深基坑支护技术

第四节支护结构施工 深基坑支护技术 第四节支护结构施工 一 地下连续墙施工 一 地下连续墙施工工艺原理 二 构造处理 1 混凝土强度及保护层 规程 砼强度宜大于C20 钢筋直径 20 净保护层厚 70mm 2 接头设计 两大类 施工接头 结构接头 基坑开挖前 分段开挖沟槽 放入钢筋笼 浇注混凝土 形成即挡土又防水的地下连续的混凝土墙 第四节支护结构施工 一 地下连续墙施工 1 施工接头指浇筑地下连续墙的相邻施工单元墙段的连接部位 常见接头 1 接头管接头 一 地下连续墙施工工艺原理 二 构造处理 基坑开挖前 分段开挖沟槽 放入钢筋笼 浇注混凝土 形成即挡土又防水的地下连续的混凝土墙 第四节支护结构施工 二 构造处理 2 接头箱接头属于整体接头 2 结构接头指地下连续墙与内部结构的楼板 梁 柱 底板的连接部位 有各种预埋件焊接连接 或预埋螺栓套筒 多用 连接 一 地下连续墙施工 第四节支护结构施工 三 地下连续墙施工 1 施工前的准备工作包括 现场情况和地质水文情况调查 制定施工方案 一 地下连续墙施工 第四节支护结构施工 三 地下连续墙施工 2 地下连续墙施工工艺过程 主要工序 修筑导墙 泥浆制备与处理 挖深槽 钢筋笼制作与吊装 混凝土浇筑 主要施工过程 一 地下连续墙施工 第四节支护结构施工 3 地下连续墙施工技术 1 修筑导墙 1 导墙的作用 护槽 定位 承重 蓄浆 2 导墙的形式 一般为现浇混凝土结构 根据土质 地下水位 承重和邻近建筑物等条件选用 其中 形式 a 和 b 截面最简单 适用于表面土层良好 荷载小的情况 第四节支护结构施工 2 导墙的形式 一般为现浇混凝土结构 根据土质 地下水位 承重和邻近建筑物等条件选用 其中 形式 c 和 d 为应用较多的两种 3 地下连续墙施工技术 1 修筑导墙 1 导墙的作用 护槽 定位 承重 蓄浆 第四节支护结构施工 形式 e 适用于荷载较大的情况 2 导墙的形式 一般为现浇混凝土结构 根据土质 地下水位 承重和邻近建筑物等条件选用 其中 3 地下连续墙施工技术 1 修筑导墙 1 导墙的作用 护槽 定位 承重 蓄浆 第四节支护结构施工 形式 f 针对有邻近建 构 筑物 阻止其变形 2 导墙的形式 一般为现浇混凝土结构 根据土质 地下水位 承重和邻近建筑物等条件选用 其中 3 地下连续墙施工技术 1 修筑导墙 1 导墙的作用 护槽 定位 承重 蓄浆 第四节支护结构施工 形式 g 针对地下水位较高的情况 2 导墙的形式 一般为现浇混凝土结构 根据土质 地下水位 承重和邻近建筑物等条件选用 其中 3 地下连续墙施工技术 1 修筑导墙 1 导墙的作用 护槽 定位 承重 蓄浆 第四节支护结构施工 3 导墙施工 导墙厚度0 15 0 20m 深度1 2m 施工顺序 场地平整 测量定位 挖槽及处理弃土 绑扎钢筋 支模板 浇筑混凝土 拆模并设置横撑 导墙外侧回填土 有外模板时 3 地下连续墙施工技术 1 修筑导墙 第四节支护结构施工 2 挖深槽 1 单元槽段划分 确定槽段长度 宜为4 8m 槽段长 接头少 但过长 受限制 受限制的因素 A 地质条件 B 