高层施工3深基础施工课件

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1、 高层建筑常用的基础结构可分为片筏基础、箱形基础、桩基础和复合基础。高层建筑的基础因地基承载力、抗震稳定和功能要求，一般埋置深度较大，且有地下结构。当基础埋置深度不大，地基土质条件好，且周围有足够的空地时，可采用放坡方法开挖。放坡开挖基坑比较经济，但必须进行边坡稳定性验算。在场地狭窄地区，基础工程周围没有足够的空地，又不允许进行放坡时，则采用挡土支护措施。学习内容：高层建筑基础深基坑土方开挖、如何降低地下水位、深基坑挡土支护，特别是地下连续墙、土层锚杆、土钉墙等深基坑支护的施工要点，大体积混凝土基础结构施工方法。学习提示：基坑工程是为保护基坑施工、地下结构的安全和周边环境不受损害而采取的支护、

2、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。学习要求：本章对基坑工程的概念及现状、特点进行概述，介绍基坑工程勘察、设计、施工、监测、试验的方法。要求重点掌握基坑工程的概况、施工、监测方法。大多数情况下，基坑工程属于临时性工程，并没有引起岩土工程师们的足够重视，因此目前存在概念、理论体系、计算方法等诸多不统一，工程设计保守浪费、国内外基坑工程事故很多。基坑工程的重要性、技术难度日益引起人们的关注。导致基坑工程事故的主要原因如下。(1)设计理论不完善。许多计算方法尚处于半经验阶段，理论计算结果尚不能很好反映工程实际情况。(2)设计者概念不清、方案不当、计算漏项或

3、错误。(3)设计、施工人员经验不足。实践表明，工程经验在决定基坑支护设计方案和确保施工安全中起着举足轻重的作用。2.1 深基坑工程 我国20 世纪70 年代以前的基坑都比较浅，如上海多、高层建筑均为4 m 深的单层地下室。北京70 年代地铁建设出现20 m 深的基坑，80 年代后广东、上海、天津等城市的深基坑陆续增加，90 年代后广东省、武汉市、上海市、深圳市开始编制了基坑工程地方标准，1999 年行业标准建筑基坑支护技术规程(JGJ 1201999)编制完成，建筑地基基础设计规范(GB 500072002)专有“基坑工程”一章，而建筑边坡工程技术规范(GB 503302002)是目前国内第一

4、本较完整、系统的建筑边坡(含基坑)工程技术标准，填补了我国在该领域的空白。2.1.1 基坑工程特点1.综合性强:基坑工程涉及工程地质、土力学、渗流理论、结构工程、施工技术和监测设计等。2.临时性和风险性大:一般情况下，基坑支护是临时措施，支护结构的安全储备较小，风险大。3.地区性:各地区基坑工程的地质条件不同，同一城市不同区域也有差异。因此，设计要因地制宜，不能简单照搬。4.环境条件要求严格:邻近的高大建筑、地下结构、管线和地铁等对基坑的变形限制严格，施工因素复杂多变，气候、季节、周围水体均可产生重大变化。以上特点决定了基坑工程设计、施工的复杂性。多种不确定因素，导致在基坑工程中经常发生概念性

5、的错误，这是基坑事故的主要原因。2.1.2 深基坑地下水控制为什么必须进行地下水控制?v补偿性基础 地下水位较高的软土地区 流砂 边坡失稳 地基承载力下降降水:集水明排和井点降水截水回灌补偿性基础(compensated foundation)又称浮基础。在结构设计中使建筑物的重量约等于建筑位置挖去土重（包括水重）的基础。当建筑物的重量等于挖去的土重时，称“全补偿性基础”，此时土中的应力无变化；如挖去的土重只相当于建筑物的部分重量时，称“部分补偿性基础”。可减少建筑物的沉降，充分利用地下空间。由于开挖较深，施工较困难，需考虑基坑的支护结构、降低地下水、防止坑底隆起和管涌等问题。高层建筑中常用。

6、一、地下水的基本特性 水在土中渗流的基本规律达西定律：v=Q/A=k(H/L)=kiQ=k(H/L)A渗透系数:k(m/d,cm/s)渗流/流线/层流/紊流/物理意义/透水性渗流速度v（m/d,cm/s）:v=Q/A=k(H/L)或v=ki水力梯度:i=H/L两个问题:A、L、v适用于砂及其他较细颗粒的土中，孔隙较大时产生紊流；Ip特别大的粘土：v=k(i-i)等压流线与流网 水在土中稳定渗流（水流情况不随时间而变，土的孔隙比和饱和度不变，流入任意单元体的水量等于自单元体流出的水量以保持平衡），地下水头值相等的点连成的面,称为“等水头面”，在平面或剖面上表现为“等水头线”（等势线，等压流线）。

7、由等压流线与流线所组成的网称为“流网”。等压流线与流线正交。潜水与层间水潜水：从地表至第一层不透水层之间含水层中所含的水。水无压力，重力水。层间水：夹于两不透水层之间含水层中所含 的水。无压层间水和 承压层间水二、动水压力和流砂动水压力：单位体积土中土颗粒骨架所受到的压力总和。(kN/m3)GD=-T=-Wi流砂：产生条件:GDW 多发生在颗粒级配均匀而细的粉、细砂等砂性土中。粘土和粉质粘土、砾石均不易发生流砂。危害：基坑泥泞、坍塌、基础滑移 防止措施：降水和防水帷幕rRssHKQlglg)2(336.10lglg)2(336.1xRssHKQ三、降低地下水的方法1、轻型井点：一层降水深度不超

8、过6m 确定井点系统的布置方式 确定基坑的计算图形面积 计算涌水量：单井涌水量：无压完整井：群井涌水量无压完整井：无压非完整井：承压完整井：承压非完整井：基坑的假想半径x0：对于矩形基坑a/b5时,抽水影响半径R:抽水影响半径深度H0:查表0000025.0lglg)2(366.1hlhhrhxRssHQo0lglg73.2xRKMsQMlMrlMxRKMsQ25.0lglg73.20Fx 0HKsR575井管数量:n=Q/q井管平均间距:校核y0:36522Klrlvrqcc)(2nBLb)lg1(lg366.1002xnRKQHy2、喷射井点降水法 当基坑降水深度超过6m时，采用一级轻型井

9、点降水时达不到降水效果，若采用多级轻型井点降水时，会增加基坑土方量、延长工期、增加设备用量。当降水深度大时，可考虑采用喷射井点降水，该法降水深度大，效果好，其一层井点降水深度可达820m，适用于土层渗透系数达0.1 20m/d的土层（当土层渗透系数大时采用该法不经济）。喷射井点设备：喷射井管、高压水泵（或空气压缩机）和管路系统。1）井点布置 平面与高程布置与轻型井点布置大体相同。当基坑宽度小于10m时，可采用单排布置，当大于10m时，采用双排布置，当平面尺寸较大时，则采用环形布置。喷射井点间距一般为2 3.5m，采用环状布置时考虑车辆进出井点间距可扩大为5 7m。埋设时冲孔直径约为400 60

