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基坑支护工程介绍课件

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1 深基坑的支护工程介绍深基坑的支护工程介绍 2 深基坑的支护 深基坑支护的基本要求: ● 确保支护结构能起挡土作用,基坑边坡保持稳定; ● 确保相邻的建(构)筑物、道路、地下管线的安全,不因土 体的变形、沉陷、坍塌受到危害; ● 通过排水降水等措施,确保基础施工在地下水位以上进行。 ● 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。 上海环球金融中心 基础施工 地铁车站的 深基坑支护 3 深基坑边坡支护坍塌事故 4 常用的支护结构体系 排桩式 土钉墙 喷锚支护 钢管桩 挖孔灌注桩 钢板桩 板墙式 板桩式 组合式 粉体喷射注浆桩墙 钻孔灌注桩 高压喷射注浆桩墙 深层搅拌水泥土桩墙 逆作拱墙式 边坡稳定式 排桩与板墙式 水泥挡土墙式 现浇地下连续墙 灌注桩与 水泥土桩结合 加筋水泥土围护墙 型钢横挡板 支护结构主要由围护墙和支撑体系组成。 加筋水泥土墙 5 • 1、水泥土墙支护(重力式支护结构) • (1)组成和特点 • ①水泥土搅拌桩(或称深层搅拌桩):是重力式围护 墙,利用水泥作为固化剂,通过特制的搅拌机械,在地基 深处将软土和固化剂强制搅拌,利用固化剂和软土之间所 产生的一系列物理化学反应,使软土硬结成具有整体性、 水稳定性和一定强度的优质水泥加固土。 • 水泥土墙宜用:于坑深≯6m;基坑侧壁安全等级为一 、二级;地基土承载力≯150kPa的情况。 • 水泥土墙的优缺点: • 优点:由于坑内无支撑,便于机械化快速挖土;挡土 又防渗,比较经济。 • 缺点:不宜用于深基坑;位移相对较大;墙体厚度大 ,有时受周围环境限制。 6 • ②高压喷射旋喷桩 • 是利用钻机将旋喷注浆管及喷头钻置于桩底设计高 程,将预先配制好的浆液通过高压发生装置从注浆管边 的喷嘴中高速喷射出来,直接破坏土体,喷射过程中, 钻杆边旋转边提升,使浆液与土体充分搅拌混合,在土 中形成一定直径的柱状固结体,从而使地基达到加固。 • 特点:施工占地少、振动小、噪音较低,但容易 污染环境,成本较高,对于特殊的不能使喷出浆液凝固 的土质不宜采用。 • 适用:高压喷射注浆法适用于处理淤泥、淤泥质土 、粉土、粘性土、黄土、碎石土等地基。 7 水泥土搅拌桩 8 南京市级机关33层住宅楼,地下室一层,挖深6m,水泥土搅拌桩支护技术 9 • (2)水泥土墙的设计计算 • 1)嵌固深度 2)水泥土墙厚度设计值b(见书P12) 3)正截面承载力验算(见书P13) 压应力验算: 拉应力验算: 10 4)抗滑移稳定性验算(见书P13) 5)抗倾覆稳定性验算(见书P13) 6)整体稳定性验算(见书P14) 11 • (3)水泥土墙施工 • 1)水泥土搅拌桩施工(见动画) 深层搅拌桩机机组 1—主机;2—机架;3—灰浆拌制机;4—集料斗;5—灰浆泵; 6—贮水池;7—冷却水泵;8—道轨;9—导向管;10—电缆; 11—输浆管;12—水管 深层搅拌桩机的组成: 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 深层搅拌桩机常用的机架有三种形式 : 塔架式、桅杆式及履带式 。 12 塔架式 桅杆式 履带式 13 水泥土搅拌桩施工工艺 搅拌桩成桩工艺可采用“一次喷浆、二次搅拌”或“二次喷浆、三次搅拌 ”工艺,主要依据水泥掺入比及土质情况而定。水泥掺量较小,土质较松 时,可用前者,反之可用后者。当采用“二次喷浆、三次搅拌”工艺时可在 图示步骤e)作业时也进行注浆,以后再重复d)与e)的过程。 图 “一次喷浆、二次搅拌”施工流程 a)定位;b)预埋下沉;c)提升喷浆搅拌;d)重复下沉搅拌; e)重复提升搅拌;f )成桩结束 14 • (3)水泥土墙施工 • 2)高压喷射旋喷桩施工工艺 引孔钻机就位 钻进成孔 换浆清渣 清孔 回灌 搬迁 移钻 开孔检查 启动空压机送风 启动高压泵送水 试喷检查 插入高喷管 浆液配制泵送 高喷作业观察高喷参数 孔内保持满浆 测放桩位 15 • (4)水泥土墙施工检测(见教材P16) 水泥土搅拌桩质量检验标准 16 天然土体通过钻孔、插筋、注 浆来设置土钉(亦称砂浆锚杆)并与 喷射砼面板相结合,形成类似重力 挡墙的土钉墙,以抵抗墙后的土压 力,保持开挖面的稳定。