深基坑联合支护施工工法总结培训讲学.doc

淤泥地质深基坑钻孔灌注桩止水搅拌桩
联合支护施工工法

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1 前言
市政管道、地下管廊、桥梁工程、下沉式立交隧道等施工常遇深基坑开挖。软土地区地下水位高，软土承载力低、自稳性差，基坑支护结构必须同时防坍塌、防渗、防基底隆起。我项目施工的平潭坛西大道综合管沟工程施工，遇8m深基坑开挖达700m。地质为杂填土和淤泥质土，淤泥质土层厚1.0～18m，，地下水位较高，施工难度较大。经研究和专家论证，采用钻孔灌注桩止水搅拌桩联合支护，分层开挖分层支撑，顺利完成了施工任务，经总结形成此工法。
2 工法特点
2.1 施工安全
本工法对软土能进行有效支护，对地下水进行有效封闭，确保基坑开挖施工安全。不采用井点降水，避免井点降水造成地面沉陷等危害。
2.2 适用性强
钻孔灌注桩刚度大，抗弯强度高，变形小；水泥搅拌桩止水效果好。支护施工所需工作面小，振动小，噪声低，适用性强。
2.3 施工成本低
本工法工艺成熟，设备简单，施工速度快，施工成本低。
3 适用范围
适用于软土地区、地下水位较高地区深基坑(6m以上)支护开挖。
4 工艺原理
基坑支护采用单排或多排钻孔灌注桩，桩顶设冠梁，使钻孔灌注桩形成一整体。钻孔灌注桩外侧设双或单排深层搅拌桩止水，相邻桩体间搭接10cm。若土压力验算钻孔灌注桩不足以抵抗土压力时，在冠梁及钻孔桩内侧设支撑梁，支护结构示意见图1。钻孔灌注桩作为基坑挡土结构，桩外侧采用水泥旋喷桩做封水帷幕。根据基坑地质，若基底有隆起危险，则在基坑底开挖线以下用水泥粉喷桩或CFG桩形成加固块体封底，使基坑范围形成具有防塌防水防隆起功能的封闭结构，再进行开挖及其他工序。

图1基坑支护横断面
5 施工工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程（图2）

图2 施工工艺流程图
5.2施工操作要点
5.2.1临时排水沟
为防止雨水倒灌基坑，在基坑外侧修临时排水沟，断面尺寸0.8×0.6m，表面采用M7.5砂浆抹面，厚度3cm，及时将地面水排除。
5.2.2钻孔灌注桩施工
5.2.2.1钻孔灌注桩施工工艺流程:平整场地→测量放样→埋设护筒→泥浆制作→钻孔→清孔→下放钢筋笼→安装导管→二次清孔→浇注混凝土→桩机移位→下一根桩。
5.2.2.3钻孔施工前准备工作：施工场地的平整与测量放线，泥浆池的布设与泥浆的外运、桩位及作业区内地下管线的探测、施工作业机具、施工安全及技术交底。
5.2.2.3埋设护筒：采用壁厚为6 mm的钢护筒，其内径比桩径大200mm，钢护筒采用挖坑埋设，顶端高出地面50cm，埋深2m，并于钢护筒上部留泥浆出口。
5.2.2.4钻机就位及护筒垂直度检测：钻机就位后，底座和顶端应平稳，并进行钻杆对中和井架的垂直度检验，保证钻进时的垂直度和桩位偏差在允许范围之内，钢护筒倾斜度不大于1%，平面孔位偏差不大于5cm。
因钻孔灌注桩外侧采用深层搅拌桩作为止水桩，为达到止水桩与钻孔灌注桩的紧密接触保证良好止水，必须保证钻孔灌注桩的垂直度基本没有偏差，要随时测量钻杆垂直度。另外在钻进过程中减少钻机震动和钻杆摆动，保证桩径的一致性。
