深基坑垂直開挖止水帷幕及樁錨支護復(fù)合施工工法鑒定資料

1、實用標(biāo)準(zhǔn)文檔深基坑垂直開挖止水帷幕及樁錨支護復(fù)合施工技術(shù)鑒定資料XX集團有限公司二一三年十月1提出問題的背景2工藝原理3工法的關(guān)鍵技術(shù)3.1技術(shù)分析3.2工藝流程3.3操作要點3.4性能指標(biāo)4實施效果5附件1提出問題的背景基坑支護有多種形式，適用條件也不盡相同，每一種基坑支護形 式都有其優(yōu)點和缺點，都有一定的適用范圍。在支護形式的選擇上， 一定要因地制宜，具體問題具體分析，抓住該基坑支護中的控制性因 素：該基坑支護體系的不穩(wěn)定因素主要來自土壓力穩(wěn)定問題，還是來自地下水控制問題？在影響基坑穩(wěn)定性的諸多因素中， 地下水占有突出地位，基坑工 程事故多數(shù)與地下水的作用及對其處理不當(dāng)有關(guān)。 對軟弱地基的

2、基坑 支護主要是地下水的控制問題。當(dāng)基坑工程影響范圍內(nèi)存在承壓水 層，或地下水位高的情況下，控制地下水往往是基坑支護設(shè)計中的主 要矛盾。已有基坑工程事故原因調(diào)查表明，由于未處理好地下水控制 問題而造成的工程事故在基坑工程事故中占有很大比例。深基坑開挖如果采用正常放坡開挖法（坡度不小于1： 1.25），不僅挖除、運輸、回填土方量大，而且在基坑開挖過程中容易發(fā)生滲 透破壞，施工過程中存在極大的安全隱患。 本基坑工程支護范圍內(nèi)主 要是粉土、粉質(zhì)粘土，地下水類型為潛水與承壓水的混合水。靜止水 位埋深介于1.3m3.2m之間，而開挖深度均大于 5m,因此，對深基 坑開挖前需先止水支護。為地下開挖可順利進

3、行，需先截斷或阻隔地 下水，同時避免基坑周邊發(fā)生過大的沉降變形。由于水文地質(zhì)條件較 為復(fù)雜，基坑周邊環(huán)境相對苛刻，對支護結(jié)構(gòu)的強度、剛度提出了較 高的要求，深基坑開挖對施工安全性能的保障提出了更高的要求，從而大大增加了支護難度支護結(jié)構(gòu)根據(jù)基坑周邊環(huán)境、開挖深度、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)、 施工作業(yè)設(shè)備以及施工季節(jié)等條件選用（見表 1）。支護結(jié)構(gòu)選型表表1結(jié)構(gòu)型式適用條件排樁止水帷幕或地下連續(xù)墻1. 基坑側(cè)壁安全等級為一、二、三級2. 懸臂式結(jié)構(gòu)在軟土場地中不宜大于5m3. 當(dāng)?shù)叵滤粏J于基坑底面時，宜采用排樁止水帷幕 或地下連續(xù)墻水泥土墻1. 基坑側(cè)壁安全等級為二、三級2. 施工范圍內(nèi)地基承載力不宜

4、大于150Kpa3. 基坑深度不宜大于 6m土釘墻1. 基坑側(cè)壁安全等級為二、三級的非軟土場地2. 基坑深度不宜大于12m3. 當(dāng)?shù)叵滤粏J于基坑底面時，宜采用降水或截水措施逆作拱墻1. 基坑側(cè)壁安全等級為二、三級2. 淤泥和淤泥質(zhì)土場地不宜采用3. 拱墻軸線的矢跨比不宜小于1/84. 基坑深度不宜大于 12m5. 當(dāng)?shù)叵滤粏J于基坑底面時，宜采用降水或截水措施放坡開挖1. 基坑側(cè)壁安全等級宜為三級2. 施工場地應(yīng)滿足放坡條件3. 可獨立或與上述其他結(jié)構(gòu)結(jié)合使用 當(dāng)?shù)叵滤粏J于坡腳時，采取降水措施2工藝原理針對上述內(nèi)容，決定先解決地下水控制問題，再解決支護體系的 穩(wěn)定問題。淺水位軟弱地基深基坑

