1、5/20/20221地下工程地下工程施工技术施工技术5/20/20222绪绪 论论一、本课程的任务和特点二、地下工程应用范围三、地下工程主要施工方法四、地下工程施工技术主要问题注意各种施工方法的适用场合涉及面广，实用性强5/20/20223一、本课程的任务和特点地下工程：埋于岩土介质中的结构物，施工方法由工程地质和施工条件等因素决定，同一地下工程，可采用多种施工方法基础工程：建筑物基础等1.任务：学习、掌握地下工程施工技术独立分析和解决施工过程中的问题2.特点：综合性强复杂程度高5/20/20224二、地下工程应用范围1.城市地下铁道2.越江隧道3.引水隧道4.地下工厂5.地下民用设施6.地下
2、军用设施7.市政工程8.高层建筑地下室9.其他类型5/20/20225三、地下工程主要施工方法1.明挖法2.暗挖法3.明暗结合开挖法5/20/20226四、地下工程施工技术1.无支撑基坑工程大开挖、重力式挡土墙、复合土钉墙2.深基坑工程施工地下连续墙施工、SMW工法、柱列式钻孔排桩、板桩、桩板式挡土墙、树根桩等逆作法3.沉井(沉箱)施工4.盾构法隧道施工5.顶管法施工6.沉管法施工7.箱涵施工(顶进法)8.矿山法9.其他施工方法5/20/20227明挖法1.放坡开挖(大开挖)法2.重力式挡土墙(水泥土搅拌桩)3.高压旋喷桩4.(复合)土钉墙法5.深基坑施工法地下连续墙施工法板桩(钢板桩、混凝土
3、板桩等)法柱列式钻孔桩排桩施工法SMW工法土层锚杆法桩板(市政工程)6.沉井 (沉箱)法5/20/20228暗挖法1.盾构法2.顶管法3.矿山(暗挖隧道)法冻结法管幕法(管棚法)5/20/20229明暗结合开挖法1.逆作法全逆作法半逆作法盖挖法先顺作后逆作施工法2.沉管法3.箱涵(顶进)法5/20/202210放坡开挖(大开挖)法优点1.无围护、支撑结构(高渗透性地层必须设置止水结构)2.挖土方便，出土快捷，内部土建结构施工方便3.造价较低缺点1.出土量相对较大，无堆土场地时要回填土，会增加造价2.适用开挖深度不大(一般不大于10m)3.无止水结构时要求地下水位较低或采取降水措施4.要求场地开
4、阔，周围无重要保护建筑物5.雨季施工或施工周期长时必须设置护坡措施，会增加造价5/20/202211重力式挡土墙(水泥土搅拌桩)优点1.无支撑2.挖土方便、内部土建结构施工方便3.造价较低缺点1.水泥土搅拌桩强度较低(一般0.8MPa)2.水泥土搅拌桩施工时对周边环境影响较大，需要梯形搭接施工3.水泥土搅拌桩水泥用量较大(1315%)4.需要较大的施工场地5.基坑变形较大5/20/202212高压旋喷桩优点1.可以作为重力式挡土墙、止水结构，也插型钢作围护结构2.强度较水泥土搅拌桩高(一般1.22.0MPa)3.施工时对周边环境影响较水泥土搅拌桩小4.遇障碍物处理方便灵活5.直径较大(单重管0
5、.60.8m，二重管0.81.2，三重管1.21.5m，特殊条件下可达2.5m)缺点1.造价较水泥土搅拌桩高2.水泥土搅拌桩水泥用量较大(20%)5/20/202213(复合)土钉墙法优点1.无支撑2.施工速度快3.挖土方便，内部土建结构施工方便4.相对重力式挡土墙变形较小5.造价低缺点1.挖土必须分层2.软土地区高地下水位时必须设置止水帷幕，会增加造价3.锚体质量控制较困难，土钉承载力较小5/20/202214深基坑施工法优点1.适用开挖深度大(一般大于10m)2.适用于城市内施工3.采用外拉锚时，基坑内无支撑，方便挖土和内部土建结构施工缺点1.必须设置一至多道支撑2.挖土困难、内部结构施工
6、困难3.造价高4.施工要求高5/20/202215沉井(沉箱)法优点1.造价较低2.结构整体性好，质量易保证缺点1.大沉井纠偏困难2.不排水下沉时，出土困难3.开挖对周围环境影响大，会形成漏斗形地面4.采用沉箱施工时，可能引起气压病等5/20/202216盾构法优点1.地面作业少，隐蔽性好，噪音低、震动小2.自动化程度高，劳动强度低，施工速度快3.受地面建筑和构筑物影响小4.不受气候影响5.造价与埋深无关缺点1.造价高2.有一定的地面变形3.覆土浅时开挖面土体稳定较困难4.气压盾构易引发气压病5.小曲线半径会引起转向困难(2005.09.12)5/20/202217顶管法优点1.比盾构法造价低
