基坑工程—钢板桩、钢支撑、地下水控制、土方开挖

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1、2015.08.20,庄占龙制,高层建筑施工,主 讲： 庄 占 龙,2015.08.20,庄占龙制,简介,参考教材：高层建筑施工 主编：张厚先 北京大学出版社 主讲教师：庄占龙 联系方式：13859721809 电子邮箱：，千喜龙,2015.08.20,庄占龙制,第一章 基坑工程,教学内容：要求：,基坑工程设计基坑工程施工：主要讲解基坑工程监测了解基坑工程的概念及现状、特点，支护结构设计内容、设计依据、设计计算方法、监测方法；掌握基坑工程支护结构的选型与施工。,2015.08.20,庄占龙制,第一章 基坑工程,第二节 支护结构施工 六 钢板桩施工1 准备工作 （1）注意事项,钢板桩的设置应便于

2、基础施工，即在基础结构边缘之外并留有支、拆模板的余地。 钢板桩布置的的平面位置，应尽量平直整齐，避免不规则的转角，以便充分利用标准钢板桩和便于设置支撑。 对于多层支撑的钢板桩，宜先开沟槽安设支撑预加顶紧力（约为设计值的50）后再挖土，以减少钢板桩支护的变形。,2015.08.20,庄占龙制,第一章 基坑工程,第二节 支护结构施工 六 钢板桩施工1 准备工作 （2）钢板桩的检验与矫正,用于基坑临时支护的钢板桩，主要进行外观检验，包括表面缺陷、长度、宽度、厚度、高度、端头矩形比、平直度和锁口形状等。 对桩上影响打设的焊接件应割除。如有割孔、断面缺损应补强。若有严重锈蚀，应量测断面实际厚度，以便于计

3、算时予以折减。 经过检验，如误差桩垂直度1、桩身弯曲2L（L为桩长）时，则在打设前应予以矫正。,2015.08.20,庄占龙制,第一章 基坑工程,第二节 支护结构施工 六 钢板桩施工1 准备工作 （3）导架安装,为保证沉桩轴线位置的正确和桩的竖直，控制桩的打入精度，防止板桩的屈曲变形和提高桩的贯入能力，一般都需要设置一定刚度的、坚固的导架，亦称“施工围檩”。 导架通常由导梁和围檩桩等组成，它的形式，在平面上有单面和双面之分，在高上有单层和双层之分。一般常用的是单层双面导架。围檩桩的间距，一般为2.53.5m，双面围檩的间距一般比板桩墙厚度大815mm。 导架的位置不能和钢板桩相碰。围檩桩不能随

4、着钢板桩的打设而下沉或变形。导梁的高度要适宜，要有利于控制钢板桩的施工高度和提高工效，要用经纬仪和水平仪控制导梁的位置和标高。,2015.08.20,庄占龙制,第一章 基坑工程,第二节 支护结构施工 六 钢板桩施工1 准备工作 （4）沉桩机械选择,打设钢板桩可用柴油锤或振动锤。 前一种为冲击打入法，用此法时，为使桩锤的冲击力均匀分布在板桩断面上，保护桩顶免遭损坏，在桩锤和钢板桩之间应设桩帽。 用振功锤沉设钢板桩较适宜。亦可用于拔桩。,2015.08.20,庄占龙制,第一章 基坑工程,第二节 支护结构施工 六 钢板桩施工2 钢板桩的打设和拔除 （1）钢板桩打设方式选择1）单独打入法,打设方式分为

5、“单独打入法”和“屏风式打入法”两种。这种方法是从板桩墙的一角开始，逐块（或两块为一组）打设，直至工程结束。这种打入方简便、迅速，不需要其他辅助支架。但是易使板桩向一侧倾斜，且误差积累后不易纠正。为此，这种方法只适用于板桩墙要求不高、且板桩长度铰小（如小于10m）的情况。,2015.08.20,庄占龙制,第一章 基坑工程,第二节 支护结构施工 六 钢板桩施工2 钢板桩的打设和拔除 （1）钢板桩打设方式选择2）屏风式打入法,这种方法是将l020根钢板桩成排插入导梁内，呈屏风状，然后再分批施打。施打时先将屏风墒两端的钢板桩打至设计位置或一定深度，成为定位板桩，然后在中间按顺小分l/3、1/2板桩高

6、度呈阶梯状打入。 屏风式打入法的优点是可以减少倾斜误差积累，防止过大的倾斜，而且易于实现封闭合拢，能保证板桩墙的的施工质量，其缺点是插桩的自立高度较大，要注意插桩的稳定和施工安全、一股情况下多用这种方法打设板桩墙，它耗费的辅助材料不多，但能保证质量。,2015.08.20,庄占龙制,第一章 基坑工程,第二节 支护结构施工 六 钢板桩施工2 钢板桩的打设和拔除 （2）钢板桩的打设,先用吊车将钢板桩吊至插桩点处进行插桩，插桩时锁口要对准，每插入一块即套上桩帽轻轻加以锤击。在打桩过程中，为保证钢板桩的垂直度，用两台经纬仪在两个方向加以控制。为防止锁口中心线平面位移，可在打桩进行方向的钢板桩锁口处设卡

