《緒論及土方工程中》PPT課件.ppt

1、1-3 土方工程施工,三、大面積深基坑支護 深基坑支護 內(nèi)支撐系統(tǒng) 地下結(jié)構(gòu)施工工藝 四、降排水工程 排水與降水工藝：輕型井點、噴射井點、管井降水、電滲井點、深井井點； 降水設計: 布孔參數(shù)；,1,深基坑支護形式,錨噴網(wǎng)支護：自穩(wěn)結(jié)構(gòu)，充分利用巖土自穩(wěn)能力完成護坡和基坑圍護：錨桿（索、管等） 、噴射混凝土、土釘墻； 重力擋土墻結(jié)構(gòu)：以重力擋墻為主體承載完成護坡和基坑圍護： 重力水泥擋土式、加筋擋土墻；攪拌樁SMW、 板樁式支護槽鋼、鋼板樁、 排樁式支護（樁墻式圍護）：鋼筋混凝土灌注樁 地下連續(xù)墻圍護,2,1、土層錨桿、錨噴網(wǎng)及土釘墻等支護結(jié)構(gòu),基本概念 土層錨桿、噴錨網(wǎng)及土釘墻，它們的一端與圍

2、護墻體、噴射墻體聯(lián)結(jié)、另一端錨固在土層中，用以提高地層的自承能力，和圍巖一起共同承擔各種外力對圍護結(jié)構(gòu)的作用，確保基坑圍護穩(wěn)定。,3,(a)噴錨支護結(jié)構(gòu)； (b)土釘墻與噴錨網(wǎng)復合支護； (c)錨桿頭與鋼筋網(wǎng)和加強筋的連接 1噴射砼面層 2鋼筋網(wǎng)層； 3錨桿(土釘)； 4加強筋； 5鎖定筋二根與錨桿雙面焊接,1)土層錨桿(索),由錨頭、自由段、錨固段、錨頭墊片組成。錨固段可通過水泥砂漿或水泥漿，將竿體與地層粘結(jié)而形成錨固體。,4,圖150 土層錨桿構(gòu)造圖 1擋墻；2承托支架；3橫梁；4臺座；5承壓墊板；6錨具；7鋼拉桿；8水泥漿或砂漿錨固體；9非錨固段；10滑動面；D錨固體直徑：d拉桿直徑,9

3、,10,2)土層錨桿(預應力錨索)施工,錨桿體可選用鋼絞線、高強鋼絲、轉(zhuǎn)軋螺紋鋼筋等。 錨固體宜設在粘性土、砂土、砂卵礫石中，對于淤泥地層應通過試驗確定。 土層錨桿的傾角，以1535為宜。 錨桿錨固體上覆土層厚度不應小于4m； 錨桿自由段長度不宜小于5m，并應超過潛在滑裂面1.5m。 錨桿錨固段長度不宜小于4m，且不宜大于14m； 上下垂直排距2m；水平間距1.5m；,5,3)土釘墻構(gòu)造,土釘墻（土釘、網(wǎng)噴）是由密集的土釘群、被加固的原位土體，噴射混凝土面層及必要的防水體系組成。土釘可以是鋼筋、鋼管、角鋼等材料。 土釘?shù)拈L度一般為開挖深度的0.51.2倍(軟土中為12倍)，間距1 2m；,6,

4、3)土釘墻構(gòu)造,墻面坡度不宜大于1:0.1； 鋼筋釘鉆孔70120mm，、級鋼筋直徑1632mm；鋼管釘一般用48/3鋼管； 鉆孔機具：螺栓鉆/地質(zhì)鉆/錨桿鉆機/洛陽鏟； 注漿材料 水泥漿:水灰比0.5;或水泥砂漿；水泥:砂漿配合比1:1:2,水灰比0.38 0.45 噴錨網(wǎng)厚度80mm，混凝土不小于C20，石子粒徑15mm；網(wǎng)的鋼筋610mm，間距150300mm；搭接300mm 坡頂和坡腳設排水措施；,7,4)土釘、錨桿、加筋三者區(qū)別,土釘和錨桿從表面上有相似之處，但二者的機理不同，錨桿分為自由段和錨固段，錨桿受到板樁傳來的軸力，傳遞到錨固段。土釘全長通過灌漿體和土層的摩擦力對土層起加固作

