深基坑工程施工技术与施工工艺.docx

1、深基坑工程施工技术与施工工艺概论主要内容：1.概述2。深基坑施工的基本原则3.围护结构施工技术4。地下水控制技术5。土方开挖支护技术6。深基坑信息化施工技术基坑工程现状 近几十年来，随着国家经济建设的高速发展，高层建筑拔地而起,基础设施建设如火如荼，相关的深基坑工程也取得了长足发展，其基坑深度逐渐向10m20m以上发展。深基坑工程凸现深、大、难、复杂等特点。 国家大剧院,地下室为三层，基坑深度达32.5m. 润扬长江公路大桥。北锚基坑深度最大达50m. 天津站枢纽工程基坑最大深度达到32。5m。北京南站占地面积49。92万平方米，建筑面积42万平方米。主站房建筑面积31万平方米,建筑地上两层，

2、地下三层.宜山路车站深达30米的基坑开挖。工程的整个基坑开挖东西长约2000米,南北最宽约1100米，最深处约29.5米，属国内罕见的超大体量深基坑，土方工程量巨大，土方量约600万立方。润扬长江公路大桥。北锚基坑深度最大达50m.深圳福田车站及其相关工程全长11。419公里.主体工程为“一站两隧”，即福田车站、益田路隧道和皇岗隧道。福田站为地下三层客运车站,站场由4个站台和8条铁路线组成,全长1023米.车站最大宽度达78。86米,最大埋深约32.5米，是目前国内最大的地下铁路客运车站，也是连结香港与广州两大经济中心的大型交通枢纽。国家大剧院东西方向长度为212。20米,南北方向短轴长度为1

3、43.64米,建筑物高度为46。285米,基础埋深的最深部分达到32。5米。基坑工程优点1。 便便于设计围护结构、支护体系受力比较明确，便于设计。2。便于快速施工施工场地比较开阔,工作面较多，可以组织大量人员、设备、材料、机具等进行快速施工。3。便于施工控制施工工序和工作面大部分可以直接观察和巡视，安全隐患便于发现,安全措施便于制定、落实,应急抢险救援场地条件较好，易于控制施工安全、质量、进度。4.工程造价较低与暗挖法、盾构法相比，人员、设备投入较少，施工效率相对较高，在拆迁量小的条件下，造价较低.基坑工程缺点1。对环境影响大施工噪音、粉尘、污水、振动等对环境影响较大。同时，降水引起的地表沉降

4、、周边建筑物沉降、地下水位下降等。2.受气候、气象条件变化影响大在寒冷地区或大风、大雾、雨、雪、冰冻天气，基坑施工影响较大。3。施工扰民影响大4.拆迁量大，管线改移难度大5。易发生基坑整体失稳破坏在不良地质和复杂环境中，一旦设计或施工不当，会发生基坑整体失稳破坏，可能造成重大的事故。基坑破坏形式新加坡地铁基坑倒塌2009年6月27日，上海市闵行区莲花南路罗阳路口，一在建13层楼盘工地发生楼体倒覆事故，造成一名工人死亡。（a）墙体折断破坏；（b）整体失稳破坏；（c）基坑隆起破坏；（d）立柱倾倒（e）踢脚失稳破坏;（f）管涌破坏；（g）支撑体系失稳破坏我们的工作在一些地方有待于加强:1.勘查工作要

5、全面;2.勘探深度要深一些;3。对周边环境要考虑清楚，设计工作要审慎，工程造价要合理；4。施工工作要严格。深基坑施工的基本原则围护结构选择原则地层含水量较大和变形要求严格的情况下，可采用连续墙、钻孔桩、SMW桩等支护形式.基本无水的情况下,可采用放坡开挖、土钉支护、喷锚支护、挖孔桩、挡土墙等形式。开挖深度不大且有水的情况下可考虑采用钢板桩、搅拌桩、旋喷桩等支护形式。宽大和形状不规则基坑,应优先考虑采用桩(墙）+锚索（杆）支撑体系，尽量不设中间柱，同时第一道横撑应优先考虑采用混凝土支撑.横撑支点部位应增加八字形斜撑，增加约束。地下水控制原则必须做好深基坑施工过程中的地下水控制。应针对地质条件、地

