地下建筑工程施工技术教案

绪论一．地下建筑施工课程的任务、特点地下工程是埋于岩土介质中的构造物应依据工程地质与水文地质条件，综合考虑以下因素：地下工程的类型、规模、构造形式；开挖深度、降水排水条件、施工季节；周边环境、工程阅历、工程造价；做到因地制宜、因时制宜,选用适宜的地下工程施工方法与施工技术,以取得以下效果:安全牢靠、质量保证、便利施工、技术先进、经济合理.地下建筑施工特地争论各类地下工程、根底工程的：施工方法施工工艺施工技术本课程的任务:不但要求学习、把握地下建筑施工技术，而且要求能够争论各类地下工程的二．地下建筑施工技术概要一般地下工程:高层建筑地下室常用地下工程施工方法：明挖法暗挖法明暗结合开挖法明挖法有：〔大开挖〕法、重力式水泥土墙法、高压旋喷法、土钉墙法、深基坑施工法、沉井法。暗挖法有:盾构法；顶管法;矿山(暗挖隧道)法明暗结合开挖法有：逆作法；沉管法;箱涵法其中逆作法又分为:全逆作法、半逆作法、盖挖法三．学习本课程需要留意的几个问题：1．本课程着重争论地下工程：有其特点，应留意它们各自的适用场合。2．要求把握一般地下工程常用的施工方法和施工技术；了解国内外施工领域的技术和进展动态；具有独立分析和解决地下工程施工技术问题的初步力量.3．地下建筑施工技术涉及面广，实践性强，技术进展快速，要求坚持理论联系到施工现场去参观,积存实践的感性学问。§1.1概述大开挖土方工程:指不承受支撑形式而承受直立或放坡施工方法进展开挖的基坑工程,有时又称放坡基坑开挖。开挖深度不大：一般小余10m深。:坑内无支撑便利大型机械与主体构造施工施工速度快、本钱低:边坡开挖深度和坡度H，坡度用坡角或高宽比表示定性安全系数越低，变形越大。大开挖基坑工程的施工内容包括:施工组织设计；基坑降水和边坡加固的方法;基坑土方开挖§1.2施工组织设计施工组织设计的任务:,提出施工的具体方法和实施途径，保证工程按质如期完成。施工组织设计主要包括如下内容：选择合理的土方开挖方案、施工方法和施工设备;对建筑工地进展总平面规划大开挖基坑施工的土方开挖方案：主要指边坡稳定计算、基坑降水方案、土方开挖的行进路线和边坡加固方法。土方开挖的施工方法：选择施工设备依据施工方法,选择合理的施工机具,提高挖土的机械化水平,缩短工期施工平面图设计内容应包括：地上和地下原有建筑物和构筑物；地上和地下拟建建筑物和构筑物;为施工效劳的临时设施。§1。3边坡稳定性计算和边坡失稳防止措施基坑边坡主要的破坏形式：沿近似圆弧的滑动面破坏;沿近乎平面的滑移。边坡失稳有如下几种缘由可能导致边坡原来受力平衡状态失去平衡:受荷；土体抗剪强度降低；动、静水压力的作用。边坡稳定性计算的目的：确定边坡的主要系数、放坡坡度等边坡失稳的防止措施：边坡修坡；设置边坡护面；边坡坡脚抗滑加固。§1。4流砂、管涌的防止和基坑降水措施流砂和管涌是基坑土方工程施工需要防止的两大危害流砂:当水力梯度大于临界值管涌：当土层主要由粗细相差较大的两类土粒组成时防止流砂和管涌的措施：设置防渗帷幕，增大渗径，削减水力梯度;水下挖土，削减水力梯度；人工降低地下水位。大开挖基坑的降水一般有两种途径:明排法人工降水法§1.5土方开挖施工放坡开挖的方法：人工开挖：劳动强度大；小型机械开挖：施工空间受限制状况下；大型机械开挖：工作效率高。