地下连续墙、逆作法、顶管法施工新技术.ppt

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1、,1950年，在意大利的那不勒斯水库及米兰地下汽车道施工，采用连锁冲孔法构筑帷幕墙；1958 年，地下连续墙已在北京郊区密云大型水库白河主坝中应用，作为大坝地基的防渗墙；密云水库蓄水运行多年，大坝地基不漏水，情况良好。,虎门大桥是我国第一次设计建造的现代化大跨度悬索桥，其主航道悬索桥跨径880m。此桥西侧锚碇基础采用外径61m、内径59.4m、墙厚80cm 的圆形地下连续墙。,分类,按成墙方式，分为桩排式、壁板式、桩壁组合式；按用途，分为临时挡土墙、防渗墙、用作主体结构兼作临时挡土墙的地下连续墙；按填筑的材料，分为土质墙、混凝土墙、钢筋混凝土墙（现浇和预制）和组合墙（预制钢筋混凝土墙板和现浇混

2、凝土的组合，或预制钢筋混凝土墙板和自凝水泥膨润土泥浆的组合）。,桩排式地下连续墙：钻孔灌注桩并排连接所形成的地下连续墙。其设计与施工可归类于钻孔灌注桩；壁板式地下连续墙：采用专用设备，利用泥浆护壁在地下开挖深槽，水下浇筑混凝土，形成地下连续墙；桩壁组合式地下连续墙：将上述桩排式和壁板式地下连续墙组合起来使用的地下连续墙。,功能,防水防渗承重挡土基础地下结构的边墙,应用领域：(1)超高层或高层大厦的地下部分的外墙。(2)地下停车场、地下街道的外墙。(3)地下铁道、地下公路的侧墙。(4)盾构、地下管道等工程的工作竖井。(5)地下污水处理厂、净水池、泵房的外墙。,(6)城市内通用管道(包括：煤气管、

3、供水管、下水管、通讯电缆、电力电缆的分层使用)以及各种箱形渠。(7)水工用挡水墙、防渗墙及防护墙。(8)码头河港的驳岸、护岸。(9)干船坞的周墙。(10)地下贮存罐及贮存槽。(11)各种基础的构造及墙或支承桩。,城市老区的地下工程包括工程桩、围护桩、地基处理、基坑挖土等在施工时，均会碰到年代久远或新近建筑的地下障碍物。这类障碍物有：房屋和设备的混凝土或块石基础、混凝土桩或木桩、块石、人防洞道、坟墓、古井、文物、管道等。它们往往在工程地质勘察中未被发现，但对地下工程施工却关系重大：轻则造成部分桩基施工半途而废，直接影响后期工程的施工进度与质量；重则造成无法施工，因此清除地下障碍物的工作十分重要。

4、,采用日本产RT-200A111 型全回转全套管钻机，该设备可以有效清除抛石、桩基等障碍物，清障过程对周围土体扰动小，清障孔垂直度约1/400，通过合理的清障孔位布置可以保证后续的施工要求。清障时首先利用回转钻机将套筒压入至障碍物表面，然后利用套筒的自重，将套管强行回转下压穿越障碍物，对于进入套管内的障碍物，可直接采用冲抓斗排出。,地下连续墙在基础工程中的适用条件,基坑深度10m；软土地基或砂土地基；在密集的建筑群中施工基坑，对周围地面沉降、建筑物的沉降要求须严格限制；围护结构与主体结构相结合，用作主体结构的一部分，对抗渗有较严格要求；采用逆作法施工，内衬与护壁形成复合结构的工程。,地下连续墙

5、施工,施工工艺（现浇钢筋混凝土壁板式地下连续墙）导墙施工槽段开挖清基安放接头管和钢筋笼水下浇筑混凝土（初凝后）拔出接头管与基础底板、结构墙体的连接采用预留锚固钢筋的方式,地下墙强顶落低施工技术的不同之处？（P20）,优势(1)可加快围护施工的速度 由于地下墙槽段的宽度一般为 6 m，如果按每天施工一幅计远较钻孔排桩再加止水帷幕的速度要快。(2)方便基坑开挖 整个基坑开挖时无需凿除浅基坑区域的混凝土，减少了废弃物的产生，并在开挖时对支撑的及时安装提供了方便，可减少围护体的变形。存在的问题 最大困难是确保混凝土浇筑后，空腔处（指地面至墙顶之间的无混凝土区域槽壁）的稳定,落低地下连续墙,地下连续墙施

6、工,（1）施工准备（2）导墙施工（3）泥浆工艺（4）槽段开挖（5）槽段清基（6）槽段接头（7）钢筋笼的制作与吊装（8）槽段混凝土施工,（1）施工准备,地质勘察报告施工方案施工组织设计施工平面布置图,（2）导墙施工,导墙作用,控制地下连续墙施工精度 导墙与地下墙中心相一致，规定了沟槽的位置走向，可作为量测挖槽标高、垂直度的基准导墙顶面又作为机架式挖土机械导向钢轨的架设定位。挡土 由于地表土层受地面超载影响，容易坍陷导墙起到挡土作用。重物支承台 施工期问，承受钢筋笼、灌筑混凝土用的导管、接头管以及其他施工机械的静、动荷载。维持稳定液面 导墙内存蓄泥浆为保证槽壁的稳定，要使泥浆液面始终保持高于地下水

