技能培训 登高作业 高层建筑施工3.PPT

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1、一、基础工程的特点: (一)基础必须适应地基。 (二)基础埋置较深。 (三)大体积混凝土的施工。 (四)正确处理好主楼与裙房的基础关系。 二、基础类型: (一)筏形基础 柱下或墙下连续的平板式或梁板式钢筋混凝土基础。,2.高层建筑基础工程施工 2.1基础结构与施工技术,(二)箱形基础由底板、 顶板、侧墙及一定数量内 隔墙构成的整体刚度较好 的单层或多层钢筋混凝土 基础。,肋梁式筏片基础 平板式筏片基础,箱形基础,(三)桩基由设置于岩土中的桩 和与桩顶连接的承台共同组成的基 础或由桩与桩直接连接的单桩基础。,（四）复合基础 1.桩筏基础与群桩连接的筏形基础。 2.桩箱基础 与群桩连接的箱形基础。

2、,桩基,三、施工方案: (一)基础选型要考虑的因素 1. 建筑结构类型、平面布局、荷载大小及分布。 2.拟建场地的地质条件、水文情况和是否为地震区或强风区。 3.工程的重要性及施工工期要求。 4.主楼与裙房的差异沉降需做处理方案。 5.基坑埋置深度必须满足地基沉降变形和稳定要求。 6.技术经济效果比较。,(二)基础施工方案的选择 1.当基础工程周围无建筑物且深度较浅又有足够场地时，可采用放坡开挖。 2.当基础较深，且周围无法放坡开挖时，应选用切实可行的挡土及支护措施。 3.当地下水位较高时，应根据地下水位情况采取适当的降水措施，保证基础的正常施工。 4.桩基础施工时，可根据桩的形式选用合适的施

3、工工艺及相应的施工机械，应尽量克服振动和噪声大的问题。 5.对属于大体积混凝土施工的基础结构，应采用有效的措施控制温度应力和收缩裂缝。,基坑支护为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全，对基坑 侧壁及周边环境采用的支挡、加固与保护措施。,2.2 建筑基坑支护与地下水控制 2.2.1深基坑支护结构,一、深基坑工程支护结构极限状态设计内容与安全等级,(一)承载能力极限状态 对应于支护结构达到最大承载能力或土体失稳、过大变形导致支护结构或基坑周边环境破坏。 (二) 正常使用极限状态 对应于支护结构的变形已妨碍地下结构施工或影响基坑周边环境的正常使用功能。,二、深基坑工程支护结构安全等级 基坑侧壁安全等

4、级及重要性系数0,三、深基坑工程的支护结构设计内容 （一）根据承截能力极限状态的设计要求，应进行以下 计算和验算: 1.根据基坑支护形式及其受力特点进行土体稳定性计算； 2.基坑支护结构的受压、受弯、受剪承载力计算； 3.当有锚杆或支撑时，应对其进行承载力和稳定性计算。,（二）根据正常使用极限状态的设计要求，应进行以下计算和验算: 对于安全等级为一级及对支护结构变形有限定的二级建筑基坑侧壁，应对基坑周边环境及支护结构变形进行验算。 （三）地下水控制和计算。 1.抗渗稳定性验算； 2.基坑抗突涌稳定性验算； 3.根据基坑支护结构设计要求进行地下水位控制计算。,四、围护结构型式及适用范围,围护结构

5、型式及分类,放坡开挖及简易支护,悬臂式围护结构,重力式围护结构,内撑式围护结构,拉锚式围护结构,土钉墙围护结构,其他形式围护结构,放坡开挖及简易支护,边坡高度与坡度控制,边坡允许坡度值,边坡允许坡度值（续）,边坡稳定性验算 需要进行边坡稳定性验算的情况有以下几种： 坡顶有堆载； 边坡高度与坡度超出上表所列允许值； 存在软弱结构面的倾斜地层； 岩层和主要结构层面的倾斜方向与边坡的开挖面倾斜方向一致，且两者走向的夹角小于45。,土质边坡的稳定分析可用圆弧滑动法进行分析。 岩质边坡宜按由软弱夹层或结构面控制的可能滑动面进行验算。,悬臂式围护结构 结构特征：无支撑的悬臂围护结构； 支撑材料：钢筋混凝土