机械挖土：正向铲挖土机开挖:正向开行、侧向开行；反向铲挖土机开挖：沟端开行、沟侧开行；索铲挖土机开挖；合瓣〔抓斗〕挖土机开挖。深基坑工程施工是地下工程施工技术的重要组成局部§2。1概述深基坑工程：通常基坑开挖深度大于等于7.0m深基坑工程作用：给地下构造放开开挖制造条件;建筑物地下构造的一局部。基坑安全等级：一级二级三级§2。2基坑支护构造类型与选择支护构造分类：挡土构造和支撑构造两类支护构造类型：钢板桩、钢管桩、H型钢桩加横挡板、钢筋混凝土预制板桩、钻孔(挖孔)灌注桩围护墙;地下连续墙；水泥土墙;高压旋喷桩；钻孔灌注桩与水泥搅拌桩相结合；劲性水泥土墙；外拉锚；土钉墙；沉井；沉箱。支撑构造类型：内支撑：型钢撑、钢管撑、钢筋混凝土撑、围檩、立柱等；外支撑：拉锚和土锚§2.3基坑稳定性验算基坑抗整体滑动失稳验算；基坑抗隆起验算；基坑抗管涌验算；基坑抗承压水稳定验算§2。4钢板桩支护构造施工钢板桩施工预备:柱帽、转角桩的制作钢板桩打入方法：单桩打入法;双层围檩法;屏风打入法。钢板桩的拔除:两种拔桩方法：振动锤拔桩法、重型起重机与振动锤共同拔桩法钢板桩打入的允许偏差钢板桩施工常遇问题与对策§2。5钻孔灌注桩支护构造施工施工机械:干作业成孔机械;湿作业成孔机械.干作业成孔钻孔灌注桩施工工艺湿作业成孔钻孔灌注桩施工工艺§2.6挖孔桩支护构造施工人工挖孔桩施工安全：重视操作人员的人身安全§2.7水泥土墙支护构造施工深层搅拌桩水泥土墙施工工序:重复上、下搅拌、清洗、移位至下一根桩。§3.1概述土构造沉井的应用:(油)库、人防掩蔽所、盾构拼装井、船坞坞首、桥梁墩台根底、取水构筑物、污水泵站、矿用竖井、地下车道与车站、地下建(构〕筑物的围壁、大型深埋根底等等沉井在施工中具有的独特优点：占地面积小;不需要围护;挖土量小；对邻近建筑物的影响比较小；操作简便，无需特别的专业设备.§3.2沉井的分类与构造沉井按制作材料分类：混凝土、钢筋混凝土、钢、砖、石沉井按平面外形分类：圆形单孔沉井；方形单孔沉井;矩形单孔沉井；矩形双孔沉井;椭圆形双孔沉井;矩形多孔沉井。沉井按竖向剖面外形分类：圆柱形沉井；阶梯形沉井;锥形沉井。:井壁、刃脚、内隔墙、上、下横梁及框架、井孔、封底§3。3沉井施工沉井施工前的淮备工作对施工场地进展勘察生疏工程地质、水文地质、施工图纸等资料敷设水电管线、修建临时道路、平坦场地，即三通一平搭建必要的临时设施，集中必要的材料、机具设备和劳动力应事先编制施工组识设计与施工方案沉井施工的淮备工作地质勘查和制定施工方案；不开挖基坑制作沉井；开挖基坑制作沉井；地基处理后制作沉井；人工筑岛制作沉井；3．沉井下沉与抗浮稳定验算4．沉井制作：刃脚支设；沉井壁制作；单节式沉井混凝土的浇筑；多节式沉井混凝土的浇筑；沉井制作与下沉的挨次：一次制作,一次下沉；分抑制作，屡次下沉；分抑制作,一次下沉。沉井下沉方法：排水下沉和不排水下沉排水下沉常用的排水方法：明沟直接排水方法；井点系统降水;井点与明沟排水相接合的方法。下沉挖土方法：排水下沉挖土方法和不排水下沉挖土方法沉井的关心下沉方法：射水下沉法；触变泥浆护壁下沉法；抽水下沉法；井外挖土下沉法；压重下沉法；10．沉井封底：排水封底；不排水封底;导管法灌注沉井水下封底混凝土。