高层建筑施第2章.ppt

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1、1,第二章 高层建筑基础工程施工,1、地下水控制方法 2、深基坑的支护 3、深基坑的开卡与检测,2,2.1 地下水控制方法 降水的方法主要有积水明排和井点降水两类。井点降水 的方法有：轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点及深井 井点等 （各类井点适用范围见表）,根据选用的井点确定,3,轻型井点示意图,一、轻型井点降水 轻型井点降低地下水位，是沿基坑周围以一定间 距埋入井点管(下端为滤管)至蓄水层内，井点管上端 通过弯连管与地面上水平铺设的集水总管相连接，利 用真空原理，通过抽水设备 将地下水从井点管内不断抽 出，使原有地下水位降至坑 底以下。,4,直径50mm,长1.01.5米； 管壁钻孔

2、13-19mm；外包两层过滤网 ；,1、 轻型井点设备 1）管路系统 井点管；直径50mm； 长57米 滤管： 总管：直径100127mm， 每段长4米 弯连管：透明塑料管 2）抽水设备：真空泵,轻型井点示意图,5,2、轻型井点布置 根据基坑平面形状、尺寸、 深度、土质；地下水位高 低、流向、降水深度； 1）平面布置： 单排布置： 基坑宽度小于6米； 降水深度不超过5米； 布置在地下水上游一侧； 两端延伸不小于基坑宽度（B）；,6, 双排布置-基坑宽度大于6米； 降水深度不超过5米； 两端延伸不小于基坑宽度； 环向排布置-基坑面积较大时；,7,2）高程布置 一般不超过6米 井点管埋设深度： 考

3、虑安全H 应加1/2滤管长度 若计算出的H值大于井点管长度，达不到降水深度要求（用集水井排水法挖去一层土再布置井点系统或采用二级井点 ）,8,3、轻型井点计算 （1）水井分类： 根据地下水压力分： 根据井底是否到达不透水层 1）无压完整井 水井布置在地下水上部 为透水层，地下水为无压水, 井底到达不透水层,承压井和无压井,完整井与非完整井。,9,2）无压非完整井 地下水上部为透水层， 地下水为无压水，井底未 到达不透水层 3）承压完整井 虑管布置在两层不透水层之间 地下水有压力，井底到达 不透水层 4）承压非完整井 虑管布置在两层不透水层之间 地下水有压力， 井底未到达 不透水层,10,水位降

4、落曲线,（2）涌水量计算 1）无压完整井涌水量计算 单井涌水量计算 总涌水量计算（各单井之和）,H-含水层厚度；K-渗透系数 R-抽水影响半径；r-水井半径 S-水位降低值； x0-环状井点假想半径, F-井点系统包围的面积,11,H0-抽水影响深度 H0H,抽水影响深度H0（m）,注：S为井点管内水位降低深度；,2）无压非完整井涌水量计算,12,（3）井点管数量计算与井距确定 1）确定井点管数量 2）确定井点间距,（Q-井点系统涌水量） （q-单根井点管最大出水量）,（K土层渗透系数）,13,4、轻型井点施工与运行 （1）施工顺序： 挖沟槽敷设总管；冲孔沉设井点管，灌填砂滤料； 弯联管连接总

5、管、井点管；安装抽水设备；试抽； （2）井点管埋设方法 1）设水法-在井点管的底端按冲水装置，冲水下沉井点管。 2）冲孔法-水管冲水后在沉井点管。 3）套管法-套管（150200mm）沉至要求深度填砂插入井点管（两管间填砂）拔套管。,14,（ 3）施工要求： 1）检查井点管透水性 2）试抽，检察管路质量，在井点口0.5 1.0米范围用粘土填塞 3）连续抽水，做好纪录 4）对附近原有建筑物进行观测,15,【例 1-1】 某工程基坑开挖（如图）, 坑底平面尺寸为 30m 15m, 天然地面标高为-0.300, 基坑底标高为 -4.500m, 基坑边坡坡 度为 1：0.5； 土质为: 地面至1.80

