深基坑支护施工专项方案文档格式.docx
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场地中各钻孔均见此层,层厚5.20~15.30m,层顶面埋深3.00~12.10m,层顶标高6.56~16.83m。
现场标准贯入试验53次,校正后标准贯入试验击数8~28击,平均18击。
在15号钻孔该层顶部含较多强风化岩块,厚度为0.80m,较坚硬。
4、场地基岩
场地下伏基岩为震旦系片麻岩(Z),根据钻探揭露和岩石的风化程度分为全、强、中、微风化四个带,与支护有关的风化带的特征描述如下:
1)全风化片麻岩():
褐黄、褐灰等色,岩石结构已基本破坏,但尚可辨认,具残余结构强度。
除石英外,其它矿物已风化成土,岩芯呈土柱状,湿,坚硬状态,合金钻进易。
场地中各钻孔均见此层。
层厚2.50~13.0m,层顶面埋深12.00~24.00m,层顶标高-4.99~6.88m。
现场标准贯入试验43次,校正后标准贯入试验击数30~48击,平均36击。
(二)、岩土技术参数
地层岩性
承载力特征值fak(kPa)
压缩模量Es(MPa)
变形模量E0(MPa)
凝聚力C
(kPa)
摩擦角φ(度)
天然重度ρ
(KN/m3)
人工填土(Qml)
80
3.0
4.0
8
10
18.0
粉质粘土
(Qdl+pl)
220
8.0
21.0
20
18
19.0
细砂
8.5
25.0
25
19.5
粉质粘土(Qel)
240
9.0
27.0
根据勘察报告,岩土参数指标建议值如下:
(三)、场地地下水条件
场地地下水根据其赋存介质和埋藏条件不同可分为两类:
(1)存在于第四系坡洪积细砂层中的孔隙水,其含水量较丰富、透水性较好,属强含(透)水层,但该含水层体主要分布于场地南侧。
(2)存在于基岩强、中风化层中的裂隙水,其含水量及透水性主要受地层裂隙发育程度控制,总体上看为弱含水、弱透水层,埋藏较深,具微承压性。
场地地下水主要接受大气降水补给,地下水迳流方向受到场地地形影响,由西北向东南流。
钻探期间测得钻孔综合水位埋深5.10~7.30m,标高11.60~14.73m。
第三节基坑支护设计
一、基坑支护设计
基坑支护设计原则:
在确保支护结构的安全、保证基坑周围道路及地下管线的安全的前提下,做到经济、合理,满足国家建设工程的有关法规和规要求,施工可行、方便,尽量缩短工期,满足土方开挖、工程桩及地下室施工的技术要求。
基坑开挖深度围存在强透水地层。
从经济及技术上综合考虑,采用加强型复合土钉墙支护,单排搅拌桩防渗帷幕止水。
1、地下水控制
根据勘察报告,本场地地下水主要为第四系坡洪积细砂层中的的孔隙性潜水和强、中风化花岗岩的基岩裂隙水。
根据现场实际情况和工程经验,在基坑南、北、西侧设置单排水泥搅拌桩止水帷幕,搅拌桩直径550mm,间距400mm。
场地东侧由于不存在强透水层,且有放坡空间,坡顶没有重要建筑物,故本设计东侧不设止水帷幕。
此外,坡顶设置一圈排水沟(300×
300)和一定数量(每隔约50m)的集水井(800×
800×
深1000),在基坑开挖阶段拟采用坑集水坑抽水和坡顶排水沟明排;
在基坑开挖完成后,在坡脚设置一圈排水沟(300×
深1000),以便在工程桩施工期间抽除坑积水到坡顶排水沟,通过沉砂池(长×
