地下连续墙新.ppt
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1、第三章第三章 地下连续墙地下连续墙第一节第一节 工艺原理与适用范围工艺原理与适用范围一施工工艺原理即在工程开挖土方之前,用特制的挖槽机械在泥浆护壁的情况下每次开挖一定长度的沟槽,待开挖至设计深度并清除沉淀下来的泥渣后,将在地面上加工好的钢筋骨架用起重机械吊放入充满泥浆的沟槽内,用导管向沟槽内浇筑混凝土,不断将泥浆置换出来,待混凝土浇至设计标高后,一个单元槽段即施工完毕。各单元槽段之间由特制的接头连接,形成连续的地下钢筋混凝土墙。地下连续墙工艺原理地下连续墙工艺原理 2.1.1地下连续墙特点:1.优点及适应范围施工时振动小、噪音低。适用城市施工。墙体刚度大。是深基坑支护工程中重要的支护结构。防渗
2、性能好。可贴近施工。可用于“逆作法”施工。适用于多种地基条件。可用作刚性基础。占地少。2.缺点:特殊条件下施工难度大。易出相邻墙段不能对齐和漏水问题。若仅用于临时挡土结构,费用高些。废泥浆处理麻烦2.1 概述概述2.1.2 2.1.2 地下连续墙的分类地下连续墙的分类地下连续墙的分类可按以下四种方式按成墙方式有:桩柱式、槽板式、组合式。按墙的用途有:防渗墙、临时挡土墙、永久挡土墙、作为基础用的地下连续墙。按墙体材料有:钢筋混凝土墙、塑性混凝土墙、固化灰浆墙、自硬泥浆墙、预制墙、泥浆槽墙、后张法预应力地下连续墙、钢制地下连续墙。按开挖情况有;地下连续墙(开挖)和地下防渗墙(不开挖)。2.1.3
3、地下连续墙的用途水利水电、露天矿山和尾矿坝以及环保的防渗墙。建筑物地下室(基坑)。地下构筑物。市政管沟和涵洞。盾构等工程的竖井。泵站、水池。码头、护岸和干船坞。地下油库和仓库。各种深基础和桩基。2.1.4地下连续墙的技术要点地下连续墙的技术要点1.应解决的问题挖槽适应复杂地基,符合设计要求槽孔在开挖和回填中的稳定用适宜的材料回填槽孔形成墙体各墙段之间的接缝连接2.加强各环节的联系加强设计、科研和施工系统之间的联系促进施工方法的不断成熟和发展2.2 2.2 地下连续墙作为支护结构的内力计算地下连续墙作为支护结构的内力计算2.2.1 2.2.1 概述概述 支护墙的内力和变形较复杂,其计算的合理性应
4、是考虑支护结构计算的合理性应是考虑支护结构 土土 支点三者共同作用的空间分析。故按分段平面问题计算支点三者共同作用的空间分析。故按分段平面问题计算。地下连续墙由于其连续性可取单位长度。目前我国常用的方法可有弹性支点方法与极限平衡法弹性支点方法与极限平衡法。当嵌固深度合理时,具有试验数据或当地经验确定弹性支点刚度时,应提倡用弹性支点方法弹性支点方法确定支护结构内力和变形。考虑不具备弹性支点方法计算条件及不同分类方法对简单结构计算误差影响小的情况,悬臂式结构按极限平衡法及单层支点结构按等值梁法的计算方极限平衡法及单层支点结构按等值梁法的计算方法法应保留。当支护结构周边条件完全相同时,支撑体系可简化
5、为平面问题计算,对于土层锚杆,因锚杆腰梁间基本不存在相互影响,假定平面问题较合理。考虑到刚度的冠梁或支撑结构体系的共同作用,应采用空间协同作用分析方法。实际分段平面问题是将空间分析计算出的内力结果分段合并,按同一实际分段平面问题是将空间分析计算出的内力结果分段合并,按同一配筋处理。配筋处理。2.2.2 地下连续墙嵌固深度设计值的确定地下连续墙嵌固深度设计值的确定深基坑支护结构应采用以分项系数分项系数表示的极限状态设计表达式极限状态设计表达式进行设计。基坑支护结构极限状态可有两类:承载能力极限状态承载能力极限状态 正常使用极限状态正常使用极限状态1.承载能力极限状态:承载能力极限状态:对应于支护
