深基坑支护及土方开挖作业指导书.pdf

深基坑支护及土方开挖作业指导书深基坑支护及土方开挖作业指导书目的目的适用范围适用范围引用文件引用文件术语和定义术语和定义职责职责工作程序工作程序6.16.1施工准备施工准备6.2基坑的支护结构基坑的支护结构6.3支护结构施工支护结构施工6.4基坑土方开挖基坑土方开挖资料资料8 8附件附件各种支护结构性能比较及适用条件各种支护结构性能比较及适用条件附件附件钢板桩打设公差标准钢板桩打设公差标准附件我国当前采用的高压喷射注浆参数一览表附件我国当前采用的高压喷射注浆参数一览表目的为指导我公司深基坑反护及土方开挖施工的顺利进行，确定施工质量和安全，降低工程造价，特制定上本作业指导书。适用范围本作业指导书适用于公司范围内承建的高层建筑物、高耸构筑物的基坑支护和土方开挖作业。引用文件a）国家制定的有关建筑施工及验收规范b）高层建筑施工手册（同济大学出版社出版），简称施工手册c）公司编写的质量体系文件术语和定义上述引用文件中有关的术语和定义。职责5.1公司及分公司总工程师负责深基坑支护及土方开挖方案的选择和审批。5.2公司科技部、分公司技术科负责深基坑支护及土方开挖方案的审核。5.3项目技术负责人组织有关技术人员负责编制深基坑支护及土方挖方案的编制和有关技术准备工作。5.4公司质量安全监督部及分公司质量安全检查科负责监督、检查施工质量和安全。5.5公司试验检测中心及分公司试验室负责有关试验检测工作。5.6公司及分公司工程部负责开工前的生产准备、生产计划、施工时度、施工组织、安排、调度等工作5.7公司经营合约部及分公司经营预算科负责工程合同或施工协议的签订、洽谈工作。5.8公司及分公司机械部门负责施工机械的调配工作。5.9公司及分公司材料部门负责材料供应工作。5.10公司及分公司劳资科负责施工队伍及劳动力调配工作。5.11分公司及项目主管生产的领导负责施工生产的统一指挥、领导。5.12项目经理部负责按设计图纸、施工方案、规范等要求具体实施。工作程序6.1施工准备6.1.1技术准备6.1.1.1 熟悉、核对基础施工图，并进行图纸会审。6.1.1.2熟悉、了解地质勘测报告，掌握地质、水文情况6.1.1.3编制基坑支护、降低地下水位、土方开挖等施工方案6.1.1.4编制施工预算、材料计划、施工机具计划、劳动力计划。6.1.1.5制定测量放线施测方案。6.1.1.6绘制施工现场平面布置图。6.1.2资源准备6.1.2.1调配施工机械、工具及其零配件、油料。6.1.2.2落实各种材料的订货、采购、供应、复验。6.1.2.3落实生活物资及劳保用品的准备工作。6.1.3现场准备6.1.3.1 清除地上、地下障碍物，对场地周围的建（构）筑物及地上、地下设施进行加因防护。6.1.3.2 进行建（构）筑物定位放线。6.1.3.3修筑施工道路，安设施工用电、用水设施，搭设生产、生活临建，施工场地围护及场内排水。6.1.3.4安装混凝土搅拌机、钢筋加式机械等。6.1.4人员准备6.1.4.1组建现场施工管理领导班子及人员。6.1.4.2组建施工队伍，签订劳务合同。6.1.4.3进行入场教育及技术培训。6.2深基坑的支护结构6.2.1支护结构的作用是挡土、挡水，以创造条件基坑开挖及基础结构施工能安全、顺利地进行，并保证在基础施工期间对邻近建(构)筑物和周围环境(道路、地下管线、河道及防汛设施等)不产生危害。6.2.2支护挡墙结构的类型很多，通常有以下几种：6.2.2.1 钢板桩：槽钢钢板桩、锁口钢板桩、形支柱加木挡板等。6.2.2.2 钢筋混凝土预制桩：板桩、方桩、圆形管桩、形支柱加木挡板等。6.2.2.3灌注桩：人工挖孔灌注桩、机械钻孔灌注桩等。6.2.2.4旋喷桩6.2.2.5深层搅拌水泥桩。6.2.2.6地下连续墙。