15米深基坑排桩加三道环梁支撑支护技术.doc

深基坑（坑中坑）支护及挖土技术一、工程概况：本工程设地下停车库一层，剧院升降式主舞台部分地下三层。基坑平面呈不规则长方形状，南北方向长约176 m，东西方向宽约160m，基坑单层面积约为26000。本基坑属于较大、较深，且周边环境较复杂的基坑，故围护设计采用多种围护支撑的方案。在基坑的北面、西面的北段、南面的西段采用水泥搅拌桩加放坡的形式，其余位置均采用550、600、700的钻孔排桩加一道支撑环梁的围护结构，且在钻孔排桩外侧采用一排水泥搅拌桩的止水帷幕。剧院主舞台的三层深坑在南半区，故此区采用850、900的钻孔排桩加二道支撑的二次围护结构，且在钻孔排桩外侧密布一排高压旋喷桩的止水帷幕，其余深坑均用水泥搅拌桩二次围护。具体参阅下图：二、场地具体设置情况：1、基坑共设四个出土口，结合基坑开挖情况，以设计的中间对撑为界分为二个大区，分别为北半区（中心岛1）与南半区（中心岛2），又可按底板后浇带分成九个小分区，在基坑的开挖过程按小分区进行分段开挖。挖至2c层淤泥土，本层土为:灰色、流塑、厚层状、高压缩性、局部含少量有机质条带、土质不均一、局部为淤泥质粘土，干强度高，韧性高，易扰动，渗透性能差。场地自然地面标高为-1.700m，主舞台深坑部位底板垫层底标高为-17.15m，挖土平均深度为15.45m。浅坑部位的支撑环梁面标高为-3.2m；坑中坑部位的压顶梁面标高为-7.45m，第二道支撑环梁面标高为-9.0m，第三道环梁支撑面标高为-13.5m。土方开挖总量约为14万m3。 地下室基坑围护平面图 2、基坑周边的具体布置为：东面支撑围护边距离河清路的临时围墙约4.2M；南面水泥搅拌围护坡顶距后塘河约5m，基坑西南角为生活区；西侧离坑边约9.5M为施工道路，在西侧南段设有钢筋场地，出土口2与出土口3位于基坑的西侧；北侧水泥搅拌围护坡顶距离宁穿路临时围墙约16M，在基坑的北面设有出土口1，东北角为办公区，现场设置两个进出大门，分别为1#大门与2#大门，均位于北面宁穿路上，两大门之间的场地为钢筋及木工车间。在基坑北边施工道路外侧地面上6米有一条通信电缆。三、水泥搅拌桩施工1、水泥搅拌桩施工工艺开工前应在施工区外打设试验桩，以确定施工工艺的合理性，一般施工工艺按下列步骤进行：1） 桩机就位对中，对中误差不超过5cm，并调节桩机垂直度使其偏差在1%以内；泵房按要求配制水泥浆。2） 搅拌下沉至设计深度后开启挤压泵提升搅拌喷浆，提升至高出桩顶标高50cm。3）第二次搅拌下沉至设计深度，提升搅拌喷浆至地面。4） 成桩完毕，移位至下桩，重复上述步骤。2、操作要点：详见下图3、水泥搅拌桩施工：1）预搅下沉：搅拌机正常启动后，松开绞车钢丝绳，使搅拌机沿导向架切土，下搅直至设计标高。2）提喷搅拌：搅拌头下沉至设计孔深后先检查胶管是否畅通，开启储气阀，将水泥送入土体中，并边喷边搅拌，同时严格按照设计规定的提升速度提升搅拌机。送灰根据天气变化或储灰罐实际装灰量与实际用量对比，浮子流量计压力与工作压力变换和桩机提升速度、转速变化等实际情况，对送灰管器转速和工作压力适当调整。一般情况下第一次送灰转速，选用大于450r/min，送灰与司转配合要默契，搅拌下沉距桩底标高0.5m，司转发信号送灰开始，提升至高于桩顶标高0.5m，司转发信号停止送灰。3）重复上下搅拌送灰：在第一次搅拌到设计桩顶后，再将搅拌机反转下沉搅拌，下切到原搅拌底标高，再开启高压储气泵，将水泥送入土体中边提升边搅拌喷灰。4）二次搅拌结束后，将管路内的水泥完全送完，在桩顶以下桩长1/3处重复上下振动一次。5）管道、钻杆、钻头发生堵塞，漏气现象，要及时停机检查处理，待故障排除，向下搅拌0.5m后再次重复搅拌确保桩身连续均匀。四、高压旋喷桩施工工艺高压旋喷桩施工前将此范围内土体挖至标高约-2.5米，清除地表临时施工道路砼、地表杂土及障碍物。1、桩位放样在施工轴线上根据设计孔距定桩位，按顺序排放，用钢筋固定，编好孔号，最后进行检查验收。