《地下工程施工技術(shù)》ppt課件

1、2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,1,地下工程施工技術(shù),2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,2,緒 論,一、本課程的任務(wù)和特點二、地下工程應(yīng)用范圍三、地下工程主要施工方法四、地下工程施工技術(shù)主要問題注意各種施工方法的適用場合涉及面廣，實用性強,,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,3,一、本課程的

2、任務(wù)和特點,地下工程：埋于巖土介質(zhì)中的結(jié)構(gòu)物，施工方法由工程地質(zhì)和施工條件等因素決定，同一地下工程，可采用多種施工方法基礎(chǔ)工程：建筑物基礎(chǔ)等任務(wù)：學(xué)習(xí)、掌握地下工程施工技術(shù)獨立分析和解決施工過程中的問題特點：綜合性強復(fù)雜程度高,,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,4,二、地下工程應(yīng)用范圍,城市地下鐵道越江隧道引水隧道地下工廠地下民用設(shè)施地下軍用設(shè)施市政工程高層建筑地下

3、室其他類型,,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,5,三、地下工程主要施工方法,明挖法暗挖法明暗結(jié)合開挖法,,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,6,四、地下工程施工技術(shù),無支撐基坑工程大開挖、重力式擋土墻、復(fù)合土釘墻深基坑工程施工地下連續(xù)墻施工、SMW工法、柱列式鉆孔排樁、板樁、樁板式擋土墻、樹根樁等逆作法沉井(沉箱)施工盾構(gòu)法隧道施工

4、頂管法施工沉管法施工箱涵施工(頂進法)礦山法其他施工方法,,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,7,明挖法,放坡開挖(大開挖)法重力式擋土墻(水泥土攪拌樁)高壓旋噴樁(復(fù)合)土釘墻法深基坑施工法地下連續(xù)墻施工法板樁(鋼板樁、混凝土板樁等)法柱列式鉆孔樁排樁施工法SMW工法土層錨桿法樁板(市政工程)沉井 (沉箱)法,,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同

5、濟大學(xué)地下建筑與工程系,8,暗挖法,盾構(gòu)法頂管法礦山(暗挖隧道)法凍結(jié)法管幕法(管棚法),,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,9,明暗結(jié)合開挖法,逆作法全逆作法半逆作法蓋挖法先順作后逆作施工法沉管法箱涵(頂進)法,,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,10,放坡開挖(大開挖)法,優(yōu)點無圍護、支撐結(jié)構(gòu)(高滲透性地層必須設(shè)置止水結(jié)構(gòu))

6、挖土方便，出土快捷，內(nèi)部土建結(jié)構(gòu)施工方便造價較低缺點出土量相對較大，無堆土場地時要回填土，會增加造價適用開挖深度不大(一般不大于10m)無止水結(jié)構(gòu)時要求地下水位較低或采取降水措施要求場地開闊，周圍無重要保護建筑物雨季施工或施工周期長時必須設(shè)置護坡措施，會增加造價,,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,11,重力式擋土墻(水泥土攪拌樁),優(yōu)點無支撐挖土方便、內(nèi)部土建結(jié)構(gòu)施工方便造

7、價較低缺點水泥土攪拌樁強度較低(一般0.8MPa)水泥土攪拌樁施工時對周邊環(huán)境影響較大，需要梯形搭接施工水泥土攪拌樁水泥用量較大(13～15%)需要較大的施工場地基坑變形較大,,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,12,高壓旋噴樁,優(yōu)點可以作為重力式擋土墻、止水結(jié)構(gòu)，也插型鋼作圍護結(jié)構(gòu)強度較水泥土攪拌樁高(一般1.2～2.0MPa)施工時對周邊環(huán)境影響較水泥土攪拌樁小遇障礙物處

8、理方便靈活直徑較大(單重管0.6～0.8m，二重管0.8～1.2，三重管1.2～1.5m，特殊條件下可達2.5m)缺點造價較水泥土攪拌樁高水泥土攪拌樁水泥用量較大(20%),,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,13,(復(fù)合)土釘墻法,優(yōu)點無支撐施工速度快挖土方便，內(nèi)部土建結(jié)構(gòu)施工方便相對重力式擋土墻變形較小造價低缺點挖土必須分層軟土地區(qū)高地下水位時必須設(shè)置止水帷幕，會增加

9、造價錨體質(zhì)量控制較困難，土釘承載力較小,,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,14,深基坑施工法,優(yōu)點適用開挖深度大(一般大于10m)適用于城市內(nèi)施工采用外拉錨時，基坑內(nèi)無支撐，方便挖土和內(nèi)部土建結(jié)構(gòu)施工缺點必須設(shè)置一至多道支撐挖土困難、內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工困難造價高施工要求高,,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,15,沉井(沉箱)法,優(yōu)點造價

