《深基坑工程技术》课程作业
第 5 章 支挡式结构—续
1、泥浆在地下连续墙挖槽过程中有哪些作用？怎么控制其性能？ (1)作用
①护壁作用泥浆具有一定的相对密度，如槽内泥浆液面高出地下水位一定高度，泥浆在槽内就对槽壁产生一定的静水压力，可抵抗作用在槽壁上的侧向土压力和水压力，相当于一种液体支撑，可以防止槽壁倒坍和剥落，并防止地下水渗入；另外，泥浆在槽壁上会形成一层透水性很低的泥皮，从而可使泥浆的静水压力有效地作用于槽壁上，能防止槽壁剥落；泥浆还从槽壁表面向土层内渗透，待渗透到一定范围，泥浆就粘附在土颗粒上，这种粘附作用可减少槽壁的透水性，亦可防止槽壁坍落。
②携碴作用泥浆具有一定的粘度，它能将钻头式挖槽机挖下来的土碴悬浮起来，既便于土碴随同泥浆一同排出槽外，又可避免土碴沉积在工作面上影响挖槽机的挖槽效率。
③冷却润滑作用冲击式或钻头式挖槽机在泥浆中挖槽，以泥浆作冲洗液，钻具在连续冲击或回转中温度剧烈升高，泥浆既可降低钻具的温度，又可起滑润作用而减轻钻具的磨损，有利于延长钻具的使用寿命和提高深槽挖掘的效率。 （2）控制其性能
①槽段内泥浆液位一般高于地下水位0.5m。工程地质条件差时，宜考虑加大泥浆液位与地下水位高低差，以利于槽壁稳定。采用的主要方法有：导墙顶部加高、坑集泵排除低槽段附近地下水位及井点降水等。
②清底后应立即对槽底泥浆进行置换和循环。置换时采取真空吸力泵从槽底抽出质量指标差的泥浆，同时在槽段上口补充一定量的新浆。
③清底后对槽底泥浆密度及渣厚进行测定。保证清底达到有关规范规定的要求。
2、地下连续墙的主要施工程序包含哪些步骤？
1、导墙施工
导墙通常是指就地灌注的钢筋混凝土结构，导墙施工是地下连续墙支护施工的第一步，其作用是挡土容蓄部分泥浆，保证地下连续墙的尺寸形状、保证成槽施工时液面稳定承受挖槽机械荷载，保护槽口土壁不被破坏并作为安装钢筋骨架的基准。导墙底不能设在松散的土层或地下水位波动的部位。
2、泥浆护壁
泥浆护壁是地下连续墙支护施工的关键环节。泥浆制作材料通常由膨润土、水、化学处理剂和一些惰性物质组成。泥浆的作用是通过泥浆在槽壁上形成不透水的泥皮，使泥浆的静水压力有效地作用在槽壁上，防止地下水的渗水和槽壁的剥落，保持壁面的稳定。泥浆使用分静止式和循环式两种。
3、成槽施工
成槽是地下连续墙施工的重要环节，主要包括成槽机械施工、泥浆液面控制、清低、刷壁等程序。 地下连续墙成槽施工时应视地质条件和筑墙深度选用旋转切削多头钻、导板抓斗、冲击钻等成槽机械。槽段的单元长度一般为6-8米，通常结合土质情况、钢筋骨架重量及结构尺寸、划分段落等决定。
4、安置钢筋笼
成槽施工完毕后，根据需要，采用机械起吊的方式，在槽内放置实现轧制的钢筋笼架，安放时要保障钢筋笼架的位置稳固适中，避免碰撞槽壁，造成坍塌隐患。钢筋笼下放时，要使钢筋笼的中心线与槽段的纵向轴线尽量重合。此外，要确保回填土要密实以防治漏浆。
5、混凝土灌注
钢筋笼架安置好后，采用导管方式按照水下混凝土灌注法进行浇筑混凝土。要严格控制混凝土的拌制程序及施工质量，灌注混凝土前可在导管内设置管塞防止泥浆混入墙体，灌注时依靠混凝土压力先将管内泥浆挤出，并实施连续灌注的方式，适时控制混凝土灌注量，保障施工质量。
6、墙段接头处理
地下连续墙支护体系是由许多墙段连接形成，为保持墙段之间的连续施工，往往要对其接茬处采用锁口管工艺，灌注混凝土前，在槽段端部预插钢管作为锁口管，待混凝土初凝后将钢管拔出形成半凹榫状接状，或者设置刚性接头，以使先后两个墙段联成整体。
3、某基坑深 9m，采用排桩与锚索相结合的支护结构，桩径 1.0m，
桩长 15m，锚索选用 1×7 直径 15.2mm 钢绞线，fpy=1220N/mm，地 质资料见下图，不考虑地下水位。桩和锚索的水平间距 da=2m，锚杆 位于地面下 4.0m 处，倾角图?=15°，钻孔直径 150mm，采用二次压
2
力灌浆，施加 100kN 预应力；粉质黏土与锚固体粘结强度 qsk=70kN， 粉砂与锚固体粘结强度 qsk=60kN。人工填土?1=19.5kN/m，c1=0kPa，
3
?1=20° ；粉质黏土?2=19.8kN/m ，c1=12kPa ，?1=20° ；粉细砂?2=
19.4kN/m，c1=0kPa，?1=30°。
3
3
