桩锚支护体系施工技术.doc

桩锚支护体系施工技术1、工程概况本工程地上为全现浇钢筋混凝土剪力墙+钢结构，地下为钢骨砼框架结构，筏板基础。总建筑面积109341，地上24层，地下4层；建筑总高度105.9m，基础基坑深度为-24.5m。根据相关管线资料结合现场实勘，现场周围地下管线、管沟比较多，影响土方开挖及基坑支护施工的管线主要集中在西侧。西侧新修的二环西辅路上东西走向的燃气管道（甩口）、电信井、有线电视井、热力管、雨污水管已进入场区西侧红线，土方及基坑支护施工时要破除或改移。西侧电缆沟（南北走向，实勘断面尺寸2.5*2.0m，埋深约47米,沿南北走向呈加深之势，外皮距场区西红线约25cm），且有两个甩口已进入场区西红线。此电缆沟是西侧基坑支护设计中考虑的关键问题。2、 地质水文条件2.1 土质条件根据北京市勘察设计院提供的现场岩土工程勘察报告（2003技031），本工程施工范围内土层从上到下如下：人工堆积层房渣土，杂色，稍湿，夹粘质粉土、粉质粘土填土1层，黄褐色，湿可塑软塑，高中压缩性，层顶标高42.6646.26米。粉质粘土、粘质粉土层：褐黄色，湿-饱和，可塑状态，中高中低压缩性，夹1层砂质粉土2粘质粉土、砂质粉土3重粉质粘土，层顶标高37.4040.93米。.粉砂、细砂层：褐黄色，湿，低压缩性，夹1层粉质粘土、粘质粉土，可塑，中低压缩性，层顶标高32.7135.32米。圆砾、卵石层，杂色，湿饱和，低压缩性，夹细砂、中砂1层，层顶标高27.0629.83米。粘土、重粉质粘土层，夹砂质粉土、粘质粉土1层、粉质粘土、粘质粉土2层，褐黄色，湿饱和，可塑硬塑，低中低压缩性。层顶标高21.3624.29米。卵石、圆砾层，夹细砂、中砂1层2层，杂色，饱和低压缩性，层顶标高19.2621.53米。2.2 水文条件据水文地质资料、地下水位勘察地质剖面及勘察报告，本场地有4层地下水，具体埋深和水位标高详见如下地下水情况一览表：地下水层地下水类型钻孔内静止水位测量时间水位埋深（m）水位标高（m）1上层滞水2.205.3038.5241.022003年2月上、中旬2层间潜水17.7018.9624.1425.023承压水（测压水头）19.4021.1022.1023.394承压水（测压水头）20.4320.9022.2522.963、总体设计方案确定本工程基坑支护设计的基本参数如下：依据设计院要求，主楼部分基坑开挖深度按相对标高-24.80（绝对标高19.70m）确定。裙楼部分开挖深度按相对标高-23.13(绝对标高21.37)确定。设计方案选取：因场地上部有不均匀的杂填土，地下管线复杂，特别是西侧管线实勘情况与施工图纸有所出入，如果采用从0.00开始护坡桩施工，可能会对地下管线及市政设施造成破坏，且不易修补。综合考虑以上各方面的因素，基坑支护方案采用多种支护体系。东、南、北三侧：绝对标高34.20m（自然地表以下约9.0m）以上采用土钉墙，绝对标高34.20m以下主楼部分采用800mm护坡桩加三道锚杆支护（见剖面图1-1）；纯地下部分采用800mm护坡桩加二道锚杆支护（见剖面图2-2）。西侧：实测电力管沟埋深由南至北呈加深趋势，西南部分基底绝对标高约为39.20m（自然地表以下约4.07.0m，管沟结构断面尺寸为2.5*2.5m），因此西侧拟按实测的管沟埋深进行设计，标高39.20m以上采用大开挖，挖出管沟结构；由于管沟南北走向埋深呈加深之势，管沟上部的覆土厚度约为24m不同。