10、較低結(jié)構(gòu)整體性好，質(zhì)量易保證缺點大沉井糾偏困難不排水下沉?xí)r，出土困難開挖對周圍環(huán)境影響大，會形成漏斗形地面采用沉箱施工時，可能引起氣壓病等,,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,16,盾構(gòu)法,優(yōu)點地面作業(yè)少，隱蔽性好，噪音低、震動小自動化程度高，勞動強度低，施工速度快受地面建筑和構(gòu)筑物影響小不受氣候影響造價與埋深無關(guān)缺點造價高有一定的地面變形覆土淺時開挖面土體穩(wěn)定較困

11、難氣壓盾構(gòu)易引發(fā)氣壓病小曲線半徑會引起轉(zhuǎn)向困難(2005.09.12),,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,17,頂管法,優(yōu)點比盾構(gòu)法造價低適用于市政工程對建筑物、地下管線和道路交通影響小缺點內(nèi)部尺寸較盾構(gòu)小無中繼環(huán)時頂進距離較小需要工作井,,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,18,礦山(暗挖隧道)法,特點對地層要求高(地質(zhì)較好、強度

12、較高、地下水位較低)必要時需要進行加固(超前導(dǎo)管、錨桿等)缺點大斷面施工難度大,,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,19,逆作法,優(yōu)點一般不設(shè)臨時支撐，而采用內(nèi)部土建結(jié)構(gòu)作為支撐一般可采用二墻合一變形小，地面沉降小地上、地下同時施工時工期較短缺點出土較困難，內(nèi)部土建結(jié)構(gòu)施工要求高臨時立柱施工要求高,,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,

13、20,沉管法,優(yōu)點造價低現(xiàn)場施工工期較短對地質(zhì)條件適應(yīng)性強，適用水深范圍較大施工方便、結(jié)構(gòu)質(zhì)量易控制斷面利用率高缺點需要大面積干塢對河道有影響,,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,21,箱涵(頂進)法,優(yōu)點造價低缺點一般頂進距離不大特點可采用單孔、雙孔、三孔及單孔組合成分離式雙孔、三孔等不同形式有頂推、對頂、頂拉、牽引等多種施工方式,,2024年4月3日星期三18:2

14、1,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,22,第一章 大開挖基坑工程施工,大開挖土方工程：不采用支撐形式而采用直立或放坡施工方法進行開挖的基坑工程優(yōu)缺點(如前述)邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)：沿假定滑裂面的抗滑力與滑動力的比值，一般大于1時邊坡是穩(wěn)定的邊坡設(shè)計兩參數(shù)：開挖深度(坡高H)和坡度(坡角β或坡高比m)；與土體抗剪強度、地下水位、地面荷載、坑底支承強度和剛度以及施工順序和施工工期等有關(guān)；以上參數(shù)同時直接影響邊坡的變形,2024年

15、4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,23,續(xù)前,主要內(nèi)容邊坡穩(wěn)定性計算放坡開挖的施工組織設(shè)計邊坡失穩(wěn)防止措施流砂、管涌的防止降水措施,,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,24,邊坡穩(wěn)定性計算,邊坡失穩(wěn)的破壞形式較均質(zhì)粘性土：近似圓弧的滑動面無粘性土或有明顯分界的土層：近似平面的滑移邊坡失穩(wěn)的破壞原因受荷：地震、打樁、車輛行駛和爆破等導(dǎo)致水平側(cè)向壓力

16、增加動、靜水壓力的作用：地下水位上升導(dǎo)致水平側(cè)向水壓力和滲流壓力增加土體抗剪強度降低：水的作用(風(fēng)化、淋溶、礦物成分變化；含水量增加、孔隙水壓力上升、土體軟化)；蠕變；受荷引起的砂土液化邊坡穩(wěn)定性計算(依照土力學(xué)理論和施工經(jīng)驗),,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,25,放坡開挖的施工組織設(shè)計,任務(wù)：根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，結(jié)合現(xiàn)場條件，提出施工的具體方法和實施途徑內(nèi)容：環(huán)境調(diào)查土方開

17、挖方案：主要包括邊坡穩(wěn)定計算、降水、土方開挖的行進路線和邊坡加固方法等施工方法：人工開挖和機械開挖，出土方式和出土路線施工設(shè)備選擇施工平面圖設(shè)計地上和地下的原有建筑物和構(gòu)筑物地上和地下的擬建建筑物和構(gòu)筑物為施工服務(wù)的臨時設(shè)施,,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,26,環(huán)境調(diào)查,環(huán)境調(diào)查調(diào)查內(nèi)容：建(構(gòu))筑物，管線，地表水和地下水，周邊道路；調(diào)查目的：確定地面荷載，邊坡變形要求和安

18、全系數(shù)取值等,,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,27,邊坡失穩(wěn)防止措施,施工注意事項打、壓樁控制堆載控制土方開挖流程控制地表水控制和地下水處理現(xiàn)場觀測防止邊坡失穩(wěn)的措施邊坡修坡：坡頂卸土、減小坡度和臺階放坡設(shè)置邊坡護面：配筋混凝土，主要是減少水的影響邊坡坡腳抗滑加固：抗滑樁、旋噴法、分層注漿法和深層攪拌法(2005-09-19),,2024年4月3日星期三18:21,主講：周