5、用，全長受力狀態(tài)是變化的。土釘一般不施加預應力，錨桿可施加預應力。 土釘墻和加筋擋土墻有類似，但是前者原位土體加筋技術(shù)，上部加筋受力最大，后者是回填加筋，下部筋受力最大。,8,噴錨網(wǎng)支護構(gòu)造,噴錨網(wǎng)支護是逐層逐段開挖，隨挖隨支護，因此必須滿足逐層施工穩(wěn)定性要求;(滑移穩(wěn)定性) 應考慮兩個高預應力錨桿之間的土體會產(chǎn)生拉應力；因此在預應力錨桿之間設置非預應力錨桿； 墻面坡度不宜大于1:0.1；鋼筋釘鉆孔80 150mm； 鉆孔機具：螺栓鉆/地質(zhì)鉆/錨桿鉆機/洛陽鏟； 注漿材料 水泥漿:水灰比0.5;或水泥砂漿；水泥:砂漿配合比1:1:2,水灰比0.38 0.45 噴錨網(wǎng)厚度100 200mm，混凝

6、土不小于C20，石子粒徑15mm。鋼筋網(wǎng)6mm鋼筋200mmX200mm； 面層要養(yǎng)護，達到強度后進行錨桿的預應力施工,9,土釘+錨桿+噴射砼聯(lián)合支護圖片1,10,土釘墻,土釘+錨桿+噴射砼聯(lián)合支護圖片2,11,土層錨桿,2、重力式擋土墻結(jié)構(gòu),12,圖141 水泥土墻的一般構(gòu)造 （a）水泥土墻剖面；（b）連續(xù)式勁性水泥土墻平面；（c）格柵式平面布置 1攪拌樁；2插筋；3面板；4H型鋼；,4,1,（a）,（c）,13,施工方法： 深層攪拌樁: 傳統(tǒng)的雙軸攪拌機：水泥漿+土 見圖 新的多軸攪拌機:水泥漿+空氣+土 旋噴樁:,SMW工法是Soil-Mixing Wall的簡稱，最早由日本成幸工業(yè)株式

7、會社開發(fā)成功。SMW工法是利用專門的多軸攪拌機就地鉆進切削土體，同時在鉆頭端部將水泥漿液注入土體，經(jīng)充分攪拌混合后，再將H型鋼或其他型材插入攪拌樁體內(nèi)，形成地下連續(xù)墻體，利用該墻體直接作為擋土和止水結(jié)構(gòu)。,14,A定位,B 鉆沉,C 提升攪拌,D 重復下沉攪拌,E 重復提升攪拌,F 成樁結(jié)束,SMW工法,SMW 工法,15,水泥土置換率0.60.8； 基坑圍護：開挖深度5時，厚度B=(0.60.8)h，嵌入深度hd=(0.81.2)h 。,坑底加固、格柵長寬比不宜大于2； 攪拌樁之間的搭接100 200mm；,水泥攪拌擋土土墻照片,16,17,3、板樁圍護結(jié)構(gòu)（1）型鋼橫擋板擋墻,18,（2）

8、鋼板樁,19,圖146 擋土灌注樁支護形式 （a）間隔式；（b）雙排式；（c）連續(xù)式 1擋土灌注樁；2連系梁（圈梁）；3前排樁；4后排樁,4、排樁式擋墻,懸臂式排樁支護應用-照片1,灌注樁與鋼筋混凝土內(nèi)支撐系統(tǒng),20,灌注樁排樁,灌注樁與鋼支撐,21,5、地下連續(xù)墻,22,地下連續(xù)墻,23,具有防滲、截水、承重、擋土、抗滑等綜合功能； 施工振動噪音小、易于管理，適應性強。,鋼筋混凝土系統(tǒng)：鋼筋砼頂圈梁、鋼筋砼圍檁、鋼筋砼支撐、受力柱和樁等； 鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)：鋼圍檁、鋼支撐、受力柱和樁； 混合系統(tǒng)； 支撐系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：單層結(jié)構(gòu)、多層結(jié)構(gòu)、豎向斜撐結(jié)構(gòu)； 鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)和鋼筋混凝土系統(tǒng)的比較： 鋼：強度高，

