土木建筑工程施工组织设计

年5月29日土木建筑工程施工组织设计文档仅供参考土木建筑工法施工组织设计

TOC\o"1-5"第1章建筑工程 2第1节质量保证措施 2第2节文明施工措施 2第3节地基处理 2第4节深基坑围、支护 24第5节基础工程 381、打桩 382、钻孔灌注桩 383、地下连续墙 384、压桩 38第6节混凝土 42第7节钢筋 53第8节模板 68第9节脚手架 90第10节高层建筑 120第11节地下室 159第12节预应力结构 166第13节防水工程 1721、地下防水 1722、屋面防水 200第14节冬期施工 225第2章装饰工程 230第1节楼地面工程 230第2节天棚工程 230第3节门窗工程 230第4节油漆工程 230第5节墙柱面工程 230第6节幕墙工程 249第7节其它工程 262第3章安装工程 265第1节屋盖 276第2节钢屋盖整体提升 290第4章市政工程 291第1节道路工程 291第2节桥涵及护岸工程 304第3节排水管道工程 316第4节隧道工程 319第5章房修工程 319第6章工业厂房 371第7章给水排水 381建筑工程质量保证措施文明施工措施地基处理1特点1.1固化的桩与原地基土构成复合地基,改进了地基的承载力和变形模量。1.2能自立支护挡土,不需要支撑和拉锚,可采用块式、连续墙式、空腹格栅墙式、桩式等可施工成任意形状、任意截面、任意深度的结构形式。1.3桩体连接成壁后有隔水帷幕作用。墙壁不会渗漏水,一般基坑不需要采取降水措施。1.4施工中无振动、无噪音、无污染,对周围地基土无扰动、无挤压,只要设计构造合理,坑外地基侧向变形和沉降较小,而且坑外地下水位保持原标高,因此对周围建筑物和地下管道影响小。1.5施工机具简单,操作方便,造价低,为文明施工创造了较好条件。特别在施工场地较小的地方,采用更为合理。2适用范围2.1软土地基加固2.2任意平面形状,深坑开挖深度7m以内的侧向挡土支护结构,而且对临近建筑物等有良好的保护作用。2.3隔水、防流砂的帷幕工程。3工艺原理利用深层搅拌机械,用水泥作为固化剂与地基土进行原位的强制粉碎拌和,待固化后形成不同形状的桩,墙体或块体等,用于深坑开挖侧向挡土防水支护结构和地基承重桩。其计算理论按重力坝式刚性挡土墙计算,同时按刚性挡土墙计算方法验算变形。4施工工艺施工现场应进行平整、碾压或夯实,以保证桩机定位移动,钻孔垂直。4．1深层搅拌机就位4．2搅拌下沉:启动电动机,根据土质情况按计算速率,放松卷扬机使搅拌头自上而下切土拌和下沉,直到设计要求深度。4．3注浆搅拌提升:开动灰浆泵待纯水泥浆到达搅拌头后,按计算要求的速度提升搅拌头,边注浆、边搅拌、边提升,使水泥浆和原地基土充分拌和,直至提升到桩顶设计标高后再关闭灰浆泵。4．4重复搅拌下沉:再次将搅拌机边搅拌边下沉至设计标高。4．5重复提升(不注浆):边搅拌边提升至自然地面,关闭搅拌机即完成1根桩的成桩。4．6连接封顶:如作挡土支护结构,须在桩顶处用钢筋连成整体,形成较好的联合体。4．7工艺流程:桩机就位桩机就位搅拌下沉注浆搅拌提升重复搅拌下沉拌制水泥浆移位关闭搅拌机械重复提升4．8工艺流程示意图5施工要点5．1开机前必须探明和清除一切地下障碍物,须回填土的部位,必须分皮回填夯实,以确保桩的质量。5．2桩机行驶路轨和轨枕不得下沉,桩机垂直偏差不大于l％。5．3水泥宜采用425”普通硅酸盐水泥,水泥掺入比宜选用8％～16％范围,水灰比一般选用0.45～0.5,根据不同地质情况和工期要求可掺加不同类型外加剂。5．4必须严格控制注浆量和提升速度,防止出现夹心层或断浆情况。5．5搅拌头两次提升速度均应控制在2.5～3min／m。注浆泵出口压力应控制在0.4～0.6Mpa。5．6桩与桩须搭接的工程应注意下列事项。5．6．1桩与桩搭接时间不应大于24h。5．6．2如超过24h,应在第二根桩施工时增加注浆量,可增加20％,同时减慢提升速度。5．6．3如相隔时间太长,第二根桩无法搭接,应在设计认可下采取局部补桩或注浆措施。5．7侧向支护工程应注意下列事项:5．7．1成桩4h内必须完成桩顶插锚固筋等工作。5．7．2搅拌桩完工后,应及时按图制作路面,路面钢筋与桩的锚固筋须连成一体。5．7．3路面钢筋混凝土强度未达到设计要求不得开挖基坑土方。5．8桩机预搅下沉应根据原土情况,保证充分破碎原状土的结构,使之利于同水泥浆均匀拌和。5．9采用标准水箱,严格控制水灰比,水泥浆搅拌时间不少于2～3min,滤浆后倒入集料池中,随后不断的搅拌,防止水泥离析,压浆应连续进行,不可中断。5．10每个台班必须做7．07X7．07X7．07cm试块一组(三块)采用标差,28天后测定无侧抗压强度,应达到设计标号。5．11工地质量员应填写每根成桩记录,记好施工日记,各种原材料必须有质保单方可使用。6质量标准除了参照国家有关标准外,还应着重注意以下几点:6．l成桩垂直度偏差不超过恍,桩位布置偏差不得大于50mm。6．2搅拌桩桩体应搅拌均匀,表面要密实、平整。6．3桩顶标高和桩深应满足设计要求。6．4水泥浆灌入量无异常过少现象。7主要机械设备SJB型深层搅拌机(双搅拌头)主要技术性能见表1。SJB30型SJB40型电机功率(kw)2X302X40额定扭矩(N·m)2X64002X8500搅拌头直径(mm)700700加固深度(m)10～1215～18外形尺寸(主机)(mm)950X482X1617950X482X1737还有起重机1台,柱塞式灰浆泵1台,灰浆搅拌机2台,冷却水泵1台。1特点轻型井点能有效地降低地下水位,在基坑施工中能稳定边坡和克服基坑流砂,创造良好施工条件,既安全又方便。轻型井点布置灵活,使用方便,施工速度快,降水效率较高,即使个别井管损坏也不会影响整个系统,能适应施工条件变化的工程。轻型井点设备可重复使用,施工费用小,经济效果好,在地下建筑工程中得到广泛应用。2适用范围由于轻型井点的抽水机组置于地面,真空在地面产生,因此其降水深度要受到真空吸程的限制。一级轻型井点降水井管埋设深度一般为6m左右。轻型井点适用的土层范围为粉砂砂质粉土、粘质粉上。在渗透系数为0.1～2m／d的土层中降水效果较好。3工艺原理轻型井点降水就是在位于地下水位以下的基坑开挖前,于基坑四周的土层中成孔埋入带有过滤器的井点支管,并在支管四周填砂,然后经过水平集水总管,将所有井点支管和置于地面的抽水机组连通。这样,地下水就被抽水机组吸至地面而排除。

