桩基支护降水培训.pptx

目 录一、桩基材料的发展历程二、桩基成桩工艺的发展历程三、基坑支护降水技术历程四、支护在建筑业的发展历程五、基坑支护结构设计的分类六、施工设备的选择七、基坑降水技术八、基坑常见问题分析九、桩基、支护、降水的边界条件十、相关的规范及标准一、桩基材料的发展历程 早在新石器时代，人类在湖泊沼泽地里，栽木搭台作为水上住所，汉朝已有木桩修桥。19世纪20年代，开始使用铸铁板桩修筑围堰和码头。美国出现各种形式的型钢。20世纪初钢筋混凝土预制构件问世后，才出现厂制和现场预制钢筋混凝土桩。我国50年代开始生产预制钢筋混凝土桩，逐渐产生就地灌注混凝土桩。50年代-60年代我国铁路和公路桥梁大量采用钻孔灌注混凝土桩。至今钢筋混凝土桩在建筑行业得到广泛运用。二、桩基成桩工艺的发展历程 最早采用打入桩，打入的工艺从手锤到自由落锤，然后发展到蒸汽驱动，才有驱动和压缩空气为动力的各种桩机。另外还发展电动震动打桩机和静力压桩机。随着就地灌装桩，钻孔机械业不断改进。如使用于地下水位以上的长、短螺旋钻孔机，使用于不同地层的各种正反循环钻孔机。目前成桩工艺还在不断发展中。三、基坑支护降水技术历程 随着社会的迅速发展，国民经济水平有了显著的提高。国家、城市建设投入加大，城市化进程加快，为了节约有限的土地空间，建设了许多高层建筑物。在这些以及其他类似的大型工程中深基坑得到非常广泛的应用，深基坑施工技术也得到了很大的发展提高。远古时代采用放坡开挖和简易木桩围护来维护深坑，人类土木工程的频繁活动促进了基坑工程的发展，到现在各种深基坑的支护技术也应运而生。四、支护在建筑业的发展历程远古时代采用放坡开挖和简易木桩围护来维护深坑。19世纪初期，随着钢材的大量应用，铸铁板桩运用到基坑支护中。20世纪初钢筋混凝土预制构件问世后，人类土木工程的频繁活动促进了基坑工程的发展，到现在各种深基坑的支护技术也应运而生，例如排桩、地下连续墙、水泥土墙、土钉墙、逆作拱墙等。五、基坑支护结构设计的分类一、放坡开挖、坡面保护与坡体加固二、土钉支护与锚喷支护三、水泥土重力式挡土结构四、桩墙支护结构五、围筒式支护结构六、锚杆七、内支撑根据基坑支护形式分成以下几类：根据基坑支护形式分成以下几类：一、放坡开挖、坡面保护与坡体加固当场地地层条件、水文地质条件及周边环境条件许可时，基坑施工可采用放坡开挖的方法。针对不同地质条件，为保证边坡安全放坡边坡坡率有要求：土质边坡坡率允许值边坡土体类别状态坡率允许值（高宽比）坡高小于5m坡高5-10m碎石土密实1:0.35-1:0.51:0.5-1:0.75中密1:0.5-1:0.751:0.75-1:1.00稍密1:0.75-1:1.001:1.00-1:1.25黏性土坚硬1:0.75-1:1.01:1.0-1:1.25硬塑1:1.0-1:1.251:1.25-1:1.5岩质边坡坡率允许值边坡土体类别状态坡率允许值（高宽比）H8m8mH15m8mH50%的土层、相对密实度Dr0.3的土层、淤泥和淤泥质土层，未经处理不宜作为土层锚杆锚固段。七、内支撑 作用在围护墙上的水土压力可以由坑外设置的土层锚杆平衡也可由内支撑有效地传递和平衡，深基坑开挖中采用内支撑系统的围护方式已得到广泛的应用，特别对于软土地区基坑面积大、开挖深度深的情况，内支撑系统由于具有无需占用基坑外侧地下空间资源、可提高整个围护体系的整体强度和刚度以及可有效控制基坑变形的特点而得到了大量的应用。钢筋混凝土内支撑实景 钢管内支撑实景根据不同的条件内支撑可选用斜支撑或水平支撑。