基坑工程施工技術(shù)課件.ppt
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1、地 下 建 筑 施 工Construction of underground engineering1 1第9章 基坑工程施工技術(shù)2 23 3主 要 內(nèi) 容 概述 基坑放坡開(kāi)挖施工 基坑支擋施工 土層錨桿施工 地下連續(xù)墻施工4 4概述概述概述概述 基坑工程是地下工程施工中一個(gè)非常古老的傳統(tǒng)課題,同時(shí)又是一個(gè)綜合性的巖土工程難題。既涉及土力學(xué)中典型強(qiáng)度與穩(wěn)定問(wèn)題,也包含了變形問(wèn)題,同時(shí)還涉及土與支護(hù)結(jié)構(gòu)的共同作用。5 5概述概述概述概述 根據(jù)土層條件和周邊環(huán)境,基坑開(kāi)挖分為以下四種:(1)無(wú)支護(hù)開(kāi)挖 又分為垂直開(kāi)挖和放坡開(kāi)挖,不采用支撐,費(fèi)用低、工期短,是首先要考慮的開(kāi)挖方式。(2)支護(hù)開(kāi)挖 根
2、據(jù)制作方式常用的圍護(hù)結(jié)構(gòu)類型,如下圖所示。6 6概述概述概述概述7 7概述概述概述概述1)簡(jiǎn)易支擋:一邊自穩(wěn)開(kāi)挖,一邊用木擋板和縱梁控制地層坍塌。一般用于局部開(kāi)挖、短時(shí)期、小規(guī)模工程。特點(diǎn):剛性小、易變形、透水。8 8概述概述概述概述2)鋼板樁:用打入或振動(dòng)打入法就位,施工簡(jiǎn)便,工程結(jié)束后鋼板樁可回收,能重復(fù)使用。在軟土地區(qū)使用鋼板樁,打入時(shí)會(huì)產(chǎn)生擠土作用,長(zhǎng)引起地面隆起,拔出時(shí)會(huì)帶出土體形成比鋼板樁大得多的孔洞,若不及時(shí)采取措施容易造成周圍地面下沉。因此,在建筑物密集地區(qū)使用時(shí)要慎重。3)鋼管樁:截面剛度大于鋼板樁,在軟弱土層中開(kāi)挖深度可較大。需有防水措施相配合。9 9概述概述概述概述4)鋼
3、筋混凝土板樁:具有施工簡(jiǎn)便、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)周期短的特點(diǎn),曾在基坑中廣泛應(yīng)用,但由于鋼筋混凝土板樁的打入一般采用錘擊方法,振動(dòng)與噪聲大,同時(shí)沉樁過(guò)程中擠土也較為嚴(yán)重,在城市工程中受到一定限制。此外,其制作一般在工廠預(yù)制,再運(yùn)至工地,成本較灌注樁等略高。但由于其界面形狀及配筋對(duì)板樁受力較為合理并且可根據(jù)需要設(shè)計(jì),目前已可制作厚度較大(如厚度達(dá)500mm以上)的板樁,并有液壓靜力沉樁設(shè)備,故在基坑工程中仍是支護(hù)板墻的一種使用形式。1010概述概述概述概述5)灌注樁:剛度大,可用在深大基坑。施工對(duì)周邊地層、環(huán)境影響小。需和止水措施配合使用,如攪拌樁、旋噴樁等。1111概述概述概述概述6)水泥攪拌樁擋墻:由于
