基坑围护施工要点.docx
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基坑围护施工要点.docx
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基坑围护施工要点
上海中建投资有限公司
中建大厦基坑工程施工方案(要点)
一、地下连续墙施工
二、坑内土体加固
三、砼支撑施工
四、基坑土方开挖
五、坑内降水
经理:
朱庆涛总工程师:
王俊佚编写:
张运生审核:
唐九如
中国建筑第八工程局
2005.6.30.上海
前言
——目标、措施
本工程基坑开挖深度17.10~18.20m,基坑面积5560m2,土方量10万余m3,属特大型一级深基坑。
为了确保施工安全并控制基坑变形不大于0.6%h(h为开挖深度)的目标,采取如下主要施工措施:
1、确保地下连续墙施工质量。
(详见1章)
2、坑内土体加固,减少土体变形。
(详见2章)
3、贯彻时空效应理论,减少基坑无支撑的暴露时间。
(详见3章)
4、做好坑内降水,疏干土体,提高挖土工效。
(详见5章)
5、设置栈桥,增加取土点,缩短深层土开挖工期。
(详见4章)
6、设置减压降水井,预防承压水产生突涌。
(详见5章)
7、加强施工监测,做到信息化施工。
8、加强施工管理和技术管理。
1、地下连续墙施工
1.1概述
本工程地下连续墙为“二墙合一”结构,按设计,墙厚0.8m,深度32.5~34.6m,平面长度约340延长米,砼强度等级C35(水下),S8,砼浇筑量约8700m3,全部采用商品砼。
我局对大型地下连续墙有成熟的施工经验(例如:
;临近本工程的银冠大厦工程,地连墙深38m,厚1.0m,长364延长米,砼13800m3,为我局施工)。
1.2施工方案简述
本工程地下连续墙施工拟采用“地下连续墙液压抓斗工法”,水下选用两台意大利BSS-655型抓斗进行成槽作业,采用一次扫孔、泵吸反循环二次清孔的施工工艺;钢筋笼现场组装,采用两台150t及一台50t吊双机抬吊,整节吊装下笼方法;槽段采用锁口管接头,专用刷壁器刷壁,采取导管法浇灌水下砼。
1.3施工工艺流程图
地下连续墙施工流程示意图
1.4机械及作业人员配置
地下连续墙施工机械配备
序号
名称
型号/规格
单位
数量
用途
1
经纬仪
T2
台
1
测量放样
2
水准仪
DS3
台
1
测量放样
3
液压挖掘机
WY-100
台
1
挖导墙沟
4
空气压缩机
W-6/7
台
1
破碎障碍物
5
斗式装载机
WA-300
台
1
土方内驳
6
自卸卡车
东风4.5T
台
2
7
定型钢模
含配套附件
M2
250
导墙、道路等钢筋
8
插入式振动器
HZ50
台
3
混凝土结构施工
9
平扳式振动器
台
1
10
泥浆泵
3LM型/4PL250型
只
5/5
泥浆制作、测试
11
泥浆制作机具
套
1
12
泥浆测试器具
套
1
13
成槽机
BS655
台
2
成槽作业
14
履带吊
150T/50T
台
2/1
钢筋笼等吊装作业
15
超声波测壁器
DM-686III型
套
1
槽段质检
16
空气升液器
Dg100x31m
套
1
清底换浆
17
空气压编机
0.9m/分通用产品
台
2
连续墙钢筋网片制作等
18
钢筋切断机
GQ40-A型(3KW)
台
2
19
钢筋成型机
GC40-1型(3KW)
台
2
墙体混凝土浇灌
20
闪光对焊机
UN-100型(100KW)
台
2
21
直螺纹套丝机
台
2
22
直流电焊机
AX-320×1型(14KW)
台
10
23
接头管
Φ1000、800
