建筑工程深基坑施工技及地下连续墙施工技术考点解析.pdf

2 0 1 8年 造价工程师 建设工程技术与计量（土建）精讲班第三节地下工程施工技术一、建筑工程深基坑施工技术（-）建筑工程深基坑工程概述住房城乡建设部 危险性较大的 分部分项工程安全管理办法（建质（2 0 0 9 8 7号）附件二中关于深基坑工程的 规定|：开挖深度超过5米（含5米）的 基坑（槽）的 土 方 开 挖、支护、降水工程，开挖深度虽未超过5米,但地质条件、周围环境和地下管线复杂，或影响毗邻建筑（构筑）物安全的 基坑（槽）的 土 方 开 挖、支护、降 水 百1 7【例 题 单 选】依 据 危险性较大的分部分项工程安全管理办法建质 2 0 0 9 8 7号中关于深基坑工程的规定，以下说法正确的有（）.A.开挖深度等于5米 的 基 坑（槽）的土方开挖即属于深基坑B.只有开挖深度超过5米 的 基 坑（槽）的土方开挖属于深基坑C.开挖深度大于等于3米 的 基 坑（槽）的土方开挖即属于深基坑D.开挖深度大于等于4米 的 基 坑（槽）的土方开挖即属于深基坑【答案】A【解析】基坑工程的规定:开挖深度超过5米（含5米）的 基 坑（槽）的 土 方 开 挖、支护、降水工程，【例 题 单选】基坑采用机械挖土，坑底要留（）米米厚基土,用人工清理整平，防止坑底土扰动.A.1 0 0 2 0 0B.2 0 0 30 0C.2 5 0 30 0D.30 0 4 0 0【答案】B【解析】基坑采用机械挖土,坑底应保留2 0 0 30 0米米厚基土,用人工清理整平，防止坑底土扰动.待挖至设计标高后,应清除浮土,经验槽合格后,及时进行垫层施工.（二）深基坑土方开挖施工基坑的土方开挖工艺，主要分为放坡挖土、中心岛式（也称墩式）挖土，盆式挖土.前者无支护结构,后两者皆有支护结构.1 .放坡挖土放坡开挖通常是最经济的挖土 存 当基坑开挖深度不大（软土地区挖深不超过4米,地下水位低的土质较好地区挖深亦可较大）、周围环境又允许,经验算能确保土坡的稳定性时，均可采用放坡开挖.基坑采用机械挖土，坑底应保留2 0 0 30 0米米厚基土，用人工清理整平，防止坑底土扰动.待挖至设计标高后,应清除浮土,经验槽合格后,及时进行垫层施工.开挖深度较大的 基坑，当采用放坡挖土时,|宜设置多级平台分层开挖，每级平台的宽度不宜小回1.5米 在地下水位较高的软土地区，应在降水达到要求后再进行土方开挖，宜采用分层开挖的方式进行开挖,分层挖土厚度不宜超过2.5米.2 .中心岛式挖土第1页/共12页中心岛式挖土，适用于大型基坑，支护结构的支撑形式为角撑、环梁式或边桁（框）架式，中间具有较大空间，此时可利用中间的土墩作为支点搭设栈桥.挖土机可利用栈桥下到基坑挖土，运 土的汽车亦可利用栈桥进入基坑运土,I这样可以加快挖土和运土的速面要遵循开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖的 原则.同一基坑内当深浅不同时，土方开挖宜先从浅基坑处开始，如条件允许可待浅基坑处底板浇筑后,再挖基坑较深处的土方.当两个深浅不同的 基坑同时挖土时，土方开挖宜先从较深基坑开始，待较深基坑底板浇筑后，再开始挖较浅基坑的土方.3.盆式挖土盆式挖土是先开挖基坑中间部分的土，周围四边留土坡,土坡最后挖除.这种挖土方式的 优点是周边的土坡对围护墙有支撑作用，有利于减少围护墙的变形.其缺点是大量的上方不能直接外运,需集中提升后装车外运.盆式挖土需设法提高土方上运的 速度,对加速基坑开挖起很大作用.【例 题 单 选】不是基坑开挖要遵循的原则有（）.A.