宽×
深=3000×
1500×
1000)排到市政污水雨水管道。
2、支护结构
(1)南侧(AB段)
本坡段基坑深度7.0~7.3m,坑壁直立采用悬臂桩支护,支护桩采用D=1200mm钻孔灌注桩,有效桩长12m,桩底嵌入坑底7.0m;
桩间距1500mm,桩间布设D=600mm的单管旋喷桩与钻孔灌注咬合在一起,起到止水及挡桩间土的作用。
(2)东侧(BCDE段坡道)
本坡段基坑深度6.6~6.9m,坑壁直立,设一排φ300微型桩,微型桩间距1300mm,共布设5排土钉,土钉采用Φ25钢筋(或φ48δ3.5钢花管)1300×
1300,长度6m~12m;
坡面挂钢筋网φ6200×
200,喷射砼C20厚100。
第三排和土钉交叉布设一排3×
7φ5,20m长的锚索,锚索拉锁定在腰梁上,详见剖面3-3。
(3)北侧(EF段)
(4)北侧(FG、GH段)
本坡段基坑深度7.3~7.7m及7.3~8.6m,坑壁直立,设一排φ300微型桩,微型桩间距1300mm,共布设5~6排土钉,土钉采用Φ25钢筋(或φ48δ3.5钢花管)1300×
第二、第四排分别和土钉交叉布设一排3×
7φ5,20m长的锚索,锚索拉锁定在腰梁上,详见剖面4-4、5-5。
(5)西侧(HA段)
本坡段基坑深度7.3~8.6m,坑壁直立,设一排φ300微型桩,微型桩间距1300mm,共布设5~6排土钉,土钉采用Φ25钢筋(或φ48δ3.5钢花管)1300×
7φ5,20m长的锚索,锚索拉锁定在腰梁上,详见剖面6-6。
二、分项说明
1、搅拌桩止水帷幕
桩径为550mm,桩间距为400mm。
水泥搅拌桩帷幕采用“四喷四搅”工艺施工。
水泥
浆水灰比约为0.55~0.6,用灰量为60±
5Kg/m,注浆速度保持常量,浆液在注浆口的压力保持0.5-0.6mpa,提升速度不大于0.8m/min。
水泥浆液应先过筛,连续泵送,最后一次提管速度宜慢速;
施工中如因故停浆,宜将搅拌机下沉到停浆点下0.5米左右,待恢复供浆时再喷浆提升。
若停机超过2小时,宜先拆除输浆管道清洗。
由于搅拌桩施工机械故障或交班间隔施工时间超过24小时,紧邻搅拌桩接头外应加补一条桩,然后按原帷幕线位置施工。
2、喷锚支护
(1)土钉采用Φ25钢筋制作;
填土及砂层人工成孔困难时采用压浆型钢花管土钉,杆体为φ48钢花管。
土钉外露不小于80mm。
土钉头部用2根横向加强钢筋φ20压紧焊牢。
网筋采用φ6钢筋,网度为200×
200,加强筋Φ16。
(2)土钉孔位和孔深允许偏差均为50mm,成孔直径80~100mm;
土钉注浆材料为水泥浆,水灰比0.45~0.55,水泥浆应随拌随用;
灌浆为压力注浆,注浆压力0.5~1.0MPa;
注浆必须密实饱满,注浆管应插至距孔底300mm处。
(3)喷射砼原材料宜采用新鲜的32.5复合硅酸盐水泥,干净的中粗砂和粒径小于15mm的砾石,土钉墙面层砼强度等级为C20,配合比约为水泥:
砂:
石子=1:
2:
2.5,喷料应搅拌均匀,随拌随用,水灰比为0.4~0.45。
3、预应力锚索
(1)预应力锚索设计拉力为300kN,材料为1860MPa高强钢绞线,采用3×
7φ5钢绞线。
(2)孔位允许偏差:
水平方向100mm,垂直方向50mm,预应力锚索钻孔倾角20°
,倾斜度允许偏差为3%,孔深应超过设计长度0.5m,终孔后应认真清孔,直至孔口流出清水为止。
(3)预应力锚索下料长度允许误差为50mm,安装前应认真清除锚索表面的油污和铁锈。
(4)水泥浆采用新鲜的32.5R复合硅酸盐水泥拌制,水灰比为0.5~0.6;
注浆为两次注浆,第一次为常压注浆,第二次为高压注浆,注浆压力1~4MPa。
(5)锚固体强度达到设计强度70%后方可进行拉锁定。
每根锚索均应按设计拉力的1.1倍进行预拉,然后卸荷至锁定荷载进行锁定。
4、微型桩
(1)微型桩径300mm,桩中心距除剖面1-1为1200mm外,其余为1300mm,嵌固深度2.2m。
(2)微型桩顶设冠梁300mm×
250mm,冠梁砼等级采用C25。
(3)微型桩主筋为6Φ16,按圆截面均匀配筋。
主筋伸入冠梁长度0.2m,框筋Φ6200。
(4)冠梁主筋4Φ16,通长等强焊接。
冠梁施工时可分段浇筑,但不留施工缝。
(6)微型桩采用10~20mm碎石,注浆水泥浆水灰比0.5~0.6。
(7)微型桩孔位偏差不大于50mm,垂直度偏差小于1%。
5、排桩加桩间旋喷桩止水施工
场地南面根据修改图纸围护结构方案采用排桩加桩间止水旋喷桩施工,主体围护结构采用直径1200mm的钻孔灌注桩,桩心间距1500mm沿侧墙外侧密排布置,钻孔灌注桩轴线长度为80.215m,深度最大约14.3m,最小深度约14m,平均深度约14.15m,共有55根钻孔灌注桩。
砼标号C25。
钻孔灌注桩施工方法与技术措施
5.1、钻孔桩施工工艺流程
为减少造孔废浆对施工场地的影响,避免废浆外溢污染环境,方便施工,以及加快工程施工进度,拟沿围护排桩轴线方向建造钢筋砼导墙代替护筒埋设。
因此本工程钻孔桩的主要工序包括:
场地平整→桩位放样→导墙施工→护壁泥浆拌制→桩机就位、孔位校正→造孔→清孔→钢筋笼制安→水下砼灌注→泥浆(余渣)外运等,其钻孔桩施工流程如图3-1。
5.2、施工放样
根据监理工程师提供的测量控制网(点),采用全站仪放出车站主体和附属结构的控制点,并据此进行导墙施工放样。
当钢筋砼导墙分段施工完成后,即在导墙顶面上标出桩中心“十字”控制点,测定“十字”控制点高程。
根据以往的施工经验,为了保证衬设计厚度,钻孔桩放线时桩中心线应向基坑外侧外放50mm。
5.3、护壁泥浆的拌制
泥浆的主要作用是维护孔壁稳定,防止塌孔;
悬浮造孔余渣;
冷却和润滑钻头。
护壁泥浆选用塑性指数IP>20,含砂率<5%的优质粘土制备,泥浆的配合比通过试验确定,泥浆的性能指标拟按表3-1标准控制。
表3-1制备泥浆的性能指标
❑项次
❑项目
❑性能指标
❑检验方法
❑1
❑比重
❑1.1~1.3
❑泥浆比重计
❑2
❑粘度
❑18~22s
❑500ml/700ml漏斗法
❑3
❑含砂率
❑<8%
❑含砂量计
❑4
❑胶体率
❑>90%
❑量杯法
在施工过程中,经常对泥浆的性能进行测定,发现问题及时纠正。
5.4、钻(冲)孔
(1)钻(冲)孔机具
根据工程地质情况,车站主体钻孔桩大部分需进入强风化岩层,局部进入中风化岩层。
为加快工程施工进度,造孔机具拟采用R-312钻机+冲击钻或冲击钻独立成孔。
R-312钻机成孔速度快,质量好,对施工场地污染少。
