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1、1,第五章 明挖法,2,主要内容,5.1明挖法概述 5.2敞口放坡法 5.3板桩法 5.4旋喷法 5.5挖孔桩围护结构 5.6水泥土搅拌桩 5.7劲性水泥土搅拌桩 5.8钻孔灌注桩围护结构,3,5.1明挖法概述,1.明挖法概念：什么是明挖法？浅埋地铁区间、车站，通常采用明挖法施工或盖挖法施工，二者均属于深基坑工程。 2.施工程序：维护结构施工，内部土方开挖，工程结构施工，管线恢复与覆土。 3.技术难点：基坑周围环境保护，控制沉降与位移。,4,深15m,基坑深15m,广州海珠广场基坑,基坑事故,5,北京地铁10号线基坑，坍塌10余m,上海中环线基坑，塌40m，深10m,基坑事故,6,新加坡地铁N
2、icholl Highway站(2004年),基坑事故,7,5.1明挖法概述,放坡开挖 要求基坑平面有足够的空间供放坡之用。 施工简单、经济实用在空旷地区或周边环境允许时能保证边坡稳定的条件下优先选用。 支护开挖 由在围护结构保护下从地面向下开挖的一个地下空间。基坑四周为垂直的挡土结构，挡土结构一般是在开挖面基底下有一定插入深度的板墙结构。（常用的挡土材料：混凝土、钢、木等，有钢板桩、钢筋混凝土板桩、柱列式灌注桩、水泥土搅拌桩、地下连续墙等）,4、明挖法的分类,8,5.1明挖法概述,边坡面不加支护 喷混凝土面和锚杆护坡,明挖法基坑类型 A：敞口放坡基坑 B：有维护结构基坑,工字钢桩 钢板桩 钻
3、孔灌注桩 地下连续墙 土钉墙 复合式围护,9,10,11,12,16标车站,13,5标,14,5、基坑工程的安全等级,基坑侧壁安全等级与重要性系数0,5.1明挖法概述,15,按安全等级划分： 一级：破坏后果很严重或开挖深度大于等于10米； 二级：坏后果严重或开挖深度介于7-10米； 三级：坏后果很严重或开挖深度小于10米； 按周边环境等级划分： 特级：离基坑1倍开挖深度范围内有重要的地下设施、大直径管线，重要建（构）筑物。 一级：离基坑1-2倍开挖深度范围内有重要的地下设施、大直径管线，重要建（构）筑物。 二级：离基坑1倍开挖深度范围内有重要的支线地下管线，大型建（构）筑物。 三级：离基坑2倍
4、开挖深度范围内没有需要保护的管线或建（构）筑物及设施。 按地基复杂程度划分： 1、地质复杂 2、地质中等复杂 3、地质简单,16,5.2 敞口放坡法,1、适用条件：放坡开挖适用于地基土质较好，开挖深度不深，以及施工现场有足够放坡场所的工程。放坡开挖一般费用较低，能采用放坡开挖应尽量采用。,放坡开挖示意图,17,敞口放坡明挖法也称作敞口基坑法，包括全放坡开挖和半放坡开挖。,2、敞口放坡法的分类,5.2 敞口放坡法,18,根据土方和爆破工程施工及验收规范(GBJ201-1983),当地下水位低于基底，在湿度正常的土层中开挖基坑，且暴露时间不长，可做成直立壁不加支撑，但挖方的深度不宜超过下列规定：,
5、碎石土和砂土：1.0m； 轻亚粘土及亚粘土：1.25m； 粘土：1.5m； 坚硬的粘性土：2m。,3、敞口放坡法开挖深度,5.2 敞口放坡法,19,1）基坑深度在5m以内不加支撑的边坡最大坡度,4、敞口开挖边坡坡度的确定,5.2 敞口放坡法,20,2） 确定基坑边坡坡度方法： 查表法。,在城市隧道施工中，一般在地质条件良好、土质较均匀而地下水位低或通过降水将地下水位维持在基坑面以下，常采用查表法。,根据建筑地基基础设计规范（GB50007-2002） 及北京地铁的施工经验对岩质边坡和土质边坡坡度可参考表1.1、表1.2。,4、敞口开挖边坡坡度的确定,21,22,23,5.3板桩法,1、概念：施
