挡土墙(认知与设计)与边坡工程(稳定性计算)培训讲义
内容摘要:
4.1 挡土墙的认知与设计
4.1.1 挡土墙的形式及在工程中的应用
挡土墙是一种用来侧向支撑土体或防止土体下滑的构筑物,在房屋建筑、铁路桥梁以及水利工程等木工程中应用很广,例如,边坡挡土墙、地下室侧墙、重力式码头的岸壁、桥台、散料仓库、板桩墙及地下洞室的侧墙等。
按挡墙结构形式,挡土墙可分为:重力式挡土墙、悬壁式及扶壁式挡土墙、锚杆挡土墙、锚定板挡土墙、加筋土挡土墙及土钉挡土墙等。按墙体结构材料,挡土墙可分为:石砌挡土墙、混凝土挡土墙、钢筋混凝土挡土墙、钢板挡土墙等。
4.1.2 土压力计算
挡土墙后的被支撑土体作用于挡土墙上的侧向压力,称为土压力。
一、土压力类型
1.静止土压力
挡土墙在压力作用下不发生任何方向的位移或转动,墙后填土处于弹性平衡状态时(静止状态),作用在挡土墙背的土压力
2.主动土压力
在土压力作用下,挡土墙离开土体向前位移或转动,墙后土体达到主动极限平衡状态时,作用在墙背的土压力
3.被动土压力
在外力作用下,挡土墙推挤土体向后位移至一定数值,墙后土体达到被动极限平衡状态时,作用在墙上的土压力
4.三种土压力之间的关系
对同一挡土墙,在填土的物理力学性质相同的条件下有以下规律:
1. Ea <Eo <<Ep
2. △p >>△a
研究土压力的目的
1.设计挡土构筑物,如挡土墙,地下室侧墙,桥台和贮仓等;
2.地下构筑物和基础的施工、地基处理方面;
3.地基承载力的计算,岩石力学和埋管工程等领域。
影响土压力的因素
挡土墙的土压力不是一个常量,其土压力的性质、大小及沿墙高的分布规律与很多因素有关
1.挡土墙的位移方向和位移量;
2.挡土墙的性质、墙背的光滑程度和结构形式;
3.墙后填土的性质,包括填土的重度、含水量、内摩擦角和黏聚力的大小及填土面得倾斜程度。
二、静止土压力计算
静止土压力强度可按半空间直线变形体在土的自重作用下无侧向变形时的水平侧向应力h来计算。
下图表示半无限土体中深度为z处土单元的应力状态:
设想用一挡土墙代替单元体左侧的土体,挡土墙墙背光滑,则墙后土体的应力状态并没有变化,仍处于侧限应力状态。
竖向应力为自重应力:
z=z
水平向应力为原来土体内部应力变成土对墙的应力,即为静止土压力强度p0:
0=h=K0 z