6、下水特性、工程特点、周边环境要求等综合选择降水方法。应采用堵排结合的原则进行地下水处理，既满足工程需要,又有减小施工对环境的影响。土方开挖原则采用分层、分区、分段、分块、对称开挖，化大为小。快挖快支、先撑后挖、尽量缩短开挖和支护之间的时间间隔.开挖面快速封闭。合理选择支撑体系宽度小的基坑可选择水平横撑。宽度大的基坑可应优先考虑采用桩（墙)+锚索（杆）支撑体系，尽量不设中间柱,如采用中间柱、纵梁和水平横撑,一定要做好各个构件之间的连接，以提高水平横撑的稳定性。为了减小对邻近地下构筑物的影响，可考虑采用可拆除锚索.各道水平横撑在支点部位应增加八字撑，以提高基坑的稳定性. 快速封闭原则开挖暴露面的快

7、速封闭。开挖到底板标高后，应尽早开始底板混凝土施工，尽量缩短底板土体暴露时间,快速封闭，减少坑底回填,防止底板隆起和管涌。为了减小对邻近地下构筑物的影响，可考虑采用可拆除锚索.各道水平横撑在支点部位应增加八字撑，以提高基坑的稳定性. 信息化施工原则全面对地层、支护结构、建筑物和地下管线等的受力、变形监测及地下水位等变化实行跟踪观测。加强深基坑开挖面、坑边地面、周边环境的安全巡视.及时采集监测数据、及时分析、及时反馈指导施工。重要建筑物、构筑物及基坑的重要构件，应进行实时监测。围护结构施工技术基坑支护体系构成基坑支护体系构成：围护结构+支撑系统.围护结构也就是挡墙，主要承受基坑开挖卸荷所产生的土

8、压力和水压力并将此压力传递给支撑,是稳定基坑的一种施工临时挡墙结构。 支撑系统是承受挡墙所传递的土压力、水压力的结构体系.支撑系统可分为:外支撑和内支撑。外支撑多采用基坑外拉锚，用于地质条件较好有足够锚固力的地层中.内支撑多用于软弱地层的深基坑工程中。人工挖孔桩挖孔桩是通过人工向下垂直开挖形成一定直径的桩孔，并在桩孔中吊装钢筋笼（如果为素装，则不放置钢筋笼)，最后浇注混凝土的施工方法，它有多个桩组成桩强而起承载作用。适用条件无地下水或地下水较少的粘土、粉质粘土，含少量的砂、砂卵石、砂石的黏土层和全、强风化地层，特别适合于黄土层使用，深度一般控制在20m左右。桩径不小于1。2m。建筑物、构筑物拥

9、挤、作业场地狭小，而且大型施工机械无法到达和无法施工的场地。不适用于地下水位较高和水压力较大，可能发生流沙、涌水量的冲击地带及近代沉积的含水量丰富淤泥、淤泥质土层。人工挖孔桩施工工艺流程人工挖孔桩施工要点1.保证成孔的安全，在每开挖一米深时，要及时浇注砼护壁。2。均匀环状开挖，每次进尺以100mm为宜，以防局部开挖过多造成塌壁。 3。在每节护壁与下一节护壁之间要埋设连接钢筋（间距20cm）,为了保证挖孔的可操作性，挖孔、护壁节与节之间采用锯齿形(锯齿形也能增加桩的摩擦力）.每一节开挖和护壁施工不能超过12个小时。4.每一节施工时，护壁砼要达到一定强度时方可进行下一节开挖。5。成孔过程中，如孔深

10、已达到设计要求但孔底承载力不能达到设计要求时,应继续开挖直至满足要求。6。加强成孔过程中的降水、排水，确保开挖在干燥无水条件下进行.7.挖孔过程中,应随时用线坠吊放中心线，发现偏差过大立即纠偏。8。挖孔过程中，应经常检查桩孔尺寸和平面位置,一般情况下,群桩桩位误差100mm,排架桩桩位误差50mm，直桩倾斜度不超过1；斜桩倾度不超过2。5%。 9.浇筑混凝土前，要放孔口漏斗，当浇筑扩底混凝土时,第一次应灌到扩底部位的顶面，随即振捣密实，特别是浇筑桩顶以下5m范围内混凝土时，应随浇随振捣，每次浇捣高度不得大于1。5m。10。挖孔桩在施工过程中，防止如漏电、流砂、坍方、孔下缺氧、中毒等事故的发生。

