基坑围护结构.pdf

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1、 6.3.1 基坑围护结构（1）工字钢桩+背板钢板桩土钉墙地下连续墙围护结构类 型现浇壁板式预制板式桩排式组合式6.3.1.1 围护结构的类型围护结构类型现浇板式地下连续墙 1.基本原理 4在地面上用一种特殊的挖槽设备，沿工程的周边，在泥浆护壁的情况下开挖一条狭长的深槽，然后在地槽内放置钢筋，浇筑混凝土，在地下筑成一条连续的墙壁，供承重、挡土或防渗截水之用。在它出现之前，围护结构主要是钢桩或钢板桩支护，其施作深度有限，而且施工过程中产生很大的噪音，对城市环境造成较大的影响。地下连续墙的问世，是围护结构的一个重要发展，使得大深度的基坑开挖成为可能。6.3.1.2 现浇板式地下连续墙围护结构类型现

2、浇板式地下连续墙 (1)优点 施工时对环境影响小，无噪音和振动公害；墙体刚度大，整体性好，结构和地基变形都较小，；即可用于超深基坑的围护结构，也可用作主体结构；连续墙为整体连续结构，耐久性和抗渗性好；2.特点与适用条件 (2)缺点 弃土和废泥浆处理。若处理不当，会造成新的环境污染。存在地质条件的适应性问题。造价较高。围护结构类型现浇板式地下连续墙 (3)适用条件 深度较大（10m）的基坑;适用于软土或砂土等各种软弱地层；在密集的建筑群或重要的地下管线条件下施工，对基坑工程周围地面沉降和位移值有严格限制的区段；地下水丰富地段 围护结构与主体结构相结合，对抗渗有严格要求时；采用逆作法施工，内衬与护

3、壁形成复合结构的工程。2.特点与适用条件围护结构类型现浇板式地下连续墙围护结构类型现浇板式地下连续墙 根据地下连续墙与地铁主体结构的相互关系有：（1）分离墙 （2）单一墙 （3）复合墙 （4）重合墙 （1）分离墙 将地下连续墙和地铁主体结构物分开使用。即地下连续墙的作用仅仅是一种承受土压力和水压力的围护结构。主体结构物对于地下墙也只起横撑作用。两者之间只是相互传递横撑的轴向力，无需考虑主体结构物的应力向地下墙转移的问题。围护结构类型现浇板式地下连续墙 （2）单一墙 直接将连续墙作为地铁结构的垂直边墙。但因无法设置防水层，故防渗防潮的性能比较差。由于是地铁结构的重要组成部分，设计时不仅要作为挡土

4、墙考虑，还要作为主体结构考虑。围护结构类型现浇板式地下连续墙 （3）复合墙(能传递剪力)是把连续墙与地铁主体结构的垂直边墙做成一个整体，并通过拉结钢筋使二者结合为整体，共同受力。这是墙体强度最大的一种结合方式。由于在连续墙与内衬墙之间需设置拉结钢筋，不能设置防水层，防水效果较差。图6-18(c)围护结构类型现浇板式地下连续墙 （4）重合墙 是把地铁框架结构物的边墙与地下连续墙在内侧面上重合在一起，二者之间塞入填充材料，内外墙之间不能传递竖向剪力，但弯曲产生的变形量相同。这种结合方式，在竣工之后可以通过各自的刚度，分别承受产生在地下墙和结构物内的应力。图6-18(d)围护结构类型现浇板式地下连续

5、墙（2）泥浆护壁（1）挖导槽、筑导墙（3）成槽挖掘（5）拔出接头构件与施工接头（4）混凝土浇筑钢筋混凝土现浇地下连续墙的施工工艺 钢筋混凝土现浇地下连续墙的施工工艺主要有以下几步4.现浇板式地下连续墙施工技术围护结构类型现浇板式地下连续墙1、构筑导墙2、泥浆护壁、深槽开挖3、安放接头管4、下放钢筋笼5、灌注混凝土6、拔出接头管单元墙段完成围护结构类型现浇板式地下连续墙 导墙的主要作用 为地下连续墙定线和定标高 为挖槽机械控槽定向 存蓄泥浆稳定液位 防止槽壁顶部土体坍落 作为吊放钢筋笼、插导管和架设挖槽设备的支承点围护结构类型现浇板式地下连续墙 （1）挖导槽、筑导墙 导墙断面形式和构造:主要有矩