10、0mm，深度应比滤管底部深1m以上。2）喷射井点施工 井点管埋设与使用 注意事项：井点堵塞：原因、预防；喷射扬水器失效、井点倒灌：原因、预防；工作水压力升不高：原因、预防。3、电渗井点降水法 在降水井点管的内侧打入金属棒（钢筋、钢管），连接导线。井点管作为阴极，金属棒作为阳极，通入直流电后，土颗粒自阴极向阳极移动（电泳现象），使土体固结；地下水自阳极向阴极移动（电渗现象），使软土地基易于排水。适用于渗透系数小于0.1m/d的土层。系统：阴极轻型井点（0.8 1.0m）或喷射井点管（1.2 1.5m）；阳极2025mm的钢筋或50 75mm的钢管（入土深度较井点管深500mm，外露部分200 4

11、00mm）。4 4、管井（深井）井点降水法、管井（深井）井点降水法 沿基坑每隔一定距离（沿基坑每隔一定距离（2020 50m）设置一个管井，）设置一个管井，或在坑内降水时每隔一定范围设置一个管井，每个管井或在坑内降水时每隔一定范围设置一个管井，每个管井内单独设置一个水泵不断抽取管井内的水来降低地下水。内单独设置一个水泵不断抽取管井内的水来降低地下水。当降水深度大时可采用深井泵。管井井点降水具有降水当降水深度大时可采用深井泵。管井井点降水具有降水深度大，降水效果好，设备简单易于维护的优点。适用深度大，降水效果好，设备简单易于维护的优点。适用于轻型井点不易解决的含水层颗粒较粗的粗砂、卵石土于轻型井

12、点不易解决的含水层颗粒较粗的粗砂、卵石土层，渗透系数（层，渗透系数（5 80m/d）较大、土层含水量丰富）较大、土层含水量丰富且降水较深（一般为且降水较深（一般为8 8 20m）的潜水或承压水。）的潜水或承压水。1 1）设备与构造）设备与构造 管井井点由滤水井管、吸水管与水泵组成。管井井点由滤水井管、吸水管与水泵组成。2）管井井点布置 先计算基坑总涌水量，再验算单个管井的极限涌水量，最后确定井点数量。管井井点布置可采用两种形式：（1）坑外布置 按照基坑平面形状或基槽的宽度确定井点布置方式。（2）坑内布置 当坑内面积较大时或考虑降水对周围环境的不利影响而采用坑内降水时，可根据坑内降水深度、单井涌

13、水量以及抽水影响半径确定井点间距，再以此间距在坑内呈棋盘状布置。（3）管井的埋设与使用5、减少由于井点降水对周围环境的影响与危害而采取的措施1）采用密封形式的挡土墙或其他密封措施。截水：沿基坑四周设置截水帷幕，截水帷幕类型主要有深层搅拌水泥土桩挡墙、高压旋喷桩挡墙、地下连续墙等，它们具有双重作用，除了挡水，还具有支护作用挡土。截水帷幕的厚度应满足防渗的要求。为了阻止基坑内外地下水相互渗流，落底式竖向截水帷幕的底部宜插入不透水层，其插入不透水层的深度可按下式计算：l=0.2hw-0.5b，其中hw为作用水头，b为帷幕厚度。2）适当调整井点管的埋置深度3）采用井点降水与回灌井点想结合的技术回灌措施

14、包括回灌井点、回灌砂井、回灌砂沟等。回灌井点：在降水井点与要保护的已有建（构）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（构）筑物下的地下水的流失。降水曲线：漏斗型回灌曲线：倒漏斗型回灌井点（砂井、砂沟）布置:降水井与回灌井距离一般不小于6m。间距：降水井点的间距和被保护物的平面布置 回灌井点（砂井）宜进入稳定降水曲线面下1m，且位于渗透性好的土层中，过滤管的长度应大于降水井点过滤管的长度。设置水位观测井回灌井点（砂井、砂沟）施工要点：埋设方法与质量要求 抽灌平衡 设置高位回灌水箱 宜采用

15、清水 回灌井点与降水井点应协调控制4）采用注浆固土技术防止水土流失。工程实例：上海友谊商店工程 上海友谊商店平面尺寸为68m*36m，筏基，基坑挖深近5m，相距10m处有30年代建造的5层电台大楼，亦为筏基。该处表层为厚23的褐黄色砂质粉土。施工时为防止产生流砂采用井点降水，为防止电台大楼产生过大的沉降，在电台大楼与友谊商店之间埋设了一排8m长的产生回灌井管，注水压力约0.05Mpa。结果在降水开挖基坑到基础工程完成的136d中，实测电台大楼的平均沉降只34mm，最大沉降为7mm，最小处为零，友谊商店在降水施工过程中未对电台大楼产生有害的影响，证明回灌井点是有效的。2.1.3 深基坑开挖机械：

16、推土机、反铲挖土机、拉铲挖土机、抓铲挖土机开挖程序：分层大开挖、分层分段开挖、中心岛式开挖。专项施工方案编制：2.1.4 深基坑的支护结构 深层搅拌水泥土桩 水泥土墙式 高压旋喷桩 钢板桩 板桩式 钢筋混凝土板桩 型钢横挡板 钢管桩、预制钢筋混凝土桩 排桩式 钻孔灌注桩 支护结构 排桩与板墙式 挖孔灌注桩 体系 板墙式 现浇地下连续墙 组合式 SMW工法 土钉墙 边坡稳定式 喷锚支护 支护结构由挡土结构、锚撑结构组成。当支护结构不能起到止水作用时，可同时设置止水帷幕或采取坑内外降水。1.基坑支护结构的分类1)桩、墙式支护结构 此类支护结构应用广泛，适用性强，易于控制支护结构的变形，尤其适用于开

17、挖深度较大的深基坑，并能适应各种复杂的地质条件，设计计算理论较为成熟，各地区的工程经验也较多，是基坑工程中经常采用的主要形式。（1 1）悬臂式护坡桩）悬臂式护坡桩(无锚板桩无锚板桩)对于粘土、砂土及地下水位较低的对于粘土、砂土及地下水位较低的地基，用桩锤将工字钢桩打入土中，嵌入地基，用桩锤将工字钢桩打入土中，嵌入土层足够的深度保持稳定，其顶端设有支土层足够的深度保持稳定，其顶端设有支撑或锚杆，开挖时在桩间加插横板以挡土。撑或锚杆，开挖时在桩间加插横板以挡土。（2 2）支撑）支撑(拉锚拉锚)护坡桩护坡桩 水平拉锚护坡桩水平拉锚护坡桩基坑开挖较深施工时，在基坑附近的土基坑开挖较深施工时，在基坑附近