7、位一定的高度。导墙顶标高的确定，只要使泥浆液面保持高于地下水位1.0m。，一般能满足要求。,适用于表层土质良好和导墙上荷载较小的情况,应用较多，适用于表层土为杂填土、软粘土等承载能力较弱土层,（e）适用于作用在导墙上的荷载很大的情况,（f）适用于邻近建筑物的情况,（g）适用于地下水位很高而又不采用井点降水时的情况,导墙的形式,平整场地测量放样挖槽浇筑导墙垫层砼钢筋绑扎立模板浇筑砼养护设置横向支撑施工便道,导墙内的水平钢筋须相互连接成整体；多段施工，每段施工长度20-60m左右；一般采用C20混凝土，配筋1214200；沿纵向每隔1m左右设上、下两道木支撑。,导墙施工顺序,导墙施工要点,导墙放线

8、：,导墙开挖：,钢筋绑扎,模板支设,浇筑混凝土,导墙浇筑完毕要注意养护，中间要架设木支撑或者砖支撑,再来一个支撑,(三)泥浆护壁 1泥浆的作用 在地下连续墙挖槽过程中，泥浆的作用是护壁、携渣、冷却机具和切土滑润，其中护壁为最重要。泥浆具有一定的密度，在槽内对槽壁有一定的静水压力，相当于一种液体支撑，泥浆能渗入上壁形成一层透水性很低的泥皮，有助于维护土壁的稳定性。,如果不能迅速排在挖槽过程中形成的土渣，会使泥浆的阻力增大，降低挖槽效果，混凝土质量下降，钢筋笼也难以插入。泥浆具有较高的粘性，能在挖槽过程中将士渣悬浮起来。这样就可使钻头时刻钻进新鲜土层，避免土渣堆积在工作面上影响挖槽效率，又便于土渣

9、随同泥浆排出槽外。科学地调制泥浆，可使土渣悬浮，通过泥浆循环将其携带出地面。以泥浆作冲洗液，既可降低钻具因连续冲击或回转而上升的温度。又可减轻钻具的磨损消耗，有利于提高挖槽效率并延长钻具的使用时间。,泥浆的材料的选用 1)泥浆的种类、组成材料和外加剂泥浆一般有膨润土泥浆、聚合物泥浆、CMC(羧甲基纤维素)泥浆、盐水泥浆。其主要组成材料和外加剂见下表。,泥浆的种类、组成材料和外加剂,膨润土是由原矿石经加热干燥和粉碎而成，其主要成分是蒙脱石，加入清水混合后，水很快进入蒙脱石晶格层中，膨润土会很快地湿胀。聚合物泥浆是代替膨润土泥浆的长链有机聚合物和无机硅酸盐组成的人造泥浆。羧甲基纤维素(Carbox

10、ymethyl-Cellulose，CMC)泥浆和盐水泥浆是在海岸附近特殊条件工程中使用的泥浆。,泥浆的种类、组成材料和外加剂,泥浆配置,泥浆制备工厂,泥浆工厂的内部,(四)槽段开挖 开挖槽段是地下连续墙施工中的重要环节，约占工期的一半，挖槽精度又决定了墙体制作精度，所以是决定施工进度和质量的关键工序。地下连续墙通常是分段施工的，每一段称为地下连续墙的一个槽段(又称为一个单元)，一个槽段是一次混凝土灌筑单位。划分单元槽段应十分注意槽段之间的接头位置的合理设置一般情况下应避免接头设在转角处及地下连续墙与内部结构的连接处。以保证地连续墙有较好的整体性。,一般不超过10m，68m较合适 一个槽段是一

11、次混凝土浇筑单位,槽段长度,槽段平面形状,纵向连续一字形、L形、T形及多边形,图中 为矩形槽段；为转角L形槽段；为T形槽段；为U形槽段,蚌式挖斗,采用蚌式抓斗挖槽时，在地下连续墙的放样轴线位置上，每隔一定距离用冲击钻或回转抓头钻抓成的垂直孔洞，称之为导孔，如图所示。一般孔径与墙厚相同。对坚硬的地基，需钻抓导孔，而软弱地基，可以不钻抓导孔。,导孔,冲击式成槽设备,冲击钻头,特点：对地层适应性强，适用一般软土地层，也可使用砂砾石、卵石、基岩。设备低廉。缺点：效率低。,冲击式成槽设备,多头钻成槽机,1多头钻；2机架；3底盘；4顶部圈梁5机梁；6电缆收线盘；7空气压缩机,多头钻成槽机,特点：挖掘速度快

12、，机械化程度高，但设备体积自重大。缺点：不适用卵石、漂石地层，更不能用于基岩。,挖槽方法大致可归纳为以下三种。方法一是先以一定间隔挖掘导孔，再用抓斗将导孔间的地段挖掉整修成槽形，如图所示。,先钻导孔，再用抓斗挖掘成槽形,方法二是先在施工槽段两端钻导孔到设计深度，两导孔间各圆孔只钻0.50.8m，就是说在钻孔到0.50.8m 时，把钻头提到原来位置，把钻机横向移动，一遍一遍重复钻挖直到设计深度，完成第一个槽段开挖，如图5.25 所示。用同样的方法钻挖下一槽段。此法的缺点是钻挖工作重复，效率较低。,先钻导孔，再重复钻圆孔成槽形,方法三是从一开始就将沟槽挖到设计深度，并挖成槽形，把钻头提到地面，横向