4工艺流程平整场地及清除地下障碍物平整场地及清除地下障碍物井点沟槽放线和开挖并设置集水坑机组就位搭井点泵房铺设总管装配支管机组通电试运转冲孔埋管和灌砂井点孔封口支管和总管接通开机抽水清洗滤清器或水箱正常降水5施工要求5．l井点布置要求5．1．1轻型井点设计计算可根据<建筑施工手册>上册中的公式。5．1．2降水水力坡度:双排井点内侧按1:1O;单排井点两侧按1:4取值。5．1．3井点间距可取1．2～2m。常见间距1．6m。5．1．4单井涌水量上海地区可按每天0．5～0．7m3取值。5．1．5双排井点的宽度宜在30m左右,当井点系统宽度大于50m时,基坑中间加临时井点。5．1．6在降水深度4倍的范围内受降水影响较大,如需控制地面沉降量,应采取回灌等措施。而在降水深度10倍以外的范围,受降水影响不大,故一般可不采取防护措施。5．1．7对有板桩护坡的基坑,井点一般宜设在板桩外侧(井点距板桩宜＞1～1.5m),如因场地条件或要减少降水对周围环境的影响,亦可将井点放在板桩内侧,但要采取相应措施使降水正常进行。5．2对施工场地做好三通一平工作,场地不平整度应小于20cm。5．3井点设备进场应先通水通电。5．4开挖排泥沟应有坡度和集水坑,并要清除杂物。5．5冲孔应顺排泥沟坡度方向进行,并要防止碎石等杂物滚入孔内和不得让泥浆倒灌。5．6井管放入井孔后不得上下抽动,井孔淤塞时严禁将井管插入土中。5．7应将井孔内泥浆稀释并放入1／3黄砂后再放井管,接着灌砂。黄砂规格为粗～中砂。5．8井孔用粘性土封口应略高于地面。5．9开机抽水时应将冲孔沟掩埋,并应高于地面。5．10对邻近建筑、管道,有变形控制时,应设降水水位观测孔。5．11下井点管前,应对过滤器的滤网进行检查,不得有破损。5．12基坑四周在井点总管的外侧应有挡水堤或排(截)水明沟。6质量标准6．l井管埋设时,黄砂应灌至地面下lin左右。每孔黄砂的灌填量应不小于计算值95％。6．2填砂时井管口有泥浆水冒出。6．3合格井管应达90％以上。6．4井点抽水后地下水位应逐渐下降,一级井点粉砂砂质粉土3～5d,粘质粉土5～7d,达到基坑底标高以下的降水深度。6．5井点真空度应比计算降深所需真空度高0．01MPa。漏气造成真空度的损失应小于0.003MPa～0.003Mpa。7机具设备7．1机组类型及配管数见表。7．2井管规格总管:公称口径:70～100mm;支管:公称口径:32～40mm;过滤器长度:800～1000mm;7．3冲孔工具:采用压力射水冲管或简易钻孔机。要求成孔直径不小于250mm,如水压小于0.5MPa时应配空压机排泥,空压机供气量为6m3／mm以上。8施工安全8．1冲孔前对地下障碍物应予以排除,并做好书面确认工作。对作业区高空要避让的架空管线等落实好有效的防护或监护措施。8．2冲孔时周围人员应退至吊车回转范围以外的安全区域,以防泥块等物坠落伤人。8．3吊井管的滑轮应安装牢固,绳索应经常检查,井管应绑扎牢靠以防坠落伤人。8．4冲孔时沟槽上要铺设跳板让施工人员站立和行走,以防人员跌入沟内。9劳动组织9．l机组安装一般配4人,2人排泵和接总管,2人接支管。也可配2人先排泵、接总管,然后再接支管。9．2冲孔吊车司机1人,吊车指挥兼扶冲孔枪1人,开水泵、钻孔机及空压机1人,搬运支管及接头2人,井点机操工1人,灌黄砂4人,排泥1人,共计11人。9．3开机抽水每台机组每班1人。多台机组最大距离在50m之内者可由1人兼管。10台以上机组的大型工程,每班增设1名修理工。10效益分析10．1轻型井点降水后土层固结,基底稳定,提高了土的承载力,便于用大型机械进行土方施工,提高工效,缩短工期。同时又减少建筑物建成后的长期沉降量,有较好的社会经济效益。10．2轻型井点降水后进行土方开挖的基坑,边坡稳定,消除流砂,增大基坑挖土安全度,又可减少放坡比,一般可减少边坡放坡土方量的1／3～1／2以上。例如上海地区的常见土质轻型井点降水后放坡可为1:0.75。10．3在某些需用钢板桩支护的基坑,当改用轻型井点降水后,虽增加一些放坡上方量,但取消了板桩,其总费用还是节约的,加快了工期,又有较好的社会经济效益。10．4轻型井点降水设备简单,施工方便,易于为一般施工单位所采用。且设备可重复使用,维修简便,使用寿命长,有较好的技术经济效益。工程施工场地狭小。3个基坑的面积分别为8500m2、1450m2、4500m2,基坑埋深分别为-9.25m、-11.85m和-9.1～-8.4m。1工程地质条件

该3个工程施工场地属长江冲积地貌,地下水位埋深较浅。除表层为杂填土外,主要是粉质粘土、粉土、且呈很湿状态,部分土层且夹有淤泥质粉质粘土,含水量为30.4%～33.2%,液性指数为1～1.8,呈流塑状态。在营业楼和谈判楼的土层中还夹有粉砂层,含水量较大,钻进中常见涌水现象,对土层锚杆施工非常不利。2支护设计

结合当地条件,采用钢筋混凝土灌注桩加土层锚杆作基坑支护。商贸中心营业楼采用600mm压力注浆灌注桩作支护,桩间距900mm,桩顶帽梁面标高-3.45m,桩底标高-16.75,在-5.5m标高设锚杆1道,夹角为15°、30°间隔设置、间距900mm。谈判楼支护桩顶帽梁面标高-3.55mm,桩底标高-20m,分别在-5.75m和-9.75m处各设1道锚杆,其余均同营业楼。采用600mm钢筋混凝土灌注桩,间距800mm,在-4.75m标高处设锚杆1道,夹角15°,间距1600mm,即相隔两根支护桩设1根锚杆。

根据基坑深度及地下水位不同,在谈判楼和商厦扩建工程的支护桩外侧桩间设500mm旋喷桩作止水,施工时在坑内设降水井降水。锚杆设计的简况如表1所示。表1锚杆设计一览锚杆设计谈判楼营业楼商厦扩建锚杆长度(m)L=18.5～20L=18～20L=19.5锚杆倾角(°)α=30～15α=30～15α=15锚杆直径232232132锚杆孔径(mm)130130130锚头腰梁2×20a工字钢2×20a工字钢2×20a槽钢锚杆允许抗拔力(kN)300300200锚杆张拉锁定值(kN)210210140锚杆根数(根)3063431173土层锚杆施工

3.1锚杆成孔

根据不同土质条件,采用了不同的成孔工艺。商贸中心营业楼和谈判楼在试锚过程中,钻进到粉土夹粉砂层时,原土造浆钻进时塌孔现象较严重,后采用了膨润土循环泥浆护壁工艺和原土造浆护壁工艺相结合成孔方法获得成功。

为了防止膨润土泥浆产生泥皮而影响钻杆抗拔力,施工时采取了以下措施:在钻孔时检查泥浆携带的钻渣判断钻进的土层性质。②在不同土层中采用不同比重的泥浆护壁。当钻进到粉土夹粉砂层时,采用比重为1.2左右的泥浆护壁。其它土层采用原土造浆护壁钻进,比重为1.05左右,并控制泥浆的粘度为16～22s之间,含砂率＜5%。在不同土层中采用不同的进尺速度,对于粉土夹粉砂层等易塌孔土层采用慢进尺、高钻速;对于粉质粘土层则采用快进尺。

商厦扩建工程基坑锚杆成孔中因无粉砂层,采用原土泥浆循环护壁,部分孔壁收缩塌陷时,采用浓泥浆、轻压、慢转、2次扫孔,确保成孔质量。孔口设置护正架,以防锚孔下垂。

以上3个工程的锚杆成孔,采用MGJ－30型钻机施工α=15°的锚孔,采用XY－1型钻机施工α=30°的锚孔。

3.2锚杆灌浆

采用二次压力注浆工艺灌浆。第1次压浆兼作换浆洗孔双重作用。成孔后插入19mm注浆管至距孔底不大于30cm处,待孔内泥浆全部置换,孔口流出纯水泥浆为止,压力一般达0.3～0.5MPa,压浆量0.5m3左右,然后拔出注浆管,用清水清洗。在完成上述工序后即可插入锚筋。在插入锚筋前,将自由段表面涂抹一层油脂,再用聚脂薄膜缠扎好或用软质塑胶管封套,使自由段与灌浆液相脱离开。

第1次水泥浆初凝时即采用特制封堵器封堵孔口,进行第2次压力注浆(掺早强剂),压力控制在1～1.5MPa为宜,压浆量为0.6m3,但以压力控制为主。水灰比≤0.5。

3.3预应力张拉

第2次注浆7d后,水泥浆强度达到设计要求,使用穿心式千斤顶采用”跳两拉一”法进行锚杆张拉。张拉值分别为300kN(谈判楼、营业楼)和200kN(商厦),预应力张拉锁定值为设计拉力的70%,分别为210kN(谈判楼、营业楼)和140kN(商厦)。张拉程序如下:初应力为设计承拉力的20%,经过初应力张拉使锚杆拉直,各部位紧贴。正式张拉采用分级加载,每级加载为50kN,加载后恒载5min,直加载到设计要求。当锚杆预应力没有明显衰减时,可锁住锚筋,锁定应力为设计的70%。若有应力损失,应补张拉至设计值。4锚杆极限抗拔力试验

