超高层建筑深基坑工程施工.docx

2.1 施工特点基坑工程主要由工程勘察、支护结构设计与施工、基坑土方开挖、地下水控制、施工监测及周边环境保护等构成。随着城市建设的快速发展，全球超高层建筑的拔地而起，地下空间大规模开发已成为了当今时代的一种趋势。近年来，随着基坑工程的开挖越来越深，土方量越来越大，深基坑工程的施工技术和管理成为了施工企业的主要研究课题之一。深基坑工程主要具有如下特点：（1）基坑支护体系的临时性。基坑支护体系一般为临时措施，待地下室基础工程完成后，其支护体系的任务也已完成。（2）基坑工程的风险性。其临时性的特点使得荷载、强度、变形、防渗、耐久性等方面的安全储备相对较小。（3）具有明显的区域特征。不同的区域具有不同的工程地质和水文地质条件，即使是同一城市的不同区域也可能会有较大差异。（4）具有明显的环境保护特征。深基坑工程的施工会引起周围地下水位变化和应力场的改变，导致土体的变形，对相邻环境会产生影响。（5）具有时空效应规律。深基坑的几何尺寸、土体性质等对基坑有较大影响。施工过程中，每个开挖步骤中的空间尺寸，开挖部分的无支撑暴露时间和基坑变形具有一定的相关性。（6）具有很强的个体特征。深基坑工程所处的区域地质条件的多样性、周边环境的复杂性、基坑形状的多样性、基坑支护形式的多样性，决定了深基坑工程的施工具有明显的个体特征。2.2 常有深基坑支护形式基坑支护是为满足地下结构的施工要求及保护基坑周边环境的安全，对基坑侧壁采取的支挡、加固与保护措施，基坑支护总体方案的选择直接关系到基坑及周边环境安全、施工进度、工程建设成本。总体方案主要有顺作法和逆作法两类，在同一基坑工程中，顺作法和逆作法可以在不同的区域组合使用。2.2.1 顺作法顺作法是指先施工周边维护结构，然后由上而下开挖土方并设置支撑（锚杆），挖至坑底后，再由下而上施工主体结构，并按一定顺序拆除支撑的过程。顺作法基坑支护结构通常有围护墙、支撑（锚杆）及其竖向支承结构组成。顺作法是基坑工程传统的施工方法，设计较便捷，施工工艺成熟，支护结构与主体结构相对独立，设计的关联性较低。顺作法常用的总体设计方案包括放坡开挖、水泥土挡墙、排桩与板墙、土钉墙、逆作拱墙等，如表所示：深基坑支护工程中的常用支护形式主要支护形式备注放坡必要时应采取护坡等措施重力式水泥土墙或高压旋喷围护墙依靠自重和刚度保护坑壁，一般不设内支撑土钉墙、复合土钉墙其中复合土钉墙有土钉墙结合隔水帷幕，土钉墙结合预应力锚杆、土钉墙结合微型桩等形式支挡式结构型钢横挡板应设置内支撑钢板桩可结合内支撑或锚杆系统混凝土板桩可结合内支撑或锚杆系统灌注桩排桩有分离式、咬合式、双排式、交错式、格栅式等；可结合内支撑或锚杆系统；可与隔水帷幕组合预制（钢管、混凝土）排桩可结合内支撑或锚杆系统地下连续墙有现浇和预制地下连续墙，可结合内支撑系统型钢水泥土搅拌墙可结合内支撑或锚杆系统逆作拱墙很多情况下不用内支撑或锚杆系统2.2.2 逆作法逆作法是指利用主体地下结构水平梁板结构作为内支撑，按楼层自上而下并与基坑开挖交替进行的施工方法。逆作法围护墙可与主体结构外墙结合，也可采用临时围护墙。逆作法是借助地下结构自身能力对基坑产生支护作用，即利用各层水平结构的刚度、强度，使其成为基坑围护墙水平支撑点，以平衡土压力。在采用逆作法进行地下结构施工的同时，还可同步进行上部结构的施工，但上部结构允许施工的高度需经设计计算确定。2.2.3 顺逆结合对于某些条件复杂或具有特殊技术经济要求的基坑，可采用顺作法和逆作法结合的施工方案，从而可发挥顺作法和逆作法的各自优势。工程中常用顺逆结合主要有主楼先顺做裙楼后逆作、裙楼先逆作主楼后顺做、中心顺作周边逆作等方案。2.3 施工工艺2.3.1 水泥土重力式挡墙水泥土重力式挡墙是用于加固软黏土地基的一种维护方法，它是利用水泥材料作为固化剂，通过特质的深层搅拌机械，在地基深处就地将软土和水泥强制搅拌形成连续搭接的水泥土柱状加固体，利用水泥和软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、稳定性和一定强度的挡土、防渗墙，从而提高地基强度和增大变形模量。重力式水泥土墙施工工艺可采用三种方法：喷浆式深层搅拌（湿法）、喷粉式深层搅拌（干法）、高压喷射注浆法（也称高压旋喷法）。湿法施工注浆量容易控制，成桩质量好，目前绝大部分重力式水泥土墙施工中都采用湿法工艺。干法施工工艺虽然水泥土强度较高，但其喷粉量不易控制，搅拌难以均匀导致桩体均匀性差，桩身强度离散较大，目前使用较少。高压喷射注浆法是采用高压水、气切削土体并将水泥与土搅拌形成重力式水泥土墙。高压旋喷法施工简便，施工时只需在土层中钻一个50300mm的小孔，便可在土中喷射成直径0.42m的水泥土桩。该法可在狭窄施工区域或邻近已有基础区域施工，但该工艺水泥用量大，造价高，一般当施工场地受到限制，湿法机械施工困难时选用。1） 二轴水泥土墙工程（湿法）施工工艺（1） 工艺流程二轴水泥土墙工程施工工艺可采用“二次喷浆、三次搅拌”工艺，主要依据水泥掺入比及图纸情况而定。二轴水泥土墙施工工艺流程如图2.3-1。