6、工场地受到限制条件下的临时支护方法。 2、分类：分为无支撑板桩和有支撑板桩 卸荷、锚撑、斜撑 3、施工顺序：把工字钢打入基坑周围土体，分层挖土，设置横撑。直到坑底。,24,25,4、几种典型的围护结构,1）工字钢桩围护结构,工字钢桩围护结构平面图,适用于粘性土、砂性土和粒径不大于10cm的砂卵石地层，当地下水位较高时，必须配合人工降水措施。,打桩施工噪声很大（一般在100分贝以上），超出环保法规定限值，只适用于在郊区距居民点较远的基坑施工中。,26,2）钢板桩围护结构,钢板桩围护结构,钢板桩由带锁口或钳口的热轧型钢制成，强度高，桩与桩之间的连接紧密，形成钢板桩墙，隔水效果好，可多次使用。一般为
7、临时的基坑支护，在地下主体工程完成后即可将钢板桩拔出。,a)平板式；b) 波浪式 钢板桩形式,钢板桩的构成可为单层钢板桩围堰、双层钢板桩围堰和屏幕。在城市隧道施工中基坑较深大多采用屏幕式。,27,对于钢板桩，打桩方法： （a）单独打入法 施工简便，打设速度快。累计误差不易纠正，墙面平直度难以控制。一般在钢板桩长度不大(小于10m)、工程要求不高时可采用此法。 （b）围檩插桩法 要用围檩支架作板桩打设导向装置围檩支架由围檩和围檩桩组成，在打设板桩时起导向作用。双面围檩之间的距离，比两块板桩组合宽度大815 mm。围檩插桩法施工中可以采用封闭打入法和分段复打法。,钢板桩可采用锤击、静压和震动等方法
8、沉入土中，上述方法可以单独使用也可以联合使用。,围檩插桩法 1围檩；2钢板桩；3围檩支架,2）钢板桩围护结构,28,29,30,U型钢板桩,吊桩,下放,31,对位,施打,施打中,静压、振动、冲击,32,继续施打,结束,33,5.4旋喷法,1、旋喷桩发展历史 旋喷桩兴起于二十世纪七十年代的高压喷射注浆法，八、九十年代在全国得到全面发展和应用。实践证明此法对处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、沙土、人工填土和碎石土等有良好的效果，我国已将其列入现行的地基与基础施工规范。,34,2、旋喷桩工作原理 旋喷桩是利用钻机将旋喷注浆管及喷头钻置于桩底设计高程，将预先配制好的浆液通过高压发生装置从注浆管边的喷嘴
9、中高速喷射出来，形成一股能量高度集中的液流，直接破坏土体，喷射过程中，钻杆边旋转边提升，使浆液与土体充分搅拌混合，在土中形成一定直径的柱状固结体，从而使地基达到加固。,35,4、施工工艺,保证垂直度,旋转振动钻机 插管,旋喷,36,5.5 挖孔桩围护结构,依靠人工挖掘成孔的桩 挖孔桩优势： 机具简单，不受设备和工作面限制；无振动，无噪声；成本低；对环境影响小。 适用条件： 无水或者地下水较少的土层中，对具有流动性淤泥、流砂和地下水的地区不宜采用。桩的直径一般不小于1.2m。,37,38,5.6水泥土搅拌桩,原理：利用水泥、石灰等材料做固化剂，通过深层搅拌机械，将软土和固化剂如浆液或粉体强制搅拌
10、，利用固化剂和软土间所产生的一系列物理化学作用，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的桩体。 适用条件：饱和软粘土，包括淤泥、淤泥质土、粘土和粉质粘土。,39,40,41,5.7劲性水泥土搅拌桩,地铁工程常用围护方式之一 1、SMW(Soil Mixing Wall)原理 劲性水泥土搅拌连续墙支护结构又称SMW工法，它是在水泥土搅拌桩中插入型钢或其它芯材形成的同时具有承载力与防渗两种功能的支护形式。 2、适用条件：凡是适合应用水泥土搅拌桩的场合都适合使用SMW支护结构，特别是以粘性土和粉性土为主的软土地区。,42,劲性水泥土搅拌连续墙(SMW、PCMW工法）,3、优点： （1)占用场地小
11、。单排为0.65-0.85m。 （2)施工速度快。一般情况下施工周期可缩短30%左右。 （3）对周围建筑物及地下管线影响小，对环境污染小，无废弃泥浆。 （4）耗用水泥、钢材少，造价低。特别是H型钢能够回收，成本大大降低。,43,劲性水泥土搅拌连续墙(SMW 、PCMW工法）,三轴深层搅拌桩机,44,劲性水泥土搅拌连续墙(SMW 、PCMW工法）,SMW工法现场照片,45,46,47,48,5.8钻孔灌注桩围护结构,1、特点 （1）灌注桩是直接在桩位上就地成孔，然后在孔内安放钢筋笼灌注混凝土而成。 （2）灌注桩能适应各种地层，无需接桩，施工时无振动、无挤土、噪音小，宜在建筑物密集地区使用。 （3