13、移动钻机，连续钻挖，完成第一个槽段开挖，如图所示。用同样的方法钻挖下一槽段。此法是一次钻挖成槽形。从地下连续墙施工来说，这种方法是最理想的形式。,一次钻挖成槽形,新方法：抓铣结合（P24）,抓斗式沉槽机,抓斗式沉槽机,特点：结构简单，易于操作维修，运转费用低，广泛应用在较软弱的冲积地层。,不适用：大块石、漂石、基岩等不使用。当地的标准贯入度值大于40时，效率很低。,铣削钻成槽机,铣削钻,液压铣槽机,上海市基础工程有限公司双轮铣槽机 HTS 吊车悬管系统 目前配备最大挖掘深度 44 m,液压铣槽机,铣削钻,液压铣槽机,纠偏板偏微器纠偏板泥浆泵铣轮驱动马达吸渣口铣轮,液压铣槽机,特点：最先进、工效

14、快，适用不同地质条件，包括基岩。缺点：设备昂贵，成本高。不适用漂石、大孤石地层。,迪拜轻轨车站地下连续墙,车站需要修建宽8 0 0 m m 和1 200mm 地下连续墙，最深达到约45m，方案计划采用宝峨BC36 型双轮铣槽机系统施工地下连续墙，表层成槽用宝峨BC36 型液压抓斗进行施工。,BC36 用藏在切割轮内的切齿来松软土壤，并使之与泥浆相混合，土壤可以被切割成尺寸为7 0 8 0 m m 或更小的碎块。铣槽机内的离心泵将这样尺寸的碎块和泥浆一同抽吸出开挖槽。紧挨着切割轮上方的BC36 双轮铣槽机的离心泵不断把泥土和土液混合物抽出并送到泥浆筛分站。,成槽质量控制,控制垂直度和偏斜度；钻机

15、钻进速度应与吸渣、供应泥浆的能力相适应；挖槽要求连续作业，依顺序施工；护壁泥浆不低于规定高度；槽段接头管拔出2h左右，开始下一槽段施工。,成槽开挖,成槽开挖,成槽开挖,（5）槽段清基,清底的方法,沉淀法在土渣基本都沉淀到槽底之后再清底；置换法在挖槽结束之后，对槽底进行认真清理，在土渣还没有沉淀之前用新泥浆把槽内的泥浆置换出来，使槽内泥浆的密度在1.15以下。,泥浆池,清除槽底沉渣的方法有：吸泥泵排泥法；空气升液排泥法；带搅动翼的潜水泥浆泵排泥法；水轮冲射排泥法；抓斗直接排泥法。在这些方法中，前三种是常用的方法，如图所示。,清底方法,清槽的质量要求,清槽结束后1h，测定槽底沉淀物淤积厚度不大于2

16、0cm，槽底20cm处的泥浆相对密度不大于1.2。,（6）槽段接头,避免设在转角处及地下连续墙与内部结构的连接处,接头构造,接头管接头（锁口管接头）接头箱接头格板式接头钢板组合接头预制块接头,接头位置,地下连续墙侧向成墙施工技术,（P29）,（7）钢筋笼的制作与吊装1钢筋笼加工 钢筋笼根据地下连续墙墙体配筋图和单元槽段的划分来制作。钢筋笼最好按单元槽段做成一个整体。如果地下连续墙很深或受起重设备起重能力的限制，需要分段制作及在吊放再连接时，钢筋笼的拼接，一般应采用焊接。,地下墙钢筋笼凹凸接头,地下墙钢筋笼（带注浆管）,纵向主筋放在内侧，横向钢筋放在外侧 可采用纵向桁架架筋方式 四周两道钢筋的交

17、点全部点焊，其余的可采用50%交叉点焊 地下连续墙与基础底板以及内部结构板、梁、柱、墙的连接，如采用预留锚固钢筋的方式，锚固筋一般用光面钢筋，直径d20mm,钢筋笼平台及钢筋对焊,钢筋笼子制作,为控制保护层厚度，在钢筋笼主筋上，每隔4 m设置一道定位器，沿钢筋笼水平方向每侧设两列。,(2)钢筋笼的吊入与接长。钢筋笼在堆放、运输、装卸、吊入作业过程中，易发生变形，为此对钢筋笼要采用有一定刚性的纵向钢筋桁架，并用箍筋、主筋平面内加斜拉筋及连接钢筋等措施补强。使钢筋笼在吊运过程中具有足够的刚度，不致使巨大的钢筋笼变形而影响入槽。钢筋笼起吊前，要仔细检查起吊架的钢索长度，使之能够水平地吊起。在起吊时使

18、用H型钢或工字钢作为起吊扁担，为防止钢筋笼变形，在钢筋笼的头部及中间部两点进行双索或四索同时起吊，吊离地面后再逐渐转换成垂直状态。钢筋笼的下端不得在地面上拖引或碰撞其它物体。并在钢筋笼下端系上拖绳以人力操纵，防止起吊后在空中摆动或吊入时碰撞槽壁。起吊方法如图所示。,钢筋笼起吊,采用连接钢板分段接长钢筋笼。上下段连接时，先制作连接钢板，在加工平台上，将钢筋笼上的纵向钢筋准确地焊接到连接钢板上。由于钢筋笼的端部已有了连接钢板，所以分段吊放时只要将上、下段钢筋笼的连接钢板对齐，用夹板和高强度螺栓将上下段连接起来，用扭矩扳手拧紧高强螺栓，如图所示。采用这种方法无需将钢筋笼搭接也可以制成有足够长度的钢筋

