同济大学地下工程施工Word文档格式.docx
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施工速度快、成本低
3.边坡设计需要确定两个基本参数:
边坡开挖深度和坡度
边坡开挖深度称为坡高H,坡度用坡角或高宽比表示
4.大开挖基坑的边坡稳定主要是通过边坡土质的抗剪强度来实现的。
边坡的稳定性安全系数越低,变形越大。
5.大开挖基坑工程的施工内容包括:
施工组织设计;
基坑降水和边坡加固的方法;
基坑土方开挖
1.2施工组织设计
1.施工组织设计的任务:
根据建筑结构设计的要求,结合施工现场的具体情况,提出施工的具体方法和实施途径,保证工程按质如期完成。
2.施工组织设计主要包括如下内容:
选择合理的土方开挖方案、施工方法和施工设备;
对建筑工地进行总平面规划
3.大开挖基坑施工的土方开挖方案:
主要指边坡稳定计算、基坑降水方案、土方开挖的行进路线和边坡加固方法。
4.土方开挖的施工方法:
人工开挖和机械开挖两种
5.选择施工设备
根据施工方法,选择合理的施工机具,提高挖土的机械化水平,缩短工期
6.施工平面图设计内容应包括:
地上和地下原有建筑物和构筑物;
地上和地下拟建建筑物和构筑物;
为施工服务的临时设施。
1.3边坡稳定性计算和边坡失稳防止措施
1.基坑边坡主要的破坏形式:
沿近似圆弧的滑动面破坏;
沿近乎平面的滑移。
2.边坡失稳有如下几种原因可能导致边坡原来受力平衡状态失去平衡:
受荷;
土体抗剪强度降低;
动、静水压力的作用。
3.边坡稳定性计算的目的:
确定边坡的主要系数、放坡坡度等
4.边坡失稳的防止措施:
边坡修坡;
设置边坡护面;
边坡坡脚抗滑加固。
1.4流砂、管涌的防止和基坑降水措施
1.流砂和管涌是基坑土方工程施工需要防止的两大危害
2.流砂:
当水力梯度大于临界值
3.管涌:
当土层主要由粗细相差较大的两类土粒组成时
4.防止流砂和管涌的措施:
设置防渗帷幕,增大渗径,减少水力梯度;
水下挖土,减少水力梯度;
人工降低地下水位。
5.大开挖基坑的降水一般有两种途径:
明排法
人工降水法
1.5土方开挖施工
1.放坡开挖的方法:
人工开挖:
劳动强度大;
小型机械开挖:
施工空间受限制情况下;
大型机械开挖:
工作效率高。
2.机械挖土:
正向铲挖土机开挖:
正向开行、侧向开行;
反向铲挖土机开挖:
沟端开行、沟侧开行;
索铲挖土机开挖;
合瓣(抓斗)挖土机开挖。
第二章深基坑工程施工
深基坑工程施工是地下工程施工技术的重要组成部分
2.1概述
1.深基坑工程:
通常基坑开挖深度大于等于7.0m
2.深基坑工程作用:
给地下结构敞开开挖创造条件;
建筑物地下结构的一部分。
3.基坑安全等级:
一级
二级
三级
2.2基坑支护结构类型与选择
1.支护结构分类:
挡土结构和支撑结构两类
2.支护结构类型:
钢板桩、钢管桩、H型钢桩加横挡板、钢筋混凝土预制板桩、
钻孔(挖孔)灌注桩围护墙;
地下连续墙;
水泥土墙;
高压旋喷桩;
钻孔灌注桩与水泥搅拌桩相结合;
劲性水泥土墙;
外拉锚;
土钉墙;
沉井;
沉箱。
3.支撑结构类型:
内支撑:
型钢撑、钢管撑、钢筋混凝土撑、围檩、立柱等;