5、開挖前采用止水帷幕 -支護樁-錨索 三步聯(lián)合支護加固措施。首先，采用止水帷幕作為第一步止水支護措 施，目的是截斷基坑內(nèi)外的地下水聯(lián)系， 基坑開挖是在地下水位以下 進行，豎向止水帷幕沿基坑兩側(cè)豎直形成連續(xù)封閉帷幕體， 防止基坑發(fā)生滲透破壞，阻隔地下水沿基坑坑壁滲透，切斷或削弱基坑內(nèi)外地 下水的水力聯(lián)系，避免基坑周邊沉降變形。止水帷幕采用水泥深層攪 拌樁形式，最大限度利用原地基土，不需內(nèi)支撐，具有止水支護雙重 作用，既可以構(gòu)成以隔滲功能為主的獨立止水帷幕，又可以與支護樁相結(jié)合，共同發(fā)揮支擋功能。水泥攪拌樁加固原理是利用水泥作為固 化劑，攪拌樁機將水泥噴入土體并充分?jǐn)嚢?，基于水泥和土的物理?化學(xué)反

6、應(yīng)過程，水泥水化生成各種水化合物后，與土發(fā)生離子交換和 團?；饔眉澳卜磻?yīng)，使軟土硬結(jié)從而提高土體強度。其次，采用 柱列式排樁作為第二步支護措施。柱列式排樁是基坑支護最常用的豎 向擋土結(jié)構(gòu)之一，排樁采用水泥鋼筋混凝土灌注樁，柱列分離式排列， 其特點是各樁之間互不連接，相鄰樁之間不能傳遞豎向剪力及橫向彎 矩，需要通過冠梁來實現(xiàn)橫向聯(lián)系。最后，為限制位移，減少對基坑 外側(cè)土體的擾動，采用增加預(yù)應(yīng)力錨索作為第三步支護加固措施。錨拉結(jié)構(gòu)為拉力型錨索，包括錨索、腰梁。預(yù)應(yīng)力錨索通過錨固低松弛 高強度鋼絞線將荷載傳遞到土層深部，與排樁聯(lián)合使用，通過施加預(yù) 應(yīng)力限制支護結(jié)構(gòu)的變形和位移。3工法的關(guān)鍵技術(shù)3

7、.1 技術(shù)分析3.1.1 采用止水帷幕的原因和目的本工程地下水類型為潛水與承壓水的混合水。 一般來講，控制承3.0壓水有兩種思路：止水和降水。止水帷幕的工程造價是降水的 倍5.0倍，且當(dāng)基坑內(nèi)外水位差較大時，隔斷和井點降水。止水帷 幕成本較高，一般情況下，止水帷幕方案止水帷幕的止水效果往往難 以保證。所以有條件降水時應(yīng)首先考慮采用降水的方法，但是工程降 水會使土層中的有效應(yīng)力增加，引起地面下沉。而本工程基坑周邊存 在地下管網(wǎng)，對地面沉降敏感，環(huán)境較為苛刻，水文地質(zhì)條件較為復(fù) 雜，降水必須考慮土層特性、承壓水頭、水量及補給情況，還應(yīng)考慮 降水深度和降水時間對沉降量的影響，如果土質(zhì)含水層滲透性較弱