开槽支撑B.先挖后撑C.先撑后挖D.不宜超挖【答案】D【解析】基坑挖土要遵循“开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖”的原则.【例 题 多选】中心岛式挖土说法正确的有（）.A.中心岛式挖土可以加快挖土和运土的速度B.缺点是大量的土方不能直接外运,需集中提升后装车外运.C.同一基坑内当深浅不同时,土方开挖宜先从浅基坑处开始D.当两个深浅不同的基坑同时挖土时，土方开挖宜先从较深基坑开始E.当两个深浅不同的基坑同时挖土时，土方开挖宜先从较浅基坑开始第2页/共12页【答案】A C D【解析】中心岛式挖土，同一基坑内当深浅不同时,土方开挖宜先从浅基坑处开始，如条件允许可待浅基坑处底板浇筑后，再挖基坑较深处的土方.当两个深浅不同的基坑同时挖土时,土方开挖宜先从较深基坑开始,待较深基坑底板浇筑后,再开始挖较浅基坑的土方.（三）深基坑降排水施工（略）.（四）深基坑支护施工1.深基坑支护形式（1）深基坑支护的基本形式.r水泥土桩墙（深层搅拌水泥土桩墙高压喷射注浆桩墙I粉体喷射注浆桩墙（钻孔灌注桩,排桩式 挖孔灌注桩支护形式板桩式排桩与桩墙板墙式钢管桩、预制钢筋混凝土桩型钢横挡板钢板桩钢筋混凝土板桩现浇地下连续墙预制装配式地下连续墙钻孔灌注桩与水泥土桩组加筋水泥土围护墙i组合式边 坡 稳 定 式 匕 鬟I喷锚支护逆作拱墙式【放坡开挖式图 4.3.1 深基坑支护基本形式（2）深基坑支护基本形式的选择.深基坑支护形式的选择应考虑基坑结构的安全等级，对同一基坑的不同部位，可采用不同的安全等级.表4.3.1基坑结构安全等级及重要性系数深基坑支护基本形式做法、特点、适用如下表安全等级破坏后果Y o一级支护结构失效、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响很严重1.1 0二级支护结构失效、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响严重1.0 0三级支护结构失效、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响不严重0.9 0名称做法和特点适用1）水 泥土 挡 墙由水泥土桩相互搭接形成的 格栅状、壁状等形式的连续重力式挡土止水墙体.适用基坑侧壁安全等级宜为二、三级；水 泥 土 墙 施 工 范 围 内 地 基 承 载 力 不 宜 大 于第3页/共12页【例 题 多选】水泥土挡墙式适用于（）.式具有挡土、截水双重功能，施工机具设备相对较简单，成墙速度快，使用材料单一，造价较低等特点.1 5 0 k P a;基坑深度不宜大于6米2）排 桩与 板 墙式挡土灌注排桩系以现场灌注桩，按队列式布置组成的支护结构.具有刚度大、抗弯强度高、变 形 小、适应性强、需工作场地不大、振 动 小、噪声低等特点，但排桩墙不能止水，连续墙施工需要较多机具设备.适于基坑侧壁安全等级一、二、三级；悬臂式结构在软土场地中不宜大于5米；当地下水位高于基坑底面时，宜采用降水、排桩与水泥土桩组合截水帷幕或采用地下连续墙；用逆作法施工.3）边 坡稳定式用土钉或预应力锚杆加固的基坑侧壁土体与喷射钢筋混凝土护面组成的支护结构，具有结构简单、承载力较高、可阻水、变 形 小、安全可靠、适应性强、施工机具简单、施工灵活、污 染 小、噪声低、对周边环境影响小、支护费用低等特点.