沉井施工机具：双瓣抓土斗;四瓣抓土斗；空气吸泥机；压缩空气管。§3。4沉井施工引起土体移动的分析与计算沉井施工引起土体移动的因素:,使井底土体失去三维平衡条件,引起井底土体移动；由于井壁外预留空隙，引起井周土体移动；由于沉井在下沉中常常纠偏，扰动土体，引起土体移动；井底流砂引起土体的移动；井底承压水引起土体的移动；2．井底流砂引起土体移动的分析3．井底承压水引起土体移动的分析§4.1概述地下连续墙：刚度大,既挡土又止水,施工时噪音低,无振动,无挤土，可适用于各类地层,也可使用于逆作法施工§4.2地下连续墙的施工简述与工艺流程地下连续墙的施工由多种工序组成,施工内容包括：预备工作和墙体施工§4.3地下连续墙施工施工预备导墙施工泥浆护壁成槽施工钢筋笼施工导墙的作用：划分挖槽位置，掌握施工精度,支挡侧向土压力，容蓄泥浆护壁泥浆的作用：护壁；携渣;冷却机具;切土润滑.8．外加济按其功能分为下面四类：加重型、增粘型、分数型和防漏型成槽施工：槽段长度确定；成槽挨次：顺槽法和跳槽法；槽段平面外形和接头位置10．地下连续墙的接头形式：施工接头、构造接头11．施工接头：直接连接构成接头；接头管接头;接头箱接头;隔板式接头。构造接头：直接连接接头;间接接头：预埋连接钢板、预埋剪力块和预埋钢筋连接器.§4.4地下连续墙的施工机具设备索式斗体推压式导板抓斗中心提拉式导板抓斗导杆液压抓斗§4.5地下墙施工常遇问题与处理对策§4。6地下连续墙施工质量标准§5。1概述1．施工挨次与顺作法相反:从上往下依次开挖和浇筑构造主体2．逆作法分为：全逆作法和半逆作法全逆作法：地上、地下同时进展立体穿插施工半逆作法：地下构造从上往下施工，地上构造不能与地下构造同时施工顺作法的施工挨次：挡墙、支撑、开挖、底板、从下往上浇筑构造主体顺作法支撑：型钢支撑、钢管支撑、钢筋混凝土支撑和土锚逆作法支撑：地下构造主体的粱、板作为支撑逆作法的优点：由于地下构造本身作为支撑,位减小,降,减小了对周边环境的影响，有利于保护邻近建〔构)筑物；逆作法适用于任何不规章外形平面或大平面；由于最先筑好顶板，地下、地上构造可以同时施工，缩短了工程的施工总工期；一层构造平面可作为工作平台,不必另外架设开挖工作平台与内撑,这样大幅度削减了支撑和工作平台等大型临时设施，削减了施工费用。至地基,削减了大开挖时卸载对持力层的影响，降低了基坑内地基回弹量；逆作法的缺点：需要设临时立柱及立柱桩,增加了施工费用；且由于支撑为建筑构造本身,自重大，为防止不均匀沉降，要求立柱具有足够的承载力。,节点构造简单,施工难度大。顶板承受加强措施。地下工程在楼板的掩盖下进展施工,闭锁的空间使大型机械设备难于进场，作业不便，施工难度大。在逆作施工的各个阶段浇注的混凝土都分有先浇和后浇,产生的交接处(缝〕,不仅给施工带来不便,而且为保证构造、防水等问题，给施工打算及质量治理提出了很高的要求。逆作法的施工的适用范围：逆作法常用于埋藏较深的地下(根底〕工程的施工，可适用于各类土层条件，地铁车站等工程。§5。2逆作法施工挨次与工艺流程逆作法的施工挨次逆作法的施工工艺流程§5。3逆作法施工中间支撑柱(桩)的施工中间支撑柱(桩〕的作用:将上部构造及其承重的荷载传递给地基地下室构造常用的浇筑方法有两种：利用土模浇筑粱板；利用支模方式浇筑粱板.4．