地下連續(xù)墻沉管法資料

地下連續(xù)墻沉管法資料第1頁/共64頁第一節(jié)概述地下連續(xù)墻/砼地下墻:在泥漿護壁的條件下，在地下開槽，分槽段構(gòu)筑的鋼筋砼墻體，具有整體剛度大、防滲性能好的特點，適用于地下水位較高的軟土層和施工條件復(fù)雜的環(huán)境。既可作為基坑施工時的擋土圍護結(jié)構(gòu)，也可作為擬建地下工程主體結(jié)構(gòu)的側(cè)墻。最早始于1950年的巴黎和米蘭，目前深度可達36m（金茂大廈）突出優(yōu)點：①對鄰近已有建筑物和地下管線的影響較?。虎谑┕r無噪聲、無振動，屬于低公害的施工方法；③可結(jié)合逆作法施工，加快施工進度，縮短工期。第2頁/共64頁主要工序第3頁/共64頁缺點：①在堅硬地層中成槽困難，施工管理不當時可能造成泥漿污染施工現(xiàn)場；②需要有大型專用施工機械設(shè)備，費用較高。，地連墻受力與鋼板樁、樁排式灌注樁等擋土結(jié)構(gòu)有許多相似之處，但其入土深，剛度大，設(shè)計計算又有其自身的特殊性。特別是兼作臨時擋土結(jié)構(gòu)和永久性主體結(jié)構(gòu)的組成部分時，還應(yīng)按施工階段和使用階段兩種情況分別進行結(jié)構(gòu)分析。第4頁/共64頁第一節(jié)概述第二節(jié)破壞形式和設(shè)計計算內(nèi)容第三節(jié)荷載結(jié)構(gòu)法第四節(jié)數(shù)值計算法第五節(jié)地下連續(xù)墻的施工第4章明挖法—地下連續(xù)墻第5頁/共64頁第二節(jié)破壞形式和設(shè)計計算內(nèi)容地下連續(xù)墻破壞的形式有穩(wěn)定性破壞和強度破壞兩大類，另外變形過大也意味著支護體系的失效。一破壞形式1穩(wěn)定性破壞（土體）整體失穩(wěn)坑底隆起管涌、流砂第6頁/共64頁2強度破壞（支護結(jié)構(gòu)）①支撐強度不足或壓屈②墻體強度不足3變形過大由于地下連續(xù)墻剛度不足，在荷載作用下，產(chǎn)生變形過大，或者由于墻體滲水漏泥引起墻后土層過大變形導(dǎo)致基坑外地表沉降或水平位移過大，從而引起基坑周圍的地下管線斷裂或鄰近建筑物破壞。第7頁/共64頁二設(shè)計計算的主要內(nèi)容

