深基础结构支护的设计和施工管理论文.doc

淮阴工学院毕业论文 深基础支护结构的设计与施工方法 指导老师： 何小宝 学生姓名： 唐路明 专 业： 工程管理 二一五年 六 月 十二 日 强化建筑工程深基础支护设计与施工管理唐路明内容摘要：深基础支护结构主要应用于高层、超高层建筑物的地下部分， 包括桩或墩基础、锚拉基础、地下连续墙等多种结构形式。在进行深基础支护结构设计时，需要采用分项系数表示极限状态设计表达式，主要包括正常使用极限状态和承载能力极限状态两种情况。通过对地下连续墙深基础支护结构的施工工艺的研究，我们对深基础支护结构的施工方法有了较为直观的理解。关键词：深基础 支护结构 地下连续墙结构设计 深基础施工前言：为满足当前国家经济建设的发展需求，更好地提高土地的利用率，我国大部分地区加大了对高层 、超高层建筑的规划设计进度随 着建筑高度的逐渐增加，建筑物基础的埋深也不断增加 ，因此深基础支护结构越来越受到关注。正文：目前在建筑工程支护过程中，基础支护还存在一系列的问题，简述如下：（1）深基础环境复杂性 在设计过程中，根据提供的资料进行基础工程支护的设计，由于环境的多样性和复杂性，不可能考虑到实际施工中遇到的各种问题，由于地质调查覆盖的程度不同，现实中存在的软弱地层或涌水地层等可能没有勘查到，在实际中需要多加预防与指定响应的预防措施，以保障支护施工的顺利进行。（2）设计与施工不达标 由于设计人员的疏忽或认识不足，在进行边坡的设计时存在着一定的问题，但这种情况往往较少发生。最主要的是施工单位在进行施工时，没有严格按照设计要求及相关规范的要求，如在喷射混凝土养护过程中混凝土未按照规范要求进行合理的养护，未达到设计强度要求就进行接下来的支护施工，或者是在土钉支护过程中，锚杆并未达到设计的强度等等，都是经常遇到的；同时边坡面的处理不当，达不到标准要求，以及相关负责人员急功近利，没有做好基坑公正施工工序的协调工作，只是盲目的追求施工进度，都会给建筑工程支护带来安全隐患。（3）基础工程中地下水的影响 在基坑工程的开挖和支护过程中，地下水的影响尤其需要得到足够的重视，是一个不能忽略的问题。随着基坑开挖深度的不断增加，许多基坑在地下水位一下或者受到地下水的影响，尤其在地下水位较高的地区，以及粉砂地基中，往往容易发生地下水的灾患，容易给基坑工程支护工程带来极大的危险。对于基坑支护等过程中出现的涌水、渗水等现象，需要事先制定响应的防范措施。 此外，建筑工程施工过程中还存在着许许多多的问题，比如地基的不均匀沉降，施工工艺的优化等。支护结构是一个整 体，由栩对独立的体系共同构成的，因此，不管是结构设计过程还是 旎工组织，都要有整体意识，确保所有组织部分之间的有效配合，最 终实现经济性和安全性。第 0 页 共 5 页11、深基础支护结构的基本概念 深基础是指桩或墩基础、锚拉基础 、沉井、沉箱、板桩墙及地下连续墙一类的支挡结构。深基础支护结构可根据被支护土体的作用机理分为支护型和加固型两种，其中支护 型结构主要包括排桩、板桩墙、地下连续墙等，加固型则主要包括注浆、水泥搅拌桩以及树根桩等 。在深基础支护结构的工程实践中 ， 我们可以将支护型与加固型结合成混合型。