基坑支护施工专项方案.pdf
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1、基基坑坑支支护护施施工工专专项项方方案案1一、适用范围及编制依据一、适用范围及编制依据(一)适用范围一)适用范围1、开挖深度超过 5m(含 5m)的基坑(槽)并采用支护结构施工的工程;2、基坑虽未超过 5m,但地质条件和周围环境复杂、地下水位在坑底以上等的工程。(二二)基坑支护工程施工专项方案编制内容基坑支护工程施工专项方案编制内容基坑支护工程施工专项方案编制内容包括:工程概况、主要编制依据、基坑支护工程危险源识别与监控、基坑支护工程安全技术设计、基坑支护工程施工要求、基坑支付工程质量检测与验收、基坑支护工程安全管理、基坑支护工程预案。(三)主要编制依据三)主要编制依据1、建筑基坑支护技术规程
2、(JGJ12099)2、混凝土结构设计规范(GB50010-2002)3、建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)4、建筑边坡工程技术规范(GB50330-2002)5、建筑桩基技术规范(JGJ942008)二、基坑支护工程安全技术设计二、基坑支护工程安全技术设计(一)一)一般规定一般规定1 1、设计规定、设计规定(1)按 建筑地基基础设计规范(GB500072001)和 建筑基坑支护技术规程(JGJ12099),基坑支护结构应采用分项系数表示的极限状态设计表达式进行设计。基坑支护结构的极限状态可分为两类:一类是承载能力极限状态,对应于支护结构达到最大承载能力或土体失稳、过大变形导致支
3、护结构或基坑周边环境破坏;二类是正常使用极限状态,对应于支护结构的变形已妨碍地下结构施工或影响基坑周边环境的正常使用功能。(2)基坑支护结构设计应根据表1-1 选用相应的侧壁安全等级及重要性系数。安全等级一级二级三级破坏后果支护结构破坏、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。10支护结构破坏、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一般1.00支护结构破坏、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0.90注:有特殊要求的建筑基坑侧壁安全等级可根据具体情况另行确定表表 1 11 1基坑侧壁安全等级及重要性系数基坑侧壁安全等级及重要性系数(3)在进行
4、支护结构设计之前,应收集工程地质和水文地质资料、场地周围环境及地下管线状况、地下结构设计资料3 方面的资料,为基坑支护结构的设计和施工服务。(4)支护结构设计应考虑其结构水平变形、地下水的变化对周边环境的水平和竖向变形的影响,对于安全等级为一级和周边环境变形有限定要求的二级建筑基坑侧壁,应根据周边环境的重要性、对变形的适应能力及土的性质等因素确定支护结构的水平变形限值.2(5)当场地内有地下水时,应根据场地及周边区域的工程地质条件、水文地质条件、周边环境情况、支护结构和基础形式等因素,确定地下水控制方法。当场地周围有地表水汇流、排泄或地下水管渗透时,应对基坑采取保护措施。(6)根据承载能力极限
5、状态和正常使用极限状态的设计要求,基坑支护应按下列规定进行计算和验算。基坑支护结构应进行承载能力极限状态的计算,计算内容包括:根据基坑支护形式及其受力特点进行土体稳定性计算;基坑支护结构的受压、受弯、受剪承载力计算;当有锚杆或支撑时,应对其进行承载力计算和稳定性验算。对于安全等级为一级和对支护结构变形有限定的二级建筑基坑侧壁,应对基坑周边环境及支护结构变形进行验算.地下水控制计算和验算包括:抗渗透稳定性验算;基坑底突涌稳定性验算;根据支护结构设计要求进行地下水位控制计算。(7)基坑支护设计内容包括对支护结构计算和验算、质量检测及施工监控的要求。2 2、支护结构类型、选型与支撑方法、支护结构类型