19、生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,28,流砂、管涌的防止,動水壓力：地下水的滲流對土單位體積內(nèi)的骨架產(chǎn)生的壓力，方向為地下水的滲流方向，大小為水重度與水力梯度的乘積水力梯度：水頭差與滲流路徑的比值流砂：當滲流自下而上，動水壓力等于或大于土的浮重度時，土粒之間的壓力消失，土粒處于懸浮狀態(tài)，會隨水流動的現(xiàn)象管涌：較大的水力梯度作用下，細土粒在粗土粒之間的孔隙中發(fā)生紊流運動而隨水流走，導(dǎo)致土體結(jié)構(gòu)的破壞而失去穩(wěn)定的現(xiàn)象,2024年4月3日

20、星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,29,續(xù)前,防止措施設(shè)置防水帷幕：凍結(jié)法、打設(shè)板樁、施工水泥土攪拌樁或高壓旋噴樁、設(shè)置地下連續(xù)墻，使?jié)B流長度增加，減小水力梯度水下開挖：使水頭差、水力梯度減小降低地下水位：消除動水壓力,,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,30,降水措施,明排水：在基坑范圍內(nèi)基礎(chǔ)外側(cè)開挖排水溝，并按一定距離設(shè)置集水井，采用水泵將水抽走。邊挖邊排，對粘

21、性土較為有效，無法處理流砂和管涌人工降水：在開挖前預(yù)先在基坑四周和中間埋設(shè)一定數(shù)量的濾水管或濾水井，用抽水設(shè)備抽水，使地下水位降落至基坑底面以下一定的深度，使土處于干燥狀態(tài)，從根本上防止流砂象限的發(fā)生，改善工作條件。抽水時間：一般必須持續(xù)至基坑工程結(jié)束。降水后可以減小邊坡坡度，減少挖土量。大開挖基坑一般有以下兩種方式：輕型井點管井井點,,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,31,習(xí)題,

22、大開挖基坑工程有和特點？什么情況下采用大開挖方法進行基坑土方開挖？邊坡穩(wěn)定的安全系數(shù)是如何定義的？影響邊坡穩(wěn)定的因素有哪些？邊坡失穩(wěn)的破壞形式主要有哪些？如何防止基坑邊坡失穩(wěn)？地下水對大開挖基坑邊坡有什么不利影響？流砂和管涌現(xiàn)象發(fā)生的機理是怎樣的？如何防止發(fā)生流砂和管涌現(xiàn)象？,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,32,第二章 深基坑工程施工,深基坑工程：一般為開挖深度大于7m的基坑工程。內(nèi)

23、容基坑支護結(jié)構(gòu)類型、特點與選擇基坑穩(wěn)定性驗算鋼板樁支護結(jié)構(gòu)施工鉆孔灌注樁支護結(jié)構(gòu)施工挖孔灌注樁施工水泥土攪拌樁施工地下連續(xù)墻支護結(jié)構(gòu)施工(見第四章),2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,33,續(xù)前,要點(考慮因素)圍護形式選擇止水方式選擇穩(wěn)定性、強度、剛度計算支撐形式選擇和布置出土方式(開挖方式)工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件降排水條件周邊環(huán)境條件和要求施工季節(jié)、工期

24、工程造價,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,34,續(xù)前,基坑安全等級一級：支護結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過大變形對基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)影響很嚴重，重要性安全系數(shù)γ0=1.1二級：支護結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過大變形對基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)影響一般，重要性安全系數(shù)γ0=1.0三級：支護結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過大變形對基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)影響不嚴重，重要性安全系數(shù)γ0=0.9,2024年4月3日星期三

25、18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,35,續(xù)前,支護結(jié)構(gòu)分類擋土結(jié)構(gòu)(受力結(jié)構(gòu))：承受水、土壓力鋼板樁木板樁鋼筋混凝土預(yù)制板樁柱列式鉆孔灌注樁挖孔樁地下連續(xù)墻,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,36,續(xù)前,止水結(jié)構(gòu)：截水防滲水泥土攪拌樁高壓旋噴樁注漿支撐結(jié)構(gòu)：支撐擋土結(jié)構(gòu)鋼支撐鋼筋混凝土支撐土釘土錨逆作法(結(jié)構(gòu)樓板作為支撐),2024年4月3日星期

26、三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,37,基坑支護結(jié)構(gòu)類型與選擇,板樁式鋼板樁、鋼管樁、 H型鋼(工字鋼)加橫擋板、鋼砼預(yù)制板樁柱列式鉆孔灌注樁、挖孔樁、SMW工法樁墻式地下連續(xù)墻、咬合樁、重立式擋土墻 (水泥土攪拌樁或高壓旋噴樁)、止水墻錨入式土層錨桿、 (復(fù)合)土釘墻下沉式沉井、沉箱,,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,38,鋼板樁,斷面形式U形、Z形、

