悬挂式竖井施工技术课件.ppt

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1、悬挂式竖井施工工艺悬挂式竖井施工工艺材材 料介绍料介绍目 录1概述2工艺产生的背景3工艺产生的过程4同目前深基坑支护的比较5工艺特点和适用范围6工作机理、计算理论和计算方法7施工要点8效益分析9工程实例10结语一、概 述悬挂式基坑支护施工工法是一种地下基坑支基坑支护和地下构筑物护和地下构筑物逆做式新型施工工艺，该工艺同常规的基坑开挖施工工艺相比较，减少了开挖面积，提高施工速度、降低工程造价、增强了施工安全度，对施工周边环境影响小；同目前建筑行业现行的逆做法施工工艺比较，无需大型施工机械，工艺简单，造价相对较低，具有广阔的发展前景。悬挂式基坑支护施工工艺平面图悬挂式基坑支护施工工艺平面图悬挂式基

2、坑支护施工工艺剖面图悬挂式基坑支护施工工艺剖面图竣工后的悬挂式竖井竣工后的悬挂式竖井专利证书悬挂式竖井专利证书悬挂式竖井专利证书工艺获奖证书悬挂式竖井科技获奖证书悬挂式竖井科技获奖证书国家级工法证书悬挂式基坑支护国家级工法文件悬挂式基坑支护国家级工法文件悬挂式基坑支护国家级工法文件悬挂式基坑支护国家级工法文件悬挂式基坑支护查新文件悬挂式基坑支护查新文件1.我国从1994年发布建设工程十项新技术至2010版，都阐述了地下工程非开挖施工技术，作为非开挖施工技术的重要一环机械顶管施工技术在市政排水工程中得到了越来越广泛的应用，非开挖施工最重要的结构工作井的制作及施工，是决定非开挖施工是否能顺利完成的

3、关键步骤，以往工作井的制作及施工基本上都是采用沉井施工工艺。沉井具有施工工艺简单，且其结构形式能满足大吨位顶力的需求等诸多优点。然而，沉井也因其下沉扰动周围土体，造成塌裂范围过大，在城市密集区，特别是沉井附近有重要的构筑物，就无法施工。2.地下工程采用排桩支护，是目前常用的一种深基坑支护形式。然而其用于地下非开挖工程的工作井，首先桩基无法断开施工造成无法开孔，顶管掘进机无法进、出洞；其次排桩缝隙还需采用其它的工艺进行处理，施工工艺复杂；再次，排桩施工后，还需进行主体检查井的施工，整个工作截面较大，工程造价高，其在城市密集区也可能因场地问题，无法施工。3.市政管网新、老管道的连接，特别是交汇管道

4、且无检查井的大口径管道的连接，一直是市政排水管网施工的难题，采用开槽施工，由于地下管网管径大，势必开挖面积较大，影响管道周围的邻近建筑物的安全，且对周围环境有较大的影响。1.为解决沉井施工塌裂影响范围较大，地下深基坑排桩支护结构造价较高的困境。郑州市市政工程总公司技术人员及郑州市第一建筑集团有限公司的技术人员在研究结构及排桩支护的特点，研究开发了一种将深基坑支护和结构主体融为一体的地下结构形式悬挂式基坑支护，并对其进行了各项应力分析，进行了相应的施工，简化了深基坑支护和结构的形式，保证其结构强度及刚度满足机械顶管施工的需求，开创了一种新型的地下空间施工技术。2.针对市政地下管网复杂，尤其是大口

5、径管道、新老管道交汇施工，当其周围建筑物较多，无法进行开槽施工工艺，且大范围的排桩施工由于地下管线的影响也无法施工，我们将研究开发的悬挂式基坑支护施工工艺进行拟作施工，充分保证了施工的安全性，提高了工程质量，降低了工程造价。基坑开挖支护技术由20世纪70年代以前浅基坑施工采用的放坡和支撑支护，发展到目前广泛采用预制静压桩（钢板桩）、钢筋混凝土排桩、地下连续墙加内支撑等方法。由于这些支护结构产生的水平变形较小，因此解决了深基坑支护的问题，有效保护了城市市区基坑垂直开挖和周边既有建筑地下管线的安全。然而，每一种基坑支护工艺都有其优点，也产生了相应的无法解决的缺陷，如何研究、开发一种新型的基坑支护工

