杆支护是以锚锚杆为主体的支护护结构的总称。它它包括锚杆、锚喷喷、锚喷网等支护护形式。自自1912年,德国谢列兹矿最先先采用锚杆支护井井下巷道以来,锚杆支护以其结构构简单,施工方便、成本低低和对工程适应性性强等特点,在土木工程(包括采矿工程)中得到了广泛应用用。三峡工程大坝坝施工中使用了大大量锚杆(索)维护开挖的边坡、、岩壁。煤矿开采采中,每年新掘的锚喷支支护的井巷工程长长达2000

km。但是,锚杆支护作用理论论的研究落后于其其工程应用是不争争的事实,使得现在锚杆支护护设计中,还多采用技术要求求低、成本低和管管理容易的工程类类比的经验方法。。2)锚杆类型及特点点如图所示,土层锚锚杆体系由围梁、、托架及锚杆三部部分组成。腰梁可可采用工字钢、槽槽钢或钢筋混凝土土结构,托架材料料为钢材或钢筋混混凝土,锚杆由锚锚杆头部、拉杆及及锚固体三部分组组成,锚杆头部将将拉杆与支护墙牢牢固地连接起来,,使支护结构承受受的土侧压力可靠靠地传递到拉杆上上去并将其传递给给锚固体,锚固体体将来自拉杆的力力通过摩擦阻力传传递给地基稳固的的地层中去。土层锚杆的优点是是基坑开敞,坑内内挖土及地下主体体结构施工方便,,造价经济。适用用于基坑周围有较较好土层以利于锚锚杆锚固,锚杆施施工范围内无障碍碍物,周围环境允允许打设锚杆等条条件。缺点是稳定定性及变形依赖于于锚固的效果。基坑预应力锚杆支支护重庆市高切坡预预应力锚索支护2土钉支护“土钉”源自法文文,英文翻译为Soil

Nailing

,在国外又被称为原原位加筋横向支撑撑系统

。国内使使用土钉时常将其其称为砂浆锚杆,土钉支护也被称为为锚钉支护或喷锚锚网支护。土土钉是国国外先发展起来的的边坡支护技术,由于土钉一般是通通过钻孔、插筋、、注浆来完成的,因此也被国内岩土土工程界称为砂浆浆锚杆,土钉支护也被称为为锚钉支护或喷锚锚网支护。““复合合土钉”是近年来来在我国沿海地区区发展起来的复合合型土钉支护。其其背景是我国沿海海地区经济建设活活跃但多数城市地地层条件差,而普通土钉支护不不能适用于不良地地层。在工程实践践中,我国广大科技人员员在土钉支护的基基础上因地制宜的的采用多种支护形形式共同作用,以弥补普通土钉支支护在防水、变形形、强度等方面的的不足。土钉支护结构土钉支护是以土钉钉为主要受力构件件的边坡支护技术术,它由密集的土土钉群、被加固的的原位土体、喷射射混凝土面层和必必要的防水系统组组成。如图7-11所示。土钉是用来加固或或同时锚固现场原原位土体的细长杆杆件。通常采用土土中钻孔、放入变变形钢筋并沿孔全全长注浆的方法做做成。土钉依靠于于土体之间的界面面粘结力或摩擦力力,在土体发生变变形的条件下被动动受力,并主要承承受拉力作用。土土钉也可采用钢管管、角钢等作为钉钉体,采用直接击击入得方法置入土土中。土钉墙是一种较新新式的结构物,它它主要由“钉”((即锚杆)、混凝凝土面板(挂网喷喷射混凝土)、锚锚板组成。土土钉墙的工作原理是通过规则排列的的锚杆(“钉”))、面板、锚板将将边坡一定范围内内的土体进行原位位加固,形成一种种复合结构式的墙墙——土钉墙,墙后土压压力由土钉墙承担担。土土钉墙主要适用于风化破碎较严重的的岩石边坡,也可可用于粉土、砾石石和砂土边坡。承承受土压力一般,,其最大优点是从上往下逐层开开挖土石方并及时时对边坡进行封闭闭加固,能有效减减少边坡因开挖临临空而带来的应力力释放,使边坡保保持原来的稳定结结构,避免坍塌。。土钉墙由被加固土体、放置在土中的土钉体和喷射砼面板组成,形成一个以以土挡土的重力式挡土墙。土钉墙自上而下施工,步步步为营,土钉墙墙是靠土钉的相互互作用形成复合整体作用。土层锚杆的失效影响较大,,不应用于没有临临时自稳能力的淤淤泥、饱和软弱土土层。土钉墙构造要求:

