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桩墙围护结构设计与施工

317 2021-09-07 13:34:05


桩 (墙)式围护结构一般应设置内支撑或坑外锚拉系统、设计应满足施工工艺及环境保护要求,保证其在使用过程中必须具备的强度、刚度、稳定性和抗渗性;且宜将钢筋混凝土围护墙作为主体结构的-一部分加以利用。

在桩 (墙)围护结构的顶部应设置沿基坑四周统长的连续圈梁,以增加墙体的整体工作性能。墙J圈梁通常兼作第-一层支撑 (球铺杆) 的围校。当圈梁采用现浇钢筋混淘凝土时。圈梁宽度应大于墙体厚度,墙体顶端伸入圈梁底部的厚度应不小于 50mm。钢板桩围护墙的顶部圈梁一般常用一对通长槽钢置于墙前,用螺栓与墙体连接。

当基坑深度不大 (在地下水位较高的软土地区不超过 4m),环境条件允许有较大的变形时,可以采用不设支撑 (或锚拉)的悬臂式围护墙。设计桩 (墙)式围护结构时需要验算以下内容∶

(1)围护结构 (包括墙体、支撑或锚拉体系)和地基的整体抗滑动稳定性及墙体入土深度的确定。一般采用通过墙底的圆弧滑动面计算。

(2)基坑底部土体的抗隆起回弹、抗渗流或管涌稳定性验算。

(3)确定支撑系统的布置及架、拆撑顺序,进行支撑构件的内力、变形及稳定性计算。

(4) 围护结物的内力和恋形计算。通常采用弹性地基技于法计算, 对干自文式围护墙以及单道支撑 (或锚钉)的围护墙也可以采用极限平衡法计算。对于钢筋混凝土墙体,当采用弹性地基反力法计算时,墙体的抗弯刚度应乘以 0.65~0. 75 的折减系数(预应力墙体除外)。对于有支撑(或锚拉)的围护结构当采用极限平衡法计算时,由于支撑 (或锚拉)点假定为墙体的不动支点。因此墙体跨中最大弯矩计算值一般偏大,截面设计时应乘以 0.6~0.8 的折减系数。

(5)桩 (墙)式挡土结构构件和节点构造设计。

(6)当必须严格控制施工引起的地面沉降时,分析和预估基坑开挖产生的墙体水平位移、墙脚下沉、坑底土隆起及降水等对墙背地层位移的影响,提出相应技术措施。

(7)围护墙作为主体结构的一部分时,应计算在使用荷载作用下的内力及变形。设计时应根据桩 (墙) 式围护结构的使用目的,就其在施工和使用过程中的不同阶段可能出现的最不利内力,进行截面设计。构件承载力应满足下式

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围护墙一般按纯弯构件设计。对逆作法施工、兼作主体结构的侧墙或 支撑采用斜锚杆时可按弯压构件设计。

现浇钢筋混凝土桩(墙)式结构的混凝土强度等级不得低于 C20,也不宜大于 C30;预制构件的混凝土强度等级不宜低于表 3-1中的数值。围护墙结构采用自防渗时, 墙体的抗渗等级不宜低干 S6级。

钢筋混凝土桩 (墙) 式围护结构应根据使用目的和环境条件等确定其在外荷载作用下的最大裂缝宽度允许值。仅作为基坑支护时—般不作限制。 作为主体结构使用时一般不大于 0.2mm。当与内衬墙结合时,迎·七面一侧般不大干 0, 2mm。基坑—倾不大干 0.3mm。处于侵蚀环境等不利条件下的围护墙,其最大裂缝宽度允许值应根据具体情况另行确定。

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一、柱列式钻孔灌注桩

利用并列的钻孔灌注桩红的围打墙体由干施工简单。 墙体刚度较大。造价比较低。因此在工程中用的较多。就挡土而言,钻孔灌注桩围护墙可用于开挖深度较大的基坑。但在地下水位较高地区往往由于隔水措施失效而导致基坑事故的例子时有发生。因此当开挖深度较大而又缺,乏有把握的隔水手段时,不宜采用钻孔灌注桩作为围护墙。

1.墙体构造

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用于围护墙体的钻孔灌注桩-一般商径不官小于 400~500mm (在饱和软土地层中取较大值)。人工挖孔桩的直径不应小于 800mm。邻桩的中心距一般不大于桩径的 1.5 倍,在地下水位低的地区,当墙体没有隔水要求时,中心距还可以再大--些,但不宜超过桩径的 2 倍。 为防止,桩间土塌落,可采用在桩间土表面袜水泥砂浆或对桩间土注浆加固等措施予以保护。

在地下水位较高地区采用钻孔灌注桩围护墙时,必须在墙后设置隔水帷幕。图 3-2 为采用不同隔水方法的钻孔,灌注桩墙体构造。图 3-2 (a) 由干施工偏差。桩间的树根桩或注浆体往往难以封堵灌注桩的间隙而导致地下水流入基坑。因此在开挖深度超过 5m 时,必须慎重使用。其余几种形式的隔水帷幕效果相对比较可靠。隔水帷幕下端深度应满足地基土抗渗流稳定的要求。

