排桩地下连续墙支护质量通病防治完整.docx
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排桩地下连续墙支护质量通病防治完整
排桩地下连续墙支护质量通病防治
6.1.1悬壁式排桩、地下连续墙嵌固深度不足
1.现象
基坑挖土分两步挖,当第二步挖到将近坑底时发现桩倾侧,桩后裂缝,坑上地面也产生裂缝,
附近道路下沉,邻近房屋出现竖向裂缝,不久,排桩倒塌,连接圈梁折断,桩后土方滑移入基坑内,
基坑支护破坏。
2,原因分析
悬臂桩的埋深嵌固只有悬臂长的1/3~1/2,嵌固不足,嵌因深度未通过计算确定;其次是水管下水道、
化粪池漏水,使土的物理参数改变,还有的工程,一场大雨造成排桩倒塌,使土的r、φ及c值发生变化,
促使基坑工程坍塌。
3.防治措施
悬臂桩的嵌固深度必须通过计算确定,计算应考虑土的物理参数因素,按本节附录中的公式计算。
不按土的物理参数的具体情况计算确定的嵌固深度,或按经验确定的嵌固深度必将产生重大事故。
6.1.2锤击式悬臂桩(预制桩、锤击沉管桩)位移太大,有的桩上部折断
1.现象
在软土淤泥质土地区工程桩采用450mm×450mm锤击预制桩或采用∮500锤击沉管桩(配筋8∮18),
为施工方便,将支护桩采用与工程桩相同的配筋与桩径,用锤击桩为挡土桩。
基坑开挖土方时并将
土方堆积在坑旁边,基坑开挖后发现桩位移,最大位移达1.15m,有的桩在地面下3~5m处折断。
2.原因分析
(1)
(1) 悬臂式挡土桩的直径按规范规定不得小于∮600(配筋不得小于∮20)。
与工程桩不同,
悬臂式挡土桩主要承受水平力,同时在坑边堆土,促使增大侧壁水平压力,因而有的桩在抗弯不
足情况下折断。
(2)在软土淤泥质土中已经锤击密布工程桩(3~4d),锤击数又多,地基土中静孔隙水压力急剧上升,
且无法很快消散,地基中产生强烈挤土作用,工程桩也会产生大的位移,支护挡土桩又系外排桩,
因而位移很大。
3.防治措施
(1)
(1) 支护挡土桩应用∮600或大于∮600的灌注桩,不用锤击450mm×450mm的预制桩,
或∮500的锤击沉管桩,因其抗弯性能不足。
(2)基坑挖土应随挖随运,不得堆在坑旁,以免增加支护桩的水平压力。
6.1.3钢板桩渗漏
钢板桩是由带锁口或钳口的热轧型钢制成,将单块钢板桩互相连接就形成钢板桩墙,
在基坑工程中用以挡水和挡土。
我国常用的拉森式钢板桩,如图6-2所示。
在软土地区基坑深在5m以上时,必须采用拉
结方式,悬臂式桩只能用于5m以下(按规范规定)。
钢板桩施工,先安装围檩,分片将钢板桩打入
土中,筑成封闭式围圈,然后在圈内挖土。
围檩及
钢板桩施工立面如图6-3所示。
1.现象
基坑挖土过半时,发现钢板桩渗漏,主要在接
缝处和转角处,有的地方还涌砂。
2.原因分析
(1)钢板桩旧桩较多,使用前禾进行矫正修理
或检修不彻底,锁口处咬合不好,以致接缝
处易漏水。
转角处为实现封闭合拢,应有特殊型式的转角桩,这种转角桩要经过切断焊接工序,
可能会产生变形
(2)打设钢板桩时,两块板桩的锁口可能插对不严密,不符合要求。
(3)桩的垂直度不符合要求,导致锁口漏水。
3.预防措施
(1)
(1) 旧钢板桩在打设前需进行整修矫正。
矫正要在平台上进行,对弯曲变形的钢板桩可用油压
千斤顶顶压或火烘等方法矫正。
(2)作好围擦支架,以保证钢板桩垂直打入和打入后的钢板桩墙面平直。
(3)防止钢板桩锁口中心线位移,可在打桩进行方向的钢板桩锁口处设卡板,阻止板桩位移。