斜支撑一般为单层，至少不超过两层；水平支撑可以是单层，也可以使多层。内支撑结构各构件可采用钢结构或钢筋混凝土结构，也可采用混合结构。在基坑支护实践过程中，产生了多种支护形式相互配合交叉的支护方式，常见的有：（1）土钉墙+锚杆（又称为复合土钉墙）：土钉墙和锚杆同时作用于土体，能够有效的控制边坡土体的位移，这种方式主要针对的是土质情况相对好，且深度一般在10m以内的基坑。（2）土钉墙+护坡桩+锚杆：这种支护方式主要是针对基坑深度在10m以上的基坑做的设计，上部土钉墙，下部采用护坡桩+锚杆，同时上部土钉墙要求相应的土质情况能够适宜于土钉墙的条件。（3）护坡桩+内支撑、地下连续墙+锚杆、等等都在实际应用过程中得到很好的配合。根据太原万达广场相关的地质资料和当地的施工经验，采取护坡桩+锚杆进行支护，安全性能够得到保证。六、施工设备的选择桩基础施工机具的选择有一下几种：循环钻机、螺旋钻机、旋挖钻机及冲击钻冲击成孔：冲击成孔施工法是采用冲击式钻机或卷扬机带动一定重量的冲击钻头，使钻头提升至一定的高度，然后瞬时施放，使钻头自由降落，利用冲击动能冲挤土层或破碎岩层形成桩孔，再用反循环法或掏渣筒等其他方法将砖渣或岩屑排出。每次冲击之后，冲击钻头在钢丝绳转向装置带动下转动一定的角度，从而使桩孔得到规则的圆形断面。此法适用于砂土层和碎石土层、卵石砾石层、裂隙发育或岩溶发育的岩层，而遇到一般回转钻进和其他钻进方法难以施工的卵石砾石层或岩层时，选用冲击成孔施工法，常能达到满意的结果。冲击钻的优点有：1、设备比较简单，操作灵活方便，钻进系数容易掌握，机械故障少；2、用冲击方法破碎岩土尤其是破碎有裂隙的坚硬岩土和大的卵砾石所消耗的功率小，破碎效果好；3、在含有较大卵石和砾石层中成孔，与其它工法比较有其自身的优势，即成孔的可能性较大；4、钻进过程中，只有提升钻具时才需要动力，钻具自由下落冲击岩土，不消耗动力，因此能耗小，和回转钻相比，当设备功率相同时，冲击钻能施工较大直径的桩孔；5、排渣如不是反循环法，则孔内泥浆用量少，消耗小。缺陷主要有：1、由于利用钢丝绳牵引冲击钻头进行冲击钻进，钢丝绳经常要磨损替换，消耗量大；2、操作全凭经验，无成熟可靠的施工过程的监测手段，容易发生桩孔不规则情况；3、会发生卡钻和掉钻等事故；4、大部分作业时间消耗在提放钻头和排渣土，随着钻孔的加深，排渣时间和孔底清渣时间均会增加，钻进效率较低。旋挖钻机：旋挖成孔灌注桩的成孔设备是特制的斗筒式钻头或短螺旋钻头，前者是利用大有斗筒式钻头的钻杆旋转机本身的自重，将切削的土屑“刮入”斗筒内，提升斗筒至孔外，借助斗筒的特殊机构卸土，重复上述过程形成桩孔。后者通过螺旋钻头钻进，土进入螺纹中，将钻头提出孔口后，反向旋转，将土甩出而成孔。斗筒式钻孔灌注桩直径为600-3000mm，深度可达70-80m，适用于软硬不同的土层。这类钻孔桩的施工速度快，质量容易保证，施工现场较为文明。斗筒式钻头成孔可以用套管护壁，也可用泥浆护壁，当然此时的泥浆无需循环，有时也称“静态泥浆”，如土质较好，可以自立，则也可不用护壁措施成孔。斗筒式钻头成孔优点如下：1、振动和噪音都较低；2、成孔速度快，尤其当在砂质土内成孔，斗筒取土及卸土都较容易；3、机械设备较简单、方便，仅需一台自行式吊机，装在吊机上的转盘、钻杆及斗筒式钻头，这些都可预先组装在一起，到工地后，设备自行走至桩位即可开钻；4、垂直度、孔径、标高及孔底虚土等均能较好控制，对确保工程质量是有利的。