18、的土体稳定区内先打设锚桩，然后开挖基坑体稳定区内先打设锚桩，然后开挖基坑1m1m左左右装上横撑右装上横撑(围檩围檩)，在护坡桩背面挖沟槽拉，在护坡桩背面挖沟槽拉上锚杆，其一端与挡土桩上的围檩上锚杆，其一端与挡土桩上的围檩(墙墙)连接，连接，另一端与锚桩另一端与锚桩(锚梁锚梁)连接，用花篮螺栓连接连接，用花篮螺栓连接并拉紧固定在锚桩上，基坑则可继续挖土至并拉紧固定在锚桩上，基坑则可继续挖土至设计深度，如设计深度，如图图10.3(a)10.3(a)所示。所示。支护护坡桩支护护坡桩 基坑附近无法拉锚时，或在地质较差、不宜采基坑附近无法拉锚时，或在地质较差、不宜采用锚杆支护的软土地区，可在基坑内进行支

19、撑，支用锚杆支护的软土地区，可在基坑内进行支撑，支撑一般采用型钢或钢管制成。支撑主要支顶挡土结撑一般采用型钢或钢管制成。支撑主要支顶挡土结构，以克服水土所产生的侧压力。支撑形式可分为构，以克服水土所产生的侧压力。支撑形式可分为水平支撑和斜向支撑。水平支撑见水平支撑和斜向支撑。水平支撑见图图10.310.3（b)b),斜斜向支撑见向支撑见图图10.3(c)10.3(c)。（3 3）土层锚杆）土层锚杆 土层锚杆：土层锚杆：将受拉杆件的一端将受拉杆件的一端(锚固段锚固段)固定在边坡或地基的土层中，另一端与护壁桩固定在边坡或地基的土层中，另一端与护壁桩(墙墙)连接，用以承受土压力，防止土壁坍塌或连接，

20、用以承受土压力，防止土壁坍塌或滑坡，如滑坡，如图图10.410.4所示。所示。粗钢筋加螺帽锚杆1锚头；2拉杆；3锚固体2)实体重力式支护结构 实体重力式支护结构常采用水泥土搅拌桩挡墙、高压旋喷桩挡墙、土钉墙等。此类支护结构截面尺寸较大，依靠实体墙身的重力起挡土作用，按重力式挡土墙的设计原则计算。墙身也可设计成格构式，或阶梯形等多种形式，无锚拉或内支撑系统，土方开挖施工方便，适用于小型基坑工程。土质条件较差时，基坑开挖深度不宜过大。土质条件较好时，水泥搅拌工艺使用受限制。土钉墙结构适应性较大。2.深基坑支护结构形式3.桩墙式支护施工 1).桩墙式支护结构的构造要求(1)现浇钢筋混凝土支护结构的混

21、凝土强度等级不得低于C20。(2)桩墙式支护结构的顶部应设圈梁，如图2.33 所示，其宽度应大于桩、墙的厚度。桩、墙顶嵌入圈梁的深度不宜小于50mm；桩、墙内竖向钢筋锚入圈梁内的长度宜按受拉锚固要求确定。(3)支撑和腰梁，如图2.34 所示的纵向钢筋直径不宜小于16mm；箍筋直径不应小于8mm。1-顶部圈梁；2-灌注桩；3-竖向钢筋2).灌注桩挡土结构施工概述 灌注桩挡土结构主要有钻(冲)孔灌注桩、人工挖孔灌注桩，布置形式可分为密排、疏排、双排，如图2.35 所示，疏排桩、双排桩可与止水帷幕结合使用。用做挡土结构的灌注桩直径一般为5001 200mm，桩间距(中心距)一般为1.52 倍的桩径。

22、桩间土可采用砂浆抹面、注浆保护。3)3)深层搅拌水泥土挡土桩施工深层搅拌水泥土挡土桩施工 深层搅拌水泥土挡土桩：利用水泥作固化深层搅拌水泥土挡土桩：利用水泥作固化剂，通过特制的机械剂，通过特制的机械(型号有多种，型号有多种，SJB SJB 系列深系列深层搅拌机如图所示，另配套灰浆泵、桩架等层搅拌机如图所示，另配套灰浆泵、桩架等)，将土与水泥强制拌和，使土硬结形成具有一定将土与水泥强制拌和，使土硬结形成具有一定强度和遇水稳定的水泥土加固桩。水泥土搅拌强度和遇水稳定的水泥土加固桩。水泥土搅拌桩施工分为湿法桩施工分为湿法(喷浆喷浆)和干法和干法(喷粉喷粉)。对于基。对于基坑开挖深度较浅，一般小于坑开

23、挖深度较浅，一般小于7m7m时，可用此支护时，可用此支护结构，它既可挡土又可挡水。结构，它既可挡土又可挡水。若将深层水泥土单桩相互搭接施工，即形成若将深层水泥土单桩相互搭接施工，即形成重力坝式挡土墙。常见的布置形式有：连续壁重力坝式挡土墙。常见的布置形式有：连续壁状挡土墙、格栅式挡土墙。状挡土墙、格栅式挡土墙。图 水泥土挡墙支护结构的常用布置形式(a)壁式(b)格栅式(c)拱式(d)设置型钢式(e)填料式深层搅拌水泥土挡土桩施工流程见图所示。图 SJB 系列深层搅拌机1输浆管 2外壳 3出水口 4进水口 5电动机 6导向滑块7减速器 8搅拌轴 9中心管 10横向系统 11球形阀 12搅拌头水泥

24、土搅拌桩施工步骤应为：(1)搅拌机械就位、调平；(2)预搅下沉至设计加固深度；(3)边喷浆(粉)、边搅拌提升直至预定的停浆(灰)面；(4)重复搅拌下沉至设计加固深度；(5)根据设计要求，喷浆(粉)或仅搅拌提升直至预定的停浆(灰)面；(6)关闭搅拌机械。4）高压喷射注浆桩 高压水泥浆(或其他硬化剂)的通常压力为15MPa 以上，通过喷射头上一或两个直径约2mm 的横向喷嘴向土中喷射，使水泥浆与土搅拌混合，形成桩体。喷射头借助喷射管喷射或振动贯入，或随普通或专用钻机下沉。使用特殊喷射管的二重管法(同时喷射高压浆液和压缩空气)、三重管法(同时喷射高压清水、压缩空气、低压浆液)，影响范围更大，直径分别

25、可达1 000mm、2 000mm。施工工艺流程可概括如图示。水泥土墙的规范要求 深层搅拌水泥土墙施工前，应进行成桩工艺及水泥掺入量或水泥浆的配合比试验，以确定相应的水泥掺入比或水泥浆水灰比，浆喷深层搅拌的水泥掺入量宜为被加固土重度的15%18%；粉喷深层搅拌的水泥掺入量宜为被加固土重度的13%16%。高压喷射注浆施工前，应通过试喷试验，确定不同土层旋喷固结体的最小直径、高压喷射施工技术参数等。高压喷射水泥水灰比宜为1.01.5。深层搅拌桩和高压喷射桩水泥土墙的桩位偏差不应大于50mm，垂直度偏差不宜大于0.5%。水泥土桩应在施工后一周内进行开挖检查或采用钻孔取芯等手段检查成桩质量，若不符合设

