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北京地铁线二期工程站降水设计方案

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2020年4月19日
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北京地铁线二期工程某站降水设计方案

1、 工程概况
1.1 场地工程概况
本工程位于XX路( XX以东) 拟建建筑物地下室一层, 地上为25层高层建筑, 建筑面积27650, 其中地下室为2850, 地下室底板厚为500mm, 顶高标高为-5.50至-4.80m 采用机械桩孔灌注桩、 底板、 承台、 地梁下做100厚C15素砼垫层, 200厚片石灌砂夯实, 总延长米约175米。基坑维护挖土深度为7.3m。开挖面积为4175=3150
1.2 场地地质条件
根据岩土工程勘察报告, 基坑开挖深度影范围内的涂层由上而下一次为
杂填土: 成分复杂, 均一性差, 主要碎石、 碎砖、 瓦砾、 粘性土等组成, 局部有生活垃圾, 局部地表为砼地面, 土性显湿, 松散——稍密, 全均分布, 层厚2.4~3.5米;
粘土: 灰黄、 灰褐色, 含零星贝壳残片, 腐植物碎屑, 局部逐渐想淤泥软土过度, 层厚3.3米;
淤泥: 青灰色, 含零星贝壳残片, 腐植物碎屑, 局部夹少量粉细沙, 土性呈流塑, 高压缩性, 层厚11.9~13.2米。
各土层物理力学指标如下:
表1 各土层主要岩土工程特性指标
土层
含水量
重度
粘聚力
内摩擦角
杂填土

18KN/m2
8KPa
10度
粘土
32.7%
18.69KN/m
18.3KPa
8.2度
淤泥
69.4%
15.66KN/m
10.4KPa
5.3度
场区有一层地下水, 属空隙潜水类型, 地下水位深度在0.70m~1.65m之间。主要接受降雨地表水、 地下径流的补给。
设计中, 如需要其它参数, 根据规范选取。

2、 降水方案设计
综合各种类型的井点降水条件和施工环境、 占地条件和对周围建筑物的影响, 拟采用轻型井点降水方案。以下对方案进行设计计算
2.1. 设计计算
井点按照完整井计算, 取滤水管直径为D=38mm, 填砾厚度为100mm, 则井径,井点距坑壁1.5m, 降水后地下水位距坑底h=0.5m。
计算s、 R、 r
=

式中: S—地下水位降低值
R—抽水影响半径
r—井管半径
K—渗透系数
H—含水层平均厚度
H—基坑开挖深度
h—地下水位深度
h—降水后的地下水位距离基坑底部距离
2) 涌水量计算

式中: —基坑等效半径
—抽水计算影响半径
Q—基坑涌水量
其它符号意义同前
3) 井管埋设深度计算
取沉砂管长m, 地下水位以下过滤管长m, 滤管半径mm地下水降落坡度,

= 取, 井管的埋设深度为17m
式中: —井点管的埋设深度
—井点管中心至基坑中心水平距离
—降低后地下水位距坑底距离
—地下水降落坡度
—沉砂管长度
—过滤管长度
4) 单井抽水量
依据公式
式中: —单井抽水量
—滤管长度
—滤管半径
5) 井点数量计算
个
考虑到在基坑边角处要加密布置, 取井点数n为30个
6) 井点间距:

