第4講 柱列式圍護結構設計與施工

1、擋土結構與基坑工程 木林隆木林隆 博士博士巖土大樓820室第4講 柱列式圍護結構的設計和施工 概述 柱列式圍護結構的特點和斷面型式 柱列式圍護墻的計算分析方法和設計 柱列式圍護墻的施工要點 柱列式擋墻案例柱列式圍護結構是利用常規(guī)的各種樁體，例如鉆孔灌注樁、挖孔樁、預制樁及混合式樁等并排連續(xù)起來形成的地下?lián)跬两Y構。也叫排樁圍護結構。柱列式圍護結構的概念柱列式圍護結構的概念概述排樁圍護體的種類與特點排樁圍護體的種類與特點種類種類概述按照單個樁體成樁工藝鉆孔灌注樁預制混凝土樁挖孔樁壓漿樁柱列式圍護體的種類與特點柱列式圍護體的種類與特點種類種類概述按照排列方式(a)(b)(c)(d)鋼 筋 混 凝 土

2、 樁 素 混 凝 土 樁(e)(f)排 樁 圍 護 體 的 常 見 形 式（ a） 分 離 式 排 列 （ b） 相 切 式 排 列 （ c） 交 錯 式 排 列（ d） 咬 合 式 排 列 （ e） 雙 排 式 排 列 （ f） 格 柵 式 排 列柱列式圍護的止水柱列式圍護的止水當在地下水位高的地區(qū)應用除咬合樁排樁以外的排樁圍護體時，還需另行設置止水帷幕。最常見的止水帷幕是采用水泥攪拌樁（單軸、雙軸或多軸）相互搭接、咬合形成一排或多排連續(xù)的水泥土攪拌樁墻，由于攪拌均勻的水泥土滲透系數(shù)很小，可作為基坑施工期間的止水帷幕。采用水泥攪拌樁排樁止水帷幕相對比較經(jīng)濟，按一般的工程經(jīng)驗，該法在基坑深度為

3、910 以內(nèi)時，通常只需設一排攪拌墻止水，當深度超過10m 或環(huán)境條件有特殊要求時，可增至2 排攪拌樁，甚至在鉆孔樁之間再補以壓密注漿。抗?jié)B墻的深度應根據(jù)抗?jié)B流或抗管涌穩(wěn)定性計算確定，墻底通常應進入不透水層3m4m，并應滿足抗?jié)B穩(wěn)定的要求。防滲墻應貼近圍護墻，其凈距不宜大于200mm。帷幕墻頂面及與圍護墻之間的地表面應設置混凝土封閉面層，防止地表水滲入。概述柱列式圍護的止水柱列式圍護的止水概述(a)旋 噴 樁攪 拌 樁攪 拌 樁攪 拌 樁灌 注 樁攪 拌 樁攪 拌 樁(b)(c)(d)(e)(f)排 樁 圍 護 體 的 止 水 措 施 （ a） 連 續(xù) 型 止 水 （ b） 分 離 式 止 水

4、 （ c） 咬 合 式 止 水 形 式 1（ d） 咬 合 式 止 水 形 式 2 （ e） 雙 排 樁 止 水 帷 幕 形 式 1 （ f） 雙 排 樁 止 水 帷 幕 形 式 2優(yōu)點：施工工藝簡單，成本低，平面布置靈活缺點：防滲和整體性較差一般適用于中等深度（610m）的基坑圍護。需要另行設置止水帷幕，這是排樁圍護體的一個重要特點。非打入式排樁圍護體與預制式板樁圍護相比，有無噪聲、無振害、無擠土等許多優(yōu)點，從而日益成為國內(nèi)城區(qū)軟弱地層中中等深度基坑（615m）圍護的主要形式。鉆孔灌注樁排樁圍護體鉆孔灌注樁排樁圍護體最早在北京、廣州、武漢等地使用，以后隨著防滲技術防滲技術的提高，鉆孔灌注樁排

5、樁圍護體適用的深度范圍已逐漸被突破。如上海港匯廣場基坑工程，開挖最深達15m 之多，天津仁恒海河廣場，基坑開挖深度達17.5m。挖孔樁挖孔樁常用于軟土層不厚的地區(qū)。柱列式圍護墻的應用柱列式圍護墻的應用概述鉆孔灌注樁采用水下混凝土澆筑，混凝土強度等級不宜低于C20（常取C30），所用水泥通常為425#或525#普通硅酸鹽水泥。受彎受力鋼筋采用HRB335 級和HRB400 級，常用螺紋鋼筋，螺旋箍筋常用HPB235鋼筋，圓鋼。樁體材料樁體材料柱列式圍護結構設計樁徑：地質條件，基坑深度，允許變形，支撐間距及造價樁距：土質，樁徑，開挖深度入土深度：抗隆起，抗傾覆，抗滑移，整體穩(wěn)定性樁體平面布置及入土