11、11。如挖孔桩孔内岩石需要爆破时，应采取浅眼爆破法,严格控制循环进尺和炸药用量，并选用合适的起爆方式。12。孔内施工照明可采用安全矿灯，既保证照明光线，又促使作业人员佩戴好了安全帽.13。当孔深超过10m时，孔上孔下作业人员通过喊话联系十分困难且不清晰，易产生配合失误导致事故的发生。可在孔上孔下安装电铃，使用预先约定的信号,有条件的，最好采用对讲机等简单的对讲系统，便于及时联系和沟通,避免发生误动作.干法钻孔灌注桩干法钻孔灌注桩是用螺旋钻机或旋挖钻机钻孔，钻至设计深度后进行孔底清理，吊装钢筋笼(如果为素装，则不放置钢筋笼），灌注混凝土成柱。其特点是成孔不用泥浆或套管护壁，施工无噪声、无振动，对

12、环境无泥浆污染：机具设备简单，装卸移动快速，施工准备工作少工效高，成本较低等。适用条件地下水位以上的粘性土、砂土、人工填土等软土地层.施工工艺流程干法钻孔灌注桩施工要点1。.应根据地层情况，合理选择钻进速度和扭矩；当通过不稳定地层时，应采用低钻速钻进,并可投入适量的粘土球，以稳定地层。2。在软硬不均或含水量较大的软土地层中钻进时，应控制钻杆晃动和偏斜,防止扩孔，影响成桩质量。 3。钢筋笼骨架应一次绑好，并绑好砂浆垫块，下放到设计位置后,应立即固定。保护层应符合要求.钢筋笼过长时，可分多段吊放，接头应采用搭接焊方式连接牢固。4。成孔内放入钢筋笼后，要尽快开始浇筑混凝土，在浇筑过程中，应有不使钢筋

13、笼上浮和防止泥浆污染的措施.泥浆护壁钻孔灌注桩泥浆护壁钻孔灌注桩主要原理是利用泥浆循环,保证孔壁稳定和携带渣土，冷却、润滑钻具,成孔后，使用水下混泥土浇筑的方法将泥浆置换出来.根据泥浆循环及出渣方式的不同，可分为正循环和反循环钻进.泥浆护臂钻孔灌注桩施工通常也称为湿法钻孔灌注桩施工。适用条件:地下水位较高的土层、砂砾石地层及软岩。泥浆钻孔灌注桩施工工艺流程泥浆护壁钻孔灌注桩施工要点1.埋设护筒采用钢护筒，并要求坚固耐用，不漏水，其内径应比钻孔直径大20cm（旋转钻）40cm（潜水钻、冲击锥或冲抓头),每节长度约23m。 2.泥浆制备 钻孔泥浆由水、粘土(膨润土）和添加剂组成。具有浮悬钻渣、冷却

14、钻头、润滑钻具，增大静水压力，并在孔壁形成泥皮,隔断孔内外渗流，防止坍孔的作用。3.一般要求泥浆粘度1025s,含砂率4%，密度1112。5kN/m3,胶体率95%，泥皮厚度13mm，ph值为79。如对护壁有特殊要求，可采用聚合物泥浆等。 4.钻孔 地质条件复杂和用作挡墙的灌注桩施工前必须试成孔，数量不得少于2个，以便核对地质资料，检验所选的方案、设备、机具、施工工艺以及技术措施是否合适。5.正循环成孔即是从地面向钻管内注入一定压力的泥浆水(孔壁稳定液)，泥浆水压送至孔底后，与钻孔产生的泥渣搅拌混合，然后经由钻管与孔壁之间的空腔上升并排出地面。混有大量泥渣的泥浆水经沉淀、过滤并作适当处理后，可