①施工程序序为:成孔-清孔孔-置筋-注浆--喷射第一层细石石混凝土-装挂钢钢丝网-喷射第二二层细石混凝土;;

②第一层细细石混凝土厚7~10cm,第二层细石混凝土土厚8cm。图土钉墙应用领域a)托换基础;b)竖井的挡墙;c)斜面的挡土墙d)斜面稳定;e)和锚杆并用的斜面面防护4.6基坑支护设计依据据4.6.1相关规范规程基坑工程根据其重重要性分成若干个个等级,各地区的的划分标准不尽相相同。不同等级的的基坑设计时其安安全系数、变形控控制标准等要求是是不一样的。我国目前已有正式式颁布的中华人民民共和国行业标准准《建筑基坑支护技术术规程》等有关基坑支护工工程的规范规程。。部分地区已有各各自的地区规程,,这些基坑工程的的设计规程规范以以及钢结构、钢筋筋混凝土结构以及及地基基础设计规规范等,这些规程程规范也是进行基基坑支护工程设计计的重要依据。4.6.2地质勘查资料1、工程地质资料场地土层分布情况况、层厚、土层描描述、地质剖面以以及土层物理力学学性质指标的掌握握是进行基坑方案案选择和进行基坑坑稳定性、内力变变形计算时不可缺缺少的依据。2、水文地质资料场地地层中地下水水文条件在设计前前应查清,如地下下水位、承压水等等情况,因为流砂砂、管涌、渗流等等产生均与水文地地质条件有关。4.6.3工程环境条件周围环境条件是选选择方案、确定支支护结构位移、基基坑稳定安全系数数控制标准等工作作的重要依据,一一般应掌握如下几几方面的周围环境境资料。1.邻近构筑物情况应掌握邻近建筑物物分布情况、结构构形式、质量情况况、基础状况及建建筑红线位置等。。2.周围道路情况应掌握周围道路的的交通情况、路基基情况、路面情况况等。3.周围管线情况应掌握以下管线情情况:(1)地下管道煤气、上水、下水水等管道的使用功功能、位置、埋深深、大小、构造及及接头等情况。(2)电缆线地上、地下电缆的的埋设、架设及其其使用等情况。4.浅层地下障碍物情情况特别在市区,浅层层地层往往有地下下障碍物,如旧建建筑物的桩或基础础、废弃人防工程程、地下室、工业业或建筑垃圾等,,这些障碍物分布布复杂,应充分掌掌握、以免造成停停工、修改设计及及事故隐患等。4.6.4主体结构设计资料料用地红线图、建筑筑平面图、剖立面面图、地下结构图图以及桩位布置等等式确定支护结构构类型、进行平面面布置、支护结构构布置、立柱定位位等必不可少的资资料。4.6.5场地施工条件在考虑基坑支护方方案、确定控制标标准时,应充分注注意到场地的施工工条件、如场地为为施工提供的空间间、施工允许的工工期、环境对施工工的噪音、振动、、污染扥格的允许许程度以及当地施施工所具备的施工工设备、技术等条条件。4.7重力式混凝土挡墙墙设计4.7.1设计内容深度1.墙体宽度墙体宽度和深度的的确定与基坑开挖挖深度、范围、地地质条件、周围环环境、地面荷载以以及基坑等级有关关。初步设计时可可按经验确定,一一般墙宽可取为开开挖深度的0.6~0.8倍。坑底以下插入入深度可取为开挖挖深度的0.8~1.2倍。初步确定墙体宽度度和深度后,要进进行整体圆弧滑动动、抗滑、抗倾覆覆、墙体结构强度度以及抗渗验算,,验证是否满足要要求。2宽度方向布桩形式式最简单的布置形式式就是不留空挡,,打成实体。但这这样做较浪费,为为节约工程量。常常做成格栅式。3.