6、0m 为杂填土, -1.800- 7.200m 为细砂层, 细砂层以下为不透水层；地下水位标高 为-1.000m, 细砂层渗透系数 K=18m/d, 采用轻型井点降低地 下水位。求 :(1) 轻型井点系统的布置； (2) 计算涌水量、井点管数量和间距,16,（二）喷射井点 1、工作原理：,1）高压水井内、外管间的空间经杨水器测孔 流向喷嘴；2） 经喷嘴高速流入混合室，该室压力下降，形成真空；3）地下水被吸入混合室；4）由于截面扩大水流速度减小，使水压力上升，水经内管上升经总管排出,17,2、适用范围： 1）降水深度6米以上 2）渗透系数350m/d的砂土； 0.1 3m/d的粘土 3、施工顺序

7、： 安装水泵及泵的进出管敷设进、出水总管沉设井点管 接通回水总管试抽运行 4、喷射井点计算：涌水量、井点管数与间距、轻型井点 1）高压水泵的工作水流量 2）高压水泵的工作压力,18,（三）管井井点 沿基坑周围（20 50米）设一个管井，每个管井设一台水泵抽水 适用：地下水量大的土层，土的渗透系数K 20m/d 井点组成： 管井-钢管（200250）； 砼管（内径400）， 间距20 50米；深度815米 吸水管-钢管或胶管(50100) 水泵-离心泵或潜水泵。,19,（四）截水 当坑外降水可能危及周边环 境安全时，宜采用截水的方法 来控制地下水 1、方法： 设截水帷幕 开挖前沿基坑四周设置隔水

8、围护壁（挡水，支护） 2、截水帷幕的类型： 水泥土搅拌桩挡墙、高压旋喷桩挡墙、地下连续挡墙等 3、为了阻止基坑内外的地下水相互渗流，落底式竖向截水 帷幕的底部宜插入不透水层 4、基坑内水量或水压较大时，在基坑内采用井点降水,20,5、当地下水层渗透性较强、厚度较大时， 采用侧向截水与水平封底相结合的方案。 （化学注浆、旋喷注浆）,21,（五）回 灌 回灌井点就是在降水井点与要保护的已有建筑物之间打 一排井点，在井点降水的同时，向土层中灌人一定数量的 水，形成一道隔水帷幕，使井点降水的影响半径不超过回灌 井点的范围，从而阻止回灌井点外侧的建(构)筑物下的地下 水的流失，,22,1、回灌的布置 1

9、）回灌井与降水井间距6米，避免两井相通。 2）回灌井的间距应根据降水井和被保护建筑物 平面位置确定 3）且同步进行，回灌井两侧设观测井 2、施工要点 1）埋设方法、质量要求同降水井点 2）回灌量不宜超过原水位的标高，尽量保持平衡 3）回灌井应设置高位水箱，靠水位差重力流灌 4）回灌水应采用清水，避免孔眼堵塞。 5）回灌井与降水井应协调控制,23,2.2 基坑支护工程 2.2.1 结构支护选型 1、常用的基坑支护结构类型： 放坡、 水泥土墙、地下连续墙、土钉墙、排桩 1）水泥土墙：水泥搅拌桩、高压喷射注浆装 2）地下连续墙：沿基坑周边浇注混凝土墙 3）土钉墙： 4）锚杆： 5）排桩：钢板桩、型钢

10、横挡板、钻孔灌注桩、 人工挖孔桩,24,2、基坑结构选型的依据： 1）支护结构型式的受力特点、适用范围、技 术经济和工期等指标； 2）基坑工程的现场条件： 平面尺寸、开挖深度 工程地质与水文地质条件、周边环境 3）施工机械设备和施工季节、造价、工期,25,3、结构支护使用条件,26,2.2.2 基坑支护工程基本规定 一、基坑支护工程的主要内容 1、基坑勘测； 2、支护结构的设计和施工 3、土方的开挖和运输 4、地下水位控制 5、土方开挖过程中的工程监测和环境保护 监测的目的：及时掌握支护结构的内力和变形情 况、地下水位变化、基坑周围相邻 建筑基础、地下管线情况,27,二、基坑支护工程的特点 1

