基坑支护与降水工程方案与措施.doc

基坑支护与降水工程方案与措施 一、工程概况：说明工程特点、结构型式、基坑挖土深度、支护结构型式及选择理由、周围环境情况等。二、支护结构的类型：(一)、选择基坑的支护结构需考虑下述因素：1、基坑的平面尺寸、开挖深度和施工要求；2、各层地基土的物理、力学地、地下水位条件等；3、邻近建(构)筑物距离基坑的远近、结构型式、基础形式和埋设深度；4、邻近地下管线及其他设施情况，以及对基坑变形限制的要求；5、现有材料、设备和施工技术的可能性；6、工期和造价的优化。综合考虑上述各种因素，结合施工经验并经过周密地技术经济比较，才能选出较好的支护结构型式。支护结构包括挡墙与支撑(支锚)两部分，要结合具体情况和技术经济比较分别予以选型。(二)、挡墙结构选型：支护结构中目前常用的挡墙结构有下列一些型式：1、钢板桩钢板桩分简易的槽钢板桩和热扎锁口钢板桩两种。(1)槽钢钢板桩这是一种简易的钢板桩支护挡墙，由大规格的槽钢正反扣搭接组成。槽钢长6-8m，需要时可电焊接长，型号由计算确定。由于槽钢的截面高度较小，这种挡墙的抗弯能力较弱，一般只能用于深度不超过4m的基坑，顶部设一道拉锚或支撑。但由于其来源丰富、价格较低，在一些中小型工程中当基坑深度较浅时仍常有应用。(2)热轧锁口钢板桩热轧锁口钢板桩有U型、Z型、一字型、H型和组合型。常用者两种，当坑深度很大时才用H型或组合型。一字型在建筑施工中基本不用，只在水工结构施工中有时用来围成圆形墩隔墙。U型钢板桩根据支撑(拉锚)层数多少可分虽用于开挖深度5-10m的基坑，由于一次性投资较多，多以租赁方式租用，用后拔出归还，租费多以用量(吨、延米)和延续时间(天)计算，因此对于工期较短者租桩打高和拔除方便，可重复使用，施工迅速，工期短，打设后可立即开挖无养护期，因基坑深度不太大、周围环境要求不太高、且工期又较紧时，往往是优先考虑的方案之一。热轧锁有一定的防水能力(尤其是小止口者和无变形的新钢板桩)，但用于透水性大的土层中，仍需用井点等设备降低地下水位。降低地下水位时用有效措施，会引起周围地面沉降，有时这也是限制钢板桩应用的条件之一。热轧锁口钢板桩虽然截面高度较大，但毕竟刚度不足、柔性较大，如不加设过多的支撑(或拉锚)，会有较大的变形，影响周围的环境。加设过多的支撑又不便于坑内机械化挖土，这是深基坑难以采用钢板桩的原因之一。因此，钢板桩用除时会带土，在土层中形成孔隙带，如处理不当会引起土层移动，影响周围的设施和已施工的结构，应予以充分注意。一般要采用跳拔的方式，或边拔除边灌砂(或注浆)以减少土层移动。2、钢筋混凝土钻孔灌注桩排桩挡墙这是目前支护结构中应用较多的一种。多用于-7-13m的基坑，常用的桩径为600-1100mm，桩径和配筋由计算确定，顶部浇筑钢筋混凝土圈梁增强整体性。这种桩我国各地都有应用，如北京地区近年来基坑深度在-10m左右的33个有代表性的高层建筑深基坑工程中，有22个是用钢筋混凝土钻孔灌注桩排桩挡墙。上海地区近年来亦多用之；两层地下室及其以下的深基坑工程中优先考虑使用。其他地区情况亦类似。钻孔灌注桩排桩挡墙的刚度较大，抗弯能力强，变形相对较小有利于保护周围环境，而且价格较低，经济效益较好。但因其永久保留在地基土中，虽然机会较少但可能为日后的地下工程施工造成障碍。钻孔灌注桩由于不连续，是一个个独立的，所以围檩要加强。根据目前我国的施工工艺，钻孔灌注桩不能做到相割或相切，桩之间留有100-150mm的间隙，因此无挡水能力，需另做防水帷幕进行防水。