式中: b—井点间距
L—基坑边缘的长
B—基坑边缘的宽
S—井点距离基肯边缘的距离

3、 基坑支护方案设计
3.1 复合型土钉墙
虽然土钉墙主要用于有一定粘性的砂土、 粉土、 硬塑和硬粘土土层, 但对于本工程, 由于环境容许基坑产生大于闹市区的位移, 因此在这里采用土钉墙还是能保证安全而且经济的。土钉墙是近年来发展起来用于土体开挖和边坡稳定的一种新型挡土结构。土钉墙支护是经过沿土钉通长与周围土体接触形成复合体。在土体发生变形的条件下, 经过土钉与土体的接触界面上的粘结力或摩擦力, 使土钉被动受拉, 经过受拉工作面给土体约束加固, 提高整体稳定性和承载能力, 增强土体变形的延性。土钉墙适用于地下水位以上或人工降水后的粘性土、 粉土、 杂填土及非松散砂土和卵石土等。对于淤泥质土、 饱和软土, 应采用复合型土钉墙支护
3.2 重力坝式水泥土搅拌桩( 以下简称搅拌桩)
将土和水泥强制搅和成水泥土桩, 结硬后成为具有一定强度的整体壁状挡墙, 适合于软土地区, 环境保护要求不高, 施工低噪声、 低振动, 结构止水性较好, 造价经济, 但围护较宽, 一般取基坑开挖深度的0.7～0.8倍。
国内外试验研究和工程实践表明, 搅拌桩适宜于加固淤泥、 淤泥质土和含水量较高而地基承载力小于120kPa的粘土、 粉质粘土、 粉土等软土地基
深层搅拌支护是利用水泥作为固化剂,采用机械搅拌,将固化剂和软土剂强制拌和,使固化剂和软土剂之间产生一系列物理化学反应而逐步硬化,形成具有整体性、 水稳定性和一定强度的水泥土桩墙,作为支护结构。水泥土挡墙属重力式支护结构, 是利用加固后的土体形成的块体结构, 并以其自重来平衡土压力, 使支护结构保持稳定, 从而确保地下工程的顺利进展,
水泥土墙在中国从80年代开始探索应用, 在90年代初随着地下建筑及地下设施的大量兴建而得到迅速发展, 特别在中国沿海地区应用极为广泛。与此同时, 在水泥土墙的理论分析、 设计方法、 施工工艺及现场测试等各方面也取得了可喜的成绩, 水泥土挡墙已成为重力式支护体系中应用最为广泛的一种形式。
水泥土挡墙还兼有止水作用, 因此在开挖深度不大的基坑中广泛被采用。一般适用与开挖深度小于7m的基坑, 最大可达8.0m, 在挖深4～6m的基坑中更显经济合理, 由于这类支护结构的位移一般都较大, 对于周围环境保护要求较高的工程慎用。
3.3 排桩加内支撑
钻孔灌注桩护坡是一种最为广泛的实用技术, 钻孔灌注桩加内支撑围护受力合理, 变形小, 造价相对便宜, 而且安全度高。而且排桩加内支撑体系经众多工程实践检验是安全可靠的。其主要优点如下:
( 1) 施工质量较易控制
因其工艺本身保证施工人员与监督人员较易控制质量, 其质量的稳定程度较高。即或是木构件, 其质量也较易于检验和控制, 成品的质量稳定性相应的也较高。
( 2) 充分发挥材料在性质上的优点, 达到经济的目的
作为支撑构件, 不伦是多道钢管交叉支撑还是钢筋混泥土对撑和角撑, 在受水平力时基本上是受压杆件。
( 3) 特别适合于在软土地基中采用
在深厚软土地基中土压力较大, 对于内支撑支护的支撑结构来说, 仅要相应的加大段面以提高其承载力。而对锚拉式结构来说, 除荷载加大之外, 还因为土质软, 要数量更多、 要求更高的锚杆才能达到支护的目的。从这意义上来说内支撑式支护特别适合于软土基坑使用。
( 4) 在一定的条件下具备缩短工期的潜力
支撑构件能够一次性开挖浇筑成行。当各种条件具备时, 能够实行机械化开挖, 包括支撑下方的土体在内。如能加厚开挖分层, 施工占用的工期是很短的。

4 设计计算与验算
4.1 土钉墙设计计算与验算
4.1.1 土钉内力计算
每层土钉所受到的最大拉力或设计内力N,

式中: —土钉倾角
—土钉长度中点处侧压力
—土钉长度中点处由支护土体自重产生的侧向土压力
—地表均布荷载引起的侧压力
土层性能相差较大, 分为3层分别计算:
第1层土压力:

因此该层土按粘土计算。
= =18

=
=79.10

式中: —土的重度
—基坑深度
—主动土压力系数
第2层土压力:

因此该层土按粘土计算
= =18.69

第3层土压力:

因此该层土按粘土计算
= =15.66
=

土钉间距取1m。即
=90.7
4.1.2 计算土钉直径

式中: —土钉的局部稳定性安全系数, 一般取1.5;
—钢筋抗拉设计值
—土钉的设计内力
—土钉钢筋直径
—钢筋抗拉标准值
, 钢筋抗拉强度设计值:

因此选取的Ⅱ级钢筋。
4.1.3 土钉长度计算

表 2各层土丁的自由段长度计算
土钉序号
高程(m)
土钉内力
N(kN)
有效长度
L(m)
极限抗拔力
土钉全长
安全系数
T1
1.0
90.7
7.2
145.96
12
1.61
T2
2.0
90.7
8
162.17
12
1.79
T3
3.0
90.7
8.5
172.31
12
1.9
T4
4.0
90.7
10
150.72
13
1.66
T5
5.0
90.7
10.7
161.27
13
1.78
T6
6.0
90.7
11.5
173.32
14
1.91
T7
7.0
90.7
14.5
136.6
15
1.51
KN
KN

4.1.4 抗滑稳定验算
墙宽取为7米,墙底部土
抗滑力
土压力引起水平推力为各道土钉拉力之和
抗滑稳定安全系数
4.1.5 抗倾覆稳定验算
抗倾覆力矩即土的自重平衡力矩

倾覆力矩
抗倾覆稳定安全系数
4.1.6 面层设计
面层实为支撑于土钉上的无梁连续板。面层厚100mm,土钉间距即为面层跨距.
作用于第一层土上的荷载:

作用于第二层土上的荷载

作用于第三层土的荷载

各部分平均值

钉上带土钉作用处弯矩
跨中弯矩
跨中带支座处
跨中带跨中处
经计算选配土钉连接适当加强
连接处计算
钢筋网片 固定钢筋为, 长为400mm,焊接在土钉上。
其连接的安全系数为

式中 —锚固件的长度取, 。
F—喷射混凝土抗剪强度;
T—喷射混凝土厚度T=100mm;
—作用于锚头上的主动土压力。

4.2 水泥土挡墙支护设计与验算
4.2.1 水泥土挡墙的嵌固深度
按极限承载力法计算抗隆起稳定确定嵌固深度
极限平衡条件:
和
整理可得
式中: —按极限平衡状态下计算的水泥土墙嵌固深度;
—地面超载;
—土层平均重度;
—基坑开挖深度;
—嵌固端下部土层土的黏聚力;
—嵌固端下部土层土的内摩擦角;

取嵌固深度为3米。
4.2.2 水泥土墙结构的宽度
倾覆力矩
抗倾覆力矩
由化简的
式中: —基坑外侧主动土压力合力:
—基坑内侧被动土压力合力:
—主动土压力合力作用点到水泥土墙的距离
—被动土压力合力作用点到水泥土墙的距离
—水泥土墙的平均重度。
《建筑基坑支护技术规程》推荐经验公式

可取墙厚为3.5米。
4.2.3 抗隆起计算

图1 隆起简图
承载力系数:

参考《深基坑工程》, 采用经验公式
4.2.4 水泥土挡墙水平位移计算

=
=18.7mm, 5‰=42.5mm, 符合工程要求
式中: —墙顶水平位移计算值
L—基坑最大边长
—施工质量系数, 取0.8—1.5
—基坑开挖深度
D—墙体插入基坑以下深度
B—水泥土墙体宽度
4.3 排桩内支撑设计计算与验算
取C=0, 。 ,
, , h=7.3m.
计算如简图所示假定A点铰接无移动, 灌注桩埋在地下亦无移动, 自由端因较浅不作固端, 按地下简支计算。
4.3.1 求桩的埋入地下的深度

图2 计算简图

先在A点取矩, 令=0, 埋入深度为x,得

简化后得式

代入数可得

解得 m
4.3.2 内支撑力计算

X已求出, 能够令, 求。即:

得

4.3.3 求最大弯距
最大弯距应在剪力为零处, 从桩顶往下Y处剪力为0, 则
解y的二次式

m

4.3.4 排桩的布置设计
钻孔灌注桩的直径为混凝土为C25受力钢筋用Ⅱ级钢筋,综合安全系数k=1.4.将直径800mm的圆形体化为宽1000mm墙厚为h的墙体.
取墙后h=783mm
钻孔桩的构造配筋
桩径 桩中心距1.5m,采用双面对称配筋,总面积
选取16,灌注装周边均匀配置,保护层厚取50mm,则间距为137mm,箍筋按构造配置,螺旋箍筋.
4.3.5 内支撑设计
本基坑开挖的面积比较大, 约3150平方米, 近似的矩形, 因此采用环形工字钢支撑。

