(電大復(fù)習(xí))2016高層建筑施工小抄答案

高層建筑施工輔導(dǎo)材料： 第一章 深基坑施工 【內(nèi)容提要和學(xué)習(xí)指導(dǎo)】 1.1. 基坑排水、降水方法 在土方開(kāi)挖過(guò)程中，當(dāng)開(kāi)挖底面標(biāo)高低于地下水位的基坑 (或溝槽 )時(shí)，由于土的含水層被切斷，地下水會(huì)不斷滲入坑內(nèi)。地下水的存在，非但土方開(kāi)挖困難，費(fèi)工費(fèi)時(shí)，邊坡易于塌方，而且會(huì)導(dǎo)致地基被水浸泡，擾動(dòng)地基土，造成工程竣工后建筑物的不均勻沉降，使建筑物開(kāi)裂或破壞。因此，基坑槽開(kāi)挖施工中，應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)和地下水文情況，采取有效地降低地下水位措施，使基坑開(kāi)挖和施工達(dá)到無(wú)水狀態(tài)，以保證工程質(zhì)量和工程的順利進(jìn)行。 基 坑、溝槽開(kāi)挖時(shí)降低地下水位的方法很多，一般有設(shè)各種排水溝排水和用各種井點(diǎn)系統(tǒng)降低地下水位兩類(lèi)方法，其中以設(shè)明 (暗 )溝、集水井排水為施工中應(yīng)用最為廣泛、簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的方法，各種井點(diǎn)主要應(yīng)用于大面積深基坑降水。 1.1.1. 集水坑排水法 一、排水方法 集水坑排水的特點(diǎn)是設(shè)置集水坑和排水溝，根據(jù)工程的不同特點(diǎn)具體有以下幾種方法： 1明溝與集水井排水 2分層明溝排水 3深層明溝排水。 4暗溝排水 5利用工程設(shè)施排水 二、排水機(jī)具的選用 基坑排水廣泛采用動(dòng)力水泵，一般有機(jī)動(dòng)、電動(dòng)、真空 及虹吸泵等。選用水泵類(lèi)型時(shí)，一般取水泵的排水量為基坑涌水量的 1.5 2 倍。當(dāng)基坑涌水量 Q60 m3 h，多用離心式水泵。隔膜式水泵排水量小，但可排除泥漿水，選擇時(shí)應(yīng)按水泵的技術(shù)性能選用。當(dāng)基坑涌水量很小，亦可采用人力提水桶、手搖泵或水龍車(chē)等將水排出。 1.1.2. 井點(diǎn)降水法 在地下水位以下的含水豐富的土層中開(kāi)挖大面積基坑時(shí)，采用一般的明溝排水方法，常會(huì)遇到大量地下涌水，難以排干；當(dāng)遇粉 、細(xì)砂層時(shí)，還會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的翻漿、冒泥、流砂現(xiàn)象，不僅使基坑無(wú)法挖深，而且還會(huì)造成大量水土流失，使邊坡失穩(wěn)或附近地面出現(xiàn)塌陷，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)影響鄰近建筑物的安全。當(dāng)遇有此種情況出現(xiàn)，一般應(yīng)采用人工降低地下水位的方法施工。人工降低地下水位，常用的為各種井點(diǎn)排水方法，它是在基坑開(kāi)挖前，沿開(kāi)挖基坑的四周、或一側(cè)、二側(cè)埋設(shè)一定數(shù)量深于坑底的井點(diǎn)濾水管或管井，以總管連接或直接與抽水設(shè)備連接從中抽水，使地下水位降落到基坑底 0.5 1.0m 以下，以便在無(wú)水干燥的條件下開(kāi)挖土方和進(jìn)行基礎(chǔ)施工，不但可避免大量涌水、冒泥、翻漿，而且 在粉細(xì)砂、粉土地層中開(kāi)挖基坑時(shí)，采用井點(diǎn)法降低地下水位，可防止流砂現(xiàn)象的發(fā)生；同時(shí)由于土中水分排除后，動(dòng)水壓力減小或消除，大大提高了邊坡的穩(wěn)定性，邊坡可放陡，可減少土方開(kāi)挖量；此外由于滲流向下，動(dòng)水壓力加強(qiáng)重力，增加土顆粒間的壓力使坑底土層更為密實(shí)，改善了土的性質(zhì)；而且，井點(diǎn)降水可大大改善施工操作條件，提高工效加快工程進(jìn)度。但井點(diǎn)降水設(shè)備一次性投資較高，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用較大，施工中應(yīng)合理地布置和適當(dāng)?shù)匕才殴て冢詼p少作業(yè)時(shí)間，降低排水費(fèi)用。 井點(diǎn)降水方法的種類(lèi)有：?jiǎn)螌虞p型井點(diǎn)、多層輕型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)、電滲井點(diǎn)、管井 井點(diǎn)、深井井點(diǎn)、無(wú)砂混凝土管井點(diǎn)以及小沉井井點(diǎn)等。可根據(jù)土的種類(lèi)，透水層位置，厚度，土層的滲透系數(shù)，水的補(bǔ)給源，井點(diǎn)布置形式，要求降水深度，鄰近建筑、管線(xiàn)情況，工程特點(diǎn)，場(chǎng)地及設(shè)備條件以及施工技術(shù)水平等情況，作出技術(shù)經(jīng)濟(jì)和節(jié)能比較后確定，選用一種或兩種，或井點(diǎn)與明排綜合使用。表 1 為各種井點(diǎn)適用的土層滲透系數(shù)和降水深度情況。可供選用參考。 表 1各種井點(diǎn)的適用范圍 項(xiàng)次 井點(diǎn)類(lèi)別 土層滲透系數(shù)（ m/d） 降低水位深度（ m） 1 單層輕型井點(diǎn) 0.5 50 3-6 2 多層輕型井點(diǎn) 0.5 50 6-12 3 噴射井點(diǎn) 0.1 2 8 20 4 電滲井點(diǎn) 15 注：無(wú)砂混凝土管井點(diǎn)、小沉井井點(diǎn)適用于土層滲透系數(shù) 10-250m d，降水深度5-10m。 1.2. 邊坡穩(wěn)定 開(kāi)挖基坑時(shí)，如條件允許可放坡開(kāi)挖，與用支護(hù)結(jié)構(gòu)支擋后垂直開(kāi)挖比較，在許多情況下放坡開(kāi)挖比較經(jīng)濟(jì)。放坡開(kāi)挖要正確確定土方邊坡，對(duì)深度 5m 以?xún)?nèi)的基坑，土方邊坡的數(shù)值可從有關(guān)規(guī)范和文獻(xiàn)上查出，對(duì)深基坑的土方邊坡，有時(shí)則需通過(guò)邊坡穩(wěn)定 驗(yàn)算來(lái)確定，否則處理不當(dāng)就會(huì)產(chǎn)生事故。我國(guó)在深基坑邊坡開(kāi)挖方面發(fā)生過(guò)一些滑坡事故，有的雖然未滑坡，但產(chǎn)生了過(guò)大的變形，影響施工正常進(jìn)行。對(duì)于有支護(hù)結(jié)構(gòu)的深基坑，在進(jìn)行整體穩(wěn)定驗(yàn)算時(shí)，亦要用到邊坡穩(wěn)定驗(yàn)算的知識(shí)。 從理論上說(shuō)，研究土體邊坡穩(wěn)定有兩類(lèi)方法，一是利用彈性、塑性或彈塑性理論確定土體的應(yīng)力狀態(tài)，二是假定土體沿著一定的滑動(dòng)面滑動(dòng)而進(jìn)行極限平衡分析。 第一類(lèi)方法對(duì)于邊界條件比較復(fù)雜的土坡較難以得出精確解，國(guó)內(nèi)外許多人在這方面進(jìn)行不少研究工作，也取得一些進(jìn)展，近年來(lái)還可采用有限單元法，根據(jù)比較符合實(shí)際情況的 彈塑性應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，分析土坡的變形和穩(wěn)定，一般稱(chēng)為極限分析法。 第二類(lèi)方法是根據(jù)土體沿著假想滑動(dòng)面上的極限平衡條件進(jìn)行分析，一般稱(chēng)為極限平衡法。