在此，对几种较为常见的深基础支护结构进行介绍 ：第 一 ， 排 桩 排桩支护属于支护型结构，其挡土结构主要采用柱列式间隔布置的钢 筋混凝土挖孔、钻孔、冲孔灌注桩。这种支护结构主要运用了柱列式 灌注桩的刚度优势，但是在设计时要特别注意必须在各桩顶部浇注 截面较大的钢筋混凝土帽梁，用以加强各桩之间的可靠联接 。第 二 ， 地下连续 墙 地下连续墙也属于支护型结构 ，它是在开始挖掘基坑之前沿着 开挖工程外围的导墙挖开一条基槽 ，并在槽内铺设钢筋笼进行混凝 土浇筑 ，形成一道连续的地下墙体。该连续墙体整体的刚度 非常 大，并且具有良好的止水效果与防渗功能 ，非常适用于地下软黏土 和砂土等地层繁多和环境复杂的施工地段。地下连续墙还有一个非常 好的优点，它能够较好地控制软土地层的变形 ，特别适用于基坑较 深的深基础支护工程中。但是，这种形式也并非没有缺陷，比如在坚硬土体中对地下连续墙开挖成槽会有较大的困难 ，特别要注意避免 遇到坚硬的岩层 ；同时，要注意妥善处理施工过程产生的泥浆 ，防止污染地基和地下水 。第三 ，深层水泥搅拌桩 深层水泥搅拌桩是利用水泥或石灰等材料作为固化剂 ，利 用机 械方法将软土和固化剂进行强制性的深层搅拌，经过一系列物理化 学反应，形成具有良好水稳定性和一定强度的水泥土墙，它属于加固型支护结构。在工程实践中，深层水泥搅拌桩一般采用格栅形式 ，所形成的水泥土墙被称作重力坝式挡墙，能够同时起到挡土和挡水的 双重效果 。第 四 ，组合式挡墙 。 不论哪种支护结构，如果采用单一类型挡墙往往无法适应复杂 的作业环境和土层结构，因此需要对其进行一定的组合。例如 ，水泥土墙具有良好的防水性并且造价较低，但其缺点是强度比较低 ，如果在水泥土桩中植入型钢 ，可以大大提高其强度 。深基础支护结 构多种多样，在实际应用中需要对各种因素进行综合考虑，经过科学论证与比较之后再确定最佳的支护方案 。2 深基础支护结构的设计思路 高层建筑上部结构传到地基上的巨大荷载需要建造补偿性的深 基础支护结构，同时为了满足高层建筑地下空间的规划与建设，高层建筑的基础埋深较深。深基础支护结构的设计内容一般包括两个方面：一是支护体系的方案比较和选型 ，这里所说的支护体系主要包括挡墙和支撑体系；二是支护结构强度和变形的验算 ，主要包括土 压力、水压力、地面超载以及影响范围内建筑物侧向荷载、施工荷载 等。在进行深基础支护结构设计时，需要应采用分项系数表示的极限 状态设计表达式。对于深基础支护结构的极限状态，主要有正常使用极限状态和承载能力极限状态两种情况，其中，正常使用极限状态是 指支护结构的变形已经阻碍地下结构施工的情况 ，承载能力极限状 态则指支护结构达到最大承载能力或者土体失稳而导致支护结构发生破坏第 2 页 共 5页1的情况。不论属于那种情况，深基础支护结构都应该进行承载 力极限状态计算，主要包括以下内容：首先，需要根据深基础支护结构的形式进行土体稳定性的计算；其次，要对深基础支护结构受压、 受弯、受剪的载荷进行计算；第三，对有锚杆和支撑的支护结构进行 承载力计算与稳定性验算 。深基础支护结构的围护墙计算主要包括对荷载与抗力计算和对支护结构的计算两个方面的内容：第一个是 对载荷与抗力的计算，对于作用在围护墙上的水平载荷，主要是土压力、水压力以及地面附加荷载产生的水平荷载；第二个是对支护结构 的计算，对于基坑较深而使用排桩和地下连续墙的情况主要考虑土压 力、水压力、地面超载、侧向荷载、施工荷载以及邻近基础工程施工的影响，对于支护结构作为主体结构一部分的情况而言，还应考虑上部结构传来的荷载及地震作用等 。 