中建二局西南公司设计优化指引手册
目 录
第一章 地基与基础分部工程优化..............................................................................1
第 1 节 基本思路...................................................................................................1
第 2 节 具体措施.................................................................................................2
(1)土方回填................................................................................................2
(2)基坑支护方案优化支护........................................................................3
(3)隧道围岩等级优化................................................................................5
(4)地基处理优化........................................................................................7
(5)边坡支护 HN100*50 型钢优化..............................................................8
(6)微型钢管桩预应力锚杆土钉墙的复合土钉墙支护............................9
(7)超长灌注桩桩端桩侧超量后注浆法..................................................10
(8)浅基础改为桩基础..............................................................................11
(9)桩身加筋箍调整..................................................................................12
(10)旋挖桩径优化....................................................................................13
(11)基础优化............................................................................................14
(12)坡形基础优化....................................................................................15
(13)砖胎模优化........................................................................................16
(14)泥浆护壁成孔灌注桩基础优化为长螺旋钻孔灌注桩....................17
(15)基础筏板优化....................................................................................18
(16)用膨胀加强带取代伸缩后浇带优化................................................19
(17)地下室后浇带止水优化....................................................................20
(18)超长结构采用跳仓法优化................................................................21
(19)劲钢(管)混凝土结构基础钢筋........................................................22
(20)采用预制水泥胎模板代替传统砖胎膜............................................23
第二章 主体结构分部工程优化................................................................................24
第 1 节 基本思路...............................................................................................24
第 2 节 具体措施...............................................................................................25
(1)混凝土排架结构调整..........................................................................25
(2)混凝土连廊优化为钢结构..................................................................27
(3)混凝土悬挑板优化为钢结构悬挑板..................................................29
(4)地下室楼板结构加强..........................................................................30
(5)后浇带优化..........................................................................................32
(6)外立面结构优化..................................................................................33
(7)混凝土屋面优化为轻钢结构..............................................................34
(8)梁板结构优化为楼板配筋加强..........................................................35
(9)墙柱节点优化......................................................................................37
(10)楼层电梯轨道梁设计优化................................................................38
(11)地下室外墙防水保护层优化............................................................39
(12)二次结构砌体材料优化....................................................................40
(13)钢结构防火涂料优化........................................................................41
第三章 建筑装饰装修工程优化................................................................................42
第 1 节 基本思路...............................................................................................42
第 2 节 具体措施...............................................................................................43
(1)预拌砂浆的使用..................................................................................43
(2)建筑地面采用环氧地坪漆做法优化..................................................44
(3)采用高聚合自流平水泥地面优化......................................................45
(4)复杂混凝土曲面结构外装饰由现浇优化为预制..............................46
(5)外墙混凝土线条优化..........................................................................47
(6)外墙砌体优化......................................................................................48
(7)外立面建筑线条优化..........................................................................49
(8)外窗企口优化......................................................................................50