在極限平衡法中，條分法由于能適應(yīng)復(fù)雜的幾何形狀、各種土質(zhì)和孔隙水壓力，因而成為最常用的方法。條分法有十幾種，其不同之處在于使問(wèn)題靜定化所用的假設(shè)不同，以及求安全系數(shù)方程所用的方法不同。 1.3. 基坑土方開(kāi)挖 高層建筑基坑工程的土方開(kāi)挖，在設(shè)法解決了地下水和邊坡穩(wěn)定問(wèn)題之后，還要解決土方如何開(kāi)挖的問(wèn)題，即選用什么方法、什么機(jī)械、如何組織施工等一系 列問(wèn)題。 在基坑土方開(kāi)挖之前，要進(jìn)行詳細(xì)的施工準(zhǔn)備工作，在開(kāi)挖施工過(guò)程中要考慮開(kāi)挖方法和人工開(kāi)挖和機(jī)械開(kāi)挖的配合問(wèn)題，開(kāi)挖后還要考慮對(duì)一些特殊地基的地基處理問(wèn)題。 1.3.1. 施工準(zhǔn)備工作 基坑開(kāi)挖的施工準(zhǔn)備工作一般包括以下幾方面內(nèi)容： 1查勘現(xiàn)場(chǎng)，摸清工程實(shí)地情況。 2按設(shè)計(jì)或施工要求標(biāo)高整平場(chǎng)地。 3做好防洪排洪工作。 4設(shè)置測(cè)量控制網(wǎng)。 5設(shè)置就緒基坑施工用的臨時(shí)設(shè)施。 1.3.2. 機(jī)械和人工開(kāi)挖 在開(kāi)挖施工過(guò)程中人工開(kāi)挖和機(jī)械開(kāi)挖的配合 問(wèn)題一般要遵循以下幾條原則和方法： 1對(duì)大型基坑土方，宜用機(jī)械開(kāi)挖，基坑深在 5m 內(nèi)，宜用反鏟挖土機(jī)在停機(jī)面一次開(kāi)挖，深 5m 以上宜分層開(kāi)挖或開(kāi)溝道用正鏟挖土機(jī)下入基坑分層開(kāi)挖，或設(shè)置鋼棧橋，下層土方用抓斗挖土機(jī)在棧橋上開(kāi)挖，基境內(nèi)配以小型推土機(jī)堆集土。對(duì)面積很大、很深的設(shè)備基礎(chǔ)基坑或高層建筑地下室深基坑，可采用多層同時(shí)開(kāi)挖方法，土方用翻斗汽車(chē)運(yùn)出。 2為防止超挖和保持邊坡坡度正確，機(jī)械開(kāi)挖至按近設(shè)計(jì)坑底標(biāo)高或邊坡邊界，應(yīng)預(yù)留 8050cm 厚土層，用人工開(kāi)挖和修坡。 3人工挖土，一般采取分層分段均衡往下開(kāi) 挖，較深的坑 (槽 )，每挖 1m左右應(yīng)檢查邊線(xiàn)和邊坡，隨時(shí)糾正偏差。 4對(duì)有工藝要求，深入基巖面以下的基坑，應(yīng)用邊線(xiàn)控制爆破方法松爆后再挖，但應(yīng)控制不得震壞基巖面及邊坡。 5如開(kāi)挖的基坑 (槽 )深于鄰近建筑基礎(chǔ)時(shí)，開(kāi)挖應(yīng)保持一定的距離和坡度，以免在施工時(shí)影響鄰近建筑基礎(chǔ)的穩(wěn)定。如不能滿(mǎn)足要求，應(yīng)采取在坡腳設(shè)擋墻或支撐進(jìn)行加固處理。 6挖土?xí)r注意檢查基坑底是否有古墓，洞穴，暗溝或裂隙、斷層 (對(duì)巖石地基 )存在，如發(fā)現(xiàn)跡象，應(yīng)及時(shí)匯報(bào)，并進(jìn)行探查處理。 7棄土應(yīng)及時(shí)運(yùn)出，如需要臨時(shí)堆土，或留作回填土，堆土坡角至 坑邊距離應(yīng)按挖坑深度，邊坡坡度和土的類(lèi)別確定，干燥密實(shí)土不小于 3m，松軟土不小于 5m。 8基坑挖好后，應(yīng)對(duì)坑底進(jìn)行抄平，修整。如挖坑時(shí)有小部分超挖，可用素土、灰土或礫石回填夯實(shí)至與地基土基本相同的密實(shí)度。 9為防止坑底擾動(dòng)，基坑挖好后應(yīng)盡量減少暴露時(shí)間，及時(shí)進(jìn)行下一道工序的施工，如不能立即進(jìn)行下一工序時(shí)，應(yīng)預(yù)留 1530cm 厚覆蓋土層，待基礎(chǔ)施工時(shí)再挖去。 1.3.3. 地基局部處理 對(duì)于基坑開(kāi)挖過(guò)程中或開(kāi)挖后遇到特殊地基問(wèn)題要進(jìn)行地基局部處理，以下介紹了幾種特殊地基的局部處理方法。 一、 坑 (填土，淤泥，墓穴 )的處理 1 若松土坑在基槽中，且較小時(shí)， 將坑中軟弱虛土挖除，使坑底見(jiàn)天然土為止，然后采用與坑底的天然土壓塑性相近的土抖回填，當(dāng)天然土為砂土?xí)r，用砂或級(jí)配砂回填，天然土為較密實(shí)的粘性土，則用 3:7灰土分層夯實(shí)回填，天然土為中密可塑的粘性土或新近沉積粘性土，可用 1:9或 2:8灰土分層夯實(shí)回填。 2 若松土境較大且超過(guò)基槽邊沿時(shí)，因各種條件限制，坑 (槽 )壁挖不到天然土層時(shí)，可將該范圍內(nèi)的基槽適當(dāng)加寬，用砂土或砂石回填時(shí)，基槽每邊均應(yīng)按 l1:h1=1:1坡度放寬，用 l:9 或 2:8 灰土回填 時(shí)，基槽每邊均應(yīng)按 l1:h1=0.5:1 坡度放寬，用3:7 灰土回填時(shí)，如坑的長(zhǎng)度 2m，基槽可不放寬，但灰土與槽壁接觸處應(yīng)夯實(shí)。 3 若松土坑較大且長(zhǎng)度超過(guò) 5m 時(shí)，將坑中軟弱土挖去，如坑底土質(zhì)與一般槽底土質(zhì)相同，可將基礎(chǔ)落深，做 1:2 踏步與兩端 相接，每步不高于 50cm，長(zhǎng)度不小子 100cm，如深度較大，用灰土分層回填夯實(shí)至坑 (槽 )底一平。 4 若松土坑較深，且大于槽寬或 1.5m 時(shí)，槽底處理完后，還應(yīng)適當(dāng)考慮是否需要加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，常用的加強(qiáng)辦法是；在灰土基礎(chǔ)上 l 2皮磚處（或混凝土基礎(chǔ)內(nèi)）、防潮層下 1 2 皮磚處及首層頂板處各配置 3 4根 8 12鋼筋，跨過(guò)該松土坑兩端各 1m。 5 對(duì)地下水位較高的松土坑，將坑 (槽 )中軟弱的松土挖去后，再用砂土或混凝土回填 二、 井或土井的處理 1 水井，在基礎(chǔ)附近將水位降低到可能限度，用中，粗砂及塊石，卵石或碎磚等夯填到地下水位以上 50cm如有磚砌井圈時(shí)，應(yīng)將磚井圈拆除至坑（槽）底以下 1m 或更多些， 然后用素土或灰土分層夯實(shí)回填至基底 (或地坪底 )。 2 桔井在距基礎(chǔ)邊沿 5m以?xún)?nèi)，先用素土分層夯實(shí)，回填到地坪下 1.5m 處，將井壁四周磚圈拆除或松軟部分挖去，然后用素土或灰土分層 夯實(shí)回填。 3 枯井在基礎(chǔ)下，條形基礎(chǔ) 3B 或柱基 2B范圍內(nèi)先用素土分層夯實(shí)，回填到基礎(chǔ)底下 2m 處，將井壁四周較軟部分挖去，有磚井圈時(shí)，將磚按規(guī)定拆除，熱后用素土或灰土分層夯實(shí)回 4 井在房屋轉(zhuǎn)角處，但基礎(chǔ)壓在井上部分不多時(shí) 除按以上辦法回填處理外，還應(yīng)對(duì)基礎(chǔ)加強(qiáng)處理，如在上部設(shè)鋼筋混凝土板跨越。當(dāng)影響不大時(shí)，可采用從基礎(chǔ)中挑梁的辦法。 5 井在房屋轉(zhuǎn)角處，且基礎(chǔ)壓在井上部分較多用挑梁的辦法較困難或不經(jīng)濟(jì)時(shí)，則可將基礎(chǔ)沿墻長(zhǎng)方向向外延長(zhǎng)出去，使延長(zhǎng)部分落在天然土上，并使落在天然土上的基礎(chǔ)總面積，不小于井圈范 圍內(nèi)原有基礎(chǔ)的面積，同時(shí)在墻內(nèi)適當(dāng)配筋或用鋼筋混凝土梁加。 6 井巳淤填，但不密實(shí)可用大塊石將下面軟土擠緊，再用上述辦法回填處理，若井內(nèi)不能夯填密實(shí)時(shí)，則可在井磚圈上加鋼筋混凝土蓋封口，上部再回填處。 