明挖法施工_概述及地下连续墙

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1、一、概述单元二 明挖法施工u明挖法是指挖开地面，完成隧道主体结构，最 后回填基坑或恢复地面的施工方法。u 开挖的地铁隧道宽度一般在20米左右，因此， 明挖法挖掘隧道将对地面设施产生影响，部分公路 将因此封闭通行，一些公交线路也可能改线。u明挖法施工技术简单、快速、经济，常被作为 首选方案。从地面自上而下挖开的基坑中自下而上修筑 结构，最后回填基坑或恢复地面的施工方法。 施工流程：基基 坑坑 降降 水水 及及 防防 排排 水水 土土 方方 开开 挖挖 与与 支支 撑撑 结结 构构 施施 工工 及及 防防 水水管管 线线 恢恢 复复 及及 回回 填填围围 护护 结结 构构 施施 工工 围护桩钢支撑

2、 基坑回填明挖法之施工步序明挖顺作法施工步骤(a)基坑围护(b)开挖及第一道撑(c)开挖(d) 结构施工(e) 埋设物放置(g) 恢复路 面(f) 回填边坡面不加支护的基坑 无围护结构 基坑 喷混凝土面和锚杆护坡基坑明挖法基坑类型 有围护结构 基坑钢板桩围护基坑 钻孔灌注桩围护基坑人工挖孔桩围护基坑地下连续墙围护基坑深层搅拌桩围护基坑在选择基坑类型时，应根据隧道所处位置、隧道 埋深、工程地质和水文地质条件，因地制宜地确定。 若基坑所处地面空旷，周围无建筑物或建筑物间距很 大，地面有足够空地能满足施工需要，又不影响周围 环境，则采用敞口放坡基坑施工。因为这种基坑施工 简单、速度快、噪音小、无需作

3、围护结构。如果基坑 很深、地质条件差、地下水位高，特别是处于城市繁 华的市区、地面建筑物密集、交通繁忙、无足够空地 满足施工需要，没有条件采用敞口放坡基坑时，则可 采用有围护结构的基坑。 二、围护结构施工u地下连续墙u深层搅拌桩u灌注桩u土钉墙地下连续墙围护 结构2.1 概述2.2 地下连续墙的类型2.3 护壁挖槽使用的泥浆2.4 地下连续墙施工2.1 概述应用领域：目前地下连续墙已广泛用于大坝坝基防 渗、竖井开挖、工业厂房重型设备基础、城市地下 铁道、高层建筑深基础、铁道和桥梁工程、船坞、 船闸、码头、地下油罐、地下沉碴池等各类永久性 工程。一般地下连续墙可以定义为：利用各种挖槽机械 ，借助

4、于泥浆的护壁作用，在地下挖出窄而深的沟槽 ，并在其内浇注适当的材料而形成一道具有防渗（水 ）、挡土和承重功能的连续的地下墙体。 1.墙体刚度大、整体性好,防渗截水性能好；2.施工时振动小、噪声低，对周边的地基无扰 动；3.不用开挖大量的土方量，降低造价，可昼夜 施工，缩短工期；4.施工期间不需降水，不需挡土护坡，不需立 模板与支撑，把施工护坡与永久性工程融为一体；5.适用于多种地质条件，可用作刚性基础代替 桩基础、沉井和沉箱基础；6.结构变形和地基土变形较小，能够紧邻已有 建筑物及地下管线开挖深、大基坑，尤其在城市建( 构)筑物密集的地区，为防止对邻近建筑物安全稳定 的影响，地下连续墙更显示出

5、它的优越性。地下连续墙的主要优点：地下连续墙的缺点：1.弃土及废泥浆的处理问题，除增加工程费 用外，如处理不当，还会造成新的环境污染；2.一般用地下连续墙只作围护挡墙时，造价 稍高，不够经济；3.墙面不够光滑，如为“二墙合一”，即同时作 为地下结构的外墙时，尚需加工处理或另作衬壁 。地下连续墙在工程中的应用：早在1958 年，地 下连续墙已在北京郊区密云大型水库白河主坝中应用 ，作为大坝地基的防渗墙；密云水库蓄水运行多年， 大坝地基不漏水，情况良好。1979 年，上海基础工 程公司应用地下连续墙，建造上海港船厂港池试验成 功。1980年应用地下连续墙为上海钢铁一厂的一号高 炉解决沉碴池工程。虎

6、门大桥是我国第一次设 计建造的现代化大跨度悬索桥，其主航道悬索桥跨径 880m。此桥西侧锚碇基础采用外径61m、内径59.4m、 墙厚80cm 的圆形地下连续墙，1993 年9 月16 日开 工，采用了冲击钻成槽，泥浆护壁，仅用3 个月时间 就完成了地下连续墙施工。 第一阶段：54幅地下连续墙施工（2004年2月18 日4月23日）； 第二阶段：几个槽段的地下连续墙补强（5月5日 6月4日）； 第三阶段：基坑开挖（5月18日9月5日）； 第四阶段：桩头处理（9月8日11月25日）； 第五阶段：深坑开挖（11月25日）。 工程施工实践证明：最大变形只有0.03米，仅是同 等基坑的3050%，工程