(4)为保证钢板桩垂直用2台经纬仪从两个方向控制锤击人土。
(5)由于钢板桩打入时倾斜,且锁口接合部有空隙,封闭合拢比较困难。
解决的办法一是用异
形板桩(此法较困难);二是采用轴线封闭法,此法较为方便。
4.治理方法
采用水玻璃水泥浆以阀管双液灌浆系统施工堵漏。
6.1.4钢板桩倾侧,墓坑底土隆起,地面裂缝
l—现象
采用拉森钢板桩,开挖土方的挖土机及运土车设在地面钢板桩侧,开挖不久即发现钢板桩顶侧倾,
坑底土隆起,地面裂缝并下沉。
其中有1例整排桩呈弧形推向坑内方向,中间最大偏移3m,
地面呈弧形,裂缝宽20cm,地面下沉约1m。
2.原因分析
(1)这些钢板桩施工都在软土地区,设计的嵌固深度不够,因而桩后地面下沉,坑底土隆起是管涌现象。
(2)挖土作业时挖土机及运土车在钢板桩侧,增加土的地面荷载,导致桩顶侧移。
(3)从上述1例作实测分析认为:
土体已形成两个圆弧滑裂面,一个是深约5~6m的圆弧滑裂面,
使地面形成直径为18m的弧形滑裂圈;另一个是圆心向坑外移,深约10m的圆弧形滑裂面,
在地面上形成直径为30m的弧形滑裂圈,随着两次圆弧滑动,使钢板桩同时位移和倾斜,
当钢板桩拔出观察时,桩未弯曲,桩尖最大推移量约52.5cm。
实测说明钢板桩没有满足以
圆弧形滑动的嵌固深度,而且整体稳定性不合格。
3.防治措施
(1)钢板桩嵌固深度必须由计算确定,详见本节附录。
(2)挖土机、运土车不得在基坑边作业,如必须施工,则应将该项荷载增加计算入设计小,
以增加桩的嵌固深度。
(3)钢板桩设计时尚须考虑地基整体稳定。
6.1.5连拱式灌注桩大桩倒塌、折断
连拱式灌注桩是排桩支护的一种发展,它是由大桩和小桩共同组成一个组合拱截面的
组合截面桩,如图6-4所示。
图中大桩间距L为3000~5000mm,拱矢高f为1/4~1/2L,大桩直径大于∮1000,小桩直径
约300mm左右。
连拱式灌注桩支护结构的工作原理是将垂直于拱截面的水、土压力产生的弯拉力,
转化为沿拱轴截面方向的轴压力,因而沿拱轴的小桩可做成素混凝土,让其受压,而作为拱脚的大
桩仍应是钢筋混凝土桩承受弯拉力,如此可以承受较大的悬臂并节约较多(约47%)的资金。
1.1. 现象
在基坑挖土将到设计标高时,支护拱圈突然倒塌,拱脚大桩折断。
2.原因分析
设计方案错误地认为大小桩组成拱截面,可以个加钢筋全部让素混凝土来承受。
但该技术仅系小桩
承受拱轴方向传末的压力,大桩仍需用钢筋混凝土承受拉、弯力。
该工程的桩折断、支护倒塌完全
由于大桩中没有钢筋,承受不了弯矩所致。
3,防治措施
(1)采用连拱式灌注桩支护结构,月
仍应看作竖向为一悬臂式结构,其竖向
长度、嵌固深度、最大弯矩、整体稳定、
位移等的计算与一般悬臂支护结构相同。
水平向则取一构造单元,如图6-4中的
一个L间距为计算单元,并将小圆桩组
成不规则截面换算成相同截面积的等厚
度连续板拱截面来计算。
因大桩承受弯
矩、位移、稳定性的需要,故必须配置
钢筋。
(2)为了避免质量事故再发生,建议
采用连拱式灌注桩设计时可参考南京民
用建筑设计院陈德文《连拱式基坑支护
结构设计》一文中的计算方法,该文刊
于宇航出版社1994年出版的《高层建
筑地下结构及基坑支护》一书中。
6.1.6地下连续墙接头漏水涌砂
地下连续墙具有抗渗、挡土和承重功能,它是基坑工程中最佳支护结构之一。
由于施
工工艺按槽段施工的要求,必须有接头节点,各种形式的接头在实践中产生,最重要的是
