高层建筑施工电子教案

高层建筑施工电子教案内容摘要：

(4)基坑土方工程的开挖和运输； (5)基坑土方开挖过程中的工程监测； (6)基坑周围的环境保护。 二、基坑支护结构的设计原则与方法 (1)安全可靠：支护结构要满足强度、稳定和变形的要求，确保基坑施工及周围环境的安全； (2)经济合理：在支护结构安全可靠的前提下，从造价、工期及环境保护等方面经过技术经济比较，最终确定具有明显优势的方案； (3)便利施工：在安全可靠经济合理的原则下，要考虑施工的可能性和方便施工。 10 根据现行国家行业标准《建筑基坑支护技术规程》，基坑支护结构应采用分项系数表示的极限状态设计方法：承载能力极限状态和正常使用极限状态。 （ 1）了解工程周围的环境、施工承包商的施工条件，熟悉本工程建筑物的设计图纸，充分研究工程所在地的水文、地质资料。 （ 2）制定支护结构与支撑体系的形式，包括初步确定支护结构的厚度和人土深度、支撑与立柱的布置、挖土方案等。 （ 3）确定荷载。 包括水压力、土压力、地面超载以及反力系数。 （ 4）稳定分析。 通过稳定分析确定支护的入土深度，包括整体稳定、隆起稳定、管涌稳定、底鼓稳定和槽壁稳定，并通过改变支护形式、增加支撑 层数、增加入土深度、坑内加固地基和坑外降水等措施来满足基坑的稳定性。 （ 5）内力、配筋计算及强度、变形的验算。 当满足稳定性要求后，即可进行内力、配筋的计算，以及强度、变形的验算。 （ 6）施工图设计。 如强度、变形符合要求，则可进行施工图的设计、编制施工说明以及细部设计。 三、基坑支护结构的安全等级 根据《建筑基坑支护技术规程》，基坑侧壁的安全等级分为三级 (表 11)，设计时不同等级采用相对应的重要性系数γ o。 基坑侧壁安全等级及重要性系数 表 11 安全 等级 破 坏 后 果 重要性 系数γ o 一级 支护结构破坏、土体失稳或过大 变形对周边环境及地下结构施工影响很严重 二级 支护结构破坏、土体失稳或过大变形对周边环境及地下结构施工影响一般 三级 支护结构破坏、土体失稳或过大变形对周边环境及地下结构施工影响不严重 注：有特殊要求的建筑基坑侧壁安全等级可根据具体情况另行确定。 建筑基坑分级的标准各种规范不尽相同，表 12为现行国标《建筑地基基础工程施工质量验收规范》对基坑分级和变形监控值的规定。 基坑变形的监控值 (cm) 表 12 基坑类别 围护结构 墙顶位移监控值 围护结构墙体最大位移监控值 地面最大沉降监控值 一级基坑 3 5 3 二级基坑 68 8 6 三级基坑 10 10 注： 1．符合下列情况之一，为一级基坑： (1)重要工程或支护结构做主体结构的一部分； (2)开挖深度大于 10m； 11 (3)与临近建筑物、重要设施的距离在开挖深度以内的基坑； (4)基坑范围内有历史文物、近代优秀建筑、重要管线等需严加保护的基坑。 2．三级基坑为开挖深度小 于 7m，且周围环境无特别要求的基坑。 3．除一级和三级外的基坑属于二级基坑。 4．当周围已有的设施有特殊要求时，尚应符合这些要求。 第二节 基坑工程勘察 一、岩土勘察 在建筑地基详细勘察阶段，宜同时对基坑工程需要的内容进行勘察。 勘察范围取决于开挖深度及场地的岩土工程条件，宜在开挖边界外开挖深度 1～ 2倍范围内布置勘探点，对于软土勘察范围尚宜扩大。 勘探点的间距可为 15～ 30m，地层变化较大时，应增加勘探点查明分布规律。 基坑周边 勘探点的深度不宜小于 1倍开挖深度，软土地区应穿越软土层。 岩土勘察一般应提供下述资料： (1)场地土层的类型、特点、土层性质； (2)基坑及围护墙边界附近，场地填土、暗浜、古河道及地下障碍物等不良地质现象的分布范围与深度，表明其对基坑工程的影响； (3)场地浅层潜水和坑底深部承压水的埋藏情况，土层渗流特性及产生流砂、管涌的可能性； (4)支护结构设计和施工所需土、水指标； 土的抗剪强度指标内摩擦角妒和黏聚力 c，一般宜采用直剪试验的固结快剪取得，要提供峰值和平均 值。 