深基坑支护技术二施工 58页

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≮ φ20 ；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 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 ① 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 φ 、 c 值； φ 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 ② 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 —— 先沉淀再清底； 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： 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 ＝ 6.25SV S —— 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 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，凝结后再钻孔； 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； 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 Ⅱ 、 Ⅲ 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： ① 一般成孔方式为取土成孔。即：钻孔。 包括 ：锚杆钻机、洛阳铲。 ② 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： ①注浆前清除孔内土渣； ②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； ③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。 Φ6 ～ 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 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的底部 （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 （二）土钉的现场测试 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）土钉的监测 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 100m 2 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； （设置警戒值） （ 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）土钉的监测 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 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： ①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） ②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： ①含水量大的软粘土，土屑排除较困难； ②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： ①始终保持孔口水位； ②护壁套管的配合应用 （软弱土层中） ； ③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 ）孔壁要求顺直。 （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： ①形成锚固体；②防止拉杆腐蚀；③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 15 Mpa 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； 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 ） ： 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 （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： 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 结 束