《高层建筑施工》电子教案.doc

高层建筑施工电子教案徐善初 编中国地质大学工程学院2009年2月目 录概述4第一章 基坑工程9第一节 基坑工程的内容、设计原则与安全等级9第二节 基坑工程勘察11第三节 支护结构设计12第四节 支护结构施工16第五节 地下水控制36第六节 基坑土方开挖40第七节 基坑工程监测42工程实例43第二章 桩基工程44第一节 预制桩施工44第二节 混凝土灌注桩施工47工程实例52第三章 大体积混凝土基础结构施工53第一节 混凝土裂缝53第二节 混凝土温度应力56第三节 防止混凝土温度裂缝的技术措施66第四节 大体积混凝土基础结构施工71工程实例73计算实例73第四章 高层建筑施工用起重运输机械74第一节 起重运输体系的选择74第二节 塔式起重机75第三节 用施工电梯80第四节 混凝土泵和泵车80工程实例82第五章 高层建筑施工用脚手架83第一节 落地钢管脚手架83第二节 附着升降脚手架85工程实例86第六章 现浇混凝土结构高层建筑施工87第一节 钢筋连接技术87第二节 组合式模板施工高层建筑90第三节 大模板施工高层建筑91第四节 爬升模板施工高层建筑93第五节 滑动模板施工高层建筑95工程实例96第七章 装配式混凝土结构高层建筑施工97工程实例：102第八章 钢结构高层建筑施工103第一节 钢结构材料与结构构件103第二节 高层钢结构安装104工程实例108概述本章导学 高层建筑是城市化和工业化发展的产物，随着建筑科学技术的不断进步，在建筑领域内出现了不少新结构、新材料和新工艺，这些又为现代高层建筑的发展提供了有利条件。尤其是当前计算机在建筑结构设计上的广泛应用，为高层和超高层建筑的发展，提供了科学的基础。同时，世界各国旅游事业的发展、商业的繁荣和国际交往的日益频繁，更促进了高层建筑的蓬勃发展。因此，高层建筑将成为国内外建筑设计与施工的主要内容。 学习本章要重点了解高层建筑施工的特点与要求以及高层建筑施工技术水平。 一、高层建筑的定义 高层建筑，顾名思义是指层数较多、高度较高的建筑。但是，迄今为止，世界各国对多层建筑与高层建筑的划分界限并不统一。 (1)1972堡召开的国际高层建筑会议确定为：(按层数和高度分为四类) 第一类高层建筑 9-16层(最高到50m) 第二类高层建筑 1725层(最高到75m) 第三类高层建筑 2640层(最高到l00m) 超高层建筑 40层以上(高度l00m以上) (2)我国国家标准民用建筑设计通则( GB503522005 )中第3.1.2条规定： 高层建筑：指十层及十层以上的住宅以及除住宅建筑之外的民用建筑高度大于24m者为高层建筑(不包括建筑高度大24m的单层公共建筑)； 超高层建筑：建筑高度大于l00m的民用建筑为超高层建筑。 二、高层建筑建造的原因 高层建筑是城市化和工业化发展的产物。为了解决城市用地有限和人口密集的矛盾，出现了高层建筑。国际交往的月益频繁和世界各国旅避事业的发展，更促进了高层建筑的蓬勃发展。同时，随着建筑科学技术的不断进步，在建筑领域内也出现了不少新结构、新材料和新工艺，这些又为现代高层建筑的发展提供了条件。因此高层建筑的发展体现了社会、文化和技术的结合，是土地、经济、金融、美学、能源、技术进步等众多因素造成的结果。总之，高层建筑发展的基本原因如下：经济的发展；城市人口增多；建设用地减少；地价上涨；建筑科技进步；钢筋及水泥的应用。 三、高层建筑的发展 1古代高层建筑： 古代高层建筑是为防御、宗教或航海需要而建造。 （1）国内 公元523年，河南登封县的嵩岳寺塔，10层，高40m，砖砌单筒体结构。 公元704年，改建的西安大雁塔，7层，高64m，砖砌体结构。 公元1055年，河北定县的开元寺塔（料敌塔），11层，高达83.7m，砖砌双简体结构。中国现存最高的砖塔。 公元1056年，山西应县，9层，高67m的木塔。 公元984年，河北蓟县的独乐寺观音搁，高22.5m，木框架结构。 公元1755年，河北承德普宁寺的大乘阁，高40m，木框架结构。 （2）国外 公元前280年，埃及亚历山大港灯塔，150m高，石结构。 公元338年，巴比伦城巴贝尔塔，90m高。 古代高层建筑的特点是： （1）以砖、石、木材为主要建筑材料； （2）不以居住和商业交往为主要目的； （3）没有现代化的垂直交通运输工具； （4）缺少防火、防雷等现代设施。 2.近代高层建筑：近代高层建筑是从19世纪以后逐渐发展起来的, 19世纪末至20世纪初是近代高层建筑发展的初始阶段，从20世纪50年代开始的近代高层建筑迅速发展。近代高层建筑主要为商业和居住而建造。经济的发展为高层建筑的发展提供了经济基础，电、升降机、钢铁、水泥的出现为高层建筑的发展提供了物质基础。 （1）国内：我国的高层建筑始于20世纪初，且主要集中在沿海大城市。如： 1906年，上海和平饭店南楼； 1922年，天津海河饭店(12层)； 1929年，上海和平饭店北楼(11层)和锦江饭店北楼(14层)； 1934年，上海国际饭店24层，高82.5米,是当时远东地区最高的建筑； 60年代，广州宾馆27层、高876m； 70年代，广州白云宾馆33层、高115m，当时国内最高的建筑； 80年代，广州国际大厦，63+4层，199m； 北京京广大酒店，57+3层，208m； 90年代，上海金茂大厦，88+3层，42lm，RCSRC结构，29万m2； 深圳地王商业中心，75+3层，325m，SRC结构，26.97万m2； 广州中天大厦，80层，322m，RC，筒中筒结构。 （2）国外：美国是近代高层建筑的发源地与中心。有代表性的高层建筑中也是以美国居多。结构形式：铁框架钢框架钢筋混凝土结构剪力墙和钢支撑。 1801年，英国曼彻斯特棉纺厂，高7层，首先采用铸铁框架。 1883年，美国芝加哥保险公司大楼，11层，首先采用铸铁和钢梁组成的金属框架。 1889年，美国芝加哥一幢家庭保险公司大楼，9层，高55米，这是世界上第一幢采用钢框架结构的高层建筑。 1891年，芝加哥Monadnock大楼，16层，砖石结构。 1903年，法国巴黎的Franklin公寓和美国辛辛纳提城一幢16层的英格尔大楼，为世界上最早的钢筋混凝土结构。 1886年，芝加哥家庭保险公司大楼，11层，高55m，金属内框架。 从19世纪80年代末至20世纪初，一些国家又兴建了一批高层建筑，使高层建筑出现了新的飞跃。不但建筑物的高度一跃而为20-50层，而且在结构中采用了剪力墙和钢支撑，建筑物的使用空间显著扩大了。 3.目前：目前已知建成的和在建中有代表性的高层建筑有： 2008年主体结构完成，阿联酋迪拜的迪拜塔（或：布吉大楼），高700多米，或800米，160多层； 2004年建成，中国台北101大楼（台北国际金融中心），楼高508米，共101层； 2008年8月29日竣工，上海环球金融中心，高492.5m，101层； 1997年建成，马来西亚吉隆坡城市中心大厦，高451.9m，88层； 1974年开始建造，历经3年才完工,美国芝加哥西尔斯大楼,442m，108层。 研究表明这些高层建筑的结构形式主要有：钢筋混凝土结构，钢结构， 筒中筒结构，组合结构。组合结构在超高层建筑中的应用，已经达到了相当的广度和深度，并逐步成为超高层建筑建造中的首选类型。 四、高层建筑施工特点与要求 1）工程量大、施工布置难度大 近年来建工系统分析资料表明，多层建筑平均每栋2000m2左右，高层平均每栋12000m2左右，单位占地面积上工程量增加很大，给施工现场平面布置，增加难度很大。要尽量压缩临设工程，减少现场材料、设备制品储存量，要按施工进度安排分阶段的进行施工现场布置，节约施工用地 2）空中作业高度大，垂直运输量大，安全隐患多 高层建筑工程量大，随着高度增大垂直运输量增大，对垂直运辖设备的高度、运量、安全可靠性都提出了新的要求施工全过程中要做好安全防护工作，特别是百米以上高空落物打击事故要引起高度重视此外防火、用水、用电、通信、临时厕所等在低层多层施工中较易解决的问题在高层，特别是在超高层施工中往往难度较大。 