地下空间基坑设计方案

1 地下空间基坑设计方案 坑工程 为保证基坑施工 ,主体地下结构的安全和周围环境不受损害而采取的支护结构 ,降水和土方开挖与回填 ,包括勘察、设计、施工和检测等 ,称为基坑工程 同时又是一个综合性的 岩土工程 问题 ,既涉及土力学中典型的强度、稳定与变形问题 ,同时还涉及土与支护结构的共同作用问题 。 基坑土方开挖的施工工艺一般有两种：放坡 开挖（无支护开挖）和在支护体系保护下开挖（有支护开挖）。前者既简单又经济，但需具备放坡开挖的条件，即基坑不太深而且基坑平面之外有足够的空间供放坡这用。因此，在空旷地区或周围环境允许放坡而又能保证边坡稳定条件下应优先选用。 基坑工程 主要包括基坑支护体系设计与施工和土方开挖，是一项综合性很强的系统工程。它要求岩土工程和结构工程技术人员密切配合。基坑支护体系是临时结构，在地下工程施工完成后就不再需要。 编辑本段 基坑工程 具有以下特点： 1）基坑支护体系是临时结构，安全储备较小，具有较大的风险性。 基坑工程 施工过程 中应进行监测，并应有应急措施。在施工过程中一旦出现险情，需要及时抢救。 2） 基坑工程 具有很强的区域性。如软粘土地基、黄土地基等工程地质和水文地质条件不同的地基中 基坑工程 差异性很大。同一城市不同区域也有差异。 基坑工程 的支护体系设计与施工和土方开挖都要因地制宜，根据本地情况进行，外地的经验可以借鉴，但不能简单搬用。 3） 基坑工程 具有很强的个性。 基坑工程 的支护体系设计与施工和土方开挖不仅与工程地质水文地质条件有关，还与基坑相邻建（构）筑物和地下管线的位置、抵御变形的能力、重要性，以及周围场地条件等有关。有时保护相 邻建（构）筑物和市政设施的安全是 基坑工程 设计与施工的关键。这就决定了 基坑工程 具有很强的个性。因此，对 基坑工程 进行分类、对支护结构允许变形规定统一标准都是比较困难的。 4） 基坑工程 综合性强。 基坑工程 不仅需要岩土工程知识，也需要结构工程知识，需要土力学理论、测试技术、计算技术及施工机械、施工技术的综合。 5） 基坑工程 具有较强的时空效应。基坑的深度和平面形状对基坑支护体系的稳定性和变形有较大影响。在 2 基坑支护体系设计中要注意 基坑工程 的空间效应。土体，特别是软粘土，具有较强的蠕变性，作用在支护结构上的土压力随时间变 化。蠕变将使土体强度降低，土坡稳定性变小。所以对 基坑工程 的时间效应也必须给予充分的重视。 6） 基坑工程 是系统工程。 基坑工程 主要包括支护体系设计和土方开挖两部分。土方开挖的施工组织是否合理将对支护体系是否成功具有重要作用。不合理的土方开挖、步骤和速度可能导致主体结构桩基变位、支护结构过大的变形，甚至引起支护体系失稳而导致破坏。同时在施工过程中，应加强监测，力求实行信息化施工。 7）基坑工程 具有环境效应。基坑开挖势必引起周围地基地下水位的变化和应力场的改变，导致周围地基土体的变形，对周围建（构）筑物和地下管线产 生影响，严重的将危及其正常使用或安全。大量土方外运也将对交通和弃土点环境产生影响。 深基坑的定义：建设部建质 200987 号文关于印发危险性较大的分部分项工程安全管理办法的通知规定：一般深基坑是指开挖深度超过 5 米（含 5 米）或地下室三层以上（含三层），或深度虽未超过 5 米，但地质条件和周围环境及地下管线特别复杂的工程。 另外，基坑和基槽都是用来建筑建筑物的基础的 ,只是平面形状不同而已 ,基槽是长条形状的 ,而且有时候比较长 基坑是指底面积在 27 平方米以内（不是 20） ,且底长边小于三倍短边的为基坑 . 基槽是指槽底宽度在 3 米以内 ,且槽长大于 3 倍槽宽的为基槽 . 也就是说，一般定义深基坑为：底面积在 27 平方米以内（不是 20），且底长边小于三倍短边，开挖深度超过 5 米（含 5 米）或地下室三层以上（含三层），或深度虽未超过 5 米，但地质条件和周围环境及地下管线特别复杂的工程。 本次实习为长沙星沙星隆国际广场的基坑工程。 3 星隆国际广场基坑 1、 对基坑特点的综合分析 ， 场地、周围环境条件情况 场地及周边道路、房 屋情况 ， 根据拟建场地周边环境，场地周围空间有限，北、西侧道路管线及东、南侧围 墙外既有建筑物等需要保护。基坑西、北侧至围墙之间布置有部分施工临建、场地 和施工道路、生活区，需要保护。 2、 东侧新华书店办公楼据介绍， 45 条人工挖孔桩因地下水丰富而没挖到设计 持力层，现有主体结构裂缝，最大有 4新华书店宿舍因当年领秀新城小区施 工抽地下水造成其一楼梯间开缝约 4 厘米，现已用水泥砂浆填缝，但还是每年有修 补，县建设局每年有 23 次出面协调处理双方关系。 3 、 北向星大办公楼无原始结构设 计图，桩位不清，桩型不清，据介绍，有说人 工挖孔桩，有说洛阳铲桩，当年施工质量差，主体结构因施工过程中改图，导致楼 梯间结构已遭破坏。 4 、 星大花园无原始结构设计图，桩位不清，桩型不清，楼梯间已有 4560 度结 构裂缝。 （ 1） 周围关系协调情况 ， 新华书店是国营企业，通过多次和对方沟通，对方表示我们可以打锚索到对 方地块以下，但原则是不能对他们房屋产生危害。星大办公楼以颜定武、林志清为首等 4 中。星大花园，我们在与其业主沟通中及开协调会议， 28 户众多小业主坚决不同 1 / 14 业主坚决不同意打 锚索到其楼下基础 意打锚索到其楼下地基中，也不同意拆移原围墙及移树。 （ 2） 4 地层条件分析 基坑开挖深度范围内，表层 遍分布素填土（ 1） 、素填土（ 1） ，局部分布有淤泥（ 1） ，性质较差。 （ 3）基坑工程重要性等级根据建筑基坑支护技术规程（ 规定，周围环境较为复杂，基坑开 挖深度约 9m，工程重要性等级为一级。 （ 4）关于地下水的处理 据地下水近期观察成果，本项目地块原为一大冲沟壑，经开元、天华路修路后形 成一自然地下藏水沟壑，孔隙承压水头一 般在现地面下 34 米间变化，年变幅不大。 基坑下部弱透水层和透水层存在弱孔隙承压水，需进行人工降水。 本基坑支护需重点处理的问题为防止地下水突涌造成事故及基坑变形影响周边 建筑、道路及管线。 2、设计方案及方案比选 2 1 各支护体系的比较 结合实际情况与本工程类似的基坑支护工程中， 运用较多的支护体系方式大致有 以下几种（见下表） ： 支护形式比较分析表 支护形式 特点 与本工程条件对比 单排桩 加 内支撑 支护 技术成熟 ， 应用广泛，安全可靠， 对土方开挖和地下结构施 工有影响。 造价较高，工期较短 双排桩 支护 技术成熟，应用广泛，安全可靠，对土方开挖和地下结构施工无影响。 造价较高，工期较短 地下连续 墙 技术成熟，应用广泛，安全可靠 ，对土方开挖和地下结构施工影响小。 造价过高，工期长， 不适用于本工程 上述方案的组合方案 因地制宜，灵活采用 结合工程特点和周围环境， 选择造价适中， 工期较短的支护形式 2 2 支护体系的选定 1、 本工程目标工期短，规划红线距离基坑边线较近、市政管线较多，地表地层 较差，锚索容易超红线，北侧场地内洗车槽荷载较大。 2 、基坑整 体移位，再改总体规划批准艰难，南向拆围墙、移树木协调不同意， 打 5 锚索出北向红线不同意情况。原基坑支护单桩 +锚索设计不能全部实施。 3 、 单排支护桩 +钢支撑，可以很好控制周围房屋地面及房屋变形，但造价较大 （如减少造价，钢支撑在长沙可租赁） ，施工较困难，工期须加长。 4 、 双排桩支护，南向场地紧张，变形不好控制，造价较大，工期较长，且基坑 东南角因车道原因需要加角撑。 单排桩内支撑 +加设角撑，相比双排桩和桩锚，可以在同样保证安全的前提下 有效降低费用，可考虑采用。 综上所述，本着基坑支护安全可靠、经济合理、 缩短工期的原则，结合对整个场 地的规划部署，本基坑支护方案拟采用以下方案： 【前题条件：不拆星大花园围墙、不拆树；星大花园楼下及星大办公楼下基础不 打锚索；整个地下室基坑不北移、地下室尺寸不缩小；南向取消一车道，移位到北 向与原车道合并。 】 A、 北侧、西侧单排桩锚索；东侧新华书店办公楼段用双排桩支护，东侧余 下用单排桩锚索；南侧双排桩支护、东南角局部采用单排桩角撑； B、 北侧、西侧、东侧单排桩锚索；南侧双排桩支护、东南角局部二边各自 延伸一小段采用单排桩角撑； C、 西侧单排桩锚索；东侧 新华书店办公楼段用双排桩支护，东侧余下用单 排桩锚索；北、南侧单排桩支护内支撑、东南角局部采用单排桩角 撑； D、 西侧、东侧单排桩锚索；北、南侧单排桩支护内支撑、东南角局部采 用单排桩角撑； E、 F、 东、南、西、北侧单排桩内支撑。 基坑整体向北平移 1 上述 AE 方案 ， 从成本、工期、支护结构简单、变形安全可控、施工难易程度、周 围道路房屋安全风险、施工过程协调各因素综合分析研究考虑。 坑工程的地下水控制 深基坑工程中地下水控制包括“降水”和“截水”，在高水位 地区或表层滞水丰富地区，地下水控制的成败是基坑工程的关键。“降水”的目的在于通过降低水位，消除来自基坑侧壁的地下水、基坑底部向上的涌水以及基坑内部含水土体的疏干。“截水”是在基坑周围形成截水帷幕或在基坑底部形成不透水的封底层。由于降水过程容易引起周围地面和建筑的沉降，因此有时优先采取截水方案。 地下水处理 6 铁车站工程 地铁 车站是城市轨道交通路网中一种重要的建筑物，它是供旅客乘降，换乘和候车的场所，应保证旅客使用方便，安全，迅速地进出车站，并有良好的通风，照明，卫生，防火设备等，给旅客提供舒 适，清洁的环境。车站应容纳主要的技术设备和运营管理系统，从而保证城市轨道交通的安全运行。地铁车站里的辅助设备包括：自动扶梯、直升电梯、卷帘门、防洪门、旅客引导、照明、售检票系统、车站设备自控系统等。根据需要还可设置屏蔽门和防核辐射门等。 车站又是城市建筑艺术整体的一个有机部分，一条线上各车站在结构和建筑艺术上，应既要有共性，又要有各自的个性。 地铁车站按照线路布线情况分，可分为：地面站、地下站、高架站。