m
120
24
混凝土导管
Φ300或Φ270(38m/套)
套
2
顶拔接头箱反力管
25
液压顶管机
自制200t/套
套
2
地下连续墙作业人员配备
序号
工种
人数
工作职责
备注
1
班长
1
生产进度、质量、全面组织管理
2
钢筋工
20
钢筋加工制作
3
电焊工
10
负责焊接操作
4
泥浆工
6
搅拌、排放泥浆
5
混凝土工
8
水下砼浇筑
6
成槽机工
2
负责成槽机操作、移位
7
木工
4
导墙支模
8
吊车司机
4
钢筋起吊、重物搬运
9
测量工
2
放线定位
10
其他
8
搅浆,搬运等杂物工作
1.5施工要点
1.5.1导墙施工
本工程导墙采用C20现浇钢筋混土结构,其断面尺寸见下图。
1.5.2泥浆设备
设计泥浆的性能参数如下表1-1。
本工程制作用泥浆为膨润土泥浆,主要由膨润土、CMS、纯碱和水组成,其配合比如表1-2。
由于膨润土和CMS都是不易溶于水的物质,所以现场必须设膨润土搅拌槽和CMS搅拌器。
泥浆配制好后,静置24小时以上再投入使用,以使泥浆的各项性能参数得到更好的发挥。
表1-1设计泥浆的性能参数
泥浆性能指标
粘度
比重
含砂率
失水量
泥皮厚度
PH值
数值
20~25秒
1.10~1.25
<4%
<30ml
≮1.5mm
8~10
检验方法
漏斗粘度计
泥浆比重计
含砂量测管
失水量仪
失水量仪
PH试纸
表1-2泥浆制作配合比
膨润土
CMS
碱
水
粘度
比重
PH值
120g
2g
2g
950ml
22秒
1.10
8.5
1.5.3成槽施工
根据设计图纸将整个地下连续墙共划分为59幅槽段,标准单元槽段长6m。
单元槽段成槽施工采用“三抓法”施工方法,即直线幅先两边后中间、转角幅先短边后长边的施工原则。
现场设500m3弃土场,保证连续成槽施工。
成槽完毕后采用自底部抽吸泥浆进行清槽,清槽结束后应立即对槽壁垂直度、槽深及泥浆比重、粘度、PH值等进行检测,保证槽底沉渣厚度不大于100mm,泥浆比重不大于1.15,如果指标不合格,需换浆至各项指标满足规范要求后才能进入下道工序施工。
1.5.4锁口管安装、拔除与刷壁
本工程地下连续墙采用锁口管接头形式,在成槽结束后用50t履带吊进行锁口管的安装。
管顶与导墙间间隙用木楔楔死,外侧间隙用粘土回填,以防止在浇灌过程中混凝土绕流和接头外移。
底部混凝土初凝后,用吊车或千斤顶慢慢拔动锁口管,每次200~300mm,待混凝土后终凝后用拔管器或千斤顶拔出锁口管,形成凹弧接头。
待相临槽段成槽结束后,用特制刷壁器对凹弧接头进行刷壁,反复清刷5~10次。
1.5.5钢筋笼制作与安装
本工程搭设两个钢筋笼制作平台,现场加工钢筋笼。
标准段钢筋笼长32.3m及35.3m,整体制作,一次吊放。
利用一台150t和一台50t履带吊整体翻身起吊至垂直状态后准确吊装入槽、下放。
钢筋笼吊装示意如下图。
钢筋笼吊装示意图
1.5.6水下混凝土浇筑
本工程中地下连续墙混凝土为C35商品混凝土,实际水下混凝土浇筑提高一个等级,采用C40,抗渗等级S8,坍落度为180~220mm。
水下混凝土浇注采用导管法施工,导管采用φ250的密封导管,间距不得大于3m,每槽段用2根导管。
导管在使用前应进行水压密闭试验。
混凝土浇注及接头箱施工详见下图
混凝土浇注示意图
1.6施工质量控制要求(表1-3下页)
施工质量控制要求表1-3
名称
序号
项目
标准
导墙施工
1
宽度
W+40mm(W为地下墙设计厚度)
2
墙面平整度
<5mm
3
导墙平面位置
±10mm
4
支撑间距
2m,上下两道
成槽施工
5
槽段垂直度
≤1/300
6
槽深