管沟上部覆土厚度在2m以内采用1:0.75放坡后喷锚支护，覆土厚度在24m部分则根据上口开挖线不变的原则调整放坡坡度，坡度约为1:0.5，然后进行喷锚支护。标高39.20m以下采用护坡桩支护，锚杆设三道。主楼与纯地下部分由于开挖深度不一致，锚杆位置有所差异，分两种情况详见剖面3-3、4-4。此外由于管沟位置不十分确切，第一道锚杆在施工时须探明管沟位置后方可施工，否则须进行调整、变更。4、基坑支护计算4.1 参数选取序号参数取 值1荷载取值基坑顶部荷载取20Kpa的均布荷载 2土力性质根据地勘报告选取3土钉支护坡度1：0.14基坑侧壁重要系数1.005护坡桩砼强度等级C256护坡桩直径800mm4.2 土钉墙支护设计4.2.1土钉墙支护设计（东、南、北三侧）东、南、北三侧土钉设计参数：序号类别设计数值1基坑开挖深度9m2土钉坡度1：0.1放坡，85 3面层钢筋6.5200钢筋网4土钉加强筋141400横纵双向加强筋，且保证每根土钉周围均有。5土钉成孔直径110mm6土钉钢筋直径1根207倾角510 8土钉横向间距1400mm9水泥净浆水灰比0.45，强度不低于20Mpa10土钉长度见下表东、南、北三侧土钉设计长度如下：位置土钉长度竖向间距横向间距角度第一道9 m1.4 m1.4 m510第二道9 m1.4 m1.4 m510第三道9 m1.4 m1.4m510第四道9 m1.4 m1.4 m510第五道8 m1.4 m1.4 m510第六道7 m1.4 m1.4 m5104.2.2土钉墙支护设计（西侧管沟上部，上部覆土厚度为 2米） 西侧土钉设计参数：序号类别设计数值1开挖深度约2m2土钉坡度1：0.75放坡，59 3面层钢筋6.5200钢筋网4土钉加强筋141400横纵双向加强筋，且保证每根土钉周围均有。5土钉成孔直径110mm6土钉钢筋直径1根207倾角510 8土钉横向间距1400mm9水泥净浆水灰比0.45，强度不低于20Mpa10土钉长度见下表西侧土钉设计长度如下：位置土钉长度竖向间距横向间距角度第一道2 m0.8 m1.4 m510第二道2 m0.8 m1.4 m5104.2.3土钉墙支护设计（西侧管沟上部，上部覆土厚度为 4米） 西侧土钉设计参数：序号类别设计数值1开挖深度约2m2土钉坡度约为1：0.5放坡，保证西侧开挖线不变3面层钢筋6.5200钢筋网4土钉加强筋141400横纵双向加强筋，且保证每根土钉周围均有。5土钉成孔直径110mm6土钉钢筋直径1根207倾角510 8土钉横向间距1400mm9水泥净浆水灰比0.45，强度不低于20Mpa10土钉长度见下表西侧土钉设计长度如下：位置土钉长度竖向间距横向间距角度第一道2 m1.0 m1.4 m510第二道3 m1.0 m1.4 m510第三道2 m1.0 m1.4 m5104.3护坡桩、锚杆支护设计西侧护坡桩数：83根，其余侧：190根。根据开挖深度及位置，分四种剖面进行设计。4.3.1 剖面1-1桩锚支护设计护坡桩设计序号类别设计1形式桩锚支护形式2桩直径800mm3桩长（含帽梁高度）19.5m4桩间距1.50m5砼强度C256桩身配筋（不均匀配筋，下笼时注意方向）主筋：7F28+5F22通长加劲筋： F162000箍筋：82007帽梁配筋主筋：8F20+4F16箍筋：82008桩顶（帽梁顶）标高(绝对)34.20m绝对标高锚杆设计锚杆位置/分布锚杆中心标高(绝对标高)锚杆总长L自+L锚L总锚杆钢绞线（1860）设计内力/张拉锁定值(75%)第一道锚杆（帽梁）/一桩