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          朝花夕拾練習題

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          朝花夕拾練習題范文第1篇

          關鍵詞: 地鐵車站;超深基坑;支護體系優化;地下連續墻

          Abstract: combined with a metro station is the deep foundation pit and underground continuous wall engineering practice, the finite element optimization deep foundation pit of underground continuous wall of the support system with interior support, calculation shows that the scheme optimization of foundation pit supporting structure and internal force and deformation of structures are built around the influence of the regulations permit range. Focused on the deep foundation pit has rich water layer silty sand, confined water level higher engineering hydrological geology characteristics, puts forward the measures of deep foundation pit draining and the deep underground continuous wall construction difficulties control technology. Research results for similar pit enclosure structure can offer reference for design.

          Key words: the subway station; The deep foundation pit; Supporting system optimization; Underground continuous wall

          中圖分類號: U231+.4 文獻標識碼:文章編號:

          1引言

          隨著城市地鐵建設的迅速發展,緊鄰密集建筑物、軟弱富水地層、超深、高風險等復雜條件下深基坑工程愈來愈多[1],使得深基坑工程問題成為我國建筑工程界的熱點與難點問題,巖土工程界也面臨前所未有的機遇與挑戰[2-3]。

          本文結合某市復雜條件下地鐵車站超深基坑工程實踐,采用有限元優化超深基坑支撐體系[3-4],在綜合眾多基坑開挖深、地質復雜等地下連續墻工程實踐,提出了富水粉細砂層超深地下連續墻施工過程難點控制及相應的處理措施,研究結論為類似工程時間提供借鑒與參考。

          2工程概況

          車站地下結構為三層,東西向長260m,寬約30m~60m,南北向長220m,寬約30m~46m,標準段開挖深度為28.52m。

          車站地處長江Ⅰ級階地,地面高程為20~22m。表層為松散的人工填土,局部分布有淤泥;天然沉積土層的上部為全新統沖積相的可~軟塑狀態的粘性土,軟~流塑的淤泥質粉質粘土、粉砂、粉土粉質粘土互層;中部為稍密~中密的粉細砂,中密~密實狀態的細紗、厚度不等中粗砂夾礫卵石;下部為白堊~下第三系東湖群的砂礫巖、泥質粉砂巖。場地周邊地下水主要類型有上層滯水、孔隙承壓水和基巖裂隙水,其中以覆蓋層中孔隙承壓水對工程的影響最為突出。

          綜合上述工程概況,可見車站基坑開挖深度、地連墻開槽深度之大在國內已建同類工程中亦不多見,且地質條件復雜,周邊建筑物眾多,地下管網交織,基坑安全等級為一級。

          3深基坑支撐體系優化

          3.1設計方案計算分析

          基坑圍護結構設計為地下連續墻+內支撐結構。地下連續墻厚度1200mm,地下連續墻插入強風化砂礫巖(15-1)或中風化泥質粉砂巖(15a-2)深度不少5.0m。內支撐為八道(最后一道為換撐),其中標準段分別有混凝土支撐(b×h=400×600)四道、Φ609 鋼管支撐四道。沿基坑東西向的南側有一外掛站廳結構(上部為市政污水箱涵),擬開挖的基坑寬度14.11m、深度13.51m,基坑南側采用厚度800mm地下連續墻,墻體深度插入粉細砂(4-1)不少于2.0m,采用二道Φ609 鋼管支撐。圍護與主體結構采用復合墻連接方式,產站主體設全外包防水層。

          首先對設計方案(以圍護結構1-1 橫剖面為例)計算分析。將主體基坑地連墻分別標注為1、2 號墻(見圖1),設置的計算工況如下:

          圖1斷面計算模型

          計算分析表明1-1 斷面的1、2 號墻在開挖過程中的水平位移變化規律: 1 號墻水平位移隨著開挖進程逐步向基坑內發展(初始水平位移受到外掛站廳、污水箱涵基坑開挖的影響),而2 號墻始終向基坑內發展的,且最大水平位移在開挖深度達到22.1m 時超過40mm; 2 號墻拆除第7 道支撐時,墻體最大水平位移已達到近60.0mm,因而使得換撐作用已不復存在; 地連墻深度46.0m 以下水平位移很小,說明地連墻的嵌固深度是可以滿足要求的。圖2展示了不同開挖深度時2 號墻外地面沉陷分布,可見隨開挖深度增大,地面沉陷位移量也持續增大,當開挖深度達到26.1m 時,地面沉陷達45.2mm。