根據(jù)破壞形式，設(shè)計計算主要內(nèi)容包括：①確定地下連續(xù)墻的荷載；②確定入土深度，以滿足穩(wěn)定性要求；③進行結(jié)構(gòu)體系的內(nèi)力分析，確定彎/剪/軸及支撐力；④結(jié)構(gòu)體系截面設(shè)計，包括配筋計算、截面強度驗算、接頭連接強度驗算和構(gòu)造處理等；⑤估算施工對周圍環(huán)境的影響程度，包括連續(xù)墻的墻頂位移和墻后地面沉降值的大小和范圍；⑥驗算開挖槽段的槽壁穩(wěn)定性。穩(wěn)定性破壞強度破壞變形過大第8頁/共64頁第一節(jié)概述第二節(jié)破壞形式和設(shè)計計算內(nèi)容第三節(jié)荷載結(jié)構(gòu)法第四節(jié)數(shù)值計算法第五節(jié)地下連續(xù)墻的施工第4章明挖法—地下連續(xù)墻第9頁/共64頁第三節(jié)荷載結(jié)構(gòu)法一、設(shè)計理念荷載結(jié)構(gòu)法：巖土體開挖后地層的作用主要是對支護結(jié)構(gòu)產(chǎn)生荷載，支護結(jié)構(gòu)應(yīng)能安全可靠地承受地層壓力等荷載的作用。計算時先按地層分類法或由實用公式確定地層壓力，然后按彈性地基上結(jié)構(gòu)物的計算方法計算支護結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，并進行結(jié)構(gòu)截面設(shè)計，代表方法為彈性地基梁法。地層結(jié)構(gòu)法：將支護結(jié)構(gòu)和地層視為整體共同受力的統(tǒng)一體系，在滿足變形協(xié)調(diào)的前提下分別計算襯砌與地層的內(nèi)力，據(jù)以驗算地層的穩(wěn)定性和進行結(jié)構(gòu)截面設(shè)計，目前計算方法為以有限元法為代表的數(shù)值方法。第10頁/共64頁與荷載結(jié)構(gòu)法相比，地層結(jié)構(gòu)法充分考慮了地下結(jié)構(gòu)與周圍地層的相互作用，結(jié)合具體的施工過程可以充分模擬地下結(jié)構(gòu)以及周圍地層在每一個施工工況的結(jié)構(gòu)內(nèi)力以及周圍地層的變形更能符合工程實際。但是由于周圍地層以及地層與結(jié)構(gòu)互相作用的模擬的復(fù)雜性，地層結(jié)構(gòu)法處于發(fā)展階段，在很多工程應(yīng)用中，僅作為一種輔助手段。隨著今后的研究和發(fā)展，地層結(jié)構(gòu)法將會得到廣泛應(yīng)用和發(fā)展。第11頁/共64頁二、荷載結(jié)構(gòu)法（材料力學方法）1懸臂梁工況：地連墻用于深基坑支護時，在開挖第一層土體時，第一道支撐尚未設(shè)置，處于懸壁狀態(tài)（如懸壁式排樁支護結(jié)構(gòu)）靜力平衡求出tz進一步可得到①嵌固深度②地連墻內(nèi)力③墻頂位移第12頁/共64頁2單支點工況：地連墻的剛度比土體大得多，周圍土體對地連墻墻底的嵌固作用不大，認為底端為自由端，故稱為“自由端法”。力矩平衡求出支撐力T靜定結(jié)構(gòu)，可進一步可得到①彎矩②剪力求出t水平向平衡第13頁/共64頁3多支點工況：采用等值梁法計算，基本原則是將坑底下地連墻彎矩為零點作為假想鉸，將墻體分為上下兩段，上段為多跨連續(xù)梁，下段為一端固定一端鉸支的超靜定梁。假想鉸通常假定為土壓力零點上段：利用結(jié)構(gòu)力學可求梁(地連墻)內(nèi)力和支座反力(支撐力)下段：利用Ep=Ed第14頁/共64頁三、修正荷載結(jié)構(gòu)法荷載結(jié)構(gòu)法是采用一種支撐情況，荷載一次作用的計算簡圖，無法反映實際施工過程，因而產(chǎn)生了修正荷載結(jié)構(gòu)法。日本山肩邦男法考慮逐層開挖和逐層設(shè)置支撐的施工過程，假定：①下道橫撐設(shè)置后，上道軸力不變;②下道橫撐以上地連墻M不變;③粘土層中地連墻為無限長彈性體;④墻后pa在開挖面上為三角形，以下為矩形；⑤墻后pp可分為塑性區(qū)及彈性區(qū)。第15頁/共64頁山肩邦男法精確解要求解5次方程，手算繁瑣，提出了近似解法①在粘性土層，地連墻為底端自由的有限長梁;②在開挖面以下pp線形分布；③開挖面以下墻體M=0點為假想鉸，忽略此鉸的剪力傳遞。第16頁/共64頁①第一段開挖后,下標k=1