为了确定所采用的锚杆是否安全可靠,验证设计是否准确,施工工艺是否合理,并求得实际承载力的安全系数。在正式施工前,对工程进行了极限抗拔力试验,其中营业楼做了6根极限抗拔力试验。经过锚杆抗拔试验时取得的(P-S)曲线,在土层锚杆正式施工时,作为测定每个锚杆张拉时应力-应变值的对照,按其符合程度确定土层锚杆是否符合要求以及作为验收的依据。在营业楼6根锚杆试验中,有1根(MI24)锚杆极限抗拔力达到310kN(为设计拉应力的1.03倍),另5根均超过450kN,为设计拉应力的1.5倍。经分析,这根(MI24)锚杆位置正处古河道,由于土质条件差,使锚杆抗拔力减少。经设计、监理单位研究,认为抗拔力试验合格,能够进行施工。施工阶段限制了该地段的地面堆载,未发生异常。

谈判楼作了2根抗拔试验,抗拔力达390kN,为设计值的1.3倍,商厦扩建工程地质条件与商贸相似,且设计拉力比商贸要小,故未作抗拔试验。主要经过每根锚杆张拉时,控制其变形值是否在规范要求范围。商厦的锚杆位移变形值为10～15mm,商贸位移变形值为18～25mm。5支护桩位移和监测

营业楼基坑面积大,土方采用分层、分段、分片开挖,使土方卸载能量缓慢释放,每层开挖厚度4m,每层土方开挖后,及时对桩顶进行观测。营业楼施工期桩顶位移值为:西侧15mm,南侧9mm,东侧5～8mm。商厦支护桩顶位移值分别为:东侧24mm,南侧6mm,西侧5mm,北侧18mm。6施工体会

(1)在土质允许条件下,采用土层锚杆与支护桩共同工作,与内支撑方案相比要经济,而且便于土方机械开挖,方便施工。

(2)在软土中应用锚杆,要准确掌握锚杆所处位置的地质条件,对土体的成孔要采取相应的施工措施,并经抗拔试验合格方可采用。在粉砂土层中成孔,采用膨润土泥浆护壁与套管护壁成孔相比,能够加快成孔速度。

(3)在工程施工中,锚杆灌浆量超过计算值。经分析主要是因为粉土夹粉砂层内土体呈流塑状,且渗透系数较大(1.71×10-3～2.94×10-4cm/s),当进行压力注浆时,水泥浆沿孔隙向土体其它方向渗透。从营业楼基坑开挖后所裸露的支护桩间土体明显可见水泥浆沿土的孔隙渗透呈树根状。因支护桩也是采用压力注浆成桩,浆量的注入也比计算值大。江边原厂区为稻田,地势低洼。场地自然标高在2.900m,设计地面标高为4.500m,在清除耕土后,全场需填高2m左右。厂区内各层土的物理力学性能指标如表1所示。表1夯前物理力学性能指标土层名称层底标高(m)层底埋深(m)天然

含水率(ω%)天然状

态重度γ(kN/m3)孔隙比e压缩系数av1-2

(MPa)压缩模量Es1-2

(MPa)固结快剪标准贯入N63.5

击数(击)静力触探比贯入阻力Ps(MPa)地基承载力(kPa)内摩擦角φ(°)内聚力c(kPa)耕土灰色粘质

粉土②0.5002.036.718.50.9890.238.3924.611.70.6580灰色砂质

粉土③－1-0.5003.032.818.90.8970.1512.7110.8980灰色粘质

粉土③－2-5.5008.038.118.21.0570.316.6425.711.90.6180灰色砂质

粉土③－a-7.500>15.030.818.90.8700.1612.1425.518.81.3285灰色粘质粉土③－237.018.11.0520.356.0924.012.10.7780注:灰色砂质粉土③－1及灰色砂质粉土③－a严重液化。厂区内需建多栋多层框架厂房,其中阳离子蓝车间为6层框架,总高31m,活载6kN/m2,单项设备最重为45kN,柱下最大轴向力为4500kN。根据地质报告,现有地基承载力不能满足上部结构需要,须进行地基加固。1强夯设计由于厂区地质条件不能满足工程要求,大面积填土产生地基变形,且地表下3m左右有一层严重液化土层。上海地基基础设计规范(DBJ08－11－89)要求:丙类建筑需全部消除液化或部分消除地基液化沉降,并对基础结构和上部结构采取构造措施。根据需建厂房的要求,对地基处理提出以下要求。

(1)地基处理后,在加固的有效深度内地基容许承载力从原80kPa提高到220kPa以上。

(2)地基有效加固深度超过8m。

(3)建筑物施工前地基要有较大的预压密沉降。

(4)消除地基上的液化层,以满足7度抗震设防要求。

经多次讨论,决定采用强夯处理。由于场地地层多为粉性土,且夹有粉砂层,易排水。采用该法施工进度快,成本低,可预压密沉降,但在原土上强夯要全部满足设计提出的四项要求,还须采取各种措施。

上海地基基础规范要求:原土强夯适用于砂土,含水率低于25％的回填土,对塑性指数小于等于17或粒径小于0.005mm占30％以下的表层或浅层粘性土也可采用,上述以外的土及淤泥质粘土应经过试验确定。

本场地土含水率均高达30％以上,但在地表下15m以内均为粘质粉土或砂质粉土,且局部夹有薄层粉砂,这对孔隙水压力消散很有利。根据颗粒报告分析,粒径小于0.005mm的只占8％,但采用置换强夯对上述规范指标要求应该有所不同,若再采取有利的排水措施,则更有可能达到设计要求。

根据地质报告,地基土容许承载力为80kPa,当基底面处的附加压力为220kPa时(基底以上2m厚的填土作为附加压力考虑),基底以下8m处土的附加压力为52kPa,基底下8m处土的自重压力为68kPa(均取水下浮重计算),二者之和为120kPa。经计算,8m深处的容许承载力为139.5kPa。以此确定,若强夯有效厚度为8m,夯后土的容许承载力能达到220kPa时(这时条基宽度按2m考虑)能满足工程设计的要求。

选择夯能时除考虑地基强度要求外,加固有效深度也起着决定作用。夯能小则有效加固深度浅,根据法国人梅纳提供的经验公式,有效加固深度:式中h——有效加固深度,选定为10m,实际要求为8m;

Q——锤重,选用16t;

H——有效落距,选用15m;

a——修正系数,可取0.16～0.22(根据经验,粉质粘土、砂质粘土可取0.19,设排水通道时可适当提高,取0.20)。夯能E=HQ=15×160

=2400(kN.m)夯击范围,可按公式计算确定:式中A——夯击范围(m2);

B、L——分别为加固区的宽度与长度(m);

h——有效加固深度。考虑到下卧层软土的承载力问题,按地基压力扩散角22°考虑,应在长宽方向每边各加htgθ=0.404h,如h为10m,即每边各加4.04m。考虑条形基础宽度等因素后,以建筑物轴线向外各加7.00m。2强夯施工要求及措施强夯采用截头圆锥体钢制夯锤,锤底直径2.2m,底部设3个排气孔,锤重16t。

强夯时,第一次先夯出一个1～1.5倍锤径的夯坑,填满炉渣停歇后,再进行第二次强夯,直至最后贯入度小于10cm为止。利用夯能将炉渣强行挤入土中,在连续夯击过程中,地表炉渣不断自动落入坑底,逐渐形成与土混合的渣土混合状柱体的复合地基,其效果与一般原状土上强夯的效果不同,与其它复合地基的成因及效果也不一样。它是经过强夯工艺将柱状体与强夯效应一次完成,既有强夯特点,又具有其它置换型复合地基的特点。为与纯强夯区别,可称为动力置换强夯。

根据上海地基基础设计规范要求,夯击遍数用前后两击沉降差≤5～10cm控制。实际施工时,采用最后一击沉降量小于10cm控制,每坑累计夯击为16击,分两次进行,每次8击。

夯点间距为3m,采用跳点夯,夯点布置见图1。实际每次夯距为6m,这样布置有利于孔隙水压力消散,孔隙水可从孔隙压力大的地方向孔隙压力小的地方排出。图1夯点布置图在外压力作用下,土的压缩主要是土中孔隙体积的减小,土颗粒相应发生移动、挤拢。对饱和土而言,压缩主要是孔隙水被挤出。由于孔隙水的排出,土颗粒移动、靠拢都要经过一定时间。只有当超孔隙压力消散之后,才能继续加压,否则对土体固结有害无益。当孔隙压力消散达95％或稳定后,才能继续下一轮的强夯。本地区一般经4d即可满足要求。