          圖6 1-1斷面2號墻外地面沉陷

          根據《建筑基坑工程監測技術規范》的規定,變形控制要求為[5-6]:地下連續墻圍護結構水平位移不大于0.15%H(H 為開挖深度),且不大于40mm,墻頂水平位移不大于30mm;環境地面沉陷不大于0.15%H,即不大于42.78mm;外掛站廳結構(包括市政污水箱涵)最大水平位移不大于10mm。由圖2可見,當開挖深度達到26.1m 之后,地面沉陷最大值已超過預警值(42.78mm),基坑及周邊建筑物穩定性無法得到有效保證,因此有必要優化深基坑支撐體系。

          3.2支護體系優化

          由于外掛站廳地基為(3-3)淤泥質粘土,在主體基坑開挖過程中會產生較大的水平位移,因此考慮首先應對外掛站廳地基采用Φ600、樁間距2.2m、樁長11.0m的 C30砼灌注樁進行加固。然后,針對原有內支撐設計,考慮到安全控制、且便于施工的目的,對原有設計方案調整采用下面的優化方案:第二道砼橫撐下降1.0m;剔除第三道鋼管橫撐;第四道鋼管橫撐上抬1.0m;第五道砼橫撐改為鋼管橫撐;剔除換撐(第八道鋼管橫撐)。

          (1)墻身水平位移與墻身內力

          開挖深度為26.1m時,不同內支撐優化方案與原設計方案的1、2 號墻的墻體水平位移、墻身彎矩的計算分析表明:內支撐優化方案二所顯示的1、2 號墻的墻體水平位移均控制在26mm 以內;內支撐優化方案二對1、2 號墻的墻身彎矩有顯著的改善作用。1號墻墻身15.0m ~34.0m 范圍內的最大彎矩內力減少約30%~40%,2 號墻墻身15.0m~34.0m 范圍內的最大彎矩內力減少約40%~50%。這有利于墻身變形時對其裂縫的控制。由此可見,基于墻身水平位移與墻身內力的比較說明內支撐優化方案二顯著優于原設計方案。

          (2)墻頂水平位移

          優化方案下墻頂水平位移隨開挖深度的變化,在挖深小于14.0m 時,1 號墻墻頂水平位移隨挖深的增加而增加,之后則是隨挖深增加而減小。而2 號墻墻頂水平位移則正好相反,在開挖結束時達到最大,但均未超出規范預警值。

          (3)墻外地面沉陷

          開挖深度為26.1m和設置地下主體結構底板、并拆除第6 道鋼管支撐后2號墻外地面沉陷的比較結果顯示:內支撐優化方案一能較好的控制墻外地面沉陷滿足小于42.78mm 的要求,而原設計方案所產生的墻外地面沉陷遠超出設計要求;就墻外地面沉陷的影響范圍和最大沉陷中心位置比較而言,優化方案優于原設計方案。由此可見,基于墻外地面沉陷的比較說明內支撐優化方案顯著優于原設計方案。

          3超深地下連續墻施工難點控制

          由于車站地連墻成槽深度達50m左右,依次穿越淤泥、淤泥質粘土、粉質粘土夾粉土、粉砂、粉土、粉細砂等軟弱富水土層,基坑周邊建筑物及管線眾多,施工技術難度極大。

          3.1軟弱地層超深地連墻施工技術

          1、超深地連墻槽壁穩定性與成槽質量控制

          地連墻穿越一系列軟弱富水土層,其中(3-3)淤泥質土層,呈流塑狀態,分布厚度2.4~19.5m,對地連墻成槽槽壁穩定性最為不利,成槽過程中易出現縮頸、塌孔,因此,軟弱土層超深地連墻槽壁穩定是關鍵,成槽質量控制是過程。