2、旋喷桩机就位将旋喷钻机移至设计孔位，使钻杆头对孔位中心，垫实、校正水平，使钻杆与孔位成一铅垂线，并检查管路和喷嘴是否畅通。3、旋转钻进启动旋喷钻机，开启清水泵、风泵等，旋转下沉、钻进至设计孔深。4、浆液配置钻进过程中，开始按计量好的比例配置水泥浆。5、旋转提喷钻进到设计孔深前，按要求开启灰浆泵、清水泵、风泵等10秒钟后，旋转提喷，保持旋喷至桩顶标高，旋喷结束后将多余灰浆回灌桩顶或相临桩顶。6、清洗机具设备旋喷结束后，提喷头出地面，清洗干净泥浆泵、钻杆等机具设备。7、移动机具把钻机等机具设备移到下一孔位上。五、钻孔灌注桩施工工艺测量放线定桩位混凝土搅拌灌注水下混凝土第二次清孔拌制护壁泥浆埋设护筒质量检测成 孔废泥浆排放桩机就位调整平整度第一次清孔泥浆沉淀吊放钢筋笼钢筋笼制作安放导管钻孔灌注桩施工工艺流程图1、施工工艺方法1）钻孔灌注桩采用正循环施工工艺；施工机械为常规工程打桩机。灌注桩的砼等级为C30。2）施工顺序为1，5，93，7，112，4，6，并注意对相邻桩成桩时间间隔的控制。3）保护层厚度50 mm；充盈系数大于1.05。注意对桩身垂直度的控制，桩位偏差不得超过50 mm。4）当支护桩与工程桩发生冲突时，支护桩避开工程桩300 mm以上。5）严格按照钻孔灌注桩施工规程，并参照宁波市软土深基坑支护设计与施工暂行技术规定进行施工。6）钻孔灌注桩施工期间加强对成孔情况、周围土体、地下管线、邻近工程桩及建（构）筑物的变位观测。发现异常变位，及时采用相应措施。2、施工一般要求1）钻孔前，应根据工程地质资料和设计资料，选择适当的钻机种类、型号，并配备适用的钻头，调配合适的泥浆，埋设好护筒。2）钻机就位前，应调整好施工机械，对钻孔各项准备工作进行检查。3）钻机就位时，应采取措施保证钻具中心和护筒中心重合，其偏差不应大于20mm。钻机就位后应平整稳固，并采取措施固定，保证在钻进过程中不产生位移和摇晃，否则应及时处理。4）钻孔作业应分班连续进行，认真填写钻孔施工记录，交接班时应交待钻进情况及下一班注意事项。应经常对钻孔泥浆进行检测和试验，不合要求时应随时纠正。应经常注意土层变化，在土层变化处均应捞取渣样，判明后记入记录表中并与地质剖面图核对。5）开钻时，在护筒下一定范围内应慢速钻进，待导向部位或钻头全部进入土层后，方可加速钻进。6）在钻孔、排渣或因故障停钻时，应始终保持孔内外具有一定的水头差和要求的泥浆相对密度和粘度。7）成孔时应注意控制钻进速度，采用减压钻进，保证成孔的垂直度。8）在粘土、砂性土中成孔时宜采用疏齿钻头，翼板的角度根据土层的软硬在3060之间，刀头的数量根据土层的软硬布置，注意要互相错开，以保护刀架。9）在初钻和松软地层中钻进时，不宜给进过快，否则易造成钻孔偏斜。10）加接钻杆时，应先停止钻进，将钻具提离孔底80100mm，维持冲洗液循环12min，以清洗孔底并将管道内的钻渣排净，然后停泵加接钻杆。六、基坑挖土施工方法1、开挖原则本基坑开挖遵循“开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖”的原则，开挖中进行五边施工:边挖、边凿、边铺、边浇、边砌的原则，垫层施工要紧跟挖土进度，一层浅基坑部分在挖土完成12小时内垫层施工完成，主舞台深基坑部分在挖土完成6小时内垫层施工完成。2、挖土流程浅坑部分挖土流程：浅坑部分支撑环梁土方开挖，支撑体系施工-四、七区开挖至基础底及砖模垫层施工-五、八区开挖至基础底及砖模垫层施工，四、七区底板钢筋绑扎-六、九区开挖至基础底及砖模垫层施工，四、五、七、八区底板钢筋绑扎，浇筑基础。深坑部位挖土流程：待浅坑部位支撑体系强度达到设计要求后，一区、二区（部分）浅基坑挖至基础底标高，深坑挖至压顶梁底标高，浇筑主舞台压顶梁及浅坑垫层及基础施工-一区主舞台深坑挖至第一道支撑底标高，深坑第一道支撑施工-一区主舞台深坑挖至第二道支撑底标高，深坑第二道支撑施工-一区主舞台深坑挖至基础底标高，垫层砖模施工-二、三区全部挖土至基础底，浇筑基础。