要求接头节点抗渗性能好,地下连续墙整体性能好。
最初施工采用的接头是圆管接头,如
图6-5所示,后改用钢板接头,如图6-6所示。
现将这两种接头发生的质量问题、原因及改进措施述
之如后。
地下连续墙的一般质量通病详见本手册第10章《地下连续墙工程》。
1,现象
基坑开挖过程发现不同槽段接头、不同高度处渗水,光是浑浊泥浆水,然后大量中砂、细砂涌进坑内,
接头地面(墙顶面)下陷,逐渐向深度及广度扩展,坑内堆积泥砂和积水。
2.原因分析
圆形接头管接头在圆管抽出后,形成半圆接头,如65(e)所示,接头管以钢管作成,拔山后形成光滑
圆弧面,易与边槽段混凝土接触面形成缝通道,导致漏水,在基坑挖土后,地下连续墙的墙背受土压力、
水压力的作用,管接头易形成活铰,而位墙体位移,整体性能差,还易使接头缝漏水。
因此接头管接
头虽施工简易,但整体性能和防渗性能差的缺点不易克服。
经改为钢板接头如图6-6(g),拔出U形
接头管后的封头钢板4的面层必须将泥砂清理干净,否则在邻槽段施工后,两槽段之间有夹泥,
随着基坑开挖,在墙背水、土压力作用下,泥被冲散而形成水流通道,这就是钢板接头漏水涌砂的主要原因。
其次由于这种钢板接头要求严格,钢筋笼长度、槽深(一般20m左右)的偏差,当混凝土浇完拔出接头箱、
U形接头(图6-6f、g)时,会将夹泥带砂包留在槽边,当第二槽段用冲击钻头施工时,很难消除槽边的
泥和砂包,这就造成了槽段间夹泥及砂包。
在基坑开挖时造成槽段间的泥砂通道,因而漏水、涌砂。
3.预防措施
(1)封头钢板上的泥砂必须清理干净。
(2)槽段挖深及钢筋笼前作长度的垂直误差须在规定以内,注意起吊接头箱及U形接头,避免泥砂留在
槽段缝处。
4.治理办法
(1)
(1) 已经出现的渗水涌砂部分可采取快速堵漏方法用水玻璃水泥堵漏。
在渗水涌砂较严重部分,应在
墙后用高压注浆方法在一定宽、深部范围内注浆。
(2)改进接头管、接头箱方法。
上海金
茂大厦地上88层地下3层,地下连续墙深、
36m,槽段接头采用凹凸形楔形接头,该接
头使平面外抗剪能力有较大提高,渗流途径
长,折点多,抗渗性能好,施工难度较小,
操作较易保证质量。
但必须保证接头清洗效
果,设计制作楔形刷反复洗刷楔形接头,不
让泥土砂粒留在楔形接头上,如图6-7所示。
接头箱用油压千斤顶及油泵,在混凝土初凝
后逐渐顶拔出。
改进的槽段接头,成功地提
高了抗渗能力,加强了墙的抗剪强度。
附录Ⅰ排桩支护质量标准
排桩支护施工质量标难参见第9章附录“钢筋混凝土预制桩与钢桩施工质量标准”。
附录Ⅱ地下连续墒质量检验标准
参见第10章附录“地下连续墙质量标准及检验方法”。
附录Ⅲ关于排桩、地下连续境的水平荷载、
水平抗力及桩、墙嵌固深度的计算
(摘自《建筑基坑支护技术规程》JGJ120--99)
1.支护结构水平荷载标准值eajk可按下列规
定计算(参照附图6-1)。
(1)对于碎石土及砂土
1)当计算点在地下水位以上时:
eajk=σajkKai-2cik√Ka
2)当计算点位于地下水位以下时:
eajk=σajkKai-2cik√Ka+[(zj-hwa)-(mj-hwa)
μwaKai]γw
式中Ka——第i层的主动土压力系数,按
Ka=tan2(45o-φik/2)计算i层土压
力系数;
σajk——作用于深度zj处的竖向应力标准
值(kPa);
cik——三轴试验确定的第i层土因结不排
水(快)剪粘聚力标准值(kPa);