选用宝钢高炉干渣为强夯填料,其密度小,性能稳定。原状干渣颗粒一般为0～15mm,符合设计要求的原状级配要求,能吸水并有一定的活性,夯成后能结成有一定刚性的板块。

塑料排水板能增加土中孔隙水垂直通道,强夯后土中孔隙水压力增加时,孔隙水可经过排水板排出。地表下15m以内土层夹有薄砂层,15m以下还有一层粉砂层,是孔隙水横向排水的通道。塑料排水板的设置又沟通了横向排水通道,这样更有利于孔隙水的排放。由于要求加固深度为8m,因此选用10.5m长的排水板,打入土中10m,土外留0.5m,沿夯坑一周布置。排水板打入土中后,即有水从孔中冒出流向集水沟,由于排水板设置密度高,渗出水量很大。第一遍夯击过程中,从渣内排至沟内的水较多,潜水泵20min左右就要抽一次,排水效果明显。第二遍夯击时,因受地面隆起及区内成坑的影响,排水沟出水量很小,甚至无水。但暴露一夜后,大多数坑内水位与原地坪持平。经夯坑内抽干填炉渣后,再夯时仍有溅水飞石现象。打过排水板的地基土在强夯时,水的排放效果较好。

强夯施工顺序如下:施工准备→清理耕土→埋设测量仪器→布设排水板点→填炉渣至标高→第一次布夯坑点→一遍一次强夯→第一次夯坑填料推平→停歇→第二次布夯坑点→一遍二次强夯→第二遍夯坑填料推平→停歇→第三次布夯坑点→二遍一次强夯→第三次夯坑填料推平→停歇→第四次布夯坑点→二遍二次强夯→第四次夯坑填料推平→停歇→普夯→测试。3强夯效果与结论强夯的效果须经测试检验。夯前在场地上布置取土孔、标准贯入孔和静力触探孔,以取得天然地基的物理力学指标。夯中测试强夯过程中的主要技术参数,主要测试每击下沉量、夯击次数、孔隙水压力和挤压应力的变化。用以指导和控制施工进度,修改施工工艺。

施工场地布设了下列测试仪器。

(1)孔隙水压力计:测验超孔隙水压力增加、消散过程,研究强夯的影响深度,强夯时动力固结过程,决定二次夯击的间隔时间。

(2)压力盒:检测地基土挤压应力(总应力)增长过程,与超孔隙水压力测试结果做比较,研究强夯的影响深度及夯击数的关系。

(3)测斜管:测量地基水平位移。

(4)分层沉降标:测量不同深度土体压缩变形。

(5)表面沉降板:测定沉降板以下土体变形。

(6)水位测试管:测定夯击过程中水位变化规律。

(7)现场振动测试:测定强夯振动影响范围。夯后45d取土,检验强夯加固的效果。检测项目有:取土孔、标准贯入孔、静力触探孔和载荷板试验。

强夯后物理力学性能指标如表2所示。静力触探成果对比见图2。表2夯后物理力学性能指标土层

名称层底

标高(m)层底

埋深(m)天然

含水

率(ω%)天然状

态重度

γ(kN/m3)孔隙

比e压缩系

数av1-2

(MPa)压缩模

量Es1-2

(MPa)固结快剪内摩擦

角φ(°)内聚力

c(kPa)灰色粘质

粉土②0.5002.6026.719.40.7670.1512.4031.21灰色砂质

粉土③－1-0.5003.6027.119.40.7740.1412.6231.91灰色粘质

粉土③－2-0.9005.0030.219.00.8550.1710.3827.81-5.5008.6032.218.70.9160.248.5227.11灰色砂质

粉土③－a-7.50010.6028.219.00.8150.1314.0530.71灰色粘质

粉土③－2>15.0036.718.11.0460.326.3425.81图2夯前夯后静力触探结果对比对比表1与表2可看出,地层15m范围内各项指标强夯后都有所改进。在5～6m范围内,土体由夯前的软塑－流塑状态变为硬塑状态,含水率减少8.47％～27.2％。随着深度增加,含水量逐渐变小,压缩模量提高15.7％～47.8％,并随着深度增加而减小。10m以下各项指标有改进,但变化较小。根据上海市地基基础设计规范DBJ08－11－89规定:当上覆非液化土层厚度不少于6m(对砂质粉土)时可不考虑液化影响。本场区在夯后地表下10m范围内已形成了非液化硬壳层土,满足该规范要求。另外,在15m以上,夯前液化层砂质粉土(③－a)经强夯后,根据标准贯入度数值,按上述规范公式判别,在设计烈度为7度时,其液化也已属消除。

该工程8个主车间将原预制混凝土长桩、独立承台基础改为强夯后,共节约工程费400万元,经多年使用,效果良好。设计坝高20m,两侧坝坡度均为1∶2.5,坝基宽约120m,库内存放电厂灰渣,库容量约35万m3。坝基处有3.0～5.9m厚的饱和粉细砂层,在灰渣水的长期渗透作用下易发生潜蚀和管涌,对坝体产生渗透破坏,使坝体失稳。为此采取水泥旋喷桩技术措施对坝基进行截渗抗滑加固处理,取得较好效果。1坝基地质性能评价坝基处第一层主要为耕植土层和新回填土,强度低,性能差,不经处理无法作为天然地基;设计要求清除;第二层结构松散,强度较低,渗透系数为k=5.5×10－3cm/s,属强透水层,在库内变水头压力作用下,将产生渗透破坏,使坝体失稳,且分布面广,土层较厚,须进行加固;第三层为粉土层,属中等压缩性,渗透系数k=2.5×10－6cm/s,属弱透水层,粘聚力c=31.0kPa,内摩擦角φ=30.3°,承载能力250kPa,工程性能较好,可作为坝基。2坝基处理措施经分析,坝基处理的地层为第二层,即只有解决坝基渗流,防止产生流砂和管涌破坏,才能保证坝基的稳定。为此,决定采用垂直防渗的方法,即用有一定交圈厚度的水泥旋喷桩形成连续的水泥土截渗墙,并在坝的下游堆石排水棱体下做2排旋喷桩,起抗滑稳定作用。

2.1旋喷截渗墙参数的确定

根据工程经验及有关资料确定桩径D=800mm,桩距根据经验公式,L=0.866D=0.866×800=692(mm),取L=500mm,交圈厚度e如图1所示,按下式计算。

取e=620mm,成墙平均厚700mm。图1桩距及交圈厚度的确定根据前述地质条件,桩底坐落于第三层粉土层上,并进入粉土层0.5m,桩的平均长度为6.17m。

2.2抗滑桩参数的确定

根据工程经验及有关资料,桩径D=800mm,由于该桩主要作用是抗滑,提高坝基承载力,不需交圈,故取桩距L=800mm;排距按经验公式计算,取0.75D=600mm。桩底同样坐落于第三层粉土层上,且进入粉土层1m深,平均桩长4.2m。截渗墙及抗滑桩的平面布置及剖面如图2、3所示。图2旋喷桩平面示意图3旋喷截渗墙断面3试桩根据设计要求,取?轴的16号桩和?轴的10号桩进行试桩。试桩送浆压力为23MPa;提升速度为200～220mm/min;回转速度为19～23r/min;水泥浆配合比(重量比)为水∶425号水泥∶三乙醇胺=1∶1∶0.0005;水泥浆用量不少于0.2m3/m。

试桩后经开挖检查,轴试桩桩径为630～840mm,轴为600～720mm,施工中选用A线桩试验所得工艺参数,桩径及桩体强度均达到设计要求。4施工工艺旋喷桩按桩位轴线A、B、C顺序进行,放线根据桩位坐标用经纬仪测放,钢尺量距定点,桩位偏差考虑在5mm内,各桩点均用木桩做标志并编号。成孔机安装要求平稳,钻杆主轴与地面垂直度偏差控制在1.5％之内,成孔采用清水冲洗岩粉,喷头下装圆锥合金钻头钻进。