6.2.3支护挡墙结构根据有无支撑和支撑层数，又可分为:悬臂式挡墙、单锚式挡墙、多层支撑(或拉锚)式挡墙、自立式挡墙。6.2.4支护结构的选择合理选择基坑的结构，是确定支护方案的重要环节，应综合考虑下述因属，并经技术经济比较，才能选出比较好的支护结构形式。6.2.4.1 基坑的平面尺寸、开挖深度和基础施工要求。6.2.4.2地基土层的地质情况，包括土层的物理、力学性质，地下水等。6.2.4.3邻近地下管线及其他设施工对施工的限制要求。6.2.4.4邻近（构）筑物的结构情况、距离、影响程度的限制要求。6.2.4.5施工技术、装备和材料的可能性。6.2.4.6工期限和造价的优化方案选择.6.2.4.7各种支护结构形式的性能比较及其适用条件见附件 1.6.2.5 支护结构的计算6.2.5.1 整体稳定性验算对悬臂式、单锚式、自立式支护结构必须进行整体稳定性验算。多层支撑式支护结构若能满足支撑及自身强度要求，一般不会民生整体失稳，因此不必进行整体稳定验算。对于悬臂式支护结构，验算整体稳定性主要用圆弧法验算整体滑动，验算方法参见 施工手册第页。对于单元锚（或一层支撑）式支护结构，用力矩平衡法验算抗倾覆和后仰的稳定性。对于自立式支护结构，按策略式挡土墙的方法进行验算。6.2.5.2基坑隆起验算对粘性土，常用的方法有三种：“太沙基皮克法”(参见施工手册)第页。“契鲍塔列夫法”（参见施工手册）第页。美国海军设施工程部设计手册上的临塑荷载法（参见施工手册）第页。6.2.5.3 管涌验算管涌验算有两种方法（详见施工手册）第页。6.2.5.4 支护结构的受力计算参见施工手册第页。6.3支护结构施工6.3.1 钢板桩施工6.3.1.1 施工顺序（以两层支撑的钢板桩为例）如下：建筑物定位放线钢板桩定位放线挖沟槽安装导梁沉打钢板桩拆除导梁在第一层支撑位置处开沟槽安装第一层支撑及围檩挖第一层土安装第二层支撑及围檩挖空心思第二层土至设计标高基础承台施工填土或改换支撑拆除第二层支撑地下室墙体施工填土或改换支撑拆除第一层支撑地下室顶板施工回填土拔出钢板桩。6.3.1.2导架的安装为保证沉桩轴线位置的正确和桩的竖直，控制桩的打入精度，防止板桩的屈曲变形和提高桩的贯入能力，一般都需要设置一定刚度的、坚固的导梁，亦称“施工围檩”。导梁通常由导梁和围檩桩等组成，它的形式，在平面上有单面和双面之分，在高度上有单层和双层之分，一般常用的是单层双面形式的导梁。围檩桩的间距一般为 2.53.5m，双面围檩之间的间距不宜过大，一般略比板桩墙厚度大 815mm。安装导梁时应注意以下几点：a）采用经纬仪和水平控制和和调整导梁的位置。b）导梁的高度要适宜，要有利于控制钢板桩施工高度和提高工效。c）导梁不能随着钢板桩的打设而产生下沉和变形。d）导梁的位置应尽可能垂直，不能与钢板桩碰撞。6.3.1.3钢板桩的打入，通常分“单独打入法”和“屏风式打入法”两种。单独打入法是将 13 根钢板桩一次同时打入至设计标高。这种打入方法可使桩机高度降低，施工效率较高，但钢板桩容易倾斜，难以控制钢板桩墙的平直度。所以，当要求板桩打设精度较高、板桩长度较长(超过 10m)时，不宜采用此种方法。屏风式打入法是将 1020 根钢板桩排插入导梁内，使它呈屏风状，然后再施打。通常交屏风墙两端的一组钢板桩打至设计标高或一定深度，并严格控制垂直度，用电焊固定在围檩上，然后在蹭按顺序分或板桩高度打入。屏风式打入法不易使钢板桩发生屈曲、扭转、倾斜和墙面凹凸不平。打入精度高，易于实现封闭合扰。但此法插打的自立高度大，所选用的插桩和打桩机架相应也比较高。施打顺序往返次数多。效率不高，在打设时，必须慎重考虑屏风墙壁的稳定性和操作安全。屏风式打入法按屏风的组立排数可分为：单屏风，常用的方法；双屏风，常用于轴线转角处施工；全屏风，用于轴线闭合施工。