三、 局部軟硬 (高差 )地基的處理 1 若基礎(chǔ)下局部遇基巖、舊墻基、老灰土、大塊石或構(gòu)筑物 盡可能挖除，以防建筑物由于局部落于較硬物上造成不均勻沉降而建筑物開(kāi)裂，或?qū)?jiān)硬物鑿去 30 50cm深，再回填土砂混合物夯實(shí)。 2 若基礎(chǔ)部分落于基巖或硬土層上，部分落于軟弱土層上。 采取在軟土層上作混凝土或砌塊石支承墻 (或 支墩 )，或現(xiàn)場(chǎng)灌注樁直至基巖。基礎(chǔ)底板配適當(dāng)鋼筋，或?qū)⒒A(chǔ)以下基巖鑿去 30 50cm 深，填以中、粗砂或土砂混合物作墊層，使能調(diào)整巖土交界部位地基的相對(duì)變形，避免應(yīng)力集中出現(xiàn)裂縫，或采取加強(qiáng)基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)的剛度、來(lái)克服地基的不均勻變形。 3 若基礎(chǔ)落于高差較大的傾斜巖層上，部分基礎(chǔ)落于基巖上，部分基礎(chǔ)懸空。 則應(yīng)在較低部分基巖上作混凝土或砌塊石支承墻 (墩 )，中間用素土分層夯實(shí)回填，或?qū)⑤^高部分巖層鑿去、使基礎(chǔ)底板落在同一標(biāo)高上，或在較低部分基巖上用低標(biāo)號(hào)混凝土或毛石混凝土填充。 四、 橡皮土，古河、古湖泊的處 理 1 橡皮土處理：地基局部含水量很大趨近于飽和，夯拍后使地基土變成有顫動(dòng)感覺(jué)的“橡皮土”。地基處理方法避免直接夯拍，可采用晾槽或摻石灰粉的辦法降低土的含水量。如已出現(xiàn)橡皮土，可鋪填一層碎磚或碎石將土擠緊，或?qū)㈩潉?dòng)部分的土挖除，填以砂土或級(jí)配砂石夯實(shí)。 2天然古河、古湖泊處理 根據(jù)其成因，有年代久遠(yuǎn)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期大氣降水及自然沉實(shí)，土質(zhì)較為均勻、密實(shí)，含水量 20%左右，含雜質(zhì)較少的古河、古湖泊。有年代近的土質(zhì)結(jié)構(gòu)較松散，含水量較大的、含較事碎塊，有有機(jī)物的古河、古湖泊對(duì)年代久遠(yuǎn)的古何，古湖泊，土的承載力不低于相接天然土的，可不處理對(duì)年代近的古河、古湖泊則應(yīng)將松散含水量大的土挖除，視情況用素土或灰土分層夯實(shí)，或采用加固地基的措施。 3 人工古河，古湖泊處理分老填土和薪填土，老填土為長(zhǎng)期生括填積而成，內(nèi)含有磚瓦碎塊，草木灰等雜物，土質(zhì)較均勻、密實(shí)，穩(wěn)定。新填土形成時(shí)間短，沉降未穩(wěn)定，土中含有較多的磚瓦碎塊、草木灰，爐渣譬，結(jié)構(gòu)松散不均勻，含水量一般大于 20%。老填土如承量力不低于同一地區(qū)天然土，可不予處理。新填土要將填土挖除，用素土或灰土分層夯實(shí)回填，或采用加固地基的措施。 五、 流砂的處理 流砂現(xiàn)象，形成原因及處理 方法 基坑開(kāi)挖深于地下水位 0.5m 以下時(shí)，在坑內(nèi)抽水，有時(shí)坑底的土?xí)闪鲃?dòng)狀態(tài)，隨地下水涌起，邊挖邊冒，無(wú)法挖深的現(xiàn)象稱(chēng)為流沙，當(dāng)坑外水位高于坑內(nèi)抽水后的水位，坑外水壓向境內(nèi)移動(dòng)的動(dòng)水壓力大于土顆粒的浸水浮重時(shí)，使土粒懸浮失去穩(wěn)定，隨水沖入坑內(nèi)，從坑底涌起或兩側(cè)涌入，變成流動(dòng)狀態(tài)。如施工時(shí)強(qiáng)挖，抽水愈探，動(dòng)水壓力就愈大，流砂就愈嚴(yán)重。產(chǎn)生流砂的條件是，水力坡度愈大或砂土空隙度愈大，愈易形成流砂，砂土的滲透系數(shù)愈小，排水性能愈差時(shí)，愈易形成流砂，砂土中含有較多的片狀礦物，如云母、綠泥石等，易形成流砂。采取措施 的方法是“減小或平衡動(dòng)水力”，使坑底土顆粒穩(wěn)定，不受水壓干擾。常用處理方糖有， a安排在枯水期施工，使最高的地下水位不高于坑底 0.5m； b. 采取水中挖土，即不抽水或少抽水，使基坑內(nèi)水壓與坑外水壓基本平衡，縮小水頭差距； c. 對(duì)于較重要或流砂嚴(yán)重的工程，可采用井點(diǎn)人工降低地下水位方法，將基坑和附近的地下水位降低至坑底以下，使坑底土面保持無(wú)水狀態(tài)；d. 沿基坑周?chē)虬鍢?，使深入到不透水層，以阻擋坑外水向坑?nèi)壓入，減小坑內(nèi)動(dòng)水壓力涌上。 1.4. 基坑支護(hù)體系的選型 作為保證基坑開(kāi)挖穩(wěn)定的支護(hù)體系 包括擋墻和支撐兩部分，其中擋墻的主要作用是擋土，而支撐的作用是保證結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定，若擋墻結(jié)構(gòu)足夠強(qiáng)，能夠滿(mǎn)足開(kāi)挖施工穩(wěn)定的要求，該支護(hù)體系中可以不設(shè)支撐構(gòu)件，否則應(yīng)當(dāng)增加支撐構(gòu)件（或結(jié)構(gòu)）。對(duì)于支護(hù)體系組成中任何一部分的選型不當(dāng)或產(chǎn)生破壞，都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)支護(hù)體系的失敗。因此，對(duì)擋墻和支撐都應(yīng)給予足夠的重視。 1.4.1. 擋墻的選型 工程中常用的擋墻結(jié)構(gòu)有下列一些型式： 1 鋼板樁 2 鋼筋棍凝土板樁 3 鉆孔灌注樁擋墻 4 H 型鋼支柱 (或鋼筋混凝土樁支柱 )、木擋板支護(hù)墻 5 地下連續(xù)墻 6 深 層攪拌水泥土樁擋墻 7 旋噴樁帷幕墻 除上述者外，還有用人工挖孔樁 (我國(guó)南方地區(qū)應(yīng)用不少 )、預(yù)制打入鋼筋混凝土樁等作為支護(hù)結(jié)構(gòu)擋墻的。 支護(hù)體系擋墻的選型，涉及技術(shù)因素和經(jīng)濟(jì)因素，要從滿(mǎn)足施工要求、減少對(duì)周?chē)牟焕绊?、施工方便、工期短、?jīng)濟(jì)效益好等幾方面，并經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后方可加以確定，而且支護(hù)結(jié)構(gòu)擋墻選型要與支撐選型、地下水位降低、挖土方案等配套研究確定。 1.4.2. 支撐結(jié)構(gòu)的選型 當(dāng)基坑深度較大，懸臂的擋墻在強(qiáng)度和變形方面不能滿(mǎn)足要求時(shí)，即需增設(shè)支撐系統(tǒng)。支撐系統(tǒng)分兩類(lèi)：基坑內(nèi)支撐和 基坑外拉錨?；油饫^又分為頂部拉錨與土層錨桿拉錨，前者用于不太深的基坑，多為鋼板樁，在基坑頂部將鋼板樁擋墻用鋼筋或鋼絲繩等拉結(jié)錨固在一定距離之外的錨樁上。土層錨桿錨固多用于較深的基坑，具體詳見(jiàn)“土層錨桿”一章。 以下為常用的幾種支撐形式： 1 錨拉支撐 2 斜柱支撐 3 短樁橫隔支撐 4 鋼結(jié)構(gòu)支護(hù) 5 地下連續(xù)墻支護(hù) 6 地下連續(xù)墻錨桿支護(hù) 7 擋土護(hù)坡樁支撐 8 擋土護(hù)坡樁與錨桿結(jié)合支撐 9 板樁中央橫頂支撐 10 板樁中央斜頂支撐 11 分層板樁支撐 1.5. 擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)體系計(jì)算 由于土 體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性及土參數(shù)的離散性或不確定性，使得擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)體系承受的荷載的分布規(guī)律比較復(fù)雜，因此要想達(dá)到跟上部結(jié)構(gòu)相同的計(jì)算精度是比較困的，難甚至說(shuō)是不可能的。 