地面荷载 C 起重机的起重能力 D 单位时间内混凝土的供应能力 混凝土宜在4h内浇筑完毕 E 工地上具备的泥浆池容量等 应不小于单元槽挖土容量的2倍 3 地下连续墙施工技术 第四节支护结构施工 有挖斗式 冲击式 回转式三大类型 2 挖槽机械 挖斗式挖槽机 适合较软土层 冲击式挖槽机 适合硬土层回转式挖槽机 多头钻切削土体 2 挖深槽 3 地下连续墙施工技术 第四节支护结构施工 有挖斗式 冲击式 回转式三大类型 2 挖槽机械 挖斗式挖槽机 适合较软土层 冲击式挖槽机 适合硬土层回转式挖槽机 多头钻切削土体 2 挖深槽 3 地下连续墙施工技术 第四节支护结构施工 有挖斗式 冲击式 回转式三大类型 2 挖槽机械 挖斗式挖槽机 适合较软土层 冲击式挖槽机 适合硬土层回转式挖槽机 多头钻切削土体 2 挖深槽 3 地下连续墙施工技术 第四节支护结构施工 有挖斗式 冲击式 回转式三大类型 2 挖槽机械 挖斗式挖槽机 适合较软土层 冲击式挖槽机 适合硬土层回转式挖槽机 多头钻切削土体 2 挖深槽 3 地下连续墙施工技术 第四节支护结构施工 2 挖槽机械 挖斗式成槽机挖槽施工 2 挖深槽 3 地下连续墙施工技术 第四节支护结构施工 3 防止槽壁坍方的措施 与槽壁稳定有关的因素 可归纳为地质水文条件 护壁泥浆 施工方法三个方面 地下水位的相对高度及变化 泥浆质量及泥浆液面的高低 宜高出地下水位0 5 1 0m 液面愈高愈好 地基土质条件 土的 c值 值愈小 所需的泥浆相对密度愈大 施工单元槽段的划分 槽段的深长比H l 影响土拱作用的发挥 2 挖深槽 3 地下连续墙施工技术 第四节支护结构施工 防止措施 缩小单元槽段长度 改善泥浆质量 根据土质选择泥浆配合比 保证泥浆在安全液面以上 注意地下水位的变化 减少地面荷载 防止附近车辆和机械对地层的振动影响 3 防止槽壁坍方的措施 2 挖深槽 3 地下连续墙施工技术 第四节支护结构施工 4 施工质量要求 槽段长度允许偏差 50mm 槽段厚度允许偏差 10mm 槽段倾斜度 临时结构 1 150 永久结构 1 300 2 挖深槽 3 地下连续墙施工技术 第四节支护结构施工 3 清底 泥浆护壁 方法 沉淀法 先沉淀在清底 置换法 沉淀前泥浆置换 使泥浆相对密度在1 15以下 槽底沉渣厚度要求 临时结构 200mm 永久结构 100mm 两种方法都需从槽底清除沉渣 方法见上图 槽段接头部位的泥渣清除 刷子刷除 水枪冲洗 3 地下连续墙施工技术 3 地下连续墙施工技术 第四节支护结构施工 4 钢筋笼加工与吊放 1 钢筋笼加工按单元槽段整体制作或分段制作 控制保护层厚度 主筋7 8cm 插管处的钢筋加固 内设纵向桁架 3 地下连续墙施工技术 第四节支护结构施工 4 钢筋笼加工与吊放 2 钢筋笼吊放 第四节支护结构施工 5 混凝土浇筑 导管法浇筑 简单插导管浇筑 导管插入深度一般在1 5m以上 最大 9m 浇至墙顶时减为1 0m导管间距R 6 25SVS 砼坍落度 m V 砼浇注 上升 速度 m h 3 地下连续墙施工技术 结构接头 预埋螺栓套筒连接 结构接头 预埋螺栓套筒连接 第四节支护结构施工 