6、排桩、钢板桩、木板桩、钢筋混凝土板桩、地下连续墙、SMW工法桩等； 受力特征：利用支撑入土的嵌固作用及结构的自身的抗弯刚度挡土及控制变形； 适用条件：土质较好，开挖深度较小的基坑。,重力式围护结构 结构特征：常用水泥土桩构成重力式挡土构造； 支撑材料：水泥搅拌桩、注浆； 受力特征：利用墙体或格构自身的稳定挡土与止水； 适用条件：宽度较大，开挖较浅，周围场地较宽，对变形要求不高的基坑。,重力式水泥土墙 断面图 平面图,内撑式围护结构 结构特征：由挡土结构与支撑结构两部分组成； 支撑材料：挡土材料有钢筋混凝土桩、地下连续墙，支撑材料有钢筋混凝土梁、钢管、型钢等； 受力特征：水平支撑、斜支撑，单层支

7、撑、多层支撑； 适用条件：各种土层和基坑深度。,内撑式围护结构,上海浦东绿洲中环中心,钢筋混凝土内支撑,内支撑下的基础工程施工,就地制作钢筋混凝土内支撑,内支撑下挖桩间土方,格构式立柱,基坑支撑的选型 钢结构支撑 坑内支撑 钢筋混凝土支撑 顶部拉锚 坑外拉锚 土层锚杆拉锚,基坑支护(支撑)的破坏形式 a)拉锚破坏或支撑压曲 承载力破坏 b)支护破坏(底部走动) c)平面变形过大或弯曲破坏 d)整体失稳 稳定性破坏 e)基坑隆起 f)管涌和流砂,支撑（拉锚）的形式及特点,拉锚式围护结构 结构特征：由挡土结构与锚固系统两部分组成； 支撑材料：可采用内撑式结构相同的材料； 受力特征：由挡土结构与锚固

8、系统共同承担土压力； 适用条件：砂土或粘性土地基。,拉锚式围护结构,土钉墙围护结构 结构特征：由土钉与喷锚混凝土面板两部分组成； 支撑材料：由土钉及钢筋混凝土面板构成支撑； 受力特征：由土钉构成支撑体系，喷锚混凝土面板构成挡土体系； 适用条件：地下水位以上或降水后的粘土、粉土、杂填土及非松散砂土、碎石土。,钢筋混凝土桩,水泥搅拌桩,连拱式支护结构平面图,高压喷射桩,钻孔灌注桩,灌注桩与高压喷射桩组合支护,型钢,深层搅拌桩,SMW工法桩组合支护,深基坑支护结构分类,支护结构,挡土部分,支撑部分,透水挡土结构,止水挡土结构,H型钢、工字钢+插板 疏排灌注桩+钢丝网水泥抹面 密排灌注桩、预制桩 双排

9、桩挡土 连拱式灌注桩 土钉墙,地下连续墙 深层搅拌桩、墙 深层搅拌桩+灌注桩 密排桩+高压喷射桩 钢板桩 闭合拱圈墙,自立式桩、墙 锚拉支护 土层锚杆 水平支撑、斜撑 环梁支护系统,支护结构选型表,支护结构选型表,五、深基坑支护结构上荷载1.作用在支护结构外侧、内侧的主动土压力强度标准值、被动土压力强度标准值宜按下列公式计算： 1）对于地下水位以上或水土合算的土层,式中： pak,i支护结构外侧，第i层土中计算点的主动土压力强度标准值(kPa)；当 pak 0时，应取pak0；,ak,i、pk,i分别为支护结构外侧、内侧计算点的土中竖向应力标准值(kPa) ； Ka i 、Kp i分别为第i层

10、土的主动土压力系数、被动土压力系数； ci、i第i层土的粘聚力(kPa)、内摩擦角()； ppk,i支护结构内侧，第i层土中计算点的被动土压力强度标准值(kPa)。,2）对于水土分算的土层,式中： ua,i、up,i分别为支护结构外侧、内侧计算点的水压力(kPa) 。,2. 支撑对土压力分布的影响,3. 墙体位移对土压力分布的影响,静力平衡法 基本原理：随着板桩的入土深度的变化，作用在板桩两侧的净土压力分布也随之发生变化，当作用在板桩两侧的净土压力相等时，板桩处于平衡状态，此时所对应的板桩的入土深度即是保证板桩稳定的最小入土深度。根据板桩的静力平衡条件可以求出该深度。,t,六、悬臂式围护结构内