15、再次重复使用。泥浆水经沉淀，过滤并作适当处理后,可再次重复使用,称泥浆循环。沉淀后的废液或废土应及时运走，防止地面超载。正循环法是国内常用的一种成孔方法,这种方法由于泥浆水在空腔内的流速不大，所以出土效率较低。正循环法的泥浆循环系统由泥浆池、沉淀池、循环槽、泥浆泵等设备组成，并有排水、清洗、排废等设施.6。反循环法是将钻孔时孔底混有大量的泥渣的泥浆水通过钻管的内孔抽吸到地面，新鲜泥浆水则由地面直接注入桩孔.反循环法吸泥有二种方式，即反循环泵方式和空气升液方式。反循环泵方式是钻管上端有软管与离心泵连接,吸泥时先用真空泵排出软管和钻管中的空气，再启动离心泵抽吸泥水.空气升液方式是向钻管底端附近喷吹

16、压缩空气,产生比重较小的空气和泥水的混合体，形成管内外的比重差值，由此在管内产生向上的水流。空气升液方式装置简单，成孔深度大，排泥和清孔的效果好，但钻孔较浅时，能喷出空气，所以最初的7m需用其它方式排泥。此外，这种方式抽水效率比反循环泵方式低3050%。反循环法的泥浆循环也是由泥浆池、沉淀池、循环槽、砂石泵、除渣设备等组成，并设有排水排废浆等设施.7。成孔检查 钻孔到设计深度后，应进行孔深、孔径、垂直度、沉浆浓度、沉渣深度等测试检查。8。清孔 应立即进行孔底清理，避免隔时过长以致泥浆沉淀，引起钻孔坍塌。9。清孔应分2次进行。第1次清孔在成孔完毕后，立即进行；第2次在下放钢筋笼和灌注混凝土导管安

17、装完毕后进行。10。清孔后的泥浆密度应小于1.15.清孔结束时应测定孔底沉淤，孔底沉淤厚度一般应不大于30cm。11。钢筋笼吊装12。钢筋笼宜分段制作，分段长度应按钢筋笼的整体刚度、来料钢的长度及起重设备的有效高度等因素确定，一般不超过10m。13。钢筋笼用分段沉放法时,纵筋的连接须用焊接，要特别注意焊接质量，同一底面上的接头数量不得大于纵筋数量的50，相邻接头的间距不小于500mm.14。水下混凝土灌注15.一般情况下配比应通过试验确定，坍落度宜为180220,混凝土的水泥和矿物掺合料的总量不宜小360kg/m3，砂率宜为4045%，选用中粗砂，粗骨料(碎石）最大粒径520。 16.单桩混凝

18、土灌注时间不宜超过8h。混凝土灌注的充盈系数不得小于1,也不宜大于1.3。17.为防堵管,必须保持导管埋入混凝土内不得过深过浅，一般以26m为宜。18.混凝土灌注达到规定高度后，就必须拆管，导管应勤提勤拆，一次提留拆管不得超过6m。泥浆护壁钻孔灌注桩施工顺序图项目序号检验允许偏差或允许值检查方法单位数值主控项目1桩位见GB502022002表5.14基坑开挖前量护筒，开挖后量桩中心2孔深mm+300只深不浅，用重锤测。或测钻杆、套管长度嵌岩桩应确保进入设计要求的嵌岩深度3桩体质量按基桩检测技术规范.如钻芯取样，大直径嵌岩桩应钻至桩尖下50cm按基桩检测技术规范4混凝土强度设计要求试件报告或钻芯

19、取样送检5承载力按基桩检测技术规范按基桩检测技术规范一般 项 目1垂直度见GB502022002表5.14测套管或钻杆，或用超声波探测，干施工时吊垂球 2桩径见GB502022002表5。14井径仪或超声波检测，干施工时用钢尺量，人工挖孔桩不包括内衬厚度3泥浆比重（粘土或砂性土中)0。51。20用比重计测，清孔后在距孔底50cm处取样4泥浆面标高（高于地下水位）mm0。51。0目测5沉渣厚度:端承桩摩擦桩mm mm50 150用沉渣仪或重锤测量6混凝土坍落度：水位灌注干施工mm mm160220 70100坍落度仪7钢筋笼安装深度mm100用钢尺量8混凝土充盈系数1检查每根桩的实际灌注量9桩顶