也称为喷 锚网加固边坡或喷锚网挡墙。 2 土钉墙支护 钻 孔 插筋、注浆 铺设钢筋网 喷射砼护面 土钉墙支护 17 • (1)土钉墙的组成和特点 • 原理:土钉墙支护是在基坑开挖过程中将较密的 细长杆件钉置于原位土体中, 并在坡面上喷射钢筋网 混凝土面层。通过土钉、土体和喷射混凝土面层的共 同工作, 形成复合土体。利用复合土体的自稳达到支 护目的。 • 组成:螺纹钢筋+灌浆 a)土钉剖面 b)土钉面层喷锚 c)土钉节点 18 土钉施工 • 土钉墙适用条件:地下水低于 土坡开挖段或经过降水措施后使地 下水位低于开挖层的情况。适用于 有粘性土、粉性土、含有30%上粘 土颗粒的砂土边坡。 • 常用于开挖深度不大、周围 相邻建筑或地下管线对沉降与位移 要求不高的基坑支护。 土钉墙特点:(1) 形成土钉复合体、显著提 高边坡整体稳定性和承受边坡超载的能力。 (2) 施工设备简单,由于钉长一般比锚杆的 长度小的多,不加预应力所以设备简单。 (3) 随基坑开挖逐层分段开挖作业,不占或 少占单独作业时间,施工效率高,占用周期短 。 (4) 施工不需单独占用场地,对现场狭小, 放坡困难,有相邻建筑物时显示其优越性。 (5) 土钉墙成本费较其他支护结构显著降低 。 (6) 施工噪音、振动小,不影响环境。 (7) 土钉墙本身变形很小,对相邻建筑物影 响不大。 19 20 21 • (2)土钉墙的设计验算(见教材P18) • 1)抗拉承载力设计值的计算 • 2)土钉墙整体稳定性计算 • 3)土钉长度l的计算 • 4)喷射混凝土面层承受侧压力F的验算 22 • (3)土钉墙支护 结构施工工艺 • 见右图 • (4)土钉墙施工 检测与监测 • 1)检测:对 土钉应采用抗拉试 验检测承载力。 • 2)监测 根据地质划分开挖高度 开挖土方并修整边坡 初喷底层混凝土 钻 设 钉 孔 土 钉 安 装 注 浆 挂钢筋网并与土钉尾部焊牢 安装泄水管 复喷表层混凝土至设计厚度 23 • 3、排桩墙支护 • 基坑开挖时,对不能放坡或由于场地限制而不能采用 搅拌桩支护,开挖深度在6~10米左右时,即可采用排桩支 护。排桩支护可采用钻孔灌注桩、人工挖孔桩、预制钢筋 混凝土板桩或钢板桩。 • (1)排桩墙的平面布置形式 ①柱列式排桩支护 ②连续排桩支护 ③组合式排桩支护 ②连续排桩支护 ②连续排桩支护②连续排桩支护 24 • (2)排桩墙结构形式 • ①无支撑支护结构 • ②单支撑支护结构 • ③多支撑支护结构 • (3)排桩墙设计计算(见教材P22) • (4)排桩墙施工 • (5)排桩墙施工检测 25 (6) 挡土灌注桩支护 适于开挖面积适于开挖面积 大、深度大于大、深度大于 6m6m、不允许放、不允许放 坡、邻近有建坡、邻近有建 (构)筑物的(构)筑物的 基坑支护。基坑支护。 开挖前在基坑周围设置砼灌注桩,桩的排列有间隔式、双排式 和连续式,桩顶设置砼连系梁或锚桩、拉杆。施工方便、安全度好 、费用低。缺点:止水性差。为防止水土流失,也可在灌注桩之间 加粉喷桩。 深基坑的间隔式排桩支护 26 (7) 挡土灌注桩与土层锚杆结合支护 适于大型较深 基坑,施工期较 长,邻近有建筑 物,不允许支护 , 邻近地基不 允许有下沉位 移时使用 桩顶不设锚桩、拉杆,而是挖至一定深度,每隔一定距 离向桩背面斜向打入锚杆,达到强度后,安上横撑,拉紧固 定,在桩中间挖土,直至设计深度。 深基坑的间隔式排桩支护 桩顶连系梁 悬臂支护桩 锚杆及横撑 27 • (8)板桩支护 当基坑较深、地下水位较高且未施工降水时,采用板 桩作为支护结构,既可挡土、防水,还可防止流砂的发生 。板桩支撑可分为无锚板桩(悬臂式板桩)和有锚板桩两大 类。 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。 (1)板桩有钢板柱、木板桩与钢筋混凝土板桩数种 。 • 钢板桩的种类很多,常见的有U板桩与Z板桩 c)H形板桩 a)U形板桩相互连接 b)Z形板桩相互连接 锁口——形成整体,具有较好的隔水能力。 