11、力分析（排桩、板桩）,土压力计算（朗肯土压力理论）,确定最小入土深度 t 当板桩入土深度达到最小入土深度 t 时，应满足作用在板桩上的水平力之和等于0，各力在任一点力矩之和等于0的静力平衡条件。建立静力平衡方程，可以求得未知量 z2 及板桩最小入土深度 t ：,求解上述联立方程，可以得到未知值 z2，t（也可以采用试算法计算），为安全起见，计算得到的 t 值还需乘以1.1的安全系数作为设计入土深度，即实际的入土深度=1.1t 。,板桩内力计算 计算板桩最大弯矩时，根据在板桩最大弯矩作用点剪力等于0的原理，可以确定发生最大弯矩的位置及最大弯矩值。对于均质无粘性土（c=0，q0=0），根据图示关系

12、，当剪力为0的点位于基坑底面以下深度 b 时，则有： 解出b后，即可求得Mmax：,z1,七、单支点围护结构内力分析（排桩、板桩）,顶端支撑的排桩结构，有支撑的支撑点相当于不能移动的简支点，埋入地中的部分，则根据入土深度，浅时为简支，深时为嵌固。在确定板桩的入土深度时，太浅则跨中弯矩比较大，较深时则不经济。比较合理的入土深度为下图所示的第3种状态所处的入土深度。一般按该种状态确定板桩的入土深度 t 。,内力计算方法（均质土） 静力平衡法（埋深较浅，下端铰支） 根据图示所示静力平衡体系，根据A点的力矩平衡方程及水平方向的力平衡方程，可以得到两个方程：,根据上述方程求解出板桩的入土深度 t 及反力

13、 R 。,单支点围护结构内力分析（排桩、板桩）,对支撑 A 点取力矩平衡方程：,由水平方向的静力平衡方程：,根据剪力为 0 的条件，可以求得最大弯矩的位置：,板桩截面最大弯矩：,等值梁法 基本原理：将板桩看成是一端嵌固另一端简支的梁，单支撑挡墙下端为弹性嵌固时，其弯矩分布如图所示，如果在弯矩零点位置将梁断开，以简支梁计算梁的内力，则其弯矩与整梁是一致的。将此断梁称为整梁该段的等值梁。 对于下端为弹性支撑的单支撑挡墙，弯矩零点位置与净土压力零点位置很接近，在计算时可以根据净土压力分布首先确定出弯矩零点位置，并在该点处将梁断开，计算两个相连的等值简支梁的弯矩。将这种简化方法称为等值梁法。,h,t,

14、R,Ea,Ep,Ea2,A,h0,a,D,B,G,C,u,x,x,t0,(kp-ka)x,计算步骤 计算净土压力分布 根据净土压力分布确定净土压力为0的B点位置，利用下式算出B点距基坑底面的距离 u（c=0 ，q0=0）： 计算支撑反力 计算支撑反力Ra及剪力QB。 以B点为力矩中心：,以A点为力矩中心： 计算板桩的入土深度 由等值梁BG取G点的力矩平衡方程： 可以求得：,板桩的最小入土深度：t0=u+x， 考虑一定的富裕可以取：t=(1.11.2)t0 求出等值梁的最大弯矩 根据最大弯矩处剪力为0的原理，求出等值梁上剪力为0的位置，并求出最大弯矩 Mmax。,注意：以上两种情况计算出的支撑力

15、（锚杆拉力）为单位延米板桩墙上的数值，如支撑（锚杆）间距为 a，则实际支撑力（锚杆拉力）为 aR 。,工程实践中，可按以下经验关系粗略确定正负弯矩转折点B的位置（即 u 的深度）。 设基坑深度为 h，地面均布荷载为 q，基坑底面以下土体的内摩擦角为，等效基坑深度为：h=h+q /,单支撑板桩的计算，是以板桩下端为固定的假设进行的，对于埋入粘性土中的板桩，只有粘性土相当坚硬时，才可以认为底端固定，因此，其计算假定与一般实际情况仍有差异。但等值梁法计算结果偏于安全，方法简单，特别适合于非粘性土地基中的支护结构计算。,例题1： 某单支撑板桩围护结构如图示，试用等值梁法计算板桩长度及板桩内力。,解：