          ①控制泥漿指標、確保泥漿質量

          泥漿的好壞又決定了槽壁的穩定性能,從控制泥漿的物理力學指標來保證槽段土體的穩定成槽時,選用粘度大,失水量小,形成護壁泥皮薄而韌性強的優質泥漿,確保槽段在成槽機械反復上下運動過程中土壁穩定,通過理論計算來確定和控制泥漿的各項指標。同時,要注意對泥漿進行循環利用。

          ②采取地下墻預降水措施

          (3-5)和(4)土層水的滲透系數相當大,在動水作用下土體很容易發生蠕變或坍方現象,如單純采用泥漿是無法滿足成槽護壁要求的。因此在地下連續墻施工前采取井點降水方案,將地下水降至地面以下一定深度,通過降水,一方面抬高了泥漿液面和地下水頭的壓力差,增加了槽段的穩定,另一方面固結砂質粉土層,保證該層土在成槽中的穩定。

          ③軟弱土層槽壁兩側土體預加固

          地連墻施工前采用水泥三軸攪拌樁或旋噴樁對槽壁內外兩側軟弱土體進行超前預加固,加固深度要穿過流塑軟土層,進入淤泥質粘土層以下不小于1m。

          ④其他常規措施

          施工中防止泥漿漏失并及時補漿,始終維持穩定槽段所必須的液位高度,保證泥漿液面比地下水位高6m;雨天地下水位上升時應及時加大泥漿比重和粘度,雨量較大時暫停挖槽,并封蓋槽口施工過程中嚴格控制地面的重載,不使土壁受到施工附近荷載作用影響而造成土壁塌方,確保墻身的光潔度;成槽結束后進行泥漿置換,吊放鋼筋籠、放置導管等工作,安放鋼筋籠應做到穩、準、平,防止因鋼筋籠上下移動而引起槽壁坍方。

          2、超深富水地連墻槽段間防滲技術

          基坑開挖過程中發生地下墻接縫因夾泥而發生流砂涌入或承壓水涌入,將會造成災難性的后果,因此防止基坑開挖過程中地連墻接縫滲漏水是超深基坑開挖安全保證的關鍵。設計地連墻接頭采用“+”字鋼板接頭。在砂性土地層中,地下墻接頭采用“十”字鋼板接頭形式,可以延長地下水的滲流路徑,大大增加地下水滲透難度,接頭防滲效果好,確保地下連續墻的密實性,避免在基坑開挖過程中出現滲漏。

          由于本工程砂層中孔隙承壓水承壓水頭高,水量豐富,一旦地連墻槽段接縫止水失效,開挖過程中有可能被高壓水擊穿,發生突水、流砂現象,對基坑穩定不利,不利于周邊高層建筑物,綜合考慮香港路站的重要性,為防止地連墻接頭處突水、流砂,在接縫處外側預埋PVC管,施工過程中若發現滲漏,應立即進行高壓旋噴,保障基坑與周邊建筑物安全。

          十字鋼板加工制作較為繁重,含鋼量較大,成本高,制作時需考慮熱應變,接頭內不能預埋水平接頭構件,因此在制作施工過程中還要注意:

          ①十字鋼板制作完成后與鋼筋籠焊接練成整體。

          ②一般情況下,地連墻主筋保護層厚度為50、70mn,故混凝土灌注時可能會產生繞流,故需在一期槽段翼板兩側焊接止漿鐵皮,防止繞流混凝土進入十字鋼內,給二期槽段造成困難。

          ③由于鋼板的重量較重,因此在起吊過程中,要特別注意它的起吊安全,尤其是連接幅施工時,由于兩邊不對稱,更要注意。

          ④+字鋼板接頭處理:對于附在十字鋼板上的泥皮,在二期槽段鋼筋籠下放前一定要清除干凈,具體辦法是用特殊的刷壁器沿十字鋼緊貼字板部位慢慢沖刷,直至刷壁器出槽不夾帶泥跡為止。