当支护结构需要时，还可采用原位测试方法测定土的基床系数等指标。 二、水文地质勘察 应提供下列情况和数据： (1)地下各含水层的视见水位和静止水位； (2)地下各含水层中水的补给情况和动态变化情况，与附近水体的连通情况； (3)基坑底以下承压水的水头高度和含水层的界面； (4)分析施工过程中水位变化对支护结构和基坑周边环境的影响，提出应采取的措施。 三、基坑周边环境勘察 应包括以下内容： (1)查明影响范围内建 (构 )筑物类型、 层数、基础类型和埋深、基础荷载大小及上部结构现状； (2)查明基坑周边各类地下设施，包括给水、排水、电缆、煤气、污水、雨水、热力等管 12 线的分布与性状； (3)查明基坑四周道路的距离及车辆载重情况； (4)查明场地四周和邻近地区地表水汇流和排泻情况，地下水管渗漏情况及对基坑开挖的影响。 此外，在进行支护结构设计之前，尚应对下述地下结构设计资料进行收集和了解： (1)主体工程地下室的平面布置以及与建筑红线的相对位置，这对选择支护结构型式及支撑布置等有关； (2)主体工程基础的桩 位布置图，这与支撑体系中的立柱布置有关，应尽量利用工程桩作为立柱桩以降低造价； (3)主体结构地下室层数、各层楼板和底板的布置与标高以及地面标高，这与确定开挖深度，选择围护墙与支撑型式和布置以及换撑等有关。 第三节 支护结构设计 一、支护结构选型 (一 )支护结构的类型和组成 （ P8) (二 )支护结构的选型 (1)水泥土墙 13 水泥土墙是用深层搅拌机就地将土和输入的水泥浆强制搅拌，形成连续搭接的 水泥土柱状加固体围护墙。 包括深层搅拌水泥土墙桩和高压旋喷注浆桩墙两种。 深层搅拌水泥土墙桩采用水泥作固化剂，利用水泥和软土之间所产生的物理化学反应，形成连续搭接的水泥土柱状加固体；一般坑内无支撑，便于机械化施工，并具有挡土和止水的双重功能，但相对位移较大；当红线位置和周围环境允许，基坑深度小于 7m 时，在软土地区应优先考虑使用。 高压旋喷注浆桩墙加固材料亦为水泥浆，它是利用高压经过旋转的喷嘴将水泥浆喷入土层与土体混合形成柱状水泥加固体，相互搭接形成桩墙用来挡土和止水。 其施工费用高于深层搅拌水泥 土墙，但它可用于空间较小处。 （ 2）钢板桩 钢板桩有两种：槽钢钢板桩和热轧锁口钢板桩。 槽钢钢板桩：由槽钢并排或正反扣搭接组成。 打人地下后顶部接近地面处设一道拉锚或支撑，一般只用于一些小型工程且深度不超过 4m的基坑，施工简便，可以重复使用，但由于搭接处不严密，一般不能完全止水。 如地下水位高，需要时可用轻型井点降低地下水位。 热轧锁口钢板桩 (图 1— 1)（ P10图 11） 热轧锁口钢板桩的形式有 U形、 L形、一字形、 H形和组合型。 我国常用前两种。 它是采用柴油或振动打桩 机打 (压 )入地基，适用于开挖深度 5～ 8m且周围环境要求不高、地下水位较高的基坑，但在砂砾层及密实砂中施工困难，一般需与水平支撑、斜撑、角撑结合或用锚杆拉结，止水性能好，施工简便，但一次投入量大。 （ 3）型钢横挡板 (图 12)（ P10图 12） 型钢横挡板围护墙亦称桩板式支护结构。 这种围护墙由工宇钢 (或 H型钢 )、桩和横挡板 (亦称衬板 )组成，再加上围檩、支撑等则形成一种支护体系。 适用于粘土、砂土等土质相对较好、地下水位较低的地基，施工简便，桩可拔出，成本低，但噪声大，且拔桩后留下的孔洞需处理，常 与锚杆或锚拉相结合。 如：北京京城大厦，基坑开挖深度为 23． 76m，采用H形钢桩，间距为 1． 1 m， 3层土层锚杆，竖向标高为一 5m、一 12m、一 1 （ 4）钢筋混凝土板桩 钢筋混凝土板桩用后不再拔出，故只用于钢板桩难以拔除的地段和一些特殊情况。 适用于开挖深度 3～ 6m的基坑，顶部浇筑钢筋混凝土圈梁，并设置一道支撑或拉锚。 （ 5）钻孔灌注桩（图 13） （ P10图 13） 钻孔灌注桩施工很难做到桩与桩相切，多为间隔排列式，故不具备挡水功能，适用于地下水位较深、土质较好的地区。 