16、土压力计算, u的计算, Ra、QB的计算, 入土深度 t 的计算,取t=13.0m，板桩长=10+13=23m 内力计算 求Q=0的位置 x0,八、多支点围护结构计算方法,连续梁法 基本原理：将排桩支护看成多支点支撑的连续梁 计算步骤（以三道支撑为例）,A,A,B,A,B,A,B,C,D,C,(a),(b),(c),(d),(1) 设置第一道支撑A之前的开挖阶段（图a） 按下端嵌固在土中的悬臂桩墙计算。 (2) 设置第二道支撑B之前的开挖阶段（图b） 按板桩墙为两个支点的静定梁计算，两个支点分别为A及土中净土压力为0的一点。 (3) 设置第三道支撑C之前的开挖阶段（图c） 按板桩墙为具有三个

17、支点的连续梁计算，三个支点分别为A、B及土中净土压力为0的一点。 (4) 浇筑底板以前的开挖阶段 按板桩墙为具有四个支点三跨的连续梁计算。,支撑荷载1/2分担法 基本原理：墙后主动土压力分布采用太沙基佩克假定，按1/2分担的概念计算支撑反力和排桩内力。,l1,l2,l3,l4,l5,R1,R2,R3,R4,R1,R2,R3,R4,R3,l3/2,l4/2,ql2/10,ql2/20,HKa,HKa,M图,q图,计算方法（经验方法） 每道支撑所受的力是相邻两个半跨的土压力荷载值； 若土压力强度为q，按连续梁计算，最大支座弯矩（三跨以上）为 M=ql2/10，最大跨中弯矩为 M=ql2/20。,弹

18、性抗力法（弹性支点法、地基反力法） 基本原理：将桩墙看成竖直置于土中的弹性地基梁，基坑以下土体以连续分布的弹簧来模拟，基坑底面以下的土体反力与墙体的变形有关。 计算方法 墙后土压力分布：直接按朗肯土压力理论计算、矩形分布的经验土压力模式（我国较多采用）； 地基抗力分布：基坑开挖面以下的土抗力分布根据文克尔地基模型计算： ks：地基土的水平基床系数,支点按刚度系数 kz的弹簧进行模拟，建立桩墙的基本挠曲微分方程，解方程可以得到支护结构的内力和变形。,2.2.2 基础工程开挖方案的选择 一、开挖方式 1.放坡开挖 2.无支撑支护开挖 3.内支撑支护开挖 4.拉锚支护开挖 二、有支护结构开挖 1.盆

19、式开挖 2.岛式开挖 3.条状开挖(区域开挖),盆式挖土,先挖基坑中间部分的土，周围四边留土坡，土坡最后挖除。,优点：周边的土坡对围护墙有支撑作用，有利于减少围护墙的变形； 缺点：大量的土方不能直接外运，需集中提升后装车外运。 盆式挖土需设法提高土方上运的速度，对加速基坑开挖将起很大作用。,盆式挖土示意图,中心岛(墩)式挖土,从中间向四周开挖，先挖周边土方，最后挖中心墩土方。中间土墩可作为支点搭设栈桥，挖掘机从栈桥下到基坑挖土，运土汽车亦从栈桥进入基坑运土。宜用于支护结构为角撑、环梁式或边桁架式、中间具有较大空间的大型基坑。,中心岛的土方挖除,优点:挖土运土速度快；缺点:支护结构受荷时间长,中

20、心岛(墩)式挖土示意图,分层挖土,将开挖面按机械的合理挖掘高度分层开挖。分为有支撑分层开挖和无支撑分层开挖。,分层接力开挖 支撑下的分层开挖,有支撑分层挖土,无支撑多层挖土,条状或区域开挖,2.3.2 土方开挖注意事项 一、时空效应 二、先撑后挖、严禁超挖 三、防止坑底隆起变形过大 四、防止边坡失稳 五、防止桩位移和倾斜 六、对临近建（构）筑物及地下设施进行保护,2.3.3 逆作法 逆作法在逆作面处先形成竖向结构，以下各层地下水平结构自上而下施工，并利用地下水平结构平衡抵消围护结构侧向土压力的施工方法。 逆作面在采用逆作法施工时，正作、逆作施工的分界面。,上海世博500千 伏输变电工程逆 作施