19、笼。虽然必须用连接钢板及夹板等，但因施工时间短，又减少了搭接长度，仍可以降低总造价，提高施工质量。,用螺栓联结器连接钢筋笼实例(mm),钢筋笼起吊,钢筋笼入槽,导管法,（8）槽段混凝土施工,导管数量槽段长度小于4m时，可使用一根；大于4m时，应使用2根或2根以上。导管内径约为粗骨料粒径的8倍，不小于粗骨料粒径4倍。导管间距使用150mm导管时，间距为2m；使用200mm导管时，间距为3m。导管应尽量靠近接头,混凝土施工要点,混凝土配合比要求：水灰比不宜大于0.6；水泥密度不少于370kg/m3；混凝土坍落度宜为1820cm。混凝土的骨料宜选用中砂，粗砂及粒径不大于40mm 的卵石或碎石。海水拌

20、和会损坏含筋混凝土，因此禁用海水配制混凝土。,墙段接头管(构件)就位后，应检查槽底沉渣厚度并在4h 以内浇筑混凝土，浇筑混凝土必须使用导管。一般使用内径为150250mm 的圆形导管，长度有l、1.5、2、3m 不等，根据沟槽深度及浇筑混凝土时的导管提升情况分别选用，依次接长。用起重机吊入槽内，插到槽底。导管的连接要牢固，并要用橡胶密封圈做到完全水密，防止漏水。在使用前要检查导管是否变形、接头连接情况和防水密封性能等，使用后要及时冲洗干净。,(3)混凝土的浇筑。导管的底端埋入混凝土的深度。在槽段中的接头管和钢筋笼就位后，用导管浇灌混凝土，导管的底端埋入混凝土的深度必须在1.5m 以上，否则混凝

21、土流出时会把混凝土上升面附近的浮浆卷入混凝土内。但导管的埋入深度也不宜过大，否则混凝土不易从导管内流出，一般埋深不超过6m。浇灌混凝土时，导管的运动。浇灌混凝土时，要使导管作30cm 左右的竖向运动，以利混凝土密实，尤其在混凝土不易流动的墙体接头部分更需如此。但上下运动不要过快，过快的运动会增加混凝土与泥浆的接触机会，使泥浆卷入混凝土内影响墙的质量，同时还会使泥浆的性能变坏。,（五）水下混凝土浇筑,混凝土面的上升速度。混凝土搅拌好之后，一般应在1.5h 内浇灌入槽，但在高温天气下，由于混凝土凝结较快，所以必须在搅拌好后1h 以内尽快浇灌完。根据混凝土搅拌能力及各种因素，为了能够高效率地浇灌混凝

22、土，必须准备好运输车辆。要求槽内混凝土面的上升速度不应小于2m/h；一个单元槽段应一次连续浇筑混凝土，直至混凝土顶面高于设计标高300500mm 为止。凿去浮浆层后的墙顶标高应符合设计要求。,导管埋入混凝土深度不得小于1.5m，不宜大于6m；控制槽段混凝土上升速度，使混凝土有一定翻浆压力而又不会破坏土体；连续灌筑，一般可允许中断510min，最长2030min；,锁口管吊放，两边的是锁口管,混凝土浇筑，中间的为浇筑设备，两边是锁口管,混凝土浇筑2,混凝土浇筑3根据槽段的大小本工程要求两个浇筑孔同时浇筑。,锁口管起拔1,锁口管起拔2,预制地下连续墙施工技术（P34）,1、预制地下连续墙单元槽段长

23、度和幅宽应根据开挖深度、基坑平面尺寸、起重机能力和构件长细比合理确定。单元槽段幅宽宜为3m4 m。2、导墙的设置和施工与常规地下墙施工方法一样。3、成槽施工应符合下列规定：1）成槽前应进行槽壁稳定验算。2）宜采用连续成槽法进行成槽施工。3）成槽顺序应先转角幅后直线幅。4）成槽深度应大于墙段埋置深度100 mm 200 mm。5）清基后槽内泥浆的性能指标应符合下表的规定。,预制墙的一般规定,1、预制墙段宜在工厂制作，有条件时也可在现场预制。预制墙段可叠层制作，叠层数不应大于三层。叠层制作时，下层墙段混凝土达到设计强度的30%以后，方可进行上层墙段的制作。各层墙段间应做好隔离措施。(P38,图2-

24、23)2、预制墙段厚度应小于成槽厚度20mm。,预制墙段的施工要求,预制墙段的堆放和运输,1、预制墙段应达到设计强度的100%后方可运输及吊放。预制墙段运输叠放层数不宜超过二层。墙段装车后应采用紧绳器与车板固定，钢丝绳与墙段阳角接触处应有护角措施。异形截面墙段运输时应有可靠的支撑措施。（P39 图2-33）2、预制墙段的就位吊点位置应按设计要求。设计无规定时，吊点位置应计算确定。3、预制墙段水平起吊应四点吊，起重钢丝绳与墙段水平的夹角不应小于45。（P39 图2-34）,预制墙段的安放,预制墙段的安放顺序为先转角墙段后直线墙段。预制墙段安放闭合位置宜设在直线墙段上。闭合幅安放前，应实测闭合幅槽

