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1、地 下 结 构 工 程,主讲教师：白 哲,第4章 常见基坑支护形式,1,本章内容,4.1 大开挖基坑工程4.2 排桩4.3 水泥土重力式围护墙4.4 土钉墙4.5 土层锚杆4.6 型钢水泥土搅拌墙4.7 地下连续墙4.8 逆作拱墙4.9 逆作法施工,2,地下连续墙是利用特制的成槽机械，在泥浆护壁的情况下进行开挖，形成一定槽段长度的沟槽，再将在地面上制作好的钢筋笼放入沟槽内，采用导管法进行水下混凝土浇筑，完成一个单元的墙段，各墙段之间以特定的接头方式相互连接，各段墙顺次施工并连接成整体，形成一条连续的地下钢筋混凝土墙。,4.7 地下连续墙,3,4.7 地下连续墙,地下连续墙的施工工艺,4,4.7
2、 地下连续墙,4.7.1 地下连续墙的特点,优点：1）施工时振动小、噪声低，对周边环境影响小。2）墙体刚度大、整体性好，安全性高，支护结构变形较小。3）墙身具有良好的抗渗能力，坑内降水时对坑外影响小。4）可作为地下室结构的外墙，可配合逆作法施工，以缩短工期、降低造价。,5,4.7 地下连续墙,4.7.1 地下连续墙的特点,缺点：1）弃土及废弃泥浆的处理问题，增加工程费用，如处理不当，造成环境污染。2）土质条件特殊时，易出现不规则超挖或槽壁坍塌等问题。3）与板桩、灌注桩及水泥土搅拌桩相比，地下连续墙造价高。4）施工机械设备价格昂贵，施工专业化程度高。,6,4.7 地下连续墙,4.7.2 地下连续
3、墙的适用条件,深度较大的基坑工程，一般开挖深度大于10m。临近存在保护要求较高的建筑物，基坑本身的变形与防水要求较高。场地内空间有限，地下室外墙与红线距离极近。围护结构亦作为主体结构的一部分，且对防水、抗渗有较严格要求。采用逆作法施工，地上和地下同步施工时。超深基坑，采用其它围护体无法满足要求时。,7,4.7 地下连续墙,4.7.3 地下连续墙的结构形式,板壁式：应用最多，适用于各种直线段和圆弧段墙体T形和形地下连续墙：适用于开挖深度较大，支撑垂直间距大的情况格形地下连续墙：前两种组合在一起的结构形式，可不设支撑，靠其自重维持墙体的稳定预应力或非预应力U形折板地下连续墙：新式地下连续墙，是一种
4、空间受力结构，刚度大、变形小、能节省材料。,板壁式,U形折板,T形,形,8,4.7 地下连续墙,4.7.4 地下连续墙的设计,强度：墙体的水平和竖向截面承载力；变形：墙体的水平变形和作为竖向承重结构的竖向变形；稳定性：基坑围护结构的整体稳定性、抗倾覆稳定性、坑底抗隆起稳定性、抗渗流稳定性。,9,4.7 地下连续墙,4.7.4 地下连续墙的设计,（1）墙体厚度和槽段宽度,地下连续墙厚度一般为0.51.2m，常用墙厚为0.6、0.8、1.0、1.2m。槽段宽度一般取36m。,（2）地下连续墙的入土深度,地下连续墙的入土深度需考虑挡土和隔水两方面的要求。入土深度一般取1050m。,10,4.7 地下
5、连续墙,4.7.4 地下连续墙的设计,（3）内力与变形计算,平面弹性地基梁法，适用于常规工程；具有明显空间效应的深基坑工程，采用空间弹性地基板法；对于复杂基坑工程需采用连续介质有限元法。,（4）承载力验算,截面承载力验算和配筋计算。正截面受弯、受压，斜截面受剪承载力及配筋设计按混凝土结构设计规范进行。仅作为基坑围护结构时，按照承载能力极限状态对地下连续墙进行配筋计算；又作为主体结构时，应按正常使用极限状态根据裂缝控制要求进行配筋计算。,11,4.8 逆作拱墙,在基坑四周场地都允许起拱的条件下（基坑各边长L的起拱矢高f0.12L），可以采用闭合的水平拱圈来支挡土压力以围护基坑的稳定；拱结构是以受
6、压力为主，能更好地发挥混凝土抗压强度高的材料特性，而且拱圈支挡高度只需在坑底以上。,4.8.1 逆作拱墙的构造与特点,12,断面形状,拱圈的断面一般为Z字形，拱壁的上下加肋梁以提高拱圈的刚度和稳定性。,4.8 逆作拱墙,4.8.1 逆作拱墙的构造与特点,13,安全可靠性高：挡土拱圈以受压为主，弯矩很小，本身强度破坏或失稳的可能性很小。分道施工，每道拱圈分别承受该道拱圈高度内的压力，不相互影响。节省工期，施工方便：拱圈施工与基坑开挖同步进行，施工拱圈犹如逆作法形成一条弯曲的地梁，施工方便。节省挡土费用：用拱圈支护的费用仅为用挡土桩的40%60%。而且，基坑越深，经济效益越显著。缺点：超挖土方，要
