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(yè)/共64頁(yè)第一節(jié)概述地下連續(xù)墻/砼地下墻:在泥漿護(hù)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(diǎn)，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(shí)的擋土圍護(hù)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(dá)36m（金茂大廈）突出優(yōu)點(diǎn)：①對(duì)鄰近已有建筑物和地下管線的影響較??；②施工時(shí)無(wú)噪聲、無(wú)振動(dòng)，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(jìn)度，縮短工期。第2頁(yè)/共64頁(yè)主要工序第3頁(yè)/共64頁(yè)缺點(diǎn)：①在堅(jiān)硬地層中成槽困難，施工管理不當(dāng)時(shí)可能造成泥漿污染施工現(xiàn)場(chǎng)；②需要有大型專用施工機(jī)械設(shè)備，費(fèi)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(jì)計(jì)算又有其自身的特殊性。特別是兼作臨時(shí)擋土結(jié)構(gòu)和永久性主體結(jié)構(gòu)的組成部分時(shí)，還應(yīng)按施工階段和使用階段兩種情況分別進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。第4頁(yè)/共64頁(yè)第一節(jié)概述第二節(jié)破壞形式和設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容第三節(jié)荷載結(jié)構(gòu)法第四節(jié)數(shù)值計(jì)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(yè)/共64頁(yè)第二節(jié)破壞形式和設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容地下連續(xù)墻破壞的形式有穩(wěn)定性破壞和強(qiáng)度破壞兩大類，另外變形過大也意味著支護(hù)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(yè)/共64頁(yè)2強(qiáng)度破壞（支護(hù)結(jié)構(gòu)）①支撐強(qiáng)度不足或壓屈②墻體強(qiáng)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(yè)/共64頁(yè)二設(shè)計(jì)計(jì)算的主要內(nèi)容

根據(jù)破壞形式，設(shè)計(jì)計(jì)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(jìn)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(jì)，包括配筋計(jì)算、截面強(qiáng)度驗(yàn)算、接頭連接強(qiáng)度驗(yàn)算和構(gòu)造處理等；⑤估算施工對(duì)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(yàn)算開挖槽段的槽壁穩(wěn)定性。穩(wěn)定性破壞強(qiáng)度破壞變形過大第8頁(yè)/共64頁(yè)第一節(jié)概述第二節(jié)破壞形式和設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容第三節(jié)荷載結(jié)構(gòu)法第四節(jié)數(shù)值計(jì)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(yè)/共64頁(yè)第三節(jié)荷載結(jié)構(gòu)法一、設(shè)計(jì)理念荷載結(jié)構(gòu)法：巖土體開挖后地層的作用主要是對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生荷載，支護(hù)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(jì)算時(shí)先按地層分類法或由實(shí)用公式確定地層壓力，然后按彈性地基上結(jié)構(gòu)物的計(jì)算方法計(jì)算支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)截面設(shè)計(jì)，代表方法為彈性地基梁法。地層結(jié)構(gòu)法：將支護(hù)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(jì)算襯砌與地層的內(nèi)力，據(jù)以驗(yàn)算地層的穩(wěn)定性和進(jìn)行結(jié)構(gòu)截面設(shè)計(jì)，目前計(jì)算方法為以有限元法為代表的數(shù)值方法。第10頁(yè)/共64頁(yè)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(gè)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(shí)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(huì)得到廣泛應(yīng)用和發(fā)展。第11頁(yè)/共64頁(yè)二、荷載結(jié)構(gòu)法（材料力學(xué)方法）1懸臂梁工況：地連墻用于深基坑支護(hù)時(shí)，在開挖第一層土體時(shí)，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(hù)結(jié)構(gòu)）靜力平衡求出tz進(jìn)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(yè)/共64頁(yè)2單支點(diǎn)工況：地連墻的剛度比土體大得多，周圍土體對(duì)地連墻墻底的嵌固作用不大，認(rèn)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(jìn)一步可得到①?gòu)澗丌诩袅η蟪鰐水平向平衡第13頁(yè)/共64頁(yè)3多支點(diǎn)工況：采用等值梁法計(jì)算，基本原則是將坑底下地連墻彎矩為零點(diǎn)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(diǎn)上段：利用結(jié)構(gòu)力學(xué)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(yè)/共64頁(yè)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(jì)算簡(jiǎn)圖，無(wú)法反映實(shí)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(wú)限長(zhǎng)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(yè)/共64頁(yè)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(zhǎng)梁;②在開挖面以下pp線形分布；③開挖面以下墻體M=0點(diǎn)為假想鉸，忽略此鉸的剪力傳遞。