25、段上、下槽宽，并根据实测数据，对闭合幅墙段安放作相应调整。,预制墙段墙缝和墙槽缝隙处理,1、预制墙段墙缝宜采用现浇钢筋混凝土接头，预制墙段与槽壁间的前后缝隙宜采用压密注浆填充。2、接头水下混凝土宜采用细石混凝土，坍落度宜为200mm20mm，导管内径宜采用200mm。导管埋置深度宜2m6m，导管应勤提勤拆。混凝土灌注及导管提升应缓慢。3、预制墙段的搁置点应待墙底墙侧注浆达到设计强度的100%后才可拆除。,地下连续墙施工方法是一种机械化的快速施工方法，工效高、成本低、安全可靠，在地面工作，劳动条件得到改善。国际上采用综合指标，即每一日工完成地下连续墙(包括做导墙、挖槽、制作与吊放钢筋笼、浇筑混凝

26、土全过程)的方量来计算工效。如上钢一厂的地下连续墙，该工程长60m，宽18m，深12.5m，墙厚0.6m，总体积8100m3，施工队全队48人，只用4个多月时间，工效达到国际一般标准。据有关资料分析，如将大型沉井改用地下连续墙，可降低造价25%45%，值得推广。,工效,地下连续墙的优点,施工时振动小，噪音低，适于在城市施工；能够紧邻相邻的建筑物及地下管线施工，对沉降及变位较易控制；墙体刚度大、整体性好，结构和地基的变形都较小，既可用于超深围护结构，也可用于主体结构；其为整体连续结构，加上现浇墙壁厚度一般60cm，钢筋保护层较大，耐久性好，抗渗性能也较好；可用于逆作法施工。,弃土及废泥浆的处理。

27、除增加工程费用外，若处理不当，会造成新的环境污染；地质条件和施工的适应性。其最适应的地层为软塑、可塑的粘性土层。当地层条件复杂时，会增加施工难度和影响工程造价；槽壁坍塌。地下水位急剧上升、护壁泥浆液面急剧下降、有软弱疏松或砂性夹层、泥浆的性质不当或已经变质、施工管理不当等，都可引起槽壁坍塌。槽壁坍塌轻则引起墙体混凝土超方和结构尺寸超出允许的界限，重则引起相邻地面沉降、坍塌，危害邻近建筑和地下管线的安全。,缺点,逆作法,我国自改革开放后，建筑业迅猛发展。据统计，我国建成的高层建筑累计已超过1.3亿平方米,高度超过100m的超高层建筑已超过200幢。高层建筑最深的地下室基坑为6层，深度-26.2m

28、，国外的最深地下室达到13层。随着高层建筑的发展，深基础多层地下室的地下施工，给我们施工技术带来了不少难题。尽管深基础支护施工的方法有很多，但是每一种基坑支护都有各自的适用条件和一定的局限性。所以我们对施工方案的选择就必须慎之又慎，否则导致基坑施工事故，那是无法挽回的损失。,高层建筑多层地下室传统施工方法的不足,传统的施工多层地下室的方法是开敞式施工，即大开口放坡开挖，或用支护结构围护后垂直开挖，挖至设计标高后浇筑钢筋混凝土底板，再由下而上逐层施工各层地下室结构，待地下结构完成后再进行地上结构施工。,对于深度大的多层地下室，用上述传统方法施工存在一些问题：首先支护结构的设置存在一定闲难，由于基

29、 坑很深，支护结构的挡墙长度很大，费用增加。基坑内部支护结构的支撑用量大，一方面需用大量大规格的钢材，另一方面也增加了地下结构施工的难度。,如用井点设备降低地下水时，水位的降低会引起土体固结，使周围地面产生降沉，如不采取特殊措施，亦会危及基坑附近的建筑物、地下管线和道路。深基坑的开挖，基坑的变形和周围地面的沉降是施工中急待解决的问题之一,补偿性基础又称浮基础，其一般定义为“在建筑物设计中，使建筑物的重量约等于由建筑位置移去的总土重（包括水重）的基础。”即基坑开挖移去的土重补偿了建筑物（包括基础及覆土）的重量,高层建筑多采用补偿性基础，有较深的多层地下室，它一方面利用补偿原理能有效地利用地基承载

30、力，另一方面亦可充分利用地下空间作为地下停车场、设备层用房等，增加使用面积。这也为利用“逆作法”提供了条件。,实践证明，利用“逆作法”施工开挖深度大的多层地下结构是十分有效的。,逆作法就是一项近几年发展起来新兴的基坑支护技术。它是施工高层建筑多层地下室和其他多层地下结构的有效方法。原理 将高层建筑地下结构自上往下逐层施工，即沿建筑物地下室四周施工连续墙或密排桩，作为地下室外墙或基坑的维护结构，同时在建筑物内部有关位置，施工楼层中间支撑桩，从而组成逆作法的竖向承重体系，随之从上向下挖一层土方，一同浇筑一层地下室梁板结构，当达到一定强度后，即可作为维护结构的内水平支撑，以满足继续往下施工的安全要求

31、。随后逐层向下开挖土方和浇筑各层地下结构，直至底板封底。同时，由于地面一层的楼面结构已完成，为上部结构施工创造了条件，所以可以同时向上逐层进行地上结构的施工。如此地面上、下同时进行施工，直至工程结束。,国外如美、日、德、法等国家，在多层地下结构施工中己广泛应用，收到较好的效果。如美国75层、高203m的芝加哥水塔广场大厦的4层地下室，就是用18m深的地下连续墙和144根大直径钻孔灌注桩做中间支承柱，以逆筑法进行施工的。此外，日本读卖新闻社大楼6层地下室、法国巴黎拉弗埃特百货大楼6层地下室等亦是用逆筑法施工的。,我国在试验的基础上亦将逆筑法正式用于多层地下室施工，如上海基础工程科研楼的两层地下室