zj——计算点深度(m);
mj——计算参数,当zj<h时,取zj,当zj≥h时,取h;
hwa——基坑外侧水位深度(m);
μwa——计算系数,当hwa≤h时取l,当hwa>h时,取零;
γw——水的重度(kN/m3。
(2)对于粉土及粘性土
eajk=σajkKai-2cik√K
当按以上规定计算的基坑开挖面以上水平荷载标淮值小于零时,
应取零。
2.基坑外侧竖向应力标准值σajk计算:
σajk=σrk+σ0k+σ1k
(1)计算点深度zj处自重应力σrk
1)计算点位于基坑开挖面以上时:
σrk=γmjzj
式中γmj——深度zj以上土的加权平均天然重度(kN/m3)。
2)计算点位于基坑开挖面以下时:
σrk=γminh
式中γmin——开挖面以下土的加权平均天然重度(kN/m3)。
(2)当支护结构外侧地面满布附加荷载q0时(见附图6-2),基坑外侧任意深度附加
竖向应力标准值σ0k可按下式确定:
σ0k=q0
式中q0——地面均布荷载(kN/m2)。
(3)当距支护结构b1外侧,地表作用有宽度b0的条形附加荷载q1时,见附图6-3,
基坑外侧深度CD范围内的附加竖向应力标准值σ1k按下列式确定:
σ1k=q1b0/b0+2b
见附图6-3所示。
(4)上述基坑外侧附加荷载作用于地表以下一定深度时,将计算点深度相应下移,其
竖向应力也可按上述规定确定。
3.水平抗力标准值计算:
参照附图6-4水平抗力标准值计算图。
(1)对砂土及碎石土,基坑内侧抗力标准值:
epjk=σpjkKpi+2cik√Kpi+(zj-hwp)(1-Kpi)γw
式中σpjk——作用于基坑底面以下深度zj处的竖向应力标准值(kPa);
Kpi——第i层土的被动土压力系数。
(2)对粉土及粘性土,基坑内侧水平抗力标准值:
epjk=σpjkKpi+2cjk√Kpi
(3)作用于基坑底面以下深度zj处的竖向应力标准值
σpjk=γmjzj
式中γmj——深度zj以上土的加权平均天
然重度(Kn/m3)。
(4)第i层土的被动土压力系数:
Kpi=tan2(45o+φik/2)
4.悬臂式排桩、地下连续墙嵌固深度计
算参照附图6-5所示。
嵌因深度设计值hd按下列规定确定:
hp∑Epj-1.2γ0ha∑Eai≥0
式中∑Epj——桩、墙底以上根据本附录3∑
确定的基坑内侧各土层水平
抗力标准值epjk的合力之和;
hp——合力量Epj作用点至桩、墙底的距离;
∑Eai——桩、墙底以上根据本附录1.2确定的基坑外侧各土层水平荷载标准值epjk
的合力之和;
ha——合力Eai作用点至桩、墙底距离;
γ0——建筑基坑侧壁重要性系数,按安全等级,一级γ0=1.1,二级γ0=1.0,
三级γ0=0.9。
6.2预应力土层锚杆与支护
预应力土层锚杆是一种新型受拉杆件,它的一端与挡土桩、墙联结,另一端锚固在地基的土层中,
以承受桩、墙的土压力、水压力等水平荷载,利用地层的锚固力维持桩、墙的稳定。
为不致使桩、
墙的位移太大,锚杆在安装后即在锚杆顶部预加应力以使减少变形。
锚杆与桩、墙的联结支护如图6—8所示,多层锚杆如图6-9。
锚杆的有效锚固长度先由计算得出,然后在工程场地作实地试验得出极限摩阻力后最后确定。
多层锚杆的施工程序为:
挖土至第一层锚杆位置下0.5m,制作第一层锚杆并预加应力,然后再挖土
到第二层锚杆位置下0.5m,作第二层锚杆,如此类推。
所有用多层锚杆或多层支撑的基坑支护工
程都不能一次挖土到基坑底面。