墙体顶部圈梁构造如图 3 3 所示,当圈梁兼作支撑围檩时。其截面尺 于应根据静力计算确定,梁宽通常不宜小于支撑间距的 1/6。圈梁顶面标高宜低于主体工程地下管线的埋设深度,以便于,今后管线施工。

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2.墙体截面 计算

钻孔灌注桩墙体截面内力应根据支护结构静力让算确定∶,截面承载能力可按现行 《混凝 t结构设计规范》(GBJ10-89)中的圆截面受弯构作正截面受弯承载刀计算。柱内钢筋笼通常全长配筋。也可根据弯矩包络图分段配筋,以节省钢材。

3.墙体施.L

柱列式钻孔灌注桩围护墙体可以采用一般钻孔灌注桩施工机械和施工规程中有关技术要求进行施工。

在钻孔时为了防止邻桩混凝土坍落或损伤。相邻桩位的施工间隔时间不应小于 72h,实际流工时一般应采取每问隔 3~5 根桩位打方法。此时在每·个跳打间帘内,总有一根桩是在左右已成桩的条件下嵌入施,工。 为了能使其正确就1。要求围护桩的允许施L误差小工普通工程桩。桩位偏差应控制在正负30mm 以内。桩身垂直度偏差小于1/200,桩径变化应控制在 5/t00 以内。为此在地 下水位较高的软土地区,当采用--般回转式钆;机成孔的,除必须采用优质泥浆护壁外、钻杆直径不应小于 89mm,最好采用 114mm 钻杆。必要时可在钻头上加配重,以保证成孔垂直度。此外,钻头旋转速度应控制在 40~7Or/min 范围内。 在淤泥土内应小 于 40r/rmnin。在地层中的进钻速度应控制在 4~5m/h 以内。

二、钢板桩围护培

钢板桩围护墙一般采用 U 形或 Z 形截面形状,当基坑较浅时也可采用正反扣的槽钢;当基坑较深,荷载较大时也可采用钢管、H 钢及其它组合截面钢桩。

1.墙体构造

钢板桩的边缘一般应设置通长锁口。 使相邻板桩能相互形仓成既能截水又能共同承力的连护壁,国内丙常用U形钢板桩。性能和特占 μT参阅 有关 下川。法来用钢管或过它型钢作

围打'墙时,在混两侧{应加焊通长领 口,如图 3-4。带锁口T 的钢称桩-般能定到I隔次廷用。但

考虑到施工中的不利因素。在地下水位较高的地区。环境保护要求较高时,应与柱列式围护墙一样,在钢板桩背面另外加设水泥上之类的隔水帷幕。

钢板桩围护墙可以用于圆形、矩形、多边形等各种平面形状的∶基坑,对于矩形和多边形基坊在转角处应根据转 角平面开状做相应的异型转角桩。 如无成品 角桩。 可将普通钢板桩裁开后,加焊型钢或钢板后拼制成角桩。角桩长度应适 当力 长。

2.墙体截面计算

截面内力根据支护'结构静力计算确定。截面承载力按现行《钢结设计规范》(CB117- 88)计算。如图 3-4 相 互咬合的钢板桩如能发挥整体作用。其截面性能指标要比 单块钢板桩大

2.墙体截面计算.

钻孔灌注桩墙体截面内力应根据支护结构静力让算确定∶,截面承载能力可按现行 《混凝 t结构设计规范》(GBJ10-89)中的圆截面受弯构作正截面受弯承载刀计算。柱内钢筋笼通常全长配筋。也可根据弯矩包络图分段配筋,以节省钢材。

3.墙体施工.

柱列式钻孔灌注桩围护墙体可以采用一般钻孔灌注桩施工机械和施工规程中有关技术要求进行施工。

在钻孔时为了防止邻桩混凝土坍落或损伤。相邻桩位的施工间隔时间不应小于 72h,实际流工时一般应采取每问隔 3~5 根桩位打方法。此时在每·个跳打间帘内,总有一根桩是在左右已成桩的条件下嵌入施,工。 为了能使其正确就1。要求围护桩的允许施L误差小工普通工程桩。桩位偏差应控制在正负30mm 以内。桩身垂直度偏差小于1/200,桩径变化应控制在 5/t00 以内。为此在地 下水位较高的软土地区,当采用--般回转式钆;机成孔的,除必须采用优质泥浆护壁外、钻杆直径不应小于 89mm,最好采用 114mm 钻杆。必要时可在钻头上加配重,以保证成孔垂直度。此外,钻头旋转速度应控制在 40~7Or/min 范围内。 在淤泥土内应小 于 40r/rmnin。在地层中的进钻速度应控制在 4~5m/h 以内。