墙体强度采用42.5Mpa普通硅酸盐水泥,,水泥土支护体的的强度要求龄期一一个月的无侧限抗抗压强度不小于0.8Mpa。掺入外掺剂具有有改善土性、提高高强度、节约水泥泥、促进早强、缓缓凝或减水等作用用,外掺剂的使用用与水泥品种、水水灰比、气候条件件等有关,选用时时应有一定经验或或事先进行室内试试块实验。粉煤灰灰是具有较高活性性和明显的水硬性性的工业废料,可可明显提高水泥土土强度及早期增长长速度。4.其他加强措施1)坑底加固有的场地基坑边与与建筑红线之间距距离有限,不能满满足正常的搅拌桩桩宽度的要求,这这时可考虑减少坑坑底以上搅拌桩宽宽度,加宽坑底以以下搅拌桩宽度,,因为这部分搅拌拌桩可设置于底板板以下,从而增强强了稳定性,同时时能提高被动区抗抗力。2)墙身插毛竹或钢钢筋插毛竹时,毛竹的的小头直径宜不小小于5cm,长度宜不小于开开挖深度,插毛竹竹能减少墙体位移移和增强墙体整体体性;插钢筋时,,钢筋长度一般为为1~2m,由于钢筋与水泥泥土接触面积小,,所能提供的握裹裹力有限,但施工工方便。3)强顶现浇混凝土土路面厚度不小于150mm,内配置双向钢筋筋网片,不但便于于施工现场运输,,也利于加强墙体体整体性,防止雨雨水从墙顶渗入挡挡墙格栅而损坏墙墙体。4.7.2土压力计算土压力力作用于重力式水泥泥土挡墙上的侧压压力可按朗肯土压压力理论计算,即即假设墙面竖直光光滑、墙后土面水水平、土体处于极极限平衡状态。地地下水位以下的土土体侧压力有两个个计算原则,即水水土合算和水土分分算。1.水土分算原则水土分算原则是分分别计算土压力和和水压力,两者之之和即总的侧压力力。这一原则适用用于土的渗透性较较好的土层,如砂砂土、粉土和粉质质粘土。按水土分算分算原原则计算土压力时时,采用有效重度度。从理论上讲采采用有效抗剪强度度指标是正确的,,但当前工程地质质勘查报告中极少少提供有效抗剪强强度指标。通过一一些工程的实测,,近似地可以采用用三轴的固结不排排水或固结快剪试试验峰值指标来计计算土压力。计算水压力时应按按支护墙体的隔水水条件和土层的渗渗流条件,先对地地下水的渗流条件件作出判断,,区区分地下水处于静静水无渗流状态还还是地下水发生绕绕防渗帷幕底的稳稳定渗流状态,不不同的状态采用不不同的水压式分布布模式。2.水土合算原则水土合算原则适用用与不透水的粘土土层,并采用天然然重度。水土合算原则的墙墙上作用力比水土土合算的大,因此此设计的墙体结构构费用高,而有些些土层一时难以确确定其透水性时,,则需从安全使用用和投资费用两方方面做出判断。对于地基土成层、、墙后有无穷分布布或局部超载、墙墙后土面倾斜等情情况下的土压力计计算可参阅有关文文献。4.7.3基本验算在初步确定了墙体体的宽度、深度、、平面布置及材料料之后,应进行下下列计算,以验算算设计的挡土墙是是否满足变形、强强度及稳定性等要要求。重力式水泥土挡墙墙的验算主要有以以下一些内容:(1)抗倾覆验算;(2)抗滑验算;(3)抗渗验算;(4)整体圆弧滑动稳定定验算;(5)墙体结构强度验算算。计算简图见图7—12。1.抗倾覆验算抗倾覆验算常以绕绕墙趾A点的转动来分析,,计算公式为(7—1)式中:---抗倾覆安全系数,,一般要求不小于于1.2;B----支护墙的宽度,m;W----支护墙自重,KN;---墙体平均重度,一一般为18~19N/m3,---主、被动土压力的的合力。