外支撑:
拉锚和土锚
2.3基坑稳定性验算
基坑抗整体滑动失稳验算;
基坑抗隆起验算;
基坑抗管涌验算;
基坑抗承压水稳定验算
2.4钢板桩支护结构施工
1.钢板桩施工准备:
柱帽、转角桩的制作
2.钢板桩打入方法:
单桩打入法;
双层围檩法;
屏风打入法。
3.钢板桩的拔除:
两种拔桩方法:
振动锤拔桩法、重型起重机与振动锤共同拔桩法
4.钢板桩打入的允许偏差
5.钢板桩施工常遇问题与对策
2.5钻孔灌注桩支护结构施工
施工机械:
干作业成孔机械;
湿作业成孔机械。
干作业成孔钻孔灌注桩施工工艺
湿作业成孔钻孔灌注桩施工工艺
2.6挖孔桩支护结构施工
人工挖孔桩
施工安全:
重视操作人员的人身安全
2.7水泥土墙支护结构施工
深层搅拌桩水泥土墙施工工序:
定位、预搅下沉、预备水泥浆、喷浆搅拌提升、重复上、下搅拌、清洗、移位至下一根桩。
第三章沉井施工
3.1概述
通常沉井由刃脚、井壁、内隔墙、井内纵横粱等组成的圆筒或矩形钢筋混凝土结构
1.沉井的应用:
地下工业厂房、大型设备基础、地下仓(油)库、人防掩蔽所、盾构拼装井、
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)筑物的围壁、大型深埋基础等等
2.沉井在施工中具有的独特优点:
占地面积小;
不需要围护;
挖土量小;
对邻近建筑物的影响比较小;
操作简便,无需特殊的专业设备。
3.2沉井的分类与构造
1.沉井按制作材料分类:
混凝土、钢筋混凝土、钢、砖、石
2.沉井按平面形状分类:
圆形单孔沉井;
方形单孔沉井;
矩形单孔沉井;
矩形双孔沉井;
椭圆形双孔沉井;
矩形多孔沉井。
3.沉井按竖向剖面形状分类:
圆柱形沉井;
阶梯形沉井;
锥形沉井。
4.沉井的组成:
井壁、刃脚、内隔墙、上、下横梁及框架、井孔、封底
3.3沉井施工
1.沉井施工前的淮备工作
对施工场地进行勘察
熟悉工程地质、水文地质、施工图纸等资料
敷设水电管线、修筑临时道路、平整场地,即三通一平
搭建必要的临时设施,集中必要的材料、机具设备和劳动力
应事先编制施工组识设计与施工方案
2.沉井施工的淮备工作
地质勘查和制定施工方案;
不开挖基坑制作沉井;
开挖基坑制作沉井;
地基处理后制作沉井;
人工筑岛制作沉井;
测量控制和沉降观察。
3.沉井下沉与抗浮稳定验算
4.沉井制作:
刃脚支设;
沉井壁制作;
单节式沉井混凝土的浇筑;
多节式沉井混凝土的浇筑;
5.沉井制作与下沉的顺序:
一次制作,一次下沉;
分节制作,多次下沉;
分节制作,一次下沉。
6.沉井下沉方法:
排水下沉和不排水下沉
7.排水下沉常用的排水方法:
明沟直接排水方法;
井点系统降水;
井点与明沟排水相接合的方法。
8.下沉挖土方法:
排水下沉挖土方法和不排水下沉挖土方法
9.沉井的辅助下沉方法:
射水下沉法;
触变泥浆护壁下沉法;
抽水下沉法;
井外挖土下沉法;
压重下沉法;
炮震下沉法。
10.沉井封底:
排水封底;
不排水封底;
导管法灌注沉井水下封底混凝土。
11.沉井施工机具:
双瓣抓土斗;
四瓣抓土斗;
空气吸泥机;
压缩空气管。
3.4沉井施工引起土体移动的分析与计算
1.沉井施工引起土体移动的因素:
由于开挖井内土体,开挖面释放了原有土体的自重应力,使井底土体失去三维平衡条件,引起井底土体移动;
由于井壁外预留空隙,引起井周土体移动;
由于沉井在下沉中经常纠偏,扰动土体,引起土体移动;
井底流砂引起土体的移动;
井底承压水引起土体的移动;
制作沉井时,由于地基承载力不够,引起土体的移动。
2.井底流砂引起土体移动的分析
3.井底承压水引起土体移动的分析
第四章地下连续墙施工
4.1概述
地下连续墙:
刚度大,既挡土又止水,施工时噪音低,无振动,无挤土,可适用于各类地层,也可使用于逆作法施工
4.2地下连续墙的施工简述与工艺流程
地下连续墙的施工由多种工序组成,施工内容包括:
准备工作和墙体施工
4.3地下连续墙施工
1.施工准备
2.导墙施工
3.泥浆护壁
4.成槽施工
5.钢筋笼施工
6.导墙的作用:
划分挖槽位置,控制施工精度,支挡侧向土压力,容蓄泥浆
7.护壁泥浆的作用:
护壁;
携渣;
冷却机具;
切土润滑。
8.外加济按其功能分为下面四类:
加重型、增粘型、分数型和防漏型
9.成槽施工:
槽段长度确定;
成槽顺序:
顺槽法和跳槽法;
槽段平面形状和接头位置
10.地下连续墙的接头形式:
施工接头、结构接头
11.施工接头:
直接连接构成接头;
接头管接头;
接头箱接头;
隔板式接头。
12.结构接头:
直接连接接头;
间接接头:
预埋连接钢板、预埋剪力块和预埋钢筋连接器。
4.4地下连续墙的施工机具设备
索式斗体推压式导板抓斗
中心提拉式导板抓斗
导杆液压抓斗
4.5地下墙施工常遇问题与处理对策
4.6地下连续墙施工质量标准
第五章地下工程逆作法施工
5.1概述
1.逆作法:
地下工程施工中,不架设临时支撑;
结构本身既作挡墙又作内支撑;
施工顺序与顺作法相反:
从上往下依次开挖和浇筑结构主体
2.逆作法分为:
全逆作法和半逆作法
3.全逆作法:
地上、地下同时进行立体交叉施工
4.半逆作法:
地下结构从上往下施工,地上结构不能与地下结构同时施工
5.顺作法的施工顺序:
挡墙、支撑、开挖、底板、从下往上浇筑结构主体
6.顺作法支撑:
型钢支撑、钢管支撑、钢筋混凝土支撑和土锚
7.逆作法支撑:
地下结构主体的粱、板作为支撑
8.逆作法的优点:
由于地下结构本身作为支撑,且具有相当大的刚度,使围护结构的应力、变位减小,提高了工程施工的安全性,能有效控制周围土体的变形和地表的沉降,减小了对周边环境的影响,有利于保护邻近建(构)筑物;
逆作法适用于任何不规则形状平面或大平面;
由于最先筑好顶板,地下、地上结构可以同时施工,缩短了工程的施工总工期;
一层结构平面可作为工作平台,不必另外架设开挖工作平台与内撑,这样大幅度削减了支撑和工作平台等大型临时设施,减少了施工费用。
由于开挖和施工的交错进行,逆作结构的自身荷载由立柱直接承担并传递至地基,减少了大开挖时卸载对持力层的影响,降低了基坑内地基回弹量;
9.逆作法的缺点:
需要设临时立柱及立柱桩,增加了施工费用;
且由于支撑为建筑结构本身,自重大,为防止不均匀沉降,要求立柱具有足够的承载力。
逆作法所设立柱内钢骨与原设计设置的梁主筋、基础梁主筋冲突相碰,节点构造复杂,施工难度大。