21、工为直径 130m、最深 34m的四层筒形 结构，挖土方量 44万m3,（一）逆作法的特点,地下基础结构施工可与上部结构施工平行立体作业，建筑规模大、 上下层次多时，可大幅度缩短施工总工期； 围护结构变形小，对邻近建筑的影响小，基坑安全稳定；,上海世博500千伏输变电工程逆作施工全景,地下室外墙与基坑围护墙“两墙合一”，扩大了地下室建筑面积，节省大量支撑费用； 施工可少受风雨影响，土方开挖基本不占总工期。 噪音小、扬尘少，城市中心区施工时社会效益和经济效益俱佳。,施工围护墙和支承柱 挖地下一层土方,施工地下一层底板 施工0.000层楼板,施工上部一层结构 地下二层挖土,施工上部二层 地下二层浇

22、楼板 施工上部三层 地下三层挖土,上部四层施工 地下三层浇楼板,上部五层施工 地下四层挖土 底板浇筑,（二） 逆作法的工艺原理,（三） 逆作法的分类,全逆作法：利用地下各层钢筋混凝土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。,可分为全逆作法、半逆作法、部分逆作法和分层逆作法。,全逆作法内景 全逆作法外景,半逆作法：利用地下各层钢筋混凝土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。,部分逆作法：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支挡，抵消侧向压力所产生

23、的一部分位移。,分层逆作法：围护结构不是一次施工完成，而是分层逆作。分层逆作的围护结构是土钉墙。,（三）逆作法施工的技术难点及关键问题,（1）软土中支承柱与地下连续墙的变形沉降差异控制，施工中的基坑变形及稳定控制；,长臂挖机取土,基坑变形及沉降监测,（2）挖土在顶部封闭状态下进行，使挖土的难度增大，目前尚缺乏小型、灵活、高效的挖土机械。 （3）支撑柱的定位及垂直度控制、调整。 （4）“两墙合一”的后浇混凝土墙施工。 （5）逆作节点的施工。 （6）地下施工的照明、通风问题。,钢支撑柱劲性钢骨柱,出土口外景,地下桩柱,梁柱节点,上下层钢筋混凝土墙的连接 1浇筑混凝土；2填充无浮浆混凝土；3压入水泥

24、浆； 注：填充的无浮浆混凝土应为高一强度等级的微膨胀混凝土。,逆作法节点连接示意图,柱头模板与施工缝 1楼面板；2素混凝土层与隔离层； 3钢模板；4预留浇筑孔；5施工缝；6柱筋；7H型钢；8梁,墙板浇筑时的模板 1上层墙；2浇筑入仓口；3螺栓；4模板；5枕木；6砂垫层；7插筋用木条；8钢模板,地下连续墙接缝处出现的渗漏水现象,毛细透排水带工艺示意图,安装排水带导排水系统后浇筑的隧道内衬墙表面十分干燥,四、逆作法土方施工 (一)垂直运输孔洞的布置 1.出土口 nc = KV/TCW 式中: nc 出土口数量(个)； K 其他材料、机械设备等通过出土口运输的备用系数，取1.2 1.4; V 土方开

25、挖量(m); T 挖土工期(d); W 出土机械的台班产量(m/d)； C 每天作业台班数。 (出土口的数量经上式计算确定，一般不少于两个。),2.上人口 3.通风口 例某工程采用封闭式 逆作法施工，土方开挖量为27000m，工期要求为70d，C=1.0， 采用台班产 量为300m/d的出土机械。则出土口数量：,nc =1.327000(70300)=1.67 取nc=2，即需设两个出口，其布置如图所示。,(二)土方开挖时应根据柱网轴线和实际情况设置足够通风口及地下通风、换气、照明和用电设备。 (三)土方开挖时地下水应降至开挖面0.5m以下。 (四)土方开挖及运输。,工程实例华融饭店工程,工程