6、结构达到最大承载能力或土体失稳、过大变形导致支护结构或基坑周边环境破坏;2.正常使用极限状态:正常使用极限状态:对应于支护结构的变形已妨碍地下结构施工或影响基坑周边环境的正常使用功能。本章计算依据是建设部1999年9月颁布的建筑基坑支护技术规范(JGJ12099)基坑侧壁安全等级及重要性系数基坑侧壁安全等级及重要性系数 1.悬臂式支护结构深度设计值悬臂式支护结构深度设计值hd的计算的计算排桩、地下连续墙嵌固深度设计值宜按下列规定:1.悬臂式支护结构嵌固深度设计值hd宜按下式确定:桩墙底以上基坑内侧各土层被动土压力(也即各土层水平抗力标准值的合力)和桩墙底以上基坑外侧各土层主动土压力(也即各土层
7、水平荷载标准值的合力)和 h a 合力 作用点至桩、墙底的距离h P 合力 作用点至桩、墙底的距离h、hd分别为基坑挖深和桩墙嵌固深度0基坑侧壁安全重要性系数悬臂桩墙的计算合力作用点至桩、墙底的距离合力作用点至桩、墙底的距离hhpEa1Ea2Ea4Ea3EaEP1EP2EPh、分别为基坑挖深和桩墙入土深度 分别为被动土压力合力和主动土压力合力单层支点结构支点力及嵌固深度计算支点力:基坑底面以下支基坑底面以下支护结构设定弯矩零点护结构设定弯矩零点至基坑底面距离至基坑底面距离hCl按按下式确定下式确定h单层支点支护结构支点力单层支点支护结构支点力 及嵌固深度及嵌固深度hd计算计算2.单层支点支护结
8、构支点力单层支点支护结构支点力 及嵌固深度及嵌固深度hd计算计算单层支点结构支点力及嵌固深度计算3.3.多层支点排桩、地下连续墙嵌固深度设计值多层支点排桩、地下连续墙嵌固深度设计值h hd d多层支点排桩、地下连续墙嵌固深度设计值hd宜按圆弧滑动简单条分法确定。支点力Tcl按下式计算支点至基坑底面的距离基坑底面至设定弯矩零点位置的位置 分别为合力 作用点至设定弯矩零点的距离土压力分布图形土压力分布图形(采用采用YB9258-1997)悬臂式支护结构1.无地面荷载q=0,2.有地面荷载q0,3.无地面荷载q=0,无粘性土C=0无粘性土C=0有粘性土C0EaEPeaePEa1EPeaePqEa2E
9、aEPeaePy土压力分布图形土压力分布图形(采用采用JGJ/T120-99)悬臂式支护结构1.无地面荷载q=0,2.有地面荷载q0,3.无地面荷载q=0,无粘性土C=0无粘性土C=0有粘性土C0Ea1EPeaePEa2Ea1EPeaePEa2Ea1EPeaePEa3Ea2q支护结构计算当确定悬臂式及单支点支护结构嵌固深度设计值悬臂式及单支点支护结构嵌固深度设计值(构造要求)当基坑底为碎石土及砂土,基坑内排水且作用有渗透基坑底为碎石土及砂土,基坑内排水且作用有渗透压力压力时,嵌固深度设计值还应满足下式抗渗稳定条件:2.3 2.3 地下连续墙施工地下连续墙施工2.3.1 施工前的准备工作施工现场