图2.3-1 二轴水泥土墙施工工艺流程图2） 三轴水泥土墙（湿法）施工工艺（1） 施工工艺流程三轴水泥土墙工程施工流程如图测量放线：根据坐标基准点，按图放出桩位，设立临时控制桩，做好测量复核单，提请验收。开挖导沟及定位型钢放置：按基坑围护边线开挖沟渠，沟渠开挖及定位型钢放置示意图如图所示。在沟槽两侧打入若干槽钢作为固定支点，垂直方向放置两根工字钢与支点焊接，再在平行沟槽方向放置两根工字钢与下面工字钢焊接作为定位型钢。孔位及桩机定位：根据三轴搅拌桩中心间距尺寸在平行工字钢表面画线定位。桩机就位，移动前，移动结束后检查定位情况并及时纠正。桩机应平稳平正，并用经纬仪观测以控制钻机垂直度。三轴水泥搅拌桩桩位定位偏差应小于20mm。水泥土搅拌桩成桩施工：三轴水泥土墙施工按下图所示顺序施工，采用套接一孔的工艺，保证墙体的连续性和接头的施工质量，这种施工顺序一般适用于N50的地基土。三轴水泥搅拌桩的搭接和施工设备的垂直度补救是依靠重复套钻来保证的，以达到止水的作用。为保证搅拌桩质量，对土质较差或者周边环境较复杂的工程，搅拌桩底部采用复搅施工。2.3.2 钻孔灌注排桩排桩式围护结构属板式支护体系，是以排桩作为主要承受水平力的构件，并以水泥土搅拌桩、压密注浆、高压旋喷桩等作为防渗止水措施的围护结构形式。钻孔灌注排桩即为由钻孔灌注桩为桩体组成的排桩体系。钻孔灌注排桩应用于深基坑支护中，可较少开挖工程量，避免了因基坑施工对周边环境的影响，同时也缩短了前期的施工工期，节省了工程投资。目前国内主要的钻孔机械有螺旋钻孔机、全套管钻孔机、回转斗式钻孔机、潜水钻孔机、冲击式钻孔机。1、 钻孔灌注桩施工工艺 当基坑不考虑防水（或已采取降水措施）时，钻孔灌注桩可按一字型间隔排列或相切排列形成排桩。间隔排列的间距常为2.53.5倍桩径。当基坑考虑防水时，可按一字型搭接排列，也可按间隔或相切排列，并设隔水帷幕。搭接排列时，搭接长度宜为保护层厚度；间隔或相切排列时需另设止水帷幕时，桩体净距可根据桩径、桩长、开挖深度、垂直度及扩颈情况来确定，一般为100150mm。钻孔灌注排桩施工前必须试成孔，数量不得小于2个，以便核对地址资料，检验双选的设备、机具、施工工艺以及技术时候适宜。如孔径、垂直度、孔壁稳定和沉淤等检验指标不能满足设计要求时，应拟定补救技术措施，或重新选择施工工艺。排桩要承受地面超载和测量水土压力，其配筋量往往比工程桩大。当挖图面与背面配筋不同时，施工必须严格按受力要求采取技术措施保证钢筋笼的正确位置，保证钢筋笼的安放方向与设计方向一致。钻孔灌注排桩施工时要采取间隔跳打，隔桩施工，并应在灌注混凝土24h后进行邻桩成孔施工，防止由于土体扰动对已浇筑的桩带来影响。对于砂质土，可采取套打排桩的方式，即对有严重液化砂土地基先进行搅拌桩加固，然后再加固土中施工排桩以保证成孔质量。钻孔灌注排桩顶部一般需作一道顶圈梁，以形成整体，便于开挖时整体受力和满足控制变形的要求。在开挖时需根据支撑设置围檩以构成整体受力。钻孔灌注排桩施工时要严防个别桩塌孔，致使后施工的邻桩无法成孔，造成开挖时严重流砂或涌土。2.3.3 型钢水泥土搅拌墙型钢水泥土搅拌墙通常称为SMW工法（Soil Mixed Wall），是一种在连续套接的三轴水泥土搅拌桩内插入型钢形成的复合挡土隔水结构。即型钢承受土侧压力，而水泥土则具有良好的抗渗性能，因此SMW墙具有挡土与止水双重作用。除了插入H型钢外，还可插入钢管、拉森板桩等。型钢水泥土搅拌墙标准施工配置主要有三轴水泥土搅拌机、全液压履带式桩架、水泥运输车、水泥筒仓、高压洗净机、电脑计量拌浆系统、空压机、履带机、挖掘机等。1、 型钢水泥土搅拌墙施工流程1）型钢水泥土搅拌墙施工流程如图。2）施工准备（1）施工现场进行场地平整，路基承载能力满足重型桩机和吊车平稳行走移动的要求。（2）应按照桩位平面布置图，确定合理的施工顺序及配套机械、水泥等材料的放置位置。搭建拌浆设施和水泥储存场地，供浆系统相应设备试运转正常后方可就位。三轴搅拌机与桩架进场组装并试运行正常后方可就位。3）测量放线根据轴线基准点、围护平面布置图，放出围护桩边线和控制线，设立临时控制标识，做好技术复核。3） 开挖沟槽开挖沟槽并清除地下障碍物，开挖出来的土体应及时外运，保证搅拌桩正常施工。在沟槽上两侧设置定位导向型钢，标出插筋位置、间距。4） 桩机就位桩机应平稳、平正，应用线锤对龙门立柱垂直定位观测以确保桩机垂直度，并经常校核，桩机立柱导向架垂直度偏差应小于1/250.三轴水泥土搅拌桩桩位定位后应再进行定位复核，偏差值应小于20mm。5） 制备水泥浆液及浆液注入开机前按要求进行水泥浆液的拌制。待三轴搅拌机启动，用空压机送浆至搅拌机钻头。对于透水性墙的砂土地层，必要时可在水泥浆液中掺入适量的膨润土，可保持孔壁的稳定性和提高墙体抗渗性。6） 钻进搅拌三轴水泥搅拌桩在下沉和提升过程中均应注入水泥浆液，并严格控制下沉和提升速度，喷浆下沉速度应控制在0.51.0m/min，提升速度应控制在1.02.0m/min，在桩底部分适当持续搅拌注浆，并尽可能做到匀速下沉和提升，使水泥浆和原地基土充分搅拌。