一锚34.0m8.0+13.021.04根75505KN/378KN第二道锚杆/一桩一锚26.40m5.0+13.0=18.04根75684KN/513KN第三道锚杆/三桩二锚22.90m5+14.0=19.03根75470KN/352KN4.3.2剖面2-2桩锚支护设计护坡桩设计序号类别设计1形式桩锚支护形式2桩直径800mm3桩长（含帽梁高度）17.83m4桩间距1.50m5砼强度C256桩身配筋（不均匀配筋，下笼时注意方向）主筋：7F28+5F22通长加劲筋： F162000箍筋：82007帽梁配筋主筋：8F20+4F16箍筋：82008桩顶（帽梁顶）标高(绝对)34.20m绝对标高锚杆设计锚杆位置/分布锚杆中心标高(绝对标高)锚杆总长L自+L锚L总锚杆钢绞线（1860）设计内力/张拉锁定值(75%)第一道锚杆（帽梁）/一桩一锚34.0m7.0+13.020.04根75505KN/378KN第二道锚杆/一桩一锚26.40m5.0+13.0=18.04根75670KN/502KN4.3.3剖面3-3桩锚支护设计护坡桩设计序号类别设计1形式桩锚支护形式2桩直径800mm3桩长（含帽梁高度）22.83m4桩间距1.50m5砼强度C256桩身配筋（不均匀配筋，下笼时注意方向）主筋：5F28通长+5F22通长+2F28长14.93m加劲筋： F162000箍筋：82007帽梁配筋主筋：8F20+4F16箍筋：82008桩顶（帽梁顶）标高(绝对)39.20m绝对标高锚杆设计锚杆位置/分布锚杆中心标高(绝对标高)锚杆总长L自+L锚L总锚杆钢绞线（1860）设计内力/张拉锁定值(75%)第一道锚杆/二桩一锚37.2m8.0+15.023.03根75380KN/285KN第二道锚杆/一桩一锚33.60m7.0+13.0=20.04根75504KN/378KN第三道锚杆/一桩一锚26.40m5+13.0=18.04根75670KN/502KN4.3.4剖面4-4桩锚支护设计护坡桩设计序号类别设计1形式桩锚支护形式2桩直径800mm3桩长（含帽梁高度）24.50m4桩间距1.50m5砼强度C256桩身配筋（不均匀配筋，下笼时注意方向）主筋：7F28通长+5F22通长+2F28长12.0m加劲筋： F162000箍筋：82007帽梁配筋主筋：8F20+4F16箍筋：82008桩顶（帽梁顶）标高(绝对)39.20m绝对标高锚杆设计锚杆位置/分布锚杆中心标高(绝对标高)锚杆总长L自+L锚L总锚杆钢绞线（1860）设计内力/张拉锁定值(75%)第一道锚杆/一桩一锚36.7m9.0+14.023.03根75410KN/307KN第二道锚杆/一桩一锚28.70m5.0+14.0=19.04根75730KN/547KN第三道锚杆/三桩二锚23.20m5+15.0=20.04根75560KN/420KN5、桩锚支护施工总体部署5.1总体施工顺序根据工程各部位和各工序的设计要求，总体施工顺序安排如下：现场三通一平地下障碍物处理测量放线及验线上部土方按土钉墙锚杆分层施工（西侧护坡桩提前插入）基坑上部土钉墙施工护坡桩定位护坡桩施工下部第一步土方护坡桩第一道锚杆施工下部第二步土方护坡桩第二道锚杆施工下部第三步土方见槽底收马道尾土5.2施工测量测量人员根据工程的具体要求，利用就近的控制导线点，测放土方开挖控制线，并做好土钉墙坡度控制，根据高程控制网，在现场加密高程控制点，准确测量护坡桩顶和槽底标高，以保证钢筋笼的位置。