在地下水位较高的地区 应用时，则需另做止水帷幕（例如，在上海地区常用 1． 0m厚的水泥土搅拌桩墙作为止水帷幕。 汉口六渡桥阳光大厦基坑工程高压旋喷注浆桩墙作为止水帷幕）。 尽管如此，由于钻孔灌注桩施工无噪音、无振动、无挤土，刚度大抗弯能力强，变形小，所以在全国都有应用。 （ 6）挖孔灌注桩 14 挖孔灌注桩的成孔为人工开挖，便于检验土层，易于扩孔，可多桩同时施工。 多为大直径桩，可不设或少设支撑，宜用于土质较好的地区，但施工条件差，劳动强度高。 （ 7）地下连续墙 在基坑开挖之前，沿基坑四周用特殊挖槽设备、在泥浆护壁的条件下开 挖出一定长度的深槽，然后下钢筋笼浇筑混凝土形成单元混凝土墙，各单元利用特制的接头连接，从而形成地下连续墙。 地下连续墙具有挡水、防水抗渗和承重三种功能，能适应任何土质，特别是软土地基；对周围环境影响很小，能紧邻已有建（构）筑物等进行施工；但造价高。 当基坑深度大，周围环境复杂并要求严格时，地下连续墙是首选支护形式，如与“逆作法”结合应用，可实现基坑维护墙与主体结构外墙这两墙合一，能降低成本。 （ 8）加筋水泥土墙 (SMW工法，也称：劲性水泥土搅拌桩 ) 在水泥土搅拌桩内插入 H 型钢，使之成为同时具有受 力和抗渗两种功能的支护结构围护墙(图 15)（ P11图 15）。 坑深大时亦可加设支撑。 我国目前多用于 8— 10m基坑。 （ 9）土钉墙 土钉墙 (图 16)（ P11图 16） 是一种边坡稳定式的护，其作用与被动起挡土作用的上述围护墙不同，它是起主动嵌固作用，增加边坡的稳定性，使基坑开挖后坡面保持稳定。 土钉墙用于基坑侧壁安全等级宜为二、三级的非软土场地；基坑深度不宜大于 12m；当地下水位高于基坑底面时，应采取降水或截水措施。 目前在软土场地亦有应用。 （ 10）逆作拱墙（图 17） （ P12图 17） 逆作拱墙是指沿基坑周边分层、分段将基坑开挖成圆、椭圆及其他曲线平面，并沿基坑侧壁分层、分段逆作钢筋混凝土拱墙，利用拱体承受土的侧压力的拱墙，称为逆作拱墙。 这种支护结构体系，结构受力以受压为主，能充分发挥混凝土材料的受力性能，构造简单，采取分层分段开挖、分层分段逆作支护的方法，水平位移小。 逆作拱墙宜用于基坑侧壁安全等级为三级者；淤泥和淤泥质土场地不宜应用；拱墙轴线的矢跨比不宜小于 1／ 8；基坑深度不宜大于 12m；地下水位高于基坑底面时，应采取降水或截水措施。 （ 1）内支 撑：如在坑内对围护墙加设支承称为内支撑。 内支撑受力合理、安全可靠、易于控制围护墙的变形，但内支撑的设置给基坑内挖土和地下室结构的支模和浇筑带来一些不便，需通过换撑加以解决。 内支撑体系组成：腰梁或围檩、支撑和立柱（图 18） （ P图 18） 内支撑类型：钢支撑和混凝土支撑 内支撑的布置形式：角撑、对撑、桁架式、框架式、环形等。 （图 11图 112） （ P15图 11图 112） （ 2）拉锚 (土锚 )：如在坑外对围护墙设拉支承，则称为拉锚 (土锚 )。 用土锚拉结围护墙，坑内施工无任 何阻挡，但于软土地区土锚的变形较难控制，且土锚有一定长度，在建筑物密 15 集地区如超出红线尚需专门申请。 一般情况下，在土质好的地区，如具备锚杆施工设备和技术，应发展土锚；在软土地区为便于控制围护墙的变形，应以内支撑为主。 对撑式的内支撑见图 18。 （ P图 18） 二、支护结构的围护墙计算 常用的支护结构，排桩和地下连续墙是一种计算方法，土钉墙和水泥土墙各有其计算方法。 但其所受荷载和抗力基本相同。 （一）荷载与抗力计算：作用于围护墙上的水平荷载，主要是土压力、水压力和地面附加荷载产生 水平荷载。 我国现行《建筑基坑支护技术规程》规定，水平荷载标准值和水平抗力标准值可按下列公式计算： （图 113） （ 1）对于碎石土和砂土： 当计算点位于地下水位以上时： KcKe aiikaia jka jk＝ 2。