(9)承插式烟道优化..................................................................................51
(10)卫生间倒角设计优化........................................................................52
(11)屋面花架改钢构................................................................................53
(12)设备机房排水沟优化........................................................................54
第四章 建筑屋面分部工程优化................................................................................55
第 1 节 基本思路...............................................................................................55
第 2 节 具体措施...............................................................................................56
(1)屋面保温层优化..................................................................................56
(2)屋面找坡层优化..................................................................................57
(3)聚氨酯防水涂料代替改性沥青及合成高分子防水涂料优化..........58
(4)合成高分子防水涂料代替聚合物水泥防水涂料优化......................59
(5)屋面防水保温设计优化......................................................................60
(6)屋面找平层与保温层优化为废加气块碎块......................................61
(7)屋面找平层与保温层优化为无机纤维材料......................................62
(8)SBS 改性沥青防水卷材代替自粘聚合物改性沥青防水卷材优化...63
第五章 建筑给水、排水及采暖分部工程优化........................................................64
第 1 节 基本思路...............................................................................................64
第 2 节 具体措施...............................................................................................65
(1)HDPE 虹吸排水....................................................................................65
(2)ABS 管施工技术..................................................................................66
(3)易熔合金型喷头..................................................................................67
(4)塑料检查井..........................................................................................68
(5)聚丙烯静音排水管..............................................................................69
第六章 通风与空调分部工程优化............................................................................70
第 1 节 基本思路...............................................................................................70
第 2 节 基本措施...............................................................................................71
(1)风管与配件制作安装优化采用共板法兰..........................................71
(2)风管系统安装优化为排风和排烟系统共用......................................72
(3)风管材料优化为氯氧镁通风管道......................................................73
(4)矩形风管优化为螺旋风管..................................................................74
(5)风管系统不同的区域优化采用不同的绝热材料..............................75
第七章 建筑节能工程优化........................................................................................76
第 1 节 基本思路...............................................................................................76
第 2 节 基本措施...............................................................................................77
(1)建筑外墙保温材料优化为复合酚醛保温板......................................77
(2)中空玻璃内填充惰性气体优化..........................................................78
(3)铝合金窗框采用断桥型材并设隔热条..............................................79
(4)发泡混凝土地面垫层..........................................................................80
第八章 施工部署及总平、临建布置优化................................................................81
第 1 节 基本思路...............................................................................................81
第 2 节 具体措施...............................................................................................82
(1)塔吊优化平面布置中的应用..............................................................82
(2)展示区的调整......................................................................................83
(3)临建优化..............................................................................................84
优化背景
1、业主单位的开发节奏、场地移交会经常调整和变化,同时经常对设计规 划、建筑业态、建筑户型、设计图纸、外立面等进行更改。
2、 业主单位的质量标准、技术要求不断提高,明显高于国家规范要求。
3、 业主单位的成本管理更加严格,合同条件日益苛刻。
4、 建筑市场人工、材料单价逐年上涨,施工成本持续上升。
优化意义
随着建筑市场环境的不断变化,施工方的利润点逐渐透明,项目利润越来越 低,甚至已经无法保证正常盈利,唯有通过“优化”拓宽盈利空间,提高项目盈 利水平。
第三章 建筑装饰装修工程优化
第 1 节 基本思路
建筑装饰装修分部工程施工阶段,由于装饰材料的多样性和装修方案的独立 性,可以进行优化的内容和种类较其他分部工程更加丰富多样,其中设计优化, 主要涉及材料的替换,设计图纸中部分工序工艺改进等。
装饰装修分部工程向来是一个容易盈利的施工内容,可从地坪、抹灰、装饰 线条、外墙砌体、烟道、卫生间、设备房排水沟等进行优化,应重点关注。
第 2 节 具体措施
(1) 预拌砂浆的使用
1 优化背景
某工程位于重庆市主城区,根据“重庆市建设领域限制、禁止使用落 后技术的通告(1-7 号)”文件要求:现场搅拌砂浆为限制使用技术, 不得用于主城区重点建设项目。
2 优化实施
以“政府文件要求:现场搅拌砂浆为限制使用技术,不得用于主城区 重点建设项目”为由,在图纸会审中提出是否采用商品砂浆。
3 适用范围
重庆市工程
4 效益对比
最终明确砂浆采用商品砂浆,实现利润增加。以 22#楼高层单栋楼为 例,增加项目利润 1349640 元。
5 优化类型
提高施工质量类
6 使用提示
根据项目特点选择性使用

