1、1,高层建筑施工,2,绪论,高层建筑的定义 1972 国际高层建筑会议 第一类高层建筑:916层(最高到50m); 第二类高层建筑:1725层(最高到75m); 第三类高层建筑:2640层(最高到100m); 超高层建筑: 40层以上(高度100m以上)。 民用建筑设计通则（JGJ137-87):10以上的住宅及总高度超过24m的公共建筑及综合建筑。,3,高层建筑的发展 我国古代:高塔 砖砌或木制的筒体结构 高层框架结构 国外古代:砖石承重结构 壁厚,使用空间小. 近代高层建筑:框架结构(钢、钢筋混凝土)剪力墙、钢支撑、筒体,4,高层建筑施工技术发展 基础工程： 支护技术:钢板桩 混凝土灌注桩
2、 地下连续墙深层搅拌水泥土桩 土钉支护 施工工艺: 支撑形式:内部钢管支撑 外部土锚拉固 土锚杆:钻孔、灌浆、预应力张拉工艺 桩基础： 预制打入桩 混凝土灌注桩：大直径钻孔灌注桩 结构工程：大模板 、爬升模板、滑升模板 高层钢结构：,5,2. 地下水控制与基坑开挖,地下水控制 边坡稳定 基坑土方开挖,6,2.1地下水控制,为什么必须进行地下水控制? 补偿性基础 地下水位较高的软土地区 流砂 边坡失稳 地基承载力下降 降水:集水明排和井点降水 截水 回灌,7,补偿性基础(compensated foundation) 又称浮基础。在结构设计中使建筑物的重量约等于建筑位置挖去土重（包括水重）的基础
3、。当建筑物的重量等于挖去的土重时，称“全补偿性基础”，此时土中的应力无变化；如挖去的土重只相当于建筑物的部分重量时，称“部分补偿性基础”。可减少建筑物的沉降，充分利用地下空间。由于开挖较深，施工较困难，需考虑基坑的支护结构、降低地下水、防止坑底隆起和管涌等问题。高层建筑中常用。,8,水在土中渗流的基本规律 达西定律： v=Q/A=k(H/L)=ki 一维渗流情况（图2-1） Q=k(H/L)A 渗透系数:k (m/d,cm/s)渗流/流线/层流/紊流/物理意义/透水性 渗流速度v（m/d,cm/s）:v=Q/A=k(H/L) 或v=ki 水力梯度:i=H/L 两个问题: A、L、v 适用于砂及
4、其他较细颗粒的土中，孔隙较大时产生紊流；Ip特别大的粘土：v=k(i-i),一、地下水的基本特性,9,等压流线与流网 水在土中稳定渗流（水流情况不随时间而变，土的孔隙比和饱和度不变，流入任意单元体的水量等于自单元体流出的水量以保持平衡），地下水头值相等的点连成的面,称为“等水头面”，在平面或剖面上表现为“等水头线”（等势线，等压流线）。 由等压流线与流线所组成的网称为“流网”。等压流线与流线正交。 潜水与层间水（图2-4）P9 潜水：从地表至第一层不透水层之间含水层中所含的水。水无压力，重力水。 层间水：夹于两不透水层之间含水层中所含 的水。无压层间水和 承压层间水,10,二、动水压力和流砂,
5、动水压力 单位体积土中土颗粒骨架所受到的压力总和。(kN/m3) GD=-T=-Wi (图2-5 动水压力原理图 P10) 流砂 产生条件: GDW 多发生在颗粒级配均匀而细的粉、细砂等砂性土中。粘土和粉质粘土、砾石均不易发生流砂。 危害：基坑泥泞、坍塌、基础滑移 防止措施：降水和防水帷幕,11,三、降低地下水的方法,轻型井点：一层降水深度不超过6m 确定井点系统的布置方式 确定基坑的计算图形面积 计算涌水量： 单井涌水量： 无压完整井：群井涌水量 无压完整井：,12,无压非完整井：承压完整井：承压非完整井：基坑的假想半径x0：对于矩形基坑a/b5时,抽水影响半径R: 抽水影响半径深度H0:查