26、实例华融饭店工程 华融饭店位于南岗区红军街东北侧，博物馆广场东侧，处于哈市黄金地带:火车站、南岗商业区、博物馆三点交汇处。开工日期1996年8月26日，交工日期2000年6月6日。该工程获得国家级新技术（逆作法施工）示范工程金牌称号。 华融饭店总建筑面积11.4万m，地下部分为五层，建筑面积为3.1万m，逆作施工1.8万m，基础深31.5m，地上部分总高度为148.8m，层数为35层，建筑面积为8.3万m，本工程为当时全省建筑面积最大，地下最深，建筑物最高工程。工程造价14亿元。,例2欧罗巴广场工程,例2欧罗巴广场工程概况 欧罗巴广场位于哈尔滨市中央大街，建筑面积13445m2，地下二层，地上

27、四层，主体为框架结构，基础结构形式为筏型基础，围护墙体为490mm厚实心砖墙。2004年9月开工，2005年8月竣工。 该工程地下部分采用逆作法施工，逆作面确定为负二层顶板，选用的逆作形式为全逆作法。该工程位于松花江边，地下水位较高，采用深井井点降水。,2.4 控制地下水 一、井点降水法各种井点的适用范围。,喷射井点设备布置 1-喷射井管;2-滤管;3-井水总管;4-排水总管;5-高压水泵;6-集水池;7-水泵;8-内管;9-外管;10-喷嘴;11-混合室;12-扩散管;13-压力表,管井井点构造,标 准 管 井 小 井 管 井 简 易 管 井,深井井点,二、截水 所谓截水，通常称为截水帷幕。

28、 截水帷幕当因基坑外降水可能会危及基坑及周边环境安全时，用于阻截或减少地下水从基坑侧壁及基坑底流入基坑而采用的连续止水体。 选择截水帷幕型式应结合工程水文地质条件、基坑围护结构型式、场地条件、施工条件等综合因素考虑。,（一）截水帷幕的形式 1.落底式: 要求:l0.2hw- 0.5b 式中: l帷幕插入不透水层的深度; hw作用水头; b帷幕厚度。,落底式竖向水帷幕,2.非落底式: 非落底式的水平封底，可采用化学注浆法或旋喷注浆法。,侧向截水与水平封底相结合,（二）构造要求: 截水帷幕的厚度b应满足基坑防渗要求，截水帷幕的渗透系数K宜小于1.010-6cm/s 。 （三）类型: 1.水泥土搅拌

29、桩挡墙 2.高压旋喷桩挡墙 3.地下连续墙 4.化学注浆,国家大剧院基坑工程，地下水控制方案采用截水法，在基坑四周用800mm厚的钢筋混凝土地下连续墙，底部采用原有的粘土层封底，最后用26根承压井将封闭的地下水抽干。,三、回灌 1.回灌井点 所谓回灌，通常称为回灌井点。 一、工作原理: 回灌井点就是在降水井点与要保护的已有建筑物之间打一排井点，在井点降水的同时，向土层中灌入一定数量的水，形成一道隔水帷幕，使井点降水的影响半径不超过回灌井点的范围，从而阻止回灌井点外侧的建筑物下的地下水的流失。,2.措施 (1)回灌井点 (2)回灌砂井(沟) 3.回灌井点(砂井、砂沟)的布置 (1)回灌井点(砂井

30、、砂沟)与降水井点的距离不宜小于6m，以避免回灌降水井点，造成两井相通。,(2)回灌井点(砂井)的间距应根据降水井点的间距和被保护物的平面位置确定。 (3)回灌井点(砂井)宜进入稳定降水曲面下lm，且位于渗透性较好的土层中，过滤管的长度应大于降水井点过滤段的长度。 (4)在回灌井点保护范围内应设置水位观测井，以便根据水位调节回灌水量。,4.回灌井点(砂井、砂沟)施工要点 (1)回灌井点埋设方法及质量要求与降水井点基本相同。 (2)回灌水量可通过水位观测井中水位变化可能保持抽灌 平衡。 (3)为满足回灌注水压力的要求应设置回灌水箱高度可根 据灌入水量配置。 (4)回灌水宜采用清水，以避免产生井点

31、堵塞。 (5)回灌井点(砂井、砂沟)与降水井点应协调控制。,2.5大体积混凝土工程施工 2.5.1大体积混凝土结构的特点和概念 一、概念 大体积混凝土，即指断面最小尺寸大于1m以上，表面系数不大于5m-1，水化热引起的混凝土内外最大温差预计可能超过25的混凝土实体结构物部位采用的混凝土。 二、特点 1.这种混凝土具有结构厚、体积大、钢筋密、混凝土量大、工程条件复杂和施工技术要求高等特点。 2. 除了必须满足强度、刚度、整体性和耐久性要求外，必须采取相应技术措施来处理温度差值、合理解决由于温度差而产生温度应力并控制温度裂缝的开展。,2.5.2结构物裂缝的基本概念 一、种类 1.微观裂缝 2.宏观