因此选取型号为的工字钢。
4.3.6 抗倾覆稳定性验算
抗倾覆安全系数:

Mp———被动土压力及锚杆力对桩底的弯矩, 其中锚杆力由等值梁法求得;
Ma———主动土压力对桩底的弯矩;

Ks = 1.695 >1.200, 满足规范要求。
4.3.7 抗隆起验算
Prandtl(普朗德尔)公式(Ks > 1.1～1.2), 注: 安全系数取自《建筑基坑工程技术规范》YB 9258-97(冶金部):

式中: ——坑外地表至支护墙底各土层天然重度加权平均值();
——坑内开挖面以下至支护墙底各土层天然重度加权平均值();
C——支护墙底处的地基粘聚力(KN/);
H——基坑开挖深度(m);
D——墙体入土深度(m);
——地基土承载力系数.采用下式计算

= 1.27 >1.1, 满足规范要求。
4.3.8 抗管涌验算
抗管涌稳定安全系数(K > 1.5):
_
£
_
1
.
5
_
g
_
0
_
h
_
'
_
g
_
w
_
(
_
)
_
+
_
h
_
'
_
2
_
D
_
g
_
'

式中: γ0———侧壁重要性系数;
γ'———土的有效重度(kN/m3);
γw———地下水重度(kN/m3);
h'———地下水位至基坑底的距离(m);
D———桩(墙)入土深度(m);
K = 1.768 > 1.5, 满足规范要求。

5、 工程造价分析
5.1 土钉墙预算
5.1.1 工程量计算
土钉直径, 基坑开挖线周长232m, 水平间距1m。
土钉所用钢筋: m
钢筋重量[10]:
面层: 面层配筋
横向钢筋长度:
横向钢筋长度:
钢筋重量:
混凝土支护面积:
5.1.2 分项工程费用
喷射混凝土支护面层费用见表3
表3喷射混凝土支护面层计算表
定额号
工程名称
单 位
人工单价( 元)
材料单价( 元)
机械单价( 元)
合 计( 元)
2-50
喷射混凝土支护厚
80mm

23.62
63.01
19.16

2-51
喷 射混凝土支护每增10mm

1.55
2.77
0.45

喷射混凝土支护厚100mm

26.72
68.55
20.06

工程量
喷射混凝土支护面层

人工费
材料费
机械费

1693.6

45252.99
116096.28
33973.62
195322.88

面层钢筋网费用见表4
表4 面层钢筋网费
定额号
工程名称
单 位
人工单价( 元)
材料单价( 元)
机械单价( 元)

8-4
冷轧带肋钢筋网片
T
135.81
3307.52
4.54

工程量
工程名称

人工费
材料费
机械费
合 计( 元)
4.4
面层钢筋网
T
597.56
14553.088
19.976
15170.62
土钉钢筋费用见表5
表5面层钢筋网费
定额号
工程名称
单 位
人工单价( 元)
材料单价( 元)
机械单价( 元)

8-2
钢筋以外
T
171.52
2680.43
3.76

工程量
工程名称

人工费
材料费
机械费
合 计( 元)
62.57
土钉钢筋
T
10732
167714.505
235.3
178681

土钉费用见表6
表6面层钢筋网费
定额号
工程名称
单 位
人工单价( 元)
材料单价( 元)
机械单价( 元)

2-52
喷射混凝土支护
土钉
m
3.01
22.11
2.97

工程量
工程名称

人工费
材料费
机械费
合 计( 元)
21112
喷射混凝土支护
土钉
m
63547.12
466786.32
62702.64
593036.08
5.1.3 工程费用计算
工程直接费
工程间接费:
施工现场管理费＝直接成本×3％＝29466元
施工单位管理费＝直接成本×5％＝49111元
工程间接费＝29466+49111＝78576元
总成本＝直接成本＋间接成本＝982210+78576＝1060786元
企业利润＝总成本×4％＝42431元
税金＝总成本×3.91％＝41476元
劳动保险基金＝总成本×1％＝10607元
工程总费用＝1155300元( 具体表7)
表7工程费用表
序 号
费用名称
费 用( 元)
1
工程直接费
982210
2
工程间接费
78576
3
上缴税金
42431
4
企业利润
41476
5
劳动保险费
10607
合 计