27、H形、直線形和冷軋薄板形等優(yōu)點強度高接合較緊密， “不易漏水”可全部機械施工，施工簡單，速度快可多次重復(fù)使用，可降低造價缺點由于剛度較低，施工過程中變形較大由于周轉(zhuǎn)使用，鎖口易變形，影響止水效果打、壓樁和拔樁時對環(huán)境影響較大，對土體擾動較大,,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,39,鋼管樁,優(yōu)點剛度較大開挖深度可達30m缺點須相應(yīng)的防水措施日本有應(yīng)用,,2024年4月

28、3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,40,H型鋼(工字鋼)加橫擋板,優(yōu)點造價低施工方便缺點適用的開挖深度較淺適用場合主要應(yīng)用于開槽埋管北京地鐵也有應(yīng)用,,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,41,鋼砼預(yù)制板樁,優(yōu)點造價低可以與內(nèi)襯結(jié)合成為主體結(jié)構(gòu)的一部分現(xiàn)在較少使用,,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,42,鉆

29、孔灌注樁,優(yōu)點造價較地下連續(xù)墻低剛度比鋼板樁大施工時對環(huán)境影響小布置靈活可在特殊條件下施工缺點一般與治水結(jié)構(gòu)結(jié)合使用,,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,43,勁性水泥土攪拌樁(SMW工法),優(yōu)點造價較鉆孔灌注樁低型鋼可以回收，重復(fù)利用止水較好施工方便，速度快缺點剛度較低，施工過程中變形較大,,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,

30、44,地下連續(xù)墻,優(yōu)點剛度大既可擋土，又可止水施工時噪聲低，無震動，無擠土土層適用性較好施工時對環(huán)境影響小可用于開挖面積大，開挖深度深的基坑缺點技術(shù)要求高需要進行泥漿處理，以防污染環(huán)境造價高,,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,45,重力式擋土墻,優(yōu)點無支撐挖土方便、內(nèi)部土建結(jié)構(gòu)施工方便造價較低缺點水泥土攪拌樁強度較低(一般0.8MPa)水泥土攪拌樁施工時對周邊環(huán)

31、境影響較大，需要梯形搭接施工水泥土攪拌樁水泥用量較大(13～15%)需要較大的施工場地基坑變形較大一般采用格柵式，減少造價,,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,46,土層錨桿,優(yōu)點無支撐挖土方便、內(nèi)部土建結(jié)構(gòu)施工方便造價較低缺點要求距紅線有一定距離要求土層能提供較高的錨固力軟土地區(qū)使用應(yīng)慎重拉錨形式拉錨土錨,,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)

32、地下建筑與工程系,47,(復(fù)合)土釘墻法,優(yōu)點無支撐施工速度快挖土方便，內(nèi)部土建結(jié)構(gòu)施工方便相對重力式擋土墻變形較小造價低缺點挖土必須分層軟土地區(qū)高地下水位時必須設(shè)置止水帷幕，會增加造價錨體質(zhì)量控制較困難，土釘承載力較小,,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,48,影響支護結(jié)構(gòu)類型選擇的因素,基坑平面的幾何尺寸、開挖深度防水抗?jié)B要求地下工程的類型、特點，建筑物基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和上部結(jié)

33、構(gòu)類型工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件周邊建筑物、構(gòu)筑物、河流、道路條件施工技術(shù)、水平、設(shè)備條件、材料情況降水排水方法施工可行性、安全性、工期、造價,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,49,支撐結(jié)構(gòu)類型,按與基坑關(guān)系分內(nèi)支撐外拉錨按材料分型鋼支撐鋼管支撐鋼砼支撐,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,50,續(xù)前,按布置方式分水平斜角支撐對撐(

34、直撐)桁架支撐單圓形支撐雙圓形支撐垂直斜角支撐(拋撐)拉錨其他組合支撐形式等,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,51,基坑穩(wěn)定性,入土深度：支護結(jié)構(gòu)伸入基坑底面以下部分的長度。與入土深度有關(guān)的穩(wěn)定性驗算整體穩(wěn)定性(圓弧滑動法)驗算抗傾覆穩(wěn)定性驗算抗滑移穩(wěn)定性驗算坑底抗隆起穩(wěn)定性(Prandtl、Terzaghi公式)驗算(地基承載力驗算)抗管涌穩(wěn)定性驗算(抗?jié)B穩(wěn)定性驗算)

35、與承壓水有關(guān)的穩(wěn)定性驗算承壓水穩(wěn)定性(底鼓)驗算抗管涌穩(wěn)定性驗算(抗?jié)B穩(wěn)定性驗算),2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,52,鋼板樁支護結(jié)構(gòu)施工概述,鋼板樁適用于軟弱地基和地下水位低的地區(qū)，用作地下工程或深基礎(chǔ)施工的臨時擋土、放水結(jié)構(gòu)或在水中建造構(gòu)筑物時的圍堰。平板式：側(cè)向抗彎能力小，用于地基較好，基坑深度不大的工程波浪式、組合式(有錨或撐)：側(cè)向抗彎能力較大，適用于較深的基坑,2024