为运送开挖出的土方与施工材料,需在顶板多处设置临时施工洞。
必须对顶板采用加强措施。
地下工程在楼板的覆盖下进行施工,闭锁的空间使大型机械设备难于进场,作业不便,施工难度大。
在逆作施工的各个阶段浇注的混凝土都分有先浇和后浇,产生的交接处(缝),不仅给施工带来不便,而且为保证结构、防水等问题,给施工计划及质量管理提出了很高的要求。
10.逆作法的施工的适用范围:
逆作法常用于埋藏较深的地下(基础)工程的施工,可适用于各类土层条件,包括饱和含水的软土地层,尤其适用于城市密集建筑物街区的地下(基础)工程施工。
如地下厂房、地下车库、高层建筑下的深基础、地下贮库、地下变电站、地铁车站等工程。
5.2逆作法施工顺序与工艺流程
逆作法的施工顺序
逆作法的施工工艺流程
5.3逆作法施工
1.中间支撑柱(桩)的施工
2.中间支撑柱(桩)的作用:
将上部结构及其承重的荷载传递给地基
3.地下室结构常用的浇筑方法有两种:
利用土模浇筑粱板;
利用支模方式浇筑粱板。
4.施工缝处的浇筑方法有三种:
直接法;
充填法;
注浆法。
第六章盾构法隧道施工
6.1概述
1.盾构法是地面以下暗挖隧道的一种施工方法
2.盾构法建造的隧道主要用于:
水底公路隧道;
地铁区间隧道;
电力电讯隧道;
市政管线隧道;
进水排水隧道。
3.断面形式:
圆形、矩形、马蹄形、双园形、多园形
4.盾构法施工的优点:
地面作业少,隐蔽性好,噪音、振动引起的公害小;
费用和技术难度基本不受覆土深浅的影响;
隧道施工可完全不影响航道通航和地面建筑与市政管线正常使用
不受气候影响;
施工自动化程度高、劳动强度低、施工速度快;
适用于各类软土地层和软岩地层的隧道施工
5.盾构法施工的缺点:
不能完全防止盾构施工区域内的地表变形;
盾构一次掘进长度有限;
隧道覆土小于0.5Ds时,盾构开挖面土体稳定较困难;
施工人员易患减压病的危险;
当盾构的曲线半径小于20D时,盾构转向比较困难。
6.2盾构的构造、分类与选型
1.盾构的基本构造:
盾壳:
切口环部分、支撑环部分、盾尾部分;
推进系统:
液压设备,盾构千斤顶;
正面支撑系统:
千斤顶、刀盘面板、网格类;
衬砌拼装系统:
举重臂,真圆保持器;
液压系统:
为千斤顶、举重臂、大刀盘供动力;
操作系统:
控制盾构掘进机的工作状态。
2.盾构的分类及其适用范围:
手掘系统盾构:
手掘式盾构、挤压式盾构、网格式盾构;
半机械式盾构;
机械系统盾构:
机械式盾构、泥水加压盾构、土压平衡盾构。
3.盾构选型:
盾构选型一般应根据拟建隧道的规模、特征、施工场地的工程水文地质条件、施工人员的技术水平、隧道施工区域内的环境保护要求、经济性等因素,综合考虑选择盾构类型。
6.3盾构法施工
1.盾构法施工的准备工作:
盾构的拼装和拆卸室;
盾构基座;
盾构进出洞方法:
2.盾构出洞方法:
临时基坑法、逐步掘进法、工作井进出洞法;
3.临时封门的构造形式:
钢结构或砖石或砼;
盾构后座。
4.盾构开挖方法:
敞开式开挖;
网格式开挖;
挤压式开挖;
机械切削式开挖。
5.盾构操纵与纠偏:
千斤顶编组的调整;
盾构纵坡的控制;
开挖面阻力的调整;
盾构自转的控制。
6.衬砌壁后压浆:
压浆方法:
二次压浆法、一次压浆法;