5.2.2.5钢筋笼的制安：钢筋在施工现场就近加工，再焊接成型；钢筋净保护层5cm，焊接长度双面焊5d，受力钢筋的锚固长度为40d；焊接R235钢筋用E43型焊条，HRB335钢筋用E50型焊条。钢筋笼在场地绑扎焊接完成，经现场监理验收合格后，由起吊机小心垂直放入孔内就位。在钢筋骨架预埋并固定3根 Φ7cm镀锌钢管作超声波测管，直达桩底，钢管两头以丝堵封实。安装完成后，采用换浆法二次清孔，清孔后的泥浆性能指标应符合规范规定。
5.2.2.6灌注水下混凝土：水下混凝土采用钢性导管施工，导管直径25cm，壁厚4mm，水下混凝土必须连续施工，导管埋深宜为2～6m，严禁导管提出混凝土面。
5.2.3水泥搅拌桩施工
5.2.3.1水泥搅拌桩施工工艺流程
平整场地→桩位放样→钻机就位→检验、调整钻机→正循环钻进至设计深度→打开高压注浆泵→反循环提钻并喷水泥浆→至工作基准面以下0.3m→重复搅拌下钻并喷水泥浆至设计深度→反循环提钻至地表→成桩结束→施工下一根桩。
5.2.3.2桩机就位
当灌注桩混凝土强度达到设计强度的80％时，便可进行搅拌桩施工。将深层水泥搅拌机运到设计桩位，就位对中，检查导向杆垂直度、清扫喷射口。
5.2.3.3钻进、喷浆
水泥浆采用32.5普通硅酸盐水泥配制，水灰比为0.5，水泥掺量为加固土体质量的15%(根据设计参数)。施工前先确定每米桩水泥用量，将整根桩水泥用量倒入搅浆池内一次性搅好，试配准确后一次性成桩。施工中严格控制好钻进速度，使15%水泥能均匀地与土体搅拌成桩。
启动搅拌机下钻，正循环钻进至桩底设计标高，打开高压注浆泵，搅拌机通过搅拌翼的孔口，喷出水泥浆，反循环提升钻头，边提升边喷浆边搅拌。当钻头提升至距地面50cm时，进行重复搅拌下沉，至桩底再提升搅拌，为了避免因桩身垂直度和桩径偏差影响，要特别注意桩位搭接尺寸和严格控制施工钻杆垂直偏差，要求搅拌桩旋喷头在钻桩过程中做到“五上五下”：前两次为边旋喷边上下提升，后三次为不旋转，尽量贴近钻孔灌注桩边喷边上下提升，以达到搅拌浆体与钻孔灌注桩的接触。重复搅拌提升至孔口，边提钻、边搅拌，到达地面50cm时停拌，提出搅拌钻头，移动机体至下一桩位。
5.2.4地表防水
地表防水主要是防地表水渗入钻孔灌注桩的外侧地层内增加基坑支护的侧压力，必须做到开挖面与原地面的封闭。在原水泥混凝土地面锯缝时控制与钻孔灌注桩和搅拌桩的外侧间距，原则上不得大于30cm，满足施工工作面即可。当钻孔灌注桩及软基处理和搅拌桩完成后，应立即在开挖面与原地面间做砂浆封水层，冠梁施工时与原地面浇注成一体。在施工过程中或雨季到了，经常观察原地面与冠梁之间是否有缝隙或进水，如果有应及时用沥青灌封，保证地表水不渗进坑壁。
5.2.5冠梁及支撑梁
为防止因悬臂支护而造成灌注桩桩体倾斜，在灌注桩桩顶设冠梁（连续梁），并在冠梁的较大弯矩处设钢支撑2道。
5.2.5.1 冠梁
冠梁应在灌注桩的混凝土强度达到设计强度的70％后进行施工，先凿除桩顶松散的混凝土，并将桩顶的竖向钢筋全部伸进桩帽，进入长度不少于50cm，与桩帽冠梁的钢筋焊在一起。在进行桩帽混凝土浇筑时，应严格控制钢支撑预埋件的位置。
5.2.5.2 钢支撑
钢支撑采用Φ600钢管，间距400cm，第一道钢管支撑端部同冠梁预埋件进行焊接，第二道钢管支撑梁支顶于钻孔灌注桩内侧的钢腰梁上。每贯通一根钢支撑，根据设计要求施加预应力，检查构件安装节点焊接质量，若有质量问题，应整改好加焊，待全部节点检查合格后，方可施加预应力。预应力施加采用超高压泵控制油压千斤顶，预加应力值符合设计要求。施加预应力时应做好记录，并请监理及有关人员到场监察。