二 土钉墙施工 1 技术准备 编制土钉墙基坑支护施工组织设计 确定支护施工 锚喷 与土方开挖的施工方案 明确二者配合关系 2 设备准备 土钉及有关的材料 施工机械 钻孔 拌浆和灌浆设备 3 现场准备 现场定点和放线 确定基坑开挖线 轴线定位点 水准基点 变形观测点 准备工作 第四节支护结构施工 一 土钉墙施工技术 1 基坑开挖 1 基本要求 每层开挖的最大深度 取决于土壁自稳的能力 通常取土钉竖向设计间距 每层开挖的水平分段宽度 取决于土壁自稳能力 一般多为10 20m长 基坑开挖要按设计 分层分段进行开挖 上一层作业面的土钉与喷射混凝土面层达到设计强度的70 后 方可进行下一层土层的开挖 坡面平整度 允许偏差 20mm 人工修整坡面 二 土钉墙施工 第四节支护结构施工 2 防止边坡土壁塌陷的措施 1 严禁边壁超挖或挖土时造成土体松动 修整边坡后 立即喷上一层砂浆层或混凝土层保护 凝结后在钻孔 先构筑钢筋网喷射混凝土面层 而后钻孔和设置土钉 在水平方向上分小段间隔开挖 边壁底部先放斜坡 作完土钉后再清坡 开挖前 沿开挖面先垂直打入钢管注浆加固土体等 2 对于易坍塌的土体可采取的措施 二 土钉墙施工 一 土钉墙施工技术 1 基坑开挖 第四节支护结构施工 2 喷射第一道面层 钢筋钉 钢管钉 指对修整后的边壁立即喷上一层薄混凝土或砂浆 土质好可省去 3 设置土钉 钢筋钉 先钻孔 后置入钢筋并沿全长注浆 钢管钉 钢管可直接击入土体 再由钢管内注浆 二 土钉墙施工 一 土钉墙施工技术 第四节支护结构施工 土钉墙面坡度不宜大于1 0 1 土钉的长度宜为开挖深度的0 5 1 2倍 间距宜为1 2m 水平夹角宜为5 20 土钉钢筋宜为 级钢筋 钢筋直径宜为16 32mm 钻孔直径宜为70 120mm 注浆水泥浆 或水泥砂浆 强度不宜低于M10 土钉构造要求 JGJ120 99 二 土钉墙施工 一 土钉墙施工技术 第四节支护结构施工 1 钻孔 成孔方式 一般成孔方式为取土成孔 即 钻孔 包括 锚杆钻机 洛阳铲 在易塌孔的土体中成孔 有 套管成孔 挤压成孔 成孔的允许偏差要求 JGJ120 99 孔距 100mm 孔经 5mm 孔深 50mm 倾角 5 3 设置土钉 二 土钉墙施工 一 土钉墙施工技术 第四节支护结构施工 2 插入土钉钢筋 插入土钉钢筋前 检查成孔质量并做好清孔 在钢筋上安装金属或塑料定位支架 沿钢筋间距约2 3m 二 土钉墙施工 3 设置土钉 一 土钉墙施工技术 第四节支护结构施工 3 注浆 1 多用移动式注浆泵 2 注浆方式 压力注浆 设置止浆塞 低压0 4 0 6MPa 高压1 2MPa 重力注浆 以满孔为准 初凝前补浆1 2次 二 土钉墙施工 3 设置土钉 一 土钉墙施工技术 第四节支护结构施工 3 注浆 3 注浆方法 注浆前清除孔内土渣 注浆管应插至距孔底25 50cm处 孔口部位宜设置止浆塞及排气管 水泥浆 水泥砂浆应拌合均匀 随拌随用 二 土钉墙施工 3 设置土钉 一 土钉墙施工技术 第四节支护结构施工 二 土钉墙施工 4 注浆量 充盈系数必须大于1 5 注浆材料及配比 水泥浆 