7） 清洗、移位将集料斗中加入适量清水，开启灰浆泵，清洗压浆管道及其他所用机具，然后移位再进行下一根桩的施工。8） 涂刷减摩剂应清除型钢表面的污垢及铁锈，减摩剂应在干燥条件下均匀涂抹在型钢插入水泥土的部分。浇筑围护墙压顶圈梁时，埋设在圈梁中的型钢部分应用泡沫塑料片等硬质隔离材料将其与混凝土隔开，以利于型钢的起拔回收。9） 插入型钢型钢插入宜在搅拌桩施工结束后30min内进行，插入前应检查其规格型号、长度、直线度、接头焊缝质量等，以满足设计要求。型钢插入应采用牢固的定位导向架，先固定插入型钢的平面位置，然后起吊型钢，将型钢底部中心对正桩位中心并沿定位导向架徐徐垂直插入水泥土搅拌桩体内。型钢插入宜依靠自重插入，也可借助带有液压钳的振动锤等辅助手段下沉到位，严禁采用多次重复起吊型钢并松钩下落的插入方法。型钢下插至设计深度后，用槽钢穿过吊筋将其搁置在定位型钢上，待水泥土搅拌桩硬化后，将吊筋及沟槽定位型钢撤除。10）涌土处理由于水泥浆液的定量注入搅拌和型钢插入，一部分水泥土被置换出沟槽，采用挖土机将沟槽内的水泥土清理出沟槽，确保桩体硬化成型和下道工序的继续，呗清理的水泥土将在24h之后开始硬化，随日后基坑开挖一起运出场地。11）型钢拔除主体地下结构施工完毕，结构外墙与围护墙间回填密实后方可拔除型钢，应采用专用夹具及千斤顶，以圈梁为反力梁，配以吊车起拔型钢。型钢拔除后的空隙应及时充填密实。2.3.4 地下连续墙地下连续墙是在地面上利用各种挖槽机械，沿支护轴线，在泥浆护壁条件下，开挖出一条狭长深槽，清槽后在槽内吊放钢筋笼，然后用导管法浇筑水下混凝土，筑成一个单元槽段，如此逐段进行，在地下筑成一道连续的钢筋混凝土墙，作为截水、防渗、承重、挡土结构。地下连续墙的特点是墙体刚度大，整体性好，基坑开挖过程安全性高，支护结构变形较小；施工振动小，噪声低，对环境影响小；墙身具有良好的抗渗能力，坑内降水时对坑外的影响较小；可用于密集建筑群中深基坑支护及逆作法施工；可作为地下结构的外墙；可用于多种地质条件。缺点是由于地下连续墙施工机械的因素，其厚度具有固定的模数，不能像灌注桩一样对桩径和刚度进行灵活调整，且地下连续墙的施工成本较为昂贵。地下连续墙的施工方法从结构形式上可分为柱列式和壁式两大类。柱列式主要通过水泥浆与添加剂与原位置的土进行混合搅拌形成桩，并在横向上重叠搭接形成连续墙。后者则由水泥浆与原位置土搅拌形成连续墙，并就地灌注混凝土形成连续墙。我国建筑工程中应用最多的事现浇钢筋混凝土壁板式地下连续墙，其施工工艺流程如图。1） 导墙导墙是地下连续墙槽段开挖前沿前面两侧构筑的临时性结构，其作用是：（1）成槽导向、测量基准；（2）稳定上部土体，防止槽口塌方；（3）重物支撑平台，承受一定的施工荷载；（4）存储泥浆、稳定泥浆液位、围护槽壁稳定；可以有效控制地面沉降和位移。导墙一般为现浇的钢筋混凝土结构，也有预制或钢制的钢筋混凝土结构，混凝土强度等级多采用C20C30。2） 泥浆配置泥浆在地下连续墙挖槽施工阶段起到护壁、携渣、冷却机具和切土润滑的作用。槽内泥浆液面应高出地下水位一定高度，以防槽壁倒塌、剥落和防止地下水渗入。护壁泥浆通常采用膨润土泥浆，此外还有高分子聚合物泥浆、CMC（羧甲基纤维素）泥浆和盐水泥浆等。泥浆制备包括泥浆搅拌和泥浆贮存。制备膨润土泥浆一定要充分搅拌，否则会影响泥浆的失水量和粘度。为充分发挥泥浆在地下连续墙施工中的作用，泥浆最好在膨润土充分水化后再使用，新配置的泥浆应静置贮存3h以上，如现场实际条件允许静置24h后再使用更佳。在地下连续墙施工过程中，泥浆与地下水、砂、土、混凝土等接触，使泥浆受到污染而性质恶化，污染后的泥浆经过处理后仍可重复使用。3） 成槽作业成槽是地下连续墙施工的主要工艺，成槽工期约占地下连续墙工期的一半，提高成槽的效率是缩短工期的关键，成槽精度决定了地下连续墙的施工精度。地下连续墙通常分段施工，每一段称为地下连续墙的一个槽段，一个槽段是一次混乱了灌注单位。施工时，预先沿墙体长度方向把地下连续墙划分为若干个一定长度的施工单元，该施工单元称为“单元槽段”，挖槽是按一个个单元槽段进行挖掘。单元槽段长度应是挖槽机挖槽长度的整数倍，一般采用挖槽机最小挖掘长度（即一个挖掘单元的长度）为一单元槽段。地质条件良好、施工条件允许的情况下可采用24个挖掘单元组成一个槽段，槽段长度一般为48m。划分单元槽段的常见形式有直线形槽段、直角形槽段、拐角形槽段、T字型槽段、十字型槽段、三折线形槽段、双折线形槽段、圆弧形槽段和Z字形槽段。槽段分段接缝尽量避开转角部位及内隔墙连接部位，常用的交接处理方法有预留筋连接、丁字形连接、十字形连接、90拐角连接、圆形或多边形连接、钝角拐角连接。4） 钢筋笼加工与吊装钢筋笼应在型钢或钢筋制作的平台上成型。主筋净保护层厚度通常为78cm，保护层垫块厚5cm，与墙面留有23cm的间隙。钢筋连接方式通常采用搭接焊、气压焊，除连接四周两道钢筋的交点需全部点焊外，其余可采用50%交叉点焊。钢筋笼的起吊、运输和吊放应制定施工方案，根据钢筋笼重量选取主、副吊设备，并进行吊点布置。