近年來(lái)各國(guó)都有不同的計(jì)算方法和規(guī)范規(guī)定，但計(jì)算方法差異很大，用不同的計(jì)算方法，對(duì)擋土結(jié)構(gòu)如樁長(zhǎng)，彎距，拉桿荷載等計(jì)算，其結(jié)果相差可達(dá) 50，因?yàn)閾跬两Y(jié)構(gòu)的計(jì)算，不但涉及到計(jì)算理論和計(jì)算方法，還涉及到土的性質(zhì)，水位高低，挖土深度，地面荷載和鄰近建筑物等諸多因素，設(shè)計(jì)計(jì)算是比較復(fù)雜的。在我國(guó)還沒(méi)有設(shè)計(jì)計(jì)算規(guī)范，因此，一個(gè)比較安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)合理的擋土支 護(hù)設(shè)計(jì)，必須要求設(shè)計(jì)人員研究各種客觀(guān)條件，掌握一些經(jīng)驗(yàn)資料和試驗(yàn)研究資料，綜合運(yùn)用計(jì)算理論和方法來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，就能得到比較合理的結(jié)果。 1.6. 鋼板樁結(jié)構(gòu)施工 鋼板樁作為建造水上、地下構(gòu)筑物或基礎(chǔ)，施工中的圍護(hù)結(jié)構(gòu)。由于它具有強(qiáng)度高，結(jié)合緊密、不漏水性好，施工簡(jiǎn)便，速度快，可減少基坑開(kāi)挖土方量，對(duì)臨時(shí)工程可以多次重復(fù)使用等特點(diǎn)，因而廣泛用于地下深基礎(chǔ)作防水、圍堰，坑壁支撐。 1.6.1. 鋼板樁的型式及適用范圍 鋼板樁基本上分為平板型和波浪型兩類(lèi)，每類(lèi)又有多種。平板型板樁墻防水和承受軸向力的性能良好，易于打人土中，但側(cè)向的抗彎強(qiáng)度較低，僅用于地基土質(zhì)較好、基坑深度不大的工程上，深度較大的基坑應(yīng)用防水和抗彎性能較好的波浪型或組合式截面的鋼板樁。 每塊鋼板樁的兩側(cè)邊緣都作成相互連鎖的型式，使相鄰的樁與樁之間彼此緊密結(jié)合。鎖口有互握式和握裹式兩種，互握式鎖口間隙較大，其轉(zhuǎn)角可達(dá) 24，可構(gòu)成曲線(xiàn)形的板樁墻，同時(shí)不透水性較好，握裹式鎖口較緊密，轉(zhuǎn)角只允許 10 15。 鋼板樁運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)后，應(yīng)進(jìn)行檢查、分類(lèi)，編號(hào)。鋼板樁鎖口應(yīng)以一塊長(zhǎng)約 1.52.0m，而鎖口合乎標(biāo)準(zhǔn)的同型板樁做通過(guò)檢查， 凡鎖口不合，應(yīng)進(jìn)行修正合格后再用。 板樁根據(jù)有無(wú)錨碇結(jié)構(gòu)，又分無(wú)錨板樁和有錨板樁兩類(lèi)。無(wú)錨板樁用于較淺基坑，依靠入土部分的土壓力維持板樁的穩(wěn)定，有錨板樁是在上部用外側(cè)拉錨或內(nèi)側(cè)支撐加以固定的。 1.6.2. 打樁機(jī)械設(shè)備選擇 打鋼板樁所用機(jī)械的選擇與其他樁施工相似。但以采用三支點(diǎn)導(dǎo)桿式履帶打樁機(jī)較為理想，因它穩(wěn)定性好，行走方便、導(dǎo)桿可作水平，垂直和前后調(diào)節(jié)，便于每塊板樁隨時(shí)校正。 樁錘應(yīng)根據(jù)板樁打入阻力進(jìn)行選擇。由于板樁有端部阻力、側(cè)面摩擦力和鎖口阻力等，這些都會(huì)消耗一部分錘擊能量，因 此樁錘不宜選擇過(guò)重，否則樁頭部因過(guò)大錘擊力而引起縱向彎曲，使板樁打入困難。錘重一般約為鋼板樁重量的兩倍。樁錘常用的有落錘、蒸汽錘，柴油錘和振動(dòng)錘等。振動(dòng)錘是以振動(dòng)體上下振動(dòng)而使板樁沉入，貫人效果好，但振動(dòng)會(huì)使鋼板樁鎖口的咬合和周?chē)馏w受到影響。樁錘選擇還應(yīng)考慮錘體外形尺寸，其寬度不大于組合打入塊數(shù)的寬度之和。 1.6.3. 打樁方式的選擇 打樁方式通常有表 2 所示幾種。 鋼板樁打設(shè)方式選擇 表 2 1.6.4. 鋼板樁的打設(shè) 1打設(shè)前的準(zhǔn)備工作 (1)鋼板樁準(zhǔn)備 (2)圍檁支架安裝 (3)轉(zhuǎn)角樁的制作 2打樁流水段的劃分 封閉式板樁施工，要解決的重要矛盾是不用異形樁而能實(shí)現(xiàn)封閉合攏。選擇的流水段越長(zhǎng)，則合攏點(diǎn)越少，其累積偏差也就越大，軸線(xiàn)位移相應(yīng)也大，為了減少打入累積偏差和使軸線(xiàn)位移正確，應(yīng)采用縮短流水線(xiàn)長(zhǎng)度，增加合攏點(diǎn)，同時(shí)采取先邊后角的打法，可保證端面相對(duì)距離，不影響墻內(nèi)圍檁支撐的安裝精度，對(duì)于打樁累 積偏差可在轉(zhuǎn)角外作軸線(xiàn)修正。 3鋼板樁打設(shè) 先用吊車(chē)將鋼板樁吊至插樁點(diǎn)進(jìn)行插樁，插樁時(shí)鎖口對(duì)準(zhǔn)， 每插入一塊即套上樁帽(圖 1-29)上端加硬木墊，輕輕錘擊數(shù)下，為保證樁的垂直度，應(yīng)用兩臺(tái)經(jīng)緯儀加以控制。為防止鎖口中心線(xiàn)平面位移，可在打樁行進(jìn)方向的鋼板樁鎖口處設(shè)卡板，阻止板樁位移，同時(shí)在圍檁上預(yù)先標(biāo)出每塊鋼板樁的位置，以便隨時(shí)檢查糾正。打樁開(kāi)始的一、二塊鋼板樁的打設(shè)位置和方向要確保精度，以起導(dǎo)向樣板的作用，故每人土 1m測(cè)量一次，打至預(yù)定深度后立即用鋼筋或鋼板與圍檁支架臨時(shí)電焊固定。 鋼板樁打人時(shí)如出現(xiàn)傾斜和鎖口結(jié)合部有空隙，到最后封閉合攏時(shí)有偏差，一般用異形樁 (上寬下窄或?qū)挾却笥诨蛐∮跇?biāo)準(zhǔn)寬度的板樁 )，當(dāng) 異形樁加工困難時(shí)，則用軸線(xiàn)修正法進(jìn)行而不用異形樁。 4鋼板樁施工常遇問(wèn)題的分析及處理。 鋼板樁施工中經(jīng)常會(huì)遇到傾斜、扭轉(zhuǎn)、共連和水平伸長(zhǎng)等問(wèn)題，對(duì)于這些問(wèn)題的處理方法如下： （ 1）傾斜（板樁頭部向樁行進(jìn)方向傾斜），產(chǎn)生的主要原因是由于打樁行進(jìn)方向板樁慣入阻力小?？刹捎糜娩摻z繩拉住樁身，邊拉邊打，逐步糾正的處理方法，同時(shí)在施工過(guò)程中要用儀器隨時(shí)檢查、控制和糾正。 （ 2）扭轉(zhuǎn)，該現(xiàn)象產(chǎn)生的主要原因是因?yàn)殇摪鍢吨g的連接采用的是鉸接鎖口，防止這種現(xiàn)象的方法是 )在打樁行進(jìn)方向用卡板鎖住板樁的前鎖口，在鋼板樁與圍檁之間的兩邊空隙內(nèi)，設(shè)一只定榫滑輪支架，制止板樁下沉中的轉(zhuǎn)動(dòng)，在兩塊板樁鎖口扣搭處的兩邊，用墊鐵和木榫填實(shí)。 （ 3）共連（打板樁時(shí)和已打入的鄰樁一起下沉），該現(xiàn)象產(chǎn)生的原因是鋼板樁傾斜彎曲，使槽口阻力增加，處理措施是及時(shí)糾正發(fā)生板樁傾斜，把發(fā)生共連的樁和其它已打好的樁一塊或數(shù)塊用角鐵電焊臨時(shí)固定。 （ 4）水平伸長(zhǎng) (沿打樁行進(jìn)方向長(zhǎng)度增加 )，該現(xiàn)象主要是由于鋼板樁鎖口扣搭處有 1cm 空隙，因此該現(xiàn)象屬正常現(xiàn)象，但設(shè)計(jì)時(shí)要考慮水平伸長(zhǎng)值，可在軸線(xiàn)修正時(shí)加以糾正。 