水灰比宜为0 5 水泥砂浆 水灰比宜为0 38 0 45 配合比1 1 1 2 3 注浆 3 设置土钉 一 土钉墙施工技术 第四节支护结构施工 4 绑扎钢筋网 喷射第二道混凝土面层 1 绑扎 固定钢筋网 6 10mm 150 300 可用插入土中的钢筋固定 坡面上下段钢筋网搭接长度应大于300mm 二 土钉墙施工 一 土钉墙施工技术 2 土钉与面层钢筋网的连接 可通过承压钢垫板或加强钢筋与土钉螺栓连接或焊接连接 第四节支护结构施工 3 喷射混凝土 二 土钉墙施工 4 绑扎钢筋网 喷射第二道混凝土面层 一 土钉墙施工技术 第四节支护结构施工 1 喷射混凝土的强度不宜低于C20 2 面层厚度不宜小于80mm 一次喷射厚度 40mm 4 混凝土终凝后2h应进行养护 养护时间宜3 7d 3 喷头与受喷面应保持垂直 距离宜为0 6 1 0m 喷射混凝土自壁面开挖层底部 与下层钢筋网连接的接头部分留出 逐渐向上进行 相关要求 二 土钉墙施工 3 喷射混凝土 4 绑扎钢筋网 喷射第二道混凝土面层 一 土钉墙施工技术 第四节支护结构施工 做锚头 二 土钉墙施工 3 喷射混凝土 4 绑扎钢筋网 喷射第二道混凝土面层 一 土钉墙施工技术 第四节支护结构施工 二 土钉现场测试 通过现场设置测试钉 进行抗拔试验 估计土钉的界面极限粘结强度 1 测试钉的数量 每一典型土层中至少应设3个测试钉 测试要求 3 测试土钉抗拔与位移 以确定极限荷载下的界面粘结强度实测值 其平均值应大于设计计算所用标准值的1 25倍 否则应修改设计 2 测试钉的工况 除总长度和粘结长度外 与工作钉相同 粘结长度不小于工作钉的二分之一且不短于5m 二 土钉墙施工 第四节支护结构施工 三 质量监测 1 质量检测 1 材料 钢筋 水泥 砂 石子等 2 土钉抗拔试验 即验收试验 确定最终工程质量 同一条件下 试验数量不应少于土钉总量的1 且不少于3根 3 砼面层的质量检验 外观 厚度 砼强度 砼面层厚度采用钻孔检测 数宜每100m2墙面一组 每组不应少于3点 二 土钉墙施工 第四节支护结构施工 2 施工监测 1 土钉墙位移的量测 2 地表开裂状况 位置 裂宽 的观察 3 周围设施的变形测量 4 基坑渗 漏水及基坑内外地下水位变化 二 土钉墙施工 三 质量监测 第四节支护结构施工 三 土锚施工 一 施工准备工作 土锚的主要施工过程 钻孔 安放拉杆 灌浆 张拉锚固 1 掌握土层的物理力学特性和分布情况 明确锚固区土层特性 2 查明施工现场地下的管线 构筑物的位置和情况 弄清障碍物 3 研究土锚施工对邻近建筑物的影响 同时研究附近施工 如打桩 基坑降水 岩石爆破 对土锚施工带来的影响 相互影响 4 编制土锚施工组织设计 第四节支护结构施工 二 钻孔 钻孔工艺 影响锚杆的承载能力 施工效率和成本 占总费用的30 甚至50 钻孔要求 不扰动土体 减少原土应力场变化 尽量不使自重应力释放 三 土锚施工 第四节支护结构施工 二 钻孔 1 钻孔机械 国产钻机 三 土锚施工 第四节支护结构施工 国外钻机 三 土锚施工 二 钻孔 1 钻孔机械 第四节支护结构施工 三 土锚施工 国外钻机 