基坑侧壁安全等级宜为二、三级非软土场地；土钉墙基坑深度不宜大于1 2米；喷锚支护适用于无流砂、含水量不高、不是淤泥等流塑土层的基坑，开挖深度不大于1 8米；当地下水位高于基坑底面时，应采取降水或截水措施.4）逆 作挡墙式在平面上符支护墙体或排桩做成的闭合拱形支护结构.该种结构主要承受压应力，可充分发挥材料特性，结 构 截 面 小，底部不用嵌固，可减少埋深，具有受力安全可靠、变 形 小、外形简单、施工方便、快速、质量易保证、费用低等特点.基坑侧壁安全等级宜为二、三级；淤泥和淤泥质土场地不宜采用；基坑平面尺寸近似方形或圆形，施工场地适合拱圈布置；坑深不宜大于1 2米；地下水位高于基坑底面时，应采取降水或截水措施.5）放 坡开挖式采 取 允 许 的 坡 度 放 坡 开 挖，或仅在坡脚叠袋护脚，坡面做适当保护.此种方法不用支撑支护，需加强边坡稳定监测，土方量大,需外运.基坑侧壁安全等级宜为三级；基坑周围场地应满足放坡条件,土质较好；当地下水位高于坡脚时,应采取降水措施.A.基坑侧壁安全等级宜为一级；B.基坑侧壁安全等级宜为二级；C.基坑侧壁安全等级宜为三级；D.基坑深度不宜大于8米E.基坑深度不宜大于6米【答案】B C E【解析】适用基坑侧壁安全等级宜为二、三级；水泥土墙施工范围内地基承载力不宜大于1 5 0 k P a;基坑深度不宜大于6米2.深基坑支护技术 复 合 土 钉墙支护技术复合土钉墙支护技术可用于回填土、淤泥质土、黏性土、砂土、粉土等常见土层，施工时可不降水,在工程规模上，深 度1 6米 以上的深基坑均可根据已有条件,灵活、合理使用.（2）组合内支撑技术该技术可在各种地质情况和复杂周边环境下使用，施工速度快,支撑形式多样,计算理论成熟,并可拆卸重复利用，节省投资.第4页/共12页二、地下连续墙施工技术1丸I13 二SMW工法与钢管支撑配合使用|IL I1 1(3)型钢水泥土 复 合 搅 拌桩 支 护 技 术(S米W工法)型钢水泥土复合搅拌大的弯矩和剪力，通过而改善墙体受力.型钢二有围箍作用.型钢水泥土复合搅拌要在软土地区有成功应用.桩支护技术里在水泥土连续z要用来承受，桩支护技术司用.该技术目F吃 本原理：水泥土搅拌桩作为围护结构无法承受较墙 中 插 入H型或工字型等型钢形成复合墙体,从弯矩和剪力，水泥土主要用来防渗，同时对型钢还1在黏性土、粉土、砂砾土中使用，目前在国内主方可在开挖深度1 5米 以下的基坑围护工程中应/1/rT(4)冻结排桩法 基 坑 支 护技术冻结排桩法支护体系由排桩、压顶梁、钢筋混凝土支撑和立柱桩组成.冻结排桩法适用于大体积深基础开挖施工、含水量高的地基基础和软土地基基础以及地下水丰富的地基基础施工.8)用专用机械进行沟槽开挖(c)安放接头管面面(e)水下混凝土灌筑(f)拔除接头管(g)已完工的槽段 .二：准备开挖的地下建续坡沟槽(d)安放钢筋笼第5页/共12页(a)开挖槽段(c)浇筑8(d)拔出接头管(e)形成接头图4.3.4地下连续墙施工程序1一导墙；2已浇筑混凝土的单元槽段；3一开挖的槽段；4一未开挖的槽段；5一接头管6钢筋笼；7-正浇筑混凝土的单元槽段；8一接头管拔出后的孔洞第6页/共12页（一）地下连续墙的方法分类与优缺点1.地下连续墙的方法分类拉面工的 形式可以分为壁板式和式口;式两神；次开招方式及机械分 次 分 为 力 封 式、旋沔式和旋转冲击式;按墙体材料不同分为钢筋混凝土、素混凝土、黏土、自凝泥浆混合墙等墙体.2.地下连续墙的优缺点（1）地下连续墙的优点.