26、计要求应及时调整施工工艺。水泥土墙应在设计开挖龄期采用钻芯法检测墙身完整性，钻芯数量不宜少于总桩数的2%，且不应少于5 根；并应根据设计要求取样进行单轴抗压强度试验。5 5）钢筋混凝土护坡桩）钢筋混凝土护坡桩 钢筋混凝土护坡桩分为预制钢筋混凝土板钢筋混凝土护坡桩分为预制钢筋混凝土板桩和现浇钢筋混凝土灌注桩。桩和现浇钢筋混凝土灌注桩。预制钢筋混凝土护坡桩施工时，沿着基坑预制钢筋混凝土护坡桩施工时，沿着基坑四周的位置上，逐块连续将板桩打入土中，然四周的位置上，逐块连续将板桩打入土中，然后在桩的上口浇筑钢筋混凝土锁口梁，用以增后在桩的上口浇筑钢筋混凝土锁口梁，用以增加板桩的整体刚度。加板桩的整体刚度

27、。现浇钢筋混凝土护坡桩，按平面布置的组现浇钢筋混凝土护坡桩，按平面布置的组合形式不同，有单桩疏排、单桩密排和双排桩，合形式不同，有单桩疏排、单桩密排和双排桩，见图所示。见图所示。6)6)地下连续墙施工地下连续墙施工 在地面上采用专用挖槽机械设备，按一个在地面上采用专用挖槽机械设备，按一个单元槽段长度单元槽段长度(一般一般68m)68m)，沿着深基础或地下，沿着深基础或地下构筑物周边轴线，利用膨润土泥浆护壁开挖深构筑物周边轴线，利用膨润土泥浆护壁开挖深槽。槽。地下连续墙施工过程主要划分为三个阶段：地下连续墙施工过程主要划分为三个阶段：准备工作阶段、成槽阶段和浇筑混凝土阶段。准备工作阶段、成槽阶段

28、和浇筑混凝土阶段。地下连续墙按单元槽段逐段施工，每段施工程地下连续墙按单元槽段逐段施工，每段施工程序如序如图图10.810.8所示。所示。地下连续墙的规范要求 地下连续墙的常用厚度为600800mm，已建工程中最大厚度1 200mm。墙厚除满足设计要求外，还需结合成槽机械的规格决定，不宜小于600mm。地下连续墙单元墙段(槽段)的长度、形状，应根据整体平面布置、受力特性、槽壁稳定性、环境条件和施工要求等因素综合确定。当地下水位变动频繁或槽壁孔可能发生坍塌时，应进行成槽试验及槽壁的稳定性验算。地下连续墙受力钢筋应采用级钢筋，直径不宜小于20mm；构造钢筋可采用I 级或级钢筋，直径不宜小于14mm

29、；竖向钢筋的净距不宜小于75mm；构造钢筋的间距不应大于300mm。单元槽段的钢筋笼宜装配成一个整体；必须分段时，宜采用焊接或机械连接，应在结构内力较小处布置接头位置，接头应相互错开。地下连续墙钢筋的保护层厚度，对临时性支护结构不宜小于50mm，对永久性支护结构不宜小于70mm。竖向受力钢筋应有一半以上通长配置。当地下连续墙与主体结构连接时，预埋在墙内的受力钢筋、连接螺栓或连接钢板，均应满足受力计算要求，锚固长度满足现行混凝土结构设计规范(GB 500102002)要求，预埋钢筋应采用I 级钢筋，直径不宜大于20mm。地下连续墙墙体混凝土的抗渗等级不得小于0.6MPa，二层以上地下室不宜小于0

30、.8MPa。当墙段之间的接缝不设止水带时，应选用锁口圆弧形、槽形或V 形等可靠的防渗止水接头，接头面应严格清刷，不得存有夹泥或沉渣。施工工艺过程修筑导墙挖槽吊放接头管(箱)、吊放钢筋笼浇注混凝土。（1 1）地下连续墙挖槽机械设备的选择）地下连续墙挖槽机械设备的选择 挖槽机械设备主要是深槽挖掘机、泥挖槽机械设备主要是深槽挖掘机、泥浆制备搅拌机及处理机具。地下连续墙挖浆制备搅拌机及处理机具。地下连续墙挖掘机械有多头钻、挖掘机及抓斗式挖掘机，掘机械有多头钻、挖掘机及抓斗式挖掘机，如如图图10.910.9所示。所示。（2 2）浇筑导墙结构）浇筑导墙结构 为了保证挖槽竖直并防止机械碰撞槽为了保证挖槽竖直

31、并防止机械碰撞槽壁，成槽施工之前，在地下连续墙设计的壁，成槽施工之前，在地下连续墙设计的纵轴线位置上开挖导沟，在沟的两侧浇筑纵轴线位置上开挖导沟，在沟的两侧浇筑混凝土或钢筋混凝土导墙。导墙断面形式混凝土或钢筋混凝土导墙。导墙断面形式见见图图10.1010.10所示。所示。1准备工作导墙的作用：护槽口，为槽定位(标高、水平位置、垂直)，支撑(机械、钢筋笼等)，存放泥浆(可保持泥浆面高度)。（3 3）制备护壁泥浆）制备护壁泥浆 地下连续墙施工是利用泥浆护壁成槽。地下连续墙施工是利用泥浆护壁成槽。泥浆的作用是维持直立槽壁面的稳定性，利泥浆的作用是维持直立槽壁面的稳定性，利用泥浆循环携带出挖掘土渣，同

32、时泥浆还能用泥浆循环携带出挖掘土渣，同时泥浆还能降低钻具温度，减少磨损。通常用机械将膨降低钻具温度，减少磨损。通常用机械将膨润土搅拌成泥浆；控制泥浆性能的指标有密润土搅拌成泥浆；控制泥浆性能的指标有密度、粘度、失水量和泥皮性质。度、粘度、失水量和泥皮性质。泥浆的作用：护壁，携碴，冷却、润滑。泥浆的成分：膨润土(特殊黏土，有售)、聚合物、分散剂(抑制泥水分离)、增黏剂(常用羟甲基纤维素，化学糨糊)、加重剂(常用重晶石)、防漏剂(堵住砂土槽壁大孔，如锯末、稻草沫等)。泥浆质量的控制指标：比重(比重计)、黏度(黏度计)、含砂量(泥浆含砂量测定仪)、失水量和泥皮厚度(泥浆渗透失水，同时在槽壁形成泥皮，

33、薄而密实的泥皮有利于槽壁稳定，用过滤试验测定)、pH 值(一般为89 时泥浆不分层)、稳定性(静置前后比重差)、静切力(外力使静止泥浆开始流动后阻止其流动的阻力，静切力大时泥浆质量好)、胶体率(静置后泥浆部分体积与总体积之比)。泥浆的处理：土碴的分离处理沉淀池(考虑泥浆循环、再生、舍弃等工艺要求)、振动筛与旋流器(离心作用分离)。地下连续墙施工单元槽段的长度，既是进行一次地下连续墙施工单元槽段的长度，既是进行一次挖掘槽段的长度，也是浇筑混凝土的长度。挖掘槽段的长度，也是浇筑混凝土的长度。划分单元槽段时，还应考虑槽段之间的接头位置，划分单元槽段时，还应考虑槽段之间的接头位置，以保证地下连续墙的整