二 钻孔 1 钻孔机械 第四节支护结构施工 三 土锚施工 国外钻机 二 钻孔 1 钻孔机械 第四节支护结构施工 2 钻孔方法钻孔方法的选择取决于土质和钻孔机械 1 螺旋钻干作业成孔法 1 两种施工方法 螺杆独自钻进 钻孔和安放钢拉杆分两道工序进行 设备简单 简便易行 带拉杆钻进 钻孔和安放钢拉杆合为一道工序 钢拉杆套在空心钻杆内一同钻进 然后边灌浆边退出钻杆 2 施工注意事项 含水量大的软粘土 土屑排除较困难 孔洞较长时 钻杆易向上弯曲 适合 无地下水浸泡的粘土 粉土和较密实稳定的砂土 三 土锚施工 二 钻孔 第四节支护结构施工 2 钻孔方法 2 压水钻进成孔法 1 工艺特点 钻进时 用冲洗液 压力水 从钻杆中心流向孔底 水流挟带土屑从钻杆与孔壁间的空隙排出 该法钻进 出渣 固壁 清孔一次完成 软硬土层都适用 施工应用较多 2 施工注意事项 始终保持孔口水位 护壁套管的配合应用 软弱土层中 控制钻进速度和冲孔水压 如流砂层应加快钻进速度 降低冲孔水压 三 土锚施工 二 钻孔 第四节支护结构施工 3 土锚钻孔的特点和应达到的要求 1 孔壁要求平直 方便安放拉杆和注浆 2 孔壁不得坍塌和松动 以免影响拉杆安放和土锚承载力 3 钻孔时不得使用膨润土配泥浆 以免孔壁形成泥皮 降低锚固体与土壁间的摩阻力 4 土锚的钻孔多有一定倾角 因此孔壁的稳定性较差 5 土锚长细比很大 孔洞细长 钻孔方向难控制 易偏斜和弯曲 三 土锚施工 二 钻孔 第四节支护结构施工 三 安放拉杆 拉杆种类 粗钢筋 钢绞线 钢丝束 钢管 钻杆用作拉杆 选用情况 承载力较小时 多用粗钢筋 承载力较大时 多用钢绞线 三 土锚施工 第四节支护结构施工 三 安放拉杆 1 钢筋拉杆 拉杆加工 构造 单根或多根钢筋焊接组合而成 锚头由锚座 螺母组成 加工长度 设计长度 张拉长度 设计长度 锚固段长度 自由段长度 锚头长度自由段的防腐 如除锈后 涂防腐底漆和环氧玻璃钢固化防腐层 隔离处理 如缠绕两层聚乙烯塑料薄膜 设置拉杆定位器 如焊细钢筋定位撑 三 土锚施工 第四节支护结构施工 2 钢丝束拉杆 拉杆加工 构造 图1 109 锚头用预应力钢丝锚具 如镦头锚 自由段的防腐隔离处理 玻璃纤维布缠绕两层 外用粘胶带缠绕 锚固段定位器 用撑筋环 如图 三 土锚施工 三 安放拉杆 第四节支护结构施工 3 钢绞线拉杆 构造 锚头多用预应力夹片式锚具 钢绞线束用铁丝绑扎 自由段的防腐隔离处理 用聚丙烯防护套 锚固段清初表面油脂 定位器 特制定位架 三 土锚施工 三 安放拉杆 第四节支护结构施工 四 压力灌浆 1 灌浆的作用 形成锚固体 防止拉杆腐蚀 充填土层中的孔隙和裂缝 2 灌浆的浆液 水泥浆或水泥砂浆 水泥和拌合水要控制氯化物含量 水灰比0 4 0 45 三 土锚施工 第四节支护结构施工 四 压力灌浆 3 灌浆方法 1 一次灌浆法 用一根灌浆管 下端距孔底宜为10 20cm 经灌浆 封堵孔口 2 4MPa压力补灌稳压数分钟完成 2 二次灌浆法 用两根镀锌铁管作灌浆管 如图 二次灌浆管 花管 的出浆孔眼应进行可灌密封处理 三 土锚施工 第四节支护结构施工 第二次灌浆 