屏风打入法的施工顺序有正向顺序、逆向顺序、往复顺序、中分顺序、中合顺序、复合顺序等。施打顺序对板桩垂直度、位移、轴线方向的伸缩、板桩墙的凹凸及打桩效率有直接影响。因此，施打顺序是钢板桩施工工艺的关键之一。其选择原则是：当局屏风墙两端已打入的板桩呈逆向倾斜时，应采用正向顺序施打；反之，采用逆向顺序施打；当屏风墙两端板桩保持垂直状况时，可采用往复顺序施打；板桩墙长度很长时，可用复合顺序施打。总之，施工中就根据具体情况变化施打顺序，采用一种或多种施打顺序，逐步将板桩打至设计标高，一次打入的深度一般为 0.53m。钢板桩打设的公差标准见附件6.3.1.4钢板桩的转角和封闭，通常采用异形板桩施工法、标准钢板施工法、连接件施工法、骑缝搭接施工法、轴线调整施工法等方法入措施，施工时应根据具体情况选用合适的方法。6.3.1.5钢板桩的接长，应避免各根桩的接头都在同一深度上，尽可能错开接头位置(一般应大于 1m)，且宜间隔设置接桩。接桩采用焊接法，按接头构造可分为剖口对焊法、鱼尾板焊接法和环衬焊接法。最常见的是鱼尾板焊接法，鱼尾板可用平板，也可用具有相同断面的钢板桩节。6.3.1.6 钢板桩的(地面)拉锚结构包括围檩、拉杆、锚桩和锚梁。拉锚式结构用于基坑部太深，且基坑四周有供锚固的场地条件时较为经济。拉杆一般采用普通圆钢，间距为板桩宽度的整数倍，拉杆的直径和长度按计算确定。当长度超过10m时，蹭应设张紧器(松紧螺栓)，用测力扳旋转张紧器，一般不小于20kN。当拉杆长度小于 10m 时，蹭不设张紧器可直接拧紧两端螺帽。围檩一般用峡谷根相背放置的槽钢组成，支承于板桩内侧的钢牛腿上。锚桩要有足够的刚度和入土深度，并布置在边坡滑动土体外。锚桩可采用方桩、板桩。锚固形式有两种：一种是每根锚桩锚固一根拉杆；二种是做成边续的锚桩墙或增设连续锚梁。6.3.1.7 钢板桩的支撑结构。当基坑较深、基坑周围场地轻音乐上时，常采用在基坑内对钢板桩支撑的方式。根据需要，可布置一层或多层。常用的支撑形式有钢管和型钢两种。钢管支撑一般采用或钢管。型钢支撑，现有国产焊接的型和日本生产轧制型钢有 300mm300mm,350mm350,400mm400mm 三种型号供选用。支撑安装顺序及工艺如下：a)根据支撑布置图在基坑四周钢板桩上口定出支撑的平面位置。b)根据设计要求，在钢板桩内壁用墨线弹出围檩标高线。c)根据标高线，在钢板桩上围檩托座(牛腿)d)安装围檩e)根据围檩标高在基坑立柱上焊支撑托座（牛腿）f)安装短向（横向）水平支撑。g)安装长向（纵向）水平支撑。h)在纵、横支撑交叉处及支撑与立柱相交处，用夹具固定。i)不在基坑周边围檩与钢板桩之间的空隙处，用混凝土填实。j)在挖土前给支撑施加预应力，其方法有两种：一种是用千斤顶在围檩与支撑的交接处加压，在缝隙处塞进钢楔锚固，然后就拆去千斤顶；另一种是用特制的千斤顶作为支撑的一个部件，安装在各根支撑上，预加荷留在支撑上，待需要拆除支撑时，再卸荷拆除。拆除支撑时，为防止板桩变形，一般采取逐层换撑、逐层拆除以及逐层回填土的方法。常采用的的做法是在分层夯实的回填土上，沿地下室外墙面与钢板桩之间满浇一层 200300mm 厚的混凝土或钢筋混凝土板带(传力板带)，作为逐层拆除支撑后的支承体。也可采用在地下室外墙上设临时支撑的方法，但要考虑临时支撑的压力对地下室墙体结构是否有影响，需通过计算确定临时支撑的间距。6.3.1.8 钢板桩拔除，应待基坑回填土后进行。常见的拔桩方法有两种，即振动锤拔桩和重型起重机与振动锤共同拔桩。采用振动锤拨桩法有危及临近建筑物，拔桩起点应距离角桩根以上。可根据打桩时的情况确定拔桩起点，必要时也可以用跳拔(间隔拔)的方法。拔桩的顺序最好与打桩时相反。