,Ni=０從式(2)求出xm

，代入式(1)中求出N1

;②第二段開挖后,

k=2，Ni只有N1,從式(2)求出xm

，代入式(1)中求出N2。③第三段開挖后,k=3，Ni有N1和N2，由式式(2)求出xm

，代入(1)得N3。④依次求出各道支撐軸力，即可得到墻體內(nèi)力。第17頁/共64頁第一節(jié)概述第二節(jié)破壞形式和設(shè)計計算內(nèi)容第三節(jié)荷載結(jié)構(gòu)法第四節(jié)數(shù)值計算法第五節(jié)地下連續(xù)墻的施工第4章明挖法—地下連續(xù)墻第18頁/共64頁第四節(jié)數(shù)值分析法一、材料力學方法/彈性地基方法（高大釗p241）材料力學方法：在一系列假定條件下視地基反力為直線分布彈性地基方法：地基是彈性體，地基反力須通過共同作用分析獲得①文克勒（Winkler）地基模型/彈性地基梁法/基床系數(shù)法/局部變形理論②彈性半空間地基模型/整體變形③分層地基模型/分層總和法(規(guī)范)假定地基由許多獨立的且互不影響的彈簧組成，任一點的變形s與所受壓力強度p成正比，而p不影響該點以外的變形p=ks，k為地基基床系數(shù)第19頁/共64頁彈性地基梁與普通梁比較有如下兩個區(qū)別：(1)超靜定次數(shù)：普通粱超靜定次數(shù)是有限(有限個支座)，而彈性地基梁的超靜定次數(shù)是無限的。

(2)是否考慮地基變形：普通梁的支座通?？醋鲃傂灾ё?，即略去地基的變形，只考慮粱的變形；彈性地基粱則必須同時考慮地基的變形，梁與地基共同變形，滿足變形連續(xù)條件。優(yōu)點：彈性地基考慮可使梁的變形減少、剛度提高及內(nèi)力降低解法：彈性地基梁求解可采用解析方法或數(shù)值方法不足：文克勒地基模型忽略了地基中的剪應(yīng)力，變形只發(fā)生在基底范圍內(nèi)，與實際情況不符。第20頁/共64頁彈性半空間地基模型(布希涅斯克)能擴散應(yīng)力和變形，單其擴散能力超過實際情況，且未能反映地基土的分層特性。分層地基模型較好的反映了地基土擴散應(yīng)力和變形的能力，能考慮土層沿深度變化的非均質(zhì)星和土層分層，但是未能考慮土的非線性和地基土塑性變形。第21頁/共64頁二、彈性桿系有限元法彈性地基梁的數(shù)值解法又稱桿系有限元法，是矩陣位移法與彈性地基梁法的結(jié)合。①沿縱向取單寬地連墻，視為彈性地基梁；②墻體剖分為若干段梁單元，支撐用二桿桁架單元模擬。第22頁/共64頁計算方法土力學P1406-8彈簧剛度系數(shù)地連墻離散化為一系列具有三個自由度的梁單元，支撐用桿單元，開挖面、支撐和彈簧設(shè)置在梁單元在結(jié)點上，增量法基本平衡方程為第23頁/共64頁三、連續(xù)介質(zhì)有限元法力學模型選擇幾何模型選擇單元形式選擇計算范圍選擇邊界條件選擇第24頁/共64頁第一節(jié)概述第二節(jié)破壞形式和設(shè)計計算內(nèi)容第三節(jié)荷載結(jié)構(gòu)法第四節(jié)數(shù)值計算法第五節(jié)地下連續(xù)墻的施工第4章明挖法—地下連續(xù)墻第25頁/共64頁第五節(jié)地下連續(xù)墻施工施工順序第26頁/共64頁成槽設(shè)備第27頁/共64頁泥漿系統(tǒng)主要成分是膨潤土、水、化學摻劑和惰性材料。作用如下：①穩(wěn)定井壁護壁泥漿對槽壁的壓力略大于地下水土壓力。②洗槽鉆下的土/巖屑及時由泥漿攜帶排出槽外，鉆頭始終切削新土，提高鉆進效率。③冷卻鉆頭泥漿循環(huán)降低鉆頭溫升。④潤滑是一種潤滑劑，從而降低了鉆機的磨損１泥漿制備高速旋轉(zhuǎn)式攪拌機/噴射式攪拌機２泥漿處理振篩分離出土渣和泥漿，落入排渣槽和沉淀池３泥漿循環(huán)主要由循環(huán)泵、循環(huán)泥漿池及排渣設(shè)備等組成。第28頁/共64頁施工工序技術(shù)要點修筑導(dǎo)墻導(dǎo)墻一般為現(xiàn)澆鋼筋砼結(jié)構(gòu)，主要作用是：起挖槽、造孔導(dǎo)向作用；儲存觸變泥漿；維護槽的穩(wěn)定，避免塌方；支承造孔開槽機械設(shè)備的荷載。第29頁/共64頁挖槽與清槽①槽段劃分確定單元槽段長度，它既是一次性挖掘長度，也是一次性澆筑混凝土的長度，應(yīng)綜合考慮地質(zhì)條件，對鄰近建筑物的影響、鋼筋籠吊裝和混凝土供應(yīng)能力。