11、、临时性 2、技术综合性 基坑支护工程是岩土、结构、施工、测试、环 境保护等学科知识的综合应用 3、不确定性 有时勘察钻孔也无法探明局部特殊的地质和场地 周边的实际情况 4、地域性 不同地区有不同的水文地质、工程技术经济条件,28,三、基坑设计基本规定 1、设计极限状态 建筑基坑支护技术规程规定分为以下两类。 1）承载能力极限状态： 对应于支护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： 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。,29,2、基坑侧壁的安全等级 根据破坏后果的严重程度分为一、二、三级。,30,

12、建筑地基基础工程施工质量验收规范规定： 基坑侧壁安全等级的划分标准 一级： 1）重要工程或支护结构作为主体的一部分； 2）开挖深度大于10m； 3）与临近建筑物、重要设施的距离在开挖深度以内 的基坑； 4）基坑范围内有历史文化、近代优秀建筑、重要管 线等需严加保护的基坑 三级：开挖深度小于7m，且周围环境无特别要求的 基坑。 二级：除一级和三级基坑工程以外的，均属二级基坑,31,3、支护结构计算和验算 1）按承载能力极限状态的设计要求： 2）按正常使用极限状态的设计要求 3）当场地周围有地表水汇流、排泄或地下水管渗漏时，进行下列地下水的控制和计算：,A根据基坑支护形式及其受力特点进行土体稳定性

13、计算； B基坑支护结构的受压、受弯、受剪承载力计算； C. 当有锚杆或支撑时，应对其进行承载力和稳定性验算。,安全等级为一级、对基坑变形有限定的二级建筑基坑侧壁， 还应对基坑周边环境及支护结构变形进行验算。,A抗渗稳定性验算； B基坑底突涌稳定性验算； C.根据基坑支护结构设计要求进行地下水位控制计算。,32,四、制定基坑支护方案技术资料 （六方面） 1、工程地质和水文地质资料； 1）场地土类型、结构特点、土层性质； 2）基坑附近场地的填土、古河道、地下障碍物分布 范围与深度及其对基坑的影响； 3）场地浅层潜水、深部承压水的埋藏情况，土层的 渗流特性及产生管涌、流砂的可能性； 4）支护结构设计

14、与施工所需的土、水等参数； 5）针对工程实际情况，提出对基坑设计、施工、地 下水控制、施工监测的建议和注意事项,33,2、基坑周边环境情况 1）对周边建筑物、道路和地下管线的影响； 2）周边建筑物、道路、地下管线对基坑施工影响； 3）相邻建筑物的结构类型、层数、基础类型、埋深、上部结构现状； 4）周边各类地下设施，管线道的分布和性状； 5）场地周围和临近地区地表水汇流、排泄情况及对基坑开挖的影响程度； 6）基坑四周道路的距离及车辆载重情况。,34,3、拟建工程建筑、结构和基础的相关要求 1）支护结构设计应与拟建工程的建筑、结构和基础设计相协调； 2）了解地下室外墙、底板、边缘尺寸及外墙模板安装

15、和外防水施工的要求； 3）楼板标高、地下室出入口、管线接口位置。 4、施工条件 材料制作加工、临时设施、道路和出入口的位置。 5、相关技术规范、规程和当地管理部门的有关规定 6、类似工程的调研,35,2.2.3 深基坑边坡支护的方法 一、排桩 深基坑开挖，当采取放坡大开挖或重力式支护结构措施可能都难以保证施工要求时，采用排桩（桩墙）或地下连续墙支护结构体系。 排桩的施工工况： 计算方法： 1）按支撑体系与排桩（地下连续墙）的空间作用协同分析方法，计算支撑体系及排桩、地下连续墙的内力与变形； 2）对悬臂和单质点结构可按静力平衡条件计算。 计算单元：排桩中心距或单位计算宽度（连续墙）,36,（一）

16、 钢板桩计算 自由支撑单支点钢板桩计算 1） 桩底主动土压力 2） 桩底被动土压力 3） 计算桩崁固深度（t） 先假定再验算确定,37,3）支杆反力 4）计算最大弯矩，选择钢板桩截面,38,2、悬臂式钢板桩 1）确定埋入深度hd 2）当计算hd0.3h取0.3h， 3）由平衡条件计算最大弯矩 4）计算板桩截面,39,3、堪固单支点钢板桩计算 （1）堪固的概念-桩底无转角、位移 （2）等值梁法的基本原理: ab梁一端固定,另一端简支 弯矩图的正负弯矩在c点转折。 若将ab梁在c点切断，并于c点 置一自由支承，形成ac梁，则 ac梁上的弯矩将保持不变， 即称ac梁为ab梁上ac段的等值梁。,40,