不足之处：1、对粘性较高的粘性土，成孔速率不高，主要是粘性土吸附在斗筒周壁，不易卸下，往往需加振动或用人工才能清出斗筒；2、斗筒底板的开启机构，常发生故障，有时需配专人开启底门，做不到驾驶员单人操作；3、砂卵石层中钻进也有困难；4、设备的关键部位（如液控、智控部分）大多依靠进口，自主知识产权的智控、液控系统价格也较昂贵，施工成本与其它成孔方法相比较高。长螺旋钻机：长螺旋钻孔管内泵压灌注成桩工艺是由长螺旋钻机、混凝土泵和强制式混凝土搅拌机组成的完整的施工体系，已被广泛应用于桩基础施工中。目前该工艺施工桩长一般为30m左右，钢筋笼插入长度国内一般不大于20m。长螺旋钻孔管内泵压灌注成桩工艺具有如下优点：1、振动与噪声都较小，在闹市区施工干扰较小；2、成孔制桩时不产生振动，避免施工时对相邻桩产生不良影响；3、成孔穿透能力强，可穿透硬土层，诸如砂层、圆砾层和粒径不大于60mm的卵石层；4、成孔精度较高，只要桩架的导向杆垂直，钻杆有一定刚度，成孔的垂直度就容易保证，孔径变化也不会太大，灌注的混凝土量能够满足设计要求，超灌量不会很大，欠灌也不会发生；5、施工效率高，成孔速度快，干作业时，用长螺旋成孔，一个直径为400mm、深15m的孔，从开钻至成孔结束，一般15min便可完成。这种工艺也有其不足之处：1、留存于孔底的残土较难处理，要彻底清除必须配以专用机具，又增加了施工难度和成本；2、因设备的能力有限，尤其国产设备，电动机功率不高，对长螺旋钻的成孔直径和深度均有影响。目前，直径最大只能到600-800mm，深度30m左右，因而桩的承载力不会很高；3、螺旋钻成孔适用于干作业施工，此时，功效、质量、成本等都有优势，但对地质条件有一定局限性。对地下水位较低的粘性土、砂质土及粒径不大的砂卵石层是适用的，而对地下水位较高的淤泥质粘土层、粉土、砂质土层较难适应，对块石填充层、大粒径砂卵石层，用螺旋钻成孔也有难度循环钻机：正、反循环钻成孔均用泥浆护壁，所区别在于正循环成孔时，泥浆及渣土自孔口溢出，依靠重力流入沉淀池，也可借助泥浆泵将就近池内的浆泵送至更远的沉淀池内。重新稀释后的泥浆再注入孔内以维持孔内泥浆面的标高。在天然土造浆成孔时，排出泥浆后，注入的是清水。反循环成孔时，泥浆从孔壁与钻杆间的孔隙注入，带渣土的泥浆由泵或空气（气举法排浆）经钻杆排出孔外，直至沉淀池，废浆经处理后，重新注入孔内使用。正循环钻工艺较简单，设备也不多，但其排浆方式的局限性，对土层的性质也有限制，适用于颗粒很细的粉砂、粘土，成孔深度30m左右，在饱和软土地区有60m以上的实绩。反循环成孔，对土层的适应性较强，从软土直至砂卵石层，甚至岩层。成孔深度在桥梁工程中已超过了100m。随着技术的不断进步，大口径灌注桩的应用越来越广，而用反循环成孔施工的灌注桩，口径之大远远超出了其它成孔工艺施工的灌注桩，国外已达到4.5m，而用类似工艺施工的矿井，其直径达7-8m。目前，用正、反循环钻成孔的灌注桩，几乎占了灌注桩的90%以上。由于大量的运用，质量事故最多的也是这类灌注桩。施工队伍的良莠不齐，质量管理过程控制的松紧不一，施工设备的优劣不同都是质量事故的根源。相信今后随着建筑市场逐渐正规化，科学技术的不断进步，质量管理水平日益提高，这类灌注桩的质量通病会趋于减少。一般反循环钻机成孔，适用的桩不长，对软粘土或砂性不强的，粒度不大的砂性粘土的地质条件适应性较好。桩本身为摩擦桩，建筑物对沉降要求不高。反循环则适用于长桩，端部承载要求较高的端承桩或摩擦端承桩，地质条件为砂层、砂卵石层及嵌岩桩，建筑物对沉降的要求较高。七、基坑降水技术基坑降水历史已愈百年。