土方工程第1章2.ppt

第一章土方工程 1 3基坑工程 1 3 1土方边坡及其稳定1 3 2土壁支护1 3 3降水1 3 4基坑土方施工 为保证基坑开挖的顺利 在施工前需要进行基坑土壁稳定验算或支护结构的设计与施工 1 1 3 1土方边坡及其稳定 大型基坑放坡开挖 坡面喷混凝土保护 管井井点降水 基坑放坡大开挖是一种最简单的基坑施工方法 优点是施工速度快 相对措施费用不高 放坡坡度的大小与地区土质有关 缺点是周边场地要空旷 开挖和回填土方量大 2 3 一 边坡稳定的条件 T C T 土体下滑力 下滑土体的分力 受坡上荷载 雨水 静水压力影响 C 土体抗剪力 由土质决定 受气候 含水量及动水压力影响 土体的稳定条件是 在土体的重力及外部荷载作用下所产生的剪应力小于土体的抗剪强度 4 1 3 1土方边坡及其稳定 5 临时性挖方边坡值 6 7 注 如采用降水或其他加固措施 可不受本表限制 但应计算复核 开挖深度 对软土不应超过4m 对硬土不应超过8m 8 基坑边坡护面方法示意图 d 土袋或砌石压坡护面 c 钢丝网混凝土或钢筋混凝土护面 a 薄膜或砂浆覆盖 b 挂网或挂网抹砂浆护面 9 轻型井点降水 喷射混凝土坡面保护 10 坡面挂网喷射混凝土 11 喷射混凝土搅拌 空压机 12 1 3 2土壁支护 当地质条件和周围环境不允许放坡时使用 基坑 槽 支护结构的主要作用 支撑土壁 此外 钢板桩 混凝土板桩及水泥土搅拌桩等围扩结构还兼有不同程度的隔水作用 13 一 横撑式 基槽支护 2 垂直衬板式 深度不限适用于 较窄且施工操作简单的管沟 基槽 承载力 变形及稳定计算 略 对较宽的沟槽 采用横撑式支撑便不适应 此时的土壁支护可采用类似于基坑的支护方法 14 二 重力式支护结构 基坑支护结构一般根据地质条件 基坑开挖深度以及对周边环境保护要求采取重力式水泥土墙 板式支护结构 土钉墙等形式 在支护结构设计中 首先要考虑周边环境的保护 其次要满足本工程地下结构施工的要求 再则应尽可能降低造价 便于施工 水泥土墙是通过搅拌桩机将水泥与土进行搅拌 形成柱状的水泥加固土 搅拌桩 而构成重力式支护结构 由水泥土搅拌桩搭接而形成水泥土墙 它既具有挡土作用 又兼有隔水作用 在软土地区适用于4 6m深的基坑 最大可达7 8m 水泥土的强度可达0 8 1 2MPa 其渗透系数很小 一般不大于cm s 15 重力式挡墙 水泥土搅拌桩 深层搅拌桩适用淤泥质土 地基承载力 120KPa粘性土挖深 8m海新世纪 16 水泥土搅拌桩支护应用 上海新世纪商厦8m深基坑采用水泥土搅拌桩支护技术桩长19m 坝宽8 7m 插10m毛竹 17 水泥土搅拌桩支护应用 南京市级机关33层住宅楼 地下室一层 挖深6m 采用水泥土搅拌桩支护技术 18 1 水泥土墙的设计 详见教材 主要包括整体稳定 抗倾覆稳定 抗滑移稳定 位移等 有时还应验算抗渗 墙体应力 地基强度等 19 2 水泥土搅拌桩的施工A 施工机械 深层搅拌桩机的组成由深层搅拌机 主机 机架及灰浆搅拌机 灰浆泵等配套机械组成如图 20 B 施工工艺成桩工艺可采用 一次喷浆 二次搅拌 或 二次喷浆 三次搅拌 工艺 21 三 板式支护结构 板式支护结构由两大系统组成 挡墙系统和支撑 或拉锚 系统 悬臂式板桩支护结构则不设支撑 或拉锚 22 1 挡墙类型 隔水能力不同 1 钢板桩 2 H型钢桩 3 钻孔灌注桩 4 人工挖孔桩 5 