17、Pb主动土压力强度,（3）钢板桩计算 1）计算作用于板桩上土压力强度, 并绘出土压分布图。 2）计算板桩墙上土压力强度等于 零的点离挖土面的距离y:,修正后的被动土压力系数,41,3）计算等值梁支座反力p0 4）计算等值梁支杆反力Ra （考虑受力不均1.351.4 5）求出Mmax选择钢板桩截面 （K2 取1.11.2） 6）计算桩入土深度t （K2 取1.11.2）,42,（二）钢板桩施工 1、钢板桩种类 2、钢板桩打桩方法 单独打入法： 方法：一端开始、逐块打入、中间不停 特点：施工简单，速度快不需辅助支架 ，易向一侧 倾斜、累计误差不易 纠正、平整度难控制 适用：板桩墙要求不高、板桩长度

18、不大于10米,43,围 檩,（2）屏风式打入法（ 分段复打法） 1）施工方法: 设置由水平导梁和竖向围檩 围檩桩间距2.53.5米（单） 815米（单） 每10至20快板桩组成一个 施工段 先将两端板桩打入设计深度 作为定位桩，然后按顺序打其它桩， 每次以1/3、1/2高度接替打入。 2）特点: 防止桩倾斜、扭转、误差累计， 利于闭合，不影响临近板 桩施工 ；插桩自立高度大。,44,3、 钢板桩的拔除 拔除钢板桩要研究拔除顺序、拔除时间以及桩孔 处理方法。 1）拔除的顺序一般与打设顺序相反 2）拔桩方法：先用振动锤将锁口振活以减小拔桩的 阻力，然后边振边拔。拔除钢板桩宜用振动锤 或振动锤与起重

19、机共同拔除。 3）拔桩会带土和扰动土层，尤其在软土层中可能 会使基坑内已施工的结构或管道发生沉陷，并 影响邻近已有建筑物、道路和地下管线的正常 使用，必须采取有效措施。 4） 对拔桩留下的土孔应及时回填（填砂或注浆）,45,二、地下连续墙 （一） 地下连续墙的作用 地下连续墙，就是在地面用专门的挖槽设备， 沿着基坑的周边，在泥浆护壁的条件下，开挖一段 （一个单元槽段）狭长的深槽，在槽内放置钢筋笼 并浇筑水下混凝土，形成一段钢筋混凝土墙段。 若将浇筑的混凝土墙段连成整体，则形成一道连 续的钢筋混凝土墙体，具有截水防渗和挡土承重之 用，作为基坑开挖的支护结构。 还可以“二墙合一”，即与主体结构合一

20、作为建 筑承重结构。,46,（二） 地下连续墙的优点 1）根据基坑的形状，划分不同的槽段单元，可做 成各种形状的地下连续墙支护结构； 2）施工无挤土、无振动，对周边环境影响小； 3）适用于各种土层，除岩溶地区和承压水头很 高的砂砾层必须结合其他辅助措施外 4）操作人员易掌握：地下连续墙施工是单元槽段工艺程序的重复作业； 5）可与逆做法施工相结合，加快了施工进度，缩 短了工期； 6）具有较好的支护和防渗性能。,47,（三） 地下连续墙的缺点 1、弃土与废泥浆的处理增加工程费用，如处理不当会造成对环境的污染； 2、现浇、如只作为支护结构，则造价较高； 3、地下连续墙表面不够光滑； 4、墙段的施工精

21、度、接头防渗性能有待于进一步提高。 所以，地下连续墙作为支护结构，其工程造价高于钻孔灌注桩、水泥土搅拌桩，对其选用，必须经过全面的技术经济比较。,48,（四） 地下连续墙的适用范围 1、在软土地区适用于开挖深度超过10m的深基坑； 2、在建筑物、地下设施密集地区且周边环境保护要求较高的深基坑； 3、用于逆做法施工中的支护结构和主体结构相结合“两墙合一”。,49,（五） 施工工艺 筑导墙挖土成槽清底换浆吊放接头管吊放钢筋笼 浇注混凝土 （六） 导墙 1 导墙的作用： 1）为地下连续墙定线、定标高 2）支撑挖槽机械、上部施工荷载、防止槽段上部塌方 3）存储泥浆、稳定浆位 2 导墙的要求：,深度：1

