第6章 墩基础、沉井基础及地下连续墙

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第6章墩基础、沉井基础及地下连续墙 §6-1深基础简介一、有关概念1.定义：采用特殊的施工方法完成的，具有特殊结构形式的基础。20世纪50年代认为d≥5m的基础就是深基础 深基础施工（1）明挖法：开挖到基坑设计标高，然后在坑底建造基础的方法来实现。如：一般的墩基础施工。但基础埋置越深，边坡稳定和排水问题就越难解决，因而往往需要采用板桩围护及人工降低地下水位等方法，从而给带来施工不方便，工作量大。（2）沉井、沉箱、地下连续墙等特殊施工法。 2.类型桩基础墩基础沉井沉箱地下连续墙等。 3.特点：承载力高，施工技术复杂，施工设备特别，造价高，工期长。4.设计中应当考虑基础侧壁的摩擦阻力。（与浅基础明显的区别）5.适用条件：当建筑物荷载很大，浅部土层满足不了承载力要求（浅基础满足不了工程要求），并且经过一般的地基处理后还不能满足工程要求时，或者建筑物对地基的沉降和稳定性要求很高时，常需要采用深基础。当然，究竟是否采用深基础应当经过周密的技术经济方案比较后确定。 二.墩基础墩基础是一种利用机械或人工在地基中开挖成的大直径孔中灌注混凝土而形成的基础。一般直径为800mm~250mm，深度为20m~40m，最深可达60m~80m，底部常做成扩大头以提高承载力，墩底直径最大已达7.5m，当支承干基岩上时，竖向承载力可达60MN~70MN，且沉降量很小。墩基础结构可分为三部分：墩帽（或墩承台）、墩身和扩大头。 墩基础原则上应采用一柱一墩，墩身比桩具有更大的强度和刚度，墩身可穿越浅部不良地基而直接支承在深部基岩或坚实上层上。其优点是：①直径大，承载力高，避免桩基的群桩效应影响及承台传力的复杂性；②能较好地适应复杂的地质条件，达到预期持力层，可直接检查成孔质量和上层性状，易于清孔；③混凝上浇注质量易保证，施工速度较快。 墩基础的承载力确定墩基础承载力的方法与桩基础基本相同。墩基础的构造①无扩大头墩基，宜将墩身分段扩大直径或做成锯齿形，以增加侧摩阻力或适应施工条件；②有扩大头墩基，中心距宜＞1.5db，db/d<3.0,扩大头斜面高宽比h/b宜＞1.5.具体数值应根据持力层上体稳定条件确定。 适用墩基常用于高层建筑中柱基础，并可通过扩底工艺获得很高的单墩承载力。但其混凝上用量大，施工时有一定难度，故不宜用于荷载较小、地下水位较高、水量较大的小型工程及相当深度内无坚硬持力层的地区。 中心距宜＞1.5db，db/d<3.0,扩大头斜面高宽比h/b宜＞1.5 三.沉井基础1、定义：沉井是一种带刃脚的井筒状构筑物。2.施工步骤 沉井施工顺序 3、一般沉井构造 4、沉井的横截画形状根据使用要求可做成方形、矩形、圆形、椭圆形等多种。井筒内的井孔有单孔、单排多孔及多孔等。当沉井下沉困难时，其立画也可做成台阶形。 沉井的优点埋置深度较大；（200m)占地面积小，井筒在施工过程中可做支承围护，不需另外的挡土结构，技术上操作简便，不需放坡，挖土量少，节约投资，施工稳妥可靠。沉井作为基础，整体性好，稳定性好，具有较大的承载力。 5、适用通常适用于：地基深层土的承载力大，而上部土层比较松软、易于开挖的地层，或由于建筑物的使用要求，基础埋深很大，或因施工原因，例如在已有浅基础邻近修建深埋较大的设备基础时，为了避免基坑开挖对已有基础的影响，也可采用沉井法施工。不便进行桩基础施工的河流中；河水较深，采用扩大基坑的围堰施工有困难的情况下。 6、可能发生问题沉井在下沉过程中常会发生各种问题：（1）遇到大块石、残留基础或大树根等障碍物阻碍下沉；（2）穿过地下水位以下的细、粉砂层时，大量砂土涌入井内，使沉井倾斜；这些都会对施工造成很大困难，甚至工作无法进行。因此，对干准备用沉井法施工的场地，必须事先做好地基勘探工作，并对可能发生的问题事先加以预防，当问题发生时，要及时采取措施进行处理。 