7、2.适用于市政工程3.对建筑物、地下管线和道路交通影响小缺点1.内部尺寸较盾构小2.无中继环时顶进距离较小3.需要工作井5/20/202218矿山(暗挖隧道)法特点1.对地层要求高(地质较好、强度较高、地下水位较低)2.必要时需要进行加固(超前导管、锚杆等)缺点大断面施工难度大5/20/202219逆作法优点1.一般不设临时支撑，而采用内部土建结构作为支撑2.一般可采用二墙合一3.变形小，地面沉降小4.地上、地下同时施工时工期较短缺点1.出土较困难，内部土建结构施工要求高2.临时立柱施工要求高5/20/202220沉管法优点1.造价低2.现场施工工期较短3.对地质条件适应性强，适用水深范围较大
8、4.施工方便、结构质量易控制5.断面利用率高缺点1.需要大面积干坞2.对河道有影响5/20/202221箱涵(顶进)法优点造价低缺点一般顶进距离不大特点1.可采用单孔、双孔、三孔及单孔组合成分离式双孔、三孔等不同形式2.有顶推、对顶、顶拉、牵引等多种施工方式5/20/202222第一章第一章 大开挖基坑工程施工大开挖基坑工程施工1.大开挖土方工程：不采用支撑形式而采用直立或放坡施工方法进行开挖的基坑工程2.优缺点(如前述)3.边坡稳定性安全系数：沿假定滑裂面的抗滑力与滑动力的比值，一般大于1时边坡是稳定的4.边坡设计两参数：开挖深度(坡高H)和坡度(坡角或坡高比m)；与土体抗剪强度、地下水位、
9、地面荷载、坑底支承强度和刚度以及施工顺序和施工工期等有关；以上参数同时直接影响边坡的变形5/20/202223续前主要内容边坡稳定性计算放坡开挖的施工组织设计边坡失稳防止措施流砂、管涌的防止降水措施5/20/202224边坡稳定性计算1.边坡失稳的破坏形式较均质粘性土：近似圆弧的滑动面无粘性土或有明显分界的土层：近似平面的滑移2.边坡失稳的破坏原因受荷：地震、打桩、车辆行驶和爆破等导致水平侧向压力增加动、静水压力的作用：地下水位上升导致水平侧向水压力和渗流压力增加土体抗剪强度降低：水的作用(风化、淋溶、矿物成分变化；含水量增加、孔隙水压力上升、土体软化)；蠕变；受荷引起的砂土液化3.边坡稳定性
10、计算(依照土力学理论和施工经验)5/20/202225放坡开挖的施工组织设计1.任务：根据建筑结构设计要求，结合现场条件，提出施工的具体方法和实施途径2.内容：环境调查土方开挖方案：主要包括边坡稳定计算、降水、土方开挖的行进路线和边坡加固方法等施工方法：人工开挖和机械开挖，出土方式和出土路线施工设备选择施工平面图设计 地上和地下的原有建筑物和构筑物 地上和地下的拟建建筑物和构筑物为施工服务的临时设施5/20/202226环境调查环境调查调查内容：建(构)筑物，管线，地表水和地下水，周边道路；调查目的：确定地面荷载，边坡变形要求和安全系数取值等5/20/202227边坡失稳防止措施1.施工注意事
11、项打、压桩控制堆载控制土方开挖流程控制地表水控制和地下水处理现场观测2.防止边坡失稳的措施边坡修坡：坡顶卸土、减小坡度和台阶放坡设置边坡护面：配筋混凝土，主要是减少水的影响边坡坡脚抗滑加固：抗滑桩、旋喷法、分层注浆法和深层搅拌法(2005-09-19)5/20/202228流砂、管涌的防止1.动水压力：地下水的渗流对土单位体积内的骨架产生的压力，方向为地下水的渗流方向，大小为水重度与水力梯度的乘积2.水力梯度：水头差与渗流路径的比值3.流砂：当渗流自下而上，动水压力等于或大于土的浮重度时，土粒之间的压力消失，土粒处于悬浮状态，会随水流动的现象4.管涌：较大的水力梯度作用下，细土粒在粗土粒之间的
12、孔隙中发生紊流运动而随水流走，导致土体结构的破坏而失去稳定的现象5/20/202229续前防止措施设置防水帷幕：冻结法、打设板桩、施工水泥土搅拌桩或高压旋喷桩、设置地下连续墙，使渗流长度增加，减小水力梯度水下开挖：使水头差、水力梯度减小降低地下水位：消除动水压力5/20/202230降水措施1.明排水：在基坑范围内基础外侧开挖排水沟，并按一定距离设置集水井，采用水泵将水抽走。边挖边排，对粘性土较为有效，无法处理流砂和管涌2.人工降水：在开挖前预先在基坑四周和中间埋设一定数量的滤水管或滤水井，用抽水设备抽水，使地下水位降落至基坑底面以下一定的深度，使土处于干燥状态，从根本上防止流砂象限的发生，改
13、善工作条件。抽水时间：一般必须持续至基坑工程结束。降水后可以减小边坡坡度，减少挖土量。1.大开挖基坑一般有以下两种方式：轻型井点管井井点5/20/202231习题1.大开挖基坑工程有和特点？什么情况下采用大开挖方法进行基坑土方开挖？2.边坡稳定的安全系数是如何定义的？影响边坡稳定的因素有哪些？3.边坡失稳的破坏形式主要有哪些？如何防止基坑边坡失稳？4.地下水对大开挖基坑边坡有什么不利影响？流砂和管涌现象发生的机理是怎样的？如何防止发生流砂和管涌现象？5/20/202232第二章第二章 深基坑工程施工深基坑工程施工深基坑工程：一般为开挖深度大于7m的基坑工程。1.内容基坑支护结构类型、特点与选择