5.2.5基坑开挖
基坑开挖采用“分层台阶法”图3），分层分段开挖施工，避免进行大面积开挖。掌握好“分层、分步、对称、平衡、限时”五个要点，遵循“竖向分层、纵向分段、先支后挖、随挖随撑、快速封底”的原则，每层开挖厚度不宜超过2m，区段间高差不大于2m，并处理好开挖和支撑的关系。
止水搅拌桩达到设计强度后方可进行开挖,开挖采用反铲挖掘机直接开挖，深层土方开挖采用台阶反铲接力的方法将土方转至地面自卸汽车装车外运。
每个台阶每层开挖按“先中间成槽后向两边扩展”的顺序进行开挖，每层开挖至设计钢支撑底下0.5m时，及时按设计架立钢管支撑，并对钢管支撑预加轴向预应力600KN，减少支护前围护桩体的变形。在该层支撑完成后方可进行下层土方开挖。

图3 基坑开挖分层台阶法
6 材料与设备
6.1 主要材料
32.5普硅水泥、HPB235钢筋、HRB335钢筋，水下C25混凝土，Ф430mm钢管。
6.2 主要设备（表1）
主要施工机具设备表

表1
序号
设备名称
规格型号
单位
数量
1
钻机
HXD-100
台
12
2
搅拌桩机
PH-5B
台
6
3
电磁流量计
LD8111-A
台
4
4
高压注浆泵
UB3
台
4
5
灰浆搅拌机
JBJ-300
台
4
6
挖掘机
PC200
台
9
7
长臂挖机
PC300
台
3
8
自卸汽车
20T
辆
6
9
潜水泵
JDJS230
台
8
10
电焊机
SX1-500
台
2
11
钢筋切断机
GQ40
台
2
12
钢筋调直机
GT4-4
台
2
13
汽车吊
QY-25
辆
1
14
发电机组
200KVA
台
1
7 质量控制
7.1质量控制标准
《建筑基坑支护技术规范》（JGJ120-99）
《建筑与市政降水工程技术规范》（JGJ111-98）
《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002.J220-2002）
7.2质量控制要点
7.2.1加强桩身垂直度的控制和桩径的一致性，以保证与深层搅拌桩的紧密接触达到止水效果。
7.2.2加强变形观测
7.2.2.1监测点的布设：施工过程中，要对相邻建筑物及道路进行沉降观测；沿基槽两侧每隔20m设一个沉降监测点。临近房屋、桥墩的四角设置不少于4个沉降观测点。对槽顶进行水平位移观测，沿基槽顶每隔25～35m设一个位移观测点。所有观测点均采用膨胀螺栓制作，用混凝土保护起来以防破坏。
7.2.2.2观测前，对所有仪器设备必须按有关规定进行校核，并做好记录。使用同一仪器和设备，固定观测人员，采用相同的观测路线和观测方法。
7.2.2.3位移监测：在基坑开挖以前，观测2～3次，其观测结果作为各周期观测的初始位。在基坑开始开挖，到结构物施工完毕期间，每天观测一次，当达到监测警戒时，增加观测次数。监测报警值为：深层土体位移为80mm，变形速率连续三天大于5mm/天；水平位移为60mm，变形速率连续三天大于5mm/天；地面沉降为60mm，变形速率连续三天大于5mm/天。施工完毕后，可以每2天或更长时间观测一次。如果位移或沉降变化不稳定或数值超过预警值时，要通知设计、监理人员采取相应技术措施同时加密观测次数，遇到中到大雨气候，应增加观测次数。