四.沉箱在下沉前先将井底封闭的沉井。现今用得较少了。 1.盒式沉箱闭口沉井这种沉箱一般在岸上做好，然后从水上拖运到建筑场地就位，再在箱体内填以砂、碎石、水或混凝土等重物，令其下沉至地表面，用以作为建筑物的基础或作为构筑物的主体。这种作法，箱的入土不能很深，且要求承载面比较平坦。当地面不平整时，常要求用水下开挖整平的方法先行处埋。对于一些建造于水中或水下的构筑物，如桥墩、船坞重力式海洋平台等，甩这种方法施工往往比较经济。 2.气压沉箱当沉井的下沉深度要求达到地下水位下较深时（例如15m以上），难以来用降低地下水位的办法进行井内开挖，而采用水下机械开挖又不易做到均匀以保证井身竖直下沉，在这种情况下就常采用气压沉箱。 沉箱的基本特点与沉井不同的是沉箱的底部是一个有顶盖封闭的工作仓，高度一般不小于3m．工作仓内由专用管路通入压缩空气，以阻止仓外地下水的渗入，从而保证工人得以在仓内进行挖土作业。工作仓的盖板与供交通和运输用的竖管相连通，竖管可随沉箱的下沉而接长，其上与气闸相速接。气闸是进出工作仓的门户，工人在气闸内经受气压的变换后，再进入工作仓或大气中。工作仓的气压高于大气压不到100kPa时，不会感到很不舒服；大于此气压时就得先在气闸内变换气压以适应之。工作仓的气压高于大气压约300kPa时，工人在工作仓内的工作时间每次不能多于1.5～2.0小时。除此之外，沉箱的其它作业与沉井相同。 气压沉箱施工时须向箱内压进压缩空气，以阻止地下水流入，这种环境对施工人员的健康不利，容易患职业病，甚至发生意外事故。 五.地下连续墙地下连续墙简介分类（1）按墙体材料分：钢筋混凝土素混凝土塑性混凝土（由粘土、水泥和级配砂石所合成的一种低强皮混凝土）、粘土。（2）按施工方法又可分：现浇、预制、二者组合成墙。（3）按槽孔形式分：壁板式桩排式 壁板式 加肋式地下连续墙 桩排式 4.2墙深和墙厚地下连续墙的成墙深度由使用要求决定，大都在50m以内；墙宽与墙体的深度以及受力情况有关，目前常用600mm及800mm两种，特殊情况下也有400mm及1200mm的薄型及厚型地下连续墙。 4.3地下连续墙的施工顺序1.开挖前先砌筑起基准作用、防止表面泥土坍落的导墙。（1~2m深）2.利用大型挖抓或钻孔机械开筑单元槽段到预定深度，开挖时用配置好的泥浆护壁，单元槽段一般长4~8m，6m为标准槽段，最长达10m。3.吊装钢筋进入单元槽段的墙内。4.水下浇筑混凝土。5.拔出节点管，准备下一单元槽段施工。6.槽段的连接 主要施工要点修筑导墙成槽制备泥浆槽段的连接 1.修筑导墙槽孔施工以前，为保证槽壁竖直，防止挖土机械碰坏槽壁，必须沿着设计轴线开挖导墙．起导向和防护作用。导墙通常采用含钢率较低的现浇混凝土，也有采用预制钢筋混凝土或钢材制成工具式导墙，以便于多次周转使用。 2.成槽成槽工艺是地下连续墙施工中最主要的工序，是决定地下连续墙施工方法能否取得高速、优质、低耗等项经济技术指标的主要关键。成槽机械可用冲击式钻机、液压抓斗、液压铣槽机等。采用多头钻机开槽时，每段槽孔长度为6～8m,采用抓斗或冲击钻时，每段槽孔长度还可更大。 槽段开挖 3泥浆护壁在地下连续墙成槽过程中，槽壁保持稳定不坍塌的主要原因是由于槽内充满由膨润土或细粘土做成的不易沉淀的泥浆，泥浆起到护壁作用。泥浆的比重大于地下水的比重，通常泥浆的液间保持高出地下水位0.5～1.0m，因此，泥浆的液柱压力足以平衡地下水、土压力，成为槽壁土体的一种液态支撑。此外，泥浆压力使泥浆渗人土体孔隙，填充其间，在槽壁表面形成一层组织致密、透水性很小的泥皮，维护了槽壁的稳定。 4、槽段的连接地下连续墙各单元槽段之间靠接头连接。接头通常要满足受力和防渗要求，又要施工简单。国内目前使用最多的接头型式是用接头管连接的非刚性接头。在单元槽段内土体被挖除后，在槽段的一端先吊放接头管，再吊入钢筋笼，浇销混凝土，然后逐渐将接头管拔出，形成半圆形接头。 5钢筋笼吊装钢筋笼