1.7. 支護(hù)結(jié)構(gòu)的監(jiān)測(cè) 支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè) 計(jì)，雖然根據(jù)地質(zhì)勘探資料和使用要求進(jìn)行了較詳細(xì)的計(jì)算，但由于土層的復(fù)雜性和離散性，勘探提供的數(shù)據(jù)常難以代表土層的總體情況，土層取樣時(shí)的擾動(dòng)和試驗(yàn)誤差亦會(huì)造成偏差；荷載和設(shè)計(jì)計(jì)算中的假定和簡(jiǎn)化會(huì)造成誤差；挖土和支撐裝拆等施工條件的改變，突發(fā)和偶然情況等隨機(jī)因素等亦會(huì)造成誤差。為此，支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算的內(nèi)力值與結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀況往往難以準(zhǔn)確的一致。所以，在基坑開(kāi)挖與支護(hù)結(jié)構(gòu)使用期間，對(duì)較重要的支護(hù)結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過(guò)對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)和周?chē)h(huán)境的監(jiān)測(cè)，能隨時(shí)掌握土層和支護(hù)結(jié)構(gòu)的變化情況，以及鄰近建筑物、地下管線(xiàn)和道路的 變形情況，將觀(guān)測(cè)值與設(shè)計(jì)計(jì)算值對(duì)比和進(jìn)行分析，隨時(shí)采取必要的技術(shù)措施，以保證在不造成危害的條件下安全的進(jìn)行施工。支護(hù)結(jié)構(gòu)和周?chē)h(huán)境的監(jiān)測(cè)的重要性，正被越來(lái)越多的建設(shè)和施工單位所認(rèn)識(shí)，它作為基坑開(kāi)挖和支護(hù)結(jié)構(gòu)工作期間的一項(xiàng)技術(shù)，已被列入支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 1.7.1. 支護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目與監(jiān)測(cè)方法 基坑和支護(hù)結(jié)構(gòu)的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，根據(jù)支護(hù)結(jié)構(gòu)的重要程度、周?chē)h(huán)境的復(fù)雜性和施工的要求而定。要求嚴(yán)格則監(jiān)測(cè)項(xiàng)目增多，否則可減之，表 3 所列的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目為重要的支護(hù)結(jié)構(gòu)所需監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目，對(duì)其他支護(hù)結(jié)構(gòu)可參照之增減。 高層建 筑施工輔導(dǎo)材料： 第三章 土層錨桿 【內(nèi)容提要和學(xué)習(xí)指導(dǎo)】 1.1. 土層錨桿的發(fā)展與應(yīng)用 土層錨桿 (亦稱(chēng)土錨 )是一種新型的受拉桿件，它的一端與支護(hù)結(jié)構(gòu)等聯(lián)結(jié)，另一端錨固在土體中，將支護(hù)結(jié)構(gòu)和其他結(jié)構(gòu)所承受的荷載（側(cè)向的土壓力、水壓力以及水上浮力和風(fēng)力帶來(lái)的傾覆力等）通過(guò)拉桿傳遞到處于穩(wěn)定土層中的錨固體上，再由錨固體將傳來(lái)的荷載分散到周?chē)€(wěn)定的土層中去。 錨桿打入地下后，為了發(fā)揮錨桿鋼索應(yīng)力、減少變形，可采用預(yù)加應(yīng)力的方法，同時(shí)打入地下的錨桿通過(guò)早期張拉，對(duì)地基錨桿預(yù)加應(yīng)力也是對(duì)錨桿在土層中或巖 層中的一次荷載試驗(yàn)。 土層錨桿是在巖石錨桿的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的， 1958 年原聯(lián)邦德國(guó)的 KarlBauer 公司在深基坑開(kāi)挖中，為固定擋土墻首次在非粘性土層中采用了土層錨桿。土層錨桿技術(shù)近三十年來(lái)得到迅猛的發(fā)展，目前它已成為現(xiàn)代建筑技術(shù)的重要組成部分?，F(xiàn)代的土層錨桿技術(shù)已能施工長(zhǎng)達(dá) 50m的錨桿，在粘性土中最大錨固力可達(dá) 1000kN，在非粘性土中可達(dá) 2500kN。 隨著我國(guó)工程建設(shè)的不斷發(fā)展，深基礎(chǔ)工程日漸增多。尤其是當(dāng)深基坑鄰近已有建筑物和構(gòu)筑物、交通干線(xiàn)或地下管線(xiàn)時(shí)，深基坑難以放坡開(kāi)挖，或基坑寬度較大、較深 ，對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)采用內(nèi)支撐的方法不經(jīng)濟(jì)或不可能。在這種情況下采用土層錨桿支承支護(hù)結(jié)構(gòu) (鋼板樁、地下連續(xù)墻、灌注樁等 )，維護(hù)深基坑的穩(wěn)定，對(duì)簡(jiǎn)化支撐、改善施工條件和加快施工進(jìn)度能起很大的作用。我國(guó)除了在湘黔鐵路和北京、天津的地下鐵道施工中應(yīng)用過(guò)土層錨桿外，在高層建筑等深基礎(chǔ)工程施工中的應(yīng)用日漸增多，取得了較好的效果，曾被我國(guó)建設(shè)部列為“八五”科技成果推廣計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目。土層錨桿的應(yīng)用由非粘性土層發(fā)展到粘性土層。在高含水量、高壓縮性的松散粘土層中是否能夠應(yīng)用，一直是大家關(guān)心的問(wèn)題。我國(guó)沿海一帶多為沖積性平原，土層以淤 泥質(zhì)粘土和粉質(zhì)粘土為主，含水量往往高達(dá) 40 60以上，呈軟塑甚至流塑狀態(tài)，在這樣的土層中可否應(yīng)用土層錨桿，過(guò)去沒(méi)有先例。近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)過(guò)試驗(yàn)研究，已初步掌握了在這種軟粘土中的土層錨桿的承載能力和施工工藝，并成功地應(yīng)用于工程建設(shè)中，對(duì)發(fā)展土層錨桿技術(shù)做出于貢獻(xiàn)。 1.2. 土層錨桿的構(gòu)造 1.2.1. 錨桿的類(lèi)型 錨桿用于地基有三種基本類(lèi)型。第一種類(lèi)型錨桿由圓柱形注漿體和鋼筋或鋼索構(gòu)成，如圖 1(a)所示，孔內(nèi)注水泥漿，水泥砂漿或其他化學(xué)注液。適用于拉力不高，臨時(shí)性錨桿以及巖石性錨 桿。 圖 1 三種錨桿類(lèi)型 第二種錨桿類(lèi)型為擴(kuò)大的圓柱體，注入壓力灌漿液而形成，適用于粘性土和無(wú)粘性土，當(dāng)拉力要求較大時(shí)采取較高的壓力進(jìn)行注漿。在粘性土中形成較小擴(kuò)大區(qū)，在無(wú)粘性 土中，可得到較大擴(kuò)大區(qū)。如圖 1(b)所示。 第三種錨桿類(lèi)型是采用特殊的擴(kuò)孔裝置在孔眼內(nèi)長(zhǎng)度方向擴(kuò) 1 個(gè)或幾個(gè)擴(kuò)孔圓柱體 如圖 1(c)所示。這類(lèi)錨桿要有特制機(jī)械擴(kuò)孔裝置，通過(guò)中心桿壓力將擴(kuò)張式刀具緩緩張開(kāi)刮土。