32、、高116m上海电信大楼的3层地下室、上海延安东路黄浦江越江隧道1号风塔的地下室、上海彭越浦主泵房地下直径63m的圆井、上海地铁1号线位于淮海路的三个地铁车站、上海恒积大厦的4层地下室、22层海口国际金融大厦的两层地下室和福州世界金龙大厦等，都成功的应用了“逆作法”。,3.逆作法的分类（1）全逆作法：利用地下各层钢筋混凝土肋形楼板对四周围护结构形成水平支撑。楼盖混凝土为整体浇筑，然后在其下掏土，通过楼盖中的预留孔洞向外运土并向下运入建筑材料。（2）半逆作法：利用地下各层钢筋混凝土肋形楼板中先期浇筑的交叉格形肋梁，对围护结构形成框格式水平支撑，待土方开挖完成后再二次浇筑肋形楼板。（3）部分逆作法

33、：用基坑内四周暂时保留的局部土方对四周围护结构形成水平抵挡，抵消侧向压力所产生的一部分位移。（4）分层逆作法：此方法主要是针对四周围护结构，是采用分层逆作，不是先一次整体施工完成。分层逆作四周的围护结构是采用土钉墙。,4.逆作法施工的优势（1）可使建筑物上部结构的施工和地下基础结构施工平行立体作业，在建筑规模大、上下层次多时，大约可节省工时1/3。（2）受力良好合理，围护结构变形量小，因而对邻近建筑的影响亦小。（4）最大限度利用地下空间，扩大地下室建筑面积。（5）一层结构平面可作为工作平台，不必另外架设开挖工作平台与内撑，这样大幅度削减了支撑和工作平台等大型临时设施，减少了施工费用。（6）由于

34、开挖和施工的交错进行，逆作结构的自身荷载由立柱直接承担并传递至地基，减少了大开挖时卸载对持力层的影响，降低了基坑内地基回弹量。,2、逆作法施工的关键技术,逆作法的施工程序是：,中间支承柱和地下连续墙施工,地下室-1层挖土和其顶板、内部结构,从地下室-2层开始地下室结构和地上结构同时施工（地下室地板浇筑之前，地上结构允许施工的高度根据地下连续墙和中间支承柱的承载能力确定）,地下室地板封底并养护至设计强度,继续进行地上结构施工直至工程结束,结束,顶管法,顶管施工是继盾构施工之后发展起来的一种土层地下工程施工方法，主要用于地下进水管、排水管、煤气管、电讯电缆管的施工。它不需要开挖面层，并且能够穿越公

35、路、铁道、河川、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线等，是一种非开挖的敷设地下管道的施工方法。（P113）地下管线的非开挖施工法主要内容包括：地下管线的铺设、更换和修复。,先在工作坑内设置支座和安装液压千斤顶，借助主顶油缸及管道间中继间等的推力，把工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推到接收坑内吊起，与此同时，紧随工具管或掘进机后面，将预制的管段顶入地层。边顶进，边开挖地层，边将管段接长的管道埋设方法。（P113 图2-145）,顶管施工的基本原理,施工时，先制作顶管工作井及接收井，作为一段顶管的起点和终点，工作井中有一面或两面井壁设有预留孔，作为顶管出口，其对面井壁是承压壁，承压壁前侧安装

36、有顶管的千斤顶和承压垫板（即钢后靠），千斤顶将工具管顶出工作井预留孔，而后以工具管为先导，逐节将预制管节按设计轴线顶入土层中，直至工具管后第一节管节进入接收井预留孔，施工完成一段管道。为进行较长距离的顶管施工，可在管道中间设置一至几个中继间作为接力顶进，并在管道外周压注润滑泥浆。顶管施工可用于直线管道，也可用于曲线等管道。,1-预制的混凝土管；2-运输车；3-扶梯；4-主顶油泵；5-行车；6-安全护栏；7-润滑注浆系统；8-操纵房；9-配电系统；10-操纵系统；11-后座；12-测量系统；13-主顶油缸；14-导轨；15-弧形顶铁；16-环形顶铁；17-已顶入的混凝土管；18-运土车；19-机

37、头,顶管施工技术最早始于1896年美国的北太平洋铁路铺设工程的施工中。1948年日本第一次采用顶管施工方法，在尼崎市的铁路下顶进了一根内径600mm的铸铁管，顶距只在6米。欧洲发达国家最早开发应用顶管法，1950年前后，英、德、日等国家相继采用。我国较早的顶管施工约在上世纪50年代，初期主要是手掘式顶管，设备也较简陋。我国顶管技术真正较大的发展是从上世纪80年代中期开始。1988年上海研制成功我国第一台土压平衡掘进机。,顶管施工技术的应用及发展,随着时间的推移，顶管技术也与时俱进地得到迅速发展。主要体现在以下方面：一次连续顶进的距离：越来越长顶管直径：向大小直径两个方向发展管材：钢筋混凝土管、