6、表,13,井管数量:n=Q/q井管平均间距:校核y0:,14,喷射井点：820m k=0.120m/d 主要设备：喷射井管、高压水泵（或空气压缩机）和管路系统。 工作原理：图2-6、2-7 P12 井点布置：b10m双排布置；环状布置。井点间距23.5m。 井点系统的安装与使用： 施工工艺程序： 注意事项 ： 井点堵塞：原因、预防 喷射扬水器失效、井点倒灌：原因、预防 工作水压力升不高：原因、预防,15,电渗井点在降水井点管的内侧打入金属棒（钢筋、钢管等），连以导线。以井点管为阴极，金属棒为阳极，通入直流电后，土颗粒自阴极向阳极移动，称电泳现象，使土体固结；地下水自阳极向阴极移动，称电渗现象，
7、使软土地基易于排水。用于k0.1m/d的土层。 深井井点在深基坑周围埋置深于基底的井管，依靠深井泵或深井潜水泵将地下水从深井内扬升到地面排出，使地下水位降至坑底以下。适用于k较大（10250m/d）；土质为砂土、碎石土；地下水丰富、降水深（1050m）、面积大的情况。,16,真空深井泵： 设备：井管、滤头、电动机和真空泵。 也适用于低渗透性的粉砂、粉土和淤泥质粘土。降水深度达818m，降水服务范围达200m2左右。 深井井点系统设备：深井、井管、深井泵和集水井等。 深井井点布置：200250m2 深井井点埋设与使用 施工工艺程序： 井点埋设与使用阶段的注意事项 ：,17,四、截水,截水帷幕：在
8、基坑开挖前沿基坑四周设置隔水围护壁（亦称隔水帷幕）。 类型：水泥土搅拌桩挡墙、高压旋喷桩挡墙、地下连续墙。 作用：挡水和档土 厚度：满足防渗要求，k1.0*10-6cm/s 插入深度：l=0.2h-0.5b 侧向截水与坑内井点降水结合或侧向截水与水平封底结合。水平封底采用化学注浆或旋喷注浆法。,18,五、回灌,回灌措施包括回灌井点、回灌砂井、回灌砂沟等。 回灌井点：在降水井点与要保护的已有建（构）筑物之间打一排井点，在井点降水的同时，向土层中灌入一定数量的水，形成一道隔水帷幕，使井点降水的影响半径不超过回灌井点的范围，从而阻止回灌井点外侧的建（构）筑物下的地下水的流失。,19,回灌井点（砂井、
9、砂沟）布置 与降水井点的距离不宜小于6m 间距：降水井点的间距和被保护物的平面布置 回灌井点（砂井）宜进入稳定降水曲线面下1m，且位于渗透性好的土层中，过滤管的长度应大于降水井点过滤管的长度。 设置水位观测井 回灌井点（砂井、砂沟）施工要点： 埋设方法与质量要求 抽灌平衡 设置高位回灌水箱 宜采用清水 回灌井点与降水井点应协调控制,20,工程实例,上海友谊商店工程上海友谊商店平面尺寸为68m*36m，筏基，基坑挖深近5m，相距10m处有30年代建造的5层电台大楼，亦为筏基。该处表层为厚23的褐黄色砂质粉土。施工时为防止产生流砂采用井点降水，为防止电台大楼产生过大的沉降，在电台大楼与友谊商店之间
10、埋设了一排8m长的产生回灌井管，注水压力约0.05Mpa。结果在降水开挖基坑到基础工程完成的136d中，实测电台大楼的平均沉降只34mm，最大沉降为7mm，最小处为零，友谊商店在降水施工过程中未对电台大楼产生有害的影响，证明回灌井点是有效的。,21,2.2边坡稳定,边坡滑动失稳：边坡土体中的剪应力大于土的抗剪强度。 影响因素： 研究土体边坡稳定的两类方法： 利用弹性、塑性或弹塑性理论确定土体的应力状态；（极限分析法） 假定土体沿着一定的滑动面滑动而进行极限平衡分析。,22,瑞典圆弧滑动面条分法（Fellenius法）将假定滑动面以上的土体分成n个垂直土条，对作用于各个土条上的力进行力和力矩平衡
11、分析，求出在极限平衡状态下土体稳定的安全系数。K=抗滑力矩/滑动力矩（K1.0边坡稳定，K=1.0极限平衡状态，K1.0边坡失稳。）,O,Ni,Ti,Wi,23,Bishop法考虑竖面上的法向力和切向力。 Taylor法该法建立在总应力基础上，并假定内聚力不随深度变化。根据理论计算结果绘制成图表（稳定系数Ns、坡角），利用该图表可以分析简单边坡的稳定。Ns=Hc/c Hc-边坡的临界高度,24,2.3深基坑土方开挖,土方开挖方案 无支护结构的基坑开挖：放坡开挖 特点：面积大，四周空旷 上海市标准基坑工程设计规程规定：开挖深度不超过4.0m的基坑，当场地允许、经验算能保证土坡稳定时，可采用放坡开