压浆材料;
压浆设备。
6.4盾构法隧道衬砌
1.内部使用限界的确定:
车辆限界、建筑限界。
2.圆形隧道断面的优点
受力好;
易于盾构推进;
便于管片的制作和拼装;
发生转动,对断面的利用的毫无妨碍。
3.衬砌分类:
铸铁管片;
钢管片;
钢筋混凝土管片;
钢与钢筋混凝土复合型管片;
混凝土管片;
砌块。
4.衬砌防水
6.5盾构法隧道衬砌
盾构掘进中的辅助施工法:
稳定开挖面的辅助施工方法;
盾构进出洞的辅助施工方法;
特殊情况下的辅助施工方法:
Ø
二次压浆法;
基础托换;
承压板法;
地层加固;
管棚法。
6.6工程实例
工程概况
工程地质条件
盾构
盾构掘进施工
盾构施工引起地表变形与环境保护
第七章顶管法施工
7.1概述
1.顶管法施工:
软土地区埋深大、直径小的隧道,特别对于城市市政管道,具有独特的优越性
2.顶管法的适用范围:
隧道或管道内径大于4米,盾构法施工;
管道内径小于4米,用顶管法;
顶管法和盾构法隧道的施工技术相互渗透,基本的原理和施工工艺越来越趋向一致。
7.2工作井及后背墙
1.工作井的设置:
选址;
种类:
单向顶进井、双向顶进井、多向顶进井、转向顶进井、接收井等;
尺寸;
基础:
土槽木枕基础、卵石木枕基础、混凝土木枕基础
导轨:
导轨宽度的计算;
2.顶管工作井的质量标准。
3.顶力计算:
混凝土管、金属管及轻质非金属管、泥浆减阻后
7.3常用顶管的施工方法
普通顶管施工方法:
主要机具设备:
液压千斤顶:
一般用双作用千斤顶;
顶铁;
工作台及棚架。
挖土与顶进
关于管前挖土的长度;
关于管子周围的超挖;
安装管帽;
顶进;
安装工具胀圈(临时连接);
顶钢管要求防腐。
测量与纠偏:
测量
纠偏:
超挖纠偏法、顶木纠偏法、千斤顶纠偏法
7.4主要技术措施
1.穿墙止水:
挡环、盘根、轧兰组成
2.顶管接口处理:
钢管、钢筋混凝土管
3.触变泥浆减阻
4.中继环
中继环的工作原理;
中继环的布置数量;
中继环的安装与工作;
中继环的拆除。
第八章沉管法施工
8.1概述
1.沉管法:
跨越江、河、湖、海水域修建隧道的重要方法之一。
2.中国大陆第一条沉管隧道:
广州珠江隧道,1993年通车
3.沉管法修建隧道施工工序:
地槽的浚挖、管节制作、管节的防水管节的驳运沉放和地基的处理。
4.沉管隧道的类型:
船台型、干圬型。
5.沉管隧道的特点:
施工质量有保证
工程造价低;
现场施工工期短;
操作条件好;
对地质条件的适应性强;
使用水深范围较大,大于60米,最大70米;
断面空间利用率高。
8.2管段的制作
1.临时干坞
2.浮力的设计:
干舷;
抗浮安全系数。
3.管段的制作:
管段的施工缝与变形缝;
底板;
侧墙与顶板;
临时隔墙;
压载设施。
4.管段的防水和接缝处理
混凝土的自防水
接缝防水:
变形缝的防水、管段间接缝、闭合接缝。
8.3管段的浮运和沉放
1.管段的浮运
2.常用沉放方法:
分吊法;
扛吊法;
骑吊法;
拉沉法。
3.管段沉放作业的主要工序如下:
托运管段到沉放现场;
用缆绳定位管段,以便精确施工;
施加镇重物,使管段下沉。
4.下沉作业的步骤:
初次下沉;
靠拢下沉;
着地下沉。
5.管段