6、、选型与支撑方法 (1)支护结构类型基坑支护结构(包括围护墙和支撑)按其工作机理和围护墙的形式分为:水泥土墙。主要包括深层搅拌水泥土桩墙、高压旋喷桩墙等。排桩或地下连续墙。主要包括钢板桩、钻孔灌注桩、人工挖孔桩、地下连续墙、加筋水泥土桩法(SMW 工法)等。土钉墙。逆作拱墙。原状土放坡。(2)支护结构选型。基坑支护设计与施工和基坑周边环境、开挖深度、工程地质、降低地下水位的方法、基坑土方开挖方案等有极大关系。其选型一般按表 1-2 选用排桩、地下连续墙、水泥土墙、土钉墙、逆作拱墙、原状土放坡或采用上述形式的组合.选型时应考虑结构的空间效果和受力特点,采用有利于支护结构材料受力性状的形式。软土场
7、地可采用深层搅拌、注浆、间隔或全部加固等方法对局部会整个基坑底土进行加固,或采用降水措施提高基坑内侧被动抗力.表表 1 12 2 支护结构选型表支护结构选型表结构形式排桩或地下连续墙使用条件适用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 m当地下水位高于基坑底面时,宜采用降水、排桩加截水帷幕或地下连续墙水泥土墙基坑侧壁安全等级二、三级水泥土桩施工范围内地基承载力不宜大于 150 kPa基坑深度不宜大于 6 m土钉墙基坑侧壁安全等级二、三级的非软土场地基坑深度不宜大于 2 m当地下水位高于基坑底面时,宜采用降水或截水措施3逆作拱墙基坑侧壁安全等级二、三级淤泥和淤泥质土场地不
8、宜采用拱墙轴线的矢跨比不宜小于 1/8基坑深度不宜大于 12 m地下水位高于基坑底面时,应采取降水或截水措施放坡基坑侧壁安全等级三级施工场地应满足放坡条件可独立或上述其他结构形式结合使用当地下水位高于坡脚时,应采取降水或截水措施深层搅拌水泥土桩墙深层搅拌水泥土桩墙是用深层搅拌机就地将土和输入的水泥浆强制搅拌,形成连续搭接的水泥柱加固体的挡墙,其水泥土加固体的渗透系数不大于 10cm/s,能止水防渗,因此,这种围护墙属重力式挡墙,是利用其本身重量和刚度进行档土和防渗,具有双重作用。深层搅拌水泥土桩墙的优点是坑内无支撑,便于机械化快速挖土;具有档土、挡水的双重功能;一般比较经济且施工中无振动、无噪
9、音、污染少、挤土轻微。其缺点首先是位移相对较大,尤其在基坑长度大时,为此可采取中间加墩、起拱等措施以限制过大的位移;其次是厚度较大,只有在红线位置和周围环境允许时才能采用;不宜用于大于6 m 的深基坑。高压旋喷桩墙高压旋喷桩墙是利用高压经过旋转的喷嘴将水泥浆喷入土层与土体混合形成水泥柱状加固体的挡墙,用来档土和止水。高压旋喷桩墙的施工费用要高于深层搅拌水泥土桩墙,但其施工设备结构紧凑、体积小、机动性强,施工机具也不会对周围带来振动、噪音等公害,但施工中有大量泥浆排出,容易引起污染。对于地下水流速过大的地层、无填充物的岩溶地段、永冻土和对水泥有严重腐蚀的土质均不宜采用该法。钢板桩.钢板桩包括槽钢
10、钢板桩、热轧锁口钢板桩和型钢横档板等。槽钢钢板桩未一种简易的钢板桩围护墙,由槽钢正反扣搭接或并排组成。槽钢长 6-8 m,型号由计算确定.热轧锁口钢板桩常见的形式有U 形、L 形、一字形、H 形和组合型,常用的是 U 形钢板桩,适用于对周围环境要求不高的深5-8 m 的基坑。型钢横档板围护墙,也称桩板式支护结构,由工字钢(或H 形钢)桩和横档板(亦称衬板)组成,再加上围檩、支撑等形成一种支护体系。施工时先按一定间距打设工字钢或H 形钢桩,然后在开挖土方时边挖土边加设横档板,施工结束拔出工字钢或H 形钢桩。它的特点是横档板直接承受土压力和水压力.型钢横档板适用于土质较地下水位较低的地区。钢板桩的