(1)成桩顺序为水泥浆的配制送浆旋喷成桩。

(2)水泥浆的配制:在钻进成孔前5min搅拌水泥浆,施工中每罐水泥浆加水400kg,普通硅酸盐水泥400kg,并加入0.2kg三乙醇胺,促使水泥在水下速凝。

(3)送浆:配制好的水泥浆液经两次过滤后压入储备罐,高压泵从储备罐中取浆。高压泵送浆压力稳定在23MPa。若施工发现送浆不正常,应立即停机排除故障。

(4)旋喷成桩:钻机钻至预定深度以后,投球送浆,随即旋转,提升速度220mm/min,加卸钻杆时,接头处复喷150～200mm,以防断桩。喷至桩顶标高时就地送浆,回转5～10转后结束。工程结束后,经现场开挖截渗墙两处实测桩体交接连续,桩体完整密实。堆场使用过程中,坝基未发生渗透、失稳等破坏。总建筑面积约9000m2。综合楼为9层,总高为40m,主体采用框架剪力墙结构;档案馆为5层砖混结构。

工程地质勘察部门对该建筑场地的评价是,场地为软弱场地土,属Ⅲ类场地土,地貌位置属山前冲积平原,深度20m以上的地基土主要由细颗粒的粉土和粉质粘土组成,场地工程地质条件为:(1)人工填土层:厚度3.5～5.7m,结构松散,土质不均;(2)粉土层:厚度1.0～2.0m,在场地局部存在,fk=160kPa;(3)粉质粘土层:厚度2.0～4.9m,可塑状态,ES=5.3MPa,fkk=120kPa;(4)粉土层:厚度1.7～2.0m,ES=11.7MPa,fk=200kPa;(5)粉质粘土层:厚度1.0～2.0m,ES=6.1MPa,fk=160kPa;(6)粉土和粉质粘土互层:未穿透,ES=8.6MPa,fk=180kPa。由此可见,第一层为人工填土,结构松散,土质不均,不宜作天然地基;第二层土虽然承载力较高,但仅在场地局部残留,不能作为持力层;第三层土的土质较软,压缩性较高,不能满足高层建筑的基础设计要求;第四层土承载力较高,但如作为持力层,基础埋深太大,因不做地下室,排除了做深基础的可能,故为满足设计要求,只能采用桩基或复合地基。1地基处理要求该建筑的特点是上部荷载较大,而场地土比较软弱。综合楼部分确定基础形式为筏板基础,要求地基承载力标准值为200kPa;档案馆虽然只有5层,但楼面活荷载大、墙体较厚,采用墙下钢筋混凝土条形基础,要求地基承载力标准值为250kPa,允许沉降量≤200mm。2处理方案的选择本地区对这类地基常采用预制桩或灌注桩,勘察单位也建议采用灌注桩,但调查研究及方案比较表明,水泥喷粉桩加固处理这种土质是适用的。经过比较,采用搅拌桩比灌注桩更经济,且对周围环境的影响很小。3喷粉桩复合地基设计设计有效桩长L=5.5m,桩径0.5m,加固体室内抗压强度为2MPa(经室内试验确定水泥掺入比为15％)。由文献1式(9.2.2－2)、(9.2.2－3)算出单桩承载力=140kN;根据(9.2.2－1)式可算出:高层部分的置换率m=0.25,档案馆部分m=0.3,按此进行桩的布置,布桩采用矩形形式。

经计算(高层)桩群体压缩变形1.7cm,桩端下土的变形6.2cm,总沉降量7.9cm。4施工方法喷粉使用的固化剂为425号普通硅酸盐水泥,采用国产PH－5A型喷粉桩机施工。

(1)施工前应整平场地,定出桩位并编号,组装架立喷粉桩机,检查主机及其它各系统工作是否正常。

(2)根据桩位平面布置图,排桩号和施工流水段,移动搅拌主机对准设计桩位。

(3)开动搅拌机钻进50cm后,随钻随喷气,注意防止堵塞喷粉孔,随钻杆钻进,加固土体在原位被搅动切碎,钻至设计深度时停钻。

(4)钻杆钻到设计深度后反向旋转,启动水泥发送装置,将钻杆边搅拌边提升,提升速度宜小于1m/min,强制喷出的粉体与原位土体进行搅拌。待钻头提升到距桩顶约2m时,宜降低提升速度。提升到超过设计高度30～50cm后,关闭水泥发送装置,钻机原位旋转1min后再继续提升到地面。桩体喷粉要求一气呵成,不得中断,喷粉压力控制在0.5～0.8N/mm2。为提高桩体强度及承载力,避免搅拌不均,再在原桩位全长范围内进行复搅1次,桩体即告完成。5成桩质量检验因为工期紧张,龄期达到21d后,进行基坑开挖,对10％的桩采用应力反射波法进行质量检验,所测桩中的95％测试信号正常,有较明显的桩底反射,波速均大于1200m/s,表明桩身较为密实均匀,质量良好。随机抽取3根单桩(档案馆工程)和3根单桩复合地基(综合楼工程)进行静载荷试验,试验结果单桩承载力为140kN,复合地基承载力为200kPa。检测结果均满足设计要求;随着龄期增长,地基承载力仍有一定程度的提高。6效果评价本工程采用水泥喷粉桩处理软弱地基,地基承载力由120kPa提高到200～250kPa,强度增长1倍左右。这种处理方案较多用于荷载不大的多层民用建筑,同时也适用于荷载较大的高层建筑(8～11层)。该建筑于1997年10月主体结构封顶,未发现地基不均匀沉降和上部结构裂缝,加固效果良好。

采用这种方案具有设备简单、施工方便快速、无振动、无污染等优点,造价低廉,费用比采用灌注桩降低了40％。某综合楼为5层砖混结构,场区地形分两个标高,北面约三分之一面积比南面低2.6m,形成阶梯形,自然落差由设计调整。地基处理也分两个标高,西南角杂填土厚度大,最深达5.9m,其它地方深1.6～1.9m。勘察报告揭示的工程地质条件见表1。表1某综合楼地质概况层次层厚

(m)土名岩(土)性描述地基承载

力标准值

fk(kPa)11.6~5.9杂填土主要为砖块、

炉渣及部分

粘性土23.3~7.4粘土呈褐色、褐黄

色,可塑,含

少量小砾石903最大揭示

深度13.4

m,未钻穿粉质

粘土褐色,可塑,

湿,含有白

色线状钙质

网膜及礓石、

小砾石130表1显示杂填土和素填土厚度大,土质不均匀,需进行处理。1碎石桩的设计与施工工艺1.1碎石桩加固地基的机理

干振碎石桩主要用于非饱和土,在成孔和挤密碎石过程中,土体在水平激振力作用下产生径向位移,其密度增高,孔隙比减小,承载力可提高60％以上。干振碎石桩加固地基的实质是把松散的天然地基变成由碎石桩和挤密的桩间土组成共同工作的复合地基。

1.2复合地基承载力标准值的确定

本工程第2层承载力标准值为90kPa,第3层承载力标准值130kPa,根据<建筑地基处理技术规范>(JGJ79－91),结合本工程特点,选第2层为地基持力层。要求地基处理后承载力提高,地基均匀。为此碎石桩设计桩径取500mm,桩间距1.2m,采用等边三角形布置;西南角处理深度6.0m,其它场地根据土质情况处理深度为4.5～5.0m,处理后复合地基承载力标准值按150kPa设计。

1.3施工工艺及要求

碎石桩所用碎石粒径一般为2～5cm,采用天然级配,含泥量小于5％。要求确保桩长、桩径及桩身密实,碎石桩桩位偏差不得大于3cm。

干振法制桩工艺是将桩管振动下沉至碎石桩的设计深度,在桩管内投入总料量的1/3后开振提管卸料,一般分4～5次卸完,每次上提均在自重压力下回振;卸料完毕后桩管不提出孔外,继续回振(每次控制在20s左右),以桩孔内碎石压至2.0m高度为止。必须边振边提,慢提多振,一般控制提管速度为1～1.5m/min;第二次投料仍在总料量的1/3左右,以同样方法振密,此次完成碎石桩桩身高度亦为2.0m;第三、四次投料可从管外直接投入,每次为总料量的1/6,但必须防止泥块掉入桩孔内,再用桩管压振密实至发现桩架被上抬为止。桩架和扩孔段如图1所示。图1干振法设置碎石桩的桩架和扩孔段2加固效果根据碎石桩复合地基检测报告,共检测桩身6根,检测桩间土4孔。按JGJ79－91有关规定,复合地基检测结果如下。