目前常用的做法是在背后相隔100mm左右施工两排深层搅拌水泥土桩，组成防水帷幕，起挡水作用。或者在两根灌注桩之间施工树根桩或注浆止水，但效果不如施工两排深层搅拌水泥土桩好。止水要求严格者，有将两种措施同时采用。目前还发展了一种钻孔灌注桩与深层搅拌水泥土桩的组合结构挡墙，即在相隔一定距离的前后两排钢筋混凝土钻孔灌注桩之间，施工深层搅拌水泥土桩，于前后两排钻孔灌注桩的顶部做连梁或联系排架使之连成整体受力。这种组合结构挡墙兼有重力式与非重力式挡墙的特性，可以在较深的基坑中应用而不设支撑，有利于坑机械化挖土和地下结构施工，我国一些地区已有应用。(三)、支护结构的破坏形式与计算内容支护结构可分为两类，即非重力式支护结构(亦称柔性支护结构、板式支护结构)和重力式支护结构。深层搅拌水泥土桩挡墙和旋喷桩帷幕墙属于重力式支护结构；其他如钢板桩、钢筋混凝土板桩、钻孔灌注桩挡墙、H型钢支柱木挡板支护墙和地下连续墙等皆属非重力式支护结构。非重力式支护结构和重力式支护结构的破坏形式不同，其计算内容亦不一样。1、非重力式支护结构计算(1)土压力的计算公式：主动土压力Pa=Htg2(45-/2)被动土压力Pp=Htg2(45+/2)2、支护结构的强度计算支护结构受力计算的方法很多，目前常用的有“等值梁法”“弹性曲线法”“竖向弹性地基梁法”和“有限元法”。对于小型工程和非粘性中用“等值梁法”，它计算简单，较为实用。但是“等值梁法”不适用于粘性土、地面荷载与以护结构高度相比十分大的情况以及拉杆(锚杆)处于特别低位置处的支护结构。计算公式详见施工手册。三、基坑支护的安全施工措施：1、基坑开挖遇有下列情况之一时，应设置坑壁支护结构：(1)因放坡开挖工程量过大而不符合技术经济要求；(2)因附近有建(构)筑物而不能放坡开挖；(3)边坡处于容易丧失稳定的松散堵截中饱和软土；(4)地下水丰富而又不宜采用井点降水的场地；(5)地下结构的外墙为承重的钢筋混凝土地下连续墙。2、基坑支护结构，应根据开挖深度、土质条件、地下水位、邻近建(构)筑物、施工环境和方法等情况进行选择和设计。大型深基坑可选用钢木支撑、钢板桩围堰、地下连续墙、排桩式挡土墙、旋喷墙等作结构支护，必要时应设置支撑或拉锚系统予以加强，在地下水丰富的场地，宜优先板桩围堰、地下连续墙等防水较好的支护结构。3、基坑的支护结构在整个施工期间应有足够的强度和刚度，当地下水位较高时，尚应具有良好的隔水防漏性能。设计时应对安装、使用和拆除支锚系统的各个不同阶段进行相应的验算。4、对一般较简易的基坑(管沟)支撑可根据施工单位的已有经验，因地制宜地加以设计。5、采用钢(木)坑壁支撑时，应随挖随撑，且加以撑牢。坑壁支撑宜选用正式材料，木支撑应采用松木或杉木，不宜采用杂木条。随着土压力的增加，支撑结构将发生变形，故应经常注意检查，如有松动、变形现象时，应及时进行加固或更换。加固方法可用三角木楔打紧受力较小的横撑，或增加立木及横撑等。在雨季或化冻期更应加强检查。6、钢(木)支撑的拆除，应按回填次序进行。多层支撑应自下而上层拆除，随拆随填。拆除支撑时，应防止附近建筑物和构筑物等产生下沉和破坏，必要时采取加固措施。7、采用钢(木)板桩、钢筋混凝土预制桩或灌注桩作坑壁支撑时，应符合下列要求：(1)应尽量减少打桩时产生的振动和噪声对邻近建筑物、构筑物、仪器设备和城市环境的影响；(2)桩的制作、运输、打桩或灌注桩的施工安全要求应按“桩基施工”的有关要求执行；(3)当土质较差，开挖后土可能从桩间挤出时，宜采用啮合式板桩；(4)在桩附近挖土时，应防止桩身受到损伤；(5)采用钢筋混凝土灌注桩时，应在桩的混凝土强度达到设计强度等级后，方可挖土；(6)拔除桩后的孔穴应及时回填和夯实。