第三节 基坑支护
一、土钉墙
1.示意图和现场照片
土钉墙施工示意图和现场照片分别见图1-11和图1-12。
图1-11 土钉墙施工示意图
图1-12 土钉墙施工现场照片
2.注意事项
①成孔后应及时安插土钉主筋,立即注浆,防止塌孔。
②施工过程中,应注意保护定位控制桩、水准基点桩,防止碰撞产生位移。
3.施工做法详解
施工工艺流程:排水设施的设置→基坑开挖→边坡处理→设置土钉→钻孔→插入土钉钢筋→注浆→铺钢筋网→喷射面层→土钉现场测试。
(1)排水设施的设置
①水是土钉支护结构最为敏感的问题,不但要在施工前做好降排水工作,还要充分考虑土钉支护结构工作期间地表水及地下水的处理,设置排水构造措施。
②基坑四周地表应加以修整并构筑明沟排水和水泥砂浆或混凝土地面,严防地表水向下渗流。
③基坑边有透水层或渗水土层时,混凝土面层上要做泄水孔,按间距1.5~2.0m均布插设长0.4~0.6m、直径40mm的塑料排水管,外管口略向下倾斜。
④为了排除积聚在基坑内的渗水和雨水,应在坑底设置排水沟和集水井。排水沟应离开坡脚0.5~1.0m,严防冲刷坡脚。排水沟和集水井宜采用砖砌并用砂浆抹面以防止渗漏。坑内积水应及时排除。
(2)基坑开挖
①基坑要按设计要求严格分层、分段开挖,在完成上一层作业面土钉与喷射混凝土面达到设计强度的70%以前,不得进行下一层土层的开挖。每层开挖最大深度取决于在支护投入工作前土壁可以自稳而不发生滑移破坏的能力,实际工程中常取基坑每层挖深与土钉竖向间距相等。每层开挖的水平分段也取决于土壁自稳能力,且与支护施工流程相互衔接,一般多为10~20m长。当基坑面积较大时,允许在距离基坑四周边坡8~10m的基坑中部自由开挖,但应注意与分层作业区的开挖相协调。
②挖土要选用对坡面土体扰动小的挖土设备和方法,严禁边壁出现超挖或造成边壁土体松动。坡面经机械开挖后要采用小型机械或人工进行切削清坡,以使坡度与坡面平整度达到设计要求。
(3)边坡处理
为防止基坑边坡的裸露土体塌陷,对于易塌的土体可采取下列措施:
①对修整后的边坡,立即喷上一层薄的混凝土,强度等级不宜低于C20,凝结后再进行钻孔;
②在作业面上先构筑钢筋网喷射混凝土面层,钢筋保护层厚度不宜小于20mm,面层厚度不宜小于80mm,而后进行钻孔和设置土钉;
③在水平方向上分小段间隔开挖;
④先将作业深度上的边壁做成斜坡,待钻孔并设置土钉后再清坡;
⑤在开挖前,沿开挖面垂直击入钢筋或钢管,或注浆加固土体。
(4)设置土钉
①若土层地质条件较差时,在每步开挖后应尽快做好面层,即对修整后的边壁立即喷上一层薄混凝土或砂浆;若土质较好的话,可省去该道面层。
②土钉设置通常做法是先在土体上成孔,然后置入土钉钢筋并沿全长注浆,也可以是采用专门设备将土钉钢筋击入土体。
(5)钻孔
①钻孔前应根据设计要求定出孔位并做出标记和编号,钻孔时要保证位置正确(上下左右及角度),防止高低参差不齐和相互交错。
②钻进时要比设计深度多钻进100~200mm,以防止孔深不够。
③采用的机具应符合土层的特点,满足设计要求,在进钻和抽钻杆过程中不得引起土体塌孔。在易塌孔的土体中钻孔时宜采用套管成孔或挤压成孔。
(6)插入土钉钢筋
插入土钉钢筋前要进行清孔检查,若孔中出现局部渗水、塌孔或掉落松土,应立即处理。土钉钢筋置入孔中前,要先在钢筋上安装对中定位支架,以保证钢筋处于孔位中心且注浆后其保护层厚度不小于25mm。支架沿钉长的间距可为2~3m左右,支架可为金属或塑料件,以不妨碍浆体自由流动为宜。
(7)注浆
①注浆材料宜选用水泥浆、水泥砂浆。注浆用水泥砂浆的水灰比不宜超过0.4~0.45,当用水泥净浆时水灰比不宜超过0.45~0.5,并宜加入适量的速凝剂等外加剂以促进早凝和控制泌水。
②一般可采用重力、低压(0.4~0.6MPa)或高压(1~2MPa)注浆,水平孔应采用低压或高压注浆。压力注浆时应在孔口或规定位置设置止浆塞,注满后保持压力3~5min。重力注浆以满孔为止,但在浆体初凝前需补浆1~2次。