8、， 滲透系數(shù)較小，降水漏斗水力坡度較大，且受壓土層厚度變化較大時， 地面沉降差較大（大于千分之三），則對基坑周邊產(chǎn)生不利影響?？?之，基坑井點降水后雖能有效消除地下水的危害， 增加基坑的穩(wěn)定性， 但降水形成的地下水降落漏斗范圍內(nèi)土體中孔隙水壓力的降低會引 起基坑周邊一定范圍內(nèi)的地面沉降。同時，降水若未達到深度，地下 水位仍高于開挖深度則易產(chǎn)生滲透破壞。綜合以上情況，決定聯(lián)合使用帷幕隔滲和井點降水方法： 基坑開 挖深度范圍內(nèi)既存在潛水，也涉及承壓水，土層壓縮性較大，滲透性 較小，厚度變化較大，基坑同時存在側(cè)壁發(fā)生滲漏和坑底發(fā)生突涌的 可能性，所以設(shè)置側(cè)向垂直止水帷幕，即人工制造一定厚度與適當(dāng)深

9、度的防滲墻體來切斷或削弱基坑內(nèi)外的水力聯(lián)系，帷幕要適當(dāng)加深， 以增加地下水的滲透路徑，減少基坑總涌水量，在隔滲條件下進行坑 內(nèi)封閉式降水，基坑內(nèi)少量布置降水井點，盡量縮小降水影響范圍， 使基坑內(nèi)地下水位降低至不能發(fā)生危害的深度，能維持動態(tài)平衡即 可。同時，為了減輕降水引起的地面沉降，基坑外設(shè)置回灌井?？傊? 隔滲帷幕和降水井共同作用后應(yīng)能使降水引起的地面沉降控制在可 接受的范圍內(nèi)。3.1.2 采用樁錨結(jié)構(gòu)的原因和目的該基坑支護體系為臨時結(jié)構(gòu)，具有較大的風(fēng)險性，太原武宿綜合 保稅區(qū)建設(shè)工程工期緊、任務(wù)重，業(yè)主要求質(zhì)量、安全零事故，對設(shè) 計、施工、管理各個環(huán)節(jié)提出了更高的要求。為了加大安全儲備，采

10、 用柱列式排樁作為支擋結(jié)構(gòu)，以解決土壓力引起的穩(wěn)定和變形問題， 排樁樁型為鋼筋混凝土鉆孔灌注樁。排樁支護體系選型時，綜合考慮 了下列五點因素：（1）土的性狀及地下水條件；（2）支護結(jié)構(gòu)施工工藝的可行性；（3）施工場地條件及施工季節(jié)；（4）主體地下結(jié)構(gòu)及其基礎(chǔ)形式；（5）基坑周邊環(huán)境對基坑變形的承受能力；如上所述，本基坑工程需先止水后支護，故而先施做以隔滲功能 為主的止水帷幕后設(shè)置排樁支護體系，土壓力主要由排樁支護結(jié)構(gòu)承 擔(dān)，這樣也可以避免樁間土防護問題。（否則可直接設(shè)置咬合式排樁， 即能作為擋土構(gòu)件，又能起到截水作用，從而不用另設(shè)止水帷幕） 。排樁支護體系可分懸臂式、錨拉式、支撐式和雙排樁（見

11、表3.1.2 )序號類型優(yōu)點缺點1錨拉式水平變形較小；錨桿位置靈 活，通過調(diào)整錨索位置可使 支護樁內(nèi)力分布比較均勻； 給后期土方開挖與主體結(jié)構(gòu) 施工提供很大便利碎石土、砂土等土層中地下水位 或承壓水頭較高時，錨桿成孔不 能避免流砂或注漿液不能形成完整的固結(jié)體；錨桿留在地下不符合保護環(huán)境 要求2支撐式適用范圍寬，易于控制水平 變形會給后期施工造成很大障礙3懸臂式單排造價小，可省去錨桿和 支撐樁頂位移大內(nèi)力分布不理想4雙排樁水平變形小，內(nèi)力分布比較理想工程成本大且占用場地較寬由于支護結(jié)構(gòu)上的水土壓力作用， 會引起土體抗剪強度降低，基 坑一旦發(fā)生位移，對外側(cè)土體影響非常大，且土體強度喪失嚴(yán)重，會 導(dǎo)