拔桩时，可先用振动锤将板桩锁口振活以减小土的粘附，然后边振边拔。对较难拔出的板桩可先用柴油锤将桩振打下 1030cm，再与振动锤交替振打、振拔。起重机应随振动锤的起动而逐渐加荷。起吊力一般略小于减振器弹簧的压缩极限。供振动锤使用的电源应为振动锤本身电动机额定功率的 1.22 倍。对引拔阻力较大的钢板桩，采用间歇振动的方法，每次振动15 分钟，振动锤连续工作不超过 1.5 小时。对拔桩后留下的桩孔，必须及时回填处理，回填的方法有：回填的方法有：振浮法、振密法和填入法。回填材料一般为砂子。6.3.2 灌注桩施工6.3.2.1灌注桩按成孔工艺及方法分类如下：手动洛阳铲挖孔混 凝 土 护壁有护壁人工挖人 工 挖孔孔钢 套 管 护法壁成无护壁人工挖孔孔方机 械 成孔干 作 业 成孔螺旋钻机成孔机动洛阳铲挖孔机成孔湿 作 业 成孔地质回转钻机成孔6.3.2.2 人工挖孔桩直径（不包括壁厚度）一般不小于 800cm，以便人在孔内操作。挖空心思孔施工时一般应挖深一段就落筑混凝土护圈一节，末节高度一般为 80120cm，厚度为 1520cm，呈下大上小的锥筒形状。人工挖孔时应十分注意安全，要有完善的安全措施，切不可冒险蛮干。6.3.2.3 人工挖孔桩的施工程序如下。测量放线定桩位孔口挖土支模、插筋、浇筑混凝浇筑孔口护圈土桩孔挖土支模、插筋、浇筑混凝浇筑孔内护圈土验收钢 筋 笼 制吊放钢筋笼作混凝土拌制、运输浇筑混凝土冲抓锥成孔成孔斗式钻头成孔成孔冲击式钻机成孔潜水电钻机成孔大直径全套管成孔机成孔6.3.2.4螺旋钻孔灌注桩施工方法见我公司编制的 螺旋钻孔灌注桩基础施工作业指导书6.3.2.5根据地质条件和基坑支护要求，灌注桩用作基坑支护结构时，有布置面单排、双排或三角形，桩的直径和间距由设计和施工需要确定，所以布置比较灵活。常用的桩直径有 400mm、500mm、600mm、800mm、1000mm、1200mm 等。常见的支撑形式有悬臂桩，地面锚拉桩、单层或多层土层锚拉桩、单层或多层坑内支撑桩。坑内支撑有钢管支撑、型钢支撑和钢筋混凝土支撑。6.3.2.6土层锚杆施工过程，包括施工准备、挖土达到预定标高位置、钻孔、安放锚杆、灌浆和张拉锚固。多层锚杆施工应逐层挖土逐层进行。钻孔，采用专用的土锚十钻孔机来完成。护孔，方法有机械扩孔、爆炸扩孔、水力扩孔和压浆扩孔。锚杆，用的有钢管(钻杆用作锚杆)、粗钢筋、钢丝束和钢绞线。钢筋锚杆需作防腐蚀处理，在表面每隔 22.5m 焊细钢筋定位器。钢丝束锚杆的定位器是撑筋环。钢绞线需用特制的定位架。压力灌浆，浆液使用水泥(细砂)砂浆或水泥浆，水灰比为0.40.45。灌方法有一次灌浆法和二次灌浆法两种。一次灌浆法只用一根灌浆管，利用型泥浆泵进行灌浆，管端距孔底 20cm 左右，待浆流出孔口时，用水泥袋纸等捣塞入孔口，并用湿粘土封堵孔口，严密捣实，再以a 的压力进行补浆，要稳压数分钟后灌浆才告结束。二次灌浆要用两根灌浆管(直径寸镀锌铁管)，第一次灌浆用的管端距锚杆末端 50cm 左右，管底用黑胶布封住，以防沉放时泥土进入管口。第二次灌浆用的管端距离锚杆末端 100cm 左右，管底亦封住，且从管端 50cm 起每个每隔m 左右作成 1m 长段的花管，花管的孔眼为8mm。第一次灌注水泥砂浆，利用普通的单元缸活塞式压浆泵，其压力为 0.30.5Ma，流量为升分钟。第一次灌浆后将其灌浆后将其灌浆管拔出，可以重复使用。待第一次灌注的浆液初凝后，进行第二次灌浆，利用型等泥浆泵，控制压力为a 左右，要稳压分钟，浆液冲破第一次灌浆体，向锚固体与土壤接触面之间扩散，是锚固体直径扩大，增加径向压应力，提高锚固力。待锚固体强度达到设计强度后，即可对锚杆进行张拉锚固，张立设备及锚具与预应力结构相同。