起初用竖井；随着工业发展而采用管井，30 年代采用双阀自冲式井点，以后又实行配套化，在建造大坝时已采用四层甚至五层轻型井点；50 年代，喷射井点加入到降水的行列。轻型井点和管井相配合，用管井作为下卧承压水层的减压降水井，也不乏其例。近年来，由于采用机械化连续挖土，常交叉采用轻型井点、喷射井点和管井。基坑水处理方法有集水明排、降水、截水、回灌等。集水明排：在坑内设置排水沟，将坑内水排入集水井,通过水泵将水抽排走达到降水目的。当基坑侧壁出现分层渗水时可按不同高程设置导水管、导水沟等构成明排系统。降水:降水井宜在基坑外缘采用封闭式布置，在地下水补给方向应适当加密当基坑面积较大开挖较深时也可在基坑内设置降水井，降水井的深度应根据含水层的埋藏分布和降水井的出水能力确定，设计降水深度在基坑范围内不宜小于基坑底部深度0.5m。截水：当地下含水层渗透性较强厚度较大时可采用止水帷幕，止水帷幕可采用水泥搅拌桩。在槽内布置打降水井抽排槽内水。回灌：当施工降水影响区域已有建筑物、构筑物和地下管线对地面沉降有严格要求和施工降水对地下水资源有较大影响时，可采用回灌。重点介绍一下降水井和止水帷幕降水井：降排水工程是岩土工程治理的主要内容之一，其主要作用如下：1、采用降排水措施能截住基坑外围地下水的补给源，能降低基坑开挖范围内的地下水位、防止基坑边坡坍塌、防止基坑出现流砂、管涌、土质液化、基底隆起等现象；2、减少边坡附近的水压和土压等侧压力，由于土内的孔隙水压力降低，在总应力不变的条件下，有效应力增长，土体固结，增加了土的抗剪强度，边坡的稳定性也相应得到提高；3、有利于边坡支护和基础施工；4、有利于施工安全；5、有利于提高工程质量和施工进度。实施降排水工程，在考虑降低和疏干基坑范围内地下水的同时，还必须考虑降排水对周围环境的不良影响，在编制降水方案时应对降水周边环境条件综合考虑、认真分析，当降水场区离已有建筑物很近时，要了解已有建筑物的基础埋深、基础类型，并在已有建筑物附近设置沉降观测点，观测建筑物是否因降排水产生沉降、管线是否产生位移，并制定相应的保护措施，必要时，可采取人工回灌的方法，尽量减少因降低地下水位带来的负面影响，较好的维护降水场区地下水均衡条件。人工降低地下水位的常用方法基本分为两类：基坑明沟降排水和井点降排水。一、基坑明沟降排水明沟降排水是从基坑四周开挖排水沟、四周设置集水井，直接从集水井中抽出地下水，从而达到降低地下水的目的。这种降排水方法设施简单，成本低，管理方便，设备的设置费用和保养管理费用较低，适用于疏干浅基坑的上层滞水。二、井点降排水方法井点降排水是利用带有过滤器的井管（或无过滤器只有滤料的井点）穿过降水目的层置于下部地层中，从管中抽取地下水，达到降低和疏干基坑中地下水的目的。近年来井点降排水明沟排水单级轻型井点降水双级轻型井点降水喷射井点降水管井井点降水辐射井点降水降压井点降水管井与轻型井点、轻型井点与喷射井点、管井与砂（砾）（越流）井点相结合等降排水方法，都非常成功的应用于渗透性强弱相间的含水层降排水项目中。各类井点降排水方法各有其特点，如何将井点降排水技术应用到基础工程和地下工程施工中，必须根据相应的工程场地情况，认真研究场地的岩土工程条件，结合工程特点综合考虑，选择优化的降排水方法。对于实施大型深基坑、大降深、大面积降排水时，必须考虑对降水场区已有建筑物的影响，当降水深度超过了这些建筑物基础埋深时，应分析计算降水引起的附加沉降导致周围道路、管线及已有建筑物产生位移、破坏的可能性，制定相应的补充措施。