第4講柱列式圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工

1、擋土結(jié)構(gòu)與基坑工程 木林隆木林隆 博士博士巖土大樓820室第4講 柱列式圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工 概述 柱列式圍護(hù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和斷面型式 柱列式圍護(hù)墻的計(jì)算分析方法和設(shè)計(jì) 柱列式圍護(hù)墻的施工要點(diǎn) 柱列式擋墻案例柱列式圍護(hù)結(jié)構(gòu)是利用常規(guī)的各種樁體，例如鉆孔灌注樁、挖孔樁、預(yù)制樁及混合式樁等并排連續(xù)起來形成的地下?lián)跬两Y(jié)構(gòu)。也叫排樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)。柱列式圍護(hù)結(jié)構(gòu)的概念柱列式圍護(hù)結(jié)構(gòu)的概念概述排樁圍護(hù)體的種類與特點(diǎn)排樁圍護(hù)體的種類與特點(diǎn)種類種類概述按照單個(gè)樁體成樁工藝鉆孔灌注樁預(yù)制混凝土樁挖孔樁壓漿樁柱列式圍護(hù)體的種類與特點(diǎn)柱列式圍護(hù)體的種類與特點(diǎn)種類種類概述按照排列方式(a)(b)(c)(d)鋼 筋 混 凝 土

2、 樁 素 混 凝 土 樁(e)(f)排 樁 圍 護(hù) 體 的 常 見 形 式（ a） 分 離 式 排 列 （ b） 相 切 式 排 列 （ c） 交 錯(cuò) 式 排 列（ d） 咬 合 式 排 列 （ e） 雙 排 式 排 列 （ f） 格 柵 式 排 列柱列式圍護(hù)的止水柱列式圍護(hù)的止水當(dāng)在地下水位高的地區(qū)應(yīng)用除咬合樁排樁以外的排樁圍護(hù)體時(shí)，還需另行設(shè)置止水帷幕。最常見的止水帷幕是采用水泥攪拌樁（單軸、雙軸或多軸）相互搭接、咬合形成一排或多排連續(xù)的水泥土攪拌樁墻，由于攪拌均勻的水泥土滲透系數(shù)很小，可作為基坑施工期間的止水帷幕。采用水泥攪拌樁排樁止水帷幕相對比較經(jīng)濟(jì)，按一般的工程經(jīng)驗(yàn)，該法在基坑深度為

3、910 以內(nèi)時(shí)，通常只需設(shè)一排攪拌墻止水，當(dāng)深度超過10m 或環(huán)境條件有特殊要求時(shí)，可增至2 排攪拌樁，甚至在鉆孔樁之間再補(bǔ)以壓密注漿。抗?jié)B墻的深度應(yīng)根據(jù)抗?jié)B流或抗管涌穩(wěn)定性計(jì)算確定，墻底通常應(yīng)進(jìn)入不透水層3m4m，并應(yīng)滿足抗?jié)B穩(wěn)定的要求。防滲墻應(yīng)貼近圍護(hù)墻，其凈距不宜大于200mm。帷幕墻頂面及與圍護(hù)墻之間的地表面應(yīng)設(shè)置混凝土封閉面層，防止地表水滲入。概述柱列式圍護(hù)的止水柱列式圍護(hù)的止水概述(a)旋 噴 樁攪 拌 樁攪 拌 樁攪 拌 樁灌 注 樁攪 拌 樁攪 拌 樁(b)(c)(d)(e)(f)排 樁 圍 護(hù) 體 的 止 水 措 施 （ a） 連 續(xù) 型 止 水 （ b） 分 離 式 止 水