深层搅拌水泥土桩 6 旋喷桩 适用软土 淤泥土 23 2 支撑 或拉锚 类型 如图 1 悬臂式 基坑深度 5m 2 斜撑式 基坑内有支设位置 3 锚拉式 在滑坡面外设置锚桩 4 锚杆式 地面上有障碍或基坑深度大 5 水平支撑式 土质较差或坑周围地上 地下有障碍 角部 对撑 角撑 桁架支撑 圆形支撑 拱形支撑 24 25 1 钢板桩 悬臂式 支护既挡土又止水 悬臂钢板桩支护结构的刚度小 钢板桩拔桩时 易带土造成邻近房屋不均匀沉降 钢板桩支护 钢板桩支护 26 2 水泥土内插H型钢 水平支撑式 基坑开挖深度在6m左右 采用水泥土搅拌桩作为支护结构兼止水 插入的H型钢能增加桩的抗弯承载力 插入水泥土的H型钢周边涂减摩剂 可抽拔出重复使用 插入水泥土的H型钢 27 水泥土搅拌桩用于地下水丰富的江苏 上海和浙江等地的基坑工程施工中的止水帷幕 28 钢筋混凝土梁内支撑的优点是刚度大 经济性好 能有效控制基坑变形 缺点是施工时间长 混凝土达到设计强度需时间 拆除不便 凿除或爆破 水泥土内插型钢 SMW工法 支护结构 2 水泥土内插H型钢 水平支撑式 29 钻孔灌注桩 在基坑开挖施工前 沿基坑外围成排施工钻孔灌注桩 以形成排桩挡墙并在桩顶浇注钢筋混凝土冠梁 冠梁 人工挖孔桩 30 31 高层建筑基础施工 土方开挖的深基坑支护采用钻孔灌注桩 混凝土梁内撑支护方案 钻孔灌注桩支护 基坑第一道钢筋混凝土梁内撑 第二道钢内撑 32 钢管内支撑的优点是施工速度快 装拆方便 缺点是支撑的刚度略差 基坑支护结构易变形 多道钢内撑有助于控制支护结构变形 33 3 钻孔灌注桩地铁站施工 土方开挖的深基坑支护采用钻孔灌注桩 钢管内撑支护方案 钢筋混凝土压顶梁 第一道钢管内撑 钻孔灌注桩排桩 粉沙土 型钢腰梁 34 由于钻孔灌注桩施工时 难以做到两相邻桩相切 邻桩间隙为100 200mm 故桩挡墙的挡水效果差 目前 常在灌注桩外围施工深层搅拌水泥土桩或旋喷及摆喷桩 以形成防水帷幕 灌注桩承受边坡侧压力 防水帷幕起止水作用 防水帷幕 35 3 钻孔灌注桩 锚杆 36 土层锚杆是设置于钻孔内 端部深入稳定土层中的受拉杆体 锚杆杆体 钢筋或钢绞线 锚固于孔内注浆体中并形成锚固段 通过杆体及锚固段将支护结构传来的拉力传递到稳定岩土层中 泛利大厦挡土支护结构构造 37 冠梁 槽钢腰梁 护坡桩 锚杆拉筋 锚杆护坡桩构造 38 槽钢腰梁与锚杆锚头构造 39 40 41 现场灌注护坡桩造价低 42 43 远洋大厦挡土支护结构构造 土钉墙是由天然土体通过土钉墙就地加固并与喷射砼面板相结合 形成一个类似重力挡墙以此来抵抗墙后的土压力 从而保持开挖面的稳定 这个土挡墙称为土钉墙 组合型支护两种以上的支护方法组合起来使用 既能保证支护结构的安全又降低成本 如上部放坡 下部桩墙锚杆支护 锚杆与土钉组合 深搅桩与灌注桩排组合 深搅桩中打入H钢桩组合支护等 44 土钉墙支护作用 土钉与土体形成复合体 提高边坡稳定性和超载能力 增强土体破坏延性 特点 土体稳定性好 位移小 施工简便 费用低 对邻近建筑物影响小 分层分段施工 阶段不稳定性 适用于 地下水位以上的杂填土 粘性土 非松散砂土 边坡坡度70 90 工艺过程 挖土 喷射混凝土 打孔 插筋 注浆 铺放 压固钢筋网 喷射混凝土 挖下层土 45 土钉墙与工作面开挖 46 用洛阳铲人工开挖土钉孔 47 土钉与钢筋网连接 48 喷射土钉墙混凝土 49 