32、裂缝 二、原因 1水泥水化热的影响。 2内外约束条件的影响。 3外界气温变化影响。 4混凝土收缩变形的影响：收缩变形、体积变形。,2.基础约束产生的裂缝深层裂缝（约束）。 3.浇筑后期的裂缝贯通裂缝（收缩）。,三、裂缝： （一）种类： 1.浇筑初期的裂缝表面裂缝（温差）。,混凝土内外温差引起的温度应力,拉应力,压应力,(二)控制裂缝的方法： 1.设置“后浇带” 2.采用“跳仓法”施工 在大体积混凝土工程施工中，将超长的混凝土块体分为若干小块体间隔施工，经过短期的应力释放，再将若干小块体连成整体，依靠混凝土抗拉强度抵抗下一段的温度收缩应力的施工方法。,(三)后浇带的设置:,后浇带的处理：填充后浇

33、带可采用微膨胀混凝土，强度等级应比原结构强度提高一级，并保持至少15d的湿润养护。后浇带接缝处理按施工缝的要求处理。,四、基本规定: 1.大体积混凝土的设计强度等级宜为C25C40，并可采用混凝土60d或90d的强度作为混凝土配合比设计、混凝土强度评定及工程验收的依据。 2.大体积混凝土工程施工前，宜对施工阶段大体积混凝土浇筑体的温度、温度应力及收缩应力进行试算，并确定施工阶段大体积混凝土浇筑体的温升峰值、里表温差及降温速率的控制指标，制定相应的温控技术措施。 混凝土浇筑体内的中心温度与表面温度的差值（里表温差）、混凝土浇筑体表面温度和大气平均温度差值均不应超过25。,3.应选用中、低热硅酸盐

34、水泥或低热矿渣硅酸盐水泥，大体积混凝土施工所用水泥其3d的水化热不宜大于 40kJ/kg，7d的水化热不宜大于270kJ/kg。 4.拌合水用量不宜大于175kg/m。 5.水胶比不宜大于0.50。 6.砂率宜为35 42 。 五、混凝土施工： (一)基本要求: 1.大体积混凝土施工时，应编制施工组织设计。,2.超长大体积混凝土施工，应选用下列方法控制结构不出现有害裂缝： （1）留置变形缝：变形缝的设置和施工应符合国家现行有关标准的规定； （2）后浇带施工：后浇带的设置和施工应符合国家现行有关标准的规定； （3）跳仓法施工：跳仓的最大分块尺寸不宜大于40m，跳仓间隔的时间不宜小于7d，跳仓接缝

35、处应按施工缝的要求设置和处理。,(二)浇筑方案: 混凝土的浇筑强度Q:是指单位时间内混凝土的浇筑数量(m/h)。 浇筑强度按下式计算 Q 混凝土浇筑强度，m3/h； H 混凝土分层浇筑时的厚度应符合规范要求，m； F 混凝土浇筑区的面积，m2； T1 混凝土的初凝时间，h； T2 混凝土的运输时间，h。 一般:T = T1-T2 = 2h,1.全面分层：一般适用于平面尺寸不大的结构。 2.分段分层：适用于厚度不大而面积或长度较大的结构。 3.斜面分层：多用于长度较大的结构。,(三)技术措施： a.水泥应选用水化热低和凝结时间长的水泥，如低热矿渣硅酸 盐水泥、中热硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤

36、灰硅酸盐 水泥、火山灰质硅酸盐水泥等。 b.粗骨料宜采用连续级配，细骨料宜采用中砂。 c.应掺用缓凝剂、减水剂和减少水泥水化热的掺合料。 d.保证混凝土强度及坍落度要求的前提下，提高掺合料和骨料 的含量，以减少每立方米混凝土水泥用量。 e.降低混凝土的入模温度，控制混凝土内外的温差(当设计无 要求时，控制在25以内)。 f.及时对混凝土覆盖保温、保湿材料。 g.进行人工导热。,例题某设备基础:长*宽*高=30*10*5m,采用全面分 层浇筑混凝土,不留施工缝,每层浇筑厚度为0.3m. 采用J1-400型搅拌机,每一工作循环时间为3min. 求所需搅拌机台数和浇筑混凝土的延续时间. 解:采用全面