4、一般坑內(nèi)無(wú)支撐,便于機(jī)械化快速挖土;具有擋土、止水的雙重功能;一般情況下較經(jīng)濟(jì);施工中無(wú)振動(dòng)、無(wú)噪聲、污染少、擠土輕微,因此在鬧市區(qū)內(nèi)施工更顯出優(yōu)越性。缺點(diǎn)有:首先是位移相對(duì)較大,尤其在基坑長(zhǎng)度大時(shí),為此可采取中間加墩、起拱等措施以限制過(guò)大的位移;其次是厚度較大,只有在紅線位置和周圍環(huán)境允許時(shí)才能采用,而且在水泥土攪拌樁施工時(shí)要注意防止影響周圍環(huán)境。1212概述概述概述概述7)地下連續(xù)墻:剛度大,開(kāi)挖深度大,可適用于所有地層。強(qiáng)度大,變形小,隔水性好,同時(shí)可兼作主體結(jié)構(gòu)的一部分,環(huán)境影響小,造價(jià)高。8)SMW工法:強(qiáng)度大、止水性好,內(nèi)插的型鋼可拔出反復(fù)使用,經(jīng)濟(jì)性好。1313概述概述概述概述(
5、3)逆作法或半逆作法開(kāi)挖 該法是一項(xiàng)近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的新興基坑支護(hù)技術(shù)。借助地下結(jié)構(gòu)的支撐作用,節(jié)省坑壁的錨拉結(jié)構(gòu)。其施工順序是先做混凝土灌注樁,再做混凝土箱基頂板,然后再做豎井開(kāi)挖排土,利用箱基結(jié)構(gòu)作為側(cè)向擋土結(jié)構(gòu)的支撐點(diǎn)。(4)其他形式 除以上介紹的幾種外,還有綜合法支護(hù)開(kāi)挖(基坑部分放坡開(kāi)挖,部分支護(hù)開(kāi)挖)及坑壁、坑底土體加固開(kāi)挖等。1414概述概述概述概述 用來(lái)支擋圍護(hù)墻體,承受墻背側(cè)土層及地面超載在圍護(hù)墻上的側(cè)壓力,限制圍護(hù)結(jié)構(gòu)位移的稱為基坑支撐體系。支撐體系是由支撐、圍檁、立柱三部分組成,圍檁、立柱是根據(jù)基坑具體規(guī)模、變形要求的不同而設(shè)置的。支撐材料應(yīng)根據(jù)周邊環(huán)境要求,基坑的變形要求
6、,施工技術(shù)條件和施工設(shè)備的情況來(lái)確定。1515(1 1)鋼支撐)鋼支撐 安安裝裝、拆拆除除方方便便,且且可可施施加加預(yù)預(yù)應(yīng)應(yīng)力力,但但是是其其剛剛度度小小,墻墻體體變變形形大大,安安裝裝偏偏離離會(huì)會(huì)產(chǎn)產(chǎn)生生彎彎矩。矩。(2 2)鋼筋混凝土支撐)鋼筋混凝土支撐 剛剛度度大大、變變形形小小,平平面面布布置置靈靈活活。缺缺點(diǎn)點(diǎn)是是自自重重大大,不不能能預(yù)預(yù)加加軸軸力力,且且達(dá)達(dá)到到強(qiáng)強(qiáng)度度需需要要一一定定的的時(shí)時(shí)間間,拆拆除除需需要要爆爆破破,其其制制作作與與拆拆除除時(shí)時(shí)間比鋼支撐長(zhǎng)。間比鋼支撐長(zhǎng)。常用的基坑支撐體系1616(3 3)鋼與鋼筋混凝土混合支撐)鋼與鋼筋混凝土混合支撐 這這種種支支撐撐具
7、具有有鋼鋼與與鋼鋼筋筋混混凝凝土土各各自自的的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)點(diǎn),但是不太適用于寬大的基坑。但是不太適用于寬大的基坑。常用的基坑支撐體系1717 放放坡坡開(kāi)開(kāi)挖挖是是最最簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的的基基坑坑開(kāi)開(kāi)挖挖方方法法,與與支支護(hù)護(hù)狀狀態(tài)態(tài)下下的的開(kāi)開(kāi)挖挖相相比比較較放放坡坡開(kāi)開(kāi)挖挖是是更更經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)的的,并并且且其其技技術(shù)術(shù)要要求求不不高高,施施工工難難度度較較低低,工工程程質(zhì)質(zhì)量量更易于得到保證。