12、挖；开挖深度不超过4.0m的基坑，有条件采用放坡开挖时，宜设置多级平台分层开挖，每级平台的宽度不宜小于1.5m。 地下水位在坑底以上，开挖前采用井点法坑外降水。 护面措施,25,有支护结构的基坑开挖：垂直开挖 盆式开挖：先挖除基坑中间部分的土方，后挖除挡墙四周土方的开挖方式。 优点：挡墙的无支撑暴露时间短，利用挡墙四周所留土堤阻止挡墙的变形。 缺点：挖土及土方外运速度较岛式开挖慢。 多用于较密支撑下的开挖。 工程实例：上海香港广场基坑开挖 图2-93 岛式开挖：保留基坑中心土体，先挖除挡墙四周土方的开挖方式。 优缺点 常用于无内撑围护开挖（如土层锚杆）或采用边桁架等大空间支撑系统的基坑开挖 。
13、 挖土机械及土方外运,26,土方开挖注意事项 基坑开挖的时空效应 先撑后挖，严禁超挖 防止坑底隆起变形过大 防止边坡失稳 防止桩位移和倾斜 对邻近建（构）筑物及地下设施的保护 积极保护法 工程保护法地基加固、结构补强、基础托换、隔断法、开挖期跟踪注浆、施加支撑预应力、协调施工进度,27,安全技术 基坑工程安全管理 基坑开挖安全技术,28,3 深基坑的支护结构,支护结构的选型 挡墙的选型 支撑（或拉锚）的选型 支护结构的计算 支护结构的破坏形式与计算内容 重力式支护结构计算 非重力式支护结构计算 支护结构的施工 深层搅拌水泥土桩挡墙（水泥土挡墙式支护结构） 钢板桩（板桩式挡墙） 钻孔灌注桩（排桩
14、式挡墙） SMW工法施工（组合式） 支护结构的监测,29,深层搅拌水泥土桩 水泥土墙式高压旋喷桩钢板桩 板桩式 钢筋混凝土板桩型钢横挡板钢管桩、预制钢筋混凝土桩排桩式 钻孔灌注桩 支护结构 排桩与板墙式 挖孔灌注桩 体系 现浇地下连续墙 板墙式预制装配式地下连续墙SMW工法 组合式高应力区加筋水泥土墙土钉墙 边坡稳定式喷锚支护 逆作拱墙式,30,3.1支护结构的选型,挡墙的选型 钢板桩 钢筋混凝土板桩 钻孔灌注桩挡墙 H型钢支柱、木挡板支护挡墙 地下连续墙 深层搅拌水泥土桩挡墙（重力式挡墙） 旋喷桩挡墙（重力式挡墙） 土钉墙,31,支撑（拉锚）的选型基坑内支撑和基坑外拉锚 内支撑： 钢结构支撑
15、 钢管支撑 H型钢支撑 钢筋混凝土支撑,32,3.2支护结构的计算,重力式支护结构 强度破坏： 稳定性破坏： 倾覆 滑移 土体整体滑动失稳 坑底隆起 管涌,非重力式支护结构 强度破坏： 拉锚破坏或支撑压曲 支护墙底部走动 支护墙的平面变形过大或弯曲破坏 稳定性破坏： 墙后土体整体滑动失稳 挡墙倾覆 坑底隆起 管涌,33,破坏形式,34,破坏形式,35,非重力式支护结构计算 1.支护结构承受的荷载 土压力Pa=Htg2(45-/2)-2c tg(45-/2)Pp=Htg2(45+/2) +2c tg(45+/2) 水压力,36,墙后地面荷载引起的附加荷载 均布荷载q:e2=q tg2(45-/2
16、) 距离支护结构一定距离有均布荷载: h1=l1Htg2(45+/2) e2=q tg2(45-/2) 距离支护结构一定距离有集中荷载,37,2.支护结构的强度计算 中小型工程和非粘性土：等值梁法 粘性土: (刚度较小的钢板桩、钢筋混凝土板桩）弹性曲线法、竖向弹性地基梁法（刚度较大的灌注桩、地下连续墙）竖向弹性地基梁法 有限元法：电算,38,1.悬臂式钢板桩 通过试算确定埋入深度t1 将试算求得之t1增加15%，作为实际所需的入土深度t，以确保板桩的稳定。 通过试算求入土深度t2处剪力为零的点g 计算最大弯矩 计算板桩截面,EA,EP,f,h,e,g,d,b,a,t2,t1,t,H,39,2.