在粘性土和砂土中都適用，可以達(dá)到較高的拉攏力。 1.2.2. 錨桿構(gòu)造 1錨桿的組成 錨桿由錨頭、鋼拉桿 (鋼索 )、塑料套管定位分隔器 (鋼鉸線(xiàn)用 )以及水泥砂漿等組成，它與擋土樁墻聯(lián)結(jié)構(gòu)成支護(hù)結(jié)構(gòu)，圖 2為錨桿與地下墻聯(lián)結(jié)構(gòu)造圖。 圖 2錨桿構(gòu)造圖 2錨桿的錨頭，鋼材及附件 錨桿的鋼材分粗鋼筋，鋼管及鋼鉸線(xiàn)，統(tǒng)稱(chēng)鋼索，一般要求材料強(qiáng)度高。在鋼索全長(zhǎng)分自由段與錨固段，自由段的鋼索套塑料管以保證張拉時(shí)鋼索能自由伸長(zhǎng)。錨固段內(nèi)要求灌漿或壓力灌漿密實(shí)，與鋼索有足夠的握裹力。粗鋼筋的錨頭如圖 3 所示，鋼鉸線(xiàn)的錨頭如圖 4 所示。用于鋼鉸線(xiàn)的定位分隔器如圖 5。 圖 3 鋼 筋 錨 桿 頭 裝 置 ； 圖 4多根鋼束錨桿頭裝置； 圖 5定位分隔器。 1.3. 土層錨桿設(shè)計(jì) 土層錨桿由于涉及鋼材、水泥和土體三種材料，其承載能力與施工因素密切有關(guān)，因此按照彈塑性理論和土力學(xué)原理進(jìn)行精確的設(shè)計(jì)計(jì)算是十分復(fù)雜的，且與實(shí)際情況有出入，所以一般還是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)。 土層錨桿設(shè)計(jì)要考慮的問(wèn)題包括：錨桿布置；錨桿承載能力；錨桿的整體穩(wěn)定性；錨桿尺寸確定等。 1.3.1. 錨桿布置 錨桿布置包括錨桿埋置深度、錨桿層數(shù)，錨桿的垂 直間距和水平間距，錨桿的傾斜角，錨桿的長(zhǎng)度等。 (1)錨桿的埋置深度 應(yīng)保證不使錨桿引起地面隆起和地面不出現(xiàn)地基的剪切破壞，最上層錨桿的上面需要有一定的覆土厚度，一般覆土厚度不小于 45m。 (2)錨桿的層數(shù) 應(yīng)通過(guò)計(jì)算確定，一般上下層間距為 25m，錨桿的水平間距多為 14.5m，或控制在錨固體直徑的 10倍。 (3)錨桿的傾角 為了受力和灌漿施工方便，不宜小于12.5 ，一般與水平成 1525 傾斜角。 (4)錨桿的長(zhǎng)度 根據(jù)需要而定，一般要求錨固體置于滑動(dòng)土體以外的好土層內(nèi)，通常長(zhǎng)度為 1525m，單桿錨桿最大長(zhǎng)度不超過(guò) 30m，錨固體長(zhǎng)度一般為 57m。 錨桿設(shè)置時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： (1)土層錨桿的允許拉力與土層好壞關(guān)系很大，在硬土層內(nèi)最大拉力可達(dá)1500kN，在一般粘性土或非粘性土中，單錨拉力約為 300600kN， 因此錨桿的錨固層應(yīng)盡量設(shè)置在良好的土層內(nèi)。設(shè)置前，應(yīng)對(duì)地基土的土層構(gòu)成，土的性質(zhì)，地下水情況進(jìn)行詳細(xì)勘察，不允許將錨固層設(shè)置在有機(jī)土層或液性指數(shù) IL50的粘土地基，或相對(duì)密度 Dr0.3的松散地層內(nèi)； (2)在允許情況 下盡量采用群錨，避免用單根錨桿； (3)各個(gè)部分的錨桿都不得密接或交叉設(shè)置； (4)錨桿要避開(kāi)鄰近的地下構(gòu)筑物和管道； (5)土層錨桿非錨固段部分，要保證不與周?chē)馏w粘結(jié)，以便當(dāng)土滑動(dòng)時(shí)，能夠自由伸長(zhǎng)，而不影響錨桿的承載能力； (6)在有腐蝕性介質(zhì)作用的土層內(nèi)，錨桿應(yīng)進(jìn)行防腐。 1.3.2. 錨桿的承載能力 錨桿的承載能力即極限抗拔力。根據(jù)錨桿拉力的傳遞方式，錨桿的承載能力通常取決于：拉桿的極限抗拉強(qiáng)度；拉桿與錨固體之間的極限握裹力；錨固體與土體間的極限側(cè)阻力。 由于拉桿與錨固體之間的極限握裹力遠(yuǎn)大于錨固體與土體之間的極限側(cè)阻力，所以在拉桿選擇適當(dāng)?shù)那疤嵯?，錨桿的承載能力主要取決于后者。 1.3.3. 錨桿的整體穩(wěn)定性 進(jìn)行土層錨桿設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要研究土層錨桿的承載能力，而且要研究支護(hù)結(jié)構(gòu)與土層錨桿所支護(hù)土體的穩(wěn)定性，以保證在使用期間土體不產(chǎn)生滑動(dòng)失穩(wěn)。 土層錨桿的穩(wěn)定性，分為整體穩(wěn)定性和深部破裂面穩(wěn)定性?xún)煞N，其破壞形式如圖 6所示，需分別予以驗(yàn)算。 圖 6 土層錨桿的失穩(wěn) (a)整體失穩(wěn)： (b)深部破裂面破壞 整體失穩(wěn)時(shí)，土層滑動(dòng)面在支護(hù)結(jié)構(gòu)的下面 ，由于土體的滑動(dòng)，使支護(hù)結(jié)構(gòu)和土層錨桿失效而整體失穩(wěn)。對(duì)于此種情況可按土坡穩(wěn)定的驗(yàn)算方法進(jìn)行驗(yàn)算。 深部破裂面在基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的下端處，這種破壞形式是前聯(lián)邦德國(guó)的 E.Kranz 于1953 年提出的，可利用 Kranz 的簡(jiǎn)易計(jì)算法進(jìn)行驗(yàn)算。 1.3.4. 土層錨桿的蠕變與松弛 (一 )土層錨桿的蠕變 用于錨固支護(hù)結(jié)構(gòu)的土層錨桿，始終承受接近恒載的拉力，土層錨桿的變形一直在發(fā)展，這就是土層錨桿的蠕變。在實(shí)際工程中，需要了解土層錨桿的蠕變性能，因?yàn)橥翆渝^桿的蠕變是收斂還是發(fā)散，決定了支護(hù)結(jié)構(gòu)的安危。尤 其是對(duì)于軟土地基，土的蠕變大，土層錨桿的蠕變就成為突出的問(wèn)題。 土層錨桿的蠕變主要由下述四部分組成：自由段鋼拉桿的伸長(zhǎng) s ，一般為彈性變形，可由胡克定律求得；錨固體的伸長(zhǎng) a ，荷載較小時(shí)表現(xiàn)為彈性變形，當(dāng)荷載較大時(shí)，錨固體產(chǎn)生細(xì)微裂縫，即表現(xiàn)為塑性變形。錨固體由鋼拉桿與砂漿 (水泥漿 )組成，要考慮兩種材料的共同作用；錨固體周?chē)馏w在一定范圍內(nèi)的剪切變形 ，荷載很小時(shí)為彈性變形，荷載較大時(shí)為塑性變形并伴隨有粘性流變；錨固體與土體之間的相對(duì)滑動(dòng) s，該滑動(dòng)變形只有當(dāng)土層錨桿接近破壞時(shí)才產(chǎn)生，一旦產(chǎn)生 就表現(xiàn)為塑性變形，這種變形一般不允許產(chǎn)生。因此土層錨桿的蠕變，表現(xiàn)為彈性、塑性和粘性流變之和，是一個(gè)較為復(fù)雜的理論問(wèn)題。 (二 )土層錨桿的松弛 土層錨桿的松弛也是應(yīng)該研究的一個(gè)問(wèn)題，它有很大的實(shí)用性，特別是對(duì)于需要施加預(yù)應(yīng)力的土層錨桿，當(dāng)施加預(yù)應(yīng)力張拉到一定荷載后將其錨固，隨著時(shí)間的推移，土層錨桿錨頭的變形保持不變，而錨桿內(nèi)的內(nèi)力卻隨時(shí)間面遞減。 對(duì)土層錨桿施加預(yù)應(yīng)力一般有三個(gè)目的：通過(guò)張拉使自由段的鋼拉桿產(chǎn)生彈性伸長(zhǎng)，對(duì)錨固體產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，以限制錨固土層的變形；通過(guò)施加預(yù)應(yīng)力對(duì)土層錨桿進(jìn)行試驗(yàn) ，可以揭示設(shè)計(jì)和施工中的差錯(cuò)；證實(shí)土層錨桿的適用性，預(yù)測(cè)其工作狀況，檢驗(yàn)土層錨桿與板樁等支護(hù)結(jié)構(gòu)協(xié)同工作的情況。