、出土通道本工程共设4个出土口：出土口1（暂不作出土通道）位于基坑的北面；出土口2位于基坑的西面，四九区的土方由此出土口外运；出土口3位于基坑的西面，一三区的土方由此出土口外运；出土口4位于主舞台二次围护结构西面，主舞台深坑的土方由此出土口经出土口3外运。因此基坑西边的施工道路为场地内主要运土通道，所有土方通过此路从西边2号大门外运。4、土方坑内开挖方法和方向1）、第一步：环梁、支撑梁、水泥搅拌桩及边坡开挖施工：a.待围护桩强度达到设计要求后，开挖环梁、支撑、水泥搅拌桩及边坡的土方。挖土时顺着各环梁、支撑及水泥搅拌桩两边按1：2放坡开挖，标高从自然地坪至环梁支撑梁垫层底，即-1.7米-3.900米，挖深为2.2米，土方量约为12000立方米，挖土分一至二个台阶开挖到底。此次土方完成后中间形成两个大的中心岛，分别为中心岛1与中心鸟2。b.本次土方开挖安排4台挖机，分成四个挖机组（编号分别为挖机组1至挖机组4），其中挖机组1与挖机组2开挖中心岛2的土方，二挖机组同时从中心岛2基坑东面中间开始顺着围护与支撑向西退挖，其中挖机组1开挖南区南线环梁、支撑梁及放坡土方，挖机组2挖南区北线对撑的土方。二挖机均挖至出土口3位置结束。c.挖机组3与挖机组4开挖中心岛1的土方，二挖机组同时从中心岛1基坑东面中间开始顺着围护与支撑均向西退挖，其中挖机4开挖北区北线环梁、支撑梁及放坡土方，挖机组3挖北区南线对撑的土方。二挖机均挖至出土口2位置结束。d.挖出的土方均从西大门外运，坑内运土道路用塘渣铺设，土方运输车直接进入基坑。2）开挖中心岛的土方：a.待支撑环梁砼强度达到设计要求后，开挖中心岛及下层土方。中心岛1挖土至底板垫层底标高-6.1米、-7.1米、-7.45米等，承台地梁局部加深采用人工修土相配合，土方量约为11万立方米，挖土分三至四个台阶按不同土质1：1-1：3放坡开挖到底，在开挖过程中垫层及砖胎模及时跟上。中心岛2下的主舞台深坑部位土方挖至二次围护结构的压顶梁底-7.95米处，及时施工二次围护的压顶梁。此次三区（按底板后浇带划分）中的土方要留好放坡，暂不开挖，此区域要为主舞台深坑的开挖作运土通道。b.本次土方的开挖安排3个挖机组，分别编号为挖机组1至挖机组3，每个挖机组由多台120与一台200组成。其中挖机组1与挖机组2开挖中心岛2的土方，挖机组3开挖中心岛1的土方。三个挖机组开挖时同时进行。c.在开挖时挖机组1从中心岛2的东南角开始，挖机组2从中心岛2的东北角开始，挖出的土方从出土口3出土，二挖机组均挖至设计的三区留好放坡后结束。挖机组3从中心岛1的东南角撑区开始向西北向退挖，挖出的土方从出土口2出土。d.本次开挖的挖机安排主要考虑中心岛2有主舞台的深坑二次围护要施工，故中心岛2速度要挖快一点，中心岛1排一个挖机主要考虑中间对称二边能保证对称开挖。e.开挖过程中要挖一区成型一区，主要以后浇带为界分区按顺序开挖，挖中心岛2时按后浇带的开挖顺序为先一区，然后二区，三区暂不开挖。挖中心岛1时挖机组3按后浇带分区从东面退向西边，先从四区开始然后按附图中的编号七区、五区、八区、六区、九区先后开挖退至出土口2。f.坑内从出土口往中心岛用塘渣铺设6米宽的运土道路，从出土口至现场施工大门的道路用200厚、C20砼浇筑（具体道路布置及做法详见附图）。在中心岛处设立回车场地。在装土点设立装土平台，平台分三至四个台阶，由多台挖机接力向每辆运土车装土。g.支撑梁下土方开挖：支撑梁下的土方，支撑与角撑下的土方开挖时用挖机在上面掏挖，因有支撑部位面积较大，为保证支撑的安全，严禁运土车在支撑上行驶，故角撑下掏挖出来的土要由多台挖机传至支撑区域外的中心岛上，运土车停于支撑区域外进行装车。h.挖机在上面掏挖时，挖机要开到支撑上面，则须先用素土回填至一道支撑梁面平，支撑梁面上再铺设600mm厚塘渣层作为挖机停机点，同时在塘渣上铺设路基箱。