+100mm
7
清底
底部泥浆比重≤1.2
钢筋笼
制作
8
长度
±100mm
9
宽度
±20mm
10
高度
±10mm
11
间距(主筋)
±10mm
12
间距(分布筋)
±20mm
13
接驳器位置
<20mm
泥浆性
能指标
14
比重
1.05~1.10
15
粘度
19~25秒
16
失水量
<30m1/30分
17
泥皮厚度
<1mm
18
PH值
8~9
砼性能
指标
19
坍落度
18~20cm
20
水泥含量
>370(kg/m3)
21
浇灌速度
>3~4m/h
22
导管埋入砼
2m~4m
23
导管间距
<3m
24
水灰比
<0.6
25
粗骨料
5~25mm
26
实验和原始记录
符合要求
2、坑内土体加固
A旋喷桩
2.1概述
为了减小基坑开挖后地下墙的变形,对基坑北侧(临近世纪大道)和基坑东西两侧(基坑长边)的坑内土体进行加固。
加固方式拟采用“高压旋喷法”,加固平面范围见附图,加固深度坑底下5m。
加固宽度约5m,高压旋喷施工由专业队伍负责完成。
2.2高压旋喷注浆方法选择
采用新两重管法施工,根据以往经验及结合本工程特点,主要施工参数如下:
序号
机具
压力
流量
机具性能
1
空压机
0.6~0.8Mpa
1.0m3/min
辅助切割土体,搅拌水泥土的混合物,扩大加固桩径。
2
泥浆泵
0.5~0.6Mpa
80L/min
将水泥浆混入被切割破碎的土体
3
喷射钻机
提升速度:
8~25cm/min
旋转速度:
8~12r.p.m
喷射注浆的实施。
4
材料
采用42.5普通硅水泥,水灰比:
0.8~1.0
2.3施工工艺流程
施工工艺流程图
旋喷桩施工采用跳打方式进行,并根据现场条件加以调整,以保证施工工期。
2.4机械及作业人员配置
设备名称
型号
数量
设备名称
型号
数量
旋喷机
XP-600(11kw)
1台
污水泵
11kw
2台
空压机
6m3/min(45kw)
1台
灰浆搅拌系统
7.5kw
1套
液压钻机
GXY-1型(15kw)
1台
高压灰浆泵
HB80型(90kw)
2台
2.5施工要点
1、成孔:
二重管喷射作业时,用振动钻机直接将注浆管插入射水成孔,如孔壁易坍塌时,应下套管。
2、插管:
将同轴双通道二重注浆管插入钻孔预定深度。
3、喷射作业
按设计要求进行喷射作业,边提升边进行喷射注浆,依靠压缩空气和浆液复合射流,切割土体成桩。
4、喷射时,用仪表控制压力、流量和风量。
当分别达到预定的数值时,再逐渐提升注浆管。
5、旋喷过程中,冒浆量应控制在10%~25%之间。
6、完成喷射作业后,拔出注浆管。
立即使用清水清洗注浆泵及注浆管道,防止凝固堵塞。
2.6质量控制要求
1)钻机就位与设计位置偏差小于5cm,垂直偏差度小于1%。
2)现场施工做到及时记录、及时整理,发现问题及时汇报处理。
3)在施工时严格遵守操作规程,班长和技术员严格进行质量自检。
4)高压旋喷桩采用同步软芯取样做强度试验。
SMW工法
2.1概述
为了减小基坑开挖后地下墙的变形,在各边的中部及沿世纪大道一侧的坑内设置了SMW三头格构式水泥土搅拌桩档墙,水泥搅拌桩桩径Φ850@1800,搅拌桩水泥土的掺入量为开挖面以下20%、开挖面以上10%。
2.2主要施工参数
下沉速度:
不大于1m/min;提升速度:
不大于1.2m/min;搅拌转速:
30~50rad/min;浆液压力:
1.0MPa~1.5MPa/min。
浆液配比见下表。
材料
项目
水
水泥
规格
自来水
32.5
重量比
0.75
1
2.3施工工艺流程
SMW水泥土搅拌桩施工流程图
2.4机械设备配置