地铁车站由站台层、站厅层、设备层以及出入口组成。地铁站台按照线路分布情况，又可分为：岛式站台、侧式站台以及 混合式站台。 本次实习有省政府站和橘子洲站，其 7 橘子洲站基坑的支护 中橘子洲站为四层三跨岛式站台，实习时主要参观了地下连续墙的施工以及基坑的支护，总的来说，这两个站都采用了地下连续墙外加混凝土梁做内支撑，多道工序进行防水设计。 下连续墙 由于目前挖槽机械发展很快，与之相适应的挖槽工法层出不穷；有不少新的工法已经 不再使用膨润土泥浆；墙体材料已经由过去以混凝土为主而向多样化发展；不再单纯用于防渗或挡土支护，越来越多地作为建筑物的基础，所以很难给地下连续墙一 个确切的定义。 一般地下连续墙可以定义为：利用各种挖槽机械，借助于泥浆的护壁作用，在地下挖出窄而深的沟槽，并在其内浇注适当的材料而形成一道具有防渗（水）、挡土和承重功能的连续的地下墙体。 地下连续墙施工 8 下连续墙的施工 在挖基槽前先作保护基槽上口的导墙，用泥浆护壁，按设计的墙宽与深分段挖槽，放置钢筋骨架，用导管灌注混凝土置换出护壁泥浆，形成一段钢筋混凝土墙。逐段连续施工成为连续墙。施工主要工艺为导墙、泥浆护壁、成槽施工、水下灌注混凝土、墙段接头处理等。 1）导墙 导墙通常为就地灌注的钢筋混凝土结构。主要作用是：保证地下连续墙设计的几何尺寸和形状；容蓄部分泥浆，保证成槽施工时液面稳定；承受挖槽机械的荷载，保护槽口土壁不破坏，并作为安装钢筋骨架的基准。导墙深度一般为 。墙顶高出地面 10 15 厘米 ,以防地表水流入而影响泥浆质量（图 1）。导墙底不能设在松散的土层或地下水位波动的部位。 2）泥浆护壁 通过泥浆对槽壁施加压力以保护挖成的深槽形状不变，灌注混凝土把泥浆置换出来。泥浆材料通常由膨润土、水、化学处理剂和一些惰性物质组成。泥浆的作用是在槽壁上形 成不透水的泥皮，从而使泥浆的静水压力有效地作用在槽壁上，防止地下水的渗水和槽壁的剥落，保持壁面的稳定，同时泥浆还有悬浮土渣和将土渣携带出地面的功能。 在砂砾层中成槽必要时可采用木屑、蛭石等挤塞剂防止漏浆。泥浆使用方法分静止式和循环式两种。泥浆在循环式使用时，应用振动筛、旋流器等净化装置。在指标恶化后要考虑采用化学方法处理或废弃旧浆，换用新浆。 3）成槽施工 中国使用成槽的专用机械有：旋转切削多头钻、导板抓斗、冲击钻等。施工时应视地质条件和筑墙深度选用。一般土质较软，深度在 15 米左右时，可选 用普通导板抓斗；对密实的砂层或含砾土层可选用多头钻或加重型液压导板抓斗；在含有大颗粒卵砾石或岩基中成槽，以选用冲击钻为宜。槽段的单元长度一般为 6 8 米，通常结合土质情况、钢筋骨架重量及结构尺寸、划分段落等决定。成槽后需静置 4 小时 ,并使槽内泥浆比重小于 4）水下灌注混凝土 采用导管法按水下混凝土灌注法进行，但在用导管开始灌注混凝土前为防止泥浆混入混凝土，可在导管内吊放一管塞，依靠灌入的混凝土压力将管内泥浆挤出。混凝土要连续灌注并测量混凝土灌注量及上升高度。所溢出的泥浆送回泥浆沉淀池。 5）墙段接头处理 地下连续墙是由许多墙段拼组而成，为保持墙段之间连续施工，接头采用锁口管工艺，即在灌注槽段混凝土前，在槽段的端部预插一根直径和 9 槽宽相等的钢管，即锁口管，待混凝土初凝后将钢管徐徐拔出 ,使端部形成半凹榫状接状。也有根据墙体结构受力需要而设置刚性接头的，以使先后两个墙段联成整体。 基的加固处理 1、 高压喷射灌浆法 ， 高压喷射法就是利用工程钻机钻孔至设计处理的深度后，用高压泥浆泵，通过安装在钻杆（喷杆）杆端置于孔底的特殊喷嘴，向周围土体高压喷射固化浆液 (一般使用水泥浆液 )，同时钻杆 （喷杆）以一定的速度边旋转边提升，高压射流使一定范围内的土体结构破坏，并强制与固化浆液混合，凝固后便在土体中形成具有一定性能和形状的固结体。 固结体的形状和喷射流的移动方向有关。一般分为旋转喷射 (简称旋喷 )，定向喷射 (简称定喷 )和摆动喷射 (简称摆喷 )。旋喷桩主要用于加固地基，提高地基的抗剪强度，改善地基土的变形性能，使其在上部结构荷载作用下，不至破坏或产生过大的变形。定喷固结体呈壁状，摆喷形成厚度较大的扇状固结体。定喷和摆喷通常用于地基防渗，改善地基土的水力条件及边坡稳定等工程。 （一）加固机理 高喷法如三 管高喷法用压缩空气包裹高压喷射水流冲击破坏搅动土体，同时用低压灌浆泵灌入浆液，浆液被高压水、气射流卷吸带入，同时与被搅动土体混合形成固结体。加固地基，形成桩、板、墙的机理可用五种作用来说明： （ 1） 喷流动压以脉冲形式冲击土体，使土体结构破坏出现空洞。 （ 2） 钻杆在旋转和提升的过程中，在射流后面形成空隙，在喷射压力作用下，迫使土粒向与喷嘴移动相反的方向 (即阻力小的方向 )移动，与浆液搅拌混合后形成固结体。 （ 3） 三重管高喷法又称置换法，高速水射流切割土体 的同时，由于通入压缩空气而把一部分切割下的土粒排出灌浆孔，土粒排出后所空下的体积由灌入的浆液补入。 （ 4） 透固结作用 高压浆液充填冲开的和原有的土体空隙，析水固结，还可渗入一定厚度的砂层而形成固结体。 （ 5） 高压喷射流在切割破碎土体的过程中，在破碎带边缘还有剩余压力，这种压力对土层可产生一定的压密作用，使高喷桩体边缘部分的抗压强度高于中心部分。 （二）基本种类 按喷射介质及其管路多少可分为单管法、二管法、三管法等。 通过单根管路，利用高压浆液（ 2030喷射冲 切破坏 15 土体，成桩直径为 40 50加固质量好，施工速度快和成本低，但固结体直径较小。 2、 二管旋喷法 在单管法的基础上又加以压缩空气，并使用双通道的二重灌浆管。在管的底部侧面有一个同轴双重喷嘴，高压浆液以 20右的压力从内喷嘴中高速喷出，在射流的外围加以 右的压缩空气喷出。在土体中形成直径明显增加的柱状固结体，达 80 150 使用分别输送水、气、浆三种介质的三重灌浆管。高压水射流和围环绕的气流同轴喷射冲切破坏土体，在高压水射流的喷嘴周围加上 圆筒状的空气射流，进行水、气同轴喷射，可以减少水射流与周围介质的摩擦，避免水射流过早雾化，增强水射流的切割能力。喷嘴边旋转喷射，边提升，在地基中形成较大的负压区，携带同时压入的浆液充填空隙，就会在地基中形成直径较大、强度 10 较高的固结体，起到加固地基的作用。 三、其它地基处理方法 常用的地基处理方法有：换填垫层法、强夯法、砂石桩法、振冲法、水泥土搅拌法、高压喷射注浆法、预压法、夯实水泥土桩法、水泥粉煤灰碎石桩法、石灰桩法、灰土挤密桩法和土挤密桩法、柱锤冲扩桩法、单液硅化法和碱液法等。 (一 )、置换法 (1)换填法 就是将表层不良地基土挖除，然后回填有较好压密特性的土进行压实或夯实，形成良好的持力层。从而改变地基的承载力特性，提高抗变形和稳定能力。 施工要点：将要转换的土层挖尽、注意坑边稳定；保证填料的质量；填料应分层夯实。 (2)振冲置换法 利用专门的振冲机具，在高压水射流下边振边冲，在地基中成孔，再在孔中分批填入碎石或卵石等粗粒料形成桩体。该桩体与原地基土组成复合地基，达到提高地基承载力减小压缩性的目的。施工注意事项：碎石桩的承载力和沉降量很大程度取决于原地基土对其的侧向约束作用，该约束作用越弱，碎石桩 的作用效果越差，因而该方法用于强度很低的软粘土地基时必须慎重行事。 (3)夯 (挤 )置换法 16 利用沉管或夯锤的办法将管 (锤 )置入土中，使土体向侧边挤开，并在管内 (或夯坑 )放人碎石或砂等填料。该桩体与原地基土组成复合地基，由于挤、夯使土体侧向挤压，地面隆起，土体超静孔隙水压力提高，当超静孔隙水压力消散后土体强度也有相应的提高。 施工注意事项：当填料为透水性好的砂及碎石料时，是良好的竖向排水通道。 （ 二 )、预压法 (1)堆载预压法 在建造建筑物之前，用临时堆载 (砂石料、土料、他建筑材料、货物等 ) 的方法对 地基施加荷载，给予一定的预压期。使地基预先压缩完成大部分沉降并使地基承载力得到提高后，卸除荷载再建造建筑物。 施工工艺与要点： a、预压荷载一般宜取等于或大于设计荷载； b、大面积堆载可采用自卸汽车与推土机联合作业，对超软土地基的第一级堆载用轻型机械或人工作业； c、堆载的顶面宽度应小于建筑物的底面宽度，底面应适当放大； d、作用于地基上的荷载不得超过地基的极限荷载。 (2)真空预压法 在软粘土地基表面铺设砂垫层，用土工薄膜覆盖且周围密封。用真空泵对砂垫层抽气，使薄膜下的地基形成负压。随着地基中气和水的 抽出，地基土得到固结。为了加速固结，也可采用打砂井或插塑料排水板的方法，即在铺设砂垫层和土工薄膜之前打砂井或插排水板，达到缩短排水距离的目的。 施工要点： 先设置竖向排水系统，水平分布的滤管埋设宜采用条形或鱼刺形，砂垫层上的密封膜采用 2的聚氯乙烯薄膜，按先后顺序同时铺设。面积大时宜分区预压；做好真空度、地面沉降量，深层沉降、水平位移等观测；预压结束后，应清除砂槽和腐植土层。应注意对周边环境的影响。 (3)降水法 降低地下水位可减少地基的孔隙水压力增加上覆土自重应力，使有效应力增 17 加，从而使 地基得到预压。这实际上是通过降低地下水位，靠地基土自重来实现预压目的。 施工要点：一般采用轻型井点、喷射井点或深井井点；当土层为饱和粘土、粉土、淤泥和淤泥质粘性土时，此时宜辅以电极相结合。 (4)电渗法 在地基中插入金属电极并通以直流电，在直流电场作用下，土中水将 11 从阳极流向阴极形成电渗。不让水在阳极补充而从阴极的井点用真空抽水，这样就使地下水位降低，土中含水量减少。从而地基得到固结压密，强度提高。电渗法还可以配合堆载预压用于加速饱和粘性土地基的固结。 (三 )、压实与夯实法 (1)、表层压实法 采用 人工夯，低能夯实机械、碾压或振动碾压机械对比较疏松的表层土进行压实。也可对分层填筑土进行压实。当表层土含水量较高时或填筑土层含水量较高时可分层铺垫石灰、水泥进行压实，使土体得到加固。 (2)、重锤夯实法 重锤夯实就是利用重锤自由下落所产生的较大夯击能来夯实浅层地基，使其表面形成一层较为均匀的硬壳层，获得一定厚度的持力层。 