主要表现在如下方面:1）施工全盘机械化，速度快、精度高，并 且 振 动 小、噪声低，适用于城市密集建筑群及夜间施工.2）具有多功能用途用口防渗、截水、承重、挡土、防爆等，由于采用钢筋混凝土或素混凝土，强度可靠，承压力大二3）对开挖的 地层适应性强,在我国除熔岩地质外，可适用于各种地质条件，无论是软弱地层或在重要建筑物附近的工程中，都能安全地施二4）可以在各种复杂的条件下施工,如美国110层世界贸易中心的地基,过去曾为河岸，地下埋有码头等构筑物,用地卜连续墙则易处理；广州白天鹅宾馆基础施工,地下连续墙呈腰鼓状,两头狭中间宽，形状虽复杂也能施工.5）开挖基坑无须放坡，土 方 量 小，浇混凝土无须支模和养护，并可在低温下施工，降低成本成式短施工时间.6）用触变泥浆保护孔壁和止水,施工安全可靠，不会引起水位降低而造成周围地基沉降，保证施工质量.7）可招地下连续墙与“逆做法”施工结合起来,地下连续墙为基础墙,地下室梁板作支撑,地下部分施工可自上而下与上部建筑同时施工，将地下连续墙筑成挡土、防水和承重的墙，形成一种深基础多层地下室施工的有效方法.（2）地卜一连续墙的缺点.第7页/共12页1）每段连续墙之间的接头质量较难控制，往往容易形成结构的薄弱点.2）墙面虽可保证垂直度，但比较粗糙，尚须加工处理或做衬壁.3）施工技术要求高，无论是造槽机械选择、槽体施工、泥浆下浇筑混凝土、接头、泥浆处理等环节，均应处理得当，不容疏漏.4）制浆及处理系统占地较大,管理不善易造成现场泥泞和污染.由于地下连续墙优点多，适用范围广，广泛应用在建筑物的地下基础、深基坑支护结构、地下车库、地下铁道、地下城、地下电站及水坝防渗等工程中.【例 题 多 选】深基础施工中，现浇钢筋混凝土地下连续墙的优点有（）.2 0 1 1 A、地下连续墙可作为地下建筑的地下室外墙B、施工机械化程度高,具有多功能用途C、开 挖 基 坑 的 土 方 量 小，对开挖的地层适应性强D、墙面光滑,性能稳定，整体性好E、施工过程中振动小，周围地基沉降【答案】ABCE【解析】（1）地下连续墙的优点.主要表现在如下方面：1）施工全盘机械化，速度快、精度高，并 且 振 动 小、噪声低，适用于城市密集建筑群及夜间施工.2）具有多功能用途，如防渗、截水、承重、挡土、防爆等，由于采用钢筋混凝土或素混凝土，强度可靠，承压力大.3）对开挖的 地层适应性强,在我国除熔岩地质外，可适用于各种地质条件，无论是软弱地层或在重要建筑物附近的工程中，都能安全地施工.4）可以在各种复杂的 条件下施工,如美国1 1 0层世界贸易中心的 地基,过去曾为河岸，地下埋有码头等构筑物,用地下连续墙则易处理;广州白天鹅宾馆基础施工，地下连续墙呈腰鼓状,两头狭中间宽，形状虽复杂也能施工.5）开挖基坑无须放坡,土方量小，浇混凝土无须支模和养护，并可在低温下施工，降低成本,缩短施工时间.6）用触变泥浆保护孔壁和止水,施工安全可靠,不会引起水位降低而造成周围地基沉降，保证施工质量.7）可将地下连续墙与“逆做法”施工结合起来，地下连续墙为基础墙，地下室梁板作支撑，地下部分施工可自上而下与上部建筑同时施工，将地下连续墙筑成挡土、防水和承重的墙，形成一种深基础多层地下室施工的有效方法.（二）施工工艺第8页/共12页图4.3.5地下连续墙的施工工艺过程1.导墙施工导墙宜采用混凝土结构,且混凝土强度等级不宜低于C2于埋深不宜小 于L 5来7（1）导墙作用.4）存储泥浆.导墙内可存蓄泥浆，以稳定槽内泥浆的 液面.泥浆液面应始终保持在导墙顶面以卜20厘米处,并高于地下水位1.0米以上，使泥浆起到稳定槽壁的 作用.2.开挖槽段挖槽是地下连续墙施工中的重要工序.挖槽约占地下连续墙工期的一半，因此提高挖槽效率是缩短工期的关键；同时，槽壁的形状决定了墙体的外形，所以挖槽的精度又是保证地下连续墙质量的关键之一.