二、钢板桩围护培

钢板桩围护墙一般采用 U 形或 Z 形截面形状,当基坑较浅时也可采用正反扣的槽钢;当基坑较深,荷载较大时也可采用钢管、H 钢及其它组合截面钢桩。

1.墙体构造

钢板桩的边缘-一般应设置通 长锁 口。 使相邻板桩能相互形仓成既能截水又能共同承力的连护壁,国内丙常用U形钢板桩。性能和特占 μT参阅 有关 下川。法来用钢管或过它型钢作围护墙时,在混两侧{应加焊通长领 口,如图 3-4。带锁口T 的钢称桩-般能定到I隔次廷用。但考虑到施工中的不利因素。在地下水位较高的地区。环境保护要求较高时,应与柱列式围护墙一样,在钢板桩背面另外加设水泥上之类的隔水帷幕。

钢板桩围护墙可以用于圆形、矩形、多边形等各种平面形状的∶基坑,对于矩形和多边形基坊在转角处应根据转 角平面开状做相应的异型转角桩。 如无成品 角桩。 可将普通钢板桩裁开后,加焊型钢或钢板后拼制成角桩。角桩长度应适当加长。

2.墙体截面计算

截面内力根据支护'结构静力计算确定。截面承载力按现行《钢结设计规范》(CB117- 88)计算。如图 3-4 相 互咬合的钢板桩如能发挥整体作用。其截面性能指标要比 单块钢板桩大

得多。 根据材料力学知识,此时截面中性轴!;咬合部位,截面最大剪沁力也将产 生在这部位。但实际 上这种咬合连接构造能有效地传递剪力是有疑问的。根据有关实验资料表明,这种组合截面受力后,发现中性轴并不在咬合 处,而是位于单块钢板桩上。对于围护墙,钢板桩的应 力和变形是重要的控制参数、因此设计时应把整体截面的惯性矩和截面抵抗矩作适当折减后使用。

3.墙体施工

钢板桩通常采用锤击、静压或振动等方法沉入土中,这些方法可以单独或相互配合使用。沉桩前。现场钢板柱应块检香分类编-号。钢板桩尺寸的允许偏差应按下列标准控制。

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钢板桩一般作为临时性的基坑支护,在地下主体工程完成后即可将钢板桩拔出,但是在拔出钢板桩时容易引起周围地基土体的侧向位移和沉降, 从而影响周边环境安全, 发生这种情况的原因主要是∶

(1)主体工程完成后,基坑内四周回填∶1;没有充分填实, 板桩拨出后将使坑壁 七体卸载而变形;

(2) 拔钢板桩时。粘着在钢板桩内表面的土体随带出, 在土中形成宽度相当钢板桩截面高度,深度接近干板桩长度的空隙,此空隙很难用常规方法填实。根据近年来的实践经验,在这种情况下采用跟踪注浆的办法效果较好。 具体做法有两种∶

第一,沿着拔桩方向在钢板桩外侧土中事先插入注浆管,待板桩起拔后随即通过临近的注浆管往土层中压浆,使浆液充填钢板桩留下空院; 

第二、在钢板桩击拔后。随即在桩位刊中插入套好布按或竣料袋的浆管直至空隙底部,而后马上压浆,浆液使布袋 (或塑料袋)膨胀而充填空隙。

三、钢筋混凝土板桩

钢筋混凝土板桩的截面尺寸应根据受力要求按强度和抗裂计算结果确定。 并满足打桩设备的能力。

墙体 一般由 预制钢筋混凝土叔桩组成。 当考点重复使用时。宜采用预制的预力混凝板桩。桩身截面通常为矩形,也可 以用T 形或工字形截面。

1. 墙体构造

板机两侧一般做成凹凸榫。如图 3-6。也有做成Z形缝或其他形式的企口缝,阳榫各面尺寸比阴榫小于5mm。板桩的桩尖沿厚度方拮做成楔形,为使邻桩靠接紧密,减小接缝和倾斜,在阴榫一侧的桩尖削成 45~60°的斜角,阳榫 一侧不削。角桩及定位桩的桩尖做成对称形。矩形截面板排宽度通常用50~8Ocm。厚用 25~50cm。T形截面板机的时后一般为20~30cm,肋高50~75cmn、混凝土强度等级不宜小 工C25,预应力板桩不宜小于C40。考虑沉桩时的锤击应力作用,桩顶都应配 4~6 层钢筋网,桩预以下和桩尖以上各 1. 0~1. 5m 范围内箍筋间距不大于 100mm。中间部位箍筋问距 250~300mm。当板桩打入硬土层时,桩尖宜采用钢桩靴加强,在榫壁内应配构造钢筋。

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在基坑转角处应根据转角的平面形状做成相应的异型转角桩,转角桩或定位桩的长度应比般部位的桩长1~2m。 2.墙体截面计算

截面内力根据支护结构的静力特征由计算确定,并应考虑板桩在起吊和运输过程中产生的内力。截面承载力应按现行钢筋混凝土设计规范确定。

3.墙体施工.

钢筋混凝土板桩通常采用锤齿、静压和振方法沉入土中,这些方法可J以单独使用,也可以相互配合使用,打桩前应根据围护墙的水平总长度和板桩规格事先确定所需要的板桩数量。沉桩应分段进行,不应单独打入。定位桩应确保它的沉桩垂直度,否则应采取纠正措施。其它板桩在定位桩打好后,以此沿着导架逐块打入土中。