14、基坑稳定性验算钢板桩支护结构施工钻孔灌注桩支护结构施工挖孔灌注桩施工水泥土搅拌桩施工地下连续墙支护结构施工(见第四章)5/20/202233续前要点(考虑因素)围护形式选择止水方式选择稳定性、强度、刚度计算支撑形式选择和布置出土方式(开挖方式)工程地质条件和水文地质条件降排水条件周边环境条件和要求施工季节、工期工程造价5/20/202234续前基坑安全等级一级：支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构影响很严重，重要性安全系数0=1.1二级：支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构影响一般，重要性安全系数0=1.0三级：支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边
15、环境及地下结构影响不严重，重要性安全系数0=0.95/20/202235续前支护结构分类挡土结构(受力结构)：承受水、土压力 钢板桩 木板桩 钢筋混凝土预制板桩 柱列式钻孔灌注桩 挖孔桩 地下连续墙5/20/202236续前止水结构：截水防渗 水泥土搅拌桩 高压旋喷桩 注浆支撑结构：支撑挡土结构 钢支撑 钢筋混凝土支撑 土钉 土锚 逆作法(结构楼板作为支撑)5/20/202237基坑支护结构类型与选择1.板桩式钢板桩、钢管桩、 H型钢(工字钢)加横挡板、钢砼预制板桩2.柱列式钻孔灌注桩、挖孔桩、SMW工法桩3.墙式地下连续墙、咬合桩、重立式挡土墙 (水泥土搅拌桩或高压旋喷桩)、止水墙4.锚入式
16、土层锚杆、 (复合)土钉墙5.下沉式沉井、沉箱5/20/202238钢板桩1.断面形式U形、Z形、H形、直线形和冷轧薄板形等2.优点强度高接合较紧密， “不易漏水”可全部机械施工，施工简单，速度快可多次重复使用，可降低造价3.缺点由于刚度较低，施工过程中变形较大由于周转使用，锁口易变形，影响止水效果打、压桩和拔桩时对环境影响较大，对土体扰动较大5/20/202239钢管桩1.优点刚度较大开挖深度可达30m2.缺点须相应的防水措施日本有应用5/20/202240H型钢(工字钢)加横挡板1.优点造价低施工方便2.缺点适用的开挖深度较浅3.适用场合主要应用于开槽埋管北京地铁也有应用5/20/2022
17、41钢砼预制板桩1.优点造价低可以与内衬结合成为主体结构的一部分现在较少使用5/20/202242钻孔灌注桩1.优点造价较地下连续墙低刚度比钢板桩大施工时对环境影响小布置灵活可在特殊条件下施工2.缺点一般与治水结构结合使用5/20/202243劲性水泥土搅拌桩(SMW工法)1.优点造价较钻孔灌注桩低型钢可以回收，重复利用止水较好施工方便，速度快2.缺点刚度较低，施工过程中变形较大5/20/202244地下连续墙1.优点刚度大既可挡土，又可止水施工时噪声低，无震动，无挤土土层适用性较好施工时对环境影响小可用于开挖面积大，开挖深度深的基坑2.缺点技术要求高需要进行泥浆处理，以防污染环境造价高5/2
18、0/202245重力式挡土墙1.优点无支撑挖土方便、内部土建结构施工方便造价较低2.缺点水泥土搅拌桩强度较低(一般0.8MPa)水泥土搅拌桩施工时对周边环境影响较大，需要梯形搭接施工水泥土搅拌桩水泥用量较大(1315%)需要较大的施工场地基坑变形较大一般采用格栅式，减少造价5/20/202246土层锚杆1.优点无支撑挖土方便、内部土建结构施工方便造价较低2.缺点要求距红线有一定距离要求土层能提供较高的锚固力软土地区使用应慎重3.拉锚形式拉锚土锚5/20/202247(复合)土钉墙法1.优点无支撑施工速度快挖土方便，内部土建结构施工方便相对重力式挡土墙变形较小造价低2.缺点挖土必须分层软土地区高
19、地下水位时必须设置止水帷幕，会增加造价锚体质量控制较困难，土钉承载力较小5/20/202248影响支护结构类型选择的因素1.基坑平面的几何尺寸、开挖深度2.防水抗渗要求3.地下工程的类型、特点，建筑物基础结构和上部结构类型4.工程地质和水文地质条件5.周边建筑物、构筑物、河流、道路条件6.施工技术、水平、设备条件、材料情况7.降水排水方法8.施工可行性、安全性、工期、造价5/20/202249支撑结构类型1.按与基坑关系分内支撑外拉锚2.按材料分型钢支撑钢管支撑钢砼支撑5/20/202250续前按布置方式分水平斜角支撑对撑(直撑)桁架支撑单圆形支撑双圆形支撑垂直斜角支撑(抛撑)拉锚其他组合支撑