2.1桩身与桩间土承载力及变形模量

桩身承载力及变形模量见表2,桩间土承载力及变形模量见表3。表2桩身承载力及变形模量表深度N63.5(击)承载力标

准值fk(kPa)变形模量

E0(MPa)0~0.5m

0.5m以下5.1

5.6179

21014.2

15.2表3桩间土承载力及变形模量表指标数值承载力标

准值fk(kPa)变形模量

E0(MPa)N63.54.41328.42.2复合地基承载力及变形模量

(1)复合地基承载力计算:根据JGJ79－91算得复合地基承载力标准值为151.2kPa。

(2)复合地基变形模量计算:按压缩模量为6.85MPa。

2.3地基土处理前后的对比

将原地基土与处理后的复合地基土物理力学性能相对比,其结果如表4所示。表4原地基土与复合地基土对照表指标密度ρ0

(g/cm3)孔隙比e承载力标

准值fk(kPa)压缩模量

Es(MPa)液性

指数IL原地基土

复合地基土1.93

1.900.774

0.74490

1503.52

6.850.54

0.41检测结果提供复合地基承载力标准值为150kPa,压缩模量为6.9MPa。

2.4建成后的效果

现综合楼建成并投入使用已2年,局部倾斜(即沉降差)小于<建筑地基基础设计规范>(GBJ7－89)规定的允许值,建筑物未出现裂缝,证明加固效果良好。深基坑围、支护1特点本工法安全可靠、保证质量,无不良影响,造价较低。钻孔灌注桩桩顶锁口梁使挡土墙连成整体;钢筋混凝土内支撑平面布置灵活,节点处理方便,挖土空间大;挡土墙后双排深层搅拌桩阻水效果明显。2适用范围软土地基条件下,开挖深度在7～13m之间,用地系数大、场地小、周边民宅多、周围管线复杂及闹市中心环境要求高的基坑都能适用。3工艺原理3．1结合工程及地质情况,利用钻孔灌注桩作为挡土结构,内设钢筋混凝土支撑,有效控制基坑变形、稳固基坑,保证施工顺利进行。3．2利用深层搅拌桩改变土体原始结构及密度,形成止水帷幕,将基坑内外隔离,阻止坑外地下水位下降、地表开裂。4施工工艺施工准备钻孔灌注桩挡土墙施工施工准备钻孔灌注桩挡土墙施工深层搅拌桩施工两者间压密注浆锁口梁施工挖第一层土第一道支撑挖第二层土…挖最下一层土至基坑底板施工完成换撑拆除最下道支撑施工地下室至楼板换撑以次类推至首层地下室5施工要求5．1结合工程挖土方案进行围护设计。5．2挡土墙施工时,为了让泥浆循环、沉淀、废储,防止施工场地软化,泥浆横溢,现场要形成泥浆循环管理系统,并设专人管理。5．3严格控制钻孔灌注桩桩孔护壁泥浆的比重、孔内液面高度等,以免孔壁坍落。5．4当穿过砂夹层时,为防止坍孔,宜加大泥浆稠度,排出泥浆比重可增至1．3～1．5。当缩颈、坍孔严重,或泥浆突然漏失时应立即回填粘土,待孔壁稳定后再钻。5．5严格控制钻孔灌注桩垂直度在1／300以内;混凝土浇捣时应严格控制导管的埋入深度,避免引起桩身夹泥或断桩,同时注意保护好各种监测材料及电线。5．6深层搅拌桩水泥掺量控制在12％～14％范围。桩与桩必须搭接200mm,以形成整体,遇特殊情况或超过24小时,在已完成搅拌桩处咬钻200mm或外围加桩补强。同时严格实施两次沉入两次喷浆的施工工艺,掌握搅拌及下降机提升的速度。5．7当地质条件较差时,在适当部位用压密注浆填补钻孔灌注桩与深层搅拌桩之间的空隙,使阻水效果更佳。5．8挖土应严格按设计计算的工况进行施工,严禁超挖。5．9支撑设计不考虑堆载时,严禁挖机及钢筋等物置于支撑表面。5．10支撑施工、施工组织及分段次序应考虑尽可能对称和尽早形成独立体系,以尽早承受挡土墙传来的上压力。5．11当支撑混凝土强度达到设计要求、形成整体后方可进行下一土层开挖。5．12当换撑的支撑混凝土达到设计强度时方可拆除原支撑实施换撑。5．13应有的监测内容5.13.1围护结构的变形和沉降。5.13.2支撑的位移及应力。5.13.3坑外水位。5.13.4坑外管线及建筑物的沉降和位移。6质量标准6．1钻孔灌注桩除必须符合<地基与基础工程施工及验收规范>GBJ202及<钻孔灌注桩施工规程>DBJ08－202要求外,垂直度必须控制在1／300以内。6．2深层搅拌桩及压密注浆必须保证水泥掺入量和桩长,并按相应规程检验。6．3支撑施工必须符合GB50205规范规定。6．4所有材料必须有质保书。7机具设备7．1设备7.1.1JPS－15钻孔灌注桩钻机,SJB－1深层搅拌桩机械,交流电焊机,液压反铲挖土机,15t自卸式运土车等。7.1.2SINCO－50309活动式测斜仪,SINCO水位观测仪,孔隙水压计,应变钢筋传感仪,经纬仪等。7．2材料7．2．1钢筋:应符合钢筋混凝土用钢筋标准GB1499要求,并有质量保证书,进口钢筋也应符合有关规定。7．2．2混凝土:应符合GB50204要求。8施工安全采用本工法时,除应严格执行建筑工程有关安全施工的规程及规定外,还应遵守下列规定:8．1基坑周边及支撑上设置的安全通道必须设高lm围栏,围栏用Ø48钢管双道横管。用醒目颜色油漆,围栏侧边用竹笆遮挡。8．2当支撑为大空间形式时,第一道支撑平面用安全网满设,以防上部物体落下伤人。8．3支撑拆除时必须制定专门的安全措施,并经有关部门审批。9劳动组织9．互一台钻机一般配备5～6人,当多台同时工作,人员可适量减少,相互配合;电焊工2～3人;木工班20人／班,钢筋工班10～15人／班,混凝土工班10人／班。根据工程大小增减钻机及班组数量。9．2配备相应的管理班子:技术复核、钢筋翻样、木工／泥工施工员等。10效益分析10．1本工法安全可靠,对周围繁华道路及已建建筑无影响,不干扰市民日常生活。10．2本工法环境适应性强,能做到连续施工。10．3与地下连续墙作围护体方案相比较,造价较低,设备简单,工期短。1特点1．1地下墙工程是将整个构筑物分成若干小段进行施工的,逐段施工后连成整体,从而减轻或者消除了大尺寸、大致积结构的设计和施工带来的困难,因此,地下墙特别适用于平面尺寸大、形状复杂及特殊异形的地下构筑物。1．2循环作业地下墙工法的结构施工过程是:在泥浆护壁的条件下分段挖槽、清基,然后向槽内沉入钢筋笼,再后浇筑混凝土并置换出泥浆。如此循环作业,逐次完成每个槽段,由于实施循环作业,有利于操作技术的掌握、熟练及水平的提高。1．3对环境影响小地下墙施工时噪音低、无振动、无挤土,与其它的挡土隔水设施(如板桩)相比,由于地下墙的刚度大,结合密贴不漏水,因而对已有的临近建(构)筑物、地下管线的影响甚微,如果能周密筹划精心施工,可不致产生危害。1．4有多种成槽设备可供选择对于不同的地质情况及不同的成槽深度,有多种类型的成槽专用设备可供选择,有索式导板抓斗、索式及导杆式液压抓斗、多头钻机等等。1．5适用于逆作法施工地下墙除挡土隔水外,还可作为竖向承重结构的一部分,如高层建筑地下室的外墙、地下铁道的侧墙,因而可推行逆作法施工,以达到缩短工期,减少对地面干扰的目的。2适用范围地下墙可用于相当深度(按现有的成槽设备约50m)、面积较大、形状复杂的地下构筑物,如港口驳岸、坞墙闸墩、水坝截水帷幕和岸坡挡墙等。地下墙用于地下构筑物时能挡土隔水,同时承受侧向和竖向荷载。在地下水丰富的均质土层中开挖深基坑时,用它作支护结构尤能显示其优越性。遇碎石类土及风化岩层时宜谨慎使用。