施工测量要执行三级测量复核制度，经上级复核无误并报监理验收批准后方可进行下部施工。施工测量所用仪器为2经纬仪；高程测量采用DS3自动安平水准仪。6、 土钉墙施工6.1土钉墙施工工艺流程开挖工作面，修整边坡安设土钉（包括钻孔、插钢筋、注浆）绑扎钢筋网，加强筋、土钉同加强筋焊接、加垫块喷射第一层砼，厚度为40mm50mm喷射第二层砼，厚度为40mm50mm 设置坡顶，坡面和坡脚排水措施下一循环土钉施工6.2土钉墙施工工艺要求基坑边坡应分段分层开挖，每次超挖深度不得超过0.5m，边开挖，边人工修整边坡，边喷射砼。土钉成孔机具采用锚杆机或洛阳铲，成孔直径110130mm,倾角约为810。成孔前，在设计孔位处作显著标志，以免钻孔时错位。成孔采用人工钻进，钻进深度应大于设计深度。钻孔完毕后，立即将钢筋体和灌浆管同时插入孔底，灌浆管距孔底250500mm。土钉钢筋使用前应调直，除锈，钢筋长度不够时，可采用搭接焊工艺加长；若采用其它直径钢筋替代设计钢筋，应采用同级钢筋，进行等截面换算。水泥采用P.O.32.5普通硅酸盐水泥，注浆材料宜用水灰比为0.45的水泥净浆。注浆前注浆管应插至距孔底250mm500mm。灌浆采用1根20mm的塑料管作导管。将搅拌好的水泥浆注入钻孔底部，自孔底向外灌注。灌注完毕后补浆不少于一次，以保证灌浆质量，增加抗拔力。喷射砼中的钢筋网应调直除锈，钢筋网与坡面间隙宜大于20mm，网片与坡面间距过小的部位可加设垫块。钢筋网应与土钉和加强筋连接牢固，喷射砼时钢筋不晃动。喷射砼应分段分片依次进行，同一分段内喷射顺序应自下而上，一次喷射厚度为40mm50mm，喷射时，喷头与受喷面应垂直，宜保持0.6m1.0m的距离，喷射手应控制好水灰比，保持砼表面平整、湿润光泽，无干斑或流淌现象。基坑边5m内，均布荷载不得大于设计荷载值。四周作好防、排水工作，严防地下管道渗水。施工中严格观察土质变化，当土质与提供的地质报告有较大不符时应及时变更设计。并注意地下障碍物对土钉锚杆施工的影响。为确保土钉墙支护结构的安全，遇潜水层或地下滞水层时，在该含水层埋设导水管（1520塑料管）。6.3 土钉墙施工质量保证措施钢筋杆体长度不够，可采用搭接焊。搭接焊时在搭接的两根钢筋端头各弯曲一定的角度，保证土钉轴心受力。以若采用其它直径钢筋替代设计钢筋，应采用同级钢筋，进行等截面换算。 土钉注浆水泥采用P.O32.5普通硅酸盐水泥。.水灰比0.45。成孔前，在设计孔位处作显著标志，以免钻孔时错位。对中支架：为了保证钢筋杆体位于成孔的中心，间距2米在钢筋杆体上焊接3根对称的“V”型6的钢筋。土钉成孔采用人工洛阳铲成孔。钻进深度应大于设计深度0.30.5m。钻孔完毕后，应立即将钢筋体和灌浆管同时插入孔底，灌浆管距孔底约250500mm。灌浆采用1根20mm的塑料管作导管。将搅拌好的水泥浆注入钻孔底部，自孔底向外灌注。灌注完毕后视孔口浆液下降情况补浆12次，以保证灌浆质量，增加抗拔力。土方开挖时间间隔：土钉支护要求上部土钉达到强度之后，方可以开挖下部土层。根据混凝土强度增长的规律，在气温较高的时候，一般情况下12天之后可以进行下部土方开挖；在气温较低，则应保证土钉水泥砂浆及面层混凝土强度达到设计强度的75，才能进行下部土方开挖。如果工期紧张，可以采取添加早强剂的方法。