10、调查的目的与内容(目的:解决施工机械进入现场和进行组装的可能性;挖槽时弃土的处理与外运;给排水和供电条件;地下障碍物和相邻建筑物情况;噪音、振动和污染等公害引起的有关问题。内容:机械进场条件调查、给排水和供电条件调查、现有建筑物的调查、地下障碍物对连续墙施工影响的调查、噪音、振动和环境污染等的调查)认真进行地质调查(包括确定开挖方法、单元槽段长度、各土层重力密度、内摩擦角、内聚力C等物理力学指标,研究用泥浆向地层渗透是否污染临近水井等水源时需利用土的渗透系数K),全面准确掌握施工地区的水文地质情况。2.3 2.3 地下连续墙施工地下连续墙施工 制定地下连续墙的施工方案工程概况挖掘机械的选择导墙
11、设计单元槽段划分及顺序预埋件及设计、施工详图护壁泥浆的配比、泥浆循环管路布置废泥浆和土渣处理钢筋笼加工、运输和运输吊放混凝土配合比设计、混凝土供应和浇注动力供应、供水、排水设施施工平面图布置工程进度计划、材料劳力供应计划安全、质量措施和技术组织措施112.3.3地下连续墙施工工艺过程地下连续墙按墙体材料可有三类:混凝土地下连续墙(使用泥浆)、水泥固化地下连续墙(使用泥浆)、水泥土地下连续墙(不使用泥浆)。目前地下连续墙应用最多的是桩柱式地下连续墙。1.桩柱(排)式地下连续墙桩柱(排)式地下连续墙可用钢筋混凝土(现浇或预制)、钢材(型钢)和水泥固化材料建造。Hmax达131m。可用于基坑支护、桩
12、基础、小型竖井工程。2.钢筋混凝土地下连续墙该种地连墙经挖槽、固壁、浇注和联接(接头)等工序建成。对于现浇钢筋混凝土壁板式地下连续墙,其工艺包括修筑导墙、泥浆制备与处理、挖深槽、钢筋笼制备与吊装及混凝土浇筑等主要内容。3.钢制地下连续墙施工方法钢制地下连续墙主要特点承载力高、预制提高施工速度、钢制接头可传递剪力、防水性好、造价高于钢筋混凝土地下连续墙。2.3.4地下连续墙施工1.修筑导墙(挖槽前的临时结构)(1)作用:挡土墙挡土墙 作为测量的基准作为测量的基准 作为重物的支撑作为重物的支撑 存蓄泥浆存蓄泥浆还可防止泥浆漏失,防止雨水等流入,施工补强(对临近建筑物),支撑横撑的水平导梁的作用。(
13、2)形式:一字形或上加肋,断面简单,适用于表层土好、导墙荷载小倒L形或工字型,适用于为杂填土、软粘土等承载力弱的土层大倒L形,适用于导墙上荷载大的情况一肢加强,当离已建建筑物很近需加以保护时采用的情况高于地面,当地下水位而又不宜采用井点降水时为确保泥浆高于地下水位而采用需作支撑,当施工作业面在地下,导墙需作支撑支撑已施工的结构时用。金属导墙,属于可装拆导墙的形式,该种导墙可重复使用。(3)导墙施工现浇钢筋混凝土导墙的施工顺序为:平整场地测量定位挖槽及处理弃土绑扎钢筋支木板浇筑混凝土拆模并设置横撑导墙外侧回填土导墙厚度一般为0.150.20m,墙趾不宜小于0.20m,深度一般为1.02.0m。导
14、墙应高出地面10,防止地面水流入。钢筋混凝土导墙拆模后,应沿其纵向每隔1m左右加设上、下两道木支撑。导墙混凝土强度等级多为C20,注意捣实质量。2.工程泥浆(1)泥浆的作用:护壁、携渣、润滑钻头、冷却(2)泥浆的成分:成浆方法制备泥浆自成泥浆半自成泥浆成分:膨润土泥浆、聚合物泥浆、CMC泥浆、盐水泥浆。(3)泥浆制作程序地下连续墙施工(挖深槽)地下连续墙施工(挖深槽)挖槽挖槽是地下连续墙施工的关键工序关键工序,挖槽约占约占地下连续墙工期的一半地下连续墙工期的一半。同时挖槽的精度挖槽的精度也是保证地下连续墙质量的关键之一质量的关键之一。1 1 单元槽段的划分单元槽段的划分单元槽段的最小尺寸不得小