1155300
5.2 水泥土挡墙预算水泥土墙总用浆量:
232/0.4×3×2.16＋232/2.4×2×2.16＝4176
水泥砂浆费用表见表8
表8 水泥砂浆费用表
定额编号
名 称
单 位
预算价格( 元)
工程量
价格( 元)
81003
1: 1水泥砂浆

327.74
4176
1368642.24

此费用相对与土钉已很高, 其它分项工程费用无需计算已经能够比较工程造价, 固不做计算。

5.3 排桩内支撑预算
5.3.1 钢筋混凝土用量计算
混凝土的方量:
钢筋: 154/1×12×12.25=32928m,
重量
12.25/3×3.14×0.8×224/1=2297.64m

12.25/2×3.14×0.8×232/1=3446.46m

冠梁:=12.25×232=2774m,

(0.4×2+0.8×2)×232/0.2=2688m

体积=232×0.8×0.6=107.52 腰梁=232×2=464m
5.3.2 分项工程费用:
表9 的钢筋工程
定额编号
工程名称
单位
人工单价(元)
材料单价(元)
机械单价(元)
合计(元)
8-1
以内的钢筋
t
183.97
2644.59
3.73

工程量

人工费(元)
材料费(元)
机械费(元)

1.61

t
294.63
4257.79
6.0
4558.42
表10 桩顶冠梁工程
定额编号
工程名称
单位
人工单价(元)
材料单价(元)
机械单价(元)
合计(元)
2-73
桩顶冠梁
m3
112.30
448.69

工程量

人工费(元)
材料费(元)
机械费(元)

107.52

m3
12074.5
48243.15

60317.65

表11 钢腰梁的费用
定额编号
工程名称
单位
人工单价(元)
材料单价(元)
机械单价(元)
合计(元)
2-55
钢腰梁
m
27.34
430.41
15.71

工程量

人工费(元)
材料费(元)
机械费(元)

464

m
12248.32
192823.68
7038.08
212110.08

表12 钻孔灌注桩的混凝土浇注
定额编号
工程名称
单位
人工单价(元)
材料单价(元)
机械单价(元)
合计(元)
6-6
浇注混凝土,预拌
m3
12.78
294.15
4.36

工程量

人工费(元)
材料费(元)
机械费(元)

947.78

m3
17618.38
405512.25
6010.65
295034.4
5.3.3 工程费用计算
工程直接成本
=44577.63+118758.35+4558.42+299621.1+60317.65+212110.08+295034.4=1034977.63
施工现场管理费=直接成本×=31049.53元;
施工单位管理费=直接成本×=51748.86元;
工程间接费:31049.53+51748.86=82798元
总成本=直接费+间接费=1117775元;
企业利润=总成本×=50504.44元;
税金=总成本×=49368.1元;
劳动保险基金=总成本×=12621元.
表13 工程费用总表
序 号
费用名称
费 用(元)
1
工程直接费
1034977
2
工程间接费
82798
3
税 金
49368.1
4
企业利润
50504.44
5
劳动保险基金
12621
合 计

1230268
5.4 方案的选取
方案选取是经过经济, 工程安全性, 技术可行性等方面进行比较, 选出经济, 安全的, 适合本工程实际情况的支护方案。
经过经济比较, 土钉和排桩支护更具经济性, 选择土钉支护本工程时, 由于地质条件土层较松软的情况下, 需采用超前支护措施, 工程造价相对必然要提高, 而排桩支护对与本工程相对比较合适, 稳定, 经济。