17、单锚（支撑）板桩 单锚浅埋板桩： ea=(H+t)Ka ep=tKp MA=0:X=0:Mmax,H,t,ep-ea,ea,(Kp-Ka),Ra,A,Ep,Ea,40,单锚深埋板桩:等值梁法 基本原理:ab梁一端固定,另一端简支,弯矩图的正负弯矩在c点转折。若将ab梁在c点切断，并于c点置一自由支承，形成ac梁，则ac梁上的弯矩将保持不变，即称ac梁为ab梁上ac段的等值梁。,t,t0,y,x,t- t0,Pa,P0,a,b,a,c,b,等值梁原理,板桩上土压力分布图,A,B,C,D,H,Pa,P0,板桩弯矩图,等值梁,41,在计算中考虑板桩墙与土的磨擦作用，将板桩墙前与墙后的被动土压力分别乘
18、以修正系数K和K。对主动土压力则不予折减。 板桩墙前：Kp=K*Kp=Ktg(45+/2) 板桩墙后：Kp=K*Kp=Ktg(45+/2) 步骤: 计算作用于板桩上的土压力强度,并绘出土压力分布图。t0深度以下的土压力分布可暂不绘出。 计算板桩墙上土压力强度等于零的点离挖土面的距离y:Kpy=Ka(H+y)=Pb+Kay=Pb/(Kp-Ka) 按简支梁计算等值梁的最大弯矩和两个支点的反力。 计算最小入土深度t0： t0=y+x=y+6P0/(Kp-Ka) P0x= (Kp-Ka)x2/6 实际入土深度t=K2*t0 K2（1.11.2),42,3.多锚（支撑）板桩：太沙基皮克实测侧压力基础上的
19、近似方法 支撑（锚杆）的布置 等弯矩布置等反力布置腰梁计算：板桩入土深度计算：盾恩近似法和等值梁法,43,P401.嵌固深度计算 (1)悬臂式支护结构挡墙的嵌固深度hd计算: 图2-32 (2)单支点 (3)多支点 2.内力与变形计算:各计算工况决定(图2-34) (1)悬臂式支护结构挡墙的弯矩Mc和剪力Vc的计算(2)有支点的支护结构挡墙的弯矩Mc和剪力Vc的计算 3.结构计算: (1)内力及支点力设计值的计算(2)截面承载力计算,44,3.支护结构的稳定验算 整体滑动失稳验算 悬臂式支护结构:条分法 单锚式支护结构:一般不验算 多层支撑(拉锚)式支护结构:一般不验算;圆弧滑动 坑底隆起验算
20、：开挖较深的软粘土基坑时 计及墙体极限弯矩的坑底隆起验算 太沙基和派克考虑挡墙抵抗弯矩的验算基坑的方法 同时考虑c、的坑底隆起验算法 Caguot验算基坑稳定性公式,45,管涌验算 j管涌 Kj K=1.52.0 抗管涌安全系数 j =iw=h/(h+2t)w 不发生管涌的条件： Kh/(h+2t)wt (Kh w - h)/2 4.基坑周围土体变形计算,j,t/2,h,t,46,重力式支护结构计算 1.滑动稳定性验算Kh-抗.滑动稳定安全系数,Kh1.2;基坑边长20m时, Kh1.0。 W-墙体自重（kn/m） -基底墙体与土的摩擦系数 2.倾覆稳定性验算Kq-抗.滑动稳定安全系数,Kq1
21、.2;基坑边长20m时, Kq1.0。 b、hp、 hA-分别为W、Ep、EA对墙趾A点的力臂。,Ep,hp,A,b,b,EA,hA,W,47,3.墙身应力验算W1-验算截面以上部分的墙重（N） qu、c-水泥土的抗压强度（N/mm2）、内摩擦角（）、内聚力（N/mm2） 4.土体整体滑动验算：条分法 cai=ci（1-ac）+ccoi*ac Cai-第i个水泥土桩的平均内聚力（ N/mm2 ） Ci-第i个土条的内聚力（ N/mm2 ） Ccoi-水泥土桩的内聚力（ N/mm2 ） ac -置换率（单位长度内水泥土桩面积与桩墙面积之比） 5.坑底隆起和管涌验算与非支护结构相同,R,A1,B1
22、,Oi,48,3.3支护结构施工,深层搅拌水泥土桩挡墙施工 P35 深层搅拌水泥土桩挡墙，是采用水泥作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地将软土和水泥强制搅拌形成水泥土，利用水泥和软土之间所产生的一系列物理-化学反应，使软土硬化成整体性的并有一定强度的挡土、防渗墙。 施工机具 深层搅拌机：中心管喷浆和叶片喷浆 配套机械：灰浆搅拌机、集料斗、灰浆泵。,49,施工工艺 1.定位 2.预搅下沉 3.制备水泥浆 4.提升、喷浆、搅拌 5.重复上、下搅拌 6.清洗、移位 水泥土的配合比 1无侧限抗压强度qu=5004000kn/m2， =2030，E50=（120-150）qu 2水泥掺入比