对于临近有重要建筑物、地下管线的深基础工程和深基坑开挖,采用地下墙作为支护结构能起到防止和减少危害的良好效果,因而适宜于城市建筑群中施工。用作深度超过8m的深基坑开挖时,可优先考虑地下墙。3工艺原理地下墙工法的基本原理是在拟建地下构筑物的地面上,用专门的成槽机沿设计部位,在泥浆护壁的条件下分段挖槽、清基、向槽内沉放钢筋笼,然后在充满泥浆的槽段内浇筑混凝土。4工艺流程构筑导墙划分单元段充入泥浆构筑导墙划分单元段充入泥浆挖槽吊放接头管清基砼浇筑完成后拔出接头管形成单元段导管法浇筑砼沉放钢筋笼5施工要点5．1导墙导墙的作用是划分挖槽位置,容蓄泥浆和减少泥浆污染,支持施工设备防止槽顶坍塌及用作施工测量基准等。导墙可为现浇混凝土或预制件拼装,要求构筑在密实的地基上,不得漏浆。导墙深度一般为1～2m,墙顶至少应高出施工现场地面0.1m。5．2泥浆泥浆是保证地下墙槽壁稳定最根本的措施之一。应根据地基土的性质和其它因素选配泥浆。其主要组成为膨润土、纯碱、水及添加剂。视不同类型的成槽设备,泥浆储备量宜为挖槽单元段体积的1．5～2倍。5．3成槽根据土质情况,地下墙的深度选择相应的成槽机具。规划好单元段的挖槽次序及每一单元段的幅序;明确节点走向,以便制作相应的钢筋笼。由于成槽机型选择不当、停机位置不妥,操作不慎等因素,可能引起槽壁失稳坍塌,应十分注意。5．4清基及节点刷洗在成槽完毕放入钢筋笼之前,必须清除槽底沉渣至规定要求,并认真刷除节点连接处吸附的泥皮。5．5钢筋笼按设计要求制作钢筋笼。钢筋交错节点数的50％宜用点焊固定。钢筋笼的临时绑扎铁丝在入槽前必须全部拆除,避免在绑扎铁丝上凝成泥球而影响混凝土质量。根据钢筋笼的形状重量,配备好起吊的辅助钢筋(型钢)骨架。高大的钢筋笼可分段起吊,竖向拼接,然后整体入槽。竖向拼接位置设在墙体弯矩较小处。纵向钢筋的连接可采取搭接绑扎或焊接。5．6混凝土地下墙混凝土是在泥浆中采用导管法浇筑的,其配合比应按重力自密式流态混凝土设计,细骨料含量宜适当增加。水泥用量一般不小于400kg／m3;在不用添加剂时水灰比宜小于0．6,坍落度取18～20cm。5.7单元段节点单元段的分缝节点形式有多种,可采用分缝面自由贴合的单圆接头管(锁口管)或多圆波形接头;亦可采用能承受拉剪荷载的钢板节点。6质量标准地下墙的施工质量标准遵照”地基与基础工程施工及验收规范”和”上海市地基基础设计规范”中的相应条文执行。6．1槽段的外形尺寸不应小于设计尺寸。槽壁的垂直度偏差视成槽机械而异,由设计确定,一般不超过1／200～1／300。槽底标高宜超过设计深度。6．2钢筋笼必须在胎具上制作,应满足吊运时不致产生不可恢复的变形。钢筋笼入槽到位后必须妥善固定,在浇筑混凝土时不得产生下沉或上浮。墙体挖出后,埋设件的标高偏差不得超过5cm。6．3根据不同的土质、地下水质以及不同类型的成槽机选定泥浆技术指标。对于易渗漏地层和地下水受化学污染地区应采取针对性措施。施工中应定时抽检在用泥浆的各项技术指标,并对劣质泥浆及时进行改进或决定废弃。6.4浇筑地下墙的混凝土,加水搅拌至人槽的时间不宜超过lh(采取有效技术措施者除外)。分次往导管供应混凝土的时间间隔不得超过0.5h。槽段内混凝土面上升速度宜达到3～4m／h,导管须全长度水密,插入混凝土的深度宜为2～4m。6．5沉放钢筋笼前,须清除槽底多余沉渣,并向槽内注入新泥浆,置换的泥浆量达到总深度的1／3,并不少于5m。7机械设备8施工安全8．1应遵照国家颁发的<建筑安装工程安全技术规程>,上级和本企业制定的有关规定执行。8．2用作基坑支护的地下墙及拉锚系统,必须明确极限位移量,施工中要加强监测及时通报,以保证墙体及地面结构物的安全。8．3必须明了地下障碍物的情况,施工前要拟定相应措施。施工区内的地面水要能畅通排除。8．4安排深基坑开挖时,必须具有土方开挖、支撑(或拉锚)设置的详细程序和明确要求。基坑内外的降水应经可行性论证和设计。严禁将过量土方和重物堆置于基坑附近,以免酿成事故。9劳动组织9．1地下墙施工应由经过专业培训的施工队伍承担。9．2施工技术人员及主要工种工人应实行持证上岗:如吊车司机、起重工、电焊工、泥浆工、测量工、钢筋工等。10效益分析地下墙工法是在传统工艺难以适应的情况下发展起来的。由于这一工法的开发应用,使得某些地下工程的建设成为可能或者更趋科学合理。例如:1985年建设成的上海耀华一皮尔金顿浮法玻璃熔窑基坑,长90m×宽50m,开挖深度达13m,邻近有建筑物,还面临黄浦江支流川扬河,土质十分软弱。经过论证,以敞口放坡大开挖、钢板桩围护支撑、双壁沉井等六个方案中优选了”无支撑无拉锚”的格式地墙方案,经实施获得了安全成功。上海国际贸易中心地下室基坑,平面尺寸为120m×68m,开挖深10m,采用了”π”形槽段组成的地下墙作围护结构,其造价仅为国外企业边坡加固方案的四分之一。又如上海海仑宾馆,地处繁华的南京东路福建路口,基坑平面为53m×56m,开挖最深处近10m,采用地下墙作围护结构,施工时对邻近建筑、地下管线及交通均未产生不利影响,社会效益十分显著。若与不回收一次性使用钢板桩方案相比,还可节约外汇29万美元,节约率达21％。1特点1．1受力性能合理。在深基坑施工时,采用圆环内支撑形式,从根本上改变了常规的支撑结构方式,这种以水平受压为主的圆环内支撑结构体系,能够充分发挥混凝土材料的受压特性,具有足够的刚度和变形小的特点。大量工程实践证明,它能确保基础施工、周边邻近建筑物和地下管网等公共设施的安全,是深基坑内支撑技术的创新形式。1．2加快土方挖运的速度。在软土地区深基坑施工时,采用圆环内支撑结构,在基坑平面形成的无支撑面积达到70％左右,为挖运土的机械化施工提供了良好的多点作业条件,其中环内无支撑区域按周围环境条件与基坑面积的尺寸大小,挖土工艺以留岛式施工为主,在较小面积基坑的最后一层可用盆式挖土。挖土速度可成倍提高,极大地缩短了深基坑的挖土工期,同时有利于基坑变形的时效控制。1．3经济效益十分显著。深基坑施工中采用圆环内支撑结构,用料节省显著,与各类支撑结构相比节省大量钢材和水泥,其单位土方的开挖费用较其它支撑相比有较大幅度的下降,施工费用节约可观,社会效益十分显著。1．4可适用于狭小场地施工。在施工场地狭小或四周无施工场地的工程中,使用圆环内支撑特别合适。因本支撑刚度大,可经过配筋、调整立柱间距等措施,提高其横向承载能力。亦可在上面搭设堆料平台,安装施工机械,便于施工的正常进行。2适用范围2．1本工法适用于软土地区深基坑圆环内支撑结构的施工。2．2本工法适用于多种平面形式的基坑,特别适用于方形、多边形,环境保护要求高、土方工期紧的基坑。3基本原理经过对深基坑支撑结构的受力性能分析可知,挖土时基坑护壁结构须承受四周士体压力的作用。从力学观点分析,能够设置水平方向上的受力构件作支撑结构,为充分利用混凝土抗压能力高的特点,把受力支撑形式设计成圆环形结构,支承其土压力是十分合理的。在这个基本原理指导下,土体侧压力经过护壁结构传递给围棋与边格架腹杆,再集中传至圆环。在护壁结构的垂直方向上可设置多道圆环内支撑,其圆环的直径大小、垂直方向的间距可由基坑平面尺寸、地下室层高、挖土工况与上压力值来确定。4工艺程序4．