8、用钢(木)板桩、钢筋混凝土桩作坑壁支撑并加设锚杆，应符合下列要求：(1)锚杆宜选用螺纹钢筋，使用前应清除油污和浮锈，以便增强粘结的握裹力和防止发生意外。(2)锚固段应设置在稳定性较好的土层或岩层中，长度应大于或等于计算规定。(3)钻空时不得损坏已有的管沟、电缆等地下埋设物。(4)施工前应作抗拔试验，测定锚杆的抗拔拉力，验证可靠后，方可施工。(5)锚固段应用水泥砂浆灌注密实。(6)应经常检查锚头紧固和锚杆周围的土质情况。9、采用排桩式挡土墙作基坑开挖的支护结构时，一般可选用钢筋混凝土预制方桩或板桩、钻(冲)孔灌注桩、大直径沉管灌注桩等桩型，其中桩型选择、桩身直径、入土深度、混凝土强度等级和配筋、排桩布置形式以及是否需要设置支锚系统等应由有经验的工程技术人员设计，并按照有关桩基础施工的规定进行施工，保证施工质量和安全。当用灌注桩作排桩式挡土墙时，宜按间隔跳打(钻)的次序进行施工。10、采用钢板桩围堰作深基坑开挖的支护结构时，其中钢板类型的选择、桩长、桩尖持力层、导架、围囹支撑或锚拉系统必须在施工前提出设计施工的整体方案，并经系统的设计计算，以确保钢板桩围堰结构在各个施工阶段具有足够的强度、刚度、稳定性和防水性。11、采用钢筋混凝土地下连续墙作基坑开挖的支护结构时，其支撑系统以及施工方法，应在结构设计阶段或施工组织设计阶段提出系统的方案。支撑系统一般可采用钢或钢筋混凝土构件支撑、地下结构本身的梁板系统支撑(逆作法或半逆作法)以及土(岩)锚杆等。当开挖深度不大时，可采用不设支撑系统的自立式地下连续墙。地下连续墙施工的安全应按“桩基工程”之“地下连续墙施工安全注意事项”的有关要求执行。12、采用旋喷或定喷的防渗墙作基坑开挖的支护时，应事先提出施工方案，旋喷注浆的施工安全应符合下列要求：(1)施钻前，应对地下埋设的管线调查清楚，以防地下管线受损发生事故。(2)高压液体和压缩机管道的耐久性应符合要求，管道连接应牢固可靠，防止软管破裂、接头断开，导致浆液飞溅和软管甩出的伤人事故。(3)操作人员必须戴防护眼镜，防止浆液射入眼睛内。如有浆液射入眼睛时，必须进行充分冲洗，并及时到医院治疗。(4)使用高压泵前，应对安全阀进行检查和测定，其运行必须安全可靠。(5)电动机运转正常后，方可开动钻机，钻机操作必须专人负责。(6)接、卸钻杆应在插好垫叉后进行，并应防止钻杆落入孔内。(7)应有防止高压水或高压浆液从风管中倒流进入储气罐的安全措施。(8)施工完毕或下班后，必须将机具、管道冲洗干净。13、采用锚杆喷射混凝土作深基坑开挖的支护结构时，其施工安全和防尘措施，应符合下列要求：(1)施工安全1)施工前，应认真进行技术交底，应认真检查和处理锚喷支护作业区的危石。施工中应明确分工，统一指挥。2)施工机具应设置在安全地带，各种设备应处于完好状态，张拉设备应牢靠，张拉时应采取防范措施，防止夹具伤人。机械设备的运转部位应有安全防护装置。3)在IV、V类围岩中进行锚喷支护施工时，应遵守下列要求。锚喷支护必须紧跟工作面；应先喷后锚，喷射混凝土厚度不应小于50mm；喷射作业中，应有专人随时观察围岩变化情况；锚杆施工宜在喷射混凝土终凝3h后进行。4)施工中，应定期检查电源电路和设备的电器部件；电器设备应设接地、接零，并由持证人员安装操作，电缆、电线必须架空，严格遵守施工现场临时用电安全技术规范JGJ46-88中的有关规定，确保用电安全。5)锚杆钻机应安设安全可靠的反力装置。在有地下承压水地层中钻进，孔口必须安设可靠的防喷装置，一但发生漏水、涌沙时能及时堵住孔口。