7、整体稳定性良好，对周 边环境的影响也在规范规定的限值之内。 北京市西单路口西北角。 占地面积13158平方米，总建筑 面积174869平方米，地下4层， 局部6层，地上15层，屋顶高 57.5m。 工程于2001年4月建成。 大厦由著名建筑大师贝幸铭担任 设计顾问，美国贝氏建筑师事务 所(PPA)主持设计。 大厦曾获得中国建筑工程总公司 科学技术奖一等奖；美国石材协 会2001年度最考究建筑奖。第三 届詹天佑土木工程大奖获奖工程 。 建筑西侧、北侧主楼部分为钢筋混 凝土结构，东侧、南侧附楼部分为 钢、混凝土结构。 因建筑功能要求，四个区段间没有 设缝，全部整体连接，整个结构为 板柱框架-剪力墙

8、体系。 地下室墙为800mm厚地下连续墙 结构，地下室四周设置预应力锚杆 。采用筏基，底板厚1623m。北京地铁复八线工程是北京地铁一号线的中段，西起复兴门，东至八 王坟，全长12.7km。其中地下线10余km，地面线近2km。 在大北窑车站、热电厂站施工中采用厚0.6m、深约22m、C30钢筋 混凝土地下连续墙，有效阻截了地下水及流砂，给施工创造了较好的 条件。192001年10月28日，润扬大桥北锚碇地下连续 墙顺利合龙，在地下形成1.2米厚的钢筋混 凝土矩形墙，为北锚碇超深基坑开挖提供了 坚固的围护结构。施工过程中地下连续墙要 穿过上部16.5米的原流塑态淤泥、疏松的粉 细砂层、着床在花

9、岗岩裂隙发育层。1.第一大跨径: 1490米 2.第一大锚碇: 6.8万吨, 3.第一特大深基坑: 69米50米50米 4.第一高塔: 215.58米（73层楼高) 5.第一长缆: 缠丝总长度近3200公里 6.第一重钢箱梁: 21000余吨 7.第一大面积钢桥面铺装: 70800平方米 8.第一座刚柔相济的组合型桥梁润扬长江公路大桥 创国内八个第一 (世界第三)(缠丝相当于3倍北京至上海的 距离。完成的两根主缆每根 长2600米，为国内第一长缆 ，分别由184股、每股127丝 、每丝直径5.3毫米的镀锌钢 丝组成，所用钢丝总数达 23368根，总长度6075万6800 米，可以绕地球3圈。)

10、造价:57.8亿元2.2 地下连续墙的类型1.按墙的用途可分为临时挡土墙、用作主体结 构一部分兼作临时挡土墙的地下连续墙、用作多边 形基础兼作墙体的地下连续墙。2.按成墙方式可分为桩排式、壁板式、组合式 。3.按挖槽方式大致可分为抓斗式、冲击式、回 转式。2.3 护壁挖槽使用的泥浆泥浆护壁挖槽法就是在充满水和膨润土以及 其他外加剂混合液的情况下，在地基中进行钻孔 或挖槽的方法，通过泥浆的静水压力防止槽壁坍 塌或剥落，并维持挖成的孔形不变。在成槽之后 浇筑水下混凝土，把泥浆置换出来，在地下构筑 成一段混凝土单元墙段。1. 泥浆的功能 (1)防止槽壁坍塌：泥浆从槽壁表 面向土层内渗透到一定范围就粘

11、附 在土颗粒上，在槽壁上形成的泥皮 (不透水膜)，使得泥浆的静水压力 有效地作用在槽壁上，防止槽壁 的剥落和坍塌，如右图所示。 (2)悬浮土渣：如果不能迅速排在 挖槽过程中形成的土渣，会使泥浆 的阻力增大，降低挖槽效果，混凝 土质量下降，钢筋笼也难以插入。 科学地调制泥浆，可使土渣悬 浮，通过泥浆循环将其携带出地面 。泥皮(不透水膜)示意图2. 泥浆的材料的选用1) 泥浆的种类、组成材料和外加剂泥浆一般有 膨润土泥浆、聚合物泥浆、CMC(羧甲基纤维素)泥浆 、盐水泥浆。其主要组成材料和外加剂见下表。泥浆的种类、组成材料和外加剂膨润土是由原矿石经加热干燥和粉碎而成，其 主要成分是蒙脱石，加入清水