34、体性。以保证地下连续墙的整体性。开挖前，将导沟内施工垃圾清除干净，注入符合开挖前，将导沟内施工垃圾清除干净，注入符合要求的泥浆。要求的泥浆。2 成槽施工机械挖掘成槽时应注意以下事项：机械挖掘成槽时应注意以下事项：挖掘时，应严格控制槽壁的垂直度和倾斜度。挖掘时，应严格控制槽壁的垂直度和倾斜度。钻机钻进速度应与吸渣、供应泥浆的能力相钻机钻进速度应与吸渣、供应泥浆的能力相适应。适应。钻进过程中，应使护壁泥浆不低于规定的高钻进过程中，应使护壁泥浆不低于规定的高度；对有承压力及渗漏水的地层，应加强泥度；对有承压力及渗漏水的地层，应加强泥浆性能指标的调整，以防止大量水进入槽内浆性能指标的调整，以防止大量水

35、进入槽内危及槽壁安全。危及槽壁安全。成槽应连续进行。成槽后将槽底残渣清除干成槽应连续进行。成槽后将槽底残渣清除干净，即可安放钢筋笼。净，即可安放钢筋笼。4 钢筋笼吊放3清底采取在钢筋笼内放桁架的方法防止钢筋笼起吊时变形。地下连续墙槽段之间的垂直接头，作为基坑开挖的防渗挡土临时结构时，要求接头密合、不夹泥；作为主体结构侧墙或结构部分的地下墙，除要求接头抗渗挡土外，还要求有抗剪能力。非抗剪接头常采用接头管的形式。钢筋笼按单元槽段组成一个整体。5 槽段接头常用的施工接头有以下几种。(1)接头管(锁口管)接头，应用最多。一个单元槽段土方挖好后，于槽段端部用吊车放入接头管，然后吊放钢筋笼并浇筑混凝土，待

36、浇筑的混凝土强度达到0.050.20MPa 时(一般在混凝土浇筑后35h，视气温而定)，开始用吊车或液压顶升架提拔接头管，上拔速度应与混凝土浇筑速度、混凝土强度增长速度相适应，一般为24m/h，应在混凝土浇筑结束后8h 以内将接头管全部拔出。接头管直径一般比墙厚小50mm，可根据需要分段、接长。端部半圆形可以增强整体性和防水能力。a-开挖槽段；b-吊放接头管与钢筋笼；c-浇筑混凝土；d-拔出接头管；e-形成接头1-导墙；2-已浇筑混凝土的单元槽段；3-开挖的槽段；4-未开挖的槽段；5-接头管；6-钢筋笼；7-正浇筑混凝土的单元槽段；8-接头管拔出后形成的圆孔接头管接头的施工过程(2)接头箱接头

37、。一个单元槽段挖土结束后，吊放接头箱，再吊放钢筋笼。钢筋笼端部的水平钢筋可插入接头箱内。接头箱的开口面被焊在钢筋笼端部的钢板封住，因而浇筑的混凝土不能进入接头箱。混凝土初凝后，与接头管一样逐步吊出接头箱。其施工过程如图所示。a-插入接头箱；b-吊放钢筋笼；c-浇筑混凝土；d-吊出接头箱；e-吊放后一个槽段的钢筋笼；f-浇筑后一个槽段的混凝土形成整体接头1-接头箱；2-焊在钢筋笼端部的钢板接头箱接头的施工过程 图所示用U 形接头管与滑板式接头箱施工的钢板接头，是另一种整体式接头的做法。这种整体式钢板接头是在两相邻单元槽段的交界处，利用U 形接头管放入开有方孔且焊有封头钢板的接头钢板，以增强接头的

38、整体性。接头钢板上开有大量方孔，其目的是为增强接头钢板与混凝土之间的黏结。滑板式接头箱的端部设有充气的锦纶塑料管，用来密封止浆，防止新浇筑混凝土浸透。为了便于抽拔接头箱，在接头箱与封头钢板和U 形接头管接触处皆设有聚四氟乙烯滑板。1-接头钢板；2-封头钢板；3-滑板式接头箱；4-U型接头管；5-聚四氟乙烯滑板；6-锦纶塑料管接头管与接头箱长度一定U型接头管与滑板式接头箱(3)隔板式接头。隔板式接头按隔板的形状分为平隔板、榫形隔板和V 形隔板(如图所示)。由于隔板与槽壁之间难免有缝隙，为防止新浇筑的混凝土渗入，要在钢筋笼的两边铺贴维尼龙等化纤布。化纤布可把单元槽段钢筋笼全部罩住，也可以只有23m

39、 宽。要注意吊入钢筋笼时不要损坏化纤布。带有接头钢筋的榫形隔板式接头，能使各单元墙段形成一个整体，是一种较好的接头方式。但插入钢筋笼较困难，且接头处混凝土的流动亦受到阻碍，施工时要特别加以注意。6 水下浇筑混凝土7 结构接头 地下连续墙与内部结构的楼板、柱、梁、底板等连接的结构接头，常用的有下列几种：(1)预埋连接钢筋法。此法应用最多，如图所示。连接钢筋弯折后预埋在地下连续墙内，待内部土体开挖后露出墙体时，凿开预埋连接钢筋处的墙面，将露出的预埋连接钢筋弯成设计形状、连接。考虑到连接处往往是结构的薄弱处，设计时一般使连接筋有20%的富余。预埋钢筋连接法1-预埋的连接钢筋；2-焊接处；3-地下连续

40、墙；4-后浇结构中受力钢筋；5-后浇结构(2)预埋连接钢板法。这是一种钢筋间接连接的接头方式，如图2.46 所示。预埋连接钢板放入并与钢筋笼固定。浇筑混凝土后凿开墙面使预埋连接钢板外露，用焊接方式将后浇结构中的受力钢筋与预埋连接钢板焊接。预埋钢板连接法1-预埋的连接钢板；2-焊接处；3-地下连续墙；4-后浇结构；5-后浇结构中受力钢筋(3)预埋剪力连接件法。剪力连接件的形式有多种，如图 所示。剪力连接件先预埋在地下连续墙内，然后弯折出来与后浇结构连接。预埋剪力连接件法1预埋剪力连接件 2地下连续墙 3后浇结构7）逆作法（逆筑法）施工(1)逆作法的工艺原理与优缺点应用：逆作法是施工高层建筑多层地

41、下室和其他多层地下结构的有效方法。国外如美、日、德、法等国家，在多层地下结构施工中已广泛应用，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 根大直径钻孔灌桩做中间支承柱，以逆作法进行施工的。我国上海高116m 的电信大楼的3 层地下室等，都成功地应用了逆作法。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。逆作法的工艺原理：如图所示：先沿建筑物地下室轴线(地下连续墙也是地下室结构承重