15、于一个挖掘段最小尺寸不得小于一个挖掘段。单元槽段是地下连续墙施工时,预先沿墙体预先沿墙体长度方向把地下墙划分为多个一定长度的施工长度方向把地下墙划分为多个一定长度的施工单元单元 (三)(三)挖深槽挖深槽地下连续墙施工(规程规定)地下连续墙施工(规程规定)地下连续墙施工地下连续墙施工应符合下列要求符合下列要求:1.地下连续墙单元槽段长度可根据槽壁槽壁稳定性及钢筋笼起吊能力稳定性及钢筋笼起吊能力划分,宜为宜为48;2.施工前宜进行墙槽成槽试验宜进行墙槽成槽试验,确定确定施工工艺流程工艺流程,选择选择操作技术参数技术参数;3槽段的长度、厚度、深度、倾斜度长度、厚度、深度、倾斜度应符合下列要求:槽段长
16、度(沿轴线方向)允许偏差长度(沿轴线方向)允许偏差 50;槽底厚度允许偏差厚度允许偏差 10;槽底倾斜度倾斜度1/150。地下连续墙施工(规程规定)地下连续墙施工(规程规定)地下连续墙地下连续墙宜采用声波透射法声波透射法检测墙身结构质量,检测槽底数应不少于总槽段不少于总槽段数的数的20,且不应少于,且不应少于3个槽段。个槽段。地下连续墙施工(规程规定)地下连续墙施工(规程规定)地下连续墙施工(挖深槽)地下连续墙施工(挖深槽)单元槽段划分应考虑因素单元槽段划分应考虑因素:地质条件;地质条件;地面荷载;地面荷载;起重机的起重能力;起重机的起重能力;单位时间内混凝土的供应能力;单位时间内混凝土的供应
17、能力;工地上具备的泥浆池的容积。工地上具备的泥浆池的容积。还应考虑单元槽段之间的接头位置单元槽段之间的接头位置,避免设在转角处避免设在转角处及地连墙与内部结构的连接处连接处。地下连续墙施工(挖深槽)地下连续墙施工(挖深槽)2 2 挖槽机械挖槽机械常用的挖槽机械挖槽机械按其工作机理分为挖斗式挖斗式 冲击式冲击式 回转式回转式地下连续墙施工(挖深槽)地下连续墙施工(挖深槽)挖斗式挖槽机挖斗式挖槽机即以斗齿切土,切土收于斗斗齿切土,切土收于斗体内,提出地面开斗卸土体内,提出地面开斗卸土。(最简单)挖斗式挖槽机挖斗式挖槽机的挖掘动作有斗齿铲挖和斗刃斗齿铲挖和斗刃切削切削,其运载机械多为履带式起重机运载
18、机械多为履带式起重机等。挖斗式挖槽机挖斗式挖槽机包括蚌式抓斗(吊索式、导蚌式抓斗(吊索式、导杆式)和铲斗杆式)和铲斗。为保证挖掘方向,提高成槽精度,可在抓在抓斗上部安装导板斗上部安装导板(即导板式导板式);也可在挖在挖斗上装长导杆斗上装长导杆(即导杆式导杆式)。地下连续墙施工(挖深槽)地下连续墙施工(挖深槽)冲击式挖槽机冲击式挖槽机包括钻斗冲击式钻斗冲击式和凿刨式凿刨式,前者我国有地区采用。钻头冲击式钻头冲击式是通过各种形状钻头的上下运动冲击破碎土层,通过各种形状钻头的上下运动冲击破碎土层,借助泥浆循环把土渣排出槽外。借助泥浆循环把土渣排出槽外。凿刨式凿刨式是靠凿刨沿导杆上下运动以破碎土层,破
19、碎土渣由靠凿刨沿导杆上下运动以破碎土层,破碎土渣由泥浆携带从导杆下端吸入导杆排出槽外泥浆携带从导杆下端吸入导杆排出槽外。冲击钻机是依靠钻头的冲击力破碎地基土层,其适应范围不仅是一般土层一般土层,而且对卵石、砾石、岩层地层卵石、砾石、岩层地层均适应。3 3)回转式挖槽机回转式挖槽机以回转的钻头切土,钻下的土渣随循环的泥浆排出地面。以回转的钻头切土,钻下的土渣随循环的泥浆排出地面。按钻头回转方式与挖槽面的关系有直挖和平挖两种按钻头回转方式与挖槽面的关系有直挖和平挖两种回转式挖槽机按钻头数量回转式挖槽机按钻头数量有单头钻单头钻和多头钻多头钻之分。单头钻单头钻主要用来钻导孔钻导孔,多头钻多头钻用来挖槽
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