更易于得到保證?;臃牌麻_(kāi)挖施工基坑放坡開(kāi)挖施工基坑放坡開(kāi)挖施工基坑放坡開(kāi)挖施工1818 當(dāng)當(dāng)?shù)氐叵孪滤晃坏偷陀谟诨椎自谠跐駶穸榷日35牡耐镣翆訉又兄虚_(kāi)開(kāi)挖挖基基坑坑(槽槽),且且敞敞露露時(shí)時(shí)間間不不長(zhǎng)長(zhǎng)時(shí)時(shí)
8、,可可做做成成直直立立壁壁不不加加支支撐撐,但但挖挖方方的的深深度度不不宜宜超超過(guò)過(guò)下列規(guī)定:下列規(guī)定:碎石土和砂土:碎石土和砂土:1.0m;1.0m;輕壓黏土及亞黏土:輕壓黏土及亞黏土:1.25m;1.25m;黏土:黏土:1.5m;1.5m;堅(jiān)硬的黏性土:堅(jiān)硬的黏性土:2m2m。土方邊坡開(kāi)挖不加支撐的深度和坡度要求1919 當(dāng)當(dāng)?shù)氐叵孪滤晃坏偷陀谟诨椎自谠跐駶穸榷日35牡耐镣翆訉又兄虚_(kāi)開(kāi)挖挖基基坑坑(槽槽),且且敞敞露露時(shí)時(shí)間間不不長(zhǎng)長(zhǎng)時(shí)時(shí),可可做做成成直直立立壁壁不不加加支支撐撐,但但挖挖方方的的深深度度不不宜宜超超過(guò)過(guò)下列規(guī)定:下列規(guī)定:碎石土和砂土:碎石土和砂土:1.0m;
9、1.0m;輕壓黏土及亞黏土:輕壓黏土及亞黏土:1.25m;1.25m;黏土:黏土:1.5m;1.5m;堅(jiān)硬的黏性土:堅(jiān)硬的黏性土:2m2m。土方邊坡開(kāi)挖不加支撐的深度和坡度要求2020 施工過(guò)程中,應(yīng)經(jīng)常檢查溝壁的穩(wěn)定情況。施工過(guò)程中,應(yīng)經(jīng)常檢查溝壁的穩(wěn)定情況。當(dāng)當(dāng)土土的的濕濕度度、土土質(zhì)質(zhì)及及其其他他地地質(zhì)質(zhì)條條件件較較好好且且地地下下水水位位低低于于基基底底,基基坑坑(槽槽)深深度度在在5m5m以以內(nèi)內(nèi)且且不不加加支支撐撐時(shí)時(shí),其其邊邊坡坡的的最最大大允允許許坡坡度度,如如下下圖圖所示。所示。土方邊坡開(kāi)挖不加支撐的深度和坡度要求2121 基基坑坑邊邊坡坡坡坡度度是是直直接接影影響響基基坑坑
10、穩(wěn)穩(wěn)定定的的重重要要因因素素,當(dāng)當(dāng)基基坑坑邊邊坡坡土土體體中中的的剪剪應(yīng)應(yīng)力力大大于于土土體體的的抗抗剪剪強(qiáng)強(qiáng)度度時(shí)時(shí),邊邊坡坡就就會(huì)會(huì)失失穩(wěn)穩(wěn)坍坍塌塌。其其次次施施工工不不當(dāng)當(dāng)也會(huì)造成邊坡失穩(wěn)。也會(huì)造成邊坡失穩(wěn)。影響邊坡穩(wěn)定的因素主要有:影響邊坡穩(wěn)定的因素主要有:沒(méi)有按設(shè)計(jì)坡度進(jìn)行邊坡開(kāi)挖;沒(méi)有按設(shè)計(jì)坡度進(jìn)行邊坡開(kāi)挖;基基坑坑邊邊坡坡坡坡頂頂堆堆放放材材料料、土土方方以以及及運(yùn)運(yùn)輸輸機(jī)機(jī)械車輛等增加附加荷載;械車輛等增加附加荷載;影響基坑邊坡穩(wěn)定的因素2222 基坑降排水措施不力;基坑降排水措施不力;基基坑坑開(kāi)開(kāi)挖挖后后暴暴露露時(shí)時(shí)間間過(guò)過(guò)長(zhǎng)長(zhǎng),經(jīng)經(jīng)風(fēng)風(fēng)化化而而使使土土體變松散;體變松散;基