6、 对最优方案进行优化设计
本工程基坑挖深7.3m,采用φ800@1000钻孔灌注桩, 嵌固长度6.5m, 桩距为1m, 桩顶设1200×500压顶梁, 梁顶相对标高-3.85m, 梁顶标高处设1.1m宽平台, 平台至现地面按1: 1坡度放坡, 在地面以下1m、 2m、 3m处分别设长度为6m、 9m、 9m的土钉, 土钉倾角为10°, 水平间距为1.2m坡面采用100厚C20混泥土护面, 混泥土内配φ6.5@200双向钢筋网。
根据勘查报告可得出土的重度γ=18.7kN/m3, c=17.1kPa, 。
6.1 桩的入土深度

图3 悬臂桩计算简图
根据《深基坑工程设计施工手册》, 对本工程进行设计。

式中: ——主动土压力系数;
——被动土压力系数;
——主动土压力(kPa);
——被动土压力(kPa);
——第i层土的重度;
——第i层土的厚度;
主动土压力系数
被动土压力系数

内力计算用相当梁法进行计算,考虑桩墙与土体间摩擦力对被动土压力系数进行修正.
墙前
墙后
基坑底面到水土压力为O点的距离:

由 得

由 即

解得
设最大弯矩所在截面距地表为x,则

图4 相当梁计算简图

令 即
解得 x=2.6

求插入深度

6.2 灌注桩截面设计
钻孔灌注桩的直径为混凝土为C25受力钢筋用Ⅱ级钢筋,综合安全系数k=1.4.将直径800mm的圆形体化为宽1000mm墙厚为h的墙体.
取墙后h=783mm
钻孔桩的构造配筋
桩径 桩中心距1.5m,采用双面对称配筋,总面积
选取16,灌注装周边均匀配置,保护层厚取50mm,则间距为137mm,箍筋按构造配置,螺旋箍筋.
6.3 内支撑设计
本基坑开挖的面积比较大, 约3150平方米, 近似的矩形, 因此采用环形工字钢支撑。

因此选取型号为的工字钢。
6.4 稳定性验算
6.4.1 抗倾覆稳定性验算
抗倾覆安全系数:

Mp———被动土压力及锚杆力对桩底的弯矩, 其中锚杆力由等值梁法求得;
Ma———主动土压力对桩底的弯矩;

Ks = 1.695 >1.200, 满足规范要求。
6.4.2 抗隆起验算
Prandtl(普朗德尔)公式(Ks > 1.1～1.2), 注: 安全系数取自《建筑基坑工程技术规范》YB 9258-97(冶金部):

式中: ——坑外地表至支护墙底各土层天然重度加权平均值();
——坑内开挖面以下至支护墙底各土层天然重度加权平均值();
C——支护墙底处的地基粘聚力(KN/);
q——坑外地面荷载(kPa);
H——基坑开挖深度(m);
D——墙体入土深度(m);
——地基土承载力系数.采用下式计算

Ks = 2.239 > 1.1, 满足规范要求。
Terzaghi(太沙基)公式(Ks > 1.15～1.25), 注: 安全系数取自《建筑基坑工程技术规范》YB 9258-97(冶金部):

Ks = 2.548 >1.15, 满足规范要求。
6.4.3 隆起量的计算
注意: 按以下公式计算的隆起量, 如果为负值, 按0处理!

式中: δ———基坑底面向上位移(mm);
n———从基坑顶面到基坑底面处的土层层数;
———第i层土的重度(kN/m3);
地下水位以上取土的天然重度(kN/m3); 地下水位以下取土的饱和重度(kN/m3);
———第i层土的厚度(m);
q———基坑顶面的地面超载(kPa);
D———桩(墙)的嵌入长度(m);
H———基坑的开挖深度(m);
c———桩(墙)底面处土层的粘聚力(kPa);
φ———桩(墙)底面处土层的内摩擦角(度);
r———桩(墙)顶面到底处各土层的加权平均重度(kN/m3);

δ = 17(mm)
6.4.4 抗管涌验算
抗管涌稳定安全系数(K > 1.5):

式中: γ0———侧壁重要性系数;
γ'———土的有效重度(kN/m3);
γw———地下水重度(kN/m3);
h'———地下水位至基坑底的距离(m);
D———桩(墙)入土深度(m);
K = 1.768 > 1.5, 满足规范要求。