42、墙)或周围(地下连续墙等只用作支护结构)施工地下连续墙或其他支护结构，同时在建筑物内部的有关位置(柱子或隔墙相交处等，根据需要计算确定)浇筑或打下中间支承柱，作为施工期间于底板封底之前承受上部结构自重和施工荷载的支撑；然后施工地面一层的梁板楼面结构，作为地下连续墙刚度很大的支撑，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；与此同时，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。但是在地下室浇筑钢筋混凝土底板之前，地面上的上部结构允许施工的层数要经计算确定。逆作法施工原理1-地下连续墙；2-中间

43、支撑柱；3-地面层楼面结构；4-底板逆作法施工多层地下室有下述优点：缩短工程施工的总工期。基坑变形小，相邻建筑物等沉降少。便底板设计趋向合埋。可节省支护结构的支撑。（2）逆作法的特殊施工技术中间支承柱施工图 泥浆护壁用反循环钻孔灌注桩施工方法浇筑中间支承柱l补浆管 2护筒 3潜水电钻 4排浆管 5混凝土导管6定位装置 7泥浆 8钢管 9自凝泥浆 10混凝土桩图 大直径套管灌注桩施工方法浇筑中间支承柱1套管 2抓斗 3混凝土导管 4H 形钢 5扩大的桩头 6填砂 7混凝土桩（3）地下室结构浇筑 地下室结构是由上而下分层浇筑的。地下室结构的浇筑方法有以下两种。利用土模浇筑梁板图2.51 逆作法施工

44、时的梁、板模板1楼板面 2素混凝土层与隔离层 3钢模板 4填土图 柱头模板与施工缝1楼板面 2素混凝土层与隔离层 3柱头模板4预留浇筑孔 5施工缝 6柱筋 7H 形钢 8梁图 施工缝处的浇筑方法1浇筑混凝土 2充填无浮浆混凝土 3压入水泥浆利用支模方式浇筑梁板图 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（4）垂直运输孔洞的留设：逆作法施工是在顶部楼盖封闭条件下进行，在进行地下各层地下室结构施工时，须进行施工设备、土方、模板、钢筋、混凝土等的上下运输，所以须预留一个或几个上下贯通的垂直运输通道。为此，在设计时就要在适当部位预留一些从地面直通地

45、下室底层的施工孔洞。亦可利用楼梯间或无楼板处做为垂直运输孔洞。通风、照明、安全8）土钉墙的施工土钉墙构造的规范要求(1)土钉墙墙面坡度不宜大于1 0.1；(2)土钉必须和面层有效连接，应设置承压板或加强钢筋等构造措施，承压板或加强钢筋应与土钉螺栓连接或钢筋焊接连接；(3)土钉的长度宜为开挖深度的0.51.2 倍，间距宜为l2m，与水平面夹角宜为520；(4)土钉钢筋宜采用I、II 级钢筋，钢筋直径宜为1632mm，钻孔直径宜为70120mm；(5)注浆材料宜采用水泥浆或水泥砂浆，其强度等级不宜低于M10；(6)喷射混凝土面层宜配置钢筋网，钢筋直径宜为6l0mm，间距宜为150300mm；喷射混

46、凝土强度等级不宜低于C20，面层厚度不宜小于80mm；(7)坡面上下段钢筋网搭接长度应大于300mm。(8)当地下水位高于基坑底面时，应采取降水或截水措施；土钉墙墙顶应采用砂浆或混凝土护面，坡顶和坡脚应设排水措施，坡面上可根据具体情况设置泄水孔。施工与检测的规范要求(1)上层土钉注浆体及喷射混凝土面层达到设计强度的70%后方可开挖下层土方及下层土钉施工。(2)基坑开挖和土钉墙施工应按设计要求自上而下分段分层进行。在机械开挖后，应辅以人工修整坡面，坡面平整度的允许偏差宜为20mm，在坡面喷射混凝土支护前，应清除坡面虚土。(3)土钉墙施工可按下列顺序进行。应按设计要求开挖工作面，修整边坡，埋设喷射

47、混凝土厚度控制标志。喷射第一层混凝土。钻孔安设土钉、注浆，安设连接件。绑扎钢筋网，喷射第二层混凝土。设置坡顶、坡面和坡脚的排水系统。(4)土钉成孔施工宜符合下列规定。孔深允许偏差 50mm。孔径允许偏差 5mm。孔距允许偏差 100mm。成孔倾角偏差 5%。(5)喷射混凝土作业应符合下列规定。喷射作业应分段进行，同一分段内喷射顺序应自下而上，一次喷射厚度不宜小于40mm。喷射混凝土时，喷头与受喷面应保持垂直，距离宜为0.61.0m。喷射混凝土终凝2h 后，应喷水养护，养护时间根据气温确定，宜为37d。(6)喷射混凝土面层中的钢筋网铺设应符合下列规定。钢筋网应在喷射一层混凝土后铺设，钢筋保护层厚

48、度不宜小于20mm。采用双层钢筋网时，第二层钢筋网应在第一层钢筋网被混凝土覆盖后铺设。钢筋网与土钉应连接牢固。(7)土钉注浆材料应符合下列规定。注浆材料宜选用水泥浆或水泥砂浆；水泥浆的水灰比宜为0.5，水泥砂浆配合比宜为1 11 2(质量比)，水灰比宜为0.380.45。水泥浆、水泥砂浆应拌合均匀，随拌随用，一次拌合的水泥浆、水泥砂浆应在初凝前用完。(8)注浆作业应符合以下规定。注浆前应将孔内残留或松动的杂土清除干净；注浆开始或中途停止超过30min 时，应用水或稀水泥浆润滑注浆泵及其管路。注浆时，注浆管应插至距孔底250500mm 处，孔口部位宜设置止浆塞及排气管；土钉钢筋应设定位支架。(9

49、)土钉墙应按下列规定进行质量检测。土钉采用抗拉试验检测承载力，同一条件下，试验数量不宜少于土钉总数的l%，且不应少于3 根。墙面喷射混凝土厚度应采用钻孔检测，钻孔数宜每100m2 墙面积一组，每组不应少于3 点。其他技术要点1)施工前的准备2)钻孔3)土钉制作和安放4)注浆5)喷射混凝土6)土钉的张拉与锁定9）锚杆的施工（1）工艺流程施工准备钻孔安放拉杆插入注浆管、灌浆养护上腰梁及锚头张拉锁定。（2）施工准备勘察、原材料(含锚杆各部件、砂浆的配合比及强度试验、锚杆焊接的强度试验)、机具准备。锚杆的拉杆常用粗钢筋、钢绞线。粗钢筋的非锚固段要涂防锈漆，并包扎沥青玻璃布。钢绞线的锚固段需用溶剂或蒸汽

50、清除油脂。拉杆由吊车辅助放入孔内。（3）钻孔锚杆钻机有许多类型，一般是向下倾斜。螺旋式钻机适用于无地下水的黏性土、较密实的砂土，如图所示。拉杆可通过两种方式放入：成孔后退出钻杆，插入拉杆；拉杆随空心钻杆到达孔底，边灌浆边退钻杆，而拉杆留在孔内。图 TK 式履带钻机（4）灌浆通过灌浆管用压浆泵或泥浆泵，压力0.34MPa。水泥砂浆浆体的灰砂比宜0.81.5，水灰比宜0.380.5。浆体强度应符合设计，并由试块检验。灌浆管为钢管或胶管，随拉杆入孔，随着灌浆拔出孔外。（5）张拉锁定锚杆张拉在锚固体强度大于20MPa 并达到设计强度的80%后进行。边坡规范要求超张拉：1.051.1 设计预应力值设计预