          3、地連墻鋼筋籠吊裝控制

          近50m深地連墻單幅槽段鋼筋籠重量加止水鋼板的重量約50噸,如此重的鋼筋籠對起吊設備要求和工藝要求很高,必須要編制專項施工方案。由于150噸吊車無法滿足整幅吊裝的需要,因此,建議現場配備150T履帶吊作為主吊、100T作為副吊進行雙機多點抬吊。50m深地下墻鋼筋籠分兩節吊裝,采用接駁器連接,相鄰接頭按規范要求錯開[7]。在鋼筋籠吊放前要再次復核導墻上支點的標高,精確計算吊筋長度,確保誤差在允許范圍內。鋼筋籠吊放示意圖如圖2所示。

          圖2鋼筋籠吊放示意圖

          4、超深地下墻施工中沉渣控制問題

          超深地下墻施工過程中,因各道工序時間都比較長,在完成掃孔、清孔等工序后,在放鋼筋籠、鎖口管等工序至澆灌混凝土前這段時間中,懸浮在泥漿中的土塊又會沉淀到槽底部形成沉渣,因此可采取以下措施:

          ①加強沉渣清除力度:在完成成槽后停置l小時再先進行第一掃孔,使懸浮在泥漿中土塊能充分沉淀,掃清沉渣,完成清孔后測量沉渣厚度,如不滿足要求則再次進行第二次掃孔,確保沉渣清除干凈。

          ②后期處理措施:在鋼筋籠內預埋兩根注漿管,在完成地下墻施工后,在注漿管內進行單液注漿,加固槽底可能存在沉渣,減少地下墻發生的沉降。

          3.3 基坑降排水控制

          在砂性土地基開挖基坑,特別是存在承壓水層,地下水的控制處理是基坑工程成敗的關鍵。目前基坑工程施工中對地下水處理主要有三種方法:降水處理、止水處理和降水止水相結合,不同的處理方法下作用在支護結構上的土壓力和水壓力相差很大[8]。本車站超深基坑的承壓水主要賦存于粉土、砂土層,含水層厚度一般為20~40m,實測地下水位16.67m,基坑開挖時(3-5)層及(4)層在地下水動力作用下會產生流砂現象,直接影響基坑穩定性,承壓水對基坑工程影響較大。

          基坑開挖與降水引起的土體變形對周邊環境的影響顯著,降水前必須要進行抽水試驗,以檢測降水井的降水能力[9];確定各地層特別是(3-5)及(4)地層的單井涌水量、水位恢復比率等,為基坑減壓降水或減壓隔滲帷幕設計提供計算依據;確定孔隙潛水含水層與孔隙承壓含水層之間是否存在水力聯系特征;進行坑內、坑外布井的降壓設計效果比較及相互影響,確定井位布置原則。根據該地區3-5地層施工降水經驗,該層水平與豎直方向滲透差異大,難以疏干降水,易引起土層流失,施工中應加以注意。基坑開挖前20天應采用深井對坑底進行預降水、疏干,降水深度應控制在坑底1.5m以下。施工期間應注意地面和基坑內的引排水,在雨季施工時,要做好應急預案。

          3.3支撐體系動態補強過程控制

          根據監測數據指導施工,,如發現地下墻變形始終增大,應考慮將部分支撐改為雙拼,增加支撐的剛度。同時應嚴格督促現場按照設計要求施加預應力。加快車站整體施工和挖土進度,縮短有支撐和無支撐暴露時間,嚴格按照時空效應進行施工。鋼支撐及預應力必須在挖土完成后6h內完成。

          3.4連續墻墻移控制與周邊建筑物保護

          建筑物密集區域,其周圍環境對地鐵車站基坑開挖引起的土體變形很敏感,由深基坑開挖導致地表沉降致使建筑物破壞,從而造成巨大損失。因此,要保證基坑鄰近建筑物的安全,必須嚴格控制基坑周圍土體的變形位移。

          建筑物保護主要是要控制房屋與基坑之間的土體變形位移,通常采用在基坑與建筑物之間采用密排鉆孔灌注樁、高壓旋噴樁、攪拌樁樁三種隔斷墻保護方式[10]。第一種保護方式的優點是樁的強度和剛度好,比較安全可靠,同時,鉆孔樁施工以后強度上升快,施工中對原有建筑物影響很小,但由于場地限制,只能選用較小的設備作業,速度較慢;第二種高壓旋噴的優點是施工設備靈巧、速度快,施工中對建筑物影響小,成本比鉆孔灌注樁低,但其強度為4-8MPa,較低,施工后強度上升慢;第三種攪拌樁的優點是成本低、施工設備較小,施工時對原有建筑物影響小,隔斷效果比旋噴樁差。