如何进行PC外挂墙板安装?
PC外挂墙板应用非常广泛,可以组合成PC幕墙,也可以局部应用:不仅用于Pc装配式建筑,也用于现浇混凝土结构及钢结构建筑。Pc外挂墙板不属于主体结构构件。
Pc外挂墙板是装配在混凝土结构(图7-35)或者钢结构(图7-36)上的非承重外围护构件。PC外挂墙板有普通Pc墙板和夹心保温墙板两种类型。

外挂墙板与主体的连接方式通常是机械连接。
Pc外挂墙板与主体结构的连接采用柔性连接构造,施工过程中须重视外挂节点的安装质量,保证其可靠性:对于外挂墙板之间的构造“缝隙”,必须进行填缝处理和打胶密封。
图7-37是水平支座固定节点与活动节点的示意图。在墙板上伸出预埋螺栓,楼板底面预埋螺母,用连接件将墙板与楼板连接。通过连接件的孔眼活动空间大小就可以形成固定节点和滑动节点。
图7-38是重力支座固定节点与活动节点的示意图。在墙板上伸出预埋L形钢板,楼板伸出预埋螺栓。通过螺栓形成连接。通过连接件的孔眼活动空间大小就可以形成固定节点和滑动节点。

外挂墙板安装过程简洁方便,效率较高,图7-39为外挂板施工过程中的效果,图7-40为完工后的整体效果。

外挂墙板的安装:
(1)吊装前的准备与作业
1)按照吊装方案,对相关人员进行技术、安全交底。
2)主体结构预埋件应在主体结构施工时按设计要求埋设:外挂墙板安装前应在施工单位对主体结构和预埋件验收合格的基础上进行复测,对存在的问题应与施工、监理设计单位进行协调解决。主体结构及预埋件施工偏差应满足设计要求。
3)外挂墙板在进场前应进行检查验收,不合格的构件不得安装使用,安装用连接件及配套材料应进行现场报验,复试合格后方可使用。
4)检查试用起重机,确认可正常运行。根据实际需要,外挂墙板的安装可以使用塔式起重机、汽车式起重机、履带式起重机。
5)准备吊装架、吊索等吊具,检查吊具,特别是检查绳索是否破损,吊钩卡索板是否安全可靠。
6)准备牵引绳等辅助工具、材料。
7)外挂墙板安装节点连接部件的准备,如需要水平牵引,牵引葫芦吊点设置、工具准备等。
8)如果设计是机械连接,需要准备好螺栓、垫片、扳手等工具材料,如果是焊接则需要准备好焊机、焊条等材料。
9)根据施工流水计划在预制构件上和对应的楼面位置用记号笔标出吊装顺序号,标注顺序号与图样上序号一致,从而方便吊装工作和指挥操作减少误吊概率。
10)测量整层楼面的墙体安装位置总长度和埋件水平间距并绘制成图,如总长有误差将其均摊到每面墙水平位置上,但每面预制墙的水平位移误差须在±mm以内。
11)外挂墙板正式安装前宜根据施工方案要求进行试安装,经过试安装并验收合格后进行正式安装。
(2)放线
在已完成拆模的楼面设置构件的进出和左右控制线、标高控制线作为平面位置调节的依据。
1)设置楼面轴线垂直控制点,楼层上的控制轴线用垂线仪及经纬仪由底层原始点直接向上引测。
2)每个楼层设置标高控制点,在该楼层柱上放出500mm标高线,利用500mm标高线在楼面进行第一次墙板标高抄平(利用垫块调整标高),如图7-41所示,在预制外挂墙板上放出距离结构标高500mm的水平墨线,进行第二次墙板标高抄平。

3)外挂墙板控制线,墙面方向按界面控制,左右方向按轴线控制,如图7-2所示。
4)外挂墙板安装前,在墙板内侧弹出竖向与水平线(左右线和进出线),安装时与楼层上该墙板控制线相对应,如图7-42所示。
5)外挂墙板垂直度测量,4个角留设的测点为预制外墙板转换控制点,用靠尺(托线板)以此4点在内侧及外侧进行垂直度校核和测量(因墙板外侧为模板保证的平整度,内侧为人工抹平,所以墙板垂直度以外侧为准)。
(3)吊装作业
1)吊具挂好后,起吊至距地500mm,检查构件外观质量及吊耳连接无误后方可继续起吊。起吊要求缓慢匀
速,保证预制墙板边缘不被损坏。
2)将P℃外挂墙板缓慢吊起平稳后再匀速转动吊臂,吊至作业层上方600mm左右时,施工人员扶住构件,调整墙板位置,缓缓下降墙板。

3)外挂墙板就位后,将螺栓安装
上,先不拧紧。根据之前控制线,调整预制构件的水平、垂直及标高,待均调整到误差范围内后将螺栓紧固到设计要求,并非所有螺栓都需要拧紧,活动支座拧紧后会影响节点的活动性,因此将螺栓拧紧到设计要求即可。
4)外挂墙板的校核与偏差调整应按以下要求:
①预制外挂墙板侧面中线及板面垂直度的校核。应以中线为主调整。
②预制外挂墙板上下校正时,应以竖缝为主调整。
③墙板接缝应以满足外墙面平整为主,内墙面不平或翘曲时,可在内装饰或内保温层内调整。
④预制外挂墙板山墙阳角与相邻板的校正,以阳角为基准调整。
⑤预制外挂墙板拼缝平整的校核,应以楼地面水平线为准调整。
(4)外挂墙板安装过程的注意事项
1)外挂墙板安装就位后应对连接节点进行检查验收,隐藏在墙内的连接点必须在施工过程中及时做好隐检记录。
2)外挂墙板均为独立自承重构件,应保证板缝四周为弹性密封构造,安装时,严禁在板缝中放置硬质垫块,避免外挂墙板通过垫块传力造成节点连接破坏。
3)节点连接处露明钢件均应做防腐处理,对于焊接处镀锌层破坏部位必须涂刷三道防腐涂料防腐,有防火要求的钢件应采用防火涂料喷涂处理。
PC施工如何进行灌浆作业?
灌浆作业是装配式混凝土结构施工的重点,直接影响到装配式建筑的结构安全。图7-25是一种常见的灌浆套筒。钢筋套筒灌浆作业应符合现行行业标准《钢筋套筒灌浆连接应用技术》(JGJ355一2015)及设计和施工方案的要求。灌浆作业人员须经过培训考核,并持证上岗。同时要求有专职质检人员对灌浆作业进行全过程监督,应留下影像资料。