22、2米 材料：砼、钢筋砼（厚50250） 净距：比成槽机宽35cm 导墙高出地下水位1.5米 导墙内侧制成间距2米,50,（七） 开挖机械 1 、多头钻（回转式）挖槽机 以回转的钻头切削土体进行挖掘，钻下的土渣随循环的泥浆排除至地面。钻头数目有单头和多头之分，在地下连续墙施工中，一般使用多头钻回转式挖槽机。 我国使用的SF60和SF80型多头钻，由机架、钻机、滑轮组、卷扬机、管道系统、测斜等部分组成；采用动力下放、泥浆反循环排渣、电子测斜纠偏 适用范围：粉质粘土、砂土、砾砂、淤泥。 特点：1）全断面钻进 2）一次完成 3）施工槽面平整、效率高、对周围建筑影响小,51,2、钻抓斗式挖槽机 又称为挖

23、斗式挖槽机，工作时它以斗齿切削土体，同时将土渣直接抓取运出槽外。挖掘能力强，工作效率高。 适用范围：粉质粘土、小于300kPa砂土（中硬土） 3、冲击式钻机 通过机头的上下运动，将地基土壤冲击破碎，并借助泥浆将土渣携出槽外的挖槽机。 适用范围： 它不仅对一般土层适用，而且对卵石、砾石、岩层等地层也适用。,52,（八） 墙槽开挖 1 慢速均匀钻进，严格控制垂直度，连续作业。 2 严格控制护壁泥浆高度 3 对有承压水、渗透水的地层及时调整泥浆稠度 ，防止水进入槽内。 （九） 钢筋笼制作和安装 1、 制作： 2、安装：1）清槽后34小时，中心对齐、 2） 吊至设计标高，用横担架起 （十） 浇注混凝土

24、 1 采用水下混凝土得导管法进行 2 混凝土强度等级比设计提高5MPa,1）根据设计和槽段 2）钢筋笼按墙段组成整体 3）组装时应予留砼导管位置,53,（十一）墙段接头 1 接头方法： 2 钢筋笼吊装前放入槽内（管壁涂抹润滑剂） 3 混凝土初凝前转动接头管 4 拔管-混凝土浇注后24小时首次拔管 0.1米每隔30 秒拔0.51米,54,2.2.4 基坑土方开挖 一、基坑挖土的形式 1、放坡开挖 当基坑深度较浅、 周围无紧邻的重要建 筑及施工场地允许时 此时坑内无支撑， 土方机械作业面宽敞无障碍，但如地下水位较高， 必须采取降低地下水位的措施。,55,2、直立壁无支撑开挖 当基坑支护结构采用直立

25、壁无支撑时，坑内无支 撑，坑内土方机械作业面宽敞无障碍。常用的直立 壁无支撑支护结构为重力式挡土结构，一般采用水 泥土搅拌桩或粉喷桩，既挡土又止水，,56,3、直立壁内支撑开挖 当基坑支护结构采用直立壁内支撑时，内支撑将 基坑空间划分成若干层、若干区格，则土方需分层 开挖，机械作业面变小，运输道路布置难度增加。 4、直立壁拉锚开挖 土方需分层开挖，在土方施工过程中还需穿插 拉锚施工，施工的进度受到拉锚施工的制约。,57,二、深基坑开挖注意事项 1、土方开挖顺序、方法应遵循“开槽支撑，先撑后挖，分 层开挖，严禁超挖”的原则 2、防止土体回弹变形过大 减少暴露时间、防止地基浸水、 3、防止边坡失稳