7、板，阻止板桩位移。同时在围檩上预先算出每块板块的位置，以便随时检查校正。 钢板桩分几次打入，如第一次由20m高打至15m，第二次侧打至10m，第三次打至导梁高度，待导架拆除后第四次才打至设计标高。 打桩时，开始打设的第一、二块钢板桩的打入位置和方向要确保精度，它可以起样板导向作用，一般每打入1m应测量一次。,2015.08.20,庄占龙制,第一章 基坑工程,第二节 支护结构施工 六 钢板桩施工2 钢板桩的打设和拔除 （3）钢板桩的转角与封闭,钢板桩墙的设计长度有时不是钢板桩标准宽度的整倍数，或者板桩墙的轴线较复杂，钢板桩的制作和打设也有误差，这些都会给钢板桩墙的最终封闭合拢带来困难。 钢板桩墙

8、的转角和封闭合拢施工，可采用下述方法：1）采用异形板桩，但是应尽量避免采用异形板桩。2）连接件法，用特制的“”和“”连接件来调整钢板桩的根数和方向，实现板桩墙的封闭合拢。3）骑锋搭接法，利用选用的钢板桩或宽度较大的其他型号的钢板桩作闭合板桩，打设于板桩墙闭合处。闭合板桩应打设于挡土墙的一侧。此法用于板桩墙要求较低的工程。4）轴线调整法，通过钢板机桩墙闭合轴线设计长度和位置的调整实现封闭合拢。封闭合拢处最好选在短边的角部。,2015.08.20,庄占龙制,第一章 基坑工程,第二节 支护结构施工 六 钢板桩施工2 钢板桩的打设和拔除 （4）钢板桩的拔除 1）,在进行基坑回填土时，要拔除钢板桩，以便

9、修缮后重复使用。拔除前要研究钢板桩拔除顺序、拔除时间以及控处理方法。 拔桩时会产生一定的振动，如拔桩再带土过多会引起土体位移和地面沉降、可能给已施工的地下结构带来危害，并影响邻近建筑物、道路和地下管线的正常使用。 对于封闭式板桩墙，拔桩的开始点宜离离开角桩5根以上，必要时还可用跳拔的方法间隔拔除。拔桩的顺序一般与打桩顺序相反。拔除钢板桩宜用振功锤或振动锤与起重机共同拔除。,2015.08.20,庄占龙制,第一章 基坑工程,第二节 支护结构施工 六 钢板桩施工2 钢板桩的打设和拔除 （4）钢板桩的拔除 2）,振动锤产生强迫振动，破坏板桩与周围土体间的粘结力，依靠附加的起吊力克服拔桩阻力将桩拔出。

10、拔桩时，可先用振动锤将锁口振活以减小与土的粘结，然后边振边拨。对较难拔的桩，亦可先用柴油锤先振打，然后再与振动锤交替进行振打和振拔。 为及时回填桩位，当将桩拔至比基础底板略高时，暂停引拔，用振动锤振动几分钟让土孔填实。对阻力大的钢板桩，还可采用间歇振动的方法。 对拔桩产生的桩孔，有必要时需及时回填以减少对邻近建筑物等的影响。方法有边拔桩边灌砂，或边拔桩边注浆。,2015.08.20,庄占龙制,第一章 基坑工程,第二节 支护结构施工 七 内支撑体系施工,内支撑体系包括腰（冠）梁（亦称围檩）、支撑和立柱。其施工应符合下述要求：（1）支撑结构的安装与拆除顺序、应同基坑支护结构的计算工况一致。必须严格

11、遵守先支撑后开挖的原则；（2）立柱穿过主体结构底板以及支撑结构穿越主体站构地下室外墙的部位，应采用止水构造措施。 内支撑主要分钢支撑与混凝土支撑两类。（1）钢支撑多为工具式支撑，装、拆方便，可重复使用，可施加预紧力，一些大城市多由专业队伍施工。（2）混凝土支撑现场浇筑，可适应各种形状要求，刚度大，支护体系变形小，有利于保护周围环境；但拆除麻烦，不能重复使用，一次性消耗大。,2015.08.20,庄占龙制,第一章 基坑工程,第二节 支护结构施工 七 内支撑体系施工1 钢支撑（1）立柱,钢支撑常用H型钢支撑和钢管支撑。当基坑平面尺寸较大时，支撑长度超过15m时，需设立柱来支承水平支撑，防止支撑弯曲