9、拆卸方便、重復施工，預應力； 砼：形狀多變、支撐剛度大變形小，無松弛；不能預加軸力，不能重復使用，拆除麻煩；,24,三、內(nèi)支撐系統(tǒng),6、基坑支撐系統(tǒng)：,鋼筋混凝土支撐系統(tǒng) 實例1,25,內(nèi)支撐實例,鋼筋混凝土支撐系統(tǒng) 實例 2,26,-對撐體系,27,鋼支撐系統(tǒng),鋼結(jié)構(gòu)桁架式支撐系統(tǒng),28,鋼-混凝土組合支撐,29,鋼-混凝土組合支撐,30,7、基坑開挖工藝,正作法：在基坑圍護結(jié)構(gòu)的保護下，進行基坑開挖，然后地下主體結(jié)構(gòu)由下往上施工，直至地面； 逆作法：以基坑圍護墻和工程樁及其受力柱作為垂直承載構(gòu)件，將主體結(jié)構(gòu)的梁板作為支撐系統(tǒng)，采用地上與地下結(jié)構(gòu)同時施工，或地下結(jié)構(gòu)由上而下的施工方法稱為逆作

10、法施工； 逆作施工分為全逆作、半逆作（或敞開式逆作）兩種方法； 地下結(jié)構(gòu)施工工法的選擇要結(jié)合圍護結(jié)構(gòu)和地下主體結(jié)構(gòu)兩個方面來設計；,31,1、無內(nèi)支撐基坑開挖：放坡及無內(nèi)支撐的開挖。,32,7、地下結(jié)構(gòu)施工工藝,7、地下結(jié)構(gòu)施工工藝,2、有內(nèi)支撐基坑開挖：見右圖：,33,(a) 淺層挖土、設第一層支撐； (b) 第二層挖土； (c) 設置第二層支撐 (d)開挖第三層 注：蓋挖法,7、地下結(jié)構(gòu)施工工藝,3、盆式和島式開挖基坑,34,1邊坡留土；2 基礎底版3 擋墻4 支撐5 坑底 圖 盆式開挖,(a) 挖中心土； (b) 中心地下結(jié)構(gòu)施工； (c) 邊緣土開挖及支撐 (d) 邊緣地下結(jié)構(gòu)施工,3

11、5,在地表作業(yè)完成擋土墻結(jié)構(gòu)后，以定型的預制標準覆蓋結(jié)構(gòu)置于擋土結(jié)構(gòu)上，維持交通等需要，往下反復進行開挖和支撐，直至設計標高，依次由下而上，施工主體結(jié)構(gòu)和防水措施，最后回填土和恢復管路系統(tǒng)，恢復道路。,8、蓋挖法,蓋挖逆作施工工藝,36,目的：1）減少地層沉降，2）及早恢復路面 注意事項： 1）仍然需要少量增加預應力橫撐； 2）中層樓板需要懸吊或支撐；,蓋挖逆作施工工藝,37,單層墻防水結(jié)構(gòu)難做，雙層結(jié)構(gòu)防水結(jié)構(gòu)較好,逆作法的優(yōu)點,縮短工期； 減少對地面環(huán)境的干擾； 結(jié)構(gòu)設計更合理；例如抗浮設計要求降低； 降低工程造價； 技術(shù)難度增加； 逆作法開挖時的支撐系統(tǒng)包括主體結(jié)構(gòu)墻體和梁板等構(gòu)件。（-

12、蓋挖法）；,39,一、排水 排水方法如圖所示，采用集水溝、集水井集水，然后由水泵排出。排水溝截面為0.3m0.5m、坡度為3；集水井直徑0.60.8m、間距2040m；所用水泵有離心泵、潛水泵等。 排水適用條件為粗粒土層或粘性土層。,2-5 排降水工程,集水井降水圖 1-排水溝；2-集水井；3-水泵,四、降排水工藝和設計,40,二、降水 流砂概念：當基坑（槽）、豎井、隧道等地下工程的挖土挖到地下水位以下，而土質(zhì)又是細砂和粉砂，若采用明排水的方法疏干，則底下面的土會形成流動狀態(tài)，并隨地下水涌入開挖區(qū)，這種現(xiàn)象叫流砂。 危害：流砂可造成邊坡塌方、附近建筑物（構(gòu)筑物）下沉、傾斜、倒塌等。 流砂產(chǎn)生的