6、形、槽形、L形等几种；通常采用含钢率较低的现浇混凝土；厚度一般为1020cm，深度一般为100200cm。（1）挖导槽、筑导墙围护结构类型现浇板式地下连续墙 基本原理 首先是，泥浆在壁面上形成不透水泥膜，将泥浆与周围土层隔开防止泥浆流失，亦能挡住地下水流入槽内。其次是，泥浆对槽壁产生静液压力，通过泥膜对壁面起维持作用，以平衡外侧的水、土压力。最后是，被泥膜隔开的泥浆与土层之间会产生电位差，促进膨润土颗粒向壁面移动，同时，电渗力也能对槽壁起支撑作用。围护结构类型现浇板式地下连续墙 （2）泥浆护壁 泥浆的功能 固壁作用：即形成泥皮，防渗、保持内外压差 支撑作用：利用内外压差形成外向静水压力，防止槽

7、壁坍塌 悬浮作用：避免土渣的大量沉积而影响施工。润滑、降温作用：对钻头式、冲击式挖槽机有润滑、降温作用。其中以固壁为主。围护结构类型现浇板式地下连续墙 （2）泥浆护壁 泥浆的种类 固壁泥浆的主要成份：膨润土、掺合物、水 膨润土：是一种颗粒极其细小,遇水不显著膨胀、粘性很大的特殊粘土。主要成份是SiO2、Al2O3和Fe2O3。（2）泥浆护壁 掺合物:分为加重剂、增粘剂、分散剂和堵漏剂四类。其作用是调整泥浆的比重、粘度、凝胶化倾向、失水量、钙离子含量、防止漏浆等。围护结构类型现浇板式地下连续墙 挖槽机械 挖斗式挖槽机 包括抓斗挖槽机、铲斗挖槽机、回转式挖斗，螺旋钻等，其中以抓斗挖槽机应用较多。特

8、点是既能挖土又能取土，构造简单耐用，故障少，广泛用于较松散的软弱土质地层施工。（3）成槽挖掘围护结构类型现浇板式地下连续墙 挖槽机械 钻头式（冲击式）挖槽机 有多头钻、独水钻、凿刨式挖槽机等。采用钻头破碎地层，需借助泥浆循环将碴土排出地面。依钻斗对地层的破坏方式可分为冲击式、回转式、凿刨式挖槽机，双轮铣槽机。适用于硬土层、卵砾石层、岩石地层。多头钻机示意图 （3）成槽挖掘围护结构类型现浇板式地下连续墙 成槽过程 槽段的划分，一般为4m6m，当地质条件好时，可至7m8m。不好时，可缩短至2m3m，拐角处应短些。导孔施工 槽段开挖4b-3a3b-2a2b-ab111a1导孔b)一段式开挖示意b图6

9、-19 地下连续墙槽段划分及开挖示意图2a)槽段划分方式43四段式a1三段式二段式322一段式围护结构类型现浇板式地下连续墙 （3）成槽挖掘 地下连续墙的混凝土浇筑工作是在充满泥浆的深槽内进行。浇筑时混凝土经导管由重力作用从导管下口压出，随着浇筑的不断进行，混凝土面逐渐上升，将槽内泥浆向上挤压，并将泥浆排至沉淀池。浇筑准备、吸泥清底、置换泥浆 制作钢筋笼 吊放接头管和钢筋笼 浇灌混凝土 （4）混凝土浇筑围护结构类型现浇板式地下连续墙 6.6.1 地下铁道辅助施工方法注浆效果（土体变为整体注浆效果（土体变为整体）1.概念与功能(1)概念 通过向地层中注入凝结剂，可以充填裂隙、防止涌水，同时还增加

10、了地层的强度，并能有效地控制地面建筑物的下沉。(2)功能 是一种在地下工程中广泛使用的辅助施工方法，它的效果体现在止水和加固地层两方面。但这两方面是可以偏重的，究竟侧重于哪方面，取决于注浆设计。降低地下水位法注浆法人工冻结法1.概念与功能(3)作用机理 加固机理 注浆施工时，浆液在地层中的作用方式主要表现为下图所示的四种：渗透扩散 劈裂扩散 裂隙填充 挤压填充 浆液在地层中扩散机理模式图堵水机理 注浆后，孔隙、裂隙被浆液填充，或者通过劈裂使地层密实度提高，从而降低了地层的渗透能力，起到注浆堵水作用降低地下水位法注浆法人工冻结法2.常用注浆材料注浆材料类型水泥系列浆液化学浆液二者结合系列水玻璃类