23、aw与qu，水灰比0.450.50,减水剂,50,提高水泥土桩挡墙支护能力的措施 1.卸荷 2.加筋 3.起拱 4.挡墙变厚度 工程实例 P39,51,钢板桩施工 P49 1.常用钢板桩的种类 2.钢板桩打设前的准备工作 设置位置平面布置接缝处防渗止水 钢板桩的检验与矫正 导架安装 沉桩机械的选择 3.钢板桩的打设 打设方法的选择:单独打入法屏风打入法 图2-38 钢板桩的打设:插桩打桩(垂直度) 钢板桩的转角与封闭 4.钢板桩的拔除 拔除顺序拔除时间桩孔处理,52,5.施工实例上海华亭宾馆主楼29层,建筑面积75611m2。持力层为淤泥质粉质粘土。 基础结构为桩基加箱形基础，主楼用500*5
24、00*44100（26m+18.1m)的长桩,裙房分别400*400*17500和400*400*13500的短桩,观光电梯井用609、=11 l=47500的钢管桩。 主楼地下室一层,埋深-6.65m,地下室底板厚1200mm,为梁板式结构.裙房地下室埋深-6.50m,底板厚500mm。观光电梯井基础埋深-8.00m-9.00m。 该工程周围有交通干道和高层建筑,场地狭小,挖深大,所以无法放坡开挖.因此,决定外围用封闭式钢板桩加以支护。靠近已有高层建筑的一面,为防止回灌井点的回灌水影响基坑的降水效果,因而采用了长12m的”拉森”式钢板桩,其他部位,分别采用了长9m的和长12m的槽钢,做为钢板
25、桩用。钢板桩为单锚板桩,拉杆多用225,长度为16、17.5和20m,锚碇亦用槽钢。 整个工程用了716t、1910根钢板桩，总土方量为52109m3。,53,钻孔灌注桩施工 P84 1.设计中的有关要求 水下浇筑混凝土C20 间隔排列 2.施工要点,54,SMW工法施工:劲性水泥土搅拌桩法 P85 1 .SMW工法的特点和适用条件 特点:止水防渗好,占地小,工期短支承荷载构造简单,施工方便,成本低,工期短 适用条件:以粘土和粉细砂为主的松软地层 2.SMW工法施工 工艺流程 施工要点 (图2-67 P86),55,3.4支护结构的监测 P110,监测目的 监测项目及测点布置 监测项目 表2-
26、8 P111 测点布置 监测设备 钢筋计: 工作原理 使用方法 土压力计 孔隙水压力计 测斜仪 监测数据的整理和报警标准,56,4.地下连续墙与逆筑法施工 P52,地下连续墙的施工工艺原理和适用范围 地下连续墙作为支护结构时的内力计算 地下连续墙的施工 逆筑法施工技术,57,4.1地下连续墙的施工工艺原理 和适用范围,地下连续墙施工工艺原理 在工程开挖土方之前,用特制的挖槽机械在泥浆(又称触变泥浆、安定液、稳定液等）护壁的情况下每次开挖一定长度（一个单元槽段）的沟槽，待开挖至设计深度并清除沉淀下来的泥渣后，将在地面上加工好的钢筋骨架（一般称为钢筋笼）用起重机械吊放入充满泥浆的沟槽内，用导管向沟
27、槽内浇筑混凝土。由于混凝土是由沟槽底部开始逐渐向上浇筑，所以随着混凝土的浇筑即将泥浆置换出来，待混凝土浇至设计标高后，一个单元槽段即施工完毕。各个单元槽段之间由特制的接头连接，形成连续的地下钢筋混凝土墙。,58,特点和适用范围 优点： 适用于各种土质 施工时振动小、噪音低 建（构）筑物密集地区施工，对邻近的结构和地下设施没有什么影响。 可在各种复杂条件下施工。 防渗性能好 可用于“逆筑法”施工,59,缺点： 弃土及废泥浆的处理问题 只作为支护结构，则造价较高 现浇的地下连续墙的墙面不够光滑 需进一步研究提高墙身接缝处抗渗、抗漏能力；提高施工精度和墙身垂直度 适用范围 在软土地区适用于开挖深度超
28、过10m的深基坑。 在建筑物、地下设施密集地区且环境保护要求较高时施工深基坑。 用于以“逆筑法”施工的基坑支护结构与建筑物相结合的“两墙合一”。,60,4.2 地下连续墙作为支护结构时的内力计算,荷载 内力计算 沉降计算 构造处理,61,内力计算：竖向弹性地基梁基床系数法 构造处理 混凝土强度及保护层 混凝土强度不得低于C20（C25） 水泥用量不得少于370kg/m3，水灰比不大于0.6,坍落度宜为180210mm 混凝土保护层厚度不应小于70mm,临时结构40mm 接头设计 施工接头(纵向)接头:考虑因素接头管接头箱隔板式 结构接头:预埋连接钢筋法预埋连接钢板法预埋钢筋 锥螺纹接头法,62