应对吊点局部加强，沿钢筋笼纵横向设置桁架增强钢筋笼整体刚度。钢筋笼起吊应用横吊梁或吊架。起吊时钢筋笼下端不得在地面拖引，以防下端钢筋弯曲变形。为防止钢筋笼吊起后在空中摆动，应在钢筋笼下端系拽引绳。5） 水下混凝土浇筑地下连续墙所用混凝土的配合比除满足设计强度要求外，还应考虑导管法在泥浆中浇筑混凝土应具有的和易性好、流动度大、缓凝的施工特点和对混凝土强度的影响。地下连续墙的混凝土用导管法进行浇筑，浇筑过程中导管下口总是埋在混凝土内1.5m以上，使从导管下口流出的混凝土将表层混凝土向上推动而避免与泥浆卷入混凝土内。但导管插入太深会使混凝土在导管内流动不畅，有时还可能产生钢筋笼上浮，因此导管最大插入深度不宜超过9m。当混凝土浇筑到地下连续墙顶部附近时，导管内混凝土不易流出，应降低浇筑速度，并将导管最小埋入深度控制在1m左右，可将导管上下抽动，不抽动范围不得超过30cm。混凝土浇筑过程中，导管不得做横向运动，以防止沉渣和泥浆混入混凝土内。2.3.5 土钉墙工程土钉墙是用于土体开挖时保持基坑侧壁或边坡稳定的一种挡土结构，主要由密布于原位土体的土钉、粘附于土体表面的钢筋混凝土面层、土钉之间的被加固土体和必要的防水系统组成。土钉墙的结构较合理，施工设备和材料简单，操作方便灵活，施工速度快捷，造价低。但其不设和变形要求较为严格或较深的基坑。复合土钉墙具有土钉墙的全部优点，克服其较多缺点，它是土钉墙与各种隔水帷幕、微型桩及预应力锚杆等构件的结合，可根据工程具体条件选择一种或多种组合，应用范围大大拓宽，对土层的适用性更广，整体稳定性、抗隆起及抗渗性能大大提高，基坑风险相对降低。1） 施工工艺流程（1） 土钉墙施工流程开挖工作面修整坡面施工第一层面层土钉定位钻孔清孔检查放置土钉注浆绑扎钢筋网安装泄水管施工第二层面层养护开挖下一层工作面重复上述步骤直至基坑设计深度。（2） 复合土钉墙施工流程止水帷幕或微型桩施工开挖工作面修整坡面施工第一层混凝土面层土钉或锚杆定位钻孔清孔检查放置土钉或锚杆注浆绑扎面层钢筋网及腰梁养护锚杆张拉开挖下一层工作面重复上述步骤直至基坑设计深度。2） 主要施工方法及操作要点（1） 土方开挖基坑土方应分层开挖，且应与土钉支护施工作业紧密协调和配合。挖土分层厚度应与土钉竖向间距一致，开挖标高宜为相应土钉位置下200mm，逐层开挖并施工土钉，严禁超挖。每层土方开挖完成后进行修整，并在坡面施工第一层面层，完成上一层作业面土钉和面层后，应待其达到70%设计强度以上后，方可进行下一层作业面的开挖。开挖应分段进行，分段长度取决于基坑侧壁的自稳能力，且与土钉支护的流程相互衔接，一般每层的分段长度不宜大于30m。（2） 土钉施工土钉施工根据选用的材料不同可分为钢筋土钉施工和钢管土钉施工两种。钢筋土钉施工是按设计要求确定孔位标高后先成孔，而钢管土钉施工一般采用打入法，即确定孔位标高处将管壁留孔的钢管保持与面层一定角度打入土体内。打入土钉前应清孔和检查。土钉置入孔中前，先在其上安装连接件，以保证钢筋处于孔位中心位置且注浆后保证其保护层厚度。（3） 注浆钢筋土钉注浆前应将孔内残留或松动的杂土清除，选择合适的注浆机具。注浆材料一般采用水泥浆或水泥砂浆。水平注浆多采用低压（0.40.6Mpa）或高压（12Mpa），注浆时应在孔口或规定位置设置止浆塞，注满后保持压力35min。斜向注浆则采用重力或低压注浆，注浆导管底端距孔底250500mm，在注浆时将导管匀速缓慢地撤出，过程中注浆管口始终埋在浆体表面下。有时为提高土钉抗拔能力还可采用二次注浆。（4） 混凝土面层施工应根据施工作业面分层分段铺设钢筋网，钢筋网之间的连接可采用焊接或绑扎，钢筋网可用插入土中的钢筋固定。喷射混凝土一般采用混凝土喷射机，施工时应分段进行，同一分段内喷射顺序应自下而上，喷头运动一般按螺旋式轨迹一圈压半圈均匀缓慢移动，喷头与受喷面保持垂直，距离0.61m，一次喷射厚度不宜小于40mm；混凝土上下层及相邻段搭接结合处，搭接长度一般为厚度的2倍以上，接缝应错开。（5） 排水系统的设置基坑边若含有透水层或渗水土层时，混凝土面层上应做泄水孔，即按间距1.52.0m均匀布置0.40.6m、直径不小于40mm的塑料排水管，外管口略向下倾斜，管壁上半部分可钻透水孔，管中填满粗砂作为滤水材料，以防土流失。3） 土钉墙工程质量控制（1） 材料所使用的原材料（钢筋、水泥、砂、碎石等）的质量应符合有关规范规定标准和设计要求，并要具备出厂合格证及试验报告书。材料进场后还要按有关标准进行抽样质量检验。（2）土钉现场测试土钉支护设计与施工必须进行土钉现场抗拔试验，包括基本试验和验收试验。通过基本试验可取得设计所需的有关参数，如土钉与各层土体之间的界面粘结强度等，以保证设计的正确、合理性，或反馈信息以修改初步设计方案；验收试验是检验土钉支护工程质量的有效手段。土钉支护工程的设计、施工宜建立在有一定现场试验的基础上。（3）混凝土面层的质量检验混凝土养护28d后应进行抗压强度试验。试块数量为每500m2面层取一组，且不少于三组；混凝土面层厚度检查可用钻孔检测法。