20、形式等5/20/202251基坑稳定性入土深度：支护结构伸入基坑底面以下部分的长度。与入土深度有关的稳定性验算整体稳定性(圆弧滑动法)验算抗倾覆稳定性验算抗滑移稳定性验算坑底抗隆起稳定性(Prandtl、Terzaghi公式)验算(地基承载力验算)抗管涌稳定性验算(抗渗稳定性验算)与承压水有关的稳定性验算承压水稳定性(底鼓)验算抗管涌稳定性验算(抗渗稳定性验算)5/20/202252钢板桩支护结构施工概述1.钢板桩适用于软弱地基和地下水位低的地区，用作地下工程或深基础施工的临时挡土、放水结构或在水中建造构筑物时的围堰。2.平板式：侧向抗弯能力小，用于地基较好，基坑深度不大的工程3.波浪式、组合
21、式(有锚或撑)：侧向抗弯能力较大，适用于较深的基坑5/20/202253钢板桩施工机具和选择施工机具冲击式打入机械：自由落锤、蒸汽锤、空气锤、液压锤、柴油锤等振动式打入机械：振动打拔桩锤振动冲击打桩机械静力压入机械机具选择条件工程规模土质情况作业能力作业环境5/20/202254钢板桩支护结构施工施工工艺1.施工准备位置选择：距地下室外墙一定距离，尽量平直，避免不规则的转角钢板桩处理：凹槽底口封闭，锁口涂油检验(表面缺陷，长度，宽度，厚度，高度，端头矩形比，挠曲与扭曲、平直度，锁口形状)矫正(千斤顶顶压，大锤敲击，氧乙炔焰热烘相结合)导向装置(平面上分为单面、双面，立面上分为单层、双层和多层；
22、一般采用单层双面围檩支架) 桩帽制作(防止桩顶损伤，避免偏心锤击)转角桩制作5/20/202255续前钢板桩的打入可在陆地、水上、脚手架上打桩单桩打入法：按顺序打桩。桩架低，施工简便，速度快、易倾斜，误差累计不易纠正，墙面平直度难控制双层围檩法：先插桩，再阶梯形打桩。能保证墙的垂直度和平整度，但施工复杂，不经济，施工速度慢屏风法：按组打桩，先打两端后焊接固定，中间再按阶梯形打入，可防止倾斜和扭转。速度慢，桩架高，闭合好，垂直度高5/20/202256续前钢板桩的拔除一般在基坑回填后拔桩。拔桩前应研究拔桩顺序、拔除时间和桩孔处理尽量减少拔桩带土，可采取灌浆，灌砂措施拔桩时一般与打桩顺序相反拔桩方
23、法l 静力拔桩：效率较低，有时不能拔出、成本低l 振动锤拔桩法：效率高、可拔多桩，应用较多l 重型起重机与振动锤共同拔桩法：用于不易拔出的桩5/20/202257打桩时的问题和对策1.阻力过大不易贯入原因：土层原因，桩的锈蚀、变形措施：辅助打桩措施，加强检查、涂油2.倾斜原因：齿口和土的不均衡力措施：卷扬机向后拉、改变锤击方向、楔形桩3.将相邻桩带入(共连)措施：分标高打桩、焊接、用型钢连接、锁口上涂油、特殊塞子塞住锁口4.扭转5.地基液化：降水5/20/202258拔桩施工要点1.桩拔不出的对策复打按与打桩相反的次序拔桩在其附近并列打桩两侧开槽，放入膨润土2.桩孔填塞，减少带土膨润土浆液、水
24、泥浆、回灌水和砂5/20/202259续前有利于拔桩的其他辅助措施膨润土泥浆槽施工法排除板桩齿口中的土砂涂油脂或沥青射水施工法与长螺旋钻并用钻孔法电渗施工法不同机械并用5/20/202260钻孔灌注桩支护结构施工概述1.钻孔灌注桩作为柱列式挡土墙，在软土地区得到了广泛的应用。2.优点：就在它自身的刚度大，布置灵活，施工简便，同地下连续墙相比经济。3.缺点：就在于需辅以抗渗措施。目前一般采用搅拌桩、旋喷桩或注浆作为止水措施与其配合使用。4.几个概念充盈系数正循环成孔反循环成孔正循环清孔泵吸反循环清孔气举反循环清孔5/20/202261钻孔灌注桩施工机械1.干作业成孔机械螺旋钻孔机：宜用于地下水位
25、以上的均质粘性土、砂性土和人工填土，能较快穿透砂层。有锥式钻头和平式钻头两种。可采用套筒机动洛阳铲挖孔机：宜用于地下水位以上的一般粘性土、黄土和人工填土地基2.湿作业成孔机械潜水电钻机：宜用于地下水位高的轻硬土层(淤泥质土、粘性土以及砂性土等)，正循环和反循环排泥大直径旋入全套筒护壁成孔桩机大口径转盘回转钻机：宜用于松散土层、粘性土以及淤泥质土层等)，正循环和反循环排泥5/20/202262钻孔灌注桩施工工艺流程施工工艺流程(干、湿不同)，见P43和P445/20/202263湿作业钻孔桩施工工艺1.施工准备：施工交底，施工工艺选择，施组编写，准备施工道路、施工和生活设施、堆场、水电等，埋设护