7、 施工组织设计
7.1 施工准备
在基础施工前,由总包方项目经理部主持施工准备会议,听取基础施工项目经理部对整个工程的施工准备计划,该计划主要反映开工前、 施工中必须做的有关工作,内容如下:
1.技术准备;熟悉、 审查施工图纸.
2.施工现场准备工作:地下各种管线及障碍物的勘测定位; 施工现场平整;测量放线;临时道路;临时供水、 供电等管线的铺设; 临时设施的塔设; 现场照明设备的安装.
3.劳动组织准备:建立各施工部的管理组织,集结施工力量、 组织劳动力进场,作好施工人员入场教育工作.
4.材料机械准备:根据相关的设计图纸和施工预算,编制详细的材料机械设备需要量计划;签定材料供应合同;确定材料运输方案和计划;组织材料按计划进场和保管
7.2 施工顺序:见图3
7.3 土钉墙施工工艺顺序
1．定位方线: 孔位水平和竖向误差均不大于100mm; 另外, 每完成3层支护后, 应对边坡斜率和基坑宽度进行测量, 以保证坡脚不吃建筑物外皮并留有一定的施工作业空间。
2．成孔: 遇障碍物时, 倾角在3°～13°之间适当调整。
3．安设土钉: 在土钉上每隔2m焊接一组用φ8mm钢筋制作的对中支架, 以确保土钉位于
钉孔中央, 注浆管用铁丝绑在距土钉底部250～500mm处, 成孔后及时插入土钉及注浆管。
4．注浆: 浆体用水泥浆, 425普通硅酸盐水泥, 水灰比0.5, 掺入比0.5‰三乙醇胺早强剂, 注浆采用VBJ—3型挤压式灰浆机, 注浆时再孔口部位设置止浆塞。在注浆过程中, 边注浆边将注浆管向外抽出, 并始终保持注浆管出口埋与水泥浆体内, 代浆液满溢后, 重新载孔口进行封堵后及时进行压力注浆, 一面在迅速封堵土钉孔口。
图5 施工顺序图
5．挂钢筋网: 钢筋网作用a 防止或减少喷射混凝土面层的收缩裂缝; b 混凝土面层应力均匀分布, 提高土钉墙的整体性和抗震性; c 增加混凝土面层的抗坚强度。
钢筋铺好后, 在土钉处焊上制作好的井字连接钢筋架, 井字架尺寸 300mm×300mm,压住纵横方向至少3根钢筋网的钢筋。
6. 喷射混泥土:是将水泥, 砂, 石按一定比例混合成干拌合料, 装入喷射机, 用压缩空气将其推支喷嘴处与水混合, 以一定的压力和距离喷射, 短时间内粘结于被支护结构表面上的一种新型混凝土支护结构。
喷射混凝土具有粘结力强, 密度大, 抗渗透性能好, 强度高, 能填充裂隙与凹穴以及防止坡面风化等优点。
本工程混凝土配合比采用, 水泥: 砂: 石为1: 2: 2。采用325#号硅酸盐水泥, 中砂及粒径
为10mm 的碎石, 水灰比不大于0.45, 经过外加剂( 减水剂和速凝剂) 来调节所需的工作度和早强时间, 混凝土的初凝时间分别控制在5min 和10min 左右。
掺入外加剂的优点: a 加速混凝土的凝结硬化, 提高早期强度, 为下一层开挖创造条件。本工程的喷射混凝土, 终凝时间10min左右, 2h后即有强度, 24h强度达到5～6MPa, 便可开挖下一层支护工作面, 4d即可达到28d强度的70%左右;b 减少了混凝土的回弹; c 能够增大一次混凝土喷射厚度。
7.4 钻孔灌注桩施工工艺
根据场地地层条件, 拟采用长螺旋钻机压灌混凝土后插钢筋笼成桩工艺, 具体工艺流程如下:
定桩位