施工要点：施工前应试夯，确定有关技术参数，如夯锤的重量、底面直径及落距、最后下沉量及相应的夯击遍数和总下沉量；夯实前槽、坑底面的标高应高出设计标高；夯实时地基土的含水量应控制在最优含水量 范围内；大面积夯时应按顺序；基底标高不同时应先深后浅；冬季施工时，对土已冻结时，应将冻土层挖去或通过烧热法将土层融解；结束后，应及时将夯松的表土清除或将浮土在接近 1m 的落距夯实至设计标高。 (3)、强夯 强夯是强力夯实的简称。将很重的锤从高处自由下落，对地基施加很高的冲击能，反复多次夯击地面，地基土中的颗粒结构发生调整，土体变为密实，从而能较大限度提高地基强度和降低压缩性。 其施工工艺流程： 1)平整场地； 18 2)铺级配碎石垫层； 3)强夯置换设置碎石墩； 4) 平整并填级配碎石垫层； 5)满夯 一遍； 6)找平，并铺土工布； 7)回填风化石渣垫层，用振动碾碾压八遍。 一般在大型强夯施土前，都应选择面积不大于400场地进行典型试验，以便取得数据，指导设计与施工。 (四 )、挤密法 1、振冲密实法 利用专门的振冲器械产生的重复水平振动和侧向挤压作用，使土体的结构逐步破坏，孔隙水压力迅速增大。由于结构破坏，土粒有可能向低势能位置转移，这样土体由松变密。 施工工艺： (1)平整施工场地，布置桩位； (2)施工车就位，振冲器对准桩位； (3)启动振冲器，使之徐徐沉人土层，直至加固深度以上 30 50录振冲器经过各深度的电流值和时间， 提升振冲器至孔口。再重复以上步骤 1 2 次，使孔内泥浆变稀。 (4)向孔内倒人一批填料，将振冲器沉人填料中进行振实并扩大桩径。重复这一步骤直至该深度电流达到规定的密实电流为止，并记录填料量。 (5)将振冲器提出孔口，继续施工上节桩段，一直完成整个桩体振动施工，再将振冲器及机具移至另一桩位。 (6)在制桩过程中，各段桩体均应符合密实电流、填料量和留振时间等三方面的要求，基本参数应通过现场制桩试验确定。 (7)施工场地应预先开设排泥水沟系，将制桩过程中产生的泥水集中引 入沉淀池，池底部厚泥浆可定期挖出送至预先安排的存放地点，沉淀池上部比较清的水可重复使用。 (8)最后应挖去桩顶部 的桩体，或用碾压、强夯 (遍夯 )等方法压实、夯 19 实，铺设并压实垫层。 2、沉管砂石桩 (碎石桩、灰土桩、 、低标号桩等 ) 利用沉管制桩机械在地基中锤击、振动沉管成孔或静压沉管成孔后，在管内投料，边投料边上提 (振动 )沉管形成密实桩体，与原地基组成复合地基。 3、夯击碎石桩 (块石墩 ) 利用重锤夯击或者强夯方法将碎石 (块石 )夯人地基，在夯坑里逐步填人碎石 (块石 )反复夯击以形成碎石桩或块 石墩。 (五 )、拌和法 1、高压喷射注浆法 (高压旋喷法 ) 以高压力使水泥浆液通过管路从喷射孔喷出，直接切割破坏土体的同时与土拌和并起部分置换作用。凝固后成 12 为拌和桩 (柱 )体，这种桩 (柱 )体与地基一起形成复合地基。 也可以用这种方法形成挡土结构或防渗结构。 2、深层搅拌法 深层搅拌法主要用于加固饱和软粘土。它利用水泥浆体、水泥 (或石灰粉体 ) 作为主固化剂，应用特制的深层搅拌机械将固化剂送人地基土中与土强制搅拌，形成水泥 (石灰 )土的桩 (柱 )体，与原地基组成复合地基。水泥土桩 (柱 )的物理力学性质取决于固化剂与土之 间所产生的一系列物理 化剂的掺人量及搅拌均匀性和土的性质是影响水泥土桩 (柱 )性质以至复合地基强度和压缩性的主要因素。 施工工艺： 定位 浆液配制 送浆 钻进喷浆搅拌 提升搅拌喷浆 重复钻进喷浆搅拌 重复提升搅拌 当搅拌轴钻进、提升速度为 ，应重复搅拌一次。 成桩完毕，清理搅拌叶片上包裹的土块及喷浆口，桩机移至另一桩位施 20 工。 (六 )、加筋法 (1)土工合成材料 土工合成材料是一种新型的 岩土 工程材料。它以人工合成的聚合物，如塑料、化纤、合成橡胶等 为原料，制成各种类型的产品，置于土体内部、表面或各层土体之间，发挥加强或保护土体的作用。土工合成材料可分为土工织物、土工膜、特种土工合成材料和复合型土工合成材料等类型。 (2)土钉墙技术 土钉一般是通过钻孔、插筋、注浆来设置，但也有通过直接打人较粗的钢筋和型钢、钢管形成土钉。土钉沿通长与周围土体接触，依靠接触界面上的粘结摩 力来提供锚固作用。 铁工程渗漏水处理 1 概述 地铁工程渗漏水是现今国内较常见的一种工程缺陷，尤其是南方多雨及地下水位较高的地区，它不仅与地下工程周边地质水文环境、结构埋 深、防水设计方案、防水材料等有关，还与结构混凝土性能、施工方案、施工 工艺 等有关。由于影响地铁工程防水效果优劣的因素很多，因而多数地铁工程在完工后或多或少存在局部渗漏的质量缺陷。为了尽快完成缺陷修复并使项目投入使用，地铁工程渗漏处理在项目完工后显得尤其重要。文中通过总结广州地铁、上海地铁及深圳地铁的施工经验，针对地铁工程渗漏水处理进行了探讨。 2 渗漏原 因 一般情况下，结构渗漏水主要有以下原因： 1）结构自防水失效。 