26、筒2.成孔：泥浆(原土造浆、人工造浆)、正循环、反循环3.清孔：一般一两次清孔，正循环、泵吸反循环、气举反循环(仅适用于第二次)4.钢筋笼制作：分段制作要求，定位钢筋、加强筋、垫块，焊接接头的要求5.水下混凝土灌注：强度、坍落度、初凝时间、导管分节长度、导管插入深度(不小于2m，严禁提出混凝土面)、隔水塞、灌注时间(单桩8小时)、提管拆管(每次长度不大于6m)、充盈系数(11.3)、混凝土初灌量、超灌高度(不小于桩长5%或2m)5/20/202264混凝土初灌量1.V=(h1d2+Kh2D2)/42.h1=(h- h2)w/ c3.H1一般按经验取值，1.31.8m4.K一般取1.35/20/
27、202265挖孔桩施工1.也称手掘沉井，刚度大，可承重、支挡水土压力和防渗2.不适用于淤泥、流砂和地下水丰富的地层3.可采用或不采用护壁4.直径1.02.5m5.避免漏电、流砂、塌方、缺氧和中毒，注意通风6.每次挖深0.81.2m，护壁厚度一般75150mm，竖筋812，模板分48块(高1m)7.一般一天一节，上班拆模、开挖，下班前浇筑混凝土5/20/202266水泥土搅拌桩施工1.定义：利用一种特殊的搅拌头或钻头，钻进地基至一定深度后，喷出固化剂，使其沿着钻孔深度与地基土强行拌和而形成的水泥加固土桩体2.作为围护结构时，桩体必须相互搭接(一般不小于150，常用200，单排时宜为300mm)。
28、3.格栅形加固时，置换率一般0.6(一般粘性土、砂土)0.8(淤泥)。格栅长宽比不宜大于24.应用形式：重力式挡土墙、劲性SMW工法5.固化剂材料：水泥、石灰等6.方式：浆体、粉体7.加劲材料：毛竹、钢筋、H型钢等8.施工方法：湿法和干法9.搅拌机械5/20/202267搅拌机械1.SJB-1可采用多种固化剂水泥浆从中间喷出均匀性较差2.GZB-600只能采用纯水泥浆5/20/202268水泥土搅拌桩施工流程1.二喷三搅另一种程序：预搅下沉(空搅) 喷浆搅拌提升复搅下沉喷浆搅拌提升复搅下沉搅拌提升施工中常用的程序：预搅下沉(空搅)喷浆提升再下沉搅拌喷浆搅拌提升二喷二搅预搅下沉(空搅) 喷浆搅拌
29、提升复搅下沉喷浆搅拌提升预搅下沉时一般不可冲水5/20/202269习题1.P53第一题2.P54第二题3.P54第三题4.P54第六题5.P54第八题6.P54第十四题5/20/202270第三章第三章 沉井施工沉井施工一、概述二、沉井的分类与构造三、沉井施工四、沉井施工引起土体移动的分析与计算5/20/202271一、概述1.沉井的特点在地面制作沉井结构靠自重(或增加压重)下沉必须进行砼封底可以多次接高有时需采用触变泥浆润滑套、壁后气压法施工2.沉井组成刃脚井壁内隔墙井内纵横梁沉箱时有顶盖5/20/202272续前施工工艺干挖土钻吸排土中心岛式下沉沉井应用地下工业厂房、大型设备基础、地下仓
30、(油)库、人防掩蔽部、盾构工作井、船坞坞首、桥梁墩台基础、取水构筑物、污水泵站、矿用竖井、地下车道与车站、地下建(构)筑物、大型深埋基础等5/20/202273续前沉井的优点占地面积小与大开挖比挖土量少造价较低沉井的缺点对环境影响较大城区内采用不排水施工时出土困难5/20/202274二、沉井的分类与构造1.沉井的分类按材料分类按平面形状分类按竖向剖面形状分类按排列方式分类2.沉井的构造井壁刃脚内隔墙上下横梁及框架井孔封底顶盖5/20/202275按材料分类1.混凝土2.钢筋混凝土3.钢4.砖5.石5/20/202276按平面形状分类圆形沉井又分为单孔圆形、双壁圆形和多孔圆形沉井与其他形式沉井
31、相比，理论上受力性能较好不利于内部空间利用方形(或矩形)沉井又分为单孔、双孔和多孔与圆形沉井相比制作方便利于内部空间利用不利于纠偏双孔和多孔沉井整体刚度较好椭圆、端圆形沉井对水流阻力较小多用于水中构筑物5/20/202277按竖向剖面形状分类圆柱形沉井土压力较为均衡，不易发生倾斜对环境影响较小易上部被土夹住，下部悬空造成井壁拉裂宜入土不深或土质松散时采用阶梯形沉井内阶梯、外阶梯单阶梯、多阶梯节约材料，减少摩阻力较易倾斜锥形沉井减少摩阻力、下沉时不稳定、制作困难5/20/202278按排列方式分类1.单个沉井2.连续沉井5/20/202279井壁井壁为承受水土压力、制作时的自重以及纠偏荷载等荷载