12、混合后，水很快进入 蒙脱石晶格层中，膨润土会很快地湿胀。聚合物泥浆是代替膨润土泥浆的长链有机聚合 物和无机硅酸盐组成的人造泥浆。羧甲基纤维素(Carboxymethyl-Cellulose， CMC) 泥浆和盐水泥浆是在海岸附近特殊条件工程中使用 的泥浆。2) 泥浆材料的选择(1) 膨润土的选择：选用可使泥浆成本比较经 济的膨润土。预计施工过程中易受阳离子污染时， 选用钙膨润土为宜。(2) 水的选择：饮用水可直接使用。水质要求： 钙离子浓度应不超过100ppm，以防膨润土凝结和沉降 分离；钠离子浓度不超过500ppm，以防膨润土湿胀性 过多下降；pH 值为中性。超出这个范围时，应考虑 在泥浆中

13、掺加分散剂和使用耐盐性的材料，或改用盐 水泥浆。(3) CMC 的选择：泥浆中掺入CMC 之后，提高泥 皮的形成性十分明显。当溶解性有问题时，应选易溶 的CMC。当有海水混入泥浆时，应选耐盐的CMC。CMC 的粘度分高、中、低三档，粘度越高CMC 的价格也高 ，但防漏效果很明显。(4) 分散剂的选择：分散剂的作用是提高泥水分离 性，防止和处理盐分或水泥对泥浆的污染。被水泥 污染的泥浆选用碳酸钠(Na2CO3)和碳酸氢钠 (NaHCO3)分散剂，分离效果较好。易被盐分污染的 泥浆选用以腐殖酸钠或纸浆废液为原料的铁硼木质 素磺酸钠分散剂效果较好。 (5) 加重剂的选择：加重剂的作用是增加泥浆密度

14、，提高泥浆的稳定性。目前一般选用重晶石。在地 下水位很高、地基非常软弱或土压力非常大时，槽 壁稳定受到威胁，作为一种措施应在泥浆中掺入加 重剂，增加泥浆的密度。(6) 防漏剂的选择：防漏剂的作用是堵塞地基土中 的孔隙，防止泥浆漏失。一般防漏剂的粒径相当于 漏浆层土砂粒径10%15%左右效果最好。2.4 地下连续墙施工现浇地下连续墙施工工艺流程如下图所示。测 量 放 样泥浆系统设置成槽机组装导 墙 制 作槽 段 挖 掘成槽质量检验清沉渣换浆清刷接头，二次清孔新鲜泥浆配制泥浆贮存供应泥浆复制再 生土方外运施 工 准 备泥 振 动 筛 浆 分 离 净 化 沉 淀 池旋流器浇灌墙体砼接头缝处理拔出砼导

15、管回收槽内泥浆劣化泥浆处理搅拌站砼供应设置砼导管吊装钢筋笼加工钢筋笼连续墙施工工艺流程图单元槽段指地下连续墙的施工时，沿着墙体长 度方向把地下墙分成某种长度的施工单元。地下连续墙单元槽段长度取决于以下因素： 设计所要求的构造、形状(拐角和端头等)、墙的厚 度和深度。施工所要求的挖槽壁面的稳定性、对 相邻结构物的影响、挖槽机的最小挖槽长度、混凝 土拌和站的供应能力、泥浆储备池的容量、钢筋笼 的质量和尺寸、作业场地占用面积和可以连续作业 的时间限制。一般情况下以58m 居多，但也可取 10m或更大一些的情况。一、单元槽段划分以下边的一些图为例，说明按结构物形状划分的 单元槽段。图(a)单元槽段为挖

16、槽机的最小挖掘长度 ，它适用于减少对邻近结构物的影响，或必须特别注 意槽壁的稳定性等情况。图(b)单元槽段为地下连续墙与柱子相连的一段， 地下墙的接头设在柱和柱的中间。图(c)单元槽段为直角形拐角，钢筋笼整体插入 为佳，但也可将钢筋笼分割开插入槽内。图(d)单元槽段为间隔布置的槽段，尽量不影响 相邻结构物而缩短单元槽段的长度，避免大面积槽 壁承受侧向土压力。图(e)单元槽段为十字形，不宜采用大的单元槽 段，由于在这种情况下导墙不易稳定，所以对导墙要 进行加固，必须特别注意槽壁的稳定和挖槽精度。图(f)单元槽段为间隔布置的圆周形式或曲线形 式的槽段，如用冲击钻法挖槽，可按曲线形式施工。修筑导墙是地下连续墙施工的第一道工序，导墙 是重要的临时结构物。导墙混凝土等级一般采用C15 。 (1) 导墙的作用和要求。 控制地下墙的平面位置、墙体厚度和垂直程度。导墙位于地下连续墙的墙面线两侧，和地下墙中 心线平行，深度一般为12m，顶面高于施工地面5 10cm，内墙面竖直，二导墙