12、致土壓力急劇加大，嚴(yán)重影響支護安全。鑒于以上考慮，采用錨拉 式排樁支護結(jié)構(gòu)。即預(yù)應(yīng)力錨索與支護樁聯(lián)合使用，預(yù)應(yīng)力錨索在支 護結(jié)構(gòu)中不僅能夠提供反力保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定， 而且可根據(jù)變形限制的 要求，通過施加預(yù)應(yīng)力限制支護結(jié)構(gòu)的變形。3.2 工藝流程圖3.2-1三步支護工藝流程總圖圖3.2-2水泥攪拌樁工藝流程圖圖3.2-3鉆孔灌注樁工藝流程圖圖3.2-4預(yù)應(yīng)力錨索工藝流程圖3.3 操作要點水泥深層攪拌樁止水帷幕施工平整場地、測量放樣之后，距縱向中線 13.8m,基坑兩側(cè)各采用 雙排水泥攪拌樁作為止水帷幕。施工方法為深層攪拌法（濕法），攪 拌樁機為噴漿型，攪拌軸為單軸（見圖 ）。1水泥攪拌樁設(shè)計參數(shù)水

13、泥攪拌樁樁徑500mm樁長13m雙排，同排樁樁心距為350mm 排距為350mm縱橫向搭接咬合均為150mm采用四攪二噴工藝，水 泥為級水泥,設(shè)計每延米水泥用量為60kg，實際水泥總體摻 量為18%樁體無側(cè)限抗壓強度要求不小于1.4Mpa，漿液水灰比為0.50 0.60。2水泥攪拌樁施工步驟平整場地-樁位放樣-鉆機就位-正循環(huán)鉆進至設(shè)計深度-打 開高壓注漿泵-反循環(huán)提鉆并噴水泥漿-至工作基準(zhǔn)面以下0.3m-重復(fù)攪拌下鉆并噴水泥漿至設(shè)計深度-反循環(huán)提鉆至地表-成樁結(jié)束T進行下一根樁的施工。332 鋼筋混凝土灌注樁施工止水帷幕施工完畢后，距基坑縱向中心線12.7m,進一步米用C30 鋼筋水泥混凝土

14、鉆孔灌注樁支護（見圖 ），樁徑800mm樁長 14m,樁間距1.5m，灌注樁施工工藝如下：1 施工準(zhǔn)備：平整場地，放線定出樁位，制作泥漿池、沉淀池、 儲漿池，確定鉆機移位路線和方法，接通水源、電源，安裝水泵、樁 架，鉆機就位。2 護筒埋設(shè)：精確定出樁位，經(jīng)現(xiàn)場檢查無誤后埋設(shè)鋼護筒， 護筒內(nèi)徑較樁徑大200mnr400 mm。護筒傾斜度不得大于1%3 鉆孔作業(yè)：測量護筒頂標(biāo)高無誤后進行泥漿調(diào)制、鉆孔、清 孔、驗孔，必要時進行故障處理等工序。因故停鉆時，要保持孔內(nèi)規(guī) 定的水位和要求的泥漿相對密度及粘度，以防坍孔。4 安裝鋼筋籠：按照設(shè)計圖紙及施工規(guī)范要求進行鋼筋籠的制作。制作鋼筋籠時，在鋼筋籠四周