11、基坑坑開(kāi)開(kāi)挖挖過(guò)過(guò)程程中中,未未及及時(shí)時(shí)刷刷坡坡,甚甚至至挖挖反反坡,使土體失去穩(wěn)定性。坡,使土體失去穩(wěn)定性。影響基坑邊坡穩(wěn)定的因素2323 為保持基坑邊坡的穩(wěn)定,可采取以下措施:為保持基坑邊坡的穩(wěn)定,可采取以下措施:根根據(jù)據(jù)土土層層的的物物理理力力學(xué)學(xué)性性質(zhì)質(zhì)確確定定基基坑坑邊邊坡坡坡坡度,并于不同土層處做成折線形或留置臺(tái)階;度,并于不同土層處做成折線形或留置臺(tái)階;必必須須做做好好基基坑坑降降排排水水和和防防洪洪工工作作,保保持持基基底和邊坡的干燥;底和邊坡的干燥;基基坑坑放放坡坡坡坡度度受受到到一一定定限限制制而而采采用用圍圍護(hù)護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)又又不不太太經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)時(shí)時(shí),可可采采用用坡坡面面土土釘
12、釘、掛掛金金屬屬網(wǎng)網(wǎng)噴射混凝土或抹水泥砂漿護(hù)面;噴射混凝土或抹水泥砂漿護(hù)面;影響基坑邊坡穩(wěn)定的因素2424 嚴(yán)嚴(yán)格格控控制制基基坑坑邊邊坡坡坡坡頂頂12m范范圍圍內(nèi)內(nèi)堆堆放放的的材材料料、土土方方和和其其他他重重物物以以及及較較大大的的機(jī)機(jī)械械所所產(chǎn)產(chǎn)生生的荷載;的荷載;基基坑坑開(kāi)開(kāi)挖挖過(guò)過(guò)程程中中,隨隨挖挖隨隨刷刷邊邊坡坡,不不得得挖挖反反坡;坡;暴暴露露時(shí)時(shí)間間在在1年年以以上上的的基基坑坑,一一般般可可采采取取護(hù)護(hù)坡措施。坡措施。影響基坑邊坡穩(wěn)定的因素2525 確確定定基基坑坑邊邊坡坡坡坡度度有有3 3中中方方法法,即即計(jì)計(jì)算算法法、圖解法和查表法圖解法和查表法,一般采用查表法。一般采用
13、查表法。在在城城市市隧隧道道施施工工中中,一一般般在在地地質(zhì)質(zhì)條條件件良良好好、土土質(zhì)質(zhì)較較均均勻勻而而地地下下水水位位低低或或通通過(guò)過(guò)降降水水將將地地下下水水位位維維持持在在基基底底面面以以下下時(shí)時(shí),常常采采用用查查表表法法確確定定基基坑邊坡的坡度??舆吰碌钠露?。基坑邊坡坡度的確定2626基坑邊坡坡度的確定2727 其他規(guī)定:其他規(guī)定:遇遇到到下下列列情情況況之之一一時(shí)時(shí),應(yīng)應(yīng)進(jìn)進(jìn)行行邊邊坡坡穩(wěn)穩(wěn)定定性性驗(yàn)算:驗(yàn)算:1 1)坡頂有堆積荷載;)坡頂有堆積荷載;2 2)邊坡高度超過(guò)上表允許值;)邊坡高度超過(guò)上表允許值;3 3)具有軟弱結(jié)構(gòu)面的傾斜地層;)具有軟弱結(jié)構(gòu)面的傾斜地層;4 4)巖巖層層