钻头选用镶焊硬质合金的笼式钻头,钻头选用“十字”钻头及带有12个“齿”的改进型“十字”钻头。
为保证钻(冲)孔时不对相邻桩孔或成桩时间较短的桩造成影响,钻(冲)孔时采用跳钻法(“钻一跳三”),以防止灌注水下砼时,砼挤穿相邻孔间地层流入未完成之桩孔和防止冲孔影响相邻刚浇注不久的砼。
钻机就位平正、准确,钻(冲)孔前以导墙顶面标定的桩中心“十字”控制点校正钻孔孔位。
钻(冲)孔时,由于所采用机械的不同,其施工方法分述如下:
1R-312钻机+冲击钻成孔
在土层和强风化层采用R-312钻机钻Φ1200桩孔,钻到中风化岩层时改用冲击钻Φ800-Φ1000钻头进行分级冲孔至设计标高后,将冲击钻冲孔钻头换成Φ1200的扩孔钻头进行扩孔。
②R-312钻机
R-312钻机就位、孔位校正后,检验钻杆的垂直度准备后安排技术人员指挥开钻,造孔过程中钻出的渣土直接装于钻头空腔取出,护壁泥浆则由孔口补给,并保持泥浆液面的稳定性。
根据不同地层选用相应的钻进速度:
在淤泥或淤泥质土层中的钻进速度控制在≤6m/h;
在砂层中的钻进速度控制在≤3m/h;
在硬土或风化岩的钻进速度以钻机不发生跳动、电机不超荷为准。
为保证造孔质量符合要求(孔位允许偏差按沿平行线路方向±
50mm,垂直线路方向±
30mm控制,垂直度偏差≤1/150),每钻进4~5m或更换钻头后,对孔位、垂直度进行检查,发现偏差超标立即停止钻进并及时采取措施进行纠偏。
a)孔位偏差超标,校正钻机并采取防止钻机位移的措施后,继续钻进。
b)垂直度偏差超标,上、下往复扫孔修正,如扫孔后仍无法纠正,则在孔回填粘土(或粘土与风化岩碎块混合)至偏孔处上部0.5~1.0m,再重新钻孔。
C)在钻孔过程中,如遇塌孔,立即停钻并回填粘土,待孔壁稳定后再重钻孔。
③冲击钻单独成孔
用冲击钻进行造孔,先用Φ800-Φ1000的冲孔钻头钻到设计标高,然后换成Φ1200的扩孔钻头扩孔到设计孔径。
为保证导墙下孔壁土体稳定,开钻前于导墙坑回填0.5m深左右的粘土后再行开孔,低锤密击,使钻孔周边地层冲击挤压密实。
整个造孔过程中,应注意始终保持孔泥浆液面比地下水位高,保持孔壁稳定。
在造孔过程中,根据不同地层采取不同的钻进方法,其施工要点如表3-2。
表3-2不同地层冲击成孔施工要点
❑地层
❑施工要点
❑备注
❑导墙脚以下2m以
❑泥浆比重1.2~1.5,软弱层投入粘土块夹小片石。
❑土层不好时提高泥浆比重或加粘土块
❑软弱土层(淤泥或淤泥质土层)或塌孔回填重钻
❑小冲程反复冲击,加粘土块夹小片石,泥浆比重1.3~1.5。
❑
❑粉砂或中粗砂层
❑泥浆比重1.2~1.5,投入粘土块,勤冲勤掏渣。
❑粘土或粉质粘土层
❑泵入清水或稀泥浆,经常清除钻头上的泥块。
❑必要时投小片石,防粘钻
❑5
❑基岩
❑泥浆比重1.3左右,勤掏渣
❑留意打斜孔或梅花孔
为提高造孔工效,在钻进过程中勤抽掏造孔产生的余渣,一般每钻进0.5~1.0m使用抽渣筒抽渣一次,在抽渣过程中及时补充泥浆,维持孔浆面稳定在导墙顶面以下0.4m左右,防止塌孔。
④终孔深度的确定
当钻(冲)孔深度达到设计高程时,根据取得的岩样,由项目部汇同设计、监理工程师根据入岩要求确定。
由于本工程钻孔桩为围护桩,若设计没有特别要求,孔底岩样拟按每隔10根桩取样一个。
5.5、清孔