每100m2面层取一点，且不少于三个点。合格条件为全部检查孔处的厚度平均值不小于设计厚度，厚度达不到设计要求的面积不大于50%，最小厚度不应小于设计厚度的60%并不小于50mm；混凝土面层外观检查应符合设计要求，无漏喷现象。混凝土面层外观检查应符合设计要求，无漏喷、离鼓现象。2.3.6 土层锚杆工程施工锚杆是一种新型受拉杆件，它的一端与工程结构物或挡土墙连接，另一端锚固在地基的土层或岩层中，以承受结构物的上托力、抗拔力、倾侧力或挡土墙的水压力等。锚杆由锚头、锚具、锚筋、塑料套管、分割器、腰梁及锚固体等组成。1） 施工工艺（1） 孔位测量校正锚杆钻孔机械钻孔前应按设计及土层定出孔位做出标记。钻机就位时应测量校正孔位的垂直、水平位置和角度偏差，钻进应保证垂直于坑壁平面。钻进时应控制好速度、压力及钻杆的平直。（2） 成孔由于土层锚杆的施工特点，要求孔壁不得松动和塌陷，以保证钢拉杆安放和锚杆承载力。常用的钻进成孔方法有螺旋干作业钻孔法、潜钻成孔法和清水循环钻进法等。（3） 杆件组装安放锚杆用的拉杆，常用的有钢管（钻杆用作拉杆）、粗钢筋、钢丝束和钢绞线。主要根据锚杆的承载能力和现有材料的情况来选择。承载能力较小时，多用粗钢筋；承载能力较大时，多用钢绞线。 钢筋拉杆钢筋拉杆由一根或数根粗钢筋组合而成，如为数根粗钢筋则需用绑扎或电焊连接成一体。其长度应按锚杆设计长度加上张拉长度（等于支撑围檩高度加锚座厚度加螺母高度）。钢筋拉杆防腐蚀性能好，易于安装，当锚杆承载能力不很大时应优先考虑选用。对有自由段的锚杆，钢筋拉杆的自由段要做好防腐和隔离处理。锚杆的长度一般都在10m以上，有的达30m甚至更长。为了将拉杆安置在钻孔的中心，防止自由段产生过大的挠度和插入钻孔时不搅动土壁；对锚固段，还为了增加拉杆与锚固体的握裹力，所以在拉杆表面需设置定位器（或撑筋环）。钢筋拉杆的定位器用细钢筋制作，在钢筋拉杆轴心按120夹角布置,间距一般为22.5m。定位器的外径宜小于钻孔直径1m。粗钢筋拉杆用的定位器（a）中国国际信托投资公司大厦用的定位器；（b）美国用的定位器；（c）北京地下铁道用的定位器1-挡土板；2-支承滑条；3-拉杆；4-半圆环；5-38钢管内穿32拉杆；6-353钢带；7-232钢筋；8-65钢管l60，间距11.2m；9-灌浆胶管 钢丝束拉杆钢丝束拉杆可以制成通长一根，它的柔性较好，往钻孔中沉放较方便。但施工时应将灌浆管与钢丝束绑扎在一起同时沉放，否则放置灌浆管有困难。钢丝束拉杆的自由段需理顺扎紧，然后进行防腐处理。防腐方法可用玻璃纤维布缠绕两层，外面再用粘胶带缠绕，亦可将钢丝束拉杆的自由段插入特制护管内，护管与孔壁间的空隙可与锚固段同时进行灌浆。钢丝束拉杆的锚固段亦需用定位器，该定位器为撑筋环，如图6-165所示。钢丝束的钢丝为内外两层，外层钢丝绑扎在撑筋环上，撑筋环的间距为0.51.0m，这样锚固段就形成一连串的菱形，使钢丝束与锚固体砂浆的接触面积增大，增强了粘结力，内层钢丝则从撑筋环的中间穿过。钢丝束拉杆的撑筋环1-锚头；2-自由段及防腐层；3-锚固体砂浆；4-撑筋环；5-钢丝束结；6-锚固段的外层钢丝；7-小竹筒 钢绞线拉杆钢绞线分为有粘结钢绞线和无粘结钢绞线，有粘结钢绞线锚杆制作时应在锚杆自由端的每根钢绞线上做防腐层和隔离层。由于钢绞线拉杆的柔性更好，向钻孔中沉放更容易，因此在国内外应用的比较多，用于承载能力大的锚杆。锚固段的钢绞线要仔细清除其表面的油脂，以保证与锚固体砂浆有良好的粘结。自由段的钢绞线要套以聚丙烯防护套等进行防腐处理。钢绞线拉杆需用特制的定位架。（4） 灌浆灌浆用水泥砂浆的成分及拌制、注入方法决定了灌浆体与周围土体的粘结强度和防腐效果。灌浆浆液一般为水泥砂浆或水泥浆。二次灌浆法师在一次灌浆形成注浆体的基础上，对锚杆锚固段进行二次高压劈裂注浆，使浆液向周围地层挤压渗透，形成直径较大的锚固体并提高周围地层力学性能，可提高锚杆承载能力。二次灌浆通常在一次注浆后424h进行，间隔时间由浆体强度达到5MPa左右为宜。二次灌浆适用于承载力低的土层中的锚杆。（5） 腰梁安装腰梁是传力结构，将锚头轴拉力进行有效传递，分成水平力及垂直力。腰梁的加工安装应使支承板承压面在一个平面内，以保证梁受力均匀。安装腰梁应考虑围护墙的偏差。一般是通过实测桩偏差，现场加工异形支撑板，锚杆尾部也应进行标高实测，找出最大偏差和平均值，用腰梁的两根工字钢间距进行调整。（6） 张拉、锁定锚杆压力灌浆后，养护一段时间，按设计和工艺要求安装好腰梁，并保证各段平直，腰梁与挡墙之间的空隙要紧贴密实，并安装好支承平台。待锚固段的强度大于15MPa并达到设计强度等级的70%后方可进行张拉，对于作为开挖支护的锚杆，一般施加设计承载力的50%100%的初期张拉力，初期张拉力并非越大越好。锚杆宜张拉至设计荷载的0.91.0倍后，再按设计要求锁定。锚杆张拉控制应力，不应超过拉杆强度标准值的75%。锚杆张拉时，其张拉顺序要考虑对邻近锚杆的影响。2.3.7 内支撑系统施工内支撑体系包括腰（冠）梁（亦称围檩）、支撑和立柱。其施工应符合下述要求：（1）支撑结构的安装与拆除顺序，应同基坑支护结构的计算工况一致。