结构自防水是极为重要的防水措施，但在现实工程中却难以做到，主要是结构裂缝难以避免，加之由于地下工程空间环境的特殊性，混凝土施工质量均匀性欠佳，混凝土内部存在局部缺陷，破坏了结构自防水能力。 2）由于混凝土结构变形缝、施工缝、穿墙管部位防水设计不周、措施不当、施工工艺不精细而导致渗漏。 3）围护结构防水失效。 围护结构防水失效主要是接头处理欠佳或结构本身混凝土缺陷导致渗漏。 4）外包防水层失效。 13 外包防水板、防水 涂料等选材不当或施工质量欠佳造成渗漏。 5）采用不同施工方法修建的地铁车站因特殊部位处理措施不当，造成渗漏。 如：采用盖挖逆做法修建地下工程，桩柱穿过底板混凝土，由于未采取加强防水措施或底板防水层不连续，以及桩柱四周混凝土不密实，导致地下水沿桩柱根渗入底板。 3 渗漏水处理方法 通过对渗漏原因的分析，一旦发生渗漏情况，证明围护结构防水、外包防水层肯定存在缺陷，但无法进行处理，只有通过对结构混凝土缺陷进行修复才能解决渗漏问题。地铁车站堵漏主要以注浆封堵结构缺陷为主要手段，隧道防水主要通过衬砌背后注 浆及局部衬砌内部注浆修补结构混凝土缺陷来实现堵漏。 地铁车站及区间的渗漏情况主要为点渗、面渗、施工缝渗漏、裂缝渗漏及变形缝渗漏。不同的渗漏情况分为不同的处理方法。 漏部位确定 一般采用干抹布拭干面，稍等片刻即可直观地观察到渗水点。如湿面不易看出，可采用热风吹干后观察。面渗及施工缝、裂缝、变形缝渗漏的渗水虽然需全面处理，但是仍需通过上述办法了解渗漏情况，如渗漏速度、渗水量、渗水点分布、渗水压力等。 理方法 渗漏 点渗漏的现象可分为点或小于 5裂缝。 在该点或裂缝中心钻孔，孔径为 10 6压清水冲洗后注浆。注浆管嘴离孔底要有一定间隙，孔口与注浆管采用堵漏粉固定，两侧裂缝也同样采用堵漏粉封堵，若效果不佳再进行凿槽处理。 渗漏 面渗由点渗密集而成，如直径小于 5面积，首道工序可按点渗处理，然后在渗水面内凿深 3洗后涂刷堵漏粉，使基面干燥并涂刷双组分聚氨酯涂料，最后用防水砂浆封闭。 面渗面积大于 5凿基面 6刷暴露钢筋，环向稍加深 2利止水。 1）基面涂刷堵漏粉三道，堵漏粉的调配稠度因基面湿 度而定，以操作感官效果为准。若个别点效果不佳，可采用堵漏粉后补，厚度 55可。 2）涂刷双组分聚氨酯 1刷前，基面需风干，双组分聚氨酯的涂刷宜预留出 2砂浆结合部位； 3）防水砂浆封闭。 缝及施工缝渗漏 14 1）工艺流程： 钻注浆孔 凿 U 型槽 清理基面 冲洗注浆孔 嵌入注浆管 堵漏粉封面 注浆 封闭注浆管 基面恢复。 2）施工工艺及要求： 根据裂缝的形成情况，一般裂缝为垂直墙面形成通缝，预设注浆孔为确保裂缝开凿后的位置，并保证 空位在裂缝上。采用 10冲击钻头冲击成孔，深度为 10距为 直墙面，并在裂缝两端收口处间距 5加设一个。 确定裂缝两端收口位置再延长 15凿槽截至位置。为确保开槽的完整性，首先用钢碟片切割边界（以直线转折），深 1可，宽度不大于 20裂缝顺着切割边界剔成 U 型沟槽，沟槽的深度为主筋暴露为止，深度原则为钢筋保护层 +主筋直径 +1充空间，一般能达到 7 基面的洁净程度是堵漏粉与基面结合效果的关键，基面 一定要用清水、钢刷刷干净，不允许有灰尘、浮渣松散层等杂物。新鲜的混凝土基面要及时封闭。 注浆孔离基面还有 2深度，可采用注浆管深入孔内高压水冲洗，反复几次，孔内不允许留有杂物。 注浆管嵌入孔内留少许空间以利于浆液的注入；孔口用堵漏粉环向密封固定。 堵漏粉封面由裂缝的一端封向另一端，材料搅拌要均匀，时间控制要适当，注意与注浆管的结合要密实。用水不得采用地下水、裂缝渗漏积水，必须采用自来水。堵漏粉操作由槽的两边向中间，由渗 漏情况较轻部位到严重部位。操作分三层进行：第一层的厚度以可止水为原则，根据渗水的大小确定，第二层及第三层的厚度为 2一层的收面以手抹面成光滑、无蜂孔、麻粒外观，不允许洒水收面。 堵漏粉封面后隔天注浆，以便观察封面后的效果，如有旁渗的需返工，直至整个封面不渗水为止。 注浆前应进行试压浆检查，试压有四个目的：通过疏通裂缝，清理缝内杂物；检查裂缝的贯穿情况；检查封闭层有无被压浆冲破的薄弱点；判断注浆流量、大 15 概的饱和时间。试压的压力一般在 下，做好详细记录，供注浆时 分析判断。 当经试压检查，无异常后，即可进行注浆。注浆由裂缝底端第一个注浆管（ 1号）开始注入，当裂缝较宽（大于 ，注浆压力调为 裂缝小于 ，可适当提高压力 右。当临近孔（ 2 号）出浆时，将 1 号孔塑料管从离根部约 5剪断后反折用扎丝扎紧，改由 2 号注浆孔。从下往上，出浆一孔，关闭一孔，直到裂缝顶端孔，将其堵塞后继续稳压 3至整条裂缝充满浆液。 施工结束后，立即用丙酮清洗工具，以免浆液固化后无法清除。 4 堵漏材料的合理选用 漏材料 1）应用部位及作用。注浆孔口封堵、明水封堵、槽体临时封槽、为注浆、涂膜防水和卷材防水创造无水作业条件。 2）堵漏材料的技术要求。