7、护坡桩施工7.1护坡桩施工工艺流程 护坡桩施工工艺流程图 各项施工准备工作砌泥浆池挖泥浆沟定桩位埋设护筒制备泥浆钻机就位成孔钢筋笼制作下放钢筋笼下导管灌注砼做试块排浆导管起卸孔口回填拔护筒基槽开挖桩头剔凿试块养护分选泥浆送实验室废浆排弃7.2 护坡桩施工技术及质量标准测量放线：以业主提供的水准点及测量控制网进行引测,在轴线的延长线上做点建立控制网,每个控制点采用不少于0.2m3混凝土浇筑,中间放置埋件,在埋件上刻十字作为轴线引测点，在桩基施工过程中，每天应对现场测量控制点进行校核，并作好有效保护。埋设护筒：埋设护筒时，护筒中心轴线对正测定的桩位中心，严格保持护筒的垂直度。护筒固定在正确位置后，用粘土分层回填夯实，以保证其垂直度及防止泥浆流失及位移、掉落。如果护筒底土层不是粘性土,应挖深或换土,在坑底回填夯实300-500mm厚度的粘土后,再安放护筒,以免护筒底口处渗漏塌方。护筒上口应绑扎木方对称吊紧，防止下窜。设备安装：钻机就位前，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，调整桅杆及钻杆的角度。钻机安装就位之后，应精心调平，确保施工中不发生倾斜、移位。成孔：采用人工搅桨护壁，泥浆池可根据现场实际条件砌筑。在施工第一根桩时，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。在钻进过程中，不可进尺太快，由于采取泥浆护壁，因此，要给一定的护壁时间。在钻进过程中，一定要保持泥浆面，不得低于护筒顶40cm。在提钻时，须及时向孔内补浆，以保证泥浆高度。在钻进过程中，要经常检查钻斗尺寸。（可根据试钻情况决定其大小）。施工过程中如发现地质情况与原钻探资料不符应立即通知设计监理等部门及时处理。清孔：在钻进到设计深度时，应立即清孔,常采用封底钻头捞渣，可一次或多次进行捞渣。在清孔后，孔底沉渣不得大于30cm，并将孔口处杂物清理干净，方可进行下步工序。钢筋笼制作及吊放：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23m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，用绑扎丝绑扎并间隔点焊固定。钢筋笼定位板采用47.8*40*8mm钢板,每隔2米沿钢筋笼周边主筋均匀设置4根。制作好的钢筋笼稳固放置在平整的地面上，防止变形。起吊钢筋笼采用扁担起吊法，起吊点设在钢筋笼箍筋与主筋连接处，且吊点对称并一次性起吊。钢筋笼设置4-6个起吊点，以保证钢筋笼在起吊时不变形。吊放钢筋笼入孔适应对准孔位，保持垂直，轻放、慢放入孔，不得左右旋转。若遇阻碍应停止下放，查明原因进行处理。严禁高提猛落和强制下入。下放钢筋笼时，要求有技术人员在场，现场测护筒顶标高，准确计算吊筋长度，以控制钢筋笼的桩顶标高及钢筋笼上浮等问题。水下灌注混凝土：成孔和清孔质量检验合格后,开始灌注混凝土。本灌注工艺，采用自由塞隔水（即充气球胆），充气球胆直径大小能自由通过导管即可。导管下入长度和实际孔深必须做严格丈量，使导管底口与孔底的距离能保持在0.30.5m左右。导管下入必须居中。灌注混凝土,首浇混凝土必须保证埋管深度不小于1.5米,由于在该工程中使用的漏斗容积不足1m3，在实际操作中，投入球胆，放入锥塞，当砼灌满漏斗，立即拔起塞子，同时继续向漏斗补加砼，使砼连续浇注。在完成首浇后，灌注砼要连续从漏斗口边侧溜滑入导管内，不可一次放满，以避免产生气囊。拔管时，要准确测量砼灌注深度和计算导管埋深后，方可拔管。导管埋深不得大于6m，也不得小于2m。为确保桩顶质量,在桩顶设计标高以上加灌一定高度,不宜小于0.5m,一般在0.8-1.0m。