29、,4.3地下连续墙的施工,施工前的准备工作 制订地下连续墙的施工方案 地下连续墙的施工工艺过程 地下连续墙的施工,63,施工前的准备工作 施工现场情况调查 有关机械进场条件 有关给排水和供电条件 基坑周边环境 建筑公害对周围的影响 水文地质和工程地质调查制订地下连续墙的施工方案,64,地下连续墙的施工工艺过程 图2-39 地下连续墙的施工 修筑导墙 1.导墙的作用 作挡土墙 作为测量的基准 作为重物的支承 2.导墙的形式 图2-40 3.导墙施工,65,泥浆护壁 1.泥浆的作用 护壁 携渣 冷却和润滑 2.泥浆成分:制备泥浆自成泥浆半自成泥浆膨润土泥浆 膨润土:触变性能湿涨性能胶体性能 水 外
30、加剂:分散剂增粘剂加重剂防漏剂,66,3.泥浆质量的控制指标 相对密度 粘度 含砂量 失水量泥皮厚度 pH值 稳定性 静切力 胶体率,67,4.泥浆的制备 泥浆配合比 泥浆制备,68,5.泥浆处理 土碴的分离处理(物理再生处理) 重力沉降处理 机械处理 污染泥浆化学处理(化学再生处理),69,挖深槽 1.单元槽段的划分 设计构造要求 地质水文条件 地面荷载及相邻建筑物的影响 现有起重机的起重能力和钢筋笼的吊放方法 单位时间内混凝土的供应能力 工地上具备的泥浆池容积 混凝土导管的作用半径,70,2.挖槽机械选则 挖斗式 回转式 冲击式 3.挖槽中的注意事项 糊钻抱钻卡钻 漏浆 防止槽孔偏斜和弯曲
31、 保持槽壁、防止槽壁坍方 泥浆 水文、地质条件 施工方面,71,清底 图2-50 钢筋笼的加工与吊放 1.钢筋笼的加工 2.钢筋笼的吊放 吊放过程中不能使钢筋笼产生不可恢复的永久变形 插入过程中不要造成槽壁坍方,72,混凝土浇筑 1.配合比设计 2.混凝土浇筑机具: 3.导管法: 插入深度 首批混凝土量计算: 浇筑速度 导管间距:浇筑有效半径和混凝土的和易性,73,4.4“逆筑法”施工技术,“逆筑法”的工艺原理及特点 工艺原理:先沿建筑为周围施工地下连续墙,在建筑物内部按柱网轴线施工少量中间支承柱,然后进行地下首层的梁板楼面结构施工.完成后同时施工地上、地下结构。待地下室大底板完成后，再进行复
32、合柱、复合墙施工。,74,“逆筑法”的施工技术 中间支承柱施工 地下挖土 地下室楼板支模 地下结构相关节点施工 “逆筑法”施工期间的结构沉降控制 “逆筑法”施工的地下通风、用电和照明措施,75,5土层锚杆 P90,土层锚杆的发展与应用 土层锚杆的构造 土层锚杆的设计 土层锚杆的施工,76,5.1土层锚杆的发展与应用,土层锚杆（土锚）是一种新型的受拉构件，一端与支护结构等联结，另一端锚固在土体中，将支护结构和其他结构所承受的荷载（侧向的土压力、水压力以及水的浮力和风力带来的倾覆力等）通过拉杆传递到处于稳定土层中的锚固体上，再由锚固体将传来的荷载分散到周围稳定的土层中去。土层锚杆不仅用于临时结构，
33、而且在永久性建筑工程中亦得到广泛应用。 岩石锚杆 1958 原联邦德国 非粘性土层 70年代 我国 软粘土,77,5.2土层锚杆的构造,组成：锚头、锚头垫座、支护结构、钻孔、防护套管、拉杆、锚固体、锚底板（有时无）。图2-69 土层锚杆根据主动滑动面，分为自由段lf（非锚固段）和lA锚固段。图2-70,78,5.3土层锚杆的设计,材料选择 锚杆布置 锚杆的承载力 锚杆的稳定性,79,材料选择： 钢绞线、粗钢筋 2232 高强度钢 水泥：普通硅酸盐水泥 #325以上 细骨料：粒径小于2mm的中细砂 含泥量3% 有害物质1% 土锚杆布置 土锚间距：取决于支护结构承受的荷载和每根锚杆能承受的拉力值。
34、 土锚倾角：一般为1525，且不宜大于45。 土锚层数：取决于支护结构的截面和其承受的荷载。最上层锚杆的上面应有足够的覆土厚度。,80,土锚杆的承载力（极限抗拔力） 拉杆的极限抗拉强度；拉杆与锚固体之间的极限握裹力；锚固体与土体间的极限侧阻力。 土锚杆极限抗拔力的基本公式：图2-71 P93土体抗剪强度z 非高压灌浆的锚杆： 高压灌浆的锚杆： 土锚杆的设计容许荷载：极限抗拔力/安全系数 安全系数受多种因素影响。 一般临时性的土锚杆采用的安全系数应不小于1.3。,81,土锚的稳定性 通常认为土锚锚固段所需的长度要满足承载力的要求，而土锚所需的总长度取决于稳定的要求。 土锚的稳定性分为整体稳定性和
35、深部破裂面稳定性，其破坏形式如图2-72所示。 整体失稳：一般采用瑞典圆弧滑动面条分法。稳定安全系数1.5。 深部破裂面稳定：德国Kranz的简易计算法 图2-73 P95,82,Ea,G,b,a,c,Q,d,E1,E1,G,Ea,Q,-,Tmax,83,5.4土层锚杆的施工,施工前的准备工作 钻孔 安放拉杆 压力灌浆 张拉和锚固 土锚的试验,84,施工前的准备工作 充分研究设计文件、地质水文资料、环境条件 编制施工组织设计 修建施工便道及排水沟，安装临时水、电线路，保证供水、排水和供电。 认真检查锚杆原材料型号、品种、规格，核对质检单，必要时进行材料性能试验。 进行技术交底，明确设计意图和施