32、的主要受力构件；一般采用双面双向配筋决定井壁的厚度的因素沉井大小(隔仓尺寸)；下沉深度(水土压力不同)；地质条件(决定水土压力和下沉阻力)；抗浮直墙形或阶梯型直墙形：应用于土质松软，摩擦力不大、下沉深度较小时，否则采用内阶梯型；易于控制垂直下沉；模板可多次利用；环境影响小内阶梯型：应用于下沉深度较大时，可节约材料外阶梯型：应用于土质密实，下沉深度较大时；可减少摩阻力；最下一节阶梯高度不宜太小(导向作用) ；阶梯空隙内须灌砂或泥浆；环境影响较大薄壁沉井5/20/202280刃脚井壁最下端的刀刃状为刃脚刃脚分踏面(刃脚底的水平面)和斜面刃脚式样根据沉井下沉时所穿越的土层的软硬程度和刃脚上的反力大小
33、确定一般情况下采用钢筋混凝土刃脚，在坚硬地层中或采用爆破法时可采用钢刃脚或用钢板包裹调整正面阻力踏面宽度视地质条件确定：沉井重、土质软时要宽一点，否则可窄一点斜面高度视井壁厚度和封底方式确定，且必须方便挖土和抽承垫木刃脚长度：当土质坚硬时可以小一些，否则要大一些，以免对封底工作带来困难5/20/202281内隔墙1.可增加沉井的刚度2.可减少沉井井壁的厚度3.将沉井分隔成多个隔仓，使挖土和下沉可以均衡地进行，也可以方便纠偏4.内隔墙底面一般比刃脚踏面高，但软土层中为了防止突沉，可以采用一样高5.下部应设人孔6.可以分隔仓封底，改善封底混凝土的质量7.井孔布置宜力求简单、对称5/20/20228
34、2上下横梁及框架1.代替内隔墙，增加沉井的整体刚度，减少井壁的厚度，增加沉井的整体刚度，使井壁变形减小2.减少沉井的重量3.便于井内人员往来，减轻劳动强度4.同内隔墙一样，有利于分格封底，改善混凝土质量；可调整各井孔的挖土量纠正井身的倾斜，有效控制和减少沉井的突沉现象的发生5/20/202283井孔1.纵横隔墙和纵横框架形成的格子称作井孔2.施工时用作出土孔，应考虑设备和工艺的要求5/20/202284封底封底主要是防止地下水渗入井内，方便结构施工刃脚上方井壁内侧应预留凹槽，使封底混凝土、底板与井壁间联结良好，以传递基底反力，使沉井成为空间结构受力体系湿封底(水下灌注混凝土)水下浇筑混凝土，施
35、工质量不易保证抽水后浇筑底板必须计算沉井抗浮系数，和封底的厚度干封底铺垫层浇筑底板施工质量易保证5/20/202285三、沉井施工1.沉井施工准备工作2.沉井下沉与抗浮稳定验算3.沉井刃脚下垫层及承垫木的铺设和计算4.沉井制作5.沉井下沉6.沉井封底7.沉井施工中的问题与处理对策8.沉井施工机具5/20/202286沉井施工准备工作1.现场踏勘，地质勘查，环境调查2.熟悉工程地质、水文地质和施工图纸3.三通一平(通电、水、路，场地平)4.搭设大临设施，机械、材料和人员的配备5.编制施组6.铺设砂垫层7.组织场地排水或基坑降排水8.测量控制和沉降观测5/20/202287续前沉井制作方式地面上制
36、作沉井：沉井高度较小或天然地面较低时采用基坑内制作沉井在处理后的地基上制作沉井：采用砂、砾砂、混凝土、灰土垫层或人工夯实、机械碾压等措施在人工筑岛上制作沉井：采用中砂、粗砂和砾石，不得采用粘性土、细砂、淤泥、泥炭和大块砾石。水流速度大时，须采用草袋堆筑或其他措施(如围堰)稳定边坡5/20/202288沉井下沉与抗浮稳定验算各阶段下沉系数Kc的计算Kc=(Gk-Fk)/(Tf+R1+R2+R3)Kc一般控制在1.051.25之间，淤泥中取小值，其他土中取大值井壁总摩阻力Tf按各层土的摩阻力计算Tf=U(h0-2.5)f 或 Tf=f0pe土与井壁单位摩阻力f取加权平均值；沉井外壁与土的静摩阻力系
37、数f0一般取0.30.5， pe为沉井外壁主动土压力浮力Fk的选用：排水下沉时， Fk =0；不排水下沉时， Fk =70%的总浮力以上计算中Gk和Fk均为标准值5/20/202289续前正面阻力Ri按土的极限承载力计算Ri=FRj刃脚、隔墙和底梁下的支承面积F沉井底部地基土的极限承载力Rj沉井抗浮计算Kf=Gk/FkKf一般控制在1.01.05之间按相应阶段的沉井总重量标准值按相应阶段的最高水位计算的浮力标准值5/20/202290沉井刃脚下垫层及承垫木的铺设和计算刃脚下承垫木的计算承垫木的根数：n=Gk/A/ff地基土的容许承载力，A单根承垫木与垫层的接触面面积承垫木与踏面的接触面积：A0
