第五节排桩围护结构课件.ppt

1、 基坑开挖时，对不能放坡或由于场地限基坑开挖时，对不能放坡或由于场地限制而不能采用搅拌桩支护，开挖深度在制而不能采用搅拌桩支护，开挖深度在610米左右时，即可采用排桩支护。米左右时，即可采用排桩支护。排桩围护结构是地铁基坑开挖中经常采排桩围护结构是地铁基坑开挖中经常采用的围护结构形式。用的围护结构形式。排桩支护的类型 排桩支护结构可分为：排桩支护结构可分为：（1）柱列式排桩支护：当边坡土质尚好、地下水）柱列式排桩支护：当边坡土质尚好、地下水位较低时，可利用土拱作用，以稀疏钻孔灌注桩位较低时，可利用土拱作用，以稀疏钻孔灌注桩或挖孔桩支挡土坡，如图或挖孔桩支挡土坡，如图a所示。所示。（2）连续排桩

2、支护（图）连续排桩支护（图b）：在软土中一般不能）：在软土中一般不能形成土拱，支挡结构应该连续排。密排的钻孔桩形成土拱，支挡结构应该连续排。密排的钻孔桩可互相搭接，或在桩身混凝土强度尚未形成时，可互相搭接，或在桩身混凝土强度尚未形成时，在相邻桩之间做一根素混凝土树根桩把钻孔桩排在相邻桩之间做一根素混凝土树根桩把钻孔桩排连起来，如图连起来，如图c所示。也可采用钢板桩、钢筋混凝所示。也可采用钢板桩、钢筋混凝土板桩，如图土板桩，如图d、e所示。所示。（3）组合式排桩支护：在地下水位较高的软土地）组合式排桩支护：在地下水位较高的软土地区，可采用钻孔灌注排桩与水泥土桩防渗墙组合区，可采用钻孔灌注排桩与水

3、泥土桩防渗墙组合的方式，如图的方式，如图f所示。所示。（1）无支撑（悬臂）支护结构：当基坑）无支撑（悬臂）支护结构：当基坑开挖深度不大，即可利用悬臂作用挡住墙开挖深度不大，即可利用悬臂作用挡住墙后土体。后土体。（2）单支撑结构：当基坑开挖深度较大）单支撑结构：当基坑开挖深度较大时，不能采用无支撑支护结构，可以在支时，不能采用无支撑支护结构，可以在支护结构顶部附近设置一单支撑（或拉锚）。护结构顶部附近设置一单支撑（或拉锚）。（3）多支撑结构：当基坑开挖深度较深）多支撑结构：当基坑开挖深度较深时，可设置多道支撑，以减少挡墙的压力。时，可设置多道支撑，以减少挡墙的压力。按开挖深度分构成排桩的基本桩单

4、元，可以是工字钢、钢板桩、挖孔桩、钻孔桩、水泥土搅拌桩或劲性水泥土搅拌桩等，下面学习它们的施工要点二、排桩围护结构的施工2 2、钢板桩围护结构、钢板桩围护结构3 3、钻孔灌注桩围护结构、钻孔灌注桩围护结构4 4、挖孔灌注桩围护结构、挖孔灌注桩围护结构1 1、工字钢装围护结构、工字钢装围护结构5 5、水泥土搅拌桩围护结构、水泥土搅拌桩围护结构6 6、劲性水泥土搅拌桩围护结构、劲性水泥土搅拌桩围护结构 腰梁、横撑及锚杆位置的确定腰梁、横撑及锚杆位置的确定 1）工字钢桩、钢板桩，通常是随基坑土方开挖，在其2-3m处设置第一道横撑。为防止锚杆拉应力对土层及地下管线产生不良的影响，一般第一道锚杆设置在距

5、离地面一下4m处。其他各层横撑及锚杆位置应根据受力经计算确定，并在基坑土方开挖过程中，随挖随设置。2）地铁主体结构埋置深，故基坑围护结构需要设置多道横撑或锚杆。当结构完成后，还要拆除腰梁、横撑和锚头等。因此在设计时，必须与主体结构施工步骤紧密结合。1、工字钢桩围护结构、工字钢桩围护结构 2）土层锚杆的布置与施工 当基坑面积很大而且采用横撑较困难时，采用锚杆支撑更能显示出其优越性，但在地层软弱而松散时，锚杆的设置较为复杂和困难。锚杆的设计时应进行承载力、截面面积和稳定性等方面的计算。钻孔：钻孔：严格控制位置、严格控制位置、方向和深度方向和深度注浆注浆:是锚杆施工中的是锚杆施工中的一个重要工序，施