36、工设计要求。 钻孔 钻孔机械的选择：回转式、螺旋、旋转冲击 钻孔方法的选择：干作业、水作业 成孔质量,85,安放拉杆 锚杆自由段的防腐和隔离 钢筋拉杆 钢丝束 钢绞线 插入锚杆时对中措施：定位器、撑筋环 压力灌浆 作用：形成锚固段、防止钢拉杆腐蚀、充填土层 中的孔隙和裂缝 灌浆液：水泥砂浆或水泥浆 灰砂比：1：11：2 ，水灰比0.380.45，水泥：#425 ，细骨料2mm 灌浆方法：一次灌浆，二次灌浆 图2-77,86,张拉和锚固 养护78天后，锚固段强度大于15Mpa并达到设计强度等级的75%以上后 张拉设备与预应力结构张拉所用设备相同，锚具选用与锚杆匹配。 张拉顺序 土锚的试验 基本试
37、验（极限抗拔力试验）：循环加、卸荷法，最大的试验荷载不宜超过锚杆体承载力标准值的0.9倍。 验收试验：拉拔试验 最大的试验荷载取到锚杆轴向受拉承载力设计值,87,6土钉墙和喷锚 P101,土钉墙的设计与施工 喷锚的设计与施工,88,6.1土钉墙的设计与施工,土钉墙的特点和适用范围 类型：钻孔注浆型、打入型、射入型 特点 安全可靠：整体刚度和稳定性、增强土体破坏的延性 缩短基坑施工工期 施工机具简单、易于推广 经济效益较好 局限性：天然“凝聚力”、坡面无水渗出、软土不宜 适用范围：,89,土钉墙的设计 土钉墙的构造要求：P103 土钉墙的设计计算： 内容： 开挖基坑的几何尺寸设计 土钉的几何尺寸
38、设计 土钉的抗拔力验算 土钉墙的整体稳定验算 土钉的抗拔力验算：图2-80土钉墙的整体稳定验算：条分法 图2-81,90,土钉墙的施工 施工流程：图2-82 几个问题： 分层分段开挖：高度、长度 喷射混凝土的作业要求：混凝土配合比、分段 面层中钢筋网的铺设 ： 验收：土钉抗拔力试验、喷层厚度及外观检查,91,6.2喷锚的设计与施工,特点和适用范围 原理：图2-83 特点： 造价低 工期缩短 占用空间小 安全可靠、稳定性好 适用范围：流砂、淤泥、厚杂填土、饱和软土等不良地质条件下的深基坑。,92,喷锚与土钉墙的不同之处： 构造 工作原理 适用范围 喷锚支护设计 方案设计的必要条件： 设计方法：
39、非支护条件下的边壁稳定性分析 计算确定支护的各项参数 支护条件下的边壁稳定性校核 喷锚支护施工,93,7.大体积混凝土结构施工,大体积混凝土结构的特点 混凝土裂缝 混凝土温度应力 防止混凝土温度裂缝的技术措施 大体积混凝土结构施工,94,7.1大体积混凝土结构的特点,大体积混凝土的定义 U.S.A: Japan: 新观点： 温差控制 施工：,95,7.2混凝土裂缝,裂缝的种类及产生原因 1.裂缝的种类 微观裂缝： 粘着裂缝， 水泥石裂缝， 骨料裂缝 宏观裂缝： 表面裂缝 贯穿裂缝 深层裂缝,96,2.产生原因 水泥水化热的影响 内外约束条件的影响 外界气温变化的影响 混凝土收缩的影响 混凝土塑
40、性收缩变形 混凝土的体积变形 控制裂缝开展的基本方法 “放”的方法： “抗”的方法： “放” 、“抗”结合的方法：后浇带法，跳仓打法，水平分层间歇法,97,7.3混凝土温度应力,结构中的温度场 大体积混凝土内部的最高温度是由浇筑温度、水泥水化热引起的温升和混凝土的散热温度三部分组成；在绝热条件下，是混凝土浇筑温度与水泥水化热之和和。 混凝土的绝热最高温升计算： 混凝土的最高温升计算：只考虑单位体积水泥用量及混凝土浇筑温度两个主要因素 水化热实测升降温曲线,98,温度应力的计算 1.计算温度应力的基本假定 高层建筑基础工程中的大体积混凝土的特点 混凝土强度级别较高，水泥用量较大，收缩变形大； 均
41、为配筋结构，配筋率较高，配筋对控制裂缝有利； 几何尺寸不是十分巨大，降温与收缩的共同作用是引起混凝土开裂的主要因素； 地基对混凝土底部的约束比坝基弱，地基是非刚性的； 控制裂缝的方法是依靠合理配筋、改进设计、采用合理的浇筑方案和浇筑后加强养护。 结论：均匀温差和均匀收缩 外约束力是主要的。,99,2.温度应力的计算H/L0.20、一维约束的大体积混凝土结构 浇筑在非刚性基底上的大体积混凝土的温度应力计算公式：考虑混凝土徐变引起的应力松弛：H/L0.20、二维约束的结构最大温度应力计算：,100,（1）Cx阻力系数，软粘土为0.010.03N/mm2砂质粘土为0.030.06N/mm2坚硬粘土为