3）基础开挖深度大，支护结构费用高 高层建筑基础一般随着高度增高而加深，城市施工又无条件放坡开挖，因此支护结构工程量大，特别是周边临近建筑物、地下管线、城市道路、对支护结构的强度、位移变形都有很高要求、使得本是施工临时结构的支护结构费用很大、有的达数百万元因支护不当引发事故的工程也很多，损失很大， 4）建筑工期长，恶劣气候的季节性施工措施不可避免 一般单栋多层建筑工期平均10个月左右，高层单栋建筑平均2年左右，要合理安排施工，充分考虑不同季节的特点，在冬季、雨季、夏季、风季施工都要结合高层的特点采取相应的施工措施，确保工程质量、施工安全和工程进度。 5）高层施工新技术、新工艺多、对施工人员技术水平要求高 低层、多层建筑施工多采用传统、熟练的工艺、技术多，在高层施工中由于建筑本身的复杂性和现代化，新的技术、工艺、设备的采用对施工技术人员，工人都提出了高的要求，如高强混凝土的施工，大体积混凝土的施工，泵送混凝土施工、高层建筑的测量放线、深基坑施工支护、逆作法的施工，深基坑施工降水、封水，高层钢结构施工、高层外装修施工、高层模板体系，高层现代化设备安装等都是当前高层施工中的热点技术问题。 6）高层建筑施工对周边环境影响大 大多高层建筑建在城市，周边存在建筑密集、高层深基坑开挖深度大等状况，易导致周边建筑、市政设施沉降变形，甚至开裂破坏。在地下水位高的地区，施工期往往要大量抽取地下水，以保证基坑安全施工，也易造成周边建筑物沉降，同时较长时间的地下水位降低将导致周边树木、绿地缺水枯萎。因此施工期施工单位要加强沉降监测及对周边生态环境的保护。 7）影响高层施工因素多、对项目的系统管理要求高 建筑市场激烈竞争使得高层建筑工程项目在工程质量，施工工期、施工成本三大目标上要求更高，而影响高层施工的因素又很多。层数多，工作面多，同一时间作业的工种多。装饰、设备工程可在结构施工阶段提早插入施工，参与作业的单位多，管理难度大，只有将整个项目施工作为一个系统在时间进度上，空间位置上围绕三大目标实施系统管理才能奏效 五、高层建筑施工技术的发展 从20世纪80年代以来，尤其是近年来通过大量的工程实践，我国的高层建筑施工技术得到很大的发展，已达到世界先进水平。1在基础工程方面：归纳起来一般包括桩基础施工技术、基坑工程技术、桩基承台或混凝土底板的大体积混凝土施工技术以及地下结构的混凝土浇筑技术。 桩基础方面，混凝土方桩、预应力混凝土管桩、钢桩等预制打入桩都有应用，有的桩长已达70m，近年来混凝土灌注桩有很大发展。钻孔灌注桩发展了后压浆技术、挤扩多分支承力盘灌注桩和挤扩多支盘灌注桩。在沉管灌注桩方面也发展了夯压成型（夯扩桩）灌注桩以及全套管法施工工艺。与此同时，我国还完善了桩的检测技术，桩的检测包括成孔后的检测和成桩后的检测。基坑工程技术包括支护结构设计和施工、地下水控制、土方开挖、工程监测和环境保护等，是近年来发展最快的领域之一，尤其在软土地区。 在深基坑支护结构方面，多采用钻孔灌注桩、地下连续墙、深层搅拌水泥土墙、加筋水泥土墙和土钉强等。计算理论和施工工艺有很大改进。支撑方式有传统的内部钢管（或型钢）和混凝土支撑，也有在坑外用土锚拉固。 在深基坑降低地下水方面，已能利用轻型井点、喷射井点、真空深井泵和电渗井点技术进行深层江水，而且在预防因降水而引起的附近地面沉降方面也有一些有效措施。 大体积混凝土裂缝控制的计算理论日益完善，采取了有效裂缝控制措施，预拌混凝土和泵送技术，大大提高了大体积混凝土浇筑速度。在测温技术和信息化施工方面也积累了不少经验。 2.在结构工程方面：已形成组合模板、大模板、爬升模板和滑升模板的成套工艺。 （1）组合模板：55系列钢模板；肋高70、75mm的中型组合钢模板；钢框竹(木)胶合板模板；早拆体系。 （2）大模板工艺：在剪力墙结构和简体结构中已广泛应用，已形成“全现浇”、“内浇外挂”、“内浇外砌”成套工艺，且已向大开间建筑方向发展。 （3）楼板：各种预制、现浇板外，还应用了各种配筋的薄板叠合楼板。 （4）爬升模板：首先用于上海，工艺已成熟，不但用于浇筑外墙，亦可内、外墙皆用爬升模板浇筑。爬模工艺，是用于高层剪力墙结构施工的一种主要工艺技术，其特点是既具有大模板一次能浇筑一个楼层墙体混凝土的长处，又具有滑动模板可以随楼层升高而连续爬升，不需要每层拆卸和拼装模板的特点。上海88层的金茂大厦的核心筒体就是采用这种施工方法，最快达到两天一层。 （5）滑模工艺：可施工高耸结构、剪力墙或简体结构的高层建筑，亦可施工一些特种结构(如沉井等)，如深圳的国贸大厦（50层，高160米）和武汉的国际贸易中心（地上53层，地下3层，高212米，筒中筒结构，1996年建成）等50多层的超高层建筑，都采用了滑动模板，并成功的采用了大吨位千斤顶，如今滑模工艺也可用于框架和筒体结构，但由于其不能适应日趋丰富多变的建筑物立面要求和墙体与楼板连接节点的抗震要求，目前已经很少在高层建筑上部结构施工中采用。 3.在钢筋技术方面：钢筋对焊、电渣压力焊、气压焊以及机械连接；在植筋方面亦有不少发展。 4.在混凝土技术方面：（1）预拌混凝土；（2）高性能混凝土；（3）特种混凝土(纤维混凝土、聚合物混凝土、防辐射混凝土、水下不分散混凝土等)。 5.在脚手架方面：自升降的附着式升降脚手架。 6.在超高层钢结构施工方面：（1）厚钢板焊接技术；（2）高强螺栓和安装工艺；（3）H型钢钢结构已成功的用于高层住宅；（4）钢管混凝土结构；（5）型钢混凝土结构。 7.在砌筑技术、防水技术和高级装饰装修方面都有长足进步。 8.现代科学技术已在高层建筑施工中得到应用 采用激光技术作为导向进行对中和测量，如：激光铅直仪、激光经纬仪； 采用计算机编制施工网络进度计划，运用传感器和计算机对大体积混凝土进行温度控制；在钢结构施工中，应用磁粉探伤(MT)、渗透探伤(PT)和超声波探伤(UT)等无损检测技术检验其焊接质量，已取得成功。第一章 基坑工程本章导学 高层建筑一般都有多层地下室，并随着高度的增加，基础的埋深也相应增加，因而增加了基础施工的复杂性。基坑工程就是为保护基坑施工、地下结构的安全和周边环境不受损害而采取的支护、基坑土体加固、地下水控制、开挖等工程的总称，包括勘察、设计、施工、监测、试验等。 本章着重介绍了以下内容：基坑工程的内容、设计原则与安全等级；基坑工程勘察；支护结构设计与施工；地下水控制；基坑土方开挖；基坑工程监测。 本章学习中，读者要了解基坑工程的内容、设计原则与安全等级；了解基坑工程勘察的内容；熟悉支护结构的种类、构造与适用范围，了解支护结构设计计算方法，掌握支护结构施工技术；熟悉解地下水控制方法；掌握基坑工程深基坑土方开挖技术；了解基坑工程监测方法。第一节 基坑工程的内容、设计原则与安全等级 一、基坑工程的内容 基坑土方开挖的施工工艺一般有两种：放坡开挖(无支护开挖)和在支护体系保护下开挖(有支护开挖)。 在有支护开挖的情况下，基坑工程一般包括下述内容： (1)基坑工程勘察； (2)基坑支护结构的设计和施工； (3)控制基坑地下水位； (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.基坑支护结构设计的原则 (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。 2.基坑支护结构设计的方法 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。 3.基坑支护结构设计步骤 （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1-1)，设计时不同等级采用相对应的重要性系数o。