因此，在我國(guó)使用的土層錨桿中，施加預(yù)應(yīng)力的占較大的比重。 對(duì)土層錨桿宜施加多大的預(yù)應(yīng)力值，是應(yīng)該研究的一個(gè)問(wèn)題，因?yàn)樗c松弛損失的大小有關(guān)。 試驗(yàn)證明，施加的預(yù)應(yīng)力值愈高，松弛引起的荷載損失也愈大，穩(wěn)定荷載占原荷載的百分?jǐn)?shù)也愈低。 1.4. 土層錨桿施工 土層錨桿施工，包括鉆孔、安放拉桿、灌漿和張拉錨固。在正式開(kāi)工之前還需進(jìn)行必 要的準(zhǔn)備工作。 1.4.1. 施工準(zhǔn)備工作 在土層錨桿正式施工之前，一般需進(jìn)行下列準(zhǔn)備工作： (1)土層錨桿施工必須清楚施工地區(qū)的土層分布和各土層的物理力學(xué)特性。 (2)要查明土層錨桿施工地區(qū)的地下管線(xiàn)、構(gòu)筑物等的位置和情況，慎重研究土層錨桿施工對(duì)它們產(chǎn)生的影響。 (3)要研究土層錨桿施工對(duì)鄰近建筑物等的影響。 (4)要編制土層錨桿施工組織設(shè)計(jì)。 一些特殊的土層錨桿，施工前還可能另有其他的要求，都應(yīng)詳盡地做好準(zhǔn)備工作。 1.4.2. 鉆孔 土層錨桿的鉆孔工藝，直接影響土層 錨桿的承載能力、施工效率和整個(gè)支護(hù)工程的成本。鉆孔的費(fèi)用一般占成本的 30以上，有時(shí)甚至超過(guò) 50。鉆孔時(shí)注意盡量不要擾動(dòng)土體，盡量減少土的液化，要減少原來(lái)應(yīng)力場(chǎng)的變化，盡量不使自重應(yīng)力釋放。 土層錨桿的成孔設(shè)備，國(guó)外一般采用履帶行走全液壓萬(wàn)能鉆孔機(jī)，孔徑范圍50320mm，具有體積小，使用方便，適應(yīng)多種土層，成孔效率高等優(yōu)點(diǎn)。國(guó)內(nèi)使用的有螺旋式鉆孔機(jī)、沖擊式鉆孔機(jī)和旋轉(zhuǎn)沖擊式鉆孔機(jī)，亦有的采用改裝的普通地質(zhì)鉆機(jī)成孔。在黃土地區(qū)亦可采用洛陽(yáng)鏟形成錨桿孔穴，孔徑 7080mm。 1.4.3. 安放拉桿 土層錨桿用的拉桿，常用的有鋼管 (鉆桿用作拉桿 )、粗鋼筋、鋼絲束和鋼絞線(xiàn)。主要根據(jù)土層錨桿的承載能力和現(xiàn)有材料的情況來(lái)選擇。承載能力較小時(shí)，多用粗鋼筋；承載能力較大時(shí)，我國(guó)多用鋼絞線(xiàn)。 1.4.4. 壓力灌漿 壓力灌漿是土層錨桿施工中的一個(gè)重要工序。施工時(shí)，應(yīng)將有關(guān)數(shù)據(jù)記錄下來(lái)，以備將來(lái)查用。灌漿的作用是；形成錨固段，將錨桿錨固在土層中；防止鋼拉桿腐蝕；充填土層中的孔隙和裂縫。 灌漿的漿液為水泥砂漿 (細(xì)砂 )或水泥漿。水泥一般不宜用高鋁水泥，由于氯化物會(huì) 引起鋼拉桿腐蝕，因此其含量不應(yīng)超過(guò)水泥重的 0.1。由于水泥水化時(shí)會(huì)生成SO3，所以硫酸鹽的含量不應(yīng)超過(guò)水泥重的4。我國(guó)多用普通硅酸鹽水泥。 拌合水泥漿或水泥砂漿所用的水，一般應(yīng)避免采用含高濃度氯化物的水，因?yàn)樗鼤?huì)加速鋼拉桿的腐蝕。若對(duì)水質(zhì)有疑問(wèn)，應(yīng)事先進(jìn)行化驗(yàn)。 選定最佳水灰比亦很重要，要使水泥漿有足夠的流動(dòng)性，以便用壓力泵將其順利注入鉆孔和鋼拉桿周?chē)?。同時(shí)還應(yīng)使灌漿材料收縮小和耐久性好，所以一般常用的水灰比為 0.4 0.45。 灌漿方法有一次灌漿法和二次灌漿法兩種。一次灌漿法只用一根灌 漿管，利用泥漿泵進(jìn)行灌漿，灌漿管端距孔底 20cm 左右，待漿液流出孔口時(shí)，用水泥袋紙等搗塞人孔口，并用濕粘土封堵孔口，嚴(yán)密搗實(shí)，再以 2 4MPa 的壓力進(jìn)行補(bǔ)灌，要穩(wěn)壓數(shù)分鐘灌漿才告結(jié)束。 二次灌漿法要用兩根灌漿管 (直徑 34in 鍍鋅鐵管 )，第一次灌漿用灌漿管的管端距離錨桿末端 50cm 左右，管底出口處用黑膠布等封住，以防沉放時(shí)土進(jìn)入管口。第二次灌漿用灌漿管的管端距離錨桿末端100cm 左右，管底出口處亦用黑膠布封位，且從管端 50cm 處開(kāi)始向上每隔 2m 左右作出 lm 長(zhǎng)的花管，花管的孔眼 為 8mm，花管做幾段視錨固段長(zhǎng)度而定。 第一次灌漿是灌注水泥砂漿，其壓力為 0.3 0.5MPa，流量為 100L min。水泥砂漿在上述壓力作用下沖出封口的黑膠布流向鉆孔。鉆孔后曾用清水洗孔，孔內(nèi)可能殘留有部分水和泥漿，但由于灌人的水泥砂漿相對(duì)密度較大，能夠?qū)埩粼诳變?nèi)的泥漿等置換出來(lái)。第一次灌漿量根據(jù)孔徑和錨固段的長(zhǎng)度而定。第一次灌漿后把灌漿管拔出，可以重復(fù)使用。 待第一次灌注的漿液初凝后，進(jìn)行第二次灌漿，控制壓力為 2MPa 左右，要穩(wěn)壓 2min，漿液沖破第一次灌漿體，向錨固體與土的接觸面之 間擴(kuò)散，使錨固體直徑擴(kuò)大，增加徑向壓應(yīng)力。由于擠壓作用，使錨固體周?chē)耐潦艿綁嚎s，孔隙比減小，含水量減少，也提高了土的內(nèi)摩擦角。因此，二次灌漿法可以顯著提高土層錨桿的承載能力。 國(guó)外對(duì)土層錨桿進(jìn)行二次灌漿多采用堵漿器。我國(guó)是采用上述方法進(jìn)行二次灌漿，由于第一次灌入的水泥砂漿已初凝，在鉆孔內(nèi)形成“塞子”，借助這個(gè)“塞子”的堵漿作用，就可以提高第二次灌漿的壓力。 對(duì)于二次灌漿，國(guó)內(nèi)外都試用過(guò)化學(xué)漿液 (如聚胺酯漿液等 )代替水泥漿，這些化學(xué)漿液滲透能力強(qiáng)，且遇水后產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，體積可膨脹數(shù)倍，這樣既可提高 土的抗剪能力，又形成如樹(shù)根那樣的脈狀滲透。 1.4.5. 張拉和錨固 土層錨桿灌漿后，待錨固體強(qiáng)度達(dá)到 80設(shè)計(jì)強(qiáng)度以上，便可對(duì)錨桿進(jìn)行張拉和錨固。張拉前先在支護(hù)結(jié)構(gòu)上安裝圍檁。張拉用設(shè)備與預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)張拉所用者相同。 從我國(guó)目前情況看，若鋼拉桿為變形鋼筋，其端部加焊一螺絲端桿，用螺母錨固。若鋼拉桿為光圓鋼筋，可直接在其端部攻絲，用螺母錨固。如用精軋鋼紋鋼筋，可直接用螺母錨固。張拉粗鋼筋用一般單作用千斤頂。 鋼拉桿為鋼絲束，錨具多為鐓頭錨，亦用單作用千斤頂張拉。 預(yù)加應(yīng)力的錨桿，要正確估算預(yù)應(yīng)力損失。由于土層錨桿與一般預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)不同，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力損失的因素主要有： (1)張拉時(shí)由于摩擦造成的預(yù)應(yīng)力損失； (2)錨固時(shí)由于錨具滑移造成的預(yù)應(yīng)力損失； (3)鋼材松弛產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失； (4)相鄰錨桿施工引起的預(yù)應(yīng)力損失； (5)支護(hù)結(jié)構(gòu) (板樁墻等 )變形引起的預(yù)應(yīng)力損失； (6)土體蠕變引起的預(yù)應(yīng)力損失； (7)溫度變化造成的預(yù)應(yīng)力損失。 