堵漏材料一般应满足以下技术要求：速凝，凝结时间可调；强度高，短时间内不开裂；抗渗性能好，粘着力强，可带水作业。 水材料 1）防水材料技术要求。防水抗渗能力强，涂膜材料不开裂；无腐蚀和耐腐蚀，耐久性好；具有足够强度，与混凝土基面粘结力强，并能与结构形成整体；防水材料中不含溶出物；操作简单、易检查、无污染。 2）常 用防水材料。水泥有机速凝剂：如 防水涂料，这种材料既能快速堵漏又可作为永久性防水。 合成防水材料：如塞帕斯、 。这类材料不能作为快速堵漏，只能作为耐久性防水涂料。 高分子聚合物防水砂浆：这类材料不能在快速堵漏中应用，只能作为粘结好的耐久性防水涂料。 列修补剂不能作为堵漏和防水材料，这是因为它是一种烧结粉状材料，对水泥起激发作用，其中的 含量高达 如果用于含活性集料工程，将大大地促进混凝土的碱集料反应，且溶出物多，形成渗水通道。 浆材料 1）作用机理。填充混凝土内空洞、毛细孔、裂缝，封闭渗漏水通道，置换混凝土中地下水的位置。 2）材料性能要求。渗透性、可灌性好；无腐蚀性和耐腐蚀性，无污染；有足够强度、耐久性好、无溶出物、无收缩；与结构形成整体，材料有良好的粘结性，在列车振动下材料不分体、不脱体。 16 3）可选用的材料。无机注浆材料应选用超早强自流平水泥，该材料具有补强加固和堵漏功能。高分子注浆材料优先选用改性环氧树脂，如 应选用单组分水溶性聚氨酯浆液，主要原因是其耐久性差，与混凝土粘结能力差、自收缩 、施工中不能采用二次重复注浆、注浆堵漏容易出现假堵缺陷。 理变形缝渗漏水的材料 变形缝渗漏水注浆材料不得选用强度高、刚度大的注浆材料，如无机注浆材料、改性环氧注浆材料等。禁止使用堵漏剂堵漏。 应先用凝固时间快（可调）、强度低、粘度低、可灌性好、短时间内防水效果好的注浆材料。丙烯酰类注浆材料是常选的变形缝注浆止水材料，但只能作为临时止水。 道工程 述 隧道和地下工程随着我国经济和人民生活水平的提高而进一步发展和推广。隧道和地下工程已经是解决我国交通和工业的和很有前 景的一门科学。 隧道是一种地下工程结构物，通常是指修筑在地下或山体内部，两端有出入口，供车辆、行人、水流及管线通过的通道。隧道一般包括交通运输方面的铁路、公路、航运和人行隧道；城市地下铁路和海底、水底隧道；军事工程方面的各种国防坑道；水利发电工程方面的各种水工隧道或隧洞等。 隧道工程是指从事研究和建造各种隧道的规划、勘测、设计、施工和养护的一门应用科学和工程技术，它是土木工程的一个分支。 目前，大部分隧道的设置以交通运输为主要目的，穿越山岭、河流、港湾等障碍，修建地下铁道，缩短交通线路，改善线形，可提到车辆 行驶速度，以获得良好的经济效益和社会效益。除此之外，在水电工程中设置各类水工隧道可实现引水、排水、通风等目的；在市政工程中，设置各类公共隧道可实现污水排放、管线铺设等目的。隧道的这些功能，决定了其一般在长度方向上有较大的尺寸，多数长度为几千米道几十千米，有的甚至更长。而横断面的尺寸则相对较小，一般仅几米到几十米。断面较小的隧道，一般不作为交通设施，仅用于污水排放和水、气管道、电缆、通讯线路等敷设用途，这些通道常常也被称为隧硐、导沟、管沟等。断面较大、长度较短的隧道所形成的地下空间，一般有其专用功能，如作为地 下变电站、地下停车场、地下仓库、地下广场等。 隧道之所以在近几年迅猛的发展，是因为它有独特的优点： 首先，利用隧道可以实现各种运输线路直线等穿越山岭而不必盘山绕岭。 其次，隧道还可以改善线路中的车辆运行情况和提高线路的运行能力。 其三，隧道是一项隐蔽在地下、水下或山体内部的重要结构。 其四，隧道在具有以上功能的同时，还存在有另一重要特点就是它不占据地面空间，这等于无形中增加了城市的有效面积，对于人口拥挤、道路集、交通繁忙的城市来说，无疑是十分重要的。 最后，城市地下隧道的兴起，也带动了整个城市地下工程的发展 。 17 道工程 我们这次实习地点是 长湘 高速的 狮子垄 隧道工程， 该隧道开挖断面大 ，地质条件复杂 ，地下水丰富， 施工最困难 ，容易出现沉陷等地质灾害 。狮子垄隧道简介 该隧道工程分为左右两洞，分离式左右六车道，全长 1057 米，断面形状为边圆形，断面尺寸很大，需使用多次衬砌。由于地质条件差，导致开挖面出现较大变形，增加了施工的难度。本隧道采用两次衬砌，分两次开挖，先开挖台阶，进行 初次衬砌，在开挖下台阶，进行防水层的铺设，在做二次衬砌。 隧道采用新奥法 施工技术 ,利用大型配套施工机械施工作业生产线。 类围岩采用上半断面开挖法作业 , 围岩采用全断面光面爆破法开挖 ,洞口段采用上半断面弧形导坑开挖先拱后墙法施工 ,并且打入间距为 50度为 5m 锚杆三排 ;明洞采用明挖方法施工。不良地质采用短循环、弱爆破、超前锚杆、强支撑方法。 类围岩开挖循环进尺 类围岩循环进尺 碴运输采用无轨装碴 ,无轨运输方案。二次衬砌采用自行全液压整体模板台车施工 18 方案。 衬砌台车 新奥法 概念是奥地利学者拉布西维兹 (L. V. 