钻(冲)孔深度符合设计要求,经驻地监理工程师对成孔质量检验合格后,即进行清孔,清孔方式视钻孔机械不同而有别。
冲击钻及R312钻机成孔的清孔方法,采用抽渣筒换浆的清孔方法,将抽渣筒放入孔底抽掏孔底余渣,新鲜泥浆由孔口不断补给,并保持孔浆面稳定在距导墙顶0.4m左右。
清孔后距孔底0.2~1.0m处的泥浆性能指标控制如表3-5;
孔底沉渣的厚度≤50mm。
❑孔底沉渣厚度在灌注水下砼前重新复测,若沉渣厚度>50mm,则重新清孔,合格后方灌注水下砼
❑表3-3钻(冲)孔桩清孔后距孔底0.2~1.0m处泥浆性能指标
❑指标
❑1.15~1.25
❑≤28s
❑≤10%
5.6、钢筋笼的制作与安装
(1)钢筋笼的制作
钻孔桩的钢筋笼在现场制作,钢筋笼按设计要求(包括钢筋笼直径、长度、各种钢筋规格及配置方式等)加工,钢筋笼钢筋的连接方式采用搭接单面焊缝焊接>
10d,接头位置相互错开,焊接接头的位置、数量和焊接质量按国家现行标准GB50204-92有关规定执行,钢筋笼制作完成(含预埋件安装,如果有预埋件的话)后由有关技术人员检验合格后绑上标签。
钢筋笼制作的偏差按表3-4进行控制。
表3-4桩钢筋笼制作允许偏差
❑序号
❑允许偏差(mm)
❑主筋间距
❑±
❑箍筋间距或螺旋筋的螺距
❑加强箍间距
50
❑笼直径
❑笼长度
100
(2)钢筋笼的安装
钢筋笼安装时,先由2台50t吊机同时将底段钢筋笼吊离地面,空中翻转垂直后由1台50t吊机将钢筋笼移至桩孔,对准孔位,扶稳后缓慢下沉,钢筋笼入孔后用槽钢横穿钢筋笼吊筋(该吊筋长度已根据钢筋笼顶标高与孔口标高确定)支承于孔口导墙顶面。
校核钢筋笼水平方向(确保预埋件位置准确),并将其固定,防止移动。
为保证钢筋笼的保护层厚度(60mm)符合要求(允许偏差±
20mm),在钢筋笼外侧面焊上足够数量的定位钢筋。
钢筋笼安装完毕,自检合格后,会同监理工程师对该桩进行隐蔽工程验收,合格后及时灌注水下砼,其间歇时间不超过4h。
灌注水下砼前重新复测孔底沉渣厚度,若孔底沉渣厚度超过50mm,则重新清孔,经检验合格后方可灌注水下砼。
5.7、水下砼的灌注
(1)砼的质量要求
钻孔桩水下砼采用商品砼,商品砼由业主指定的供应商供应。
钻孔桩设计采用C30水下砼,砼配合比由砼供应商通过试配确定,报经监理审核,业主批准后实施。
为确保砼的质量符合设计要求及满足施工工艺要求的需要,砼采用双掺技术,掺入适量的磨细粉煤灰及外加剂(缓凝减水剂),提高砼的和易性,要求砼的坍落度(孔口检验值)控制在160~220mm,初凝时间≥4h,水灰比≤0.55,水泥用量≥360kg/m3,砂率控制在45%左右。
拌制的原材料要求如下:
①砂、石料
砂选用级配良好的中~粗砂;
石选用dmax≤40mm的碎石。
②水泥
水泥选用产品质量稳定的32.5#或42.5#普通硅配盐水泥。
水泥进仓要有出厂合格证或检验报告,并按规定抽样检验合格后方可使用。
③水拌和砼用水采用生活饮用自来水,满足砼的质量要求。
④粉煤灰和外加剂
粉煤灰和外加剂的质量必须符合国家现行标准的规定,其掺量通过多次试配,效果稳定后确定。
砼生产及运输过程的质量控制由砼供应商负责。
砼到达现场后核对砼供应商出具的“收货单”,并检测砼坍落度,符合要求方能卸料灌注。