在建筑工程中深基础的支护设计是一个比较复杂的技术工程，它在施工过程中需要相关工作人员严格按照建筑工程中相关的施工技术规范，根据建筑工程的实际情况，做出最好的施工方案。在深基础支护的施工过程中严谨的设计方案、严格的施工技术、完善的施工质量监测制度都是必不可少的环节。3 深基础支护结构的施工方法 深基础支护工程是建筑基础工程施工过程中的重点，也是难点， 其好坏将直接影响整个建筑工程的质量及安全。随着技术的发展，深基础支护结构逐渐出现了地下连续墙、钢筋混凝土板桩 、螺旋钻孔灌注桩等工艺，这也意味着深基础支护技术已经逐渐的走向成熟 。 现以地下连续墙支护结构的施工工艺为例 ，对深基础支护结构的施工方法进行探讨 。 地下连续墙属于支护型结构，在施工过程中需要利用多种专用 挖槽机械设备，在地下挖出一条深且窄的连续沟槽 ，然后在槽内浇 注一定的材料，形成一道具有挡土 、防水、承重等功能的连续的地下墙体。浇筑材料主要有钢筋混凝土 、塑性混凝土、固化灰浆、自硬泥浆、泥浆等，相应地形成混凝土墙、 固化灰浆墙、泥浆强、预制墙及钢制地下连续墙等。地下连续墙具有防水防渗、挡土承重、 建筑基础等作用，尤其在初期可用于坝体防渗和水库截流，广泛应用于建筑物的地下室、地下街、地下停车场等场所。从施工工艺上看，地下连续墙主要经过导墙、泥浆护壁、成槽施工、灌注混凝土、墙段接头 处理等。将其缓慢拔出，以此实现强段之间的接头处理，使相邻的两个墙段联成整体 。 地下连续墙施工工艺虽然比较单一，但其施工受地质条件（如地下水位、软弱土层、地下障碍物）、施工机械和施工技术等各种因素影响而出现许多重复性问题，这些问题若处理不好，将会直接影响施工质量，甚至会造成重大损失。结合笔者施工经验，就一些常见问题及其处理办法提出一些见解，以供读者参考借鉴。（1）落笼困难的原因及其处理方法引起落笼困难的原因很多，其中最常见的原因及处理方法有：a）钢筋笼尺寸不准，笼宽大于槽孔宽而无法安放。在设计槽段钢筋笼外形时，钢筋笼宽度应比槽段宽度小200300mm，使钢筋笼与两端有空隙。2期槽段钢筋笼的制作尺寸应以从现场实测两个1期槽段之间的实际宽度为准。b）钢筋笼吊放时产生弯曲变形而无法入槽。由于钢筋笼重量较大，一般要采用两台吊车，用横吊梁或吊架并结合主副钩的起吊方式来吊放钢筋笼。c）分段钢筋笼因上下两段驳接不直而无法入槽。如果钢筋笼是分段制作的，吊放接长时，下钢筋笼要垂直挂在导墙上，然后将上段钢筋笼垂直吊起，把上下两段钢筋笼成直线焊接。d）槽壁凹凸不平或弯曲而使钢筋笼无法入槽。在造孔过程中要对每个孔位进行垂直度检测，要求孔位在沿槽段及垂直槽段的两个方向上偏差均满足要求。有斜孔的要先修正后才能进行下一工序施工。（2）浮笼及其处理浮笼也是施工过程中经常遇到的现象，结合引起浮笼的实际原因，给予不同的处理办法。a）钢筋笼太轻，在浇灌混凝土时容易浮起。轻钢筋笼可在导墙上设置锚固点焊接固定。b）浇灌混凝土时导管埋置深度过大而使钢筋笼上浮。灌注混凝土时，导管的埋置深度一般控制在24m较好，小于1m易产生拔漏事故，大于6m易发生导管拨不出。