20、标高mm3050水位仪，需扣除桩顶浮浆层及劣质桩体钻孔咬合桩1.钻孔咬合桩是采用钻孔机械成孔，套管护壁，灌注混凝土并拔除套管,桩与桩之间通过切割相互咬合排列的一种基坑围护结构形式。为便于切割，桩的排列方式一般设计为一个素混凝土桩（A桩）和一个钢筋混凝土桩（B桩)间隔布置，施工时先施工A桩，后施工B桩，A桩混凝土采用超缓凝型混凝土，要求必须在A桩混凝土初凝之前完成B桩的施工,B桩施工时,利用套管钻机的切割能力切割掉相邻A桩相交部分的混凝土，则实现了咬合.适用条件地下水位较高的粘土、粉质粘土、砂粘土、砂砾石地层.钻孔咬合桩施工顺序一般将整个桩分成三个一组进行施工，即:先施工B序桩两侧的A序桩，后施

21、工B序桩，A序桩一般为缓凝型的素混凝土桩或异型钢筋混凝土桩，B序桩一般为钢筋混凝土桩。具体施工顺序是：A1A2B1A3B2A4B3钻孔咬合桩施工要点1.采用套管钻机钻孔,边取土，边压管,每节套管长度约78m，在护筒内先压入第一节套管，压入深度约2.53。0m,然后用抓斗从套管内取土，一边抓土、一边继续下压套管,要始终保持套管底面深度超前取土面2.5m以上。2。咬合厚度 相邻桩之间的咬合厚度应根据桩长来选取，桩越短咬合厚度应越小（但最小不宜小于l00mm),桩越长咬合厚度应越大。必须保证桩底的最小咬合厚度不小于0.05m。3。A桩混凝土缓凝时间 4.测定单桩成桩所需时间t,t应根据工程的具体情况

22、和所选钻机的类型在现场作成桩试验来测定，在软土中钻进，长度20m左右的桩，钻孔时间一般为812小时，混凝土灌注时间一般为1。52.5小时。根据公式 T=3t+K 式中：TA桩混凝土的初凝时间（h）； K-储备时间（h），一般取（1。01。5)t; t单桩成桩所需时间（h）;一般情况下，A桩混凝土的初凝时间应控制在5060小时.5。防止A桩混凝土的侧向流动6.在B桩成孔过程中，由于A桩混凝土未凝固，还处于流动状态，因此，A桩混凝土有可能从A、B桩相交处流入B桩孔内,应采取措施。7。套管底口应始终保持超前于取土面一定距离，以便在孔内保持一定的土压力，阻止砂水向上流动，如果钻机能力许可，这个距离越大

23、越好，一般不应小于2。5m.8。A桩混凝土的坍落度应尽量小一些,不宜超过14cm，以便降低混凝土的流动性和垂直土压力。9。如有必要，可向B序桩的套管内注入一定量的水，使其保持一定的反压来平衡A桩混凝土在B序桩孔底产生的向上挤出力。10.B桩成孔过程中应注意观察相邻两侧A桩混凝土顶面及B桩取土面的变化，如发现A混凝土下陷，B桩取土面上升,说明已经发生了A桩混凝土侧向流动现象，应立即停止B桩开挖，并一边将套管尽量下压。一边向B桩内填土或注水，直到完全控制A桩混凝土的侧向流动.地下连续墙1。地下连续墙。利用挖槽机械沿着基坑的周边，在泥浆护壁的条件下开挖一条狭长的深槽，在槽内放置钢筋笼，然后用导管法在

24、泥浆中浇筑混凝土，如此逐段进行施工，在地下构成一道连续的钢筋混凝土墙壁。2.地下连续墙具有结构刚度大、强度高、整体性、抗渗性和耐久性好的特点，可作为永久性的支护结构和承重结构；能适应比较复杂的施工环境和地质条件，可紧靠已有建筑物施工，施工时基本无噪音、无震动，对环境影响较小.适用条件:基坑开挖深度大于10m;软土地基或砂土地基;周边环境要求严格：对抗渗有严格要求；采用盖挖逆作法施工,围护结构和内衬形成复合结构的工程。地下连续墙施工工艺流程地下连续墙施工要点1。槽段划分应综合考虑地质条件、地面荷载、起重机的起重能力、混凝土的供应能力和储浆能力等.单元槽段的长度多取38m,但也有取10m甚至更长的