6、深度樁體平面布置及入土深度由于分離式布置的排樁之間不能傳遞剪力和水平向的彎矩，所以在橫向的整體性遠不如地下連續(xù)墻整體性遠不如地下連續(xù)墻。在設計中，一般可通過水平向的腰梁來加強樁墻的整體性。一般將樁墻按抗彎剛度相等抗彎剛度相等的原則等價為一定厚度的壁式地下墻進行內(nèi)力分析。由于忽略腰梁給分離式樁墻帶來的水平向的整體型帶來的空間效應及基坑有限尺寸給墻后土體作用在樁墻上土壓力帶來的空間效應，因此，按等價的壁式地下墻按平面問題進行內(nèi)力計算分析與設計，其結果是偏于安全的其結果是偏于安全的。單排樁內(nèi)力與變形計算單排樁內(nèi)力與變形計算柱列式圍護結構設計單排樁內(nèi)力與變形計算單排樁內(nèi)力與變形計算柱列式圍護結構設計計

7、算步驟1、計算等效剛度311838. 0DtDhtDh單排樁內(nèi)力與變形計算單排樁內(nèi)力與變形計算柱列式圍護結構設計計算步驟2、計算每延米的彎矩、剪力和變形平面彈性地基梁法彈性支座的反力 nannahzzeyhzmbdzydEIhzzedzydEI00004444iiBiyyK0iT單排樁內(nèi)力與變形計算單排樁內(nèi)力與變形計算柱列式圍護結構設計計算步驟2、計算每延米的彎矩、剪力和變形水平彈簧支座剛度計算bhkKhH單排樁內(nèi)力與變形計算單排樁內(nèi)力與變形計算柱列式圍護結構設計計算步驟3、換算得到相應單樁的力和變形wpwpwpUUQtDQMtDM樁體配筋與計算樁體配筋與計算柱列式圍護結構設計最小配筋率為0.

8、42% ，主筋保護層厚度不應小于50mm。鋼箍宜采用 6 8螺旋筋，間距一般為200300mm。每隔15002000mm 應布置一根直徑不小于12mm 的焊接加強箍筋，以增加鋼筋籠的整體剛度，有利于鋼筋籠吊放和澆灌水下混凝土時整體性。鋼筋籠的配筋量由計算確定，鋼筋籠一般離孔底200500mm。225. 1022sin1sinsinsin3233tsytcmtssycmcAfAfrAfrfM樁體與帽梁及圍檁的連接樁體與帽梁及圍檁的連接柱列式圍護結構設計頂圈梁及圍檁與排樁圍護體的連接形式有多種，各適應于不同的圍護體系，應根據(jù)具體的施工條件選擇。一般要求灌注樁主筋錨入頂圈梁，頂圈梁寬度應大于灌注樁直

9、徑，頂圈梁高設為6001000mm。在設有頂支撐時，應大于頂支撐的豎向尺寸。灌注樁圍護體的施工灌注樁圍護體的施工柱列式圍護結構施工干法施工成孔的主要方法有螺旋鉆孔機成孔、機動洛陽挖孔機成孔及選挖鉆機成孔。一邊挖空，一邊排土，無需采用泥漿護壁。濕法施工鉆孔灌注樁濕作業(yè)成孔的主要方法有沖擊成孔、潛水電鉆機成孔、工程地質回轉鉆機成孔及旋挖鉆機成孔等。灌注樁圍護體的施工灌注樁圍護體的施工柱列式圍護結構施工濕法施工1.成孔成孔成孔須一次完成，中間不要間斷。成孔完畢至灌注混凝土的間隔時間不就大小24h。應進行孔深、孔徑、垂直度、沉漿濃度、沉渣深度等測試檢查。2.清孔清孔完成成孔后，在灌注混凝土之前，應進行

10、清孔。通常清孔應分2 次進行。第一次清孔在成孔完畢后，立即進行；第2 次在下放鋼筋籠和灌注混凝土導管安裝完畢后進行。3.鋼筋籠施工鋼筋籠施工4.水下混凝土施工水下混凝土施工隔水帷幕與灌注樁重合圍護體施工隔水帷幕與灌注樁重合圍護體施工柱列式圍護結構施工止水帷幕與灌注樁重合圍護體施工的關鍵與咬合樁施工類似，即注意相鄰的攪拌樁與混凝土樁施工的時間安排和攪拌樁成樁的垂直度。一般而言，攪拌樁施工結束的48 小時內(nèi)施工灌注樁時易發(fā)生塌孔、擴徑嚴重等現(xiàn)象，因此不宜施工灌注樁。但時間超過7d 后，由于攪拌樁強度的增加，施工灌注樁的阻力較大。也要特別注意避免因已施工完成的攪拌樁垂直度偏差較大而造成與鋼筋混凝土樁搭接效果不好的情況，甚至出現(xiàn)基坑漏水。止水帷幕的設計施工止水帷幕的設計施工柱列式圍護結構施工當?shù)叵滤袧B流作用時，地下水的作用應通過滲流計算確定。（1）當坑內(nèi)外存在水頭差時，粉土和砂土應進行抗?jié)B流穩(wěn)定性驗算，滲超過臨界水力梯度；