c）浇灌混凝土速度过快而使钢筋笼上浮。这种情况下要放缓混凝土浇灌速度，甚至停顿浇灌1015min，待钢筋笼稳定后再继续浇灌。（3）混凝土反浆不顺的处理导管变形或异物阻塞，使得隔水栓未能冲出导管底口而造成反浆失败。在安装导管时要仔细检查导管的质量，不使用变形或有损毁的导管。在每次拆卸或安装导管时都用清水将导管冲洗干净，保证导管内壁平滑畅顺。槽孔内沉渣过厚而造成剪塞反浆失败。在清孔及安放钢筋笼后，均要检测槽孔内沉渣厚度，确定沉渣在允许范围内再进行浇灌混凝土工序。当混凝土灌注到导墙顶部附近时，由于导管内压力减小，往往会发生导管内混凝土不易流出的现象。此时应放慢浇灌速度，并将导管埋置深度减小，但不应小于1m，同时辅以上下抽动导管，但抽动幅度不宜太大，以免将导管抽离混凝土面。（4）墙体夹泥的处理措施导管接头不严密或导管破损，泥浆渗入导管内造成墙体夹泥。导管接头应设橡胶圈密封，并用粗丝扣连接紧密。安装时仔细检查导管的完好性，杜绝使用有破损的导管。剪塞时首批混凝土量不足以埋住导管底端出口而造成墙体夹泥。混凝土初灌量应保证混凝土灌入后导管埋入混凝土深度不少于0.5m，使导管内混凝土和管外泥浆压力平衡。待初灌混凝土足量后，方可剪塞浇灌。混凝土初灌量可按有关公式计算。导管摊铺面积不够，部分位置灌注不到，被泥渣充填。在单元槽段内，导管距槽段两端不宜大于1.5m，两根导管的间距不应大于3m。导管埋置深度不够，泥渣从底口进入混凝土内。浇灌混凝土时，导管应始终埋在混凝土中，严禁将导管提出混凝土面。导管最小埋置深度不得小于1m。当发现探测混凝土面错误或导管提升过猛而将导管底口提离混凝土面时，可准确测出原混凝土面位置后，立即重新安装导管，使导管口与混凝土面相距0.30.5m，装上隔水栓重新剪塞浇灌混凝土，即通常所说的二次剪塞。 简述地下连续墙的施工工艺第一 ，导 墙 导墙一般是就地浇筑的钢筋混凝土结构，它是用来保证地下连续墙达到设计 的几何尺寸和形状的一种措施，同时能够容蓄一部分泥浆或混凝土等材料，并承受挖槽作业过程中产生的荷载，从而可以保证成槽施工时液面稳定和避免槽口土 壁遭到破坏 。第二 ，泥浆护壁 泥浆护壁主要是通过泥浆对槽壁施加压力，从而保持深槽形状不发生变 化，然后通过灌注混凝土的方式将泥浆置换出来。在这里，泥浆附着在槽壁上形成一层不透水的泥皮，使泥浆的静水压力有效地作用于槽壁，防止槽壁剥落， 同时起到防渗作用， 保持壁面稳定 。第三 ，成槽施工 地下连续墙成槽施工时应视地质条件和筑墙深度选用旋转切削多头钻、导板抓斗、冲击钻等成槽机械。槽段的单元长度一般为6-8米，通常结合土质情况、钢筋骨架重量及结构尺寸、划分段落等决定。第四，安置钢筋笼 成槽施工完毕后，根据需要，采用机械起吊的方式，在槽内放置实现轧制的钢筋笼架，安放时要保障钢筋笼架的位置稳固适中，避免碰撞槽壁，造成坍塌隐患。钢筋笼下放时，要使钢筋笼的中心线与槽段的纵向轴线尽量重合。此外，要确保回填土要密实以防治漏浆。第五，水下灌注混凝土 。 该步骤需要按照水下混凝土灌注法，采用导管法进行混凝土灌注作业。需要注意的是，灌注时要采用连续灌注的方式，并时刻测量混凝土灌注量和上升高 度。第六 ，墙段接头处理 从工艺上可知，地下连续墙由多个独立的墙段联接而