28 板式支护结构 1—板桩墙;2—围檩;3—钢支撑;4—斜撑;5—拉锚;6—土锚杆;7—先 施工的基础;8—竖撑 d)土锚式a)水平支撑式b)斜撑式c)拉锚式 常用钢板桩截面形式 (a) Z型;(b) U型 ;( c )一字型;(d)组合型 29 钢板桩+水平支撑 U型钢板桩 插打 入土 U型板桩相互连接 挡墙系统:常用的形式有槽钢 、钢板桩、钢筋混凝土板桩、灌注 桩及地下连续墙等。 支撑系统:大型钢管、H型钢或 格构式钢支撑,也可采用现浇钢筋 混凝土支撑。 拉锚系统:用钢筋、钢索、型 钢或土锚杆。 30 31 挖孔桩-钢支撑 32 33 SMW工法(劲性水泥土搅拌桩)--板式支护-钢板桩 34 35 • (2)钢板桩施工 • 钢板桩施工要正确选择打桩方式、打桩机械和流水 段划分,以便使打设后的板桩墙,有足够的刚度和防水 作用。 • 钢板桩的打设虽然在基坑开挖前已完成,但整个板 桩支护结构需等地下结构施工后,在许可的条件下将板 桩拔除才算结束。 • 钢板桩打桩方法有以下几种:单独打入法;双层围 檩插桩法;分段复打桩(屏风法)。 • 常见的拔桩方法有两种:一是用振动锤拔桩;二是 用重型起重机与振动锤共同拔桩。 • 钢板桩土孔处理:对拔桩后留下的桩孔,必须及时 回填。回填的处理方法有:振浮法、挤密法和填入法。 所用材料一般为砂子。 36 •a)平面布置 b)剖面 打桩围檩支架 1—围檩桩;2--围檩;3—钢板桩 围檩 37 3)总结板桩的工程事故,其失败的原因主要 有六方面: a) 板桩下部走动; b) 拉锚破坏; c) 支撑破坏; d)拉锚长度不足;e)板桩失稳弯曲; f ) 板桩变形及土体沉降 板桩的工程事故 38 4 土层锚杆支护 在立壁土层上钻(掏)孔至要求深度,孔内放入钢筋, 灌入水泥砂浆或化学浆液,使之与土层结合成抗拉锚杆,将 立壁土体侧压力传至稳定土层。 适于较硬土适于较硬土 层或破碎岩层或破碎岩 石中开挖较石中开挖较 大较深基坑大较深基坑 ,邻近有建,邻近有建 筑物须保证筑物须保证 边坡稳定时边坡稳定时 采用采用 基坑锚杆支护施工中 39 • (1)锚杆的组成和特 点 • 锚杆有三部分组成 :头部连接(锚头)、 拉杆、锚固体。 • 锚杆承受拉力,一 般采用螺纹钢、钢绞线 等强度高、延伸率大、 疲劳强度高的材料。永 久性锚杆尚需进行防腐 处理。 40 a)多层锚杆剖面图 b)锚杆与地下墙连结构造图 c)二次灌浆管的布置 土层锚杆构造 1--墙结构;2—锚头垫座;3—锚头;4--钻孔;5—锚拉杆;6—锚固体; 7—一次灌浆管;8—二次灌浆管;9—定位器 41 重庆市高切坡,预应力锚索支护 为了均匀分配传到连 续墙或柱列式灌注桩上的 土压力,减少墙、柱的水 平位移和配筋,一端采用 锚杆与墙、柱连接,另一 端锚固在土层中,用以维 持坑壁的稳定。 土层锚杆支护 42 • (2)锚杆的设计计算(见教材P27) • (3)锚杆的施工 • 土锚杆的施工工艺:土方开挖—定位— 钻孔--安放拉杆--灌浆--养护--安装锚头--张 拉锚固和挖土。 • 1)设备和机具 • 2)施工方法(见教材P29) • (4)施工监测 43 DML-120D1跟管钻进锚索施工设备 44 螺旋钻机 45 5 内撑式支护 由支护桩或墙和内支撑组成 ,适用于各种地基土层,缺点是 内支撑会占用一定的施工空间。 北京地铁熊猫环岛 车站基坑钢管支护 大型深基坑的钢管对撑支护大型深基坑的钢管对撑支护 46 制作深基坑砼构架 构架支护下构架支护下 挖桩间土方挖桩间土方 构架支护下构架支护下 逆作法施工逆作法施工 47 7 地下连续墙支护 地下连续墙成槽施工 先建造钢筋砼地下连续墙,达到强度 后在墙间用机械挖土。该支护法刚度大、 强度高,可挡土、承重、截水、抗渗,可 在狭窄场地施工,适于大面积、有地下水 的深基坑施工。 SH350连续墙抓斗—成槽机 三一重工 槽段的连接 48 导墙施工 导墙施工完 泥浆系统--泥浆池 成槽施工 钢筋笼吊装 锁口管起拔 砼浇筑 49 上海“莲花河畔景苑”在建楼房整体倒塌 6月27日6时左右,上海闵行 区“莲花河畔小区”一栋在建13层 住宅楼整体倒塌。这是建国以来 建筑业最令人恐怖的倒楼事件。 50 51 52 两侧压力差产 生的水平力超 过了桩基的抗 侧能力 骇人听闻的 上海倒楼事 件令土木人 蒙羞,开发 商、承包商 、监理工程 师和负有监 管职责的政 府官员都负 有责任!
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