13、原因：是單位體積顆粒所受的向上動水壓力GD大于顆粒浸水容重；產(chǎn)生流砂的條件是細砂或粉砂且顆粒較均勻；外因是動水壓力GD。,2、降水,41,可概括為“治砂先治水”，途徑包括減少和平衡動水壓力的大小和改變動水壓力的方向。具體措施包括： 1）枯水期施工； 2）打板樁增加地下水的滲流長度，減小動水壓力； 3）水下挖土，平衡動水壓力； 4）地下連續(xù)墻截住地下水； 5）人工降水等； 6) 人工地層冷凍，等等。,3、防治流砂的原則：,42,二、降水,概念： 基坑開挖前，預先在基坑四周埋設一定數(shù)量的濾水管井，利用抽水設備從中抽水，使地下水位降落在坑底以下，直至施工結(jié)束。 優(yōu)點： 工作面保持干燥，改善施工條件

14、改變動水壓力方向，防止流砂形成 提高土的強度和密實度 缺點： 基坑附近土壤會沉降 水資源浪費,4、降排水工藝和設計1,43,降水系統(tǒng)全貌,降水方法：輕型井點、噴射井點、電滲井點、管井井點、深井井點,降水工藝的要素： 鉆孔 井管 濾水管 管路 抽水設備,4、降排水工藝和設計2,44,圖1-23 濾管構(gòu)造 1鋼管； 2管壁上的小孔； 3纏繞的塑料管； 4細濾網(wǎng)； 5粗濾網(wǎng)； 6粗鐵絲保護網(wǎng)；7井管； 8鑄鐵頭,4、降排水工藝和設計3,45,1）輕型井點輕型井點的設備: 管路系統(tǒng)和抽水設備組成；,管路系統(tǒng)： 濾管：1.01.2m、3857mm、2050% 井點管：57m、 3857mm 集水總管和彎

15、聯(lián)管：100127mm、4m/節(jié) 抽水設備 真空泵（每臺負擔 100200m）、離心水泵、水氣分離器,1、降水工法,4、輕型井點1,46,l濾管；2井管；3彎管；4閥門；5集水總管；6閘門： 7濾網(wǎng)，8過濾室，9淘砂孔；10水氣分離器；11浮筒； 12閥門：13真空計；14進水管；15真空計；16副水氣分離器；17擋水板；18放水口；19真空泵；20電動機； 2l冷卻水管；22冷卻水箱；23循環(huán)水泵；24離心水泵,圖124 真空泵輕型井點設備工作原理簡圖,4、輕型井點2,47,圖二級輕型井點 1第一層井點管；2第二層井點管,4、輕型井點3,48,圖l25 射流泵抽水設備工作簡圖 (a)工作簡圖

16、； (b)射流器構(gòu)造 1一水泵；2一射流器；3一進水管；4一總管；5一井點管； 6一循環(huán)水箱；7隔板；8一泄水口；9一真空表；10一壓力表； 11一噴嘴：12一噴管；13一接水管,2）噴射井點,4、輕型井點4噴射井點1,當基坑開挖較深，降水深度要求較大時，可采用噴射井點降水。其降水深度可達820 m，可用于滲透系數(shù)為0.150 md的砂土、淤泥質(zhì)土層。 噴射井點施工順序是：安裝水泵設備及泵的進出水管路；鋪設進水總管和回水總管；沉設井點管(包括灌填砂濾料)，接通進水總管后及時進行單根試抽、檢驗；全部井點管沉設完畢后，接通回水總管，全面試抽，檢查整個降水系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)狀況及降水效果。,49,4、輕型井

17、點4噴射井點2,管井井點就是沿基坑每隔一定距離設置一個管井，每個管井單獨用一臺水泵不斷抽水來降低地下水位。在土的滲透系數(shù)大(20200md)的土層中，宜采用管井井點。 管井井點的設備主要是由管井、吸水管及水泵組成。,50,5、管井井點,51,圖 管井井點 (a)鋼管管井；(b)混凝土管管井 1一沉砂管；2一鋼筋焊接骨架；3濾網(wǎng)；4管身；5吸水管；6離心泵；7小礫石過濾層；8粘土封口；9混凝土實管；10無砂混凝土管；11潛水泵；12一出水管,（a）,（b）,5、管井井點圖片,當要求井內(nèi)降水深度超過15m時，可在管井中使用深井泵抽水。這種井點稱為深井井點（或深管井井點）。深井井點一般可降低水位30