6、艺，是工程界一直在研究的课题。同目前深基坑支护的比较同目前深基坑支护的比较1.大开挖施工工艺2.预制桩施工工艺3.钻孔排桩施工工艺4.地下连续墙施工工艺5.悬挂式基坑支护施工工艺1.大开挖施工工艺大开挖基坑工程是指不采用支撑形式而采用直立或放坡施工方法进行开挖的基坑工程。施工的关键点是保证边坡自身的稳定性。1.大开挖施工工艺优点：施工工艺简单，可以为地下结构施工创造最大的工作面；对地下市政管线能够明晰；造价相对较低，是最为经济合理的施工方法。缺点：基坑挖深较浅；适用于施工场地空旷、周围建筑物和地下管线及其它市政设施距离基坑较远的情况；土方开挖量大，对后续的市政工程施工质量影响较大。2.预制桩施

7、工工艺预制桩施工工艺，主要是采用预制桩静压，常规的施工工艺为：桩板式墙、钢板桩墙、预制混凝土板桩。其施工方法主要采用静压、振动、锤击等施工工艺。2.预制桩施工工艺优点：工程造价低，施工简单，成品可反复使用缺点：施工有噪声，遇障碍物无法施工，止水性较差，在地下水位较高的地方不适用，坑壁不稳定的地方不宜适用，同时基坑防护的深度相对较浅（6m左右）。3.钻孔排桩施工工艺钻孔灌注桩作为柱列式挡墙，得到了广泛的应用。主要是采用钻孔灌注桩的施工工艺，采用跳打法进行的基坑支护的一种施工方式。其理论计算分简支式和悬臂式两种。3.钻孔排桩施工工艺优点：自身刚度大，布置灵活，施工简便，同地下连续墙相比更经济。可用

8、在深大基坑，施工对周边地层、环境影响小。缺点：施工要求精度准确，需和止水措施配合使用，如搅拌桩、旋喷桩等，工期相对较长，施工完毕后还需进行二次内饰结构的施工。4.地下连续墙施工工艺地下连续墙（又称槽壁法）是区别于传统施工方法的一种较为先进的地下工程结构形式和施工工艺。它是在地面上用特殊的挖槽设备，沿着深开挖工程的周边，在泥浆护壁的情况下，开挖出一条狭长的深槽，在槽内安放钢筋笼并浇灌水下混凝土，筑成一段钢筋混凝土墙段。然后将若干墙段连接成整体，形成一条连续的地下墙体。地下连续墙可供截水防渗或挡土承重用。4.地下连续墙施工工艺优点：刚度大，开挖深度大，强度大，变位小，隔水性好，同时可兼作主体结构的

9、一部分，适用于任何土层缺点：造价高（较灌注桩等排桩工程，工程造价高1倍以上），需用设备专一，工艺复杂，一般工程无法使用。5.悬挂式基坑支护施工工艺悬挂式基坑支护施工工艺是在总结上述各种施工工艺的基础上，利用部分桩基作为支撑结构，采用基坑混凝土护壁自身抗力抵抗地下水平力的一种新型的地下基坑支护方式。5.悬挂式基坑支护施工工艺优点：同预制桩支护相比，其支护范围广，开挖深度深；同现浇排桩比，省略了内壁支护工艺；同地下连续墙比，所需设备简单，适用于任何深基坑支护，同时该施工工艺安全系数不低于上述任何一种地下深基坑支护。适用范围：大平面的地下工程；大深度的地下工程；复杂形状的地下工程；周边状况苛刻，对环

10、境要求较高的工程；作业空间较小的工程。工作机理：工作机理：根据基坑支护或地下构筑物施工工艺的要求，确定基坑护壁或竖井工艺尺寸，沿工艺轴线布设必要的支护结构（桩基），作为施工期间于底板封底之前承受上部结构自重和施工荷载的主要支撑（另一部分支撑靠竖井本身同周围地质的摩擦力解决）；根据地质报告即现场开挖状况确定每一层基坑开挖深度；分别进行基坑土方开挖及筒体结构的施工，利用筒体结构刚度大的特性，将竖井平面支撑同结构本身结合成一体进行施工，逐层向下开挖土方和浇筑各层地下结构，直至底封底，完成基坑支护或竖井结构。竖向支撑结构竖向支撑结构采用钢筋混凝土灌注桩，钻孔桩机械施工机械振动低、噪声低，对周围的环境影

11、响小。桩的数量以能满足承受上部荷载的需要为依据，桩的直径1/3竖井壁厚。本工艺桩体承受的上部荷载为新浇混凝土的重量（即每一开挖层浇筑钢筋混凝土的重量）+上部竖井克服摩擦力的重量。灌注桩的计算方式灌注桩的计算方式开挖第一层，为悬臂结构，悬臂长度为第一层开挖深度；开挖第二层至倒数第二层，为一端固定端，另一端为简支的超静定结构，计算长度分别为各层开挖深度；开挖最后一层，为两段固定端的超静定结构，计算长度为最后一层开挖深度。基坑每次开挖深度计算基坑每次开挖深度计算基坑每一层开挖深度按下列公式确定。（1）（2）式中：H基坑开挖深度（m）C开挖土体的内聚力（KN）开挖土体的内摩擦角（）水平支撑体系水平支撑