12、，缩短支撑的计算长度，防止支撑失稳破坏。 通常用钢立柱，长细比一般小于25，由于基坑开挖结束浇筑底板时支撑立柱不能拆除，为此立柱最好做成格构式，以利底板钢筋通过。钢立柱不能支承于地基上，而需支承在立柱桩上，目前多用混凝土灌注桩作为立柱支承桩，灌注桩混凝土浇至基坑面为止，钢立柱插在灌注桩内，插入长度一般不小于4倍立柱边长，在可能情况下尽可能利用工作桩立柱支承桩。立柱通常设于支撑交叉部位，施工时立柱桩应准确确定位，以防偏离支撑交叉部位。,2015.08.20,庄占龙制,第一章 基坑工程,第二节 支护结构施工 七 内支撑体系施工1 钢支撑 （2）腰梁,腰（冠）梁的作用是将围护墙上承受的土压力、水压力

13、等外荷载传送到支撑上，为一受弯剪的构件，其另一作用是加强围护墙体的整体件。所以，增强腰梁的刚度和强度对整个支护结构体系有重要意义。 钢支撑皆用钢腰梁，钢腰梁多用H型钢或双拼槽钢等，通过设于围护墙上的钢牛腿或锚固于墙内的吊筋加以固定。钢腰梁分段长度不宜小于支撑问间距的2倍，拼装点尽量靠近支撑点。如支撑与腰梁斜交，腰梁上应设传递剪力的构造。腰梁安装后与围护墙间的空隙，要用细石混凝土填塞。,2015.08.20,庄占龙制,第一章 基坑工程,第二节 支护结构施工 七 内支撑体系施工1 钢支撑 （3）构造,钢支撑受力构件的长细比不宜大于75，联系构件的长细比不不宜大于120。 安装节点尽量设在纵、横向支

14、撑的交汇处附近。纵向、横向支撑的交汇点尽可能在同一标高上，这样支撑体系的平面刚度大，尽址量少用重叠连接。 钢支撑与钢腰梁可用电焊等连接。,2015.08.20,庄占龙制,第一章 基坑工程,第二节 支护结构施工 七 内支撑体系施工2 混凝土支撑 （1）构造,混凝土支撑亦多用钢立柱，立柱与钢支撑相同，腰梁与支撑整体浇筑，在平面内形成整体。 位于围护墙顶部的冠梁，多与围护墙体整浇，位于桩身处的腰梁亦通过桩身预埋筋和吊筋加以固定。混凝土腰梁的截面宽度要不小于支撑截面高度；腰梁截面水平向高度由计算确定，一般不小于1/8腰梁水平面计算跨度。腰梁与围护墙间不留间隙，完全密贴。,2015.08.20,庄占龙制

15、,第一章 基坑工程,第二节 支护结构施工 七 内支撑体系施工2 混凝土支撑 （2）施工,按设计工况当基坑挖土至规定深度时，要及时浇筑支撑和腰梁，以减少时效作用，减小变形。支撑受力钢筋在腰梁内锚固长度要不小于30d。要待支撑混凝土强度达到不小于80设计强度时，才允计开挖支撑以下的土方。支撑和腰梁洗筑时的底模（模板或细石混凝土薄层等），挖土开始后要及时去除，以防坠落伤人。支撑如穿越外墙，要设止水片。 在浇筑地下室结构时如要换撑，亦需底板、楼板的混凝土强度达到不小于设计强度的80才允许换撑。,2015.08.20,庄占龙制,第一章 基坑工程,第三节 地下水控制 一 地下水控制方法选择 1 集水井（明

16、）降水法,在基坑或沟槽开挖时，在坑底设置集水井，并沿坑底的周围或中央开挖排水沟，使水由排水沟流入集水井区，然后用水泵抽出坑外。 排水沟及集水井应设置在基础边线0.4m以外，地下水位的上游。每隔20m40m设置一个。集水井的直径或宽度一般为0.7m0.8m，井壁用竹、木或砌筑等简易加固。排水沟底宽一般不小于300mm，沟底纵向坡度不小于3，沟底比基底至少底0.3m0.4m，集水井底比沟底低0.5以上。 当基坑挖至设计标高后，井底应低于坑底（12）m，并铺设0.3m碎石滤水层，以免在抽水时将泥砂抽出，并防止井底的土被搅动。,2015.08.20,庄占龙制,第一章 基坑工程,第三节 地下水控制 一 地下水控制方法选择2 动水压力与流砂现象 （1）名词解释,动水压力：地下水在松散介质的孔隙中流动，土粒与水流相互包围。由于水流流线间及水流与土粒间的摩擦阻力作用而产生一定的水头损失，水头降低，故每一土粒在水头差作用下，承受来自水流的作用力渗透力。 流砂现象：当基坑挖土达到地下水位以下，而土是细砂或粉砂，又采用集水坑降水时，在一定的动水压力作用下，坑底下的土就会形成流动状态，随地下水一起流动涌进坑内，发生这种现象称为流砂现象。,