18、40m，有的甚至可達百米以上。 有兩種： 長軸深井泵 深井潛水泵,52,6、深井井點,5）電滲井點 電滲井點是在輕型或噴射井點中增設電極而形成，主要用于滲透系數(shù)小于0.1md的土層。,53,圖137 電滲井點 1一井點管；2一電極；3直流電源,6、電滲井點,54,降水方法：輕型井點、噴射井點、電滲井點、 管井井點、深井井點,7、降水技術(shù)適用范圍,平面布置 井點布置形式、總管長度、井點管數(shù)量、水泵數(shù)量及位置 寬度-B；降深-S 單排：B6m 、S 5m 環(huán)形: 大面積（寬度B10m） 單環(huán)形： 長L/寬B5、 S 5m、B2R(降水半徑),55,輕型點布置平面布置圖 1總管； 2井點管； 3泵站

19、,8、輕型井點布置1,56,高程布置 HH1+h+iL,輕型點高程布置圖 1總管； 2井點管； 3泵站,i地下水力坡度，環(huán)形、雙排布置時取1/10，單排時取1/4； L井點管至基坑中心的距離（單排井點為井點管至基坑另一側(cè)坡角的水平距離）(m)。,H-井點管埋深m H1井點埋設面至坑底距離(m)； h坑底至降水后地下水位的距離(m)；,8、輕型井點布置2,57,圖1-26 單排井點布置簡圖 (a)平面布置； (b)高程布置 1一總管；2點管；3一抽水設備,8、輕型井點布置3,2)高程布置,58,圖 環(huán)形井點布置簡圖 (a)平面布置；(b)高程布置 1一總管；2一井點管；3一抽水設備,8、輕型井點

20、布置3,（1) 井型判定,59,8、輕型井點計算1,60,8、輕型井點計算2,（2）涌水量計算 無壓完整涌水量,61,(m3d),(m3d),式中： K滲透系數(shù)(md)， H含水層厚度(m)； S水位降低值(m)； R抽水影響半徑(m)=1.95S(HK)0.5； r0 水井半徑 (m); x0環(huán)形井點的假想半徑(m)； F基坑周圍井點管所包圍的面積(m2)。,8、輕型井點計算3,62,8、輕型井點計算4,無壓非完整井涌水量,63,(m3d),有效厚度H0值,注：表中S為井管內(nèi)水位降低深度；l為濾管長度。,8、輕型井點計算5,承壓完整井涌水量見圖 承壓完整井環(huán)形井點涌水量計算公式為:,64,(

21、m3d),式中 M承壓含水層厚度(m)； K、R、x0、S與前面公式相同。,承壓非完整井涌水量見圖 承壓非完整井環(huán)形井點涌水量計算公式為:,(m3d),式中 l含水層中濾水管的長度(m)； x0與前面公式相同。,8、輕型井點計算5,（3） 確定井點管數(shù)量與井距 單井最大出水量 單井的最大出水量q，主要取決于土的滲透系數(shù)、濾管的構(gòu)造與尺寸，按下式確定：,65,(m3d),式中 d濾管直徑(m)； l濾管長度(m)； K滲透系數(shù)(md)。,8、輕型井點計算6,最少井數(shù) 井點管的最少根數(shù)nmin，按下式計算： 式中 1.1備用系數(shù)，考慮井點管堵塞等因素。其它符號同前。 最大井距 式中 L總管長度(m)；,66,(根),(m),8、輕型井點計算7,確定井點管間距時，還應注意以下幾點： (a)井距過小時，彼此干擾大，影響出水量，因此井距必須大于15倍管徑。 (b)在滲透系數(shù)小的土中井距宜小些，否則水位降落時間過長。 (c)靠近河流處，井點宜適當加密。 (d)井距應能與總管上的接頭間距相配合。 根據(jù)實際采用的井點管間距