4、 （ c） 咬 合 式 止 水 形 式 1（ d） 咬 合 式 止 水 形 式 2 （ e） 雙 排 樁 止 水 帷 幕 形 式 1 （ f） 雙 排 樁 止 水 帷 幕 形 式 2優(yōu)點(diǎn)：施工工藝簡單，成本低，平面布置靈活缺點(diǎn)：防滲和整體性較差一般適用于中等深度（610m）的基坑圍護(hù)。需要另行設(shè)置止水帷幕，這是排樁圍護(hù)體的一個(gè)重要特點(diǎn)。非打入式排樁圍護(hù)體與預(yù)制式板樁圍護(hù)相比，有無噪聲、無振害、無擠土等許多優(yōu)點(diǎn)，從而日益成為國內(nèi)城區(qū)軟弱地層中中等深度基坑（615m）圍護(hù)的主要形式。鉆孔灌注樁排樁圍護(hù)體鉆孔灌注樁排樁圍護(hù)體最早在北京、廣州、武漢等地使用，以后隨著防滲技術(shù)防滲技術(shù)的提高，鉆孔灌注樁排

5、樁圍護(hù)體適用的深度范圍已逐漸被突破。如上海港匯廣場基坑工程，開挖最深達(dá)15m 之多，天津仁恒海河廣場，基坑開挖深度達(dá)17.5m。挖孔樁挖孔樁常用于軟土層不厚的地區(qū)。柱列式圍護(hù)墻的應(yīng)用柱列式圍護(hù)墻的應(yīng)用概述鉆孔灌注樁采用水下混凝土澆筑，混凝土強(qiáng)度等級不宜低于C20（常取C30），所用水泥通常為425#或525#普通硅酸鹽水泥。受彎受力鋼筋采用HRB335 級和HRB400 級，常用螺紋鋼筋，螺旋箍筋常用HPB235鋼筋，圓鋼。樁體材料樁體材料柱列式圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)樁徑：地質(zhì)條件，基坑深度，允許變形，支撐間距及造價(jià)樁距：土質(zhì)，樁徑，開挖深度入土深度：抗隆起，抗傾覆，抗滑移，整體穩(wěn)定性樁體平面布置及入土

6、深度樁體平面布置及入土深度由于分離式布置的排樁之間不能傳遞剪力和水平向的彎矩，所以在橫向的整體性遠(yuǎn)不如地下連續(xù)墻整體性遠(yuǎn)不如地下連續(xù)墻。在設(shè)計(jì)中，一般可通過水平向的腰梁來加強(qiáng)樁墻的整體性。一般將樁墻按抗彎剛度相等抗彎剛度相等的原則等價(jià)為一定厚度的壁式地下墻進(jìn)行內(nèi)力分析。由于忽略腰梁給分離式樁墻帶來的水平向的整體型帶來的空間效應(yīng)及基坑有限尺寸給墻后土體作用在樁墻上土壓力帶來的空間效應(yīng)，因此，按等價(jià)的壁式地下墻按平面問題進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算分析與設(shè)計(jì)，其結(jié)果是偏于安全的其結(jié)果是偏于安全的。單排樁內(nèi)力與變形計(jì)算單排樁內(nèi)力與變形計(jì)算柱列式圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單排樁內(nèi)力與變形計(jì)算單排樁內(nèi)力與變形計(jì)算柱列式圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)

7、算步驟1、計(jì)算等效剛度311838. 0DtDhtDh單排樁內(nèi)力與變形計(jì)算單排樁內(nèi)力與變形計(jì)算柱列式圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算步驟2、計(jì)算每延米的彎矩、剪力和變形平面彈性地基梁法彈性支座的反力 nannahzzeyhzmbdzydEIhzzedzydEI00004444iiBiyyK0iT單排樁內(nèi)力與變形計(jì)算單排樁內(nèi)力與變形計(jì)算柱列式圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算步驟2、計(jì)算每延米的彎矩、剪力和變形水平彈簧支座剛度計(jì)算bhkKhH單排樁內(nèi)力與變形計(jì)算單排樁內(nèi)力與變形計(jì)算柱列式圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算步驟3、換算得到相應(yīng)單樁的力和變形wpwpwpUUQtDQMtDM樁體配筋與計(jì)算樁體配筋與計(jì)算柱列式圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最小配筋率為0.