拟投入本工程的主要机械设备表
序号
设备名称
规格
型号
数量
产地
新旧程度
1
中空三轴搅拌钻机
Φ850
PAS-220-3J
(200VAR)
1
日本
(万康)
9成新
2
步履式桩架
D36.5
自重123T
1
8成新
3
搅浆注浆系统
BW-200
(BW-320)
1
无锡
8成新
4
挖掘机
0.4m3
QY25E
1
常州
9成新
5
空压机
9m3
(WY-9/7)
蚌埠
8成新
2.5施工质量控制措施
1、孔位放样误差小于4cm,钻孔深度误差小于±5cm,桩身垂直度按设计要求,误差不大于0.5%桩长。
2、严格控制浆液配比,做到挂牌施工,并配有专职人员负责管理浆液配置。
严格控制钻进提升及下沉速度,下沉速度不大于1m/min,提升速度不大于1.2m/min。
3、施工前对搅拌桩机进行维护保养,尽量减少施工过程中由于设备故障而造成的质量问题。
设备由专人负责操作,上岗前必须检查设备性能,确保设备运转正常。
4、看桩架垂直度指示针调整桩架垂直度,并用线锤进行校核。
5、工程实施过程中,严禁发生定位线移位,一旦发现碰撞定位线使其跑位,立即重新放线,严格按照设计图纸施工。
6、场地布置综合考虑各方面因素,避免设备多次搬迁、移位,减少搅拌的间隔时间,尽量保证施工的连续性
7、对于施工工期较紧的施工部分,必要时掺入外加刹。
8、严禁使用过期水泥、受潮水泥,对每批水泥进行复试合格后方可使用。
2.6质量标准
成桩垂直度偏差不超过0.5%,桩位布置偏差不大于50mm。
搅拌桩桩体应搅拌均匀,表面要密实、平整。
水泥浆灌入量要有严格保证,无异常过少现象。
桩底标高的允许偏差为±100mm,桩顶标高允许偏差为+100、-50mm。
机头提升速度控制<1.2m/min,桩径允许偏差为<0.04D
3、砼支撑施工
3.1概述
本工程主楼和裙楼基坑开挖深度分别为18.2m和17.1m。
基坑竖向设置四道钢筋混凝土支撑。
支撑及围檩混凝土强度等级C30。
主要支撑杆件尺寸如下表(表3-1)
表3-1
序号
位置
标高
围檩
主撑
系杆
砼量
1
第一道支撑
-2.30
1.0m×1.0m
0.8m×0.7m
0.6m×0.7m
C30约8600m3
2
第二道支撑
-6.30
1.2m×0.8m
1.0m×0.8m
0.7m×0.7m
3
第三道支撑
-10.30
1.1m×0.8m
1.1m×0.8m
0.7m×0.7m
4
第四道支撑
-14.60
1.1m×0.8m
1.1m×0.8m
0.7m×0.7m
3.2施工流程
砼支撑采用分区、分段开槽施工。
土方挖到支撑标高后,开始制作支撑。
根据“先撑后挖”的原则,在每道支撑达到设计强度的80%后方能进行下一层土的开挖(养护2周时间)。
支撑及围檩的施工流程如下:
分段开槽→浇筑垫层→绑扎钢筋→立模板→浇筑砼→拆除模板及垫层
3.3施工要点
1、模板
支撑底模采用土模法施工,即在挖好的原状土面上浇捣素砼垫层。
垫层施工应紧跟挖土进行,及时分段铺设,其宽度为支撑宽度两边各加200mm,采用碎石夯实后抹1:
3水泥砂浆或油毛毡加竹网片在原状土面上铺设。
在垫层面上用油毛毡做隔离层。
接缝处应用胶带纸满贴紧,以防止漏浆。
支撑侧向模板采用定型组合钢模拼装,并采用对拉螺栓加底脚木撑固定。
模板与砼的接触面应涂隔离剂,但同时严禁隔离剂粘污钢筋。
2、钢筋
钢筋加工后,吊运下坑,人工绑扎。
3、砼
采用商品砼泵送浇捣,泵送前用适量的与支撑砼成分相同的水泥砂浆润滑内壁,以保证泵送顺利进行。
砼浇捣采用分层滚浆法浇捣,防止漏振和过振,确保砼密实。
砼必须保证连续供应,避免出现施工冷缝。