14、層層面面或或主主要要結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)層層面面的的傾傾斜斜方方向向與與邊邊坡坡開(kāi)開(kāi)挖挖面面傾傾斜斜方方向向一一致致,且且兩兩者者走走向向的的夾夾角角小于小于4545度。度?;舆吰缕露鹊拇_定2828 土土質(zhì)質(zhì)邊邊坡坡穩(wěn)穩(wěn)定定性性分分析析宜宜采采用用圓圓弧弧滑滑動(dòng)動(dòng)面面條條分法;分法;巖巖石石邊邊坡坡宜宜按按由由軟軟弱弱夾夾層層或或結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)面面控控制制的的可能滑動(dòng)面進(jìn)行計(jì)算;可能滑動(dòng)面進(jìn)行計(jì)算;放放坡坡開(kāi)開(kāi)挖挖時(shí)時(shí),應(yīng)應(yīng)采采取取相相應(yīng)應(yīng)的的坡坡面面、坡坡頂頂和和坡腳排水、降水措施;坡腳排水、降水措施;放坡宜對(duì)開(kāi)挖坡面采取保護(hù)性構(gòu)造措施。放坡宜對(duì)開(kāi)挖坡面采取保護(hù)性構(gòu)造措施?;舆吰缕露鹊拇_定2929 應(yīng)應(yīng)根
15、根據(jù)據(jù)基基坑坑深深度度、工工程程地地質(zhì)質(zhì)和和水水文文地地質(zhì)質(zhì)條條件件、地地面面環(huán)環(huán)境境條條件件等等,特特別別要要考考慮慮到到城城市市施施工工這這一一特點(diǎn),經(jīng)綜合比較后確定圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式。特點(diǎn),經(jīng)綜合比較后確定圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式?;又跏┕?030 作作為為基基坑坑圍圍護(hù)護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)主主體體的的工工字字鋼鋼,一一般般采采用用I50I50、I55I55和和I60I60的大型工字鋼。的大型工字鋼?;涌娱_(kāi)開(kāi)挖挖前前,在在地地面面用用沖沖擊擊式式打打樁樁機(jī)機(jī)沿沿基基坑坑設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)邊邊線線逐逐根根打打入入地地下下,樁樁間間距距一一般般為為1.01.2m。基基坑坑開(kāi)開(kāi)挖挖至至一一定定深深度度后后,若若懸懸臂臂工工
16、字字鋼鋼的的剛剛度度和和強(qiáng)強(qiáng)度度都都不不夠夠,就就需需要要設(shè)設(shè)置置腰腰梁梁和和橫橫撐撐或或錨錨桿桿(索索),腰腰梁梁多多采采用用大大型型槽槽鋼鋼、工工字字鋼鋼制制成成,橫橫撐撐則則可可采采用用鋼鋼管管或或組組合合鋼鋼梁梁,其其支支撐撐平平面面形形式如下圖所示。式如下圖所示。工字鋼板圍護(hù)結(jié)構(gòu)3131工字鋼板圍護(hù)結(jié)構(gòu) 適用于黏性土、砂性土和粒徑不大于10cm的砂卵石地層,當(dāng)?shù)叵滤惠^高時(shí),必須配合人工降水措施。打樁時(shí),施工噪聲一般都在100dB以上,大大超過(guò)了環(huán)保法規(guī)定的限值。3232 鋼鋼板板樁樁由由帶帶鎖鎖口口或或鉗鉗口口的的熱熱軋軋型型鋼鋼制制成成,強(qiáng)強(qiáng)度度高高,樁樁與與樁樁之之間間的的連連
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