地下连续墙作用 防渗 挡土 地下室外墙的一部分 适用于 坑深大 土质差 地下水位高 邻近有建 构 筑物 采用逆作法施工 工艺过程 作导槽 钻槽孔 放钢筋笼 水下灌注混凝土 基坑开挖与支撑 50 51 地下连续墙diaphragm 52 地下连续墙支护技术 上海淮海中路处的香港广场深基坑支护基坑挖深13 85m围护墙采用厚800mm的地下连续墙 预应力钢内撑采用 盆式 开挖 先撑后挖 53 地下连续墙加钢内撑 浦东开发区世界广场16m深基坑支护1m厚地下连续墙支护 卢深堡产H型钢内撑 6 6m网格 54 3 板桩计算 55 56 3 板桩计算 详见教材以及 高层建筑施工 57 58 59 4 桩板墙的施工 依据挡墙的形式选择相应的施工方法 以钢板桩为例 通常有三种打桩方法 60 61 62 地下工程施工结束后 钢板桩一般都要拔出 以便重复使用 钢板桩的拔除要正确选择拔除方法与拔除顺序 由于板桩拔出时带土 往往会引起土体变形 对周围环境造成危害 必要时还应采取注浆填充等方法 4 桩板墙的施工 63 基坑支护工程的特点基坑支护工程具有以下特点 1 临时性基坑支护结构大多为临时性结构 个别情况下支护结构也可同时兼作地下室结构的组成部分 成为永久性结构 其作用仅是在基坑开挖和地下结构施工期间 保证基坑周边既有建筑物 道路 地下管线等环境的安全和本土程地下结构施工的顺利进行 有效使用期一般在一年左右 作为临时性结构 它的重要性容易被忽视 安全隐患较大 应引起重视 64 2 技术综合性基坑支护技术是岩土力学问题与结构力学问题的结合 且受水文 地质 施工技术和方法等因素的影响很大 因此 对从事基坑支护工程人员的综合业务知识水平要求较高 3 不确定性基坑支护工程受场区地质情况 周边建筑和地下设施的影响很大 而往往这些情况在支护结构设计施工和基坑开挖前无法准确查明 给基坑支护结构方案制定和设计施工带来了很大难度 65 基坑工程事故原因引起基坑事故的原因主要有以下几个方面 1 采用悬臂桩忽视变形控制 或设计有内支撑但施工未加上 导致变形过大 引起周围建筑物开裂 2 侧壁未封闭或虽已封闭但帷幕失效 或锚杆深入承压含水层而未采取妥善措施 导致坑壁或沿锚孔漏水淅土引起建筑物开裂破坏 道路变形 3 坑底封闭不严 管涌承压水上涌造成的破坏 66 4 深厚淤泥中土方开挖失控 致使工程桩严重倾斜偏位 护坡桩基失效 5 支护设计忽略整体稳定分析 导致边坡滑移 工程桩受挤压偏位 6 受水浸润 土体强度大幅下降 土压力增大 支护桩承载力不足时效 据不完全统计 在已发生的基坑工程事故中 因设计不当引发的事故占45 因施工再当引发的事故占33 因地下水处理不当引发的事故占22 67 基坑支护失效实例 1994年9月上海黄浦区某大厦基坑支护靠马路40m长支撑破坏 600厚地下连续墙倒塌 基坑挖深23 5m原因为设计 施工和监测多方面 68 广州市海珠城广场工地基坑挡土墙发生坍塌事故 69 五大原因导致塌方 一 设计方案本身就有问题 早在上报施工设计方案时 市建设科技委就已经提出 基坑设计深度达16 2米 存在五大安全隐患 并提出方案要求调整 但甲方全拒不整改 反而开始无证施工 二 实际施工再深4米 雪上加霜 在实际施工中 甲方竟又将施工深度再加深4 1米 造成原本就不牢固的基坑喷锚支护桩成为 悬空 桩 完全失去支撑能力 三 无视多次安全警告 据悉 在违章施工工程中 市建委曾发出两