38、钢管、玻璃钢顶管挖掘技术：机械化程度越来越高顶管线路的曲直度：曲线形状越来越复杂，曲率半径越来越小。,按所顶进的管子口径大小分：大口径、中口径、小口径和微型顶管四种。大口径多指2m以上的顶管，人可以在其中直立行走。中口径顶管的管径多为1.21.8m，人在其中需弯腰行走，大多数顶管为中口径顶管。小口径顶管直径为5001000mm，人只能在其中爬行，有时甚至爬行都比较困难。微型顶管的直径通常在400mm以下，最小的只有75mm。按一次顶进的长度（指顶进工作坑和接收工作坑之间的距离）分：普通距离顶管和长距离顶管。顶进距离长短的划分目前尚无明确规定，过去多指100m左右的顶管。目前，千米以上的顶管已屡

39、见不鲜，可把500m以上的顶管称为长距离顶管。按顶管机的类型分：手掘式人工顶管、挤压顶管、水射流顶管和机械顶管（泥水式、泥浆式、土压式、岩石式）。手掘式顶管的推进管前只是一个钢制的带刃口的管子（称为工具管），人在工具管内挖土。掘进机顶管的破土方式与盾构类似，也有机械式和半机械式之分。按管材分：钢筋混凝土顶管、钢管顶管、以及其他管材的顶管。按顶进管子轨迹的曲直分：直线顶管和曲线顶管。,顶管施工的分类,手掘式顶管施工是最早发展起来的一种顶管施工的方式。由于它在特定的土质条件下和采用一定的辅助施工措施后便具有施工操作简便、设备少、施工成本低、施工进度快等优点，所以至今仍被许多施工单位采用。手掘式顶管

40、机也即是非机械的开放式(或敞口式)顶管机，适用于能自稳的土体中。在顶管的前端装有工具管，施工时，采用手工的方法来破碎工作面的土层，破碎辅助工具主要有镐、锹以及冲击锤等。如果在含水量较大的砂土中，需采用降水等辅助措施。,手掘式顶管机,手掘式顶管机主要由切土刃角、纠偏装置、承插口等组成。所用的工具管有一段式和两段式。一段式工具管与混凝土管之间的结合不太可靠，常会产生渗漏现象；发生偏斜时纠偏效果不好；千斤顶直接顶在其后的混凝土管上，第一节管容易损坏。因此，现多用两段式，前后两段之间安装有纠偏油缸，后壳体与后面的正常管节连接在一起。,一段式手掘式工具管,前段壳体,纠偏油缸,后段壳体,两段式手掘式工具管

41、,泥水平衡顶管机是指采用机械切削泥土、利用压力来平衡地下水压力和土压力、采用水力输送弃土的泥水式顶管机，是当今生产的比较先进的一种顶管机。泥水平衡式顶管机按平衡对象分有两种，一种是泥水仅起平衡地下水的作用，土压力则由机械方式来平衡；另一种是同时具有平衡地下水压力和土压力的作用。,泥水平衡式顶管机,泥水平衡工具管正面设刀盘，并在其后设密封舱，在密封舱内注入稳定正面土体的泥浆，刀盘切下的泥土，沉在密封舱下部的泥水中而被水力运输管道运至地面泥水处理装置。泥水平衡式工具管主要由大刀盘装置、纠偏装置、泥水装置、进排泥装置等组成。在前、后壳体之间有纠偏千斤顶，在掘进机上下部安装进、排泥管。泥水平衡式顶管机

42、的结构形式有多种，如刀盘可伸缩的顶管机、具有破碎功能的顶管机、气压式顶管机等。,刀盘可伸缩式泥水平衡顶管机,泥水平衡顶管施工的完整系统由顶管机、进排泥系统、泥水处理系统、主顶系统、测量系统、起吊系统、供电系统等组成。泥水平衡顶管施工与其它形式的顶管相比，增加了进排泥和泥水处理系统。,泥水平衡式顶管施工的优点：适用的土质范围较广，尤其适用于施工难度极大的粉砂质土层中；可保持挖掘面的稳定，对周围土层的影响小，地面变形小；较适宜于长距离顶管施工；工作井内作业环境好且安全；可连续出土，施工进度快。缺点：施工场地大，设备费用高，需在地面设置泥水处理、输送装置；机械设备复杂，且各系统间相互连锁，一旦某一系

43、统故障，必须全面停止施工。,土压平衡顶管机由土压平衡盾构机移植而来，其平衡原理与盾构相同。与泥水顶管施工相比，最大的特点是排出的土或泥浆一般不需再进行二次处理，具有刀盘切削土体、开挖面土压平衡、对土体扰动小、地面和建筑的沉降较小等特点。土压平衡顶管机按泥土仓中所充的泥土类型分，有泥土式、泥浆式和混合式三种；按刀盘形式分，有带面板刀盘式和无面板刀盘式；按有无加泥功能分，有普通式和加泥式；从刀盘的机械传动方式分，有中心传动式、中间传动式和周边传动式；按刀盘的多少分，有单刀盘式和多刀盘式。,土压平衡式顶管机,（1）单刀盘式（DK型）顶管机单刀盘式土压平衡顶管机是日本在上世纪70年代初期开发的，它具有

44、广泛的适应性、高度的可靠性和先进的技术性。它又称为泥土加压式顶管机，国内成为辐条式刀盘顶管机或者加泥式顶管机。图7-9所示的是这种机型的结构之一，它由刀盘及驱动装置、前壳体、纠偏油缸组、刀盘驱动电机、螺旋输送机、操纵台、后壳体等组成。没有刀盘面板，刀盘后面设有许多根搅拌棒。这种结构的DK型顶管机在国内已自成系列，适用于1.23.0m口径的混凝土管施工，在软土、硬土中都可采用，并且可与盾构机通用，可在覆土厚度为0.8倍管道外径的浅埋土层中施工。,单刀盘式顶管机,（2）多刀盘式（DT型）顶管机这是一种非常适用于软土的顶管机，四把切削搅拌刀盘对称地安装在前壳体的隔仓板上，伸入到泥土仓中。隔仓板把前壳