必须严格遵守先支撑后开挖的原则；（2）立柱穿过主体结构底板以及支撑结构穿越主体结构地下室外墙的部位，应采用止水构造措施。内支撑主要分钢支撑与钢筋混凝土支撑两类。钢支撑多为工具式支撑，装、拆方便，可重复使用，可施加预紧力。钢筋混凝土支撑现场浇筑，可适应各种形状要求，刚度大，支护体系变形小，有利于保护周围环境；但拆除麻烦，不能重复使用，一次性消耗大。1、钢支撑施工钢支撑常用H型钢支撑与钢管支撑。钢支撑构件连接可采用焊接或高强螺栓连接；腰梁连接节点宜设置在支撑点附近且不应超过支撑间距的1/3；钢腰梁与围护墙间宜采用细石混凝土填充，钢腰梁与钢支撑的连接节点宜设加劲板；支撑拆除前应在主体结构与围护墙之间设置换成传力构件或回填夯实。1） 工艺流程机械设备进场测量放线土方开挖设置围檩托架安装围檩设置立柱托架安装支撑支撑与立柱抱箍固定围檩与围护墙空隙填充施加预应力。2） 施工要点支撑端头应设置一定厚度的钢板作封头端板，端板与支撑杆件间满焊，焊缝高度与长度应能承受全部支撑力与支撑等强度。必要时可增设加劲板。当基坑平面尺较大时，支撑长度超过15m时，需设立柱来支承水平支撑，防止支撑弯曲，缩短支撑的计算长度，防止支撑失稳破坏。立柱通常用钢立柱，长细比一般小于25，由于基坑开挖结束浇筑底板时支撑立柱不能拆除，为此立柱最好做成格构式，以利底板钢筋通过。钢立柱不能支承于地基上，而需支承在立柱桩上，目前多用混凝土灌筑桩作为立柱支承桩，灌筑桩混凝土浇至基坑面为止，钢立柱插在灌注桩内，插入长度一般不小于4倍立柱边长，在可能情况下尽可能利用工程桩作为立柱支承桩。立柱通常设于支撑交叉部位，施工时立柱桩应准确定位，以防偏离支撑交叉部位。2、 混凝土支撑混凝土支撑在达到一定强度后具有较大刚度，变形控制可靠度高，制作方便，对基坑形状要求不高，对基坑周边环境具有较好的保护作用。钢筋混凝土支撑构件的混凝土强度等级不应低于C20，同一平面内宜整体浇筑。支撑施工时宜采用开槽浇筑的方法，底模板可用素混凝土、木模、钢模等铺设，土质条件较好时也可利用槽底做土模，侧模多用木模或钢模板混凝土支撑亦多用钢立柱，立柱与钢支撑相同。腰梁与支撑整体浇筑，在平面内形成整体。位于围护墙顶部的冠梁，多与围护墙体整浇，位于桩身处的腰梁亦通过桩身预埋筋和吊筋加以固定。混凝土腰梁的截面宽度要不小于支撑截面高度；腰梁截面水平向高度由计算确定，一般不小于1/8腰梁水平面计算跨度。腰梁与围护墙间不留间隙，完全密贴。挖土时必须坚持先撑后挖的原则，上层土方开挖至围檩或支撑下沿位置时，应立即施工支撑系统，且需待支撑达到设计强度后方可进入下道工序，若工期较紧时可采取提高混凝土强度等级的措施。在浇筑地下室结构时如要换撑，亦需底板、楼板的混凝土强度达到不小于设计强度的80%以后才允许换撑。2.3.8 地下结构逆作法施工逆作法的工艺原理是：在土方开挖之前，先沿建筑物地下室轴线（适用于两墙合一情况）或建筑物周围（地下连续墙只用作支护结构）浇筑地下连续墙，作为地下室的边墙或基坑支护结构的围护墙，同时在建筑物内部的有关位置（多为地下室结构的柱子或隔墙处，根据需要经计算确定）浇筑或打下中间支承柱（亦称中柱桩）。然后开挖土方至地下一层顶面底标高处，浇筑该层的楼盖结构（留有部分工作孔），这样已完成的地下一层顶面楼盖结构即用作周围地下连续墙刚度很大的支撑。然后人和设备通过工作孔下去逐层向下施工各层地下室结构。与此同时，由于地下-1层的顶面楼盖结构已完成，为进行上部结构施工创造了条件，所以在向下施工各层地下室结构时可同时向上逐层施工地上结构，这样上、下同时进行施工，直至工程结束。但是在地下室浇筑混凝土底板之前，上部结构允许施工的层数要经计算确定。1、 逆作法施工技术1） 编制施工方案在编制施工方案时，根据逆作法的特点，要选择逆作施工形式、布置施工孔洞、布置上人口、布置通风口、确定降水方法、拟定中间支承柱施工方法、土方开挖方法以及地下结构混凝土浇筑方法等。2） 选择逆作法施工形式“逆作法”施工，根据地下一层的顶板结构封闭还是敞开，分为“封闭式逆作法”和“敞开式逆作法”。前者在地下一层的顶板结构完成后，上部结构和地下结构可以同时进行施工，有利于缩短总工期；后者上部结构和地下结构不能同时进行施工，只是地下结构自上而下的逆向逐层施工。还有一种方法称为“半逆作法”，又称“局部逆作法”。其施工特点是：开挖基坑时，先放坡开挖基坑中心部位的土体，靠近围护墙处留土以平衡坑外的土压力，待基坑中心部位开挖至坑底后，由下而上顺作施工基坑中心部位地下结构至地下一层顶，然后同时浇筑留土处和基坑中心部位地下一层的顶板，用作围护墙的水平支撑，而后进行周边地下结构的逆作施工，上部结构亦可同时施工。从理论上讲，“封闭式逆作法”由于地上、地下同时交叉施工，可以大幅度缩短工期。但由于地下工程在封闭状态下施工，给施工带来一定不便；通风、照明要求高；中间支承柱（中柱桩）承受的荷载大，其数量相对增多、断面增大；增大了工程成本。因此，对于工期要求短，或经过综合经济比较经济效益显著的工程，在技术可行的条件下应优先选用封闭式逆作法。