15、對稱設(shè)置混凝土墊塊，保證鋼筋籠 有足夠的保護層，并在籠頂參照護筒標(biāo)高準(zhǔn)確焊接吊筋。吊放鋼筋籠用起重機進行，鋼筋籠要垂直緩慢吊放，防止撞擊孔壁引起坍孔。5 導(dǎo)管插入：導(dǎo)管用直徑300mn的鋼管，壁厚4mm每節(jié)長2.0m 3.0m,配1節(jié) 2節(jié)長1m短管，由管端粗絲扣、法蘭螺栓連接，接 頭處用橡膠圈密封防水，灌注砼前要進行水壓試驗，檢查接頭處密封 情況。6 二次清孔：導(dǎo)管插入后應(yīng)再次檢驗孔內(nèi)泥漿指標(biāo)和孔底沉渣厚度是否符合規(guī)范要求，若不符合則采用換漿法進行二次清孔， 確保 孔內(nèi)泥漿指標(biāo)和孔底沉渣厚度符合規(guī)范要求。7 水下砼灌注：先灌入首批混凝土，其數(shù)量經(jīng)過計算，使其有 一定的沖擊能量，能把泥漿從導(dǎo)管

16、中排出，并能保證導(dǎo)管下口砼埋其 深度不少于1.0m;隨著澆注連續(xù)進行，隨澆隨拔管，中途停息時間 不超過15mi n,在整個澆注過程中，保證導(dǎo)管在混凝土埋深2 m- 6m,利用導(dǎo)管內(nèi)混凝土的自重力使混凝土的澆注面逐漸上升，上升速度不低于2m/h，直至高于設(shè)計標(biāo)高0.5m 1.0m;在灌注將近結(jié)束時，在 孔內(nèi)注入適量清水，使孔內(nèi)泥漿稀釋，排出孔外。333 冠梁施工冠梁沿灌注樁樁頂縱向澆筑，冠梁高度 500mm寬度900mm采 用C30水泥混凝土，灌注樁主筋深入冠梁內(nèi)長度不得小于 35d （d為 主筋直徑），鋼筋保護層厚度不小于 35mm支護tt77支護樁"冷氏"公334 預(yù)應(yīng)力

17、錨索施工拉力型錨索結(jié)構(gòu)，包括鋼絞線（錨固段、自由段）、錨頭、傳力 裝置。其中，自由段長度為6m錨固段長度19m錨索采用公稱直徑 15.24mm鋼絞線，入射角度15°。每兩根灌注樁之間，冠梁以下2.5m 位置為錨索施工位置。注漿材料采用級水泥，錨索承壓腰梁 采用2根工字鋼（Q235通長設(shè)置（見圖、圖）。圖樁錨支護體系示意圖圖334-2 自由段長度計算簡圖錨索施工工藝及要求如下：1鉆孔：鉆孔直徑采取150mm鉆孔前，根據(jù)設(shè)計要求，定出 孔位，作出標(biāo)記，錨索水平方向誤差不應(yīng)大于50mm垂直方向孔距誤差不應(yīng)大于100mm鉆孔底部的偏斜尺寸不應(yīng)大于錨索的 3%在鉆 孔過程中需用鉆孔測斜儀控制鉆

18、孔方向。 鉆孔應(yīng)采用帶護臂套管設(shè)備 鉆進，鉆機功率及性能要滿足地層對工藝的技術(shù)要求。2錨索的組裝：錨索選用低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，長度為 25m施工時應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計尺寸下料，每股長度誤差不應(yīng)大于50mm按設(shè)計要求量出自由段（6m與錨固段（19m分別作出標(biāo)記，在錨固段 范圍內(nèi)的錨索每隔2m穿一個架線環(huán)，兩架線環(huán)之間用 2號鐵絲捆扎 一道箍筋環(huán)，共4道。自由段的鋼絞線應(yīng)暫時放入塑料管內(nèi)并涂黃油， 在錨索端頭部安好導(dǎo)向帽后，放好待用（見圖 324-3 ）。圖拉力型錨索結(jié)構(gòu)簡圖3錨索的安放：錨索放入鉆孔之前，需確認(rèn)錨索與孔位一致，將注漿管錨索一同放入鉆孔，注漿管頭部孔底宜為500mn左右，桿體 放入角度與鉆孔角度保持一致，