36、年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,53,鋼板樁施工機具和選擇,施工機具沖擊式打入機械：自由落錘、蒸汽錘、空氣錘、液壓錘、柴油錘等振動式打入機械：振動打拔樁錘振動沖擊打樁機械靜力壓入機械機具選擇條件工程規(guī)模土質(zhì)情況作業(yè)能力作業(yè)環(huán)境,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,54,鋼板樁支護結(jié)構(gòu)施工施工工藝,施工準備位置選擇：距地下室外墻一定距離，盡量平

37、直，避免不規(guī)則的轉(zhuǎn)角鋼板樁處理：凹槽底口封閉，鎖口涂油檢驗(表面缺陷，長度，寬度，厚度，高度，端頭矩形比，撓曲與扭曲、平直度，鎖口形狀)矯正(千斤頂頂壓，大錘敲擊，氧乙炔焰熱烘相結(jié)合)導(dǎo)向裝置(平面上分為單面、雙面，立面上分為單層、雙層和多層；一般采用單層雙面圍檁支架) 樁帽制作(防止樁頂損傷，避免偏心錘擊)轉(zhuǎn)角樁制作,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,55,續(xù)前,鋼板樁的打入可在

38、陸地、水上、腳手架上打樁單樁打入法：按順序打樁。樁架低，施工簡便，速度快、易傾斜，誤差累計不易糾正，墻面平直度難控制雙層圍檁法：先插樁，再階梯形打樁。能保證墻的垂直度和平整度，但施工復(fù)雜，不經(jīng)濟，施工速度慢屏風(fēng)法：按組打樁，先打兩端后焊接固定，中間再按階梯形打入，可防止傾斜和扭轉(zhuǎn)。速度慢，樁架高，閉合好，垂直度高,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,56,續(xù)前,鋼板樁的拔除一般在基坑回填后

39、拔樁。拔樁前應(yīng)研究拔樁順序、拔除時間和樁孔處理盡量減少拔樁帶土，可采取灌漿，灌砂措施拔樁時一般與打樁順序相反拔樁方法靜力拔樁：效率較低，有時不能拔出、成本低振動錘拔樁法：效率高、可拔多樁，應(yīng)用較多重型起重機與振動錘共同拔樁法：用于不易拔出的樁,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,57,打樁時的問題和對策,阻力過大不易貫入原因：土層原因，樁的銹蝕、變形措施：輔助打樁措施，加強檢查、

40、涂油傾斜原因：齒口和土的不均衡力措施：卷揚機向后拉、改變錘擊方向、楔形樁將相鄰樁帶入(共連)措施：分標高打樁、焊接、用型鋼連接、鎖口上涂油、特殊塞子塞住鎖口扭轉(zhuǎn)地基液化：降水,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,58,拔樁施工要點,樁拔不出的對策復(fù)打按與打樁相反的次序拔樁在其附近并列打樁兩側(cè)開槽，放入膨潤土樁孔填塞，減少帶土膨潤土漿液、水泥漿、回灌水和砂,2024年4月3

41、日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,59,續(xù)前,有利于拔樁的其他輔助措施膨潤土泥漿槽施工法排除板樁齒口中的土砂涂油脂或瀝青射水施工法與長螺旋鉆并用鉆孔法電滲施工法不同機械并用,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,60,鉆孔灌注樁支護結(jié)構(gòu)施工概述,鉆孔灌注樁作為柱列式擋土墻，在軟土地區(qū)得到了廣泛的應(yīng)用。優(yōu)點：就在它自身的剛度大，布置靈活，施工簡便，同地下連續(xù)

42、墻相比經(jīng)濟。缺點：就在于需輔以抗?jié)B措施。目前一般采用攪拌樁、旋噴樁或注漿作為止水措施與其配合使用。幾個概念充盈系數(shù)正循環(huán)成孔反循環(huán)成孔正循環(huán)清孔泵吸反循環(huán)清孔氣舉反循環(huán)清孔,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,61,鉆孔灌注樁施工機械,干作業(yè)成孔機械螺旋鉆孔機：宜用于地下水位以上的均質(zhì)粘性土、砂性土和人工填土，能較快穿透砂層。有錐式鉆頭和平式鉆頭兩種。可采用套筒機動洛陽鏟挖孔機