止水帷幕一、止水帷幕的作用截水（止水）工程的主体是止水帷幕，止水帷幕有其本身特有的作用：1、止水帷幕作为基坑的截水（止水）工程，可以减缓或避免工程降水引起的不良环境效应，如降水引起的地面沉降；2、在基坑开挖中可以减缓或避免地下水的渗透变形和渗透破坏，如流土、管涌、基坑突涌等；3、止水帷幕可以作为地下工程结构或基础工程的一部分，如地下连续墙等；4、可以再施工场地狭窄和环境条件苛刻的场地内施工，如邻近有高大的建（构）筑物和重要的市政工程，无工程降水条件等。二、止水帷幕施工技术帷幕体的施工技术有高压喷射注浆、深层搅拌、压力灌浆、射水成墙、钻孔连续灌注、地下连续墙技术等。止水帷幕可分为水平、竖向、竖向水平组合止水帷幕。目前，常 用于止水帷幕的施工方法有3种;深层搅拌桩:高压摆喷墙;旋喷桩。深层搅拌桩防水帷幕的优点是搅拌后水泥土不透水，施工速度快，造价低，但帷幕深度受限制，且桩体垂直度要求高，若偏差容易造成叉脚漏水。高压摆喷墙做止水帷幕能形成搭接良好的不透水墙，止水效果好.施工速度快，但造价略高于搅拌桩。旋喷桩做止水帷幕常作挡水兼封水用，但造价偏高，也存在垂直度偏差造成叉脚漏水的缺点。高压摆喷墙做止水帷幕是利用离压喷射注浆法做小角度摆动，边摆动边喷射边提升，形成小扇形状的连续固结墙体，以达到止水目的。按喷射管不同，高压喷射注浆法分为:单管法、双重管法、三重管法及多重管法。单管法只单独喷射一种水泥浆液或其他化学浆液:双重管法为同轴喷射浆液和压缩空气;三重管法为3根互不相通的钢管，按直径大小沿同一轴线套在一起，向土体中同时喷射高压水、压缩空气和水泥浆。上述3种方法均属半置换法，即压缩空气、高压水携带一部分土颗粒流出地面，余下的浆液和土混合搅拌凝固。多重管法为全置换法，它用真空泵从多重管中将泥浆全部抽出，再注以设计要求的浆液。基坑常见问题 本公司一直致力于基坑施工工作，积累了丰富的经验。常见的问题有如下几类：1、施工顺序2、土方开挖3、基坑保护措施4、信息化施工5、施工过程中地下水处理1、施工顺序：桩基、降水、支护施工往往形成交叉作业，在综合考虑后施工顺序可按照如下进行：先施工完所有混凝土灌注桩基础（包括基础桩和护坡桩）待这两种桩都施工完毕后，施工帷幕（双轴或者是三轴）帷幕桩基础施工完毕后施工坑内、坑外降水井最后开始开挖施工锚杆，这中间必须有效的避免由于施工导致的地下水的流动影响帷幕桩成桩效果。需要指（1）在降水井的设计中经常只设计坑内降水井，忽视坑外降水井的设置，在有承压水的地方，坑外降水井的设置也是非常有效的一个措施。（2）在帷幕桩施工过程中最忌讳的就是施工不连续导致桩跟桩之间连接不好，如果在条件不具备的情况下，不要冒然施工帷幕桩，只有在施工条件都具备的情况下，连续施工方可保证帷幕桩的整体效果。（2）土方开挖土方开挖应按照设计工况分层、分段进行，严禁超挖。发生异常情况时，应立即体质挖土，并应立即查清原因待采取相应措施后，方可继续开挖施工。土方开挖工程中特别是在冬季、夏季施工时，应根据天气变化，及时调整开挖方案，采取必要的安全、环境防护措施。需要注意的是：土方开挖的过程中对现有降水井、基坑维护结构的保护。在基坑外部设置的降水井可以考虑用虑管作为降水井管，但是在基坑内部涉及到土方开挖工作面上的降水井考虑到开挖对土体的扰动，基坑内部降水井井管的设置采用钢管作为井管比较适宜。基坑保护措施基坑周围地面应及时采取硬化和截水措施，防止雨水、生活用水等地面谁流入坑内。基坑如出现残留水，应采取插泄水管等措施有组织地疏导土层中的残留水。基坑底的渗漏水应及时排出，避免在基坑内长期积聚。开挖过程中应采取有效措施避免破坏和扰动支护结构、工程桩和槽底原状土。