51、应力值。锁定由锚具实现。外锚头涂防腐材料或外包混凝土。2.1.5 基坑工程试验1 锚杆试验 常用的锚杆试验有基本试验(测锚固体与岩土层粘结强度)、验收试验(检验施工是否符合设计)、蠕变试验(测量软土中锚杆随时间推移而应力下降、变形加大的量值)，其他锚杆试验尚有：群锚效应试验(锚杆间距很小小于10D 或1m 时做，D钻孔直径)、抗震耐力试验、常规性试验(如材料强度、锚头试验等)。锚杆试验在锚固体灌浆强度达到设计强度的90%后进行。1）基本试验 基本试验主要目的是确定锚固体与岩土层间粘结强度特征值、锚杆设计参数和施工工艺；在以下情况必须做：采用新工艺、新材料或新技术的锚杆，无锚固工程经验的岩土层内

52、的锚杆，一级边坡工程的锚杆。（1）试验设备试验设备主要有加载装置、量测装置及反力装置。（2）试验标准锚杆基本试验的地质条件、锚杆材料和施工工艺等应与工程锚杆一致。基本试验时最大的试验荷载不宜超过锚杆杆体承载力准值的0.9 倍。试验锚杆的锚固长度和锚杆根数应符合规定。锚杆基本试验应采用循环加、卸荷。试验中出现下列情况之一时可视为破坏，应终止加载：试验完成后，应根据试验数据绘制荷载位移(Q-s)曲线、荷载弹性位移(Q-se)曲线和荷载塑性位移(Q-sp)曲线。锚杆弹性变形不应小于自由段长度变形计算值的80%，且不应大于自由段长度与1/2 锚固段长度之和的弹性变形计算值。锚杆极限承载力基本值取破坏荷

53、载前一级的荷载值；在最大试验荷载作用下未达到(5)规定的破坏标准时，锚杆极限承载力取最大荷载值为基本值。当锚杆试验数量为3 根，各根极限承载力值的最大差值小于30%时，取最小值作为锚杆的极限承载力标准值；若最大差值超过30%，应增加试验数量，按95%的保证概率计算锚杆极限承载力标准值。基本试验的钻孔，应钻取芯样进行岩石力学性能试验。2）验收试验验收试验设备与基本试验相同。验收试验标准如下。(1)验收试验锚杆的数量取每种类型锚杆总数的5%(自由段位于I、II 或III 类岩石内时取总数的3%)，且均不得少于5 根。(2)验收试验的锚杆应随机抽样。质监、监理、业主或设计单位对质量有疑问的锚杆也应抽

54、样做验收试验。(3)试验荷载值对临时性锚杆为0.95 2 Asfy。(4)前三级荷载可按试验荷载值的20%施加，以后按10%施加，达到试验荷载值后观测10min，然后卸荷到试验荷载值的0.1 倍并测出锚头位移。(5)锚杆试验完成后应绘制锚杆荷载位移(Q-s)曲线。(6)满足下列条件时，试验的锚杆为合格：加载到设计荷载后变形稳定。符合基本试验锚杆弹性变形标准。(7)当验收锚杆不合格时应按锚杆总数的30%重新抽检；若再有锚杆不合格时应全数进行检验。(8)锚杆总变形量应满足设计允许值，且应与地区经验基本一致。3）蠕变试验 为了判明永久性锚杆拉紧力的下降，蠕变可能来自锚固体与地基之间的蠕变特性，也可能

55、来自锚杆区间的压密收缩，应在设计荷载下长期量测张拉力与变位量，以便于决定什么时候需要做再拉紧。对于设置在岩层和粗粒土里的锚杆，没有蠕变问题。但对于设置在软土里的锚杆，必需做蠕变试验，判定可能发生的蠕变变形是否在容许范围内。一般，可根据锚杆的蠕变系数判断锚杆是否回发生蠕变破坏。2.土钉试验 土钉试验的内容和方法基本与锚杆试验相同。学习提示：大体积混凝土温度裂缝产生的主要原因是由于混凝土发生温度变化，变化受到约束，产生约束应力或约束变形，当约束应力或约束变形超过混凝土的抗拉强度或极限拉伸时，混凝土产生温度裂缝。大体积混凝土温度裂缝是可以控制的，既要考虑材料、设计、施工方面，又要考虑环境和管理方面，

56、只有从各个方面综合考虑，才能制定出切实可行的方法。教学要求：本章让学生了解大体积混凝土的定义和大体积混凝土温度裂缝控制措施。重点了解大体积混凝土温度裂缝产生的机理和温度应力计算方法。通过掌握裂缝产生的原因和对温度应力的计算，更好地选择温度裂缝控制的措施和方法。2.2 高层建筑基础大体积混凝土施工 美国ACI5.1 导言定义：“任何就地浇筑的大体积混凝土，其尺寸之大，必须要求采取措施解决水化热及随之引起的体积变形问题，以最大限度地减少开裂。”日本建筑学会标准(JASS5)的定义是：“结构断面最小尺寸在80cm 以上，水化热引起混凝土内部的最高温度与外界气温之差预计超过25的混凝土，称为大体积混凝

57、土。”我国现行行业标准JGJ 552000普通混凝土配合比设计规程的定义：“混凝土结构物实体最小尺寸等于或大于1m，或预计会因水泥水化热引起混凝土内外温差过大而导致裂缝的混凝土。2.2.1 大体积混凝土的温度裂缝 大体积混凝土由于截面大、水泥用量大，水泥水化释放的水化热会产生较大的温度变化，由于混凝土导热性能差，其外部的热量散失较快，而内部的热量不易散失，造成混凝土各个部位之间的温度差和温度应力，从而产生温度裂缝。大体积混凝土内部的最高温度是由浇筑温度、水泥水化热引起的温升和混凝土的散热温度三部分组成；在绝热条件下，是混凝土浇筑温度与水泥水化热之和。2.2.1.1 裂缝种类 按产生原因一般可分

58、为荷载作用下的裂缝(约占10%)、变形作用下的裂缝(约占80%)、耦合作用下的裂缝(约占10%)。按裂缝有害程度分有害裂缝、无害裂缝两种。有害裂缝是裂缝宽度对建筑物的使用功能和耐久性有影响。通常裂缝宽度略超规定20%的为轻度有害裂缝，超规定50%的为中度有害裂缝，超规定100%的(指贯穿裂缝和纵深裂缝)为重度有害裂缝。按裂缝出现时间分为早期裂缝(328 天)、中期裂缝(28180 天)和晚期裂缝(180720天，最终20 年)。按深度一般可分为表面裂缝、浅层裂缝、深层裂缝和贯穿裂缝三种，如图所示。贯穿裂缝切断了结构断面，可能破坏结构整体性、耐久性和防水性，影响正常使用，危害严重；深层裂缝部分切