43、：宜用于地下水位以上的一般粘性土、黃土和人工填土地基濕作業(yè)成孔機械潛水電鉆機：宜用于地下水位高的輕硬土層(淤泥質(zhì)土、粘性土以及砂性土等)，正循環(huán)和反循環(huán)排泥大直徑旋入全套筒護壁成孔樁機大口徑轉(zhuǎn)盤回轉(zhuǎn)鉆機：宜用于松散土層、粘性土以及淤泥質(zhì)土層等)，正循環(huán)和反循環(huán)排泥,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,62,鉆孔灌注樁施工工藝流程,施工工藝流程(干、濕不同)，見P43和P44,2024年4月

44、3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,63,濕作業(yè)鉆孔樁施工工藝,施工準備：施工交底，施工工藝選擇，施組編寫，準備施工道路、施工和生活設(shè)施、堆場、水電等，埋設(shè)護筒成孔：泥漿(原土造漿、人工造漿)、正循環(huán)、反循環(huán)清孔：一般一～兩次清孔，正循環(huán)、泵吸反循環(huán)、氣舉反循環(huán)(僅適用于第二次)鋼筋籠制作：分段制作要求，定位鋼筋、加強筋、墊塊，焊接接頭的要求水下混凝土灌注：強度、坍落度、初凝時間、導(dǎo)管分節(jié)長度、導(dǎo)管插入

45、深度(不小于2m，嚴禁提出混凝土面)、隔水塞、灌注時間(單樁8小時)、提管拆管(每次長度不大于6m)、充盈系數(shù)(1～1.3)、混凝土初灌量、超灌高度(不小于樁長5%或2m),,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,64,混凝土初灌量,V=π(h1d2+Kh2D2)/4h1=(h- h2)γw/ γcH1一般按經(jīng)驗取值，1.3～1.8mK一般取1.3,,2024年4月3日星期三18:21,主講：

46、周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,65,挖孔樁施工,也稱手掘沉井，剛度大，可承重、支擋水土壓力和防滲不適用于淤泥、流砂和地下水豐富的地層可采用或不采用護壁直徑1.0～2.5m避免漏電、流砂、塌方、缺氧和中毒，注意通風(fēng)每次挖深0.8～1.2m，護壁厚度一般75～150mm，豎筋Φ8～12，模板分4～8塊(高1m)一般一天一節(jié)，上班拆模、開挖，下班前澆筑混凝土,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與

47、工程系,66,水泥土攪拌樁施工,定義：利用一種特殊的攪拌頭或鉆頭，鉆進地基至一定深度后，噴出固化劑，使其沿著鉆孔深度與地基土強行拌和而形成的水泥加固土樁體作為圍護結(jié)構(gòu)時，樁體必須相互搭接(一般不小于150，常用200，單排時宜為300mm)。格柵形加固時，置換率一般0.6(一般粘性土、砂土)～0.8(淤泥)。格柵長寬比不宜大于2應(yīng)用形式：重力式擋土墻、勁性SMW工法固化劑材料：水泥、石灰等方式：漿體、粉體加勁材料：毛竹、鋼筋

48、、H型鋼等施工方法：濕法和干法攪拌機械,,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,67,攪拌機械,SJB-1可采用多種固化劑水泥漿從中間噴出均勻性較差GZB-600只能采用純水泥漿,,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,68,水泥土攪拌樁施工流程,二噴三攪另一種程序：預(yù)攪下沉(空攪) ——噴漿攪拌提升——復(fù)攪下沉——噴漿攪拌提升——復(fù)攪下沉——攪

49、拌提升施工中常用的程序：預(yù)攪下沉(空攪)——噴漿提升——再下沉攪拌——噴漿攪拌提升二噴二攪預(yù)攪下沉(空攪) ——噴漿攪拌提升——復(fù)攪下沉——噴漿攪拌提升預(yù)攪下沉?xí)r一般不可沖水,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,69,習(xí)題,P53第一題P54第二題P54第三題P54第六題P54第八題P54第十四題,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,70,

50、第三章 沉井施工,一、概述二、沉井的分類與構(gòu)造三、沉井施工四、沉井施工引起土體移動的分析與計算,,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,71,一、概述,沉井的特點在地面制作沉井結(jié)構(gòu)靠自重(或增加壓重)下沉必須進行砼封底可以多次接高有時需采用觸變泥漿潤滑套、壁后氣壓法施工沉井組成刃腳井壁內(nèi)隔墻井內(nèi)縱橫梁沉箱時有頂蓋,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大

51、學(xué)地下建筑與工程系,72,續(xù)前,施工工藝干挖土鉆吸排土中心島式下沉沉井應(yīng)用地下工業(yè)廠房、大型設(shè)備基礎(chǔ)、地下倉(油)庫、人防掩蔽部、盾構(gòu)工作井、船塢塢首、橋梁墩臺基礎(chǔ)、取水構(gòu)筑物、污水泵站、礦用豎井、地下車道與車站、地下建(構(gòu))筑物、大型深埋基礎(chǔ)等,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,73,續(xù)前,沉井的優(yōu)點占地面積小與大開挖比挖土量少造價較低沉井的缺點對環(huán)境影響較大城區(qū)內(nèi)采用不