砼浇捣完毕,用木泥板抹平,在终凝后及时铺上草包进行养护。
3.4贯彻“时空效应”理论,“分层分段、留土护壁、限时开挖”。
最大限度地减小基坑无支撑的暴露时间,减少基坑变形。
主要措施:
1、将每道支撑分成5个区段,与挖土密切配合,开挖一段,紧接着抢做这一段支撑;
2、分条抽槽挖土,该槽的支撑应在24h之内浇筑好砼;
3、先完成基坑中部的对撑,再突击完成地下墙附近的砼边桁架和角撑;
4、每一道支撑整体完成并养护达到强度后,再分区、分段开挖下层土方。
5、分区、分段示意如图所示。
4、基坑土方开挖
4.1概述
本基坑土方工程量约10万m3,在基坑开挖深度(17.1~18.20m)范围内,分5层进行开挖。
土方开挖与4道砼支撑施工交错进行,流水作业。
各层土方工程量见下表(表4-1)
表4-1
序号
分层
层底标高
土方量(m3)
备注
1
第一层土
-1.80
8800
机械下坑大开挖
2
第二层土
-5.90
21000
机械下坑大开挖
3
第三层土
-9.90
21000
长臂挖机,在栈桥上装土
4
第四层土
-13.90
21000
长臂挖机,在栈桥上装土
5
第五层土
到坑底
27000
长臂挖机,在栈桥上装土
4.2总体设想
第一、第二层土较浅,采用大开挖法。
三、四、五层土均采用盆式开挖,周围设8m留土段,先中间后四周踏步式开挖,两层土之间高差不大于3m。
第五层土最后20cm采用人工清土。
4.3分层开挖说明
1、第一层土方(-1.80m)
(1)开挖面层土,从自然土(-0.30m)到第一层完成面(-1.90m),深度为1.6m,土方量约为8800m3。
(2)挖机停在自然土体面上,直接向下开槽挖土至(-2.60m)并直接装车外运。
余下近200厚土采用人工进行修平,保证支撑格构立柱的完好,并及时施工砼围檩和支撑。
2、第二层土方(-5.90m)
(1)开挖第二层土,从-1.90m到-5.90m,深度达4.0m,土方量约为21000m3。
(2)待第一道砼支撑达到设计强度80%后,小挖机入坑分区、分块、分层与大挖机的接力挖土。
本层土的开挖顺序按照“时空效应”所规定的挖土顺序进行分层、分皮台阶式放坡开挖施工。
(3)开挖完毕后及时施工第二道砼围檩和支撑。
3、第三层土方(-9.9m)
(1)开挖第三层土,从-5.90m到-9.9m,深度平均达4m,土方量约为21000m3。
(2)待第二道砼支撑达到设计强度80%后,继续分区、分块、分层接力挖土。
本层土的开挖顺序按照”时空效应”所规定的挖土顺序进行分层分皮台阶式放坡开挖施工。
(3)开挖完毕后及时施工第三道砼围檩和支撑。
4、第四层土方(-13.9m)
(1)开挖第四层土,从-9.90m到普遍基底-13.90m,深度平均达4m,土方量约为21000m3。
(2)待第三道砼支撑达到设计强度80%后,继续接力挖土,最后由长臂挖机(或抓斗式挖机)垂直出土。
运土车停在栈桥上装车外运。
本层土的开挖顺序按照”时空效应”所规定的挖土顺序进行分层、分皮台阶式放坡开挖施工。
(3)开挖完毕后及时施工第四道砼围檩和支撑。
5、第五层土方开挖
(1)开挖第五层土,从-13.90m到基底-18.5m(-17.0m),深度平均达4.5m(3.1m),土方量约为27000m3。
(2)待第四砼支撑达到设计强度80%后,继续接力挖土,最后由抓斗式挖机垂直出土,运土车停在栈桥上(或坑边)装土。
至坑底以上200mm标高改由人工修平。
本层土的开挖顺序按照“先撑后挖”原则进行分层、分段开挖施工。
(3)挖土完毕及时施工底板垫层。
6、电梯井、集水坑开挖