基坑侧壁安全等级及重要性系数 表1-1安全等级破 坏 后 果重要性系数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1.10 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1.00三级支护结构破坏、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0.00 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1-2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1-2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 353二级基坑6886三级基坑1010 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； (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12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1530m，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.围护结构选型 (1)水泥土墙 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11)（P10图1-1） 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58m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1-2)（P10图1-2） 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2376m，采用H形钢桩，间距为11 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36m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1-3）（P10图1-3）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10m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1-5)（P11图1-5）。坑深大时亦可加设支撑。我国目前多用于810m基坑。 （9）土钉墙 土钉墙(图1-6)（P11图1-6）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1-7）（P12图1-7） 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18；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。 2.支撑体系选型 （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1-8）（P图1-8） 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1-11、图1-12）（P15图1-11、图1-12） （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1-8。（P图1-8） 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： 1.水平荷载标准值（图1-13）图1-13水平荷载标准值计算简图 （1）对于碎石土和砂土： 当计算点位于地下水位以上时： （1-1） 当计算点位于地下水位以下时： （1-2） （2）对于粉土和粘土： （1-3） （3）基坑外侧竖向应力标准值： （1-4） 2.水平抗力标准值（图1-16）图1-16水平抗力标准值计算简图 （1）基坑内侧水平抗力标准值 对于砂土和碎石土： （1-9） 对于粘土及粉土： （1-11） （2）作用于基坑底面以下深度zj竖向应力标准值 （1-12） （二）支护结构计算： 支护结构围护墙和支撑体系的内力和变形的计算，要根据基坑开挖和地下结构的施工过程，分别按不同的工况进行计算，从中找出最大的内力和变形值，供设计围护墙和支撑体系之用。 支护结构挡墙的内力和变形计算方法很多，目前常用的有“等值梁法”、“弹性线法”、“竖向弹性地基梁法”和“有限元法”等。现行建筑基坑支护技术规程中推荐按弹性支点法进行计算。第四节 支护结构施工 一、地下连续墙施工 （一）地下连续墙施工工艺原理： 地下连续墙施工工艺，即在工程开挖土方之前，用特制的挖槽机械在泥浆(又称触变泥浆、安定液、稳定液等)护壁的情况下每次开挖一定长度(一个单元槽段)的沟槽，待开挖至设计深度并清除沉淀下来的泥渣后，将在地面上加工好的钢筋骨架(一般称为钢筋笼)用起重机械吊放人充满泥浆的沟槽内，用导管向沟槽内浇筑混凝土，由于混凝土是由沟槽底部开始逐渐向上浇筑，所以随着混凝土的浇筑即将泥浆置换出来，待混凝土浇至设计标高后，一个单元槽段即施工完毕。各个单元槽段之间由特制的接头连接，形成连续的地下钢筋混凝土墙。如呈封闭状，则工程开挖土方后，地下连续墙就既可挡土又可防水，便利了地下工程和深基础的施工。如将地下连续墙同时作为地下室的承重结构做到“两墙合一”，则经济效益更好。 （二）构造处理： 1.混凝土强度及保护层厚度： 设计混凝土强度等级C30，施工时提高到C35；水泥用量370/ m3；水灰比0.6；坍落度宜为180210。 保护层厚度：正式结构70；用做支护的结构40 2.接头设计 一般根据受力和防渗要求进行选择接头形式。地下连续墙接头形式分为两大类：施工接头和结构接头。 （1）施工接头： 包括：接头管（图1-52）；（P54图1-52） 接头箱接头（图1-53；图1-54；图1-55）；（P56图1-53；P57图1-54；P58图1-55） 隔板式接头（图1-56）；（P58图1-56） （2）结构接头：指地下连续墙与内部结构的楼板、梁、柱底版等的连接的结构接头。 做法：过去：预埋连接钢筋、预埋连接钢板、预埋剪力连接件等； 现在：预埋锥(直)螺纹套筒；时有其他的预埋件或预留孔洞等。 （三）地下连续墙施工 1.施工前的准备工作：(1)施工现场情况调查 (2)水文、地质情况调查 (3)制定地下连续墙的施工方案 地下连续墙的施工组织设计，一般应包括下述内容： 1)工程规模和特点，水文、地质和周围情况以及其他与施工有关条件的说明。 2)挖掘机械等施工设备的选择。 3)导墙设计。 4)单元槽段划分及其施工顺序。 5)预埋件和地下连续墙与内部结构连接的设计和施工详图。 6)护壁泥浆的配合比、泥浆循环管路布置、泥浆处理和管理。 7)废泥浆和土碴的处理。 8)钢筋笼加工详图，钢筋笼加工、运输和吊放所用的设备和方法。 9)混凝土配合比设计，混凝土供应和浇筑方法。 10)动力供应和供水、排水设施。 11)施工平面图布置：包括挖掘机械运行路线；挖掘机械和混凝土浇灌机架布置；出土运输路线和堆土处；泥浆制备和处理设备；钢筋笼加工及堆放场地；混凝土搅拌站或混凝土运输路线；其他必要的临时设施等。 12)工程施工进度计划，材料及劳动力等的供应计划。13)安全措施、质量管理措施和技术组织措施等。 2.地下连续墙的施工工艺过程（图1-57）（P61图1-57）主要的工序：修筑导墙、泥浆制备与处理、深槽挖掘、钢筋笼制备与吊装以及混凝土浇筑。 3.地下连续墙施工技术 (1)修筑导墙 1)导墙的作用：挡土墙；作为测量的基准；作为重物的支承；存蓄泥浆；导墙还可防止泥浆漏失；防止雨水等地面水流人槽内；地下连续墙距离现有建筑物很近时，施工时还起一定的补强作用；在路面下施工时，可起到支承横撑的水平导梁的作用。导墙一般为现浇的钢筋混凝土结构，也有钢制的或预制钢筋混凝土装配式结构，它可重复使用。导墙必须有足够的强度、刚度和精度，必须满足挖槽机械的施工要求。 3