52、排水施工時出土困難,,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,74,二、沉井的分類與構(gòu)造,沉井的分類按材料分類按平面形狀分類按豎向剖面形狀分類按排列方式分類沉井的構(gòu)造井壁刃腳內(nèi)隔墻上下橫梁及框架井孔封底頂蓋,,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,75,按材料分類,混凝土鋼筋混凝土鋼磚石,,2024年4月3日星期三18:21,主講：

53、周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,76,按平面形狀分類,圓形沉井又分為單孔圓形、雙壁圓形和多孔圓形沉井與其他形式沉井相比，理論上受力性能較好不利于內(nèi)部空間利用方形(或矩形)沉井又分為單孔、雙孔和多孔與圓形沉井相比制作方便利于內(nèi)部空間利用不利于糾偏雙孔和多孔沉井整體剛度較好橢圓、端圓形沉井對水流阻力較小多用于水中構(gòu)筑物,,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,77,按豎向剖面形

54、狀分類,圓柱形沉井土壓力較為均衡，不易發(fā)生傾斜對環(huán)境影響較小易上部被土夾住，下部懸空造成井壁拉裂宜入土不深或土質(zhì)松散時采用階梯形沉井內(nèi)階梯、外階梯單階梯、多階梯節(jié)約材料，減少摩阻力較易傾斜錐形沉井減少摩阻力、下沉?xí)r不穩(wěn)定、制作困難,,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,78,按排列方式分類,單個沉井連續(xù)沉井,,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建

55、筑與工程系,79,井壁,井壁為承受水土壓力、制作時的自重以及糾偏荷載等荷載的主要受力構(gòu)件；一般采用雙面雙向配筋決定井壁的厚度的因素沉井大小(隔倉尺寸)；下沉深度(水土壓力不同)；地質(zhì)條件(決定水土壓力和下沉阻力)；抗浮直墻形或階梯型直墻形：應(yīng)用于土質(zhì)松軟，摩擦力不大、下沉深度較小時，否則采用內(nèi)階梯型；易于控制垂直下沉；模板可多次利用；環(huán)境影響小內(nèi)階梯型：應(yīng)用于下沉深度較大時，可節(jié)約材料外階梯型：應(yīng)用于土質(zhì)密實，下沉深度較大時

56、；可減少摩阻力；最下一節(jié)階梯高度不宜太小(導(dǎo)向作用) ；階梯空隙內(nèi)須灌砂或泥漿；環(huán)境影響較大薄壁沉井,,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,80,刃腳,井壁最下端的刀刃狀為刃腳刃腳分踏面(刃腳底的水平面)和斜面刃腳式樣根據(jù)沉井下沉?xí)r所穿越的土層的軟硬程度和刃腳上的反力大小確定一般情況下采用鋼筋混凝土刃腳，在堅硬地層中或采用爆破法時可采用鋼刃腳或用鋼板包裹調(diào)整正面阻力踏面寬度視地質(zhì)條件確

57、定：沉井重、土質(zhì)軟時要寬一點，否則可窄一點斜面高度視井壁厚度和封底方式確定，且必須方便挖土和抽承墊木刃腳長度：當土質(zhì)堅硬時可以小一些，否則要大一些，以免對封底工作帶來困難,,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,81,內(nèi)隔墻,可增加沉井的剛度可減少沉井井壁的厚度將沉井分隔成多個隔倉，使挖土和下沉可以均衡地進行，也可以方便糾偏內(nèi)隔墻底面一般比刃腳踏面高，但軟土層中為了防止突沉，可以采用一樣高

58、下部應(yīng)設(shè)人孔可以分隔倉封底，改善封底混凝土的質(zhì)量井孔布置宜力求簡單、對稱,,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,82,上下橫梁及框架,代替內(nèi)隔墻，增加沉井的整體剛度，減少井壁的厚度，增加沉井的整體剛度，使井壁變形減小減少沉井的重量便于井內(nèi)人員往來，減輕勞動強度同內(nèi)隔墻一樣，有利于分格封底，改善混凝土質(zhì)量；可調(diào)整各井孔的挖土量糾正井身的傾斜，有效控制和減少沉井的突沉現(xiàn)象的發(fā)生,,2024

59、年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,83,井孔,縱橫隔墻和縱橫框架形成的格子稱作井孔施工時用作出土孔，應(yīng)考慮設(shè)備和工藝的要求,,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,84,封底,封底主要是防止地下水滲入井內(nèi)，方便結(jié)構(gòu)施工刃腳上方井壁內(nèi)側(cè)應(yīng)預(yù)留凹槽，使封底混凝土、底板與井壁間聯(lián)結(jié)良好，以傳遞基底反力，使沉井成為空間結(jié)構(gòu)受力體系濕封底(水下灌注混凝土)水下澆筑混凝