当采取机械开挖土方时，应在基坑底预留150mm-300mm厚的土层，由人工挖掘修整，以保持坑底土体原状结构。基坑在开挖和使用过程中，基坑周边行车和堆载应控制在设计荷载允许范围内，严禁超载。当基础结构完成厚，应及时对施工肥槽进行回填，采用分层夯实，以满足设计密实度的要求。信息化施工：基坑开挖过程中，应严格按照监测方案中的监测项目和监测频率进行监测，并对监测数据及时进行分析，指导施工，发现异常情况及时通报相关单位，一边采取措施，防止事故发生。要注意施工过程中对地质条件的验证和处理：当前的基坑工程勘察，存在一些非常现实但是有难以避免的问题，如：勘探点均按照一定的间距布置，复杂场地勘探点会密一些，但是不可能吧基坑研祥范围内的土层特性、地下水情况去哪不反映清楚；有时勘探点的布置收现场条件所限，不能完全布置在基坑工程的关键部位；勘察报告的准确性和真实性较差等等因此在基坑工程施工过程中一定要按照信息化施工，及时反馈相关情况，设计、施工必须密切配合。注意：（1）基坑设计范围内的土层时候曾经受过扰动。（2）基坑开挖后揭露的地层性状、地下水情况是否和勘察报告相符。根据现场实际情况及时进行调整和修改施工过程中地下水处理施工过程中要时刻注意地下水的动向，若发现土体中有谁，需要立即判断水害的来源：降水不力、土体自身的滞水、地下设施漏水、雨水或者施工用水等等。治理水害，必须查清水源，具体原因具体对待。一般有截断、排泄、疏导等措施。这些措施简单易行，针对不同的情况可采取一种或者同时采取几种。九、桩基、支护、降水的边界条件（1）红线；基坑开挖面与红线之间的距离一般都需要满足设置维护体的宽度要求，基坑支护结构不得超越红线，在拟建的地下结构外墙鱼围护体之间，为了进行模板架设一级防水层施工通常需要留设不少于0.8m的施工空间，因此在基坑周边围护体的选型，应满足地下结构外墙与红线之间的距离要求。（2）、建（构）物：当基坑邻近有建筑物、地铁隧道、地铁车站、地下车库、地下通道、地下商场、防汛墙、共同沟等建（构）物存在时，应查明其与基坑的平面和剖面关系，并获取这些建（构）物本身的有关资料如层高、基础埋深、结构形式、荷载情况、使用情况、对变形的敏感度等。（3）市政管线与道路：地下管线的种类很多，如：雨水管、污水管、上水管、煤气管、热水管道、店里管线、电话通讯电缆、广播电视电缆等。由于地下管线的保护要求多种多样，且有的地下管线年代已久，难以查清，担忧很易损坏，因此应与管道管理单位协商综合确定管线的容许变形量及监控实施方案；城市区域的基坑工程气周边常常邻近道路，一方面基坑开挖可能会对周边的道理产生影响，严重时会导致周边道路的破坏而产生严重的后果；另一方面邻近邻近道路的交通荷载也对基坑的变形产生影响，因此必须调查基坑周边的道路情况。调查的内容一般包括道路的性质、类型、与基坑的位置关系、路基与路面结构类型、交通流量、交通荷载、交通规则等十、相关的规范及标准（1)建筑地基基础设计规范 （GB50007-2002）；（2)建筑工程质量验收统一标准（GB50300-2001）；（3)建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB502022002）（4)锚杆喷射混凝土支护技术规范 （GB50086-2001）；（5)建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99）；（6)建筑基坑支护技术规程（DB11/489-2007）；（7）建筑与市政降水工程技术规范（JGJ/T111-98）；汇报结束