25、情况.2.泥浆配置常用的泥浆为:膨润土泥浆、聚合物泥浆、CMC（羧甲基纤维素）泥浆及盐水泥浆等，膨润土泥浆的主要成分为：膨润土、水和外加剂。 泥浆护壁的功能主要因素性质和机能影响稳定的因素所起的作用泥 浆泥 皮 与 泥 膜薄膜功能不透水薄膜把泥浆和地下水隔开，使泥浆压力作用在槽壁上半透水薄膜由于薄膜特性产生电渗作用而存在抵抗渗透的力薄壁功能裱糊效果覆盖在槽壁上防止土颗粒坍落紧束效果减少土体变形增加壁面强度泥 浆密度泥浆本身密度（新浆）泥浆静水压力槽内泥浆密度(混进土渣后）密度增加1020被动抵抗力由于泥浆的抗剪强度产生的被动抵抗力在槽壁之间的泥浆产生被动抵抗力浓度差因电动势使泥浆产生电渗透的渗

26、透作用具有反渗透压力膨润土泥浆的性能和指标项 目性 能 指 标试验方法一般地层软弱地层密 度1。04/cm31。05/cm3泥浆密度秤粘 度1822S1925S500700mL漏斗法胶体率9598%100mL量杯 法稳定性/cm3/cm3500mL量筒或稳定计失水量30mL/30min20mL/30min失水量仪PH值1079PH试纸泥皮厚度1.5/30min1.0/30min失水量仪静切力1min 10min100200N/cm2 300500N/cm2200500N/cm2 6001000N/cm2静切力计含砂量4%84%含砂量测测定器地下连续墙施工要点1.成槽2.每个槽段开挖完毕，必须检

27、查槽位、槽深、槽宽及槽壁垂直度,合格后方可进行清槽换浆工作,槽壁垂直度偏差必须小于0。5。3。清底4.一般有沉淀和置换法两种。沉淀法是在土渣基本都沉淀到槽底之后再进行清底；置换法是在挖槽结束之后,对槽底进行认真清理，然后在土渣还没有再沉淀之前就用新泥浆把槽内的泥浆置换出来，使槽内泥浆的比重在1。15g/cm3以下。（a）砂石吸力泵排泥法;(b）压缩空气升液排泥法；（c）潜水泥浆泵排泥法5.钢筋笼加工和吊放6.钢筋笼根据地下连续墙墙体配筋图和单元槽段的划分来制作。钢筋笼最好按单元槽段做成一个整体。如果地下连续墙很深或受起重设备起重能力的限制，需要分段制作在吊放时再联接时，接头宜用绑条焊接，纵向受

28、力钢筋的搭接长度,如无明确规定时可采用60倍的钢筋直径。7。钢筋笼的起吊应用横吊梁或吊架。吊点布置和起吊方式要防止起吊时引起钢筋笼变形。钢筋笼对准单元槽段的中心、垂直而又准确的插入槽内。钢筋笼是分段制作，吊放时需接长，下段钢筋笼要垂直悬挂在导墙上，然后将上段钢筋笼垂直吊起，上下两段钢筋笼成直线连接.8。混凝土浇筑。9.导管法进行浇筑。导管下口一般应埋在混凝土内2。0m以上,最大插入深度亦不宜超过6。0m.导管插入太深会使混凝土在导管内流动不畅，有时还可能产生钢筋笼上浮。10.一般情况下槽内混凝土面的上升速度不宜小于2.0m/h。11。墙底加固12.在地下墙的每幅槽段中预留注浆孔,在地下混凝土强度达到100%时进行墙底注浆加固,以控制地下墙间的差异沉降。深层搅拌桩1。水泥搅拌桩。是利用水泥干粉或水泥浆作为固化剂的主剂,并加入一定量的外加剂,通过深层搅拌机械上带有叶片的搅拌头在地基深部就地将软土和固化剂强制拌和，使软土硬化固结而提高地基强度。