11、优点是施工简便,可重复使用。灌注桩、人工挖孔桩。钻孔灌注桩一般为间隔排列,缝隙不大于 100 mm,因此,它不具备挡水功能,需另做挡水帷幕.其优点是施工无噪音、无振动、无挤土、刚度大,抗弯能力强,变形较小。它适用于基坑侧壁安全等级一、二、三级,坑深 715 m 的基坑工程,在软土地区多加设内支撑(或拉锚)。人工挖孔桩,即人工挖土成孔,多为大直径桩。它适用于土质较好地区,如土质松软、地下水位高时,需边挖土边施工衬圈,衬圈多为混凝土结构;在地下水位较高地区施工挖孔桩,还要注意挡水问题.地下连续墙。地下连续墙是基坑开挖之前,用特殊挖槽设备、在泥浆护壁之下开挖深槽,然后下钢筋笼浇筑混凝土形成的地下土中
12、的钢筋混凝土墙.常用的地下连续墙厚度为600 mm,800 mm,1000 mm,多用于-12 m 以下的深基坑。地下连续墙的优点是:施工时对周围环境影响小,能紧邻建(构)筑物等进行施工;刚4度大、整体性好,变形小,能用于深基坑;处理好接头能较好地抗渗止水;如用逆作法施工,可实现两墙合一,能降低成本.其缺点是:泥浆需妥善处理,否则影响环境;如单纯用作围护墙,则工程成本较高.地下连续墙适用于基坑侧壁安全等级一、二、三级者,在软土中悬臂式结构不宜大于5m。加筋水泥土桩法。加筋水泥土桩法(SMW 工法)是在水泥土搅拌桩内插入H 形钢,使之成为同时具有受力和抗渗两种功能的支护结构围护墙,如图1-1 所
13、示.基坑较大时也可加设支撑。加筋水泥土桩法施工机械应为三根搅拌轴的深层搅拌机,全断面搅拌,H 形钢靠自重可顺利下插至设计标高.加筋水泥土桩法围护墙的水泥掺入比约20%,因此,水泥土的强度较高,与 H 形钢黏结好,能共同作用。土钉墙。土钉墙(见图1-2)是一种边坡稳定式的支护,由密集的土钉群、被加固的原位土体、喷射的混凝土面层等组成。土钉墙的作用与被动起档土作用的上述围护墙不同,它是起主动嵌固作用,增加边坡的稳定性,使基坑开挖后坡面保持稳定。施工时,每挖深1.5 m左右,挂细钢筋网、喷射细石混凝土面层厚度50100 mm,然后钻孔插入钢筋(长 1015 m 左右,纵、横间距1。5 m1.5 左右
14、)加垫板并灌浆,依次进行直至坑底。土钉墙适用于基坑侧壁安全等级为二、三级的非软土场地,基坑深度不宜大于 12 m;当地下水位高于基坑底面时,应采取降水或截水措施.5逆作拱墙。当基坑平面形状适合时,可采取拱墙作为围护墙。拱墙有圆形闭合拱墙、椭圆形闭合拱墙和组合拱墙。对于组合拱墙,可将局部拱墙视为两铰拱。拱墙截面宜为 Z 字形,拱璧的上、下端宜加肋梁,当基坑较深,一道Z 字形拱墙不够时可由数道拱墙叠合组成,或沿拱墙高度设置数道肋梁,肋梁竖向间距不宜小于2。5 m,或不加设肋梁而加厚肋壁等。逆作拱墙的构造要求:拱墙轴线的矢跨比不宜小于1/8;圆形拱墙壁厚不宜小于400 mm,其他拱墙壁厚不宜小于 5
15、00 mm;混凝土强度不宜小于C25;拱墙水平方向应通长双面配筋,钢筋总配筋率不小于 0。7%.6拱墙在垂直方向应分道施工,每道施工高度视为土层直立高度而定,不宜超过2。5 m。待上道拱墙合拢且混凝去强度达到设计强度的70后,才可进行下道拱墙施工.上下两道拱墙的竖向施工缝应错开,错开距离不宜小于2 m,拱墙宜连续施工,每道拱墙施工时间不宜超过 36 h.逆作拱墙适用于基坑侧壁安全等级为三级者,不宜应用于淤泥和淤泥质土场地及基坑深度大于 12 m 者。当地下水位高于基坑底面时,应采取降水或截水措施。(3 3)深基坑支撑选型.深度超过 5 m 的基坑支撑,常用的有如下几种方法,见表1-3。表表 1