单元槽划分.单元槽段的最小长度不得小于挖土机械挖土工作装置的一次挖土长度（称为一个挖掘段）.单元槽段宜尽量长一些.在确定其长度时除考虑设计要求和结构特点外，还应考虑以下各方面因素.（2）挖槽方法.1）地质条件当土层不稳定时应减少单元槽段的长度，以缩短挖槽时间.2）地面荷载若附近有高大的建筑物、构筑物，或邻近地下连续墙有较大的地面静载或动载时，为了保证槽壁的稳定，亦应缩短单元槽段的长度.由于一个单元槽段的钢筋笼多为整体吊装（钢筋笼过长时可水平分为3）起重机的起重两段），所以应根据起重机械的起重能力估算钢筋笼的重量和尺寸，以1能力此推算单元槽段的长度.4）单位时间内浮凝 上 的 供 应 能一般情况下一个单元槽段长度内的全部混凝土,宜在4h内一次浇筑完毕，所以可按4h内混凝土的最大供应量来推算单元槽段的长度.力：5）泥浆池（罐）的泥浆池（罐）的容积应不小于每一单元槽段挖土量的二倍，所以该因|容积素亦影响单元槽段的长度.划分单元槽段时还应考虑接头的位置,接头应避免设在转角处及地下连续墙与内部结构的连接处，以保证地下连续墙有较好的整体性;单元槽段的划分还与接头形式有关.6）接头7）施工顺序单元槽段宜采用间隔一个或多个槽段的跳幅施工顺序.每个单元槽段，挖槽分段不宜超过3个成槽时,护壁泥浆液面应高于导墙底面500米米.第9页/共12页3.泥浆护壁1)多头钻施工法施工槽壁平整，效率高,对周围建筑物影响小，适用于黏性土、沙质土、沙砾层及淤泥等土层.2)钻抓式施.法钻抓斗式挖槽机构造简单，出土方便,能抓出地层中障碍物，但当深度大于15米及挖坚硬土层时,成槽效率显著降低,成槽精度较多头挖槽机差,适用于黏性土和N值 小 于3 0的砂性土,不适用于软黏土.3)冲击式施工法适用于老黏性土、硬土和夹有孤石等地层，多用于排桩式地下连续墙成孔.其设备比较简单,操作容易.但工效较低,槽壁平整度也较差.桩排对接和交错接头采取间隔挖槽施工方法.(1)泥浆的组成及作用.泥浆的主要成分是膨润土、掺和物和水.泥浆的作用主要有:护壁、携砂、冷却和润滑，其中以护壁为三(2)泥浆的控制指标.控制指标有:在确定泥浆配合比时，要测定其黏度、相对密度、含砂量、稳定性、胶体率、静切力、pH值、失水量和泥皮厚度;在检验黏土造浆性能时，要测定其胶体率、相对密度、稳定性、黏度和含砂量;对新生产的泥浆、回收重复利用的泥浆、浇筑混凝土前槽内的泥浆，主要测定其黏度、相对密度和含砂量.(3)泥 浆 的 制 备、循环与再处理.1)泥浆制备.一般情况下泥浆搅拌后应静置24h后使用.2)泥浆循环.泥浆循环分为正循环及反循环两种.泥浆正循环施工法是从地面向钻管内注入一定压力的 泥浆,泥浆压送至槽底.这种方法由于泥浆的流速不大，所以出渣率较低.泥浆反循环是将新鲜泥浆由地面直接注入槽段，槽底混有大量土渣的泥浆用砂石泵将其从钻管内孔抽吸到地面.反循环排渣法有三种方式，即空气排渣法、泵举反循环和泵吸反循环.前两种方法较常用，反循环的出渣率较高，对于较深的 槽段效果更为显著.3)泥浆再生处理.对于携带土渣的 泥浆，一般采用重力沉降和机械处理等两种方法.最好是将这两种方法组合使用.第10页/共12页2M00回避颦回膨润土造浆机从槽段或触朦池通1髓瘫泵送至各禧段4.清底在挖槽结束后清除槽底沉淀物的工作称为清底.清底的 方法一般有沉淀法和置换法两种.沉淀法是在土硝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,土碓还没有沉淀之前就用新泥浆把槽内的泥浆置换出来.