6、工时要一个重要工序，施工时要特别认真特别认真锚杆试验与张拉：锚杆试验与张拉：一般分为抗拔试验、一般分为抗拔试验、抗拉试验和张拉试验抗拉试验和张拉试验锚杆制作与安装锚杆制作与安装具体施工过程参照课本P27钢板桩强度高，桩与钢板桩强度高，桩与桩之间的连接紧密，桩之间的连接紧密，隔水效果好，可多次隔水效果好，可多次倒用。因此，沿海城倒用。因此，沿海城市（上海、天津等地）市（上海、天津等地）修建地下铁道时，在修建地下铁道时，在地下水位较高的基坑地下水位较高的基坑中采用较多。中采用较多。我国地下铁道我国地下铁道施工中多采用施工中多采用U U型钢板桩，其型钢板桩，其沉放和拔除方沉放和拔除方法，以及使用法，

7、以及使用的机械均与工的机械均与工字钢桩相同字钢桩相同适用范围基本与工字钢的相同适用范围基本与工字钢的相同2、钢板桩围护结构、钢板桩围护结构2.湿作业成湿作业成孔孔成孔机械有冲击成孔机械有冲击钻机、冲抓钻机钻机、冲抓钻机及正、反循环旋及正、反循环旋转钻机等，可用转钻机等，可用于不同土层。于不同土层。1.1.干作业成干作业成孔孔即无泥浆非循环即无泥浆非循环钻进法，适合地钻进法，适合地下水位低于桩底下水位低于桩底的一般黏性土，的一般黏性土，砂土及人工成孔砂土及人工成孔地基。地基。3、钻孔灌注桩围护结构、钻孔灌注桩围护结构 湿作业施工主要工序：场地准备埋设护筒制备泥浆钻孔清孔钢筋笼入孔灌注水下混凝土等

8、成孔 下导管和钢筋笼 灌注水下混凝土 成桩冲击钻法回旋钻法（正、反循环）旋挖钻法钻孔十字钻头 回转钻成孔，又称正反循环成孔，是用一般地质钻机在泥浆护壁条件下，慢速钻进，通过泥浆排渣成孔，灌注混凝土成桩，为国内最为常用和应用范围 较广的成桩方法。特点：可用于各种地质条件，各种大小孔径和深度，护壁效果好，成孔质量可靠；施工无噪音，无震动，无挤压；机具设备简单，操作方便，费用较低，但成孔速度慢，效率低，用水量大，泥浆排放量大，污染环境，扩孔率较难控制。适用范围：粘性土、含少量砾石、卵石的土层、软岩。18二、二、回旋钻成孔回旋钻成孔 （1）正循环钻孔正循环是用泥浆泵将泥浆以一定压力通过空心钻杆顶部，从

9、钻杆底部喷出，底部的钻锥在旋转时将土壤搅松成为钻渣，被泥浆悬浮，随泥浆上升而溢出流至孔外的泥浆槽，经过沉淀池中沉淀净化，再循环使用。特点：排渣能力比较弱,钻进速度较慢,钻具的磨损也比较大，但工艺比较简单,容易操作,正循环钻机的价格也比较便宜。适用：粘土、亚粘土、淤泥质土层、粉砂、卵砾石层、基岩20正循环钻结构示意图正循环钻结构示意图 （2）反循环钻孔反循环钻机的泥浆的循环方式则正好相反，泥浆由孔外流入孔内，由真空泵或其他方法（如空气吸泥机等）将钻渣通过钻杆中心从钻杆顶部吸出，或将吸浆泵随同钻锥一同钻进，从孔底将钻渣吸出孔外。特点：反循环钻机排渣能力比较强,但工艺比较复杂,操作不当容易引起塌孔埋

10、钻,而且反循环钻机价格比较高。适用：同正循环。22反循环钻结构示意图反循环钻结构示意图三、旋挖钻机钻孔旋挖钻孔灌注桩是近年来发展最快的一种新型桩孔施工方法。工作原理：旋挖钻通过钻斗的旋转、削土、提升、卸土，反复循环而成孔，最大成孔直径可达1.5-4m，最大成孔深度为60-90m，可以满足各类大型基础施工的要求。特点：具有功率大、钻孔速度快、移位方便、定位准确、工作效率高、施工质量好、尘土泥浆污染少。适用：砂土、粘性土、粉质土等土层施工2425旋挖钻机施工 腰梁、横撑及锚杆位置的确定腰梁、横撑及锚杆位置的确定 1）工字钢桩、钢板桩，通常是随基坑土方开挖，在其2-3m处设置第一道横撑。为防止锚杆拉

11、应力对土层及地下管线产生不良的影响，一般第一道锚杆设置在距离地面一下4m处。其他各层横撑及锚杆位置应根据受力经计算确定，并在基坑土方开挖过程中，随挖随设置。2）地铁主体结构埋置深，故基坑围护结构需要设置多道横撑或锚杆。当结构完成后，还要拆除腰梁、横撑和锚头等。因此在设计时，必须与主体结构施工步骤紧密结合。人工挖孔桩人工挖孔桩人工挖孔桩 工程名词，用人力挖土、现场浇筑的钢筋混凝土桩。人工挖孔桩一般直径较粗，最细的也在800毫米以上，因其具有应用灵活、无机械噪声和泥浆污染、易纠偏和控制精度、对施工现场和机具设备要求不高、造价便宜等优点而被广泛用于基坑的围护结构和建筑物的基础。4、挖孔灌注桩围护结构