          車站深基坑由于周邊重要建筑物距離基坑較近,為減小基坑開挖、施工降水對周邊建筑物的不利影響,地連墻成槽前采用攪拌樁或旋噴樁進行軟弱底層加固,即從地表加固至砂層頂面以下1m。加固過程中,常因擠土效應出現臨近管線、建筑物先隆起后下沉,因此在靠近保護對象施工時應注意加強監測保護。

          隔斷墻法及跟蹤充填注漿解決了地下連續墻成槽塌孔及基坑外土體的位移問題,這對保證基坑及基坑鄰近建筑物的安全,控制地下連續墻的位移,至關重要。對地連墻的位移控制可采取如下措施:①坑內地基加固;②調整施工參數,掌握時空效應,控制基坑變形。即在鄰近建筑物的開挖過程中,嚴格采用分段、分層、平衡、對稱開挖方式,快挖快撐,最大限度控制無支撐開挖時間;③合理進行監測布點,加密監測頻率并及時反饋信息,使施工全過程始終處于有效受控狀態。

          4結論

          在復雜條件下地鐵車站超深基坑開挖,采用地連墻支護結構方案是可行的。計算分析表明,采用設計地面沉陷最大值已超過預警值,基坑及周邊建筑物穩定性無法得到有效保證,因此有必要優化深基坑支撐體系。對設計方案優化調整后,基坑支護結構的變形、內力以及對周邊建構筑物的影響均在規范允許范圍內。

          提出了超深基坑及地下連續墻施工中難點控制技術,尤其是如何保證地連墻接縫施工質量(避免高承壓水擊穿地連墻的接縫)、地連墻快速合格成槽,實屬本工程難點。實際基坑施工過程中,應盡量避免大范圍內降低地下水和過長的成槽時間,避免對基坑周邊的建(構)筑物產生破壞性影響。

          參 考 文 獻

          錢七虎.巖土工程的第四次浪潮.地下空間,1999, 19(4): 2672726): 946-950.

          宋冶,高爾洋,馬德云. 廣州地鐵一號線車站深基坑支護技術述評[J]. 中國鐵道科學, 1998, (4).

          李廣義. 輕軌下超深地下連續墻施工技術探討[J]. 水利與建筑工程學報,2001,(01).

          劉國彬,王衛東.基坑工程手冊(第二版)[M].北京:中國建筑工業出版社,2009.

          JGJ120-99建筑基坑支護技術規程[S].

          DB42/159-2004基坑工程技術規程[S].

          趙興波,茅利華,龔振斌,李子旭. 上海M8線淮海路地鐵 車站43.0m超深地下連續墻鋼筋籠吊裝[J]. 建筑施工, 2004, (1)

          施成華,彭立敏.基坑開挖及降水引起的地表沉降預測[J].土木工程學報,2006,39(5).

          吳林高.基坑工程降水案例[M].北京:人民交通出版社,2009.

          黃文亮.武漢地鐵范湖站深基坑降水技術應用[J].隧道建設,2009,29(1).

          朝花夕拾練習題范文第2篇

          關鍵詞:小學 概念 教學 體會

          學習數學知識的過程就是一個不斷地運用已有的數學概念進行比較、分析、綜合、概括、判斷、推理的思維過程。小學數學教學的主要任務之一是使學生掌握一定的數學基礎知識。而概念是數學基礎知識中最基礎的知識,對它的理解和掌握,關系到學生計算能力和邏輯思維能力的培養,關系到學生解決實際問題的能力和對數學學習的興趣。新課標指出,我們要讓學生經歷觀察、實驗、猜想、證明等數學活動,發展推理能力和初步的演繹推理能力。要掌握正確、清晰、完整的數學概念,既依賴于學生的數學認知狀況,又依賴于教師的教學措施。只有加強概念教學,才能使學生在獲取數學知識的同時,進一步培養各種數學能力。在教學實踐中,我在吸收同行先進經驗的基礎上,采用下列教學方法,取得了較好的教學效果。