12、体系本工艺，基坑护壁或竖井采用钢筋混凝土筒体结构，利用钢筋混凝土筒体结构刚度无限大的特性，减小基坑护壁的应力、变位，提高了工程施工的安全性，也减小了对周边环境的影响。将水平结构体系与竖井本身连成一体，即减少了深基坑开挖水平支撑体系的施工，增大了施工空间，同时有效地提高了施工速度，降低工程造价。工法特点工法特点1）占用的场地小，适用于毗邻建筑物多而近，且周围施工地界极其狭窄的工程。2）利用较少工程桩作为结构的竖向支撑体系，保证了结构能自上而下悬挂施工，提高了施工的安全度，对周围环境的影响较小。3）利用工作井的筒体结构作为水平支撑，将支撑体系同结构自身连成一体，工程造价低，工期短，质量容易保证。4

13、）采用分段预制钢筋混凝土筒体结构，承受顶力较大，可以满足机械顶管大吨位顶力的要求。适用范围适用范围本工法适用于非开挖工程竖井、地下构筑物逆作式工程和地下管线复杂工程施工。桩基设计1）本工法桩基施工的目的是作为竖井施工时的承重结构，基坑围护或竖井施工完毕，桩基及报废。桩基设计宜优先考虑采用灌注桩，其优点是施工工艺简单，桩基与护壁连接容易，桩基施工重点需考虑垂直度、倾斜度和桩基的偏移量，其偏移量不宜超过井壁的厚度。2）桩的直径D1/3护壁（竖井）壁厚，数量以能满足承受上部荷载的需要为依据，桩体承受的上部荷载为新浇混凝土的重量（即每一开挖层浇筑钢筋混凝土的重量）+上部竖井克服摩擦力的重量，即：开挖第

14、一层，桩与周围土体的摩擦力+桩顶力第一层开挖深度竖井钢筋混凝土的重量；开挖第二层，桩与周围土体的摩擦力+桩顶力+第一层竖井与周围土体的摩擦力第二层开挖深度竖井钢筋混凝土的重量；以此类推开挖至底层，桩与周围土体的摩擦力+桩顶力+上部竖井与周围土体的摩擦力底层开挖深度竖井钢筋混凝土的重量。工作井重量计算工作井重量计算表序号外圆直径（m)内圆直径(m)深度(m)外圆面积(m2)内圆面积(m2)每立方米重量(KN/m3)井重（KN）累计重量（KN）第一层10.610.12.888.202680.0778525568.7325568.7325第二层10.69288.202663.585251230.88

15、1799.613第三层10.69188.202663.58525615.442415.053第四层10.69188.202663.58525615.443030.493第五层10.69188.202663.58525615.443645.933第六层10.69188.202663.58525615.444261.373总计8.84261.373支撑桩埋深计算悬挂式竖井摩阻系数悬挂式竖井摩阻力测量放线桩基施工第一层基坑开挖将桩基同井壁浇筑成一体，完成体系转换下一层基坑开挖将桩基同井壁浇筑成一体底层基坑开挖将桩基同井壁、底板浇筑成一体钢筋安装混凝土拌制钢筋安装混凝土拌制钢筋安装混凝土拌制混凝土施工

16、缝注浆堵漏处理钢筋安装混凝土拌制灌注桩施工1）采用钢板加工制作护筒，钢板厚一般不小于8mm，护筒高度高出水面1米，内径比钻头直径大100mm，其偏差应不大于50mm。2）钻孔时使用的泥浆用优质粘土制作，当钻孔至粘土层时可原土造浆，泥浆比重的控制：在一般地层采用1.051.20，在松散易坍地层采用1.21.45。泥浆粘度在一般地层为1622Pa.s；在松散易坍地层为1928Pa.s。泥浆含砂率不大于8，胶体率不小于96；在每个桩位附近挖坑砌筑集浆池，并砌筑泥浆沟与桩孔护筒出浆口互相连通，泥浆循环系统各部分均采用泥浆胶管连接相通，并使用泥浆泵作为泥浆循环的动力。3）所有泥浆均采用管道输送至泥浆池进