38、=Gk/RR木材横纹局部抗压强度承垫木的横截面面积：A1Gk/2/0 0木材允许受剪强度承垫木的铺设要点：水平仪抄平、平面均匀对称、中心重合。承垫木的距离一般0.51m5/20/202291续前定位支点距离的确定：圆形四点对称矩形0.60.7L混凝土垫层厚度计算h1=(Gk/Rh-b)/2Rh砂垫层(或地基)容许承载力砂垫层的厚度计算h2=(Gk/fd-l)/2/tanfd地基容许承载力砂垫层扩散角5/20/202292沉井的制作1.刃脚支设2.沉井壁制作3.混凝土的浇筑4.沉井制作的允许偏差5/20/202293刃脚支设垫架法：用于沉井较重、地基较差时半垫架法：用于沉井较重、地基较差时砖垫座
39、：用于沉井较轻、土质较好时土底模：用于沉井较轻、土质较好时垫架铺设应对称，定位垫架与承垫木布置相同。垫架距离0.51.0m5/20/202294沉井壁制作沉井制作方式在地面上直接制作：用于地下水位高在人工筑岛上制作：用于浅水中在基坑中制作：用于地下水位低，可减少下沉深度、摩阻力及作业高度，应用较多注意事项基坑宽度要求大于沉井23m设置排水沟、集水井高度大于12m应分节制作隔墙可与井壁同时浇筑也可分开浇筑注意竖向钢筋的连接注意分节处的止水措施5/20/202295混凝土的浇筑单节沉井一次浇筑一次下沉，一般高度在10m内应沿四周均匀对称混凝土达到25%强度后可拆侧模，达到70%以上强度时可拆刃脚斜
40、面支撑和模板多节沉井多次浇筑一次下沉、多次浇筑多次下沉第一节混凝土达到70%以上强度，可浇筑第二节分节面必须凿毛、吹洗干净施工缝有：平缝、凹式或凸式缝、钢板止水缝接高高度一般不小于4m，接高模板不可支于地面下一节沉井顶端高于地面0.51m，停止下沉，开始接高5/20/202296沉井制作的允许偏差断面尺寸长度： 0.5%且 100mm曲线部分的半径： 0. 5%且 50mm对角线的长度： 1%井壁厚度： 15mm井壁、隔墙垂直度：1%预埋件、预留孔位移： 20mm5/20/202297沉井下沉1. 制作与下沉的顺序2.承垫木的拆除3.下沉方式的选择4.下沉挖土方式的选择5.测量控制与观测6.沉
41、井施工质量标准5/20/202298制作与下沉的顺序第一节达100%强度(小型沉井达70%)，其他达70%强度后方可下沉一次制作，一次下沉中小型沉井，高度不大，一般小于10m地基很好或加固后很好分节制作，一次下沉脚手架和模板可连续使用，下沉设备一次安装，可采用滑模地基要求高，高空作业困难，国内最大达30m高分节制作，多次下沉地基要求低工序多，工期长a.接高时易倾斜和突沉5/20/202299承垫木的拆除拆除时间大型沉井达100%强度小型沉井达70%强度拆除顺序圆形沉井：先抽一般承垫木，后抽定位承垫木矩形沉井：现抽隔墙下的垫木，然后分组对称抽除外墙短边下的定位垫木，再抽长边下一般垫木，最后抽除定
42、位垫木拆除要求分区、分组、依次、对称、同步加强观测5/20/2022100下沉方式的选择排水下沉用于渗水量不大，稳定的粘性土，或渗水量虽大但排水容易的场合常用排水方式：明沟集水井排水，井点排水，井点与明沟排水相结合的方式不排水下沉用于流砂严重，渗水量大又不易排除，或排水会影响周边环境的场合常用方式：用抓斗在水中取土；用水力冲射器冲刷土，用空气吸泥机(或水力吸泥机)吸泥；用钻吸排土沉井工法，效率高，劳动强度低，安全可靠。5/20/2022101下沉挖土方式的选择排水下沉挖土方法人工或风动工具；井内用小型挖土机，地面用抓斗对普通土层、砂夹卵石或硬土层、岩层采用不同的方法挖土注意保持平面位置和垂直度
43、开始下沉和将要下沉至底时，开挖深度要减小下沉至设计标高20cm时停止挖土，靠自重下沉不排水下沉挖土方法抓斗挖土，水力吸泥机或水力冲射空气吸泥机会形成锅底外壁内设射水管5/20/2022102续前辅助下沉措施射水下沉法：不适宜用于粘性土中触变泥浆护壁下沉法：减少外壁摩阻力抽水下沉法：减少浮力井外挖土下沉法压重下沉法炮震下沉法：同一沉井、同一地层不宜多于4次5/20/2022103测量控制与观测1.平面位置控制：采用纵横十字中心控制线2.标高控制：采用水准基点3.垂直度控制：采用吊线锤4.观测频率：每班至少两次，观测数据必须及时提交相关单位，以及时调整施工措施和进行纠偏等5/20/2022104沉
44、井施工质量标准沉井必须进行中间验收，并做好验收记录制作尺寸和允许偏差要求沉井下沉结束时的偏差：刃脚平均标高与设计标高的偏差 100mm水平位移1%H；当H10m时，水平位移100mm矩形沉井刃脚底面四角中的任何两角的高差该两角水平距离的1%，且300mm下沉总深度H=下沉前刃脚底面标高-下沉结束后刃脚底面标高5/20/2022105沉井封底沉井下沉至设计标高，8h内累计下沉量10mm或沉降率在允许范围内，即可进行封底。排水封底新老混凝土面冲刷打毛，清理基底(锅底)，设排水措施达50%强度后，可施工底板不排水封底井底浮泥清除干净，新老混凝土面冲刷干净，铺碎石垫层采用导管法灌注 注意导管的作用半径