国家标准《装标》对灌浆作业有如下规定:
1)采用经过验证的钢筋套筒和灌浆料配套产品。
2)施工人员是经培训合格的专业人员,严格按技术操作要求执行。
3)操作施工时,应做好灌浆作业的视频资料,质量检验人员进行全程施工质量检查,能提供可追溯的全过程灌浆质量检测记录。
4)检验批验收时,如对套筒灌浆连接接头质量有疑问,可委托第三方独立检测机构进行非破损检测:当施工环境温度低于⑤℃时。可采取加热保温措施。使结构构件灌浆套筒内的温度达到产品使用说明书要求:有可靠经验时,也可采用低温灌浆料。
对于灌浆的时机,相关国家标准和行业标准并未给出明确规定。在实际施工过程中,灌浆作业目前有两种情况,随层灌浆和隔层灌浆。随层灌浆是竖向构件安装完毕后,构件除自身重量不受其他任何外力的情况下完成灌浆。隔层灌浆是竖向构件安装完毕后,下一层甚至两层的拼装都结束后再进行灌浆。由于竖向构件安装后,只靠垫片在底部对其进行点支撑,靠斜支撑阻止其倾覆,灌浆前整个结构尚未形成整体,如果未灌浆就进行本层混凝土的浇筑或上一层结构的施工,施工荷载会对本层构件产生较大扰动导致尺寸偏差,甚至产生失稳的风险。因此,建议随层灌浆。但是,如果施工工序安排不紧凑就有可能对施工进度有较大影响,导致延长工期。有的施工企业为了追求进度,会采用隔层甚至隔多层灌浆,风险性很大。为了保证施工安全,建议采用优化工序,严格流水作业的方式保证进度,而不应当冒险隔层灌浆。
灌浆作业工艺与操作规程应符合以下相关国家、行业标准:
《装配式混凝土建筑技术标准》(GB/T51231一2016)
《装配式混凝土结构技术规程》(JGJ1一2014)
《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》(JGJ355一2015)
《钢筋机械连接技术规程》(JGJ107一2016)
《钢筋连接用灌浆套筒》(JG/T398一2012)
《钢筋连接用套筒灌浆料》(JG/T408一2013)
下面具体阐述一下灌浆施工作业的详细流程,如图7-26所示。

(1)构件安装基础面处理,连接钢筋的检查与调整
1)安装基础面处理。每个构件的安装面范围内标高差不宜大于5mm;粗糙表面人工凿毛应均匀;表面无污物、砂石或混凝土碎块:构件吊装前宜用干净的水冲洗表面,高温季节尤其要保持润湿。
2)连接钢筋检查与调整。连接钢筋长度符合设计要求(垫片以上为错固长度):用模板检测钢筋位置偏差,必要时进行调整;钢筋表面干净,无严重锈蚀和黏附物:对每块构件连接钢筋的长度、位置检查结果填人记录表。
3)构件支撑垫片码放和防水保温密封条、固定垫片不宜靠近钢筋,距离构件边缘不小于15mm;对接密封条接缝应粘接牢固。
(2)构件吊装就位、调整、固定
1)构件吊装到安装位置时,应从下方注意观察灌浆套筒内腔是否有异物。
2)安装时,下方构件伸出的连接钢筋均应插入上方预制构件的连接套筒内(底部套筒孔可用镜子观察),然后放下构件。如有不能插入的钢筋,应该重新起吊构件,调整钢筋后再放下构件(监理应旁站,严禁切筋),如图7-27、图7-28所示。