③对于向下倾角的土钉,注浆采用重力或低压注浆时宜采用底部注装方式,注浆导管底端应插至距孔底250~500mm处,在注浆同时将导管匀速缓慢地撤出。注浆过程中注浆导管口应始终埋在浆体表面以下,以保证孔中气体能全部逸出。
④注浆时要采取必要的排气措施。对于水平土钉的钻孔,应用孔口部压力注浆或分段压力注浆,此时需配排气管并与土钉钢筋绑扎牢固,在注浆前与土钉钢筋同时送入孔中。
⑤向孔内注入浆体的充盈系数必须大于1。每次向孔内注浆时,宜预先计算所需的浆体体积并根据注浆泵的冲程数计算出实际向孔内注入的浆体体积,以确认实际注浆量超过孔内容积。
⑥注浆材料应拌和均匀,随拌随用,一次拌和的水泥浆、水泥砂浆应在初凝前用完。
⑦注浆前应将孔内残留或松动的杂土清除干净。注浆开始或中途停止超过30min时,应用水或稀水泥浆润滑注浆泵及其管路。
⑧为提高土钉抗拔能力,还可采用二次注浆工艺。
(8)铺钢筋网
①在喷混凝土之前,先按设计要求绑扎、固定钢筋网。面层内钢筋网片应牢固固定在边壁上并符合设计规定的保护层厚度要求。钢筋网片可用插入土中的钢筋固定,但在喷射混凝土时不应出现振动。
②钢筋网片可焊接或绑扎而成,网格允许偏差为±10mm。铺设钢筋网时每边的搭接长度应不小于一个网格边长或300mm,如为搭接焊则单面焊接长度不小于网片钢筋直径的10倍。网片与坡面间隙不小于20mm。
③土钉与面层钢筋网的连接可通过垫片、螺帽及土钉端部螺纹杆固定。垫片钢板厚8~10mm,尺寸为(200mm×200mm)~(300mm×300mm)。垫板下空隙需先用高强水泥砂浆填实,待砂浆达到一定强度后方可旋紧螺帽以固定土钉。土钉钢筋也可通过井字加强钢筋直接焊接在钢筋网上等措施。
④当面层厚度大于120mm时宜采用双层钢筋网,第二层钢筋网应在第一层钢筋网被混凝土覆盖后铺设。
(9)喷射面层
①喷射混凝土的配合比应通过试验确定,粗骨料最大粒径不宜大于12mm,水灰比不宜大于0.45,并应通过外加剂来调节所需早强时间。当采用干法施工时,应事先对操作人员进行技术考核,以保证喷射混凝土的水灰比和质量达到设计要求。
②喷射混凝土前,应对机械设备、风、水管路和电路进行全面检查和试运转。
为保证喷射混凝土厚度达到均匀的设计值,可在边壁上隔一定距离打入垂直短钢筋段作为厚度标志。喷射混凝土的射距宜保持在0.6~1.0m范围内,并使射流垂直于壁面。在有钢筋的部位可先喷钢筋的后方以防止钢筋背面出现空隙。喷射混凝土的路线可从壁面开挖层底部逐渐向上进行,但底部钢筋网搭接长度范围以内先不喷混凝土,待与下层钢筋网搭接绑扎之后再与下层壁面同时喷射混凝土。混凝土面接缝部分做成45°角斜面搭接。当设计层厚度超过100mm时,混凝土应分两次喷射,一次喷射厚度不宜小于40mm,且接缝错开。混凝土接缝在继续喷射混凝土之前应清除浮浆碎屑,并喷少量水润湿。
③面层喷射混凝土终凝后2h应喷水养护,养护时间宜在3~7d,养护视当地环境条件可采用喷水、覆盖浇水或喷涂养护剂等方法。
④喷射混凝土强度可用边长为100mm的立方体试块进行测定。制作试块时,将试模底面紧贴边壁,从侧向喷入混凝土,每批至少留取3组(每组3块)试件。
(10)土钉现场测试
土钉的施工监测应包括如下内容。
①支护位移、沉降的观测;地表开裂状态(位置、缝宽)的观察;附近建筑物和重要管线等设施的变形测量和裂缝宽度观测;基坑渗、漏水和基坑内外地下水位的变化。
②在支护施工阶段,每天监测不少于1~2次;在支护施工完成后、变形趋于稳定的情况下每天1次。监测过程应持续至整个基坑回填结束为止。
③观测点的设置:每个基坑观测点的总数不宜少于3个,间距不宜大于30m。其位置应选在变形量最大或局部条件最为不利的地段。观测仪器宜用精密水准仪和精密经纬仪。