          一、形象直觀法

          即用直觀感性的材料、在日常生活中所接觸到的事物或教材中的實際問題以及模型、圖形、圖表等,引導學生通過觀察、分析、比較、歸納和概括去獲取概念。例如,在學習“平行線”的概念時,我讓學生觀察一些熟悉的實例,像黑板的上下邊緣、桌子、門框的上下兩條邊、鐵軌等,然后根據各例的屬性,從中找出共同的本質屬性。黑板可以看成是:兩條直線,在同一個平面內,兩條邊可以無限延長、永不相交等。同樣可分析出桌子、門框和鐵軌的屬性。通過比較可以發現,它們的共同屬性是:可以抽象地看成兩條直線,兩條直線在同一平面內,彼此間距離處處相等,兩條直線沒有公共點等。最后抽象出本質屬性,得到平行線的定義:在同一平面內永不相交的兩條直線叫平行線,平行線是相互平行的。以感性材料為基礎引入新概念,是用概念形成的方式去進行教學的,因此教學中應選擇那些能充分顯示被引入概念的特征性質的事例,正確引導學生去進行觀察和分析,這樣才能使學生從事例中歸納和概括出共同的本質屬性,形成概念。

          二、學具促進法

          研究表明,兒童認識規律是“感知——表象——概念”,而操作學具符合這一規律,能變學生被動地聽為主動地學,充分調動學生的各種感官參與教學活動,去感知大量直觀形象的事物,獲得感性認識,形成知識的表象,并誘發學生積極探索,從事物的表象中概括出事物的本質特征,從而形成科學的概念。

          如在教學“平均分”這個概念時,我讓學生用自己手里的學具(有的用小棒,有的用圖片,有的用橡皮泥做的小動物)把10個東西分成兩份,通過分學具,出現了五種結果:一人得1個,另一人得9個;一人得2個,另一人得8個;一人得3個,另一人得7個;一人得4個,另一人得6個;兩個人各得5個。然后引導學生觀察討論:第五種分法與前四種分法相比有什么不同?學生通過討論,知道第五種分法每人分得的個數“同樣多”,從而引出了“平均分”的概念。這樣通過學生分一分、擺一擺的實踐活動,把抽象的數學概念和形象的實物圖片有機地結合起來,使概念具體化,使學生悟出了“平均分”這一概念的本質特征——每份“同樣多”,并形成了數學概念。 轉貼于

          三、操作加深法

          經過由淺入深的直觀演示和講解,可溫故知新、事半功倍,效果很好。在講圓錐體積時,我學習一個同行的做法,先用紙做了三個圓錐體和一圓柱體,其中一個圓錐體和圓柱等底等高,一個和圓柱等底不等高,一個和圓柱等高不等底,然后把圓錐里盛滿沙子(每個圓錐盛三次)倒入圓柱。這樣學生就清楚地看到:三個圓錐體中,只有那個和圓柱體等底等高的圓錐體里的沙子三次正好填滿圓柱體,其余兩個不合適。接著再讓學生思考,尋找圓柱和圓錐之間的關系,在學生理解的基礎上,動用已學過的圓柱體積的公式,推導出圓錐體積的計算方法。最后,給學生小結:圓錐的體積,等于和它等底等高的圓柱體積的三分之一。經過這樣由淺入深的直觀演示和講解,既復習了圓柱體積的計算公式,又學會了計算圓錐體積的方法,效果很好。

          四、朝花夕拾法

          如果新、舊概念之間存在某種關系,如相容關系、不相容關系等,那么新概念的導入就可以充分地利用這種關系去進行。例如,在學習質數、合數概念時,我用約數的概念引入:“請同學們寫出1、2、5、6、8、12、13、15的所有約數。它們各有幾個約數?你能給出一個分類標準,把這些數進行分類嗎?你能找出多種分類方法嗎?你找出的所有分類方法中,哪一種分類方法是最新的分類方法?”這樣導入新概念,同學們既復習了舊的概念知識,又對新概念有深刻的影響,而且還知道了新舊概念之間的聯系。

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