3)校准构件水平位置和垂直度后,用调整支撑杆将构件固定。
(3)水平缝联通腔的分仓与周圈密封
1)灌浆联通腔分仓结构与分仓材料。
①采用电动灌浆泵灌浆时,一般单仓长度不超过l。在经过实体灌浆试验确定可行后可延长,但相距最远的灌浆接头距离不宜超过1.5m:采用手动灌浆枪灌浆时,单仓长度不宜超过0.3m。
②分仓隔墙宽度宜3~5cm,为防止遮挡套筒孔口,距离连接钢筋外缘应不小于4cm。
③封缝和分仓材料应保证密封可靠,且宜采用干硬性坐浆料。
2)分仓作业
①构件固定后封仓,使用干硬性坐浆料时两侧须衬模板(通常为便于抽出的外径2c的PVC管或者1.5-2mm的钢板,钢板的长度为300mm,宽度20mm),将拌好的封堵用坐浆料填塞充满模板:保证与上下构件表面结合密实,然后抽出衬板。分仓后在构件相对应位置做出分仓标记。
②封仓隔墙较宽的也可在构件吊装前铺设,但要确保封堵坐浆料受压后不遮挡灌浆套筒。
3)接缝周圈密封
①使用专用封缝料(坐浆料)时,要按说明书要求加水搅拌均匀。封堵时,必须内衬支撑(支撑材料可是软管、PVC管或钢板),填抹大约1.5~2cm深(确保不堵套筒孔),要保证填抹封堵密实,如图7-29及图7-30所示。封堵完毕确认干硬,材料强度达到要求(约30MPa)后再灌浆。

②使用弹性橡胶或PE密封条封堵时,必须确保结构上下间隙均匀,弹性材料被压紧,必要时在密封条外部设角钢或木板支撑保护。
③外墙板的外侧宜用宽2cm、高3~4cm的海绵条,在墙板就位前提前放置好。为保证外墙封堵干净整洁,便于后期打胶,不宜用砂浆或者坐浆料封堵。使用橡胶密封条或海绵条时要确保受力钢筋的保护层厚度不受影响.
(4)灌浆料、拌合水量具及搅拌、灌浆机具准备
1)准备灌浆料和拌合水。灌浆料置于防潮、防晒处:使用前打开包装袋检查灌浆料有无受潮结块或其他异常:制浆用的清洁水置于干净容器内,保证水温适当。
2)准备施工及检验器具,如图7-31所示。
测温仪或温度计,电子秤和刻度杯,钢制浆桶、水桶;功率1200W以上可变速电动搅拌机。手动灌浆枪或专用电动灌浆泵;流动度检测用:截锥试模、玻璃板(500mm×500mm)、钢板尺或卷尺:灌浆料强度试块用40mm×40mm×160mm三联模多组。

(5)灌浆料加水拌制和流动度检测
1)灌浆料加水拌制。严格按产品要求的水料比(比如12%,即为1.2kg水+10kg干料)用电子秤分别称量灌浆料和水(也可用刻度量杯计量水),先将水倒入搅拌桶。然后加入约70%~80%干料,用专用搅拌机搅拌1-2min大致均匀后,再将剩余料全部加入,再搅拌3~4min至彻底均匀,如图7-32所示。搅拌均匀后。静置约2-3min。使浆内气泡自然排出后再使用。灌浆料拌制量应结合结构所需适量拌和,避免浪费。
2)检测初始流动度,如图7-33所示。每班灌浆连接施工前进行灌浆料初始流动度检验,记录有关参数和流动度,确认合格方可使用。环境温度超过产品使用温度上限(35℃)时,须做实际可操作时间检验,保证灌浆施工时间在产品可操作时间内完成。

(6)预制构件接头灌浆孔的压力灌浆(图7-34)
1)灌浆孔出浆孔检查。
在正式灌浆前,逐个检查各接头的灌浆孔和出浆孔内有无影响浆料流动的杂物,确保孔路畅通。
2)压力灌浆,如彩页图C05所示。
①用灌浆泵(枪)从接头下方的灌浆孔处向套筒内压力灌浆。
②灌浆料要在自加水搅拌开始20~30min内灌完,全过程不宜压力过大(不超过0.8MPa)。
③同一仓只能在一个灌浆孔灌浆,不能同时从两个以上孔灌浆。
④同一仓应连续灌浆,不宜中途停顿。如中途停顿,再次灌浆时,应保证已灌人的浆料有足够的流动性后,还需要将已经封堵的出浆孔打开,待灌浆料再次流出后逐个封堵出浆孔。