施工缝处的浇筑方法有三种:直接法；充填法；注浆法。§6.1概述盾构法是地面以下暗挖隧道的一种施工方法盾构法建筑的隧道主要用于:水底大路隧道;地铁区间隧道;电力电讯隧道;市政管线隧道；进水排水隧道。断面形式:圆形、矩形、马蹄形、双园形、多园形盾构法施工的优点：地面作业少，隐蔽性好,噪音、振动引起的公害小；费用和技术难度根本不受覆土深浅的影响；隧道施工可完全不影响航道通航和地面建筑与市政管线正常使用不受气候影响;施工自动化程度高、劳动强度低、施工速度快；适用于各类软土地层和软岩地层的隧道施工盾构法施工的缺点：不能完全防止盾构施工区域内的地表变形；盾构一次掘进长度有限；0.5Ds时，盾构开挖面土体稳定较困难；施工人员易患减压病的危急；20D时，盾构转向比较困难.§6.2盾构的构造、分类与选型盾构的根本构造:盾壳：切口环局部、支撑环局部、盾尾局部;推动系统：液压设备，盾构千斤顶；正面支撑系统：千斤顶、刀盘面板、网格类；衬砌拼装系统：举重臂，真圆保持器；液压系统：为千斤顶、举重臂、大刀盘供动力；操作系统:掌握盾构掘进机的工作状态。盾构的分类及其适用范围：手掘系统盾构：手掘式盾构、挤压式盾构、网格式盾构；半机械式盾构；机械系统盾构:机械式盾构、泥水加压盾构、土压平衡盾构。盾构选型：虑选择盾构类型。§6.3盾构法施工盾构法施工的预备工作：盾构的拼装和拆卸室;盾构基座；盾构进出洞方法:盾构出洞方法:临时基坑法、逐步掘进法、工作井进出洞法；临时封门的构造形式：钢构造或砖石或砼;盾构后座。盾构开挖方法：放开式开挖；网格式开挖;挤压式开挖；机械切削式开挖.5．盾构操纵与纠偏：千斤顶编组的调整；盾构纵坡的掌握；开挖面阻力的调整;盾构自转的掌握。衬砌壁后压浆：压浆方法：二次压浆法、一次压浆法；压浆材料；压浆设备。§6.4盾构法隧道衬砌内部使用限界确实定：车辆限界、建筑限界。圆形隧道断面的优点受力好；易于盾构推动；便于管片的制作和拼装；发生转动,对断面的利用的毫无阻碍。衬砌分类：铸铁管片；钢管片；钢筋混凝土管片；钢与钢筋混凝土复合型管片；混凝土管片;砌块。衬砌防水§6.5盾构法隧道衬砌盾构掘进中的关心施工法:稳定开挖面的关心施工方法；盾构进出洞的关心施工方法；特别状况下的关心施工方法：二次压浆法；根底托换;承压板法；地层加固;管棚法。§6.6工程实例工程概况盾构盾构掘进施工盾构施工引起地表变形与环境保护§7。1概述,具有独特的优越性顶管法的适用范围:4米，盾构法施工；4米,用顶管法；趋向全都.§7.2工作井及后背墙:选址；种类：单向顶进井、双向顶进井、多向顶进井、转向顶进井、接收井等；尺寸；根底：土槽木枕根底、卵石木枕根底、混凝土木枕根底;2．顶管工作井的质量标准。顶力计算：混凝土管、金属管及轻质非金属管、泥浆减阻后一般顶管施工方法：主要机具设备：液压千斤顶：一般用双作用千斤顶；顶铁；工作台及棚架。挖土与顶进关于管前挖土的长度；关于管子四周的超挖；安装管帽；顶进；安装工具胀圈〔临时连接；顶钢管要求防腐。测量与纠偏：测量纠偏：超挖纠偏法、顶木纠偏法、千斤顶纠偏法§7.4主要技术措施:挡环、盘根、轧兰组成:钢管、钢筋混凝土管触变泥浆减阻中继环中继环的工作原理；中继环的布置数量；中继环的安装与工作；中继环的撤除。