6.3.3旋喷桩帷幕墙施工6.3.3.1旋喷桩帷幕墙壁是利用高压设备把水泥浆液（或化学浆液）喷射入土体内，并与其混凝土合，凝聚固结为人工的帷幕墙。它具有较好的防渗止水性能，施工简便、灵活，机具振动小，噪音低。它适用于地基加固、稳定土层，以及对防渗止水要求较高的基坑挡土。加筋旋喷桩帷幕墙，具有较高的墙壁体抗弯刚度，能用作较深基坑的支护结构。6.3.3.2旋喷桩的施工设备由高压发生装置（高压泥浆泵）、钻机、注浆钻杆和高压管路四部分组成，因喷射注浆的方法不同，所使用权用的设备和数量也不同。6.3.3.3旋喷注浆的方法有单管法、二重管法、三重管法和多重管法。6.3.3.4施工顺序与工艺a)钻机就位，使用权钻杆头对准孔位中心，并将钻杆调整垂直。b)钻孔，钻孔方法视地层的地质情况、旋喷深度、机具设备等条件而定。通常，单管旋喷多用 70 型或 76 型旋转震动钻机，钻进深度可达 30m 以上，适用于标准贯入度小于 40 的砂类土和粘性土层。当遇到比较坚硬的地层时，宜用地质钻机钻孔。c)插管，使用70 型、76 型钻机钻孔时，插管与钻孔两面三刀道貌岸然工序合二为一。使用地质钻机钻孔完毕，必须拔出岩芯管，在将施工喷管插入到预定深度。在插管过程中，为防止泥浆堵塞喷嘴，可边射水边插管，水压力一般不超过a，如压力过高，则易将孔壁射塌。d)喷射，水泥浆的水灰比为 1:1，初凝时间小时左右，喷射使用的参数见附件 3。e)施钢筋笼，当设计为加筋旋喷桩时，才有放钢筋笼这道式序。较长、较重的钢筋笼可用卷扬机吊放。当喷射完毕，钻机移开，让出桩孔位置，向下插放钢筋笼，随时校正中心位置，直至准确放至设计标高。f)冲洗，施工完毕，应将注浆管等机具设备冲洗干净，管内、机内不得残存水泥浆。通常在管内注水，在地面喷射时，以便把浆液洗净。6.3.4深圳特区层搅拌水泥桩施工6.3.4.1深层搅拌水泥桩是采用水泥作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地将软件包土和水泥浆强制搅拌，利用水泥与软土之间所产生的一系列物理、化学反应，使软土硬化成整体性的并有一定强度的挡土、防渗墙。深层搅拌水泥桩施工时振动和噪音小，废土很少，工期短，它既可挡土又可防水，而且造价低，通常用于软土地基不太深的基坑作支护。若采用加筋搅拌水泥桩，则能承受较大的侧向压力，可用于较深的软土地基基坑作支护。6.3.4.2深圳特区层搅拌施工的关键机械是深层搅拌机，有单轴搅拌和双轴搅拌两种搅拌机。喷浆方式又分为中心管喷浆和叶片喷浆两种。配套机械有灰浆搅拌机、集料、灰浆泵等。6.3.4.3深圳特区层搅拌水泥桩施工工艺流程为：定位预搅下沉制备水泥浆提升喷浆搅拌得复搅拌下沉重复搅拌上升清洗、移位。6.3.5 地下连续墙施工6.3.5.1地下连续墙(简称地连墙)具有振动小、噪音低、适用于各种土质和复杂的施工条件、防渗性好、深圳特区度大、对周围建(构)筑物和地下管线不会造成危害，可手于“逆筑法”施工等优点，是深圳特区基坑常用的支护结构，但造价比较高。6.3.5.2地连墙壁施工前应编制施工方案，一般应包括以下内容、a)工程概况、水文、地质和周围情况以及其他与施工有关条件的说明。b)控掘机械等施工设备的选择c)导墙设计d)单元槽段划分及其施工顺序e)预埋件和地连墙与内部结构连结的设计和施工详图。f)护壁泥浆的配合比、泥浆循环管路布置、沁浆处理和管理。g)废泥浆和土渣的处理。h)钢筋笼加工详图，钢筋笼加工、运输和吊放所用设备及方法。i)混凝土配合比设计，混凝土供应和浇筑的方法。j)施工用电、用水、排水设施。k)施工平面布置图。l)施工进度计划、材料、机具、劳动力供应计划。m)安全、质量、技术等措施。6.3.5.3现浇钢筋混凝土地连墙施工工艺过程如下：分 离 出制 备沉淀振动筛与的 砂、泥浆池旋流器石、土运走泥浆排放或处理