17、行二级过滤后，再送至净化系统集中处理，再生泥浆继续使用，土渣用车运输走。4）桩孔钻至设计深度后，会同现场监理工程师对孔深、孔径进行检查，符合要求后进行清孔工作。5）安放钢筋笼，进行二次清孔，清孔后，从孔底提出泥浆试样，进行性能指标检验，试验结果符合相对密度1.031.10，粘度1720Pa.s，含砂率2，胶体率98。6）复测孔底沉淀物厚度，符合要求灌注水下混凝土。基坑开挖1.根据设计基坑的地质资料，确定每层基坑的开挖深度，基坑的开挖需考虑地质的时效性及地小水对基坑的影响。开挖采用人工配合机械开挖，基坑的开挖深度按公式确定。如开挖过程中遇到地下水，需采取降水或注浆帷幕等防水措施。2.开挖出来的土

18、堆于基坑外侧，堆土坡脚距槽边1.0m以外，堆土高度不超过1.5m，堆土坡度不宜陡于自然休止角。3.基坑断面尺寸较大时，则需确定基坑开挖顺序，分层进行开挖。土方开挖工程中，严格控制两边的边坡坡比，根据不同的土质，不同的开挖深度，以保证坡体不滑动为原则进行放坡。如在开挖时出现滑坡现象，必须立即停止开挖，并对坡体进行加土（或堆砂包）护坡处理。开挖过程中需严格控制每段土方开挖长度，上下两层土体交界处均应放坡，不能超挖成竖直面，以防止坍方。桩基与基坑护壁的连接悬挂式基坑支护的关键点之一是剥离的灌注桩同混凝土基坑护壁的有效结合，为此我们采用植筋法增加桩基同护壁的连接力，确保桩基同护壁的连接，为保证护壁将来

19、作为结构物的整体质量，要求桩基必须冲洗干净，不能有夹杂现象的发生。上下基坑护壁的连接采用悬挂法施工工艺，竖井层与层之间有可能产生一定的缝隙，为避免该种情况的发生，在两层混凝土之间浇筑扩大头，保证了竖井的自防水能力满足施工要求，同时施工完毕，在接缝处灌注水泥基涂料，满足抗渗要求。护壁的连接采用直接法+注浆法。1）直接法在模板上部设置高30cm的漏斗型的浇注口，先浇混凝土下方，当混凝土浇注至封口高度时，依靠浇注压力（需0.4kg/cm2,）和振捣器将混凝土缝隙填充密实。待漏斗部分的混凝土硬化后，表而修凿平整。2）注入法为提高接缝处的严密性，对上、下混凝土护壁接缝处采用注入法进一步加强施工。注人材料

20、宜采用水泥基渗透结晶型防水材料，该种材料是主要用于地下混凝土结构的自防水，其防水的主要原理是：防水材料中的活性化学物质在水的作用下促使硅酸二钙与水泥水化过程中产生的Ca(OH)2发生反应，在混凝土毛孔内部生成不溶于水的枝蔓状结晶体硫铝酸钙(3CaOAl2O3CaSO4*32H2O)，以此来堵塞混凝土毛细孔，从而提高混凝土的抗渗性。此类材料适用于所有混凝土结构的永久性防水、防潮，同时它还能起到提高混凝土强度和保护钢筋的作用。上下基坑护壁的连接底板与桩基、井壁的连接底板与桩基的钢筋采用植筋法连接，底板与井壁预留筋采用绑扎连接。混凝土坍落度一般控制在122cm为宜。一次混凝土浇注高度以50cm为宜，

21、并力求四周混凝土均匀上升。混凝土浇筑完成12h内，应进行覆盖，湿润养护14d以上。质量检验质量检验桩基质量检验参见建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）。深基坑支护参见建筑基坑支护技术规程（JGJ12099）。基坑护壁、竖井（工作井）质量控制标准：主控项目主控项目工程原材料、成品、半成品的产品质量应符合国家相关标准规定和设计要求；基坑护壁或竖井结构的强度、刚度和尺寸应满足设计要求，结构无滴漏和线流现象；混凝土结构的抗压强度等级、抗渗等级符合设计要求；一般项目一般项目结构无明显渗水和水珠现象；质量检验质量检验序号序号检查项目检查项目允许偏差允许偏差(mm)(mm)检查数量检查数量检查方法检查方

22、法范围范围点数点数1井尺寸矩形每侧长、宽不小于设计要求每座2点挂中线用尺量测圆形直径2进、出井预留洞口中心位置10每处1点用钢尺量 测内径尺寸103井底板高程30每座4点用水准仪量 测4井壁垂直度0.1%H每座1点用垂线、角尺量测5水平扭转度0.1%B6预埋件中心线位置10每件1点用钢尺量 测1水泥：宜采用强度等级42.5级普通硅酸盐水泥，应有出厂合格证，并经见证取样复试合格。2钢管桩或钢筋：符合设计要求和国家现行标准规定，应有出厂合格证，并经见证取样复试合格。3砂：宜用中粗砂，含泥量不应超过2%，不得含有草根等杂物。4石子：粒径515mm，含泥量不应超过1%。5掺合料：磨细矿粉、粉煤灰等。6