59、断了结构断面，也有一定危害性；表面裂缝虽然不属于结构性裂缝，但在混凝土收缩时，由于表面裂缝处断面削弱且易产生应力集中，故能促使裂缝进一步开展。温度裂缝2.2.1.2 裂缝产生的原因 大体积混凝土施工阶段产生的温度裂缝，是其内部矛盾发展的结果，一方面是混凝土内外温差产生应力和应变，另一方面是结构的外约束和混凝土各质点间的内约束阻止这种应变，一旦温度应力超过混凝土所能承受的抗拉强度，就会产生裂缝。1.水泥水化热2.外界气温变化3.约束条件 =T 混凝土收缩时的相对变形；T 混凝土的温度变化量；混凝土的温度膨胀系数。4.混凝土收缩变形2.2.2 大体积混凝土的温度应力2.2.2.1大体积混凝土温度应

60、力特点 混凝土结构的温度应力，实际上是一种约束应力，与一般荷载应力不同，温度应力与应变不再符合简单的虎克定律关系，而是出现应变小而应力大、应变大而应力小的情况，但是伯努里的平面变形规律仍然适用；其次，由于混凝土结构的温度荷载沿板壁厚度方向的非线性分布，混凝土结构截面上的温度应力分布具有明显的非线性特征；另外，混凝土结构中的温度应力具有明显的时间性，是瞬时变化的。2.2.2.2 大体积混凝土温度应力计算1.大体积混凝土温度计算最大绝热温升(二式取其一)Th=（mc+K F）Q/C；Th=mc Q/C（1 emt）式中：Th 混凝土最大绝热温升()；mc 混凝土中水泥(包括膨胀剂)用量(kg/m3

61、)；F混凝土活性掺合料用量(kg/m3)；K掺合料折减系数。粉煤灰取0.250.30；Q水泥28d 水化热(kJ/kg)查表；C混凝土比热，取0.97 kJ/(kg K)；混凝土密度，取2 400(kg/m3)；e为常数，取2.718；t混凝土的龄期(d)；m系数，随浇筑温度改变，2)混凝土中心计算温度T1(t)=Tj+Th(t)式中：T1(t)t 龄期混凝土中心计算温度()；Tj 混凝土浇筑温度()；(t)t 龄期降温系数，同时要考虑混凝土的养护、模板、外加剂、掺合料的影响。3)混凝土表层(表面下50100mm 处)温度(1)保温材料厚度(或蓄水养护深度)=0.5hx(T2 Tq)Kb/(T

62、max T2)式中：保温材料厚度(m)；x所选保温材料导热系数W/(m K)。T 混凝土表面温度()；Tq 施工期大气平均温度()；混凝土导热系数，取2.33W/(m K)；Tmax 计算的混凝土最高温度()；计算时可取 T2 Tq=1520，Tmax T2=2025；Kb 传热系数修正值，取1.32.0注：K1 值一般刮风情况(风速小于4 m/s)；K2 值刮大风情况。(2)如采用蓄水养护，蓄水养护深度。hw=xM(Tmax T2)Kbw/(700T j +0.28 mc)Q式中：hw 养护水深度(m)；x混凝土维持到指定温度的延续时间，即蓄水养护时间(h)；M混凝土结构表面系数(m1)，M

63、=F/V；F与大气接触的表面积(m2)；V混凝土体积(m3)；Tmax T2 般取2025；Kb 传热系数修正值；700折算系数 kJ/(m3 K)；w 水的导热系数，取0.58W/(m K)。(3)混凝土表面模板及保温层的传热系数。=1/i/i+1/q 式中：混凝土表面模板及保温层等的传热系数W/(m K)；i 各保温层材料厚度(m)；i各保温层材料导热系数W/(m K)；q 空气层的传热系数，取23W/(m2 K)。(4)混凝土虚厚度。h=k/式中：h混凝土虚厚度(m)；k折减系数，取2/3；混凝土导热系数，取2.33W/(m K)。(5)混凝土计算厚度。H=h+2h 式中：H混凝土计算厚

64、度(m)；h混凝土实际厚度(m)。(6)混凝土表层温度。T2(t)=Tq+4h(H h )T1(t)Tq /H2 式中：T2(t)混凝土表面温度()；Tq 施工期大气平均温度()；h混凝土虚厚度(m)；H混凝土计算厚度(m)；T1(t)混凝土中心温度()。4)混凝土内平均温度。Tm(t)=T1(t)+T2(t)/22.大体积混凝土温度应力计算1)地基约束系数(1)单纯地基阻力系数 Cx1(N/mm3)，(2)桩的阻力系数。Cx2=Q/F式中：Cx2 桩的阻力系数(N/mm3)；Q桩产生单位位移所需水平力(N/mm)；当桩与结构铰接时Q=2EI Kn D /(4EI)3/4 当桩与结构固接时Q=

65、4 EI Kn D/(4EI)3/4 E桩混凝土的弹性模量(N/mm2)；I桩的惯性矩(mm4)；Kn 地基水平侧移刚度，取102(N/mm3)；D桩的直径或边长(mm)；F每根桩分担的地基面积(mm2)。2)大体积混凝土瞬时弹性模量。E(t)=E0(1 e 0.09t)式中：E(t)t龄期混凝土弹性模量(N/mm2)；E0 28d 混凝土弹性模量(N/mm2)；e常数，取2.718；t龄期(d)。3)地基约束系数。(t)=(Cx1+Cx2)/h E(t)1/2式中：(t)t龄期地基约束系数(mm1)；h混凝土实际厚度(mm)；Cx1 单纯地基阻力系数(N/mm3)；Cx2 桩的阻力系数(N/

66、mm3)；E(t)t 龄期混凝土弹性模量(N/mm3)。4)混凝土干缩率和收缩当量温差混凝土干缩率式中：Y(t)t 龄期混凝土干缩率；Y0 标准状态下混凝土极限收缩值，取 3.24104；M1、M2 M10 各修正系数收缩当量温差 TY(t)=Y(t)/式中：TY(t)t 龄期混凝土收缩当量温差()；混凝土线性膨胀系数，1105(1/)。0-0.01t1210t=1-eYYM MM5)结构计算温差(一般3d 划分一区段)式中：Ti i 区段结构计算温度()；Tm(i)i 区段平均温度起始值()；Tm(i+3)i 区段平均温度终止值()；TY(i+3)i 区段收缩当量温差终止值()；TY(i)i 区段收缩当量温差起始值()6)各区段拉应力式中：ii区段混凝土内拉应力(N/mm2)；Ei i 区段平均弹性模量(N/mm2)；Si i 区段平均应力松弛系数 i33m im iY iY iTTTTT1 1/2iiiiiET SchLii 区段平均地基约束系数；L混凝土最大尺寸(mm)；ch双曲余弦函数。到指定期混凝土内最大应力式中：max 到指定期混凝土内最大应(N/mm2)；泊桑比，取0.1