在灌注将近结束时，由于导管内砼柱高度减少，超压力降低。如出现砼顶升困难时，可适当减小导管埋深使灌注工作顺利进行。在拔出最后一节长导管前，要用探棒探明灌注砼面标高，符合要求后方可拔管，管内要留有一定砼量，以防拔护筒后砼面下降。拔管速度要慢，避免孔内上部泥浆压入桩中。每天根据灌砼数量按要求制做砼试块。钢护筒在灌注结束，砼初凝前拔出，起吊护筒时要保持其垂直性。当桩顶标高很低时，砼灌不到地面，砼初凝后，回填钻孔。质量检验标准： 护坡桩质量检验标准(mm)项序检查项目允许偏差或允许值主控项目1桩位D/62孔深+3003桩体质量检验根据基桩检测技术规范4混凝土强度设计要求5承载力根据基桩检测技术规范一般项目1垂直度1%2桩径503泥浆比重1.15-1.204沉淤厚度200mm5混凝土塌落度180-2206钢筋笼安装深度1007混凝土充盈系数大于1,小于1.38桩顶标高+30,-507.3 几个关健工序的施工7.3.1钢筋加工钢筋进场必需取出厂和试验合格证后方可使用，同时按型号、类别分别架空堆放。对主筋必须调直、除锈去污，对焊主筋、搭接焊之前必须先进行试验，合格后方可批量加工。主筋采用机械连接形式。主筋和加劲筋交叉点采用点焊，箍筋采用绑扎。钢筋对接焊接弯折角度不大于4度，两钢筋轴线错位不大于2mm，搭接要符合规范要求。双面焊接长度为5d，单面焊接长度为10d。同一断面的焊接接头不大于50%，并错开不小于500mm。在主筋保护层可采用钢板或圆砼轮，以保证护坡桩保护层的厚度。保护钢板采用带钢，尺寸为47.8*40*8mm，纵向间距4米沿钢笼周边设置一道四个。砼轮为预制，厚度4cm，半径5cm，下笼时中心穿钢筋绑扎在钢笼主筋之间，纵向间距4米沿钢笼周边设置一道四个。 钢筋笼检验标准如下表：项序检查项目允许偏差或允许值主控项目1主筋间距102长度100一般项目1钢筋材质检验设计及规范要求2箍筋间距203直径107.3.2泥浆性能及泥浆系统布置7.3.2.1泥浆配比设计及现场性能测定椐工程地质条件和水文地质情况，拟采用膨润土，并掺外加剂处理以改善泥浆护壁性能。.泥浆配比设计（仅供参考）水:膨润土:纯碱:CMC（必要时）=100:510%:0.1%:1-3%.泥浆材料的选择水：自来水膨润土：钠膨润土外加剂：纯碱（食用碱）钠羧钾基纤维素（CMC），易溶。.要求达到的泥浆性能指标参考值新浆液性能指标 土层 性能粘性土砂土卵石泥浆比重1.051.101.25粘度（s）15-1616-1818-25含砂量8%8%888配比：水：膨润土：碱：CMC100:6:3:0.8100:10:1.8:0.8100:15:1.8:0.8注：施工时根据具体地层条件而定，比重1.25为挖槽后泥浆比重，正常情况下只测比重、粘度、PH值。.泥浆制备拟采用13台旋挖机，在现场挖建造制浆池。现场拟建两处施工场区，每处施工场区设一个三级沉淀池进行泥浆制备及回收。泥浆池设置在场地中央，容积约30m3。7.3.2.2桩间土的防护采用钢板网+全面喷射砼进行防护。桩体打入钢钉加焊18钢筋做为加强筋（竖向间距为1.5m），配以短土钉（长2米、间距1.5）进行防护。7.2.2.3.桩间土渗水的处理 在防护面内设置泄水管，采用20塑料管，长度600800mm，底部打花孔并包滤网。8、锚杆施工8.1锚杆施工顺序：钻孔插锚束灌注水泥浆二次补浆锚具安装张拉锁定腰梁安装8.2 锚杆施工工艺流程 锚杆施工工艺流程定 孔 位 钻机安装就位成 孔锚 筋 隐 检下 放 锚 筋注 浆养