60、土，施工質(zhì)量不易保證抽水后澆筑底板必須計算沉井抗浮系數(shù)，和封底的厚度干封底鋪墊層澆筑底板施工質(zhì)量易保證,,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,85,三、沉井施工,沉井施工準備工作沉井下沉與抗浮穩(wěn)定驗算沉井刃腳下墊層及承墊木的鋪設(shè)和計算沉井制作沉井下沉沉井封底沉井施工中的問題與處理對策沉井施工機具,,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系

61、,86,沉井施工準備工作,現(xiàn)場踏勘，地質(zhì)勘查，環(huán)境調(diào)查熟悉工程地質(zhì)、水文地質(zhì)和施工圖紙三通一平(通電、水、路，場地平)搭設(shè)大臨設(shè)施，機械、材料和人員的配備編制施組鋪設(shè)砂墊層組織場地排水或基坑降排水測量控制和沉降觀測,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,87,續(xù)前,沉井制作方式地面上制作沉井：沉井高度較小或天然地面較低時采用基坑內(nèi)制作沉井在處理后的地基上制作沉井：采用砂、礫砂、混

62、凝土、灰土墊層或人工夯實、機械碾壓等措施在人工筑島上制作沉井：采用中砂、粗砂和礫石，不得采用粘性土、細砂、淤泥、泥炭和大塊礫石。水流速度大時，須采用草袋堆筑或其他措施(如圍堰)穩(wěn)定邊坡,,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,88,沉井下沉與抗浮穩(wěn)定驗算,各階段下沉系數(shù)Kc的計算Kc=(Gk-Fk)/(Tf+R1+R2+R3)Kc一般控制在1.05~1.25之間，淤泥中取小值，其他土中取大值

63、井壁總摩阻力Tf按各層土的摩阻力計算Tf=U(h0-2.5)f 或 Tf=f0pe土與井壁單位摩阻力f取加權(quán)平均值；沉井外壁與土的靜摩阻力系數(shù)f0一般取0.3～0.5， pe為沉井外壁主動土壓力浮力Fk的選用：排水下沉?xí)r， Fk =0；不排水下沉?xí)r， Fk =70%的總浮力以上計算中Gk和Fk均為標準值,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,89,續(xù)前,正面阻力Ri按土的極限承載力計算Ri

64、=FRj刃腳、隔墻和底梁下的支承面積F沉井底部地基土的極限承載力Rj沉井抗浮計算Kf=Gk/FkKf一般控制在1.0～1.05之間按相應(yīng)階段的沉井總重量標準值按相應(yīng)階段的最高水位計算的浮力標準值,,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,90,沉井刃腳下墊層及承墊木的鋪設(shè)和計算,刃腳下承墊木的計算承墊木的根數(shù)：n=Gk/A/[f][f]——地基土的容許承載力，A單根承墊木與墊層的接觸

65、面面積承墊木與踏面的接觸面積：A0=Gk/RR——木材橫紋局部抗壓強度承墊木的橫截面面積：A1>Gk/2/τ0 τ0——木材允許受剪強度承墊木的鋪設(shè)要點：水平儀抄平、平面均勻?qū)ΨQ、中心重合。承墊木的距離一般0.5～1m,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,91,續(xù)前,定位支點距離的確定：圓形——四點對稱矩形——0.6～0.7L混凝土墊層厚度計算h1=(Gk/Rh-b)/

66、2Rh——砂墊層(或地基)容許承載力砂墊層的厚度計算h2=(Gk/fd-l)/2/tanøfd——地基容許承載力ø——砂墊層擴散角,,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,92,沉井的制作,刃腳支設(shè)沉井壁制作混凝土的澆筑沉井制作的允許偏差,,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,93,刃腳支設(shè),墊架法：用于沉井較重、地基較差時

67、半墊架法：用于沉井較重、地基較差時磚墊座：用于沉井較輕、土質(zhì)較好時土底模：用于沉井較輕、土質(zhì)較好時墊架鋪設(shè)應(yīng)對稱，定位墊架與承墊木布置相同。墊架距離0.5～1.0m,,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,94,沉井壁制作,沉井制作方式在地面上直接制作：用于地下水位高在人工筑島上制作：用于淺水中在基坑中制作：用于地下水位低，可減少下沉深度、摩阻力及作業(yè)高度，應(yīng)用較多注意事項基坑寬度

68、要求大于沉井2～3m設(shè)置排水溝、集水井高度大于12m應(yīng)分節(jié)制作隔墻可與井壁同時澆筑也可分開澆筑注意豎向鋼筋的連接注意分節(jié)處的止水措施,,2024年4月3日星期三18:21,主講：周生華同濟大學(xué)地下建筑與工程系,95,混凝土的澆筑,單節(jié)沉井一次澆筑一次下沉，一般高度在10m內(nèi)應(yīng)沿四周均勻?qū)ΨQ混凝土達到25%強度后可拆側(cè)模，達到70%以上強度時可拆刃腳斜面支撐和模板多節(jié)沉井多次澆筑一次下沉、多次澆筑多次下沉第一節(jié)混凝