钢筋进场

钻机就位

运送混泥土
钻 孔
钢筋加工

至混凝土泵
钢筋笼焊接

振捣下放钢筋笼
钢筋笼验收
制作试块

验笼顶标高

成桩完毕

图6 工艺流程图
1)定桩位: 依据甲方提供的基础结构线, 进行测量放线定位, 并经甲方及监理验收合格。
2)钻机就位、 对孔位: 对孔位时, 应在测量人员控制下进行, 以保证其垂直度。钻机就位时, 须将路基垫平填实, 钻机按指定位置就位, 并须在技术人员指导下, 调整螺旋钻杆的垂直度。对孔位时, 圆桩采用十字交叉法对中孔位。在对完孔位后, 操作手启动定位系统。对中孔位后, 钻机不得移位, 大小臂也不得随意起降。
3)钻孔: 第一根桩施工时, 要慢速运转, 掌握地层对钻机的影响情况, 以确定在该地层条件下的钻进参数。
4)钢筋笼制作: 根据设计, 计算箍筋用料长度、 主筋分布段长度, 将所需钢筋调直后用切割机成批切好备用。由于切断待焊的主筋、 箍筋、 绕筋的规格尺寸不尽相同, 注意分别摆放, 防止错用。在钢筋圈制作台上制作箍筋并按要求焊接。将支撑架按2--3m的间距摆放在同一水平面上对准中心线, 然后将配好定长的主筋平直摆放在焊接支撑架上。将箍筋按设计要求套入主筋( 也可将主筋套入箍筋内) 并保持与主筋垂直, 进行点焊或绑扎。箍筋与主筋焊好或绑扎后, 将绕筋按规定间距绕于其上, 用细铁丝绑扎并间隔点焊固定。焊接或绑扎钢筋笼保护层钢筋环或混凝土垫块。将制作好的钢筋笼稳固放置在平整的地面上, 防止变形。
5)钢筋笼起吊: 起吊钢筋笼采用扁担起吊法, 起吊点在钢筋笼上部箍筋与主筋连接处, 且吊点对称。
6)振捣下放钢筋笼: 在下放过程中, 派专人监督施工吊放钢筋笼入孔时, 配筋多面放在基槽内侧, 采用2T振捣器将钢筋笼振捣至设计标高。下放钢筋笼时, 技术人员必须在场指导, 采用水平仪控制钢筋笼的桩顶标高。
7)灌注对混凝土的要求:
该工程使用商品混凝土, 要求混凝土坍落度为18-20cm; 混泥土强度C25。
7.4.1 护坡桩质量标准如表14
7.5 桩顶冠梁施工工艺
1.工艺流程如下图:
凿桩头
放线定位
钢筋绑扎
支 模 板
浇 砼
振 捣
养 护
拆 模

图7 冠梁施工工艺流程图
2. 凿桩头: 根据设计要求定出桩顶标高并作出标记,将桩头凿到设计要求。
3. 放线定位: 绑扎前, 根据设计要求定出梁顶标高线, 作出标记。
4. 钢筋绑扎: 绑扎钢筋前, 应将桩头的浮土清理干净, 以防接桩处强度不足。按要求将主筋摆好并保持水平, 然后将箍筋按设计要求套入主筋( 也可将主筋套入箍筋内) 并保持与主筋垂直, 进行点焊或绑扎。绑扎结束后, 对准标志线, 进行整体调整并加以固定。
表14 护坡桩质量标准表
内容
标准
砼强度
C25
桩位偏差
±10mm
孔位偏差
±20 mm
孔距偏差
±100mm
梁中心偏差
±10mm
钢筋保护层
≥30mm
主筋间距
±10mm
箍筋间距
±10mm
笼顶标高
±10mm
桩垂直度
<1%
注: 未尽事项要严格执行《砼加工工程施工及验收规范》及《建筑桩基技术规范》
5. 支模板: 按要求施工, 模板组装前先清除表面的油污, 然后涂油。支模时, 要保证钢筋保护层的厚度达到要求, 以防露筋。模板组装完后, 对准标志线, 进行整体调整并加以固定。
6. 浇注混泥土: 浇注混泥土前再次清理桩头处的浮土, 应有专人检查梁顶标高, 经技术部门及监理验收符合要求后方可进行浇灌。
7. 振捣: 分段浇注并用振捣棒振捣均匀, 振捣时间不得少于3分钟。
8. 养护: 按有关规定进行养护。
9. 拆模: 当达到强度要求后, 拆除模板。
10. 质量标准: 应满足设计要求及《钢筋混泥土结构施工规范》, 《砌体结构施工规范》。
7.6 桩间护壁施工工艺
7.6.1 施工工艺流程见下图8