上述七項(xiàng)預(yù)應(yīng)力損失，應(yīng)結(jié)合工程具體情況進(jìn)行計(jì)算。 1.5. 土層錨桿的試驗(yàn)和檢驗(yàn) 土層錨桿的承載力尚無(wú)完善的計(jì)算方法，主要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或通過(guò)試驗(yàn)確定，試驗(yàn)項(xiàng)目包括極限抗拔試驗(yàn)，性能試驗(yàn)和驗(yàn)收試驗(yàn)。 1極限抗拔試驗(yàn) 應(yīng)在有代表性的土層中進(jìn)行，所用錨桿的材料，幾何尺寸，施工工藝，土的條件等應(yīng)與工程實(shí)際使用的錨桿條件相同。荷載加到錨桿破壞為止，以求得極限承載能力，極限承載能力再除以安全系數(shù) K，即為土層錨桿的允許使用荷載，對(duì)于臨時(shí)性錨桿，當(dāng)外荷按主動(dòng)土壓力計(jì)算時(shí)，取K=1.5，當(dāng)外荷按靜止土壓力計(jì)算時(shí)， K=1.33。試驗(yàn)設(shè)備多采用穿心式千斤頂，每次加荷值為設(shè)計(jì)荷載的 2025，試驗(yàn)數(shù)量為 23 根。對(duì)垂直的土層錨桿極限抗拔力，可用千斤頂按一般錨樁抗拔荷載試驗(yàn)方法作頂拔試驗(yàn)求得。 2，性能試驗(yàn) 又稱(chēng)抗拉試驗(yàn)，目的是求出錨桿的荷載 變位曲線(xiàn)，以確定錨桿驗(yàn)收的標(biāo)準(zhǔn)。試驗(yàn)一般在錨桿驗(yàn)收之前進(jìn)行。試驗(yàn)數(shù)量一般為 3 根，所用錨桿的材料，幾何尺寸，構(gòu)造，施工工藝應(yīng)與施工的錨桿相同。但荷載不加到錨桿破壞。錨桿的加荷方式，依次為設(shè)計(jì)荷載的 0 25、 0.50、 0.75， 1.00，1.20 和 1.33 倍。 3驗(yàn)收試驗(yàn) 是檢驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)施工的錨桿的承載能力是否 達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并對(duì)錨桿的拉桿施加一定的預(yù)應(yīng)力。加荷設(shè)備亦用穿心式千斤頂在原位進(jìn)行。檢驗(yàn)時(shí)的加荷方式，對(duì)臨時(shí)性錨桿，依次為設(shè)計(jì)荷載的 0.25、 0.50、 0.75、1.00 和 1.20 倍 (對(duì)永久性錨桿加到 1.5倍 )，然后卸載至某一荷載值 (由設(shè)計(jì)定 )，接著將錨頭的螺帽緊固，此時(shí)即對(duì)錨桿施加了預(yù)應(yīng)力。每次加荷后要測(cè)量錨頭的變位值，將結(jié)果繪成荷載 變位圖 (圖 7)，以此與性能試驗(yàn)的結(jié)果對(duì)照， 如果驗(yàn)收試驗(yàn)的錨桿的總變位置不超過(guò)性能試驗(yàn)的總變位量，即認(rèn)為該錨桿合格，否則為不合格，其承載能力要降低或采取補(bǔ)救措施。 圖 7 驗(yàn)收試驗(yàn)的荷載 -變位圖 高層建筑施工輔導(dǎo)材料： 第五章 大體積混凝土 【內(nèi)容提要和學(xué)習(xí)指導(dǎo)】 1.1 大體積混凝土的溫度及濕度變形 膨脹及收縮 1.1.1 大體積混凝土的定義 在工程實(shí)踐中常遇到大體積混凝土結(jié)構(gòu)，如大型設(shè)備基礎(chǔ)、高層建筑基礎(chǔ)底板、構(gòu)筑物基礎(chǔ)、橋梁墩臺(tái)、深梁、水電站壩等。由于這些結(jié)構(gòu)體積大、整體行要求高，往往不宜留置施工縫。此外，水泥水化時(shí)放出大量熱量，當(dāng)結(jié)構(gòu)體積大時(shí)，混凝土內(nèi)部聚集的熱量長(zhǎng)期不易散失，混凝土內(nèi)部和周?chē)髿猸h(huán)境間形成較高溫度差，由于溫度應(yīng)力常造成混凝土開(kāi)裂。因此，美國(guó)混 凝土學(xué)會(huì)曾強(qiáng)調(diào)指出：“任何就地澆筑的大體積混凝土，必須要求采取措施，解決水化熱及隨之引起的體積變形問(wèn)題。以最大的限度減少開(kāi)裂?！本C述所述，應(yīng)十分慎重組織大體積混凝土的施工，以防止出現(xiàn)質(zhì)量事故。 對(duì)于大體積混凝土的定義有不同的解釋?zhuān)毡窘ㄖW(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)（ JASS5）的定義：“結(jié)構(gòu)斷面最小尺寸在 800mm 以上，水化熱引起混凝土內(nèi)的最高溫度與外界氣溫之差超過(guò) 25C的混凝土，稱(chēng)為大體積混凝土?！?我國(guó)某施工單位制定的“大體積混凝土工法”中認(rèn)為：凡結(jié)構(gòu)斷面最小尺寸大于 3000mm的混凝土塊體；或者單面散熱的結(jié)構(gòu)斷面的最 小尺寸在 750mm 以上，雙面散熱在1000mm 以上，水化熱引起的最高溫度與外界氣溫之差預(yù)計(jì)超過(guò) 25 C 的混凝土，均可稱(chēng)為大體積混凝土。總之大體積混凝土還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的定義。 但是用結(jié)構(gòu)尺寸大小來(lái)定義大體積混凝土結(jié)構(gòu)過(guò)于機(jī)械，有些結(jié)構(gòu)的尺寸并不很大（如某些地鐵隧道底板厚度僅 0.5m）但受到外界約束很大，也避免不了出現(xiàn)裂縫。采用以上定義方法有可能對(duì)某些本應(yīng)屬于大體積的混凝土結(jié)構(gòu)忽略了對(duì)施工的預(yù)控。至于用混凝土結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)的最高溫度于外界氣溫之差的某一規(guī)定值來(lái)定義大體積混凝土也不夠嚴(yán)密。因?yàn)椤皽囟炔睢敝挥性诩s束 條件下才起作用。當(dāng)內(nèi)外約束（限制）較小時(shí)，就可允許混凝土和外界溫度差較大，反之較小。我國(guó)有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范中曾規(guī)定，當(dāng)基礎(chǔ)混凝土 28d 齡期的極限拉伸值不低于 0.85104 時(shí)，施工質(zhì)量均勻、良好，短間歇均勻上升的澆筑塊、基礎(chǔ)的容許溫度差一般按表 1采用 該規(guī)定中考慮了約束條件及混凝土的抗拉能力，從而規(guī)定容許溫差，是較科學(xué)的。 基礎(chǔ)容許溫差 T（ C） 表1 澆筑塊長(zhǎng)邊 l 離基礎(chǔ)面高度h 16m以下 1720m 2130m 3140m 通倉(cāng)長(zhǎng)塊 00.2 l 2625 2422 2219 1916 1614 0.20.4 l 2827 2625 2522 2219 1917 1.1.2 混凝土的溫度及濕度變形膨脹及收縮 溫度變形產(chǎn)生的原因很多，在這里僅討論由于溫度和濕度變化而產(chǎn)生的混凝土的變形。當(dāng)升溫時(shí)或混凝土吸濕時(shí)體積膨脹，當(dāng)降溫時(shí)或混凝土失水時(shí)，體積收縮。隨著有無(wú)限制條件，混凝土的膨脹及收縮變形產(chǎn)生不同的結(jié)果。 一、 限制條件的影響 （一）限制條件 根據(jù)有無(wú)限制條件混凝土的收縮可分為自有收縮及限制收縮，膨脹可分為自由膨脹和限制膨脹。但是，可以認(rèn)為任 何混凝土變形都受到程度不同的限制，幾乎沒(méi)有不受限制的自由變形。大體積混凝土所受到的內(nèi)外限制見(jiàn)圖 1。