Kpa;,---主、被动土压力合合力作用线距离墙墙底的距离,m。2.抗滑验算抗滑验算指墙体沿沿支护墙底面的抗抗滑验算,其验算算公式为(7-2)式中:——墙底抗滑安全系数数,一般要求不小小于1.2;、——墙底土层的黏聚力力(kPa)、内摩擦角(。。);注意不宜采用以下下公式计算抗滑安安全系数(7-3)因为当搅拌桩插入入深度大时,常常接近于,,计算得到的的安全系数偏大,,不安全。3.抗渗验算由于基坑开挖时要要求坑内无积水,,坑内外将存在水水头差。当坑底下下为砂土时,需验验算墙角渗流向上上溢出处的渗流坡坡降,防止出现流流砂现象;当坑底底为黏性土层而其其下有砂土透水层层时,也需进行渗渗流验算。抗渗验算可采用大大卫登可夫和弗兰兰克的分段来计算算,以平面渗流为为出发点,具体可可参见《土木原理与计算》。不透水层深度取无无明显夹砂层的黏黏土或粉质黏土层层深度,见图7-13,当H>0.9T1时,取H=0.9T1;当D>0.9T2时,取D=0.9T2。(1)对于一般地下沟槽槽开挖工程,可按按平面渗流考虑。。见图7-14,由及及,,可查出阻力系系数,再由和和查查的阻力力系数,,然后按下式计算渗入的单宽流流量(7-4)式中:——支护墙体单位宽度度的渗流量,——土竖直向渗透系数数,——坑外地下水位至坑坑底的距离,出口段A1点的水头(7-5)出口段平均渗透坡坡降,应满足抗渗渗安全要求7-6)式中:——抗渗安全系数,当当墙底为砂土、砂砂质粉土或有明显显的砂性土夹层时时取3.0,其他土层取2.0;——出口段平均渗透坡坡降;——临界坡降。取1.0.(2)对于圆形基坑。。渗入基坑的单宽宽渗流量和墙底出出口处溢出水头的的计算式为:(7-7)(7-8)(3)对于方形基坑,,每边中点墙体溢溢出水头的计算式式为基坑角点墙体溢出出水头的计算式为为(7-11)(4)对于长方形基坑,,可按方形基坑计计算。当长宽比接接近或大于2时,长边中点的溢溢出水头可按平面面渗流考虑。(5)对于多边形基坑,,可近似按圆形基基坑计算。当支护墙体大哥排排桩的长度不同时时,可采用最长一一排的桩长进行抗抗渗验算。4.整体圆弧滑动稳定定验算水泥土挡墙常用于于软土地基,整体体稳定验算是一项项重要的验算内容容。可以采用瑞典典条分法,按圆弧弧滑动面考虑并采采用等代重度法考考虑渗流力的作用用,土体抗剪强度度可采用总应力法法计算。计算公式:式中:——圆弧滑动稳定安全全系数,应根据经经验确定,无经验验取1.3;、——第i土条圆弧面经过的的土的黏聚力合内内摩擦角;——第i土条滑弧中点的切切线和水平线的夹夹角;——第i土条沿圆弧的弧长长;——第i土条处的地面荷载载;——第i土条宽度;——第i土条重量。一般最危险滑动面面取在墙底以下0.5~1.0m,滑动圆圆心位置置一般在在墙上方方,靠近近基坑内内侧。按按式(7-12)通过试试算找出出安全系系数最小小的最危危险滑动动面,相相应的安安全系数数即为整整体圆弧弧滑动稳稳定安全全系数。。验算挡墙墙滑弧安安全系数数时,可可取墙体体强度指指标,当水泥土土无侧限限抗压强强度时时,可可不计算算挡墙滑滑弧安全全系数。。上述计算算可通过过编制程程序来实实现。5.墙体结构构强度验验算

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