45、 注意导管位置高低要求1) 预先计算混凝土需要量5/20/2022106沉井施工中的问题与处理对策1.问题：沉井倾斜原因、对策2.问题：沉井偏移原因、对策3.问题：沉井下沉过快原因、对策4.问题：沉井下沉极慢或停沉原因、对策5.问题：发生流砂原因、对策6.问题：沉井下沉遇障碍物原因、对策7.问题：沉井下沉到设计深度，遇倾斜岩层，造成封底困难原因、对策8.问题：沉井下沉遇硬质土层原因、对策9.问题：沉井超沉或欠沉原因、对策5/20/2022107沉井倾斜(对策)1.加强下沉过程中的观测和资料分析，发现倾斜及时纠正2.对称、均匀抽取承垫木、及时用砂或砂砾回填3.在刃脚高的一侧加强取土，低的一侧少挖
46、或不挖土，待正位后再均匀分层取土4.在刃脚较低的一侧适当回填砂石或石块，延缓下沉速度5.不排水下沉，在靠近刃脚低的一侧适当回填砂石；在井外射水或开挖、增加偏心压载以及施加水平外力5/20/2022108沉井偏移(对策)1.控制沉井不再向偏移方向倾斜2.有意使沉井向偏位的相反方向倾斜，当几次倾斜纠正后，即可恢复到正确位置或有意使沉井向偏位的一方倾斜，然后沿倾斜方向下沉，直至刃脚处中心线与设计中线位置相吻合或接近时，再将倾斜纠正3.加强测量的检查复核工作5/20/2022109沉井下沉过快5/20/2022110沉井下沉极慢或停沉5/20/2022111发生流砂(对策)1.采用排水法下沉，水头宜控
47、制在1.52m；或采用不排水法下沉沉井，保证井内水位高于井外水位，以避免涌入流砂2.挖土避免在刃脚下掏挖，以防流砂大量涌入，中间挖土也不宜挖成“锅底”形3.穿越流砂层应快速，最好加荷，使沉井刃脚切入土层4.采用井点降低地下水位，防止井内流淤，井点则可设置在井外或井内5/20/2022112沉井下沉遇障碍物5/20/2022113遇倾斜岩层，造成封底困难5/20/2022114沉井下沉遇硬质土层5/20/2022115沉井超沉或欠沉(对策)1.当沉井下沉至设计标高以上1.52m的终沉阶段时，应加强下沉观测，待8h的累计沉降量不大于8mm时，沉井趋于稳定，方可进行封底2.加强测量工作，对测量标志应
48、加固校核，测量数据须准确无误5/20/2022116沉井施工机具1.双瓣抓土斗2.四瓣抓土斗3.空气吸泥机4.压缩空气管5/20/2022117四、沉井施工引起土体移动的分析与计算1.沉井施工引起土体位移的因素2.沉井四周土的破坏棱体范围3.临界挖深的计算4.井底抗隆起安全系数的计算5.井底流砂引起土体移动的分析6.井底承压水引起土体移动的分析5/20/2022118沉井施工引起土体位移的因素1.井内卸载使土体的平衡状态改变2.外阶梯沉井的空隙3.纠偏对土体的扰动4.流砂5.承压水6.地基承载力不够5/20/2022119习题1.P93第一题2.P93第二题3.P93第三题4.P93第六题5.
49、P93第九题6.P93第十二题7.P93第十五题5/20/2022120第四章第四章 地下连续墙施工地下连续墙施工一、概述二、地下墙的分类三、现浇地下墙施工简述5/20/2022121一、概一、概 述述1.现浇地下连续墙的施工方法是在拟建地下建筑的地面上，用专门的成槽机械沿着设计部位，在泥浆护壁的条件下，分段开挖一条狭长的深槽、清基，在槽内沉放钢筋笼并浇灌水下混凝土，筑成一段钢筋混凝土墙幅。将若干墙幅连接成整体，形成一条连续的地下墙。2.可作为地下建筑、高层建筑地下室的外墙，又可作为深基坑工程的围护结构，起支挡水土压力、承重与截水放渗之用。5/20/2022122二、地下墙的分类二、地下墙的分
50、类1.按结构形式分类柱列式地下墙壁板式地下墙其他形式地下墙(T、形、格形、预应力U形折板)2.按浇筑方式分类现浇地下墙预制地下墙3.按材料分类混凝土地下墙钢筋混凝土地下墙(预制或现浇)土质地下墙组合墙5/20/2022123二、地下墙的分类二、地下墙的分类(续)按用途分临时挡土墙防渗墙二墙合一结构物基础及外墙5/20/2022124三、现浇地下墙施工简述1.施工准备2.墙体施工、挖槽(泥浆护壁)3.接头管4.下钢筋笼5.混凝土水下浇筑6.拔导管7.地下连续墙的修补5/20/20221251.施工准备1.三通一平(通电、通水、通路，场地平整)2.地表排水3.挖沟、做导墙4.泥浆制备5.泥浆箱(容