1圆环内支撑的施工程序应以控制在施工过程中减少对周围土体变形为前提,同一层支撑结构允许实行分段施工,其施工程序的选定依据是:根据设计资料,土体变形较小区域可先行施工,变形较大的薄弱区域应最后施工(即在圆环形成受力体系前施工)。4．2首道支撑的工艺流程为:基坑第一层土全面挖至支撑垫层标高基坑第一层土全面挖至支撑垫层标高底模或垫层施工凿护壁结构锚固筋(格构柱顶清理)定圆心、测量弹线钢筋绑扎模板安装及固定防护栏杆预留孔或预埋铁件监测沉降钉、钢筋应力计的埋设,以及爆破用的预留纸管的埋设砼浇筑施工砼养护拆模清理下层土方开挖4．3下道支撑工艺流程为:支撑区挖土至支撑垫层标高支撑区挖土至支撑垫层标高底模或垫层施工复核圆心测量、弹线围檩吊筋焊设格构柱清凿钢筋绑扎轴力监测仪埋设、爆破用的预留纸管的埋设模板安装及固定拆模、清理砼浇筑施工砼养护下层土方开挖(挖至最底层时,坑底垫层应随挖随浇圆心定位、测量弹线后的技术复核、隐蔽工程验收、监测仪埋设、质量验收等应随各道工序及时进行。5施工要点5．1护壁结构顶部处理5．1．l首道支撑围擦与护壁结构顶部帽梁一般共用,以提高顶部刚度,即起整体箍紧的作用,因此护壁结构主筋按设计要求应留出足够长度的锚筋,并须将凿出外露的锚筋整理、校直。5、1．2护壁结构顶部混凝土一般强度偏低,帽梁施工前应予凿清处理,并按设计意图凿至要求标高。5．2土方开挖5．2．1应根据基坑平面形状,按支撑设计土方开挖工况要求,每道支撑的设计标高与每层土开挖深度,周边环境和上方挖运设备准备情况,经周密研究,合理确定基坑开挖方案。一般直径在60m以下,中层土可用留岛法施工,最后一层上可采用盆式挖土,待中心垫层浇筑后,再挖四周留坡上方;直径在60m以上,首道支撑以下土方作业应采用环内留岛法挖土,有利于控制周围土体变形。5．2．2基坑土方开挖必须遵循对称均匀,先撑后挖的原则进行。在圆环及围擦的周边区域内先行挖土,土方挖至支撑底标高时,应用水平仪打竹桩操平,机械挖土至离支撑底标高10～20cm后,采用人工铲土,以达到底面平整。5．2．3深基坑土方开挖前,必须采用预降水措施,其预降时间由土层渗透系数决定,同时为防止雨水及地面明水入杭,导致坑底土层的破坏,发生支撑施工时产生不均匀沉陷,影响其质量,故还应开设明排水沟措施,便于保持坑底干燥施工。5．2．4支撑混凝土浇捣完成后,按常规进行养护,其强度等级必须达到设计值的70％(按同条件自然养护混凝土试块强度为准),才能进行下层土的开挖。5．2．5由于圆环内支撑与围模之间(即腹杆连接区域)的操作面相对较小,故支撑设计时应考虑轻型挖机直接就位于预先用土填实,且略高于支撑面,同时上铺走道板的支撑上,直接向下挖下层土方,并向圆心方向边挖边退,把土方传至圆环区内,再驳运出去。5．3钢筋、模板施工5．3．1支撑底模或垫层支撑的底模或垫层可采用以下几种材料:板材或竹笆加油毡;素混凝土或铺碎石振动灌浆,用素混凝土和铺碎石振动灌浆做底模时,应待混凝土或灌浆达到一定强度后才可进行钢筋绑扎施工,支撑底模应略高于两侧土面,而且设置明排水沟以防雨后泥浆倒灌。从施工方便出发,宜优先采用铺设板材的方法。5．3．2测量弹线后,先绑扎钢筋,然后安设和固定模板。5．3．3钢筋绑扎宜先绑扎圆环和围擦的钢筋,然后绑扎腹杆钢筋。腹杆主筋按设计要求长度伸进圆环和围擦内,多腹杆节点处钢筋的伸入和绑扎应合理交叉,以免影响梁的有效高度。5．3．4腹杆主筋以整根直料为宜,围檀、圆环钢筋施工时宜采用绑扎搭接接头,以利爆破拆除施工。5．3．5圆环、围擦与腹杆支撑分段施工时,施工缝留设部位须有加强措施,不得随意或无措施留设。5．3．6围模与护壁结构联接,可用必25斜向吊筋焊接于护壁结构的主筋上。5．3．7围襟和腹杆的模板可用九夹板或定型钢模,圆环应用定型钢模竖拼,根据梁高与圆弧要求,按施工设计编制模板拼装图,竖杆及弧形横杆可用Ø48钢管,扣件、对拉螺栓拉结牢固。5．3．8模板就位安装校正固定后,按常规支模要求,﹫1500mm左右,上、下设水平拉杆及剪刀撑,以保证模板不位移。5．4混凝土施工5．4．1混凝土配合比按设计要求的混凝土强度等级,预先提出级配单。采用现场搅拌时,坍落度在6土2cm为宜;采用泵送混凝土,坍落度在12士2cm为宜,并在浇捣过程中经常抽测混凝土的坍落度。5．4．2混凝土浇筑按斜坡分层法连续浇筑施工,防止产生施工缝。分段施工时,支撑断面施工缝按常规留设垂直缝,在继续施工前,应预先清除施工缝处的疏松混凝土,用清水湿润,并进行接浆(1:2水泥砂浆)处理。5．4．3混凝土浇捣、养护(保温)、拆模等,均按施工规程要求操作。6机具设备7质量标准应严格按国家标准<钢筋混凝土工程施工和验收规范>的规定组织施工,同时参照<建筑工程质量检验评定标准>的有关要求评定施工质量,并应重点注意以下质量管理要求。7．l支撑底的土方开挖标高应符合设计要求,不得超挖。7．2圆心定位要经三级复验,应用测距仪校核为准,圆心偏差士5mm,周长土20mm,面标高土10mm,圆环模板制作好后应进行整圆试安装复查。7.3混凝土试块按规定制作,并增加2～3组(与构件同等条件养护)以不同龄期试块的试压强度值为准,为继续施工提供依据。7．4混凝土浇捣前必须对监测点的埋设进行复验。7．5混凝土断面尺寸及钢筋绑扎按现浇钢筋混凝土质量评定标准执行。8安全要求8．1土方施工机械挖土作业时,必须有专人指挥铲土,操作人员远离挖机土斗5m进行操作,挖土顺序按由上往下依次进行,严禁在下部掏土,大量挖运土时,基坑上下要有专门人员指挥,车辆运输区域必须设专人调度指挥。8．2支撑底部局部的人工挖土应分层进行,操作高度不应超过2m,支撑底、围棋底、护壁结构、工程桩周边的土方铲挖时,应在专人指挥监督下进行。8．3首道支撑完成后应及时安装基坑边防护栏杆,圆环和腹杆作施工人员临时通道时,也要安装防护栏杆,栏杆高1.2m,侧面用竹笆封挡,基坑开挖至一定深度后,必须安设操作人员上、下通行扶梯。8．4当下道支撑面需设分配电箱时,进线电缆必须架空;支撑区域的照明灯必须架空固定安装。8．5根据周围地下管线和建筑物的实际情况,应设变形观测点,若变形超过报警值时,应通知业主与专业单位,共同研究,采取有效措施,才能继续施工,以保护管线和建筑物的绝对安全。8．6支撑面作堆放场地时,必须符合设计要求;支撑顶面放置吊机、停放或通行车辆(如材料运输车、泵车等)时,应进行专题设计,严禁超载。9劳动组织9．1总体安排及工作职责现场成立一个深基坑施工管理小组,包括施工设计、施工方案、施工技术、施工图资料、环境监测、质量安全等部门。其管理职责是:全面负责深基坑系统的设计并组织实施,负责基坑监测、协调、安全生产等工作。9．2具体安排10效益分析在深基坑中采用圆环内支撑结构形式,既满足了施工稳定性和变形要求,又能提供宽敞的施工大空间,便于挖运土,缩短了土方工期近50％,节约支撑费用(单位土方支撑费用仅为其它形式支撑的50％),节省大量钢材和水泥,施工应用的经济价值和社会效益十分突出。其具体分析参见表注:钢筋混凝土圆环内支撑(包括拆除)按1500元／m3计算,型钢按每吨每天18.7元计(包括全部费用),半年左右的工期每吨型钢装、拆等费用约2800元。主楼56层,高约210m,裙楼6层,高约27.5m,地下室3层、局部4层为地铁通风道,深达21.65m。基坑面积