经采用平面干系结构弹性支点法计算，支挡结构内力计算值分别
为：基坑内测最大弯矩 Mk=664.66kN.m，基坑外测最大弯矩 Mk=
218.15kN.m ，最大剪力 Vk=327.84kN ， 弹性支点水平反力 Fh=
278.65kN。支护结构安全等级二级，荷载分项系数?F 取 1.25。
（1）计算作用在支挡构件上的主动土压力强度标准值和被动土
压力强度标准值，绘出两者沿桩身的分布图，并计算各自的合力标准
值及作用点位置；
（2）对支挡结构进行嵌固稳定性、抗隆起稳定性验算，确定嵌
解：（1）计算作用在支挡构件上的主动土压力强度标准值和被动土压力强度标准值，画出两者沿桩身分布图，并计算各自的合力标准值及作用点位置。
ka1?ka2?tan2(45???12)20??tan2(45??)?0.492
ka1?ka2?0.7
ka3?tan2(45???32)?tan2(45??30?)?0.333 2ka3?0.577
kp2?tan2(45???22)?tan2(45??20?)?2.04 2kp2?1.428
kp3?tan2(45???32)?tan2(45??30?)?3.0 2kp3?1.732
（2）水平荷载和水平抗力的计算 第0点水平荷载标准值
ea0???1h1?q?ka1?2c1ka1?0kPa
第1点上水平荷载标准值
ea1上???1h1?q?ka1?2c1ka1?19.5?1.9?0.49?18.15kPa
第1点下水平荷载标准值
ea1下???1h1?q?ka2?2c2ka2?19.5?1.9?0.49?2?12?0.7?1.35kPa
第2点水平荷载标准值
ea2???1h1??2?9?h1??q?ka2?2c2ka1
??19.5?1.9?19.8?7.1??0.49?2?12?0.7?70.24kPa
第3点上水平荷载标准值
ea2???1h1??2h2?q?ka2?2c2ka1
??19.5?1.9?19.8?8.3??0.49?2?12?0.7?81.88kPa
第3点下水平荷载标准值
ea3???1h1??2h2?q?ka3?2c3ka3 ??19.5?1.9?19.8?8.3??0.333?67.06kPa
第4点水平荷载标准值
ea3???1h1??2h2??3h3?q?ka3?2c3ka3
??19.5?1.9?19.8?8.3?19.4?4.8??0.333?98.07kPa
第2点水平抗力标准值
eP2???2h2?q?kp2?2c2kp2?2?12?1.428?34.27kPa
第3点上水平抗力标准值
eP3上???2h2?q?kp2?2c2kp2?19.8??10.2?9??2.04?2?12?1.428?82.74kPa
第3点下水平抗力标准值
eP3下???2h2?q?kp3?2c3kp3?19.8??10.2?9??3?71.28kPa
第4点（桩底）水平抗力标准值
eP3下???2h2??3h3?q?kp3?2c3kp3??19.8??10.2?9??19.4??6?1.2???3?350.64kPa
合力值及作用位置计算
主动土压力：Ea1??18.15?1.9?17.24kN/m
2aa1?15??1.9?13.73m
31Ea2???1.35?81.88??8.3?345.40kN/m
28.3111.35?8.3????81.88?1.35??8.3??8.3223aa2??4.8?7.61m
345.41Ea3???67.06?98.07??4.8?396.31kN/m
24.81167.06?4.8????98.07?67.06??4.8??4.8223aa2??2.25m
396.311被动土压力：Ep1???34.27?82.74??1.2?70.21kN/m
21234.27?1.2?ap1?Ep2?1.211???82.74?34.27??1.2??1.2223?4.8?5.32m
70.211??71.28?350.64??4.8?1012.61kN/m 271.28?4.8?ap?4.811???350.64?71.28??4.8??4.8223?1.87m
1012.61（2）对支挡结构进行嵌固稳定性、整体稳定性、抗隆起稳定性验
算，确定嵌固深度是否满足稳定性验算要求。
①嵌固稳定性验算