12、、挖孔灌注桩围护结构人工挖孔桩34521要有足够的现场调查资料和丰富的现场管理经验，并严格按操作规程施工。要加强地面观察，检查其是否产生异常的沦陷现象。在孔口应设置围栏和工作平台设置通风系统和瓦斯检测仪器井下挖土工人应戴安全帽、保险吊带、防毒口罩，孔内要设置救生吊梯每日开工前需利用空压机对孔内进行吹入一定的新鲜空气，防止孔内存在有害气体、二氧化碳浓度过高。施工前需对钢丝绳、麻绳进行认真检查，发现绳索受损应立即进行更换，防止提升过程中出现断裂，发生安全事故。从孔内挖出的土方尽量远离孔口，避免落入孔内对孔底作业人员造成伤害。每日下班前需对正在进行或已成孔尚未浇筑砼的孔进行认真检查，确认每个孔都加盖

13、安全防护盖方可离开（安全防护盖板一般采用钢筋制作，空隙不宜过大。水泥土深层搅拌法是利用水泥（或石灰）等材料作为固化剂。通过特制的深层搅拌施工机械，将软土和固化剂强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列“物理-化学”作用，使软土结成具有整体性、水稳定和一定强度的桩体。从而提高地基强度，增大其变形模量。5、水泥土搅拌桩围护结构、水泥土搅拌桩围护结构2、水泥土搅拌法施工工艺流水泥土搅拌法施工工艺流程 动画播放 1.定位定位 2.预搅下沉。待深层搅拌机冷却水循环正常后，启动电机，放松起重机钢丝预搅下沉。待深层搅拌机冷却水循环正常后，启动电机，放松起重机钢丝绳，使搅拌机沿导向架搅拌切土下沉，下沉速度

14、由电流监测表控制。绳，使搅拌机沿导向架搅拌切土下沉，下沉速度由电流监测表控制。3.制备水泥浆。待搅拌机下沉到一定深度后，开始按设计的配合比制备水泥制备水泥浆。待搅拌机下沉到一定深度后，开始按设计的配合比制备水泥浆，在压浆前将水泥浆倒入集料斗中。浆，在压浆前将水泥浆倒入集料斗中。4.提升喷浆搅拌。搅拌机下沉到设计深度后，开启灰浆泵将水泥浆压入地基提升喷浆搅拌。搅拌机下沉到设计深度后，开启灰浆泵将水泥浆压入地基中，边喷浆、边旋转，同时严格按照设计确定的提升速度提升搅拌机。中，边喷浆、边旋转，同时严格按照设计确定的提升速度提升搅拌机。5.重复上下搅拌。深层搅拌机提升至设计加固深度的顶面标高时，集料斗

15、中重复上下搅拌。深层搅拌机提升至设计加固深度的顶面标高时，集料斗中的水泥浆应正好排空。为了使软土和水泥浆搅拌均匀，可以再次将搅拌机边的水泥浆应正好排空。为了使软土和水泥浆搅拌均匀，可以再次将搅拌机边旋转沉入土中，至设计加固深度后，再将搅拌机边旋转边提升出地面。旋转沉入土中，至设计加固深度后，再将搅拌机边旋转边提升出地面。6.移位。移位。定义定义 劲性水泥土搅拌桩亦称劲性水泥土搅拌桩亦称SMW（Soil Mixing Wall)，即在水泥土桩内插入即在水泥土桩内插入H 型钢等型钢等(多数为多数为H 型型 钢钢,亦亦有插入拉森式钢板桩、钢管等有插入拉森式钢板桩、钢管等)，将承受荷载与防，将承受荷载

16、与防渗挡水结合起来渗挡水结合起来,使之成使之成 为同时具有受力与抗渗为同时具有受力与抗渗两种功能的支护结构的围护墙。两种功能的支护结构的围护墙。6、劲性水泥土搅拌桩围护结构、劲性水泥土搅拌桩围护结构水泥土与型钢之间粘结强度的研究还不充分，通常认为，型钢单独承担全部水、土侧压力，水泥搅拌桩的作用在于抗渗止水。水泥土对型钢的 包裹作用提高了型钢的刚度，可起到减小位移的作用。还起到套箍的作用，可以防止型钢失稳。占用场地小占用场地小 耗用水泥和钢材少，造价低耗用水泥和钢材少，造价低施工过程中对周围建筑物及施工过程中对周围建筑物及地下管线影响小，对环境污地下管线影响小，对环境污染小，无废弃泥浆。染小，无废弃泥浆。施工速度快施工速度快2.2.施工施工施工工艺与施工工艺与深层搅拌桩深层搅拌桩相同。相同。1.1.开挖导沟，开挖导沟，设置围檩导向设置围檩导向架架导沟可使搅拌机导沟可使搅拌机施工时的涌土不施工时的涌土不致冒出地面，导致冒出地面，导向架则是确保搅向架则是确保搅拌桩及拌桩及H H型钢插型钢插入位置的准确。入位置的准确。42