(2)水下砼的灌注
水下砼的灌注是钻(冲)孔灌注桩施工过程中的最后一道关键性工序。
为保证水下砼的灌注能顺利进行,灌注砼前先行拟定灌注方案,主要机械设备应有备用,灌注砼前进行试运转。
灌注水下砼的机械选用爬升式砼灌注机(或视场地实际采用砼搅拌车直接卸料入料斗,搅拌车无法到达处采用地泵泵送。
采用直升导管法灌注水下砼,导管提升采用吊车辅助。
罐注水下砼的导管选用壁厚≥3mm、直径200mm的无缝钢管制作而成的带有双螺纹接头的导管;
隔水栓则采用预制砼隔水栓。
为保证水下砼的灌注质量,灌注水下砼时,按下列规定执行:
①导管接驳完毕后,将砼隔水栓吊放在临近泥浆面的位置,导管底端到孔底的距离控制在0.4m左右,以便能顺利排出砼隔水栓。
②开始灌注砼前,储料斗储备的砼量≥1.0m3,以便当砼隔水栓被挤出导管后能将导管底端一次性埋入水下砼中的深度>0.8m。
③加强与砼供应商的联系,确定砼的供应强度,确保砼灌注的上升速度>2m/h,并且使每根桩的灌注砼时间≤2h。
④指定专责技术人员,经常测量导管埋深,适时提升或拆卸导管,确保导管底端埋入砼面以下2~6m,并填写水下混凝土灌注记录表。
⑤提升导管时避免碰挂钢筋笼。
当砼面接近钢筋笼底时,严格控制导管的埋管深度不要过深,当砼面上升到钢筋笼3~4m,再提升导管,使导管底端高于钢筋笼底端,以防钢筋笼上浮。
⑥水下砼的灌注连续进行,不得中断。
一旦发生机具故障或停电停水以及导管堵塞或进水等事故时,立即采取有效措施进行处理,以便尽快恢复灌注砼,同时作好记录备查。
⑦控制最后一次砼的灌注量,使桩顶既不超高又不偏低过多。
如设计无特别要求,则砼面控制在设计桩顶标高以上0.5~0.8m。
⑧在灌注水下砼的过程中,派专责试验员对砼的质量进行控制,检测砼坍落度,不合格的砼不得灌注入桩孔。
按规定取样制作砼抗压试件,如无特别要求,每根桩做砼抗压试件1组,并按要求进行抗渗试件制作。
5.8、施工质量检验
(1)所有原材料(如钢筋、水泥、砂、碎石等)均必须按规定取样检验,合格后方可使用。
(2)钻孔桩施工过程中的各工序均需通过检验合格后才能进行下道工序的施工,其中造孔、扩孔、终孔、清孔、钢筋笼制作与安装等需会同驻地监理等有关单位检验合格或进行隐蔽验收后才能进行下一道工序的施工。
(3)钻孔桩成桩后,按要求采用低应变动测法检测桩芯砼的完整性,检测桩数为总桩数的15%,且不少于5根,合格后才可进行基坑开挖。
(4)钻孔桩施工允许偏差见表3-5。
表3-5钻孔桩施工允许偏差
❑桩径
❑允许偏差
❑垂直度
❑桩位允许偏差
❑桩底沉渣
❑允许厚度
❑垂直线路方向
❑沿线路方向
❑-30mm
❑0.5%
❑30mm
❑50mm
❑注:
桩径允许偏差的负值是指个别断面。
5.9、桩间止水旋喷桩
5.9.1施工组织及施工程序
旋喷止水桩位于主体围护结构钻孔桩桩间外侧,其主要作用是作为钻孔桩桩间止水。
设计要求如钻孔桩桩间未达到不透水层时,需在钻孔桩外侧作旋喷桩止水,到不透水层,防止基坑管涌。
根据该工程的地质资料所示,本车站的淤泥层十多米厚,故设旋喷桩止水帷幕,其底深入淤泥下界面的不透水层不小于1.0m。
旋喷止水桩在钻孔桩完成、桩芯砼到达一定强度后进行施工。
5.9.2施工方法与施工技术
5.9.2.1施工流程
旋喷桩的施工采用单管式