26、 1）不应在基坑边缘23m范围内堆土 2）控制挖土速度 挖土速度快即卸载快，迅速改变了原来土体的平衡状 态， 降低了土体的抗剪强度，易造成滑坡。,58,4、防止桩位移和倾斜 1）桩完毕后基坑开挖，应制订合理的施工顺序和技术措施止桩的位移和倾斜。 2）在群桩基础的桩打设后，宜停留一定时间，待 土中由于打桩积聚的应力有所释放，孔隙水压力 有所降低，被扰动的土体重新固结后，再开挖基 坑土方。 3）而且土方的开挖宜均匀、分层，尽量减少开挖 时的土压力差， 以保证桩位正确和边坡稳定。,59,5、配合深基坑支护结构施工 1）采用盆式挖土：先挖去基坑中心部位的土，周 边留有足够厚度的土， 以平衡支护结构外面

27、产 生的侧压力。 2） 要尽可能使支护结构均匀受力，减少变形。采 用分层、分块、均衡、对称的方式进行挖土。,60,三、基 坑 监 测 1、基坑工程监测的目的 确保基坑支护结和相邻建筑物的安全； 检验设计、施工参数的正确性，优化设计施工； 积累工程经验，为提高基坑工程的设计施工水平,61,2、基坑工程监测项目选择,62,3、基坑监测的基本要求如下。 1）必须有计划地开展监测工诈。监测计划应根据 图纸设计、业主要求、规范要求、基坑情况及 周边环境等因素制定。 2）监测数据必须真实可靠。监测仪器、人员、方 法应科学可靠。 3）监测数据应进行及时处理、及时反馈。 4）采取多种监测手段、监测项目，使测试

28、数据能 相互校检。 5）重要的监测项目设定预警值，建立报警制度。 6）监测记录应完整、资料齐全，监测报告应规范,63,4、基坑监测内容 （1）围护桩（墙）顶面的水平位移 1）测点布置和埋设。 围护桩(墙)顶面水平位移监测点应沿其结构体延伸 方向布设，水平位移观测点间距宜为1015 m。水 平位移观测点应在布设之初建立初读数，应在基坑 开挖当日起实施。 2）测试方法。 有准直线法，控制线偏离法，小角度法，交会法,64,（2）桩（墙）内力监测 1）对围护桩(墙)的内力监测其目的主要是为了防止 围护桩因强度不足而导致支护结构的破坏 2）对围护桩内力测试值的分析主要是以支护结构 设计计算结果为依据 3

29、）检测手段主要 通过测试围护桩内的主筋受力来分析围护结构承 受的弯矩。 在围护桩前后每隔一定距离（可取2m）布置一对 钢筋计,65,（3）桩（墙）内外侧水土压力 监测围护桩两侧土压力是为了了解作用于围护桩 上土压力以此判断基坑的稳定性 围护桩下段为压力集中处，土压力计应布置得密 些，间距取2 m左右。围护桩上段，只对土压力作一 般了解，布置少一些。 （4）支撑监测 由于支撑基本上为受压构件，内力监测以轴力为 主，但是弯曲变形或侧向变形过大可能引起支撑失 稳，因此还需对支撑的隆起、沉降和水平位移进行监 测。,66,（5）土体变形监测 对围护结构的内外土体变形进行监测，掌握土层 在不同深度处的变形

30、，防止坑外土体涌入基坑，发生 基坑破坏。 土层监测内容有地表沉降、土层沉降、回弹。 （6）地下水位监测 1）坑内观测井的数量不少于3个 2）坑外沿基坑周边布置间距一般不大于20m； 3）对需进行保护的临近建筑物，应把测点布置在需 进行监测的建(构)筑物和地下管线附近。 4）水位管埋设深度一般为58m左右，,67,（7）周围环境监测 周围环境监测的主要内容有：坑外地层的变形、临 近建筑物的沉降和倾斜、地下管线的沉降和位移等。 基坑工程对周围环境的影响范围大约为13倍的 基坑开挖深度，因此监测点就布置在该范围内。 还可以采用两种测点相结合的测点埋设方法，即利用 管线在地面的露头作直接测点，再布置一些间接测点,68,测 验 题 1、简述喷射井点的工作原理。 2、简述深基坑支护工程的特点。 3、回灌井点和降水井点有什么区别？回灌井点的作用是什么？ 4、为什么要对基坑工程进行监测？ 5、你认为学习高层建筑基础工程施工重点应掌握哪 些内容？,