37、分层浇筑方案 Q = = 式中:H=0.3m F=30*10=300m T=T1-T2=2h 得:Q = = 45m/h, 搅拌机生产率P P = R q 式中:R= =0.8 t=3*60=180s q=0.4m 得: P = 0.8* *0.4 = 6.4(m/h) 所需台数: N = = = 7.03(台) 实际施工时配8台,1台备用. 混凝土浇筑延续时间tl: t1= =33.5(h),（四）温控监测： 1.大体积混凝土浇筑体里表温差、降温速率及环境温度的测试，在混凝土浇筑后，每昼夜不应少于4次；入模温度的测量，每台班不应少于2次。 2.大体积混凝土浇筑体内监测点的布置，应真实地反映出

38、混凝土浇筑体内最高温升、里表温差、降温速率及环境温度。 3.测试过程中应及时地描绘出各点的温度变化曲线和断面的温度分布曲线。 4.发现温控数值异常应及时报警，并应采取相应措施。,例在金茂大厦的建设中，创下了许多建筑施工的新纪录。高420.5 m的大厦施工垂直度误差只有12 mm，小于H / 20000；泵送混凝土一次泵送高度达382.2 m；13500 m3基础大体积混凝土整体一次浇筑成功等许多成果都达到了世界先进水平。,例天津117大厦大体积混凝土底板浇筑 2011年12月29日，历时82小时连续施工，天津117大厦6.5万立方米大体积混凝土底板顺利浇筑完毕。创造当时民用建筑最大体积混凝土底

39、板浇筑世界之最。 天津117大厦大体积混凝土底板浇筑具有“两高”、 “两大”、 “一低”、 “一创新”的特点。 “两高”即高强度、高性能（混凝土强度等级为C50，抗渗等级达到S8，结构耐久性设计年限为100年）； “两大”即混凝土底板浇筑量超大，施工组织难度大； “一低”即在低温度环境下浇筑； “一创新”即在混凝土施工的组织管理上采用总承包管理模式。,三、最大整浇长度,平均整浇长度,式中: T 结构计算温差; 混凝土线膨胀系数,取1.0*10-6; Lmax 混凝土的最大整浇长度(mm); H1 结构计算厚度(板)或计算高度(墙)(mm); E0 混凝土的弹性模量(MPa); Cx 地基水平阻

40、力系数(N/mm); arch 反双余弦函数; p 混凝土极限拉伸应变。,四、其他情况温度应力和整浇长度。,2.5.3 控制混凝土温度裂缝的技术措施 一、构造设计 1.合理配筋 2.设置滑动层 3.设置应力缓和沟 4.设置缓冲层 5.避免应力集中6.合理分段浇筑 二、原材料的要求 1.水泥品种的选择和用量控制。 2.骨料的选择。 3.掺加外加料。 三、控制混凝土出机和浇筑温度。 四、养护，延缓混凝土降温速率。 五、提高混凝土的极限拉伸值。,back,时间效应：基坑维护墙体的变形、基坑周边地层的位移和沉降随时间发展，直到达到稳定或引起基坑因变形过大而破坏为止。 空间效应：基坑维护墙体的变形、基坑周边地层的位移与分层、分块开挖的空间几何尺寸、维护墙无支撑暴露面积以及是否均衡开挖有关。,1.超挖增大了围护结构的暴露面积，并且延误支撑安装时间，会明显地增加围护结构墙体变形和相应的地面位移与沉降。 2.若基坑底部超挖，围护墙体埋深不够，会导致围护墙体底部走动，发生强度破坏。 3.坑底超挖增大土体卸荷总量，增加土体隆起量，同时也使坑周地面沉降加大;坑底超挖还使地基土受到扰动，使地基土承载力下降。 4.坑底超挖还使底板浇筑不能及时进行，使坑底长时间暴露，由于粘性土的流变性，将增大墙体被动压力区的土体位移和墙外土体向坑内的位移，从而增加地表沉降，雨天尤甚。,back,back,