8、42% ，主筋保護(hù)層厚度不應(yīng)小于50mm。鋼箍宜采用 6 8螺旋筋，間距一般為200300mm。每隔15002000mm 應(yīng)布置一根直徑不小于12mm 的焊接加強(qiáng)箍筋，以增加鋼筋籠的整體剛度，有利于鋼筋籠吊放和澆灌水下混凝土?xí)r整體性。鋼筋籠的配筋量由計(jì)算確定，鋼筋籠一般離孔底200500mm。225. 1022sin1sinsinsin3233tsytcmtssycmcAfAfrAfrfM樁體與帽梁及圍檁的連接樁體與帽梁及圍檁的連接柱列式圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)頂圈梁及圍檁與排樁圍護(hù)體的連接形式有多種，各適應(yīng)于不同的圍護(hù)體系，應(yīng)根據(jù)具體的施工條件選擇。一般要求灌注樁主筋錨入頂圈梁，頂圈梁寬度應(yīng)大于灌注樁直

9、徑，頂圈梁高設(shè)為6001000mm。在設(shè)有頂支撐時(shí)，應(yīng)大于頂支撐的豎向尺寸。灌注樁圍護(hù)體的施工灌注樁圍護(hù)體的施工柱列式圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工干法施工成孔的主要方法有螺旋鉆孔機(jī)成孔、機(jī)動洛陽挖孔機(jī)成孔及選挖鉆機(jī)成孔。一邊挖空，一邊排土，無需采用泥漿護(hù)壁。濕法施工鉆孔灌注樁濕作業(yè)成孔的主要方法有沖擊成孔、潛水電鉆機(jī)成孔、工程地質(zhì)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)成孔及旋挖鉆機(jī)成孔等。灌注樁圍護(hù)體的施工灌注樁圍護(hù)體的施工柱列式圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工濕法施工1.成孔成孔成孔須一次完成，中間不要間斷。成孔完畢至灌注混凝土的間隔時(shí)間不就大小24h。應(yīng)進(jìn)行孔深、孔徑、垂直度、沉漿濃度、沉渣深度等測試檢查。2.清孔清孔完成成孔后，在灌注混凝土之前，應(yīng)進(jìn)行

10、清孔。通常清孔應(yīng)分2 次進(jìn)行。第一次清孔在成孔完畢后，立即進(jìn)行；第2 次在下放鋼筋籠和灌注混凝土導(dǎo)管安裝完畢后進(jìn)行。3.鋼筋籠施工鋼筋籠施工4.水下混凝土施工水下混凝土施工隔水帷幕與灌注樁重合圍護(hù)體施工隔水帷幕與灌注樁重合圍護(hù)體施工柱列式圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工止水帷幕與灌注樁重合圍護(hù)體施工的關(guān)鍵與咬合樁施工類似，即注意相鄰的攪拌樁與混凝土樁施工的時(shí)間安排和攪拌樁成樁的垂直度。一般而言，攪拌樁施工結(jié)束的48 小時(shí)內(nèi)施工灌注樁時(shí)易發(fā)生塌孔、擴(kuò)徑嚴(yán)重等現(xiàn)象，因此不宜施工灌注樁。但時(shí)間超過7d 后，由于攪拌樁強(qiáng)度的增加，施工灌注樁的阻力較大。也要特別注意避免因已施工完成的攪拌樁垂直度偏差較大而造成與鋼筋混凝土樁搭接效果不好的情況，甚至出現(xiàn)基坑漏水。止水帷幕的設(shè)計(jì)施工止水帷幕的設(shè)計(jì)施工柱列式圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工當(dāng)?shù)叵滤袧B流作用時(shí)，地下水的作用應(yīng)通過滲流計(jì)算確定。（1）當(dāng)坑內(nèi)外存在水頭差時(shí)，粉土和砂土應(yīng)進(jìn)行抗?jié)B流穩(wěn)定性驗(yàn)算，滲超過臨界水力梯度；