§8。1概述:跨越江、河、湖、海水域修建隧道的重要方法之一。中国大陆第一条沉管隧道:广州珠江隧道,1993年通车沉放和地基的处理。沉管隧道的类型：船台型、干圬型。沉管隧道的特点：施工质量有保证工程造价低;现场施工工期短；操作条件好；对地质条件的适应性强；6070米；断面空间利用率高。§8。2管段的制作临时干坞浮力的设计：干舷;抗浮安全系数。管段的制作：管段的施工缝与变形缝；底板；侧墙与顶板；临时隔墙；压载设施。管段的防水和接缝处理混凝土的自防水接缝防水：变形缝的防水、管段间接缝、闭合接缝.§8.3管段的浮运和沉放管段的浮运常用沉放方法：分吊法；扛吊法；骑吊法；拉沉法。管段沉放作业的主要工序如下：,使管段下沉.下沉作业的步骤：初次下沉；靠拢下沉；着地下沉.5．管段的水下连接:水下混凝土法；水力压接法：对位;拉合；压接；撤除隔墙。§8.4基槽浚挖与根底处理沉管基槽断面主要由三个根本尺度打算：底宽、深度和边坡坡度浚挖方式：分层分段浚挖基槽的回填沉管根底的特点：一般不会产生由于土壤固结或剪切破坏所引起的沉降；没有产生流砂现象的可能；沉管隧道对各种地质条件的适应性很强。根底处理的主要方法:先铺法〔刮铺法〕后填法后填法中的不同施工方法灌砂法;喷砂法；灌囊法;压浆法;压砂法。脆弱土层中的沉管根底:需承受桩基,必需实行一些措施，解决方法:水下混凝土传力法；砂浆囊袋传力法；活动桩顶法。§9。1概述箱涵在地下工程中的应用:铁路和大路穿插口，需建立交桥或立交地道施工程序§9.2前期施工工作坑：箱涵顶进的基地滑板的用途滑板的分类：按构造形式分：与后背梁分别的滑板;与后背梁结为整体的滑板。按所用材料分:混凝土滑板干砌块石滑板白灰土、三合土滑板利用旧钢轨铺设的滑板常用的后背构造形式有:板桩式后背拼装〔预制块〕式后背重力式后背箱涵制作：模板的制作；钢筋绑扎；混凝土浇筑；箱涵框架裂缝的消灭及其预防措施；钢刃的安装;挖土平台的设置；箱涵外外表的喷涂防水层。§9。3箱涵顶进1．顶进设备：由液压系统和顶力传递设备两局部组成。千斤顶、高压油泵、液压回路、电气集中掌握台、传力设备顶进与纠偏：顶进；纠偏措施:在构造底板前端设置“船头坡”滑板预留仰坡压送短桩,密实地基气垫工艺：气垫的应用及减阻原理气垫的组成:供气、管道和阀门、密封气垫裙对气垫工艺的要求线路加固措施：吊轨梁法横梁加固法和纵横梁加固法轨束梁法§9。4工程实例工程地质状况基坑施工箱涵制作箱涵顶进§10.1概述1．地下工程关心施工方法：可以改善软土工程的施工环境，通过掌握地下水来转变四周地层的工程地质条件和水文地质条件，从而解决由此引发的施工问题.2．常用的关心方法有：降水法；冻结法;气压法；注浆法。暗挖法施工中，关心施工方法的主要作用有：确保顶推〔如盾构、顶管机头〕安全顺当出洞;安全地排解遇到的障碍物；掌握地表变形;稳定开挖面土体.§10.2降水法降水法是最常用的一种关心施工方法地下水位。降水法用于疏干地层，在工程施工中所起的作用主要有：降低地下高水位，防止消灭流砂现象；使基坑、沟槽边坡和开挖面保持稳定；减低承压水头，防止发生涌水;削减坑底隆起量；改善施工作业环境.4．按作用原理可将降水法分为:重力法降水；真空法降水；电渗真空降水。