7、有临时占用的起拱场地；不能作为防水体系使用。,逆作拱墙的特点,4.8 逆作拱墙,4.8.1 逆作拱墙的构造与特点,14,4.8 逆作拱墙,4.8.2 拱墙计算,逆作拱墙结构型式根据基坑平面形状可采用全封闭拱墙，也可采用局部拱墙，拱墙轴线的矢跨比不宜小于1/8，基坑开挖深度h不宜大于12m。当基坑开挖深度范围或基坑底土层为砂土时，应按抗渗透条件验算土层稳定性。（1）当坑底土层为粘性土时，基坑开挖深度满足下列抗隆起验算条件：,15,（2）均布荷载作用下，圆形闭合拱圈结构轴向压力设计值应按下式计算：,R圆拱的外圈半径；hi拱墙分道计算高度ea在分道高度范围内的基坑外侧水平荷载标准值的平均值。,4.8
8、 逆作拱墙,4.8.2 拱墙计算,16,混凝土强度等级不宜低于C25；拱墙截面宜为Z字型，拱壁的上、下端宜加肋梁；当基坑较深且一道Z字型拱墙的支护高度不够时，可由数道拱墙叠合组成，设置数道肋梁，其竖向间距不宜大于2.5m；拱墙结构水平方向应通常双面配筋，总配筋率不应小于0.7%；圆形拱墙壁厚不应小于400mm，其他拱墙壁厚不应小于500mm。,4.8 逆作拱墙,4.8.3 构造要求,17,深地下室的常规施工是通过临时支护基坑坑壁，开挖至预定深度后，浇底板并由下而上施工各层地下室结构，待地下室完工后，再逐层进行地上结构的施工。对有多层地下室的情况，上述常规方法的工期很长，施工中采用的常规支护结构
9、有局限性或容易产生严重事故。因此，利用地下连续墙采用逆作法施工较深的多层地下室，成为发展的方向，并收到了显著的效果。,4.9 逆作法施工,概述,18,逆作法施工工艺是先沿建筑物外围施工地下连续墙。同时在建筑物内部的有关部位浇筑或打下中间支承柱。然后开挖土方至第一层地下室顶面标高，并完成该层楼面的梁及部分的板。然后在梁间没有浇板的空档内，继续下挖，并依此向下逐层施工各层地下室结构。与此同时，在已完成底面梁板结构的基础上，做上部结构，即接高柱子或墙板，向上逐层施工。如此以地面为始点，上、下同时施工，直至工程结束。,4.9 逆作法施工,逆作法的施工工艺,19,1.边桩施工,2.破路面挖土,3.中间柱
10、施工,5.路面恢复通车,6.挖地下一层土,7.地下一层底板施工,8.地下一层侧墙施工,9.挖地下二层土,10.地下二层底板施工,11.地下二层侧墙施工,12.地下二层地面,工程施工完成,4.顶板施工,20,1-地下连续墙；2-中间支承柱；3-地下室顶板；4-底板,4.9 逆作法施工,逆作法的工程实例,图4-44为日本读卖新闻社大楼用逆作法施工的情况，地上 9 层，地下6层，总工期只用了22个月，比常规方法缩短了6个月。该工程用2.0m大直径钻孔灌注桩作为中间支承柱，L=30m，共用35根。,21,（1）可将地下主体结构的梁、板、柱作为挡土墙的横向支撑，减少了基坑周围土体的侧向位移。（2）地上地
11、下可同时施工，可大幅度缩短工期。（3）由于利用地下构筑物当作临时挡土支护结构，大大降低施工费用。（4）因逆作法施工不进行一次性大开挖，避免了基坑长时期的暴露而造成边坡的风化和护坡桩间土的塌落。（5）周边的地下连续墙既可作为挡土截水结构，又可作为地下工程的外墙，这样降低了成本。（6）逆作法只开挖有效范围内的土方量，因而比传统的大开挖减少了大量的土方量。（7）封闭式逆作法施工时，地下施工人员因在刚度和强度很大的地下框架内作业，故安全性好。,4.9 逆作法施工,逆作法的优点,22,（1）封闭式逆作法使施工人员在地下各层基本处于封闭状态下的环境进行施工，作业环境较差。（2）封闭式逆作法系在封闭状态下施
12、工，大型机械设备难于进场。（3）在逆作法施工中，地下结构中墙柱的混凝土搭接质量较难控制，如措施不力，易出现漏水、降低承载力等后果。（4）在逆作法施工中，控制导柱的垂直度和承载力较难。（5）敞开式逆作法由于未同期浇筑各层楼板，侧向刚度较封闭式逆作法的小。,4.9 逆作法施工,逆作法的不足,23,逆作法施工的重要特点是地下室结构（梁、板、柱、墙）都是自上而下分层浇筑的，因而其模板都要支承在刚开挖的土层上。为减少沉降，对土层可采取临时加固的方法。如浇素混凝土（挖下一层土方时随土一同挖去）或铺设砂垫层后上架枕木，也可以用悬吊模板的方法来解决，由于混凝土是从侧面进入模板内浇筑的，因而构件顶部模板需做成喇叭形。上部墙、柱钢筋应插入砂垫层，以便与下层后浇结构的钢筋连接。,4.9 逆作法施工,土层的临时加固,24,逆作法施工，以地面层的梁板结构是封闭还是敞开分为“封闭式逆作法”和“开敞式逆作法”。后者因不能地下地上同时施工，一般不会缩短工期。,4.9 逆作法施工,逆作法施工的分类,25,本节小结,4.7 地下连续墙-掌握地下连续墙的施工方法，了解其特点，理解其计算内容。4.8 逆作拱墙-了解逆作拱墙的构造与特点，了解其计算内容。4.9 逆作法施工-理解逆作法施工的施工工艺。,26,