16、-31-3深基坑支撑方法深基坑支撑方法支撑名称适应范围在软弱土层中开挖较大、较法时档土护坡桩支撑开挖较大较深(6 m)基坑,邻近有建筑,不允许支撑有较大变形时支撑方法在开挖的基坑周围打板桩,在柱位置上打入暂设的钢柱,在基坑中挖土,每下挖 3-4 m,装上一层幅度很宽的构架式横撑,挖土在钢构架网格中进行在开挖基坑的周围,用钻机钻孔,现场灌注钢筋混凝土桩,待到达强度,在中间用机械或人工挖土,下挖 1 m 左右,装上横撑,在桩背面已挖沟槽内拉上锚杆,并将它固定在已预先灌注的锚桩上拉紧,然后继续挖土至设计深度,在桩中间土方挖成向外拱形。使其起土拱作用,如邻近有建筑物,不能设置锚拉杆,则采取加密桩距加大
17、桩径处理档土护坡桩支撑与锚杆结合支撑大型较深基坑开挖,邻近有高层建筑物,不允许支撑有较大变形时在开挖基坑的周围钻孔,浇筑钢筋混凝土灌注桩,达到强度,在柱中间沿桩垂直挖土,挖到一定深度,安上横撑,每隔一定距离向桩背面斜下方用锚杆钻机打孔,在孔内放钢机锚杆,用水泥压力灌浆,达到强度后,拉紧固定,在桩中间进行挖土直至设计深度.如设两层锚杆,可挖一层土,装设一层锚杆地下连续墙支护开挖较大、较深,周围有建筑物、公路的基坑,作为复合结构的一部分,或用于高层建筑的逆作法施工,作为结构的地下外墙地下连续墙锚杆支护开挖较大、较深(10 m)基坑,周围有高层建筑物,不允许支护有较大变形,采用机在开挖的基槽周围,先
18、建造地下连续墙,待混凝土到达强度后,在连续墙中间用机械或人工挖土,直至要求深度。当跨度、深度不大时,连续墙刚度能满足要求,可不设内部支撑。用于高层建筑地下室逆作法施工,每下挖一层,把下一层梁板、柱浇筑完成,以此作为连续墙的水平框架支撑,如此循环作业,直到地下室的底层全部挖完土,浇筑完成在开挖的基槽周围,先建造地下连续墙,在墙中间用机械开挖土方至锚杆部位,用锚杆钻机在要求位置锚孔,放入锚杆,进行灌浆,待达到设计强度,装上锚杆,然后继续下挖至设计深度,如设有 2-3 层锚杆,每挖一层装一层锚杆,采用快凝砂钢构架支护深基坑,而不能用一般支护方械挖土,不允许内部设支撑时浆灌浆板桩中央横面支撑开挖较大、
19、较深基坑,板桩刚度不够,有不允许设置过多支撑时在基坑周围先打板桩灌注钢筋混凝土护坡桩,然后在内侧放坡,挖中央部分土方到坑底,先施工中央部分框架至地面,然后再利用此结构作支承,向板桩支水平横顶梁,再挖土放坡的土方,每挖一层、支一层横顶梁,直至坑底,最后建造靠近板桩部分的结构在基坑周围先打板桩或灌注护坡桩,在内侧放坡开挖中央部7板中央斜面支撑开挖较大、较深基坑,板桩刚度不够,坑内又不允许设置过多支撑时分土方至坑底,并先灌注好中央部分基础,再从这个基础向板桩上方支斜顶梁,然后再把放坡的土方逐层挖除运出,每挖去一层支一道斜顶撑,直至设计深度,最后建靠近板桩部分地下结构分层板桩支撑开挖较大、较深基坑,当
20、主体与群房基础标高不等而又无重型板桩时在开挖裙房基础时,周围先打钢筋混凝土板桩或钢板支护,然后在内侧普遍挖土至裙房基础底标高;再中央主体结构基础四周打二级钢筋混凝土板桩或钢板桩,挖主体结构基础土方,施工主体结构至地面;最后施工裙房基础或边继续向上施工主体结构边分段施工裙房基础对于排桩、板墙式支护结构,当基坑深度较大时,为使围护墙受力合理和受力后变形控制在一定范围内,需沿围护墙竖向增设支承点,以减小跨度。当在坑内对围护墙加设支承称为内支撑,当在坑外对围护墙设拉支承,则称为拉锚(土锚)。内支撑受力合理、安全可靠、易于控制围护墙的变形,但内支撑的设置给基坑内挖土和地下室结构的支模和浇筑带来不便,需通