23、外加剂：按有关技术规定执行，并由试验室试配确定。7水：应用自来水或不含有害物质的洁净水。序号序号名名 称称需需 用用 量量备备 注注单单 位位数数 量量打桩机台1吊车台1泥砂泵台2抓土机台1装载机台2自卸车台4发电机组台1混凝土搅拌站套1混凝土搅拌机台1混凝土输送车台2混凝土振动棒台10潜水泵台6钢筋加工机械套1经济效益：采用悬挂式施工工艺进行基坑支护的施工，一方面省去了单独设立的围护墙，另一方面可最大限度增加竖井有效使用面积。此外，围护墙的支撑体系由竖井本身代替，省去大量支撑费用。而且解决了传统的竖井采用沉井结构对周围地形的破坏，受力更加合理。由于上述原因，再加上总工期的缩短，因而采用悬挂式

24、施工具有明显的经济效益。一般可节省地下结构总造价的2535%。五、效益分析环境效益l噪音方面：由于悬挂式施工是先施工少量的桩基，再向下挖土施工竖井井壁，故其在施工中的噪音大大降低，从而避免了因夜间施工噪音问题而延误工期。l扬尘方面：通常的地基处理采取开敞开挖手段，产生了大量的建筑灰尘，从而影响了城市的形象；采用悬挂式施工，由于其施工作业在封闭的地表下，可以最大限度的减少扬尘。五、效益分析社会效益交通方面：由于悬挂式施工的竖井，采取井筒结构自身支撑体系，底部施工的作业方法，可以在竖井周围道路继续通车的情况下，进行道路地下作业，从而避免了因堵车绕道而产生的损失。保证了周围建筑物的安全。采用悬挂式施

25、工，井壁与土体之间粘结力和摩擦力不仅可利用来承受垂直荷载，而且还可充分利用它承受水平风力和地震作用所产生建筑物底部巨大水平剪力和倾覆力矩，从而大大提高了抗震效应。六、工程实例l郑州市马头岗污水处理厂厂外干管工程，2005年6月开工，2007年12月竣工。工程在15接收井交汇D2400、D1800、D1600三条管道且工程毗邻沙化干沟河流和污水泵站，常规的开槽或沉井施工工艺无法进行施工，故采用悬挂式基坑支护工程进行了该构筑物的施工，由于施工工艺选择准确，故该构筑物施工速度快、质量得到保证，施工安全程度高，防止周围地基出现下沉。该工程竣工后被评定为“中国市政金杯示范工程”。六、工程实例l郑州市10

26、7国道污水工程8#井位置东边有一道DN1400给水管和一道热力管道，距离2米左右；西邻一栋7层居民楼，距离2.5米左右，采用悬挂式基坑支护进行该构筑物的施工，保证了工程顺利实施。该工艺可以大大节约工程造价，同时可以缩短施工工期，并防止周围地基出现下沉。l济源市五三一工业集聚区高新园一号线二标段道路及排水管网工程，2008年4月开工，2008年8月竣工。在施工过程中，利用悬挂式基坑支护施工工法，解决了施工中的技术难题，加快了施工进度，实用有效且安全可靠，保证了施工质量。随着基坑的不断变深、变大，深基坑围护工程的风险性也在增加。而基坑工程涉及土力学、流变学、结构力学、钢筋混凝土结构、钢结构等多门学

27、科，且实践性较强，基坑工程的设计与施工两者紧密相连。因此正确地进行基坑围护结构的设计和施工，保证围护结构在施工中的安全及邻近建筑物和地下管线的安全，成为众多从事基坑工程的技术人员所关心的问题。推广应用悬挂式基坑支护工艺，能够提高地下工程的安全性，可以大大节约工程造价，缩短施工工期，防止周围地基出现下沉，是一种很有发展前途和推广价值的深基坑支护技术。其施工技术比较目前流行的地下连续墙或沉井工程，施工工艺更加简单，安全程度更高，周围环境影响小，如今它正处于技术成熟期，将会有更大发展的全盛时期。该工法经河南省科学技术信息研究院查新，结论为：国内国内未见与本项目技术特征相同的文献报道。未见与本项目技术特征相同的文献报道。七、结语谢谢 谢谢 ！