当地下室结构复杂、工期要求不紧、技术力量相对不足时，应考虑开敞式逆作法或半逆作法，半逆作法多用于地下结构面积较大的工程。3） 施工洞口布置封闭式逆作法施工，需布置一定数量的施工洞孔，以便出土、机械和材料出入；施工人员出入和进行通风。主要有出土口、上人口和通风口。出土口出土口的作用，是开挖土方的外运、施工机械和设备的吊入和吊出；模板、钢筋、混凝土等的运输通道；开挖初期施工人员的出入。出土口的布置原则是：应选择结构简单、开间尺寸较大处；靠近道路便于出土处；有利于土方开挖后开拓工作面处；便于完工后进行封堵处。要根据地下结构布置、周围运输道路情况等研究确定。出土口的数量，主要取决于土方开挖量、工期和出土机械的台班产量。其计算公式如下： 式中 n出土口数量；K其他材料、机械设备等通过出土口运输的备用系数，取1.21.4；Q土方开挖量（m3）；T挖土工期（d）；W出土机械的台班产量（m3/d）。上人口在地下室开挖初期，一般都利用出土口同时用作上人口，当挖土工作面扩大之后，宜设置上人口，一般一个出土口宜对应设一个上人口。通风孔地下室在封闭状态下开挖土方时，不能形成自然通风，需要进行机械通风。通风口分放风口和排风口，一般情况下出土口就作为排风口，在地下室楼板上另预留孔洞作为通风管道入口。随着地下挖土工作面的推进，当露出送风口时，及时安装大功率轴流风机，启动风机向地下施工操作面送风，清新空气由各送风口流入，经地下施工操作面从排风口（出土口）流出，形成空气流通，保证施工作业面的安全。送风口的数量目前不进行定量计算，一般其间距不宜大于10m，上海恒基大厦进行封闭式逆作法施工时，按8.5m间距设置送风口。一般情况下，逆作法施工中的通风设计和施工应注意以下各点：a在封闭状态下挖土，尤其是目前我国多以人力挖土为主，劳动力比较密集，其换气量要大于一般隧道和公共建筑的换气量；b送风口应使风吹向施工操作面，送风口距离施工操作面的距离一般不宜大于10m，否则应接长风管；c单件风管的重量不宜太大，要便于人力拆装；d取风口距排风口（出土口）的距离应大于20m，且高出地面2m左右，保证送入新鲜空气；e为便于已完工楼板上的施工操作，在满足通风需要的前提下，宜尽量减少预留放风孔洞的数量。4） 中间支承柱（中柱桩）施工底板以上的中间支承柱的柱身，多为钢管混凝土柱或H型钢柱，断面小而承载能力大，而且也便于与地下室的梁、柱、墙、板等连接。由于中间支承柱上部多为钢柱，下部为混凝土柱，所以，多用灌筑桩方法进行施工，成孔方法视土质和地下水位而定。在泥浆护壁下用反循环或正循环潜水电钻钻孔时，顶部要放护筒，钻孔后吊放钢管、型钢。钢管、型钢的位置要十分准确，否则与上部柱子不在同一垂线上对受力不利。中间支承柱（中柱桩）亦可用套管式灌筑桩成孔方法。它是边下套管、边用抓斗挖孔。由于有钢套管护壁，可用串筒浇筑混凝土，亦可用导管法浇筑，要边浇筑混凝土边上拔钢套管。支承柱上部用H型钢或钢管，下部浇筑成扩大的桩头。混凝土柱浇至底板标高处，套管与H型钢间的空隙用砂或土填满，以增加上部钢柱的稳定性。5） 降低地下水位在软土地区进行逆作法施工，降低地下水位是必不可少的。通过降低地下水位，使土壤产生固结，可便于封闭状态下挖土和运土，可减少地下连续墙的变形，更便于地下室各层楼盖利用土模进行浇筑，防止底模沉陷过大，引起质量事故。由于用逆作法施工的地下室一般都较深，在软土地区施工多采用深井泵或加真空的深井泵进行地下水位降低。确定深井数量时要合理有效，不能过多亦不能少。因为深井数量过多，间隔小，一方面费用高，另一方面亦给地下室挖土带来困难，由于挖土和运土时都不允许碰撞井管，会使挖土效率降低。但如深井数量过少，则降水效果差，或不能完全覆盖整个基坑。会使坑底土质松软，不利于在坑底土体上浇筑楼盖。在上海等软土地区一般以200250m3/井为宜。在布置井位时要避开地下结构的重要构件（如梁等）。因此要用经纬仪精确定位，误差宜控制在20mm以内，定位后埋设成孔钢护筒，成孔机械就位后要用经纬仪校正钻杆的垂直度。成孔后清孔，吊放井管时要在井管上设置限位装置，以确保井管在井孔的中心。在井四周填砂时，要四周对称填砂，要确保井位归中。降水时，一定要在坑内水位降至各工况挖土面以下1.0m以后，方可进行挖土。在降水过程中，要定时观察、记录坑内外的水位，以便掌握挖土时间和降水的速度。6） 地下室土方开挖在封闭式逆作法中，挖土是在封闭环境中进行，有一定的难度。在逆作法的挖土过程中，随着挖土的进展和地下、地上结构的浇筑，作用在周边地下连续墙和中间支承柱（中柱桩）上的荷载愈来愈大。挖土周期过长，不但因为软土的时间效应会增大围护墙的变形，还可能造成地下连续墙和中间支承柱间的沉降差异过大，直接威胁工程结构的安全和周围环境的保护。在确定出土口之后，要在出土口上设置提升设备，用来提升地下挖土集中运输至出土口处的土方，并将其装车外运。挖土要在地下室各层楼板浇筑完成后，在地下室楼板底下逐层挖土。各层的地下挖土，先从出土口处开始，形成初始挖土工作面后，再向四周扩展。挖土采用“开矿式”逐皮逐层推进，挖出的土方运至出土口处提升外运。