21、过换撑加以解决。对于土锚拉结围护墙,坑内施工无任何阻碍,但位于软土地区土锚的变形较难控制,且土锚有一定长度,在建筑物密集地区受红线的限制,需专门申请。一般情况下,在土质好的地区,如具备锚杆施工设备和技术,应发展土锚;在软土地区为便于控制围护墙的变形,应以内支撑为主。支护结构的内支撑体系包括腰梁或冠梁(围檩)、支撑和立柱。腰梁固定在围护墙上,将围护承受的侧压力传给支撑(纵、横两个方向)。支撑是受压构件,长度超过一定限度时稳定性不好,因此,中间需加设立柱,立柱下端需稳固,一般插入工程桩内,无法对准工程桩时,应另外专门设置桩(灌注桩).内支撑按材料分为钢支撑和混凝土(钢筋混凝土)支撑.钢支撑。常用的
22、是钢管支撑和型钢支撑两种.钢管支撑多用60 钢管,有多种壁厚可供选择,壁厚大者承载力高。钢支撑的优点是安装和拆除方便、速度快,能尽快发挥支撑的作用。其缺点是整体刚度相对较弱。混凝土(钢筋混凝土)支撑。随着挖土的加深,混凝土(钢筋混凝土)支撑按设计规定的位置现场支模浇筑而成。混凝土(钢筋混凝土)支撑的混凝土强度等级多为 C30,截面尺寸经计算确定。其优点是:形状多样,可浇筑成直线、曲线构件,并可根据基坑平面形状浇筑成型;整体刚度大,安全可靠,可使围护墙变形小,可方便地变化构件的截面和配筋,以适应其内力的变化。其缺点是:支撑成型和发挥作用时间长,使围护墙内因时间效应而产生的变形增大;属一次性的,不
23、能重复使用;拆除相对困难,如用人工拆除,时间较长,劳动强度大,如用控制爆破拆除,有时受周围环境限制.3 3、质量检测、质量检测支护结构施工及使用的原材料及半成品应遵照有关施工验收标准进行检验。对基坑侧壁安全等级为一级或对构件质量有怀疑的安全等级为二级和三级的支护结构应进行质量检测。质量检测工作结束后应提交包括下列内容的质量检测报告:检测点分布图;检测方法和仪器设备型号;资料整理及分析方法;结论及处理意见。(二)构造要求(二)构造要求81 1、排、排桩桩悬臂式排桩结构桩径不宜小于 600 mm,桩间距应根据排桩受力及桩间土稳定条件确定。排桩顶部应设钢筋混凝土冠梁连接,冠梁跨度(水平方向)不宜小于
24、桩径,冠梁高度(竖直方向)不宜小于 400 mm.排桩与桩顶冠梁的混凝土强度等级宜大于C20;当冠梁作为联系梁时可按构造配筋。基坑开挖后,排桩的桩间土防护可采用钢丝网混凝土护面、砌砖等处理方法,当桩间渗水时,应在护面设泄水孔。当基坑面子实际地下水位以上且土质较好,暴露时间较短时可不对桩间土进行防护处理。2、地下连续墙地下连续墙悬臂式现浇钢筋混凝土地下连续墙厚度不宜小于 600 mm,地下连续墙顶部应设置钢筋混凝土冠梁,冠梁宽度不宜小于连续墙厚度,高度不宜小于400 mm.水下灌注混凝土地下连续墙,混凝土强度等级应大于 C20,地下连续墙作为地下室外墙时还应满足抗渗要求.地下连续墙的受力钢筋应采
25、用级或级钢筋,直径不宜小于 20 mm.构造钢筋宜采用级钢筋,直径不宜小于16 mm.净保护层不宜小于 70 mm,构造筋间距宜为 200-300 mm。地下连续墙墙段之间的连接接头形式,在墙段间对整体刚度或防渗有特殊要求时,应采用刚性、半刚性连接接头.地下连续墙与地下室结构的钢筋连接可采用在地下连续墙内预埋钢筋、接驳器、钢板等,预埋钢筋宜采用级高级,连接钢筋直径大于20 mm 时,宜采用接驳器连接。3 3、水泥土墙、水泥土墙水泥土墙采用格栅布置时,水泥土的置换率对于淤泥不宜小于 0。8,淤泥质土不宜小于 0.6;格栅长宽比不宜大于2。水泥土桩与桩之间的搭接宽度应根据挡土及截水要求确定,应考虑
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