12、）但其操作要求严格，施工后需较长的养护期方可承受荷载，成孔时有大量土渣或泥浆排出。 2、分类 根据成孔工艺不同，分为干作业成孔的灌注桩、泥浆护壁成孔的灌注桩、套管成孔的灌注桩等。,49,1）干作业成孔 适用条件： 适用于地下水位以上的粘性土、粉土，填土，中等密实以上的砂土、风化岩层。 成孔作业： 螺旋钻孔是干作业成孔常用的方法之一，它利用螺旋钻机成孔。通过动力旋转钻杆，使钻头的螺旋叶片旋转削土，土块沿螺旋叶片提升排出孔外。,50,1 一上底盘； 2 一下底盘； 3 一回转滚轮； 4 一行车滚轮； 5 一钢丝滑轮； 6 一回转轴； 7 一行车油缸； 8 一支架,51,2）套管沉管灌注桩 适用于粘
13、性土、粉土、淤泥质土、砂土及填土 套管成孔灌注桩是利用锤击打桩法或振动沉桩法，将带有活瓣式桩尖或带有钢筋混凝土桩靴的钢套管沉入土中，然后边拔管边灌注混凝土而成。若配有钢筋时，则在浇筑混凝土前先吊放钢筋骨架。利用锤击沉桩设备沉管、拔管，称为锤击沉管灌注桩；利用激振器的振动沉管、拔管时，称为振动沉管灌注桩。也可采用振动 - 冲击双作用的方法沉管。,52,a ）活瓣桩尖； b ）桩靴 1 一桩管； 2 一锁轴； 3 一活瓣； 4 桩靴,53,套管钻机成桩工艺流程图,54,3）泥浆护壁成孔 适用性: 泥浆护壁成孔是用泥浆保护孔壁并排出土渣而成孔。泥浆护壁钻孔灌注桩适用于地下水位以下的粘性土、粉土、砂土
14、、填土、碎 ( 砾 ) 石土及风化岩层；以及地质情况复杂，夹层多、风化不均、软硬变化较大的岩层，冲孔灌注桩除适应上述地质情况外，还能穿透旧基础、大孤石等障碍物，但在岩溶发育地区应慎重使用。,55,泥浆作用 在钻孔过程中，为防止孔壁坍塌，在孔内注入高塑性粘土或膨润土和水拌合的泥浆，也可利用钻削下来的粘性土与水混合自造泥浆。这种护壁泥浆与钻孔的土屑混合，边钻边排出泥浆，同时进行孔内补浆，进行泥浆循环。泥浆具保护孔壁、防止坍孔的作用，同时在泥浆循环过程中还可携带土渣排出钻孔，并对钻头具有冷却与润滑作用。,56,钻孔灌注桩围护基坑开挖实例,沈阳地铁16标区间 黎明文化宫站终点区间。区间段落里程CK21
15、+551.6mCK21+817m，全长269.15m，地铁底板埋深约8米。线路位于沈阳市大东区，沿和睦路走行，在DK21+986DK22+016m处穿越新开河。 区间范围采用明挖法施工。围护结构类型采用排桩、钢管支撑体系。基坑安全等级为级。,57,58,本隧道标准段为地下单层，过河段开挖深度约8.5m，采用8001200钻孔桩，桩长度为11.5m，桩趾插入-5圆砾地层中。排桩入土深度为4.0m。非过河段开挖深度约11.5m，采用8001200钻孔桩，桩长度为14.0m，河西侧桩趾插入-5圆砾地层中，河东侧桩趾插入-4砾砂地层中。排桩入土深度为5.0m。横撑采用600钢管，壁厚t为14mm，横撑
16、水平间距为3.0m，腰梁采用2I45c工字钢加焊钢缀板和肋板。标准段和过河段均竖向采用二道支撑。,59,61,62,63,64,65,66,67,68,69,70,71,72,73,2、明挖法的缺点,随着埋深的增加，工程费用、工期都将增加； 对周围环境影响大，对地面交通、商业活动、居民生活以及地下管线的拆迁量比暗挖法大； 地下水位高时，降水和地层加固费用非常高。,1、明挖法的优点,适应性强，适用于任何岩（土）体，可以修建各种形状 结构物； 可以为地下结构施工创造最大限度的工作面，各项工序可以全面铺开，进行平行流水作业，施工速度快； 施工技术比较简单，便于操作，工程质量有保证。,在地面交通和环境条件允许的情况下，应优先选择明挖法施工,
