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谈深基坑支护施工技术及安全管理

         摘要:文章通过施工实例,浅谈深基坑支护施工技术及安全管理,以及在施工过程中要注意问题,以供参考。 

  关键词:深基坑支护施工技术 质量控制 安全管理 要注意问题 总结体会 

  1、 前言 

  深基坑开挖支护施工技术是建设部近年大力推广应用的新的地基施工技术,其在现代化标志性高层建筑的应用非常广泛。如何实施一个经济安全的支护方案,一直是人们极为关注的课题。 

  2 工程概况 

  某建筑工程首层平面呈长方形布置,长126.40m、宽39.7m~44.7m,总建筑物面积19801m2,建筑层数为地上三层(局部四层),地下一层。地下室面积为5363m2,周长约340m,底板标高为-3.5m~-3.7m,底板厚度为400mm,基坑开挖深度为4.0m~4.2m。 

  该商场位于市中心繁华地段,四周交通便利,东、南面街道较窄,建筑红线距离建筑物最小处仅有10m,西、北面为车流量较大的主要交通干道,人员活动频繁,而且四周管线密布,尤其是光纤电缆和市政排水渠相距较近。地下水源丰富,地下水位较高,离地面0.8m~1.2m。 

  由于该工程工况复杂,受地理环境影响大,基坑开挖不可能采用放坡施工方法。为确保基坑周围建筑物、地下管线、道路等的安全,决定采用钻孔灌注桩作挡土、水泥搅拌桩止水的支护方案(如图1、图2所示)。 

  2 地质概况 

  本场地古地貌属水道的漫滩或阶地,土层自上而下分别是:①素填土层,1.8m~3.7m,呈松散状态,承载力特征值fak=50kPa;②粉土,1.7~1.9m,稠密,fak= 80kPa;③淤泥质粘土,2.5~5.40m,饱和,流塑,fak= 50kPa;④粘土,1.0~3.6m,可塑,局部软塑,fak= 120kPa;⑤粉土,0.8~4.6m,饱和,稍密,fak= 150kPa;⑥砾砂,0.7~2.5m,饱和,松散,fak= 150kPa;⑦粉质粘土,1.0~6.3m,可塑~硬塑,fak=250~350 kPa。 

  3 施工工艺 

  3.1钻孔灌注桩施工 

  (1)钻机就位前,在已平整场地内铺好枕木,并用水平尺校正,保证钻机平稳、牢固。在桩位埋设6~8mm厚钢板护筒,内径比孔口大100~200mm,埋深1~1.5mm,同时挖好基坑,排泥槽,泥浆池等。 

  (2)成孔采用循环工艺,钻进时取清水钻孔,自然送浆护壁或加入红粘土或膨润土泥浆护壁,泥浆密度为1.3t/m3。 

  (3)钻进时应根据土层情况加压,开始应用轻压力,慢转速,逐步转入正常,按钻具自重强加压,不超过10KN,在松软土层中钻进,应根据泥浆补给情况控制钻进速度。 

  (4)采用单机跳钻方法 

  (5)桩孔钻完后,应用空气压缩机清孔,也可用泥浆置换方法清孔。 

  (6)清孔量孔径后,用吊车安放钢筋笼,进行隐蔽验收,合格后安放导管,然后灌注水下混凝土。灌注时,导管底至孔底的距离宜为300mm~500mm,并使用导管一次埋入混凝土面以下0.8m以上,在以后的浇筑中,导管宜为2~6m。 

  (7)浇筑至桩顶设计标高后,在桩顶预留4φ14插筋,L=1150mm,锚入桩长度为600mm。 

  (8)转入下一根桩施工。 

  3.2水泥搅拌桩施工 

  水泥搅拌桩是采用水泥作固化剂,通过特制的深层搅拌机械,将喷出的水泥浆固化剂与地基土进行原位强制拌和形成水泥土。利用在水泥与软土间产生的一系列物理—化学反应,使软土硬化成整体性的具有一定强度的挡土防渗墙。 

  (1)施工工艺:定桩位→钻机对位→搅拌钻→制备固化剂浆液→喷浆搅拌提升→重复搅拌喷浆→至桩顶标高→转入下一根桩施工 

  搅拌桩施工完成后,将钻孔桩顶上的浮浆凿除并清洗桩顶,然后在钻孔桩顶设置C25钢筋混凝土冠梁900×400,以增加挡土墙的整体性(见图3)。 

  4 施工及安全控制 

  4.1钻孔桩施工 

  (1)认真埋设护筒。埋设时应用十字架方法对准测量标定的桩位中心,使其偏差不小于0.05m。 

  (2)桩机定位准确。桩机基本就位后,利用钻头与护筒内壁之间的孔隙大小来微微移动,调整桩机位置直到钻头中心与桩位中心重合为止,定好位的桩机必须用木楔将滚筒固定,最后用经纬仪进行观测,确认钻头中心与桩中心的偏差不大于0.05m方可开孔。 

  (3)控制泥浆密度。钻孔过程中,要用泥浆护壁、泥浆密度应适宜,一般以下1.2~1.5为好,视地质情况而定。在粘土层中,泵入泥浆可稀些,必要时可加清水,取1.2左右。而在砂砾层中,泥浆密度要控制在1.5左右,否则极易出现坍孔事故。 

