深基坑支护技术二施工 58页

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  • 2021-05-14 发布

深基坑支护技术二施工

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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