运土车不开至支撑上，运土车停于支撑外，在面积较大的支撑区域由多台挖机将土方翻挖至运土车停放区，然后装车运车。i.在土方挖至出土口位置时，坑内的挖机全部退出，出土平台处的土方用18米长臂挖机挖运。3）、主舞台深坑的开挖，本次土方开挖分三步开挖，第一步开挖第一道环梁支撑，第二步开挖第二道环梁支撑，第三步开挖深坑的坑底土方3.1）深坑的第一步土方开挖。 a.待压顶梁强度达到设计要求后，开挖第一道支撑体系土方。挖土从压顶梁底至第一道支撑梁垫层底，即-7.85米- -9.80米，挖深为1.95米，土方量约3500立方米，土方挖完后及时施工第一道支撑。b.在本次土方开挖前先从出土口3向深坑方向用600厚塘渣铺设6米宽的运土道路，坡度为1：81：10。本次开挖，安排1个挖机组，挖机从深坑的东南角开始向西退挖，分二个台阶按1：2-1：3放坡开挖到底。挖出的土方从出土口4出再经出土口3运出坑外。此次开挖运土车直接开入基坑内装土。3.2）深坑的第二步土方开挖a.待第一道环梁与支撑梁强度达到设计要求后，开挖第二道支撑土方。挖土从-9.80米 -14.4米，挖深为4.6米，土方量约为6700立方米，本次土方完成后及时施工第二道支撑。b.本次土方开挖安排一个挖机组（挖机组由多台120型与一台18米长臂挖机组成），土方开挖从基坑东面开始向西退挖，由坑内的多台120型挖机分台阶接力式翻挖土，挖土分三个台阶按不同土质1：2-1：3放坡。一台长臂挖机直接停于出土口4上，在坑内120型挖机将土翻至长臂挖机的半径内，再由长臂挖机将土挖出基坑装车运走。挖出的土方从出土口4出土再经出土口3运出坑外。3.3）深坑的第三步土方开挖a.待第二道支撑、环梁砼强度达到设计强度90%，开挖第二道支撑下（坑底）的土方。基坑土方挖至底板垫层底-17.15米，挖深为2.75米，挖土方量约为4000立方米，深坑土方随本次土方开挖一次性挖清。待深坑的土方完成后进行暂留的三区土方开挖。b.本次土方开挖安排一个挖机组（挖机组由多台120型与一台18米长臂挖机组成），土方开挖从基坑东面开始向西退挖，由坑内的多台120型挖机分台阶接力式翻挖土，挖土分二个台阶按不同土质1：2-1：3放坡。一台长臂挖机直接停于出土口4上，在坑内120型挖机将土翻至长臂挖机的半径内，再由长臂挖机将土挖出深坑装车运走。挖出的土方从出土口4出土再经出土口3运出坑外。七、排水措施沿基坑外侧设排水明沟，并根据实际情况每隔20 M左右设一个地表集中排水井。基坑内根据实际施工情况在不同开挖深度区域设各自纵横向排水沟及含有集中排水井。在基坑开挖及基础施工时，做好基坑内外有组织的排水工作，确保基坑内土体不受水浸泡。八、防渗漏措施1、按设计要求设好放坡区土体面层，并在基坑外侧地表设80mm厚C15防水混凝土面层，避免地表水大量渗入基坑。2、环梁四周杂填土用软粘土进行换土夯实处理，以防杂填土内的孔隙水大量渗入基坑。3、基坑挖土施工过程中若发生漏土现象，应把相邻桩间清理干净，用块石或砖浆砌堵缝。九、应急措施基坑土体开挖施工时应根据现场测试数据及支护结构变形等实际情况，采取以下应急措施：1、在水平环梁上增设钢管对撑、角撑或斜撑。2、在水平变位最大的部位设型钢围檩，并设角钢角撑、对撑或斜撑。3、在基坑外侧卸土（载）、坑底设支撑板带及围檩。4、编织袋装碎石在坑内快速回填。在环梁WL施工时每隔6 M左右预埋好钢板。设垫层时距环梁6 M左右在预埋板对应位置，坑底垫层加厚至500mm。为确保基坑及其周围建（构）筑物的安全，须备有一定数量钢管、编织麻袋等应急材料。十、体会与总结1、采用了钻孔排桩加二道支撑的二次围护结构，且在钻孔排桩外侧密布一排高压旋喷桩的止水帷幕，以及合理的挖土工艺，通过监测结果，表明监测点位移变化缓慢，基本控制在理论计算的模式变形以内。2、排桩加内支撑体系抗变形能力大，开挖面积小，对周边的环境影响小，施工速度快，安全可靠。