待第一次灌浆凝结后进行 选用水灰比0 45 0 55的水泥浆 压力宜控制在2 5 5 0MPa之间 稳压2分钟 第一次灌浆 选用灰砂比1 1 1 2 水灰比0 38 0 45的水泥砂浆 压力0 3 0 4MPa 灌满锚固段后拔出灌浆管 三 土锚施工 四 压力灌浆 3 灌浆方法 第四节支护结构施工 在第二次灌浆的压力作用下 使浆液冲破一次灌浆体 浆液向周围扩散 锚固体直径扩大 起到扩孔目的 周围土体受到压缩 孔隙比减小 含水量减少 内摩擦角增大 如图 二次灌浆法可显著提高土锚的承载能力 三 土锚施工 四 压力灌浆 3 灌浆方法 第四节支护结构施工 五 张拉与锚固 1 张拉 1 锚固体强度大于15Mpa并达到设计强度等级的75 后方可进行张拉 张拉对锚杆施加预应力的要求 JGJ120 99 2 锚杆张拉顺序应考虑对邻近锚杆的影响 施工图片 三 土锚施工 第四节支护结构施工 五 张拉与锚固 1 张拉 张拉对锚杆施加预应力的要求 JGJ120 99 施工图片 三 土锚施工 3 锚杆张拉力宜张拉至设计荷载的0 9 1 0倍后 再按设计要求锁定 4 锚杆张拉控制应力不应超过锚杆杆体强度标准值的0 75倍 第四节支护结构施工 2 锚杆的锚固 1 锚固型式 取决于拉杆种类 如 螺丝端杆锚 镦头锚 夹片式锚具等 2 预应力锚杆 要正确估算预应力损失 三 土锚施工 五 张拉与锚固 第四节支护结构施工 2 锚杆的锚固 导致预应力损失的主要因素 1 张拉时由于摩擦导致的预应力损失 2 锚固时由于锚具滑移导致的预应力损失 3 钢材松弛导致的预应力损失 4 相邻锚杆施工导致的预应力损失 5 支护结构变形导致的预应力损失 6 土体蠕变导致的预应力损失 7 温度变化导致的预应力损失 三 土锚施工 五 张拉与锚固 第四节支护结构施工 深基坑锚杆支护 三 土锚施工 第四节支护结构施工 三 土锚施工 深基坑锚杆支护 第四节支护结构施工 三 土锚施工 深基坑锚杆支护 吊出挖掘机 第四节支护结构施工 六 土锚试验 1 土锚承载能力的影响因素 土质 土锚材料特性 施工工艺与质量 目前的土力学理论尚不能对土锚的承载能力做出圆满解释 而土锚的发展应归功于先进的施工技术 至今理论研究仍落后于工程实践 因此 在土锚施工中 试验是必不可少的 2 土锚试验的主要内容 即确定锚固体的承载能力 土锚的承载能力由锚头传递荷载的能力 拉杆的抗拉能力 锚固体的锚固能力决定 三 土锚施工 第四节支护结构施工 六 土锚试验 3 土锚的验收试验 试验锚杆的数量 一般取锚杆总数的5 且不少于3根 最大试验荷载 宜为设计荷载的1 2倍 临时锚杆 和1 5倍 永久锚杆 试验是检查土锚质量的重要手段 也是验证和改善土锚设计和施工工艺的重要依据 三 土锚施工 第四节支护结构施工 四 内支撑体系施工 施工应符合下列要求 1 支撑结构的安装与拆除顺序 符合各种计算工况 严格遵守先支后挖的原则 2 立柱穿过主体结构底板 支撑结构穿过主体结构地下室外墙的部位 应采取止水构造措施 第四节支护结构施工 四 内支撑体系施工 一 钢支撑施工 图片 上海冶金大厦钢管内撑 第四节支护结构施工 一 钢