7.2.3基坑开挖过程中应对土质情况、地下水位和标高等变化情况经常检查，做好原始记录，若发现地基土质与设计不符时，需与有关人员研究处理并做好隐蔽工程记录，确保基坑工程质量。
7.2.4钢支撑结构焊接均应遵照规范进行，焊缝长度、厚度应满足设计要求，做到焊缝牢固，并随时加强电焊的质量检查。
8 安全保证措施
8.1基坑施工过程中，基坑两侧坡顶不得堆土、堆料。
8.2当基坑开挖前的准备工作已经就绪，钻孔灌注桩止水桩已经达到设计强度方可开始基坑开挖。
8.3基坑开挖须分层分段均匀对称进行，严禁大面积深开挖。
8.4在整个土方施工期间须进行围护桩、坡顶位移及地面和临近建筑物的沉降观测，并作好应急预案。
8.5钢支撑仅承担轴力，施工期间不得施加其他荷载或受到碰撞，以免超载过大造成失稳。
8.6基坑四周做1.2米高的临时围栏，并用密目网封闭，夜间设规定频闪红色警示灯。
8.7开挖过程中，边开挖、边拼装钢支撑，挖掘机不得碰撞钢支撑。
8.8在基坑开挖过程中，应对围护结构渗漏水进行封堵，避免造成地下水的大量流失而危及周边建（构）筑物的安全。
8.9当钻孔灌注桩顶的水平位移大于开挖深度的5‰时，钻孔灌注桩顶水平位移突然加大、钢支撑杆体应力突然增大或松弛、钢支撑拉力超过设计时应立即起动应急预案。
9 环保措施
9.1 噪声与振动污染控制
9.1.1科学安排施工计划，使动力机械设备的使用均匀地分布在限定的工期和施工场地上，尽量避免在同一地点，同一时间集中使用大量动力机械设备。
9.1.2夜间施工，在限制动力机械设备使用的基础上，对噪声影响作出详细评估，才能实施。
9.1.3采用低噪音设备。
9.2 粉尘污染控制
9.2.1所有的进场及施工道路全部按照泥结碎石路面标准进行施工，并配以洒水车。定时对路面洒水，防止尘土飞扬，定期整修路面和人工清扫路面，天气干燥时增加洒水次数。
9.2.2选择施工设备时考虑扬尘因素，在工地道路上行驶的车辆限速行驶。
9.2.3多尘物料的传送、运输及搬运过程均采用湿法作业。
10 资源节约
本工法工艺成熟、设备简单、施工速度快、施工成本低。软土地区、地下水位较高地区深基坑支护开挖，采用本工法可对软土进行有效支护，对地下水进行有效封闭，确保基坑开挖施工安全。本工法使用人工少，劳动力资源节约明显，材料消耗主要为水泥，节能低耗。
11 效益分析
在地下水位较高的软土地层中开挖基坑，一直存在着“降水”、“支护”两大难点。采用钻孔灌注桩止水搅拌桩联合支护，施工工艺成熟，设备简单，施工效率高，支护安全可靠，且造价也低于地下连续墙、咬合桩等其他支护形式30～60%，因此本工法社会效益和经济效益都很显著。
12 工程应用
12.1坛西大道综合管沟工程（竹峪口-麒麟路）
本工程深基坑段为杂填土和淤泥质土及淤泥混砂，深黑色，饱和，流塑，层厚1.0～18.0m。地下水位埋深较浅，稳定水位深度1.5m，地质条件较差。基坑明挖施工，采用钻孔灌注桩止水搅拌桩联合支护施工工法，防水效果好、支护稳定安全，取得了较好的经济效益和社会效益。
12.2金井湾大道综合管沟、电力隧道工程（娘宫立交~坛西立交）
本工程深基坑段为中细砂、淤泥质土，深灰色，饱和，流塑，层厚1.0～12.0m，该层力学性能差。地下水位埋深较浅，稳定水位深度0.8m，地质条件较差。基坑明挖施工，采用钻孔灌注桩止水搅拌桩联合支护施工工法，防水效果好、支护稳定安全，取得了较好的经济效益和社会效益。