在挖土过程中要保护深井泵管，避免碰撞失效。同时要进行工程桩的截桩（如果工程桩是钻孔灌筑桩等）。地下室挖土与楼盖浇筑是交替进行，每挖土至楼板底标高，即进行楼盖浇筑，然后再开挖下一层的土方。7） 地下室结构施工根据“逆作法”的施工特点，地下室结构不论是哪种结构型式都是由上而下分层浇筑的。地下室结构的浇筑尽可能利用土模浇筑梁板楼盖结构。对于地面梁板或地下各层梁板，挖至其设计标高后，将土面整平夯实，浇筑一层C10厚约100mm的素混凝土（土质好抹一层砂浆亦可），然后刷一层隔离层，即成楼板模板。对于梁模板，如土质好可用土胎模，按梁断面挖出槽穴即可，如土质较差可用模板搭设或砖砌筑梁模板。所浇筑的素混凝土层，待下层挖土时一同挖去。施工缝处的浇筑方法，国内外常用的方法有三种，即直接法、充填法和注浆法。直接法即在施工缝下部继续浇筑混凝土时，仍然浇筑相同的混凝土，有时添加一些铝粉以减少收缩。为浇筑密实可做出一假牛腿，混凝土硬化后可凿去。充填法即在施工缝处留出充填接缝，待混凝土面处理后，再于接缝处充填膨胀混凝土或无浮浆混凝土。注浆法即在施工缝处留出缝隙，待后浇混凝土硬化后用压力压入水泥浆充填。8） 施工中结构沉降控制在逆作法施工过程中，随着上部结构施工层数的增加，作用在中间支承柱和地下连续墙上的荷载逐渐增加；另一方面随着地下室开挖深度的逐渐增大，中间支承柱和地下连续墙与土的摩擦接触面亦逐渐减少，使其承载力逐渐降低。由于地下连续墙、中间支承柱荷载的增加和承载力的降低，在整个结构平面内是不均匀的，因而会引起结构在施工期间的不均匀沉降。在逆作法施工过程中，应在中间支承柱和地下连续墙上设置沉降观测点，采用二次闭合测量和进行观测数据的处理，以提高数据的真实性。利用沉降的观测数据和模拟计算沉降数据的对比，可以观察出施工期间地下连续墙和各中间支承柱的沉降发展趋势，需要时可采取有效的技术措施控制沉降差的发展。2.4 深基坑降排水深基坑工程施工中为避免产生流砂、管涌、坑底突涌，防止坑壁土体坍塌，减少开挖对周边环境的影响，便于土方开挖和地下结构施工作业，当基坑开挖深度内存在饱和软土层和含水层，坑底以下存在承压含水层时，需选择合适的方法对地下水进行控制。地下水控制是基坑工程的重要组成部分，主要方法包括集水明排、井点降水、隔水和回灌。其适用条件大致下表所示，选择时根据土层情况、降水深度、周围环境、支护结构类型等综合考虑后优选。地下水控制方法适用条件 方法名称土质类别渗透系数（cm/s）降水深度（m）水文地质特征集水明排填土、粉土、粘性土、砂土110721045上层滞水或水量不大的潜水降水轻型井点6多层轻型井点20喷射井点20降水管井黏土、粉土、砂土、砾砂、卵石1055含水丰富的潜水、承压水、裂隙水真空降水管井106隔水黏土、粉土、砂土、砾砂、卵石不限不限回灌填土、粉土、砂土、砾砂、卵石11072104不限1、 地下室控制主要原则1） 应根据基坑围护设计方案和环境条件，制定有效的地下水控制方案，疏干降水后的坑内水位线宜低于基坑开挖面积基坑底面0.51m。2） 满足承压水稳定性要求。3） 对于涉及承压水控制的基坑工程，应进行专门的基坑降水设计。4） 在土方开挖前通过群井抽水试验确定降压井运行方案，在土方开挖及降压井运行过程中通过观测井检测承压水水位，严格按照降水方案和群井抽水试验中规定的要求抽水，严禁多抽。观测井在坑内可以利用备用井，坑外观测井需要另外打设。5） 可组合采用多种地下水控制措施，如轻型井点结合管井井点降水，即在浅层采用轻型井点，开挖深度大于6m后采用管井井点。2、 涌水量计算根据水井理论，水井分为潜水（无压）完整井、潜水（无压）非完整井、承压完整井和承压非完整井。这几种井的涌水量计算公式不同。1）均质含水层潜水完整井基坑涌水量计算根据基坑是否邻近水源，分别计算如下：（1）基坑远离地面水源时 式中 Q基坑涌水量；K土壤的渗透系数；H潜水含水层厚度；S基坑水位降深；R降水影响半径；宜通过试验或根据当地经验确定，当基坑安全等级为二、三级时，对潜水含水层按下式计算： 对承压含水层按下式计算： k土的渗透系数；r0基坑等效半径；当基坑为圆形时，基坑等效半径取圆半径。当基坑非圆形时，对矩形基坑的等效半径按下式计算：r00.29（ab） （式中 a、b分别为基坑的长、短边。对不规则形状的基坑，其等效半径按下式计算： 式中 A基坑面积。（2）基坑近河岸（ （b0.5R） （3）基坑位于两地表水体之间或位于补给区与排泄区之间时 （4）当基坑靠近隔水边界时 均质含水层潜水完整井基坑涌水量计算简图（a）基坑远离地面水源；（b）基坑近河岩；（c）基坑位于两地表水体之间；（d）基坑靠近隔水边界2）均质含水层潜水非完整井基坑涌水量计算（1）基坑远离地面水源 （2）基坑近河岸，含水层厚度不大时（图6-169b） （bM/2） 式中 M由含水层底板到滤头有效工作部分中点的长度。（3）基坑近河岸（含水层厚度很大时）： （bl） （bl） 均质含水层潜水非完整井涌水量计算简图（a）基坑远离地面水源；（b）基坑近河岸，含水层厚度不大；（c）基坑近河岸，含水层厚度很