教授于 50 年代提出的 , 它是以隧道工程经验和岩体力学的理论为基础 , 将锚杆和喷射混凝土组合在一起作为主要支护手段的一种施工方法 ,经过一些国家的许多实践和理论研究 , 于 60 年代取得专利权并正式命名。之后这个方法在西欧、北欧、美国和日本等许多地下工程中获得极为迅速发展 , 已成为现代隧道工程新技术标志之一。六十年代 6 介绍到我国 , 七十年代末八十年代初得到迅速发展。至今 ,可以说在所有重点难点的地下工程中都离不开 奥 法几乎成为在软弱破碎围岩地段修筑隧道的一种基本方法。 新奥法施工特点 一、及时性 新奥法施工采用喷锚支护为主要手段，可以最大限度地紧跟开挖作业面施工，因此可以利用开挖施工面的时空效应，以限制支护前的变形发展，阻止围岩进入松动的状态，在必要的情况下可以进行超前支护，加之喷射混凝土的早强和全面粘结性因而保证了支护的及时性和有效性。 在巷道爆破后立即施工以喷射混凝土支护能有效地制止岩层变形的发展，并控制应力降低区的伸展而减轻支护的承载，增强了岩层的稳定性。 二、封闭性 由于喷锚支护能及时施工，而且是全面密粘的支 护，因此能及时有效地防止因水和风化作用造成围岩的破坏和剥落，制止膨胀岩体的潮解和膨胀，保护原有岩体强度。 巷道开挖后，围岩由于爆破作用产生新的裂缝，加上原有地质构造上的裂缝，随时都有可能产生变形或塌落。当喷射混凝土支护以较高的速度射向岩面，很好的充填围岩的裂隙，节理和凹穴，大大提高了围岩的强度。（提高围岩的粘聚力 C 和 19 内摩擦角）。同时喷锚支护起到了封闭围岩的作用，隔绝了水和空气同岩层的接触，使裂隙充填物不致软化、解体而使裂隙张开，导致围岩失去稳定。 三、粘结性 喷锚支护同围岩能全面粘结，这种粘结作用可以产 生三种作用： 联锁作用，即将被裂隙分割的岩块粘结在一起若围岩的某块危岩活石发生滑移坠落，则引起临近岩块的联锁反应，相继丧失稳定，从而造成较大范围的冒顶或片帮。开巷后如能及时进行喷锚支护，喷锚支护的粘结力和抗剪强度是可以抵抗围岩的局部破坏，防止个别威岩活石滑移和坠落，从而保持围岩的稳定性。 复和作用，即围岩与支护构成一个复合体（受力体系）共同支护围岩。喷锚支护可以提高围岩的稳定性和自身的支撑能力，同时与围岩形成了一个共同工作的力学系统，具有把岩石荷载转化为岩石承载结构的作用，从根本上改变了支 7 架消极承担的弱点。 增加作用。开巷后及时继进行喷锚支护，一方面将围岩表面的凹凸不平处填平，消除因岩面不评引起的应力集中现象，避免过大的应力集中所造成的围岩破坏；另一方面，使巷道周边围岩由双方向受力状态，提高了围岩的粘结力 C 和内摩擦角，也就是提高了围岩的强度。 四、柔性 喷锚支护属于柔性薄性支护，能够和围岩紧粘在一起共同作用，由于喷锚支护具有一定柔性，可以和围岩共同产生变形，在围岩中形成一定范围的非弹性变形区，并能有效控制允许围岩塑性区有适度的发展，使围岩的自承能力得以充分发挥。另一方面，喷锚支护在与围岩共同 变形中受到压缩，对围岩产生越来越大的支护反力，能够抑制围岩产生过大变形，防止围岩发生松动破坏。 新奥法理论要点及施工要点 一、新奥法与传统施工方法的区别：传统方法认为巷道围岩是一种荷载，应用厚壁混凝土加以支护松动围岩。而新奥法认为围岩是一种承载机构，构筑薄壁、柔性、与围岩紧贴的支护结构（以喷射混凝土、锚杆为主要手段）并使围岩与支护结构共同形成支撑环，来承受压力，并最大限度地保持围岩稳定，而不致松动破坏。 新奥法将围岩视为巷道承载构件的一部分，因此，施工时应尽可能全断面掘进，以减少巷道周边围岩应力的扰动， 并采用光面爆破、微差爆破等措施。减少对围岩的震动，以保全其整体性。同时注意巷道表面尽可能平滑，避免局部应力集中。 新奥法将锚杆、喷射混凝土适当进行组合，形成比较薄的衬砌层，即用锚杆和喷射混凝土来支护围岩，使喷射层与围岩紧密结合，形成围岩 持两者的共同变形，故而可以最大限度地利用围岩本身的承载力。 二、保护巷道围岩自身的承载能力 新奥法施工在巷道开挖后采取了一系列综合性措施：构筑防水层、围岩巷道排水；选择合理的断面形状尺寸；给支护留变形余量；开巷后及时做好支护、封闭围岩等，都是为保护巷道围岩的 自身承载能力，使围岩的扰动影响控制在最小范围内，并加固围岩，提高围筵强度。使其与人工支护结构共同承受巷道压力。 三、允许围岩有一定量的变形，以利于发挥围岩的固有强度。同时巷道的支护结构，也应具有预定的可缩量，以缓和巷道压力。 围岩的变形是控制在一定范围内的，必须避免围岩变形过大，从而导致围岩强度的削弱以致引起垮落、失稳。支护结构具有一定的变形量，允许巷道围岩产生一定的变形，以缓和来自巷道的巨大压力，更进一步减轻支护荷载。 20 新奥法的主要支护手段与施工顺序 新奥法是以喷射混凝土、锚杆支护为主要支护手段， 因锚杆喷射混凝土支护能够形成柔性薄层，与围岩紧密粘结的可缩性支护结构，允许围岩有一定的协调变形，而不使支护结构承受过大的压力。 施工顺序可以概括为：开挖 一次支护 二次支护。 一、开挖 开挖作业的内容依次包括：钻孔、装药、爆破、通风、出