:轻型井点；喷射井点；管井井点；深井井点。回灌井点：防止影响接近建筑物的安全。§10。3冻结法1．冻结法：承受冷冻技术在地层内形成临时冻土带，使其成为施工作业区的围护构造和防渗墙,以便工程能安全顺当施工。:具有良好的隔水性能，且对四周环境不产生污染。冻结法缺点：造价高。一般在施工难度较大的局部地段承受。冻结法承受的冻结方式分为两类：直接冻结法和间接冻结法。.目前使用的液氮的温度通常为－196摄氏度。6．直接冻结法特点：冻结速度快、冻结时间短、经冻结后四周地层温度低。费用相对较高，目前仅用于处理规模较小的危急工程。7．间接冻结法：又称为盐水冻结法。将盐水冷却到－30～－20摄氏度.工程.间接冻结法中承受的冷冻设备：压缩机；冷凝器;气化器；10．施工工序：钻孔;冻结管、供液管安装；冷冻设备及安排管路安装；冻土墙形成;冻土墙维护；地层解冻;冷冻设备和盐液管路的撤除。§10.4气压法1．气压法：靠压缩空气使开挖工作面保持枯燥和稳定的关心施工方法。通常用于盾构法隧道或竖井的施工。2．压缩空气主要用于：防止掘进时在开挖工作面发生涌水和流砂现象，并使含水地层产生脱水作用，增加土体的抗剪强度，以使土体保持稳定。3．气压法适用地层：主要适用于在粘性土地层或粉砂地层中开挖掘进.砂性土地层透气性好，压缩空气消耗量大，易产生流砂现象,故承受这类方法开挖,常需同时设置井点,降低地下水位，或对地层进展注浆加固。一般不适宜于砂砾地层。4．气压大小确实定压缩空气消耗量的计算闸墙和气闸：气闸：人行闸、材料闸、混合闸漏气和喷发的预防气压法施工的安全技术：作业人员要求；气压作业段安全操作要求；通气换气要求；通讯联系要求；供电电源.§10.5注浆法1．注浆法一般用于：避开在开挖面上产生涌水和流砂现象；提高土体强度，使开挖面保持稳定；掌握地表沉降；防渗堵漏。注浆技术的主要类型有：渗透注浆；劈裂注浆;压密注浆；喷射注浆；深层搅拌注浆。§11。1概述地下工程防水的类型：地下构件自身防水；附加防水层防水。2．防水设计与施工3．地下工程防水标准:防水等级分成四级4．地下工程防水方案可分为三类：利用构造本身的防水性进展防水；排水方案;附加防水层。5．地下工程防水的一般规定§11.2防水混凝土施工防水混凝土分类：一般防水混凝土；外加济防水混凝土;膨胀济或膨胀水泥防水混凝土防水混凝土的特点：兼有防水和承重两种功能，能节约材料，加快施工速度；材料来源广，本钱低廉;在构造物具有简单造型的状况下，施工简便，防水质量牢靠；渗漏水时易于检查，也便于修补;耐久性好;改善了工人的工作条件。防水混凝土的适用范围防水混凝土的不适用范围：100摄氏度以上时；患病猛烈震惊和冲击时；0。2mm以上时；0。8时。5．防水混凝土施工：模板固定;防水混凝土搅拌;防水混凝土运输；防水混凝土浇筑；防水混凝土振捣；防水混凝土养护;拆模.6．质量掌握与检验：质量掌握:钢筋保护层、配料、搅拌、检测、浇筑、振捣、收缩裂缝;质量检验。§11。3附加防水层的施工防水砂浆通常分为：一般防水砂浆；掺外加济防水砂浆;聚合物防水砂浆。多层抹面水泥砂浆防水层施工：基层处理；砂浆、净浆制备；防水层施工工艺；施工留意事项.3．防水涂料防水层施工：聚氨酯防水涂料防水层；氯丁橡胶沥青防水涂料防水层；硅橡胶防水涂料防水层。