目前常用為3~6m,一般不超過8m。②清槽必須對殘留在槽底的土渣、雜物進行清除。③墻體厚度根據(jù)成槽機規(guī)格600/800/1000/12000mm3吊放鋼筋籠第30頁/共64頁4灌注混凝土在槽內(nèi)泥漿中通過導(dǎo)管向槽中灌注砼，是一種特殊的砼施工方法，砼密實只能依靠其自重和灌注時產(chǎn)生的局部振動來實現(xiàn)5槽段連接地下連續(xù)墻單元之間靠接頭連接，接頭通常應(yīng)滿足受力和防滲要求，而施工又要簡單第31頁/共64頁②當?shù)剡B墻作為地下結(jié)構(gòu)外墻，且需形成整體墻體時，宜采用剛性接頭；①地連墻宜采用圓形鎖口管接頭、波紋管接頭、楔形接頭、工字形鋼接頭或砼預(yù)制接頭等柔性接頭；第32頁/共64頁深圳地鐵1號線國貿(mào)站為地下三層側(cè)式站臺車站，基坑總長238.49m，深約25m，車站標準段寬度為20.25m，地連墻總長度541m。地連墻分為標準中幅（幅度6m）69幅，非標準幅13幅及特殊幅14幅，共計96幅。工程實例第33頁/共64頁主要施工工序1.修筑導(dǎo)墻（現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)）導(dǎo)墻放線第34頁/共64頁1.修筑導(dǎo)墻導(dǎo)墻開挖鋼筋綁扎第35頁/共64頁1.修筑導(dǎo)墻模板支設(shè)混凝土澆注第36頁/共64頁1.修筑導(dǎo)墻導(dǎo)墻養(yǎng)護（中間架設(shè)木支撐、磚支撐）地下連續(xù)墻導(dǎo)墻（現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)）：

主要起挖槽、造孔導(dǎo)向作用；儲存觸變泥漿；維護槽穩(wěn)定，避免塌方；支承造孔開槽機械設(shè)備的荷載。第37頁/共64頁2.護壁泥漿制備泥漿主要成分是膨潤土、水、化學摻劑和一些惰性材料。泥漿測試粘度，稠度，PH值、比重泥漿制備第38頁/共64頁2.護壁泥漿制備泥漿制備站第39頁/共64頁3.挖槽與清槽第40頁/共64頁3.挖槽與清槽抓斗式成槽機第41頁/共64頁第42頁/共64頁4.鋼筋籠焊接第43頁/共64頁5.接頭管（或鎖口管）吊放鎖口管大多為圓形第44頁/共64頁6.鋼筋籠起吊第45頁/共64頁6.鋼筋籠起吊1.2-吊鉤；3.4-滑輪；5-卸甲；6-鋼筋籠底端向內(nèi)彎折；7-縱向桁架；8-橫向架立桁架；第46頁/共64頁7.鋼筋籠入槽第47頁/共64頁8.混凝土澆灌第48頁/共64頁8.混凝土澆灌1-導(dǎo)管；2-正在灌注的混凝土；3-已澆筑混凝土的槽段；4-泥漿第49頁/共64頁9.鎖口管起拔第50頁/共64頁第5章明挖法—沉管工程

沉管法是越江湖、跨海峽等穿越水域隧道的常用施工方法，它是先在隧址以外的預(yù)制場地制作沉放管段，管段兩端用臨時封墻(板)密封，然后拖運到隧址而下沉就位并連接成隧道的施工方法。第一座沉管法隧道是1910年的底特律河水底隧道。迄今為止，世界上已有100多條沉管隧道，其中比利時亞伯爾隧道寬度最大為53.1

m；美國海灣地區(qū)交通隧道長度最長達5825m。我國大陸第一座沉管隧道是1992年的廣州珠江隧道，