6)喷射机、水箱、风包、注浆罐等应进行密封用耐压试验，合格后方可使用。喷射混凝土施工作业中，要经常检查出料弯头、输料管、注浆管和管路接头等有无磨薄、击穿或松脱现象，发现问题，应及时处理。7)处理机械故障时，必须使设备断电、停风。向施工设备送电、送风前，应通知有关人员。8)喷射作业中处理堵管时，应将输料管顺直，必须紧按喷头防止摆动伤人，疏通管路的工作风压不得超0.4Mpa。9)喷射混凝土施工用的工作台应牢固可靠，并应设置安全护栏。10)向锚杆孔注浆时，注浆罐内应保持一定数量的砂浆，以防罐体放空，砂浆喷出伤人。11)非操作人员不得进入正在进行施工的作业区。施工中，喷头和注浆管前方严禁站人。12)施工前操作人员的皮肤应避免与速凝剂、树脂胶泥直接接触，严禁树脂接触明火。13)钢纤维喷射混凝土施工中，应采取措施，防止钢钎维扎伤操作人员。14)检验锚杆锚固力应遵守下列要求：拉力计必须固定可靠；拉拔锚杆时，拉力计前方和下方严禁站人；锚杆杆端一旦出现缩颈时，应及时卸荷。15)预应力锚索的施工安全应遵守下列要求：张拉锚索时，孔口前方严禁站人；拱部或边墙进行预应力锚索施工时，其下方严禁进行其他作业；对穿型预应力施工时，应有联络装置，作业应密切联系；封孔水泥砂浆未达到设计强度的70%时，不得在锚索端部悬挂重物或碰撞外锚具。(2)防尘措施1)锚喷支护施工中，宜采取下列方法减少粉尘浓度：在保证顺利喷射的条件下，增加骨料含水量；在距喷头3-4m处增加一个水环，用双水环加水；在喷射机或混合搅拌处，设置集尘器；在粉尘浓度较高地段，设置除尘水幕；加强作业区的局部通风。2)锚喷作业区的粉尘浓度不应大于10mg/m3。施工中应按“测定喷射混凝土粉尘的技术要求”测定粉尘浓度。测定次数，每半个月不得少于一次。3)喷射混凝土作业人员工作时，宜采用电动送风防尘口罩、防尘帽、压风呼吸器等防护用具。14、换、移支撑时，应先设新支撑，然后再拆旧支撑。支撑的拆除应按回填顺序进行。多层支撑应自下而上逐层拆除，随拆随填。拆除支护结构时，应密切注视附近建(构)筑物的变形情况，必要时应采取加固措施。四、降低地下水位的安全要求：1、开挖低于地下水位的基坑(槽)、管沟和其他挖方时，应根据施工区域内的工程地质、水文地质资料、开挖范围和深度，以及防坍防陷防流砂的要求，分别选用集水坑降水、井点降水或两者结合降水等措施降低地下水位，施工期间应保证地下水位经常低于开挖底面0.5m以上。2、基坑顶四周地面应设置截水沟。坑壁(边坡)处如有阴沟或局部渗漏水时，应设法堵截或引出坡外，防止边坡受冲刷而坍塌。3、采用集水坑降水时，应符合下列要求：(1)根据现场地质条件，应能保持开挖边坡的稳定；(2)集水坑和集水沟一般应设在基础范围以外，防止地基土结构遭受破坏，大型基坑可在中间加设小支沟与边沟连通；(3)集水坑应比集水沟、基坑底面深一些，以利于集中排水；(4)集水坑深度以便于水泵抽水为宜，坑壁可用竹筐、钢筋网外加碎石过滤层等方法加以围护，防止堵塞抽水泵；(5)排泄从集水坑抽出的泥水时，应符合环境保护要求；(6)边坡坡面上如有局部渗出地下水时中，应在渗水处设置过滤层，防止土粒流失，并应设置排水沟，将水引出坡面。(7)土层中如有局部流砂现象，应采取防止措施。4、采用井点降水时，应根据含水层土的类别及其渗透系数、要求降水深度、工程特点、施工设备条件和施工期限等因素进行技术经济比较，选择适当的井点装置。5、井点降水的施工组织设计(或施工方案)应包括以下主要内容：(1)基坑(槽)或管沟的平、剖面图和降