11、有机高分子类单一水泥(单一浆)水泥一水玻璃浆液(双液浆)降低地下水位法注浆法人工冻结法2.常用注浆材料(1)水泥系列浆液 水泥系列注浆强度高，成本低，加固地层的效果突出，对粗砂、卵石土壤、裂隙发育的含水岩层效果好。但因水泥颗粒较粗，当岩层裂隙宽度小于0.150.2mm时，渗透困难，凝结时间长，不能使用。如果地下水流速度超过1m/s时，压入的水泥浆会被稀释并冲走。且不易控制凝固时间，浆液的扩散范围也难以控制。降低地下水位法注浆法人工冻结法(1)水泥系列浆液水泥水玻璃浆液(简称“双液浆”)l采用双重注入器，同时压注两种浆液，既有水泥强度高的特点，又有化学浆液能控制凝固时间的优点，现场用得较多。降低

12、地下水位法注浆法人工冻结法2.常用注浆材料(2)化学浆液 功能l 化学系列浆液没有颗粒，能从几秒到几十秒内准确地控制凝固时间，这就为注浆设计提供了方便。l 但往往价高，有毒，且强度偏低。l 主要作用体现在止水，只有在水泥系列注浆有困难，比如岩层裂隙细微，水泥浆液压不进去或涌水大、流速大时才考虑用化学系列浆液。降低地下水位法注浆法人工冻结法2.常用注浆材料(2)化学浆液 类型l 水玻璃类：酸性浆液、碱性浆液、金属盐类浆液；l 有机高分子类：丙烯酰胺类浆液、尿素类浆液、尿烷类浆液等降低地下水位法注浆法人工冻结法3.注浆设计(1)土质条件、地下水以及环境调查 通过钻孔取样，调查土层的裂隙状态和地下水

13、的渗透系数、流速，为选定注浆材料提供依据。l熟悉工程地质特征l熟悉水文地质特征l熟悉周边环境特点l明确造价和工期要求降低地下水位法注浆法人工冻结法LRV2anVQ浆液扩散范围示意图3.注浆设计 浆液注入范围 (1)浆液注入量 (2)(2)注浆设计降低地下水位法注浆法人工冻结法4.注浆工艺p 主要工序钻注浆孔安装注浆设备压水试验注浆施工效果检查配制浆液降低地下水位法注浆法人工冻结法5.注浆施工(1)注浆方法 地表预注浆 注浆孔一般呈梅花形布置，钻孔方向垂直于地面，孔深一般超过结构物底面23m，注浆孔间距在止水时，约为0.61.2m，在地层加固时约为1.02.0m。降低地下水位法注浆法人工冻结法5

14、.注浆施工(1)注浆方法 洞内预注浆 注浆段的长度L一般3050m。每次在注浆段长度范围内开挖0.70.8L，即保留一小段不开挖，以作为下一段注浆的止水(浆)岩盘。AAAA止浆岩盘第一段注浆区域第二段图6-47 洞内开挖面预注浆降低地下水位法注浆法人工冻结法5.注浆施工(2)注浆压力注浆压力一定要大于地下水压和地层压力等各种阻力值的总和。在实践中根据注浆效果及时予以调整。原则上注浆压力大，扩散半径也大，注浆速度高，但压力过大可能会使浆液扩散至注浆设计范围之外造成浪费，并可能使得地面局部隆起，影响周围建筑物的安全。根据实践经验，注浆压力以1.02.0MPa为宜。降低地下水位法注浆法人工冻结法4.注浆施工(3)主要施工机具 钻机用于钻孔；浆液搅拌机用于搅拌浆液；注浆泵用于注浆；混合器用于双液注浆中的装置，两种浆液在混合器中相遇混合，开始起物理化学反应，随之注入地层。止浆塞用于控制浆液的流动范围，实现分段分层注浆的装置。降低地下水位法注浆法人工冻结法