第16頁(yè)/共64頁(yè)①第一段開挖后,下標(biāo)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(yè)/共64頁(yè)第一節(jié)概述第二節(jié)破壞形式和設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容第三節(jié)荷載結(jié)構(gòu)法第四節(jié)數(shù)值計(jì)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(yè)/共64頁(yè)第四節(jié)數(shù)值分析法一、材料力學(xué)方法/彈性地基方法（高大釗p241）材料力學(xué)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(dú)立的且互不影響的彈簧組成，任一點(diǎn)的變形s與所受壓力強(qiáng)度p成正比，而p不影響該點(diǎn)以外的變形p=ks，k為地基基床系數(shù)第19頁(yè)/共64頁(yè)彈性地基梁與普通梁比較有如下兩個(gè)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(gè)支座)，而彈性地基梁的超靜定次數(shù)是無(wú)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(shí)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(diǎn)：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(shí)際情況不符。第20頁(yè)/共64頁(yè)彈性半空間地基模型(布希涅斯克)能擴(kuò)散應(yīng)力和變形，單其擴(kuò)散能力超過實(shí)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(kuò)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(yè)/共64頁(yè)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?jiǎn)卧斡枚U桁架單元模擬。第22頁(yè)/共64頁(yè)計(jì)算方法土力學(xué)P1406-8彈簧剛度系數(shù)地連墻離散化為一系列具有三個(gè)自由度的梁?jiǎn)卧?，支撐用桿單元，開挖面、支撐和彈簧設(shè)置在梁?jiǎn)卧诮Y(jié)點(diǎn)上，增量法基本平衡方程為第23頁(yè)/共64頁(yè)三、連續(xù)介質(zhì)有限元法力學(xué)模型選擇幾何模型選擇單元形式選擇計(jì)算范圍選擇邊界條件選擇第24頁(yè)/共64頁(yè)第一節(jié)概述第二節(jié)破壞形式和設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容第三節(jié)荷載結(jié)構(gòu)法第四節(jié)數(shù)值計(jì)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(yè)/共64頁(yè)第五節(jié)地下連續(xù)墻施工施工順序第26頁(yè)/共64頁(yè)成槽設(shè)備第27頁(yè)/共64頁(yè)泥漿系統(tǒng)主要成分是膨潤(rùn)土、水、化學(xué)摻劑和惰性材料。作用如下：①穩(wěn)定井壁護(hù)壁泥漿對(duì)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(shí)由泥漿攜帶排出槽外，鉆頭始終切削新土，提高鉆進(jìn)效率。③冷卻鉆頭泥漿循環(huán)降低鉆頭溫升。④潤(rùn)滑是一種潤(rùn)滑劑，從而降低了鉆機(jī)的磨損１泥漿制備高速旋轉(zhuǎn)式攪拌機(jī)/噴射式攪拌機(jī)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(yè)/共64頁(yè)施工工序技術(shù)要點(diǎn)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(chǔ)存觸變泥漿；維護(hù)槽的穩(wěn)定，避免塌方；支承造孔開槽機(jī)械設(shè)備的荷載。第29頁(yè)/共64頁(yè)挖槽與清槽①槽段劃分確定單元槽段長(zhǎng)度，它既是一次性挖掘長(zhǎng)度，也是一次性澆筑混凝土的長(zhǎng)度，應(yīng)綜合考慮地質(zhì)條件，對(duì)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(duì)殘留在槽底的土渣、雜物進(jìn)行清除。③墻體厚度根據(jù)成槽機(jī)規(guī)格600/800/1000/12000mm3吊放鋼筋籠第30頁(yè)/共64頁(yè)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(shí)只能依靠其自重和灌注時(shí)產(chǎn)生的局部振動(dòng)來(lái)實(shí)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(jiǎn)單第31頁(yè)/共64頁(yè)②當(dāng)?shù)剡B墻作為地下結(jié)構(gòu)外墻，且需形成整體墻體時(shí)，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(yè)/共64頁(yè)深圳地鐵1號(hào)線國(guó)貿(mào)站為地下三層側(cè)式站臺(tái)車站，基坑總長(zhǎng)238.49m，深約25m，車站標(biāo)準(zhǔn)段寬度為20.25m，地連墻總長(zhǎng)度541m。地連墻分為標(biāo)準(zhǔn)中幅（幅度6m）69幅，非標(biāo)準(zhǔn)幅13幅及特殊幅14幅，共計(jì)96幅。工程實(shí)例第33頁(yè)/共64頁(yè)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(yè)/共64頁(yè)1.修筑導(dǎo)墻導(dǎo)墻開挖鋼筋綁扎第35頁(yè)/共64頁(yè)1.修筑導(dǎo)墻模板支設(shè)混凝土澆注第36頁(yè)/共64頁(yè)1.修筑導(dǎo)墻導(dǎo)墻養(yǎng)護(hù)（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(chǔ)存觸變泥漿；維護(hù)槽穩(wěn)定，避免塌方；支承造孔開槽機(jī)械設(shè)備的荷載。第37頁(yè)/共64頁(yè)2.護(hù)壁泥漿制備泥漿主要成分是膨潤(rùn)土、水、化學(xué)摻劑和一些惰性材料。泥漿測(cè)試粘度，稠度，PH值、比重泥漿制備第38頁(yè)/共64頁(yè)2.護(hù)壁泥漿制備泥漿制備站第39頁(yè)/共64頁(yè)3.挖槽與清槽第40頁(yè)/共64頁(yè)3.挖槽與清槽抓斗式成槽機(jī)第41頁(yè)/共64頁(yè)第42頁(yè)/共64頁(yè)4.鋼筋籠焊接第43頁(yè)/共64頁(yè)5.接頭管（或鎖口管）吊放鎖口管大多為圓形第44頁(yè)/共64頁(yè)6.鋼筋籠起吊第45頁(yè)/共64頁(yè)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(yè)/共64頁(yè)7.鋼筋籠入槽第47頁(yè)/共64頁(yè)8.混凝土澆灌第48頁(yè)/共64頁(yè)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(yè)/共64頁(yè)9.鎖口管起拔第50頁(yè)/共64頁(yè)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(chǎng)地制作沉放管段，管段兩端用臨時(shí)封墻(板)密封，然后拖運(yùn)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(shí)亞伯爾隧道寬度最大為53.1

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