在土木工程施工中,我国多采用置换法进行清底.清底后槽内泥浆的 相对密度应在1.15g/厘 米 以F.清底般安排在插入钢筋笼之前进行，对于以泥浆反循环法|进行|挖槽施匚，可在挖槽后紧接着进行清底工作.5.钢筋笼加工与吊放(1)钢筋笼加工.如果地下连续墙很深或受起重设备的 起重能力限制，可分段制作,然后在吊放时再逐段连接.|钢筋笼的拼接般应采用焊接,且宜用帮条焊，不宜采用绑扎搭接接头.由于横向钢筋有时会阻碍导管插入,所以纵向主筋应放在内侧,横向钢筋放在外侧.纵向钢筋底端应稍向内弯折，以防止吊放钢筋笼时擦伤槽壁.钢筋笼的钢筋、埋设件连接采用电焊.(2)钢筋笼吊放.如果钢筋笼不能顺利插入槽内，应该重新吊出，查明原因加以解决.如有必要，则在修槽之后再吊放.不能将钢筋笼做自由坠落状强行插入基槽，否则会引起钢筋笼变形或使槽壁坍塌，产生大量沉渣,影响地下墙体质量.6.混凝土浇筑(1)地下连续墙对混凝土的要乘7混凝土强度等级一般为C30 C40.混凝土的 级配除了满足结构强度要求外，还要满足水下混凝土施工的 要求.其配合比应按重力自密式流态混凝土设计，水与胶凝材料比不应大于0.55,水泥用量不宜小 于400千克/米3,入槽坍落度不宜小 于180米米为宜.混凝土应具有良好的 和易性和流动性.(2)混凝土浇灌前的准备工作.(3)槽段内混凝土浇灌.地下连续墙的混凝土是在泥浆中采用导管浇灌的.第 11页/共12页混凝土搅拌好之后，以L 5h内浇筑完毕为原则.在夏天由于混凝土凝结较快,所以必须在搅拌好之后lh内尽快浇完，否则应掺入适量的 缓凝齐V混凝土加水搅拌至入槽的时间不宜超过lh.在浇筑完成后的 地下连续墙墙顶存在一层浮浆层，因此混凝土顶面需要比设计高度超浇0.5米以上.凿去浮浆层后,地下连续墙墙顶才能与主体结构或支撑相连,成为整体.7.槽段接头施工地下连续墙的接头分为两大类:施工接头和结构接头.（1）施工接头.（2）结构接头.1）预埋连接钢筋法.接 头 管 是 目 前 地 下 连 续 墙 施 口 中 采 用 最 多 的 种 接 头.待混凝土强度达到1）接头管（亦称锁111管）接头0.0 5-0.20米Pa时（一般混凝土浇筑后35h,视气温而定），开始提拔接头管.并在混凝土浇筑结束后8 h以内将接头管全部拔出.接头管直径一般比墙厚小5 0米米.2）接头箱接头接头箱接头的施工方法与接头管接头相似，只是以接头箱代替接头管.接头箱接头的整体性好，接头处刚度较大.3）隔板式接头隔板式接头按隔板的形状分为平隔板、梯形隔板和V形隔板.预埋连接钢筋法是应用最多的一种方法.是在浇筑地下连续墙混凝土之前,按设计要求将连接钢筋弯折后预埋在墙体内.待土方开挖露出墙体时，凿开连接钢筋处的墙面，将露出的连接钢筋恢复成设计形状，再与后浇结构的受力钢筋连接.为便于施工，预埋连接钢筋的直径不宜大于2 2米米，且弯折时宜缓慢进行加热，以免其强度降低过多.|考虑到连接处往往是结构的 薄弱处，设计时一般将连接钢筋增加20%的富余量.2）预埋连接钢板法.3）预埋剪力连接件法.【例 题 单选】地下连续墙施工中，占用时间最长的是（）.A.修筑导墙B.挖槽C.钢筋笼的制作和放置D.浇筑混凝土【答案】B【解析】挖槽是地下连续墙施工中的重要工序.挖槽约占地下连续墙工期的一半，因此提高挖槽效率是缩短工期的关键；同 时,槽 壁 的 形 状 决 定 了 墙 体 的 外 形，所以挖槽的精度又是保证地下连续墙质量的关键之一.【提示】本节近两年考查分值较多，地下连续墙为每年考试的重点,要熟练掌握其优缺点及施工工艺.第12页/共12页