-18.7m(-17.2m)垫层施工完毕,并将承压水位降低到设计要求后,方可开始局部落深区域的挖土。
采用人工1:
1放坡开挖深坑部位。
开挖完成后及时施工垫层。
4.4土方开挖质量保证措施
基坑土方施工的成败关键取决于土方开挖和支撑施工的配合,支撑施工是否及时,直接影响到挖土的进度和质量。
因此,挖土和支撑是两项不可分割的工序。
1)每层土方开挖前,必须将地下水位降到挖土标高以下1m才能开挖。
2)土方开挖必须按照围护设计的规定和有关要求进行。
3)机械挖土时必须事先垫好路基箱板,防止机械设备陷入土中。
严禁碰撞支撑和立柱。
4)严格控制土方开挖层间的高差不大于3m。
5)基坑开挖接近基坑底20~30cm时,应配合人工清底,不得超挖或扰动基底土。
水准仪随时配合,每2米左右设一小竹枇控制标高。
5、基坑降水
5.1概述
根据本工程的地质条件,为了保证坑内土方顺利开挖,需要设置两种降水井:
1、疏干降水井——目的是降低坑内潜水水位,便于土方开挖,改善土力学指标。
2、减压降水井——目的是降低承压水层的承压水头,防止基坑产生突涌。
5.2疏干降水——采用真空深井(双滤管)
涌水量计算(略)
我公司在临近的“银冠大厦工程”施工实践表明,对于⑥层土以上的以粘性土为主的潜水含水层,采用真空深井降水效果很好,单井的平均降水面积达300-350m2。
为此,决定采用以下参数;
1、疏干降水井——16口井
2、井距——16~20m
3、井深——26m
4、滤管设置:
第一道滤管位于-9.0m~-10.5m(长1.5m)
第二道滤管位于-19.7m~-22.2m(长2.5m)
5、真空泵——6台(JQD-60型),每台真空泵连接2~3口深井,沿基坑周围布设。
6、深井泵——16台(QX-10-35-32型)
(平面布置及深井构造另附)
5.3减压降水井
1、承压水对基坑开挖的影响分析
1层为承压水层,层顶埋深地表下30.6m,承压水头埋深3.0~11.0(随季节变化),实勘时,测得承压水头埋深为9.5m,现分析承压水是否会引起基坑坑底产生突涌?
计算公式:
γW=γmhp/pw≥1.05(上海基坑工程规范)
式中,设γm=18KN/m3,pw=10(30.6---承压水头埋深),hp=30.6-开挖深度(h)
计算结果:
(表5-1)
表5-1
开挖深度
承压水位
γmhp
pw
γW
评判
17.1
-3.0
243
276
0.88
不满足
-9.0
243
216
1.13
满足
18.2
-3.0
223.2
276
0.80
不满足
-9.0
223.2
216
1.03
基本满足
19.4
-9.0
201.6
216
0.93
不满足
-11.0
201.6
196
1.03
基本满足
20.6
-9.0
180
216
0.83
不满足
-11.0
180
196
0.92
仍不满足
21.6
-9.0
162
216
0.75
不满足
-11.0
162
196
0.83
仍不满足
由此可见:
(1)对于大面积的基坑(h=17.1m,h=18.2m),如果承压水位在地表下9.0m附近,即冬季施工时,基本上不会发生坑底突涌;
(2)对于集水坑(h=19.4m),如果冬季施工,承压水位较低且采取先将大面积的周围砼垫层做好,再向下开挖集水坑,可以考虑不需要采取减压井措施。
(3)对于基坑中部的电梯井(h=20.60m)以及集水坑(h=21.6)即使在冬季施工,以及先将周围大面积垫层做好,也可能发生基坑底部突涌现象,需事
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- 基坑 围护 施工 要点