  (4)必须作清孔验收。现场派专人做好成孔清孔验收工作,以确保桩身质量。 

  (5)钢筋笼安放控制。由于钢筋笼采局部加强配筋设计(见图4),安放时,必须由专人指挥,确保受力钢筋位置安放准确,同时要控制好钢筋笼标高和垂直度。 

  (6)控制水下混凝土的标号、坍落度、水泥用量不小于360kg/m3,用中砂、砂率宜控制40%~45%,粗骨料最大粒径≤40mm,坍落度180mm~220mm。 

  (7)控制导管与钢筋应保持100mm距离。 

  4.2搅拌桩施工 

  (1)桩位、轴线控制。在搅拌桩轴线上每20m设控制桩一组,桩组间用钢卷尺每隔350mm标定出桩位,同时在桩机前每5m设控制桩一组,校核施工桩位。用经纬仪在桩机一侧放出一条与桩轴线平行的细线,控制成桩轴线,桩机的侧移距均以该细线为标准。 

  (2)垂直度控制。平整场地,桩机行走路线范围内的地面高差不大于100mm,以利于调整垂直度。施工前用经纬仪调整桩机垂直度,在滑道架上下10m距离处用细绳各系一个十字形叉丝,使两叉丝中点连线处于同一垂线上,挂一垂求,在后续单桩施工中用垂球控制桩机的垂直度。   (3)进场的R42.5普通硅酸盐水泥必须具备出厂质量合格证检验单,并对水泥的质量进行复检,认定合格后方可使用。 

  (4)水泥浆液应严格按确定的配合比拌制,水灰比为0.5~0.6,水泥量为60kg/m。水泥浆液在搅拌筒内不断搅拌,浆液不得离析,且每次搅拌时间不得小于3min,水泥用量要准确,使用磅秤进行计算,喷浆时不出现断浆现象,输浆管道不堵塞。 

  (5)相邻两次加固时间不得超过24h,若间歇时间太长应采取措施,可在下一根桩施工时增加水泥用量1%。 

  (6)为防止断桩和缺浆,搅拌桩下沉到停浆点以下0.5m,待恢复供浆时再喷浆提升,停机超过3h,则重新清洗一次输浆管,确保输浆畅通,保证喷浆均匀。 

  (7)搅拌桩完工后28d,可开挖土方,基坑开挖时控制地面堆载不得超过10kN/m2,离桩800mm以内土方采用人工挖除,同时基坑底标高以上300mm,土方也采用人工开挖,以防止发生断桩和扰动淤泥,保证支护桩的质量,施工期间作好基坑外侧地面排水和基坑内集水、排水工作。 

  5 质量检测 

  (1)抽芯检测。对比孔桩和搅拌桩进行抽芯检测,取芯位置在单桩中心,检验结果表明,单桩长度、强度、水泥土的均匀程度,桩间搭接均满足要求。 

  (2)现场水泥土的抗压强度,渗透系数检验。试验结果表明,水泥土28d无侧限抗压强度均超过3.0MPa,抗渗试块28d,渗透系数均小于A×10 cm/s 。 

  (3)开挖后质量检验。开挖后对防渗墙进行质量检验时,墙面无渗漏且垂直整齐,无明显的贯通裂缝,坑底无渗漏,无塑性隆起。施工期间,用精密经纬仪对墙顶水平位移及沉降进行监测测量,沿墙顶每隔10m设一监测点,每天测两次,直至地下室施工完毕,其水平位移及沉降变化不明显。由此可见该基坑支护方案安全可靠,也取得良好效益,达到了钻孔桩和搅拌桩在本工程中应用的目的。 

  6、深基坑支护工程施工过程安全监测 

  由于深基坑施工具有一定危险的施工作业,在日常的施工安全检查和监督中,必须严格执行JGJ59-99《建筑施工安全检查标准》进行检查和监督。对于深基坑来说,必须做好基坑变形监测的工作。为确保基坑支护结构和周边建筑物、道路、管线的安全,在基坑开挖、支护、机构施工过程的各个阶段,主要监测项目包括边坡位移、周边管线、周边建筑物、道路、市政设施、桩的钢筋应力等,应根据各个施工阶段特点进行动态同步监测,护坡桩施工、土方开挖期间,监测频率为1次/2d,土方开挖、支护完成后监测频率为1~2次/d;支护完成后15d内未出现大的异常变化,监测停止。根据每日监测情况,及时对基坑开挖的速度和深度等进行调整,使得深基坑施工在监控信息指导下正确、合理地进行,保证基坑的安全。 

  7 总结及体会 

  上述工程深基坑施工采取了合理的技术措施和严格的施工安全管理,在施工中取得了很好的效果,保证了深基坑施工的顺利完成和周边环境的正常工作秩序,未对周边环境造成影响。经相关权威部门检验,达至优良。 

  参考文献: 

  [1] 徐帮学,深基坑支护工程设计施工技术标准规范实施手册,2003 

  [2] JGJ59-99,建筑施工安全检查标准

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