42、0.060.10N/mm2Cx=Q/F （采用桩基时）当桩与结构铰接时：当桩与结构固接时：,101,（2）应力松弛系数S(t) 只考虑荷载持续时间、忽略混凝土龄期影响的松弛系数。其值见表3-2。 考虑荷载持续时间和混凝土龄期影响的松弛系数。其值见表3-3。 （3）一定龄期的混凝土弹性模量E(t) （4）结构计算温差T 混凝土各龄期收缩当量温差Ty(t)：Ty(t)=y(t) /（3-17）混凝土各龄期水泥水化热降温温差Tm ： 查表3-8 3-9 P151 Tm= T2+(T1-T2)/2（3-9）T1:计算法（3-11） 图表法（表3-6）T2：（3-16）,102,3.最大整浇长度（伸缩缝
43、间距）的计算由（3-4）推出：,103,4.其他各种情况下温度应力和整浇长度的计算（1）H/L0.20的结构：边缘干扰范围定为0.40L 图3-5查表3-11：m按照等效原理:用“计算墙体”的计算高度H代替H,104,（2）其他断面结构箱形断面结构： 单孔： 双孔：箱形断面结构的基础底板先期浇筑，侧墙和顶板后期浇筑： 单孔： 双孔：箱形断面结构的基础和侧墙已浇筑，后期浇筑顶板：,105,7.4防止混凝土温度裂缝的技术措施,水泥品种选择和用量控制 选用中热或低热的水泥品种 充分利用混凝土的后期强度 掺加外加料 掺加外掺剂 掺加外掺料 骨料的选择 粗骨料的选择 细骨料的选择 骨料质量的要求 控制混
44、凝土出机温度和浇筑温度 混凝土出机温度计算： 控制混凝土浇筑温度,106,加强养护，延缓混凝土降温速率 保湿、保温养护的作用： 适当材料覆盖： 蓄水养护： 热阻系数 蓄水深度： 提高混凝土的极限拉伸值：混凝土二次振捣 混凝土二次振捣的恰当时间（振动界限） 自身重力 国外：测定贯入阻力值 改进混凝土的搅拌工艺：二次投料的净浆裹石搅拌新工艺,107,改善边界约束和构造设计 合理分段浇筑 合理配筋 设置滑动层 设置应力缓和沟 设置缓冲层 避免应力集中 加强施工监测工作,108,7.5大体积混凝土结构施工,钢筋工程：数量多，直径大，分布密，上下 钢筋高差大 卡尺限位绑扎 设立支架支撑上层钢筋 模板工程
45、： 泵送混凝土对模板侧板压力计算 按我国现行有关规范计算： 混凝土结构工程施工及验收规范取两式中的较小者 借鉴外国经验：表3-18,109,侧模及支撑 垫层浇筑后其面层不可能在同一水平面上：小方木 模板的最后校正：三道拉杆 确保模板的整体刚度：三道统长横向围檩 确保模板的安全和稳定：模板外侧另加三道支撑 混凝土工程 施工平面布置 混凝土泵车的布置 防止泵送堵塞的措施 大体积混凝土的浇筑 混凝土浇筑方法 混凝土振捣 （图3-16） 混凝土的泌水处理和表面处理 泌水处理 （图3-17） 表面处理,110,高层建筑结构施工,高层建筑脚手架工程 高层建筑施工用起重运输机械 高层现浇混凝土结构模板工程
46、高层建筑混凝土工程施工 钢结构高层建筑施工,111,8.高层建筑脚手架工程,悬挑式脚手架 构造 计算 实例 附着升降式脚手架 形式和工作原理 构造、安装和使用 计算 悬吊式脚手架,112,8.1悬挑式脚手架,构造：斜拉式和下撑式 图4-1 三角式挑架：图4-2 挑梁 钢底梁 小横梁 压板 定位销,113,悬挑式脚手架的计算： 钢底梁的计算：简支梁 图4-6 抗弯强度计算 4-1 抗剪强度计算 4-2 局部承压计算 4-3 整体稳定验算 4-4 挠度计算 4-5 实例,114,三角挑架的计算 内力计算：验算挑梁拉弯强度:4-9 钢挑梁埋入验算:4-10 钢挑梁嵌固端混凝土局部承压验算:4-11
47、斜杆验算 强度:4-12 稳定性:4-13 斜杆焊缝验算:4-14,F,F,Nx,Ny,N,a,b,l,P,115,8.2附着升降式脚手架,形式和工作原理 套管式 整体提升式 互升降式 构造、安装和使用 构造要求： 架体结构：足够强度和刚度，构造合理 附着支承结构：安全可靠、适应与主体结构特点，防倾要求 升降动力装置：可靠 控制系统：保证同步升降 防坠安全装置：可靠 安装和使用的有关要求,116,计算 架体结构和附着支承结构按“概率极限状态设计法”计算：0SR 吊具、索具按机械设计的“容许应力设计法”计算：K 荷载： 恒载标准值 施工活荷载标准值 风荷载标准值：Wk=KzszW0 按“概率极限状态设计法”设计：4-18 4-19 吊具、索具荷载计算时：按表4-4荷载计算系数,