45、体分为左右两仓，左仓为泥土仓，右仓为动力仓。,小刀盘,螺旋出土机,纠偏千斤顶,工作井（工作坑或基坑），按其作用分为顶进井（始发井）和接收井两种。顶进井是安放所有顶进设备的场所，也是顶管掘进机的始发场所，是承受主顶油缸推力的反作用力的构筑物，供工具管出洞、下管节、挖掘土砂的运出、材料设备的吊装、操纵人员的上下等使用。在顶进井内，布置主顶千斤顶、顶铁、基坑导轨、洞口止水圈以及照明装置和井内排水设备等。在顶进井的地面上，布置行车或其他类型的起吊运输设备。接收井是接收顶管机或工具管的场所，与工作井相比，接收井布置比较简单。,工作井及其布置,井内布置内容主要包括前止水墙、后座墙、基础底板及排水井等。后座

46、要有足够的抗压强度，能承受得了主顶千斤顶的最大顶力。前止水墙上安装有洞口止水圈，以防止地下水土及顶管用润滑泥浆的流失。在顶管工作井内，还布置有工具管、环形顶铁、弧形顶铁、基坑导轨、主顶千斤顶及千斤顶架、后靠背。其中主顶千斤顶及千斤顶架的布置尤为重要，主顶千斤顶的合力的作用点对于初始顶进的影响比较大。,顶进工作井的井内布置,1,2,3,4,5,6,7,8,9,顶进工作井内布置图1-管节；2-洞口止水系统；3-环形顶铁；4-弧形顶铁；5-顶进导轨；6-主顶油缸；7-主顶油缸架；8-测量系统；9-后靠背；10-后座墙；11-井壁,在市政工程建设中，长距离管道的敷设是其重要的工作内容。随着顶管技术应用

47、的推广，研究敷设长距离管道工艺技术已成为引人注目的课题。长距离管道的主要困难是，设置在顶进坑内的主千斤顶的推顶力有限，不足以克服管道长距离顶进时遇到的总阻力。希望增加顶管单程顶进的长度时，需要采取相关的措施，如增加主千斤顶的顶力、减少管道周边与地层的摩擦力、中途设置辅助千斤顶（中继环）、减小顶管承受的正面阻力等。目前在发展长距离顶管技术的过程中，减摩和设置中继环两项措施已得到较多研究，并已成为成熟的技术。,长距离顶管,为了适应长距离顶进管道的需要，研制了中继环（又称中继间、中间站）。即在管道顶进的中途设置辅助千斤顶，靠辅助千斤顶提供的动力继续顶进管段，延长顶管的顶进长度，满足敷设长距离管道的需

48、要。采用中继环时，管道沿全长分成若干段，在段与段之间设置中继环。中继环是一个由钢材制成的圆环，内壁上设置有一定数量的短行程千斤顶，产生的推顶力可用于推进中继环前方的管道。,增设中继环（间）,（1）中继环推进过程设置中继环以后，顶管顶进时，每次都应先启用最前面的中继环，将其前方的管道连同工具管一起向前顶进，后面的中继环和主千斤顶保持不动，直至达到该中继环的一个顶程为止，接着后面的中继环开始推顶作业，将两个中继环之间的管道向前推进。与此同时，前面的一个中继环的千斤顶排放油压，活塞杆缩进套筒。可见，这时被推进的只是该中继环和前面一个中继环之间的管段。在顶进作业中，主千斤顶在每个循环中都最后推进。借助

49、中继环的逐级接力过程，可将顶管的顶推距离延长，以适应长距离顶管施工的需要。,（2）中继环的结构形式 它主要由前特殊管、后特殊管和壳体油缸、均压环等组成。在前特殊管的尾部有一个与T形套环相类似的密封圈和接口。中继环壳体的前端与T型套环的一半相似，利用它把中继环壳体与混凝土管连接起来。中继环的后特殊管外侧则设有两环止水密封圈，使壳体虽在其上来回运动而不会产生渗漏。中继环油缸被固定在壳体上，油缸均匀布置在壳体内。油缸两头装有均压钢环，钢环与混凝土管之间有衬垫环。衬垫环多用20mm厚的木板做成。中继油缸为单作用油缸，只有当后一只中继环向前推进时，前一只中继环的油缸才能缩回。管子顶通后，把中继环油缸拆卸

50、下来，管子可直接合拢。,1-中继管壳体；2-木垫环；3-均压钢环；4-中继环油缸；5-油缸固定装置；6-均压钢环；7-止水圈；8-特殊管,（3）中继环的布置中继间的布置要满足顶力的要求，同时使其操作方便、合理，提高顶进速度。中继环在安放时，第一只中继环应放在比较前面一些。因为掘进机在推进过程中推力的变化会因土质条件的变化而有较大的变化。所以，当总推力达到中继环总推力4060时，就应安放第一只中继环，以后，每当达到中继环总推力的7080时，安放一只中继环。而当主顶油缸达到中继环总推力的90时，就必须启用中继环。,盾构（shield）是一种钢制的活动防护装置或活动支撑，是通过软弱含水层，特别是河底