④当基坑附近有重要建筑物等设施时,也应在相应位置设置观测点,在可能的情况下,宜同时测定基坑边壁不同深度位置处的水平位移,以及地表距基坑边壁不同距离处的沉降。
⑤应特别加强雨天和雨后的监测,以及对各种可能危及支护安全的水害来源(如场地周围生产、生活用水,上下水管、贮水池罐、化粪池漏水,人工井点降水的排水,因开挖后土体变形造成管道漏水等)进行观察。
4.施工总结
①成孔:孔径、孔深要保证,孔中杂物、碎土块及泥浆要清除干净。
②推送土钉主筋就位:土钉主筋应位于钻孔中心轴上,并保证推送过程中的钻孔壁不损坏,孔中无碎土泥浆堵塞。
③喷射混凝土:保证正确的配合比、水灰比及外加剂掺量比,并按实际操作规程进行养护。
④注浆:土钉一般采用压力注浆,注浆时一定要注满整个钉孔,以免减弱土钉的作用,影响土钉墙的稳定性。
⑤施工应合理安排施工顺序,夜间作业应有足够的照明设备,防止砂浆配合比不准确。
二、砖砌挡土墙
1.示意图和现场照片
砖砌挡土墙示意图和现场照片分别见图1-13和图1-14。
图1-13 砖砌挡土墙示意图
图1-14 砖砌挡土墙现场照片
2.注意事项
①砌筑顺序以分层进行为原则。底层极为重要,它是以上各层的基石,若底层质量不符合要求,则要影响以上各层,所以应分层砌筑。
②相邻挡土墙高差较大时应先砌筑高墙段。挡土墙每天连续砌筑高度不宜超过1.2m。砌筑中墙体不得移位变形。
③砌筑挡土墙应保证砌体宽(厚)度符合设计要求,砌筑中应经常校正挂线位置。
3.施工做法详解
施工工艺流程:基础测量放线→基坑开挖→砂浆拌制→扩展基础浇筑。
(1)基础测量放线
根据设计图纸,按围墙中线、高程点测放挡土墙的平面位置和纵段高程,精确测定挡土墙基座主轴线和起讫点、伸缩缝位置,每端的衔接是否顺直,并按施工放样的实际需要增补挡土墙各点的地面高程,并设置施工水准点,在基础表面上弹出轴线及墙身线。
(2)基坑开挖
①挡土墙基坑采用挖掘机开挖,人工配合挖掘机刷底。基础的部位尺寸、形状埋置深度均按设计要求进行施工。当基础开挖后若发现与设计情况有出入时,应按实际情况调整设计,并向有关部门汇报。
②基础开挖为明挖基坑,在松软地层或陡坡基层地段开挖时,基坑不宜全段贯通,而应采用跳槽办法开挖,以防止上部失稳。当基地土质为碎石土、砂砾土、黏性土等时,将其整平夯实。
③基坑用挖掘机开挖时,应有专人指挥,在开挖过程中不得超挖,避免扰动基底原状土。
④基坑刷底时要预留10%的反坡(即内高外低),预留坡底的目的是防止墙内土的加压力引起挡土墙向外滑动。
⑤开挖基坑的土方,在场地有条件堆放时,一定要留足回填土应用的好土;多余的土方应一次在运走,避免二次倒运。
⑥在基槽边弃土时,应保证边坡稳定。当土质好时,槽边的基土应距基槽上口边缘1.2m以外,高度不得超过1.5m。
(3)砂浆拌制
①砂浆宜采用机械搅拌,投料顺序应先倒砂、水泥,最后加水。搅拌时间宜为3~5min,且不得少于90s。砂浆稠度应控制在50~70mm。
②砂浆配制应采用质量比,砂浆应随拌随用,保持适宜的稠度,一般宜在3~4h使用完毕,当气温超过30℃时,宜在2~3h使用完毕。发生离析、泌水的砂浆,砌筑前应重新拌和,已凝结的砂浆不得使用。
③为改善水泥砂浆的和易性,可掺入无机塑化剂或微沫剂等有机塑化剂,其参量应通过试验确定。
④砂浆试块:每工作台班需制作立方体试块两组(6块),如砂浆配合比变化时,应相应制作试块。
(4)扩展基础浇筑
①开挖基槽及基础后检查基底尺寸及标高,报请监理工程师验收,浇筑前要检查基坑底预留坡度是否为10%(即内低外高),预留坡度的作用是防止墙内土的挤压力引起墙体向外滑动,验收合格后方可浇筑垫层。
②进行放线扩展基础,支模前放出基础底边线和顶边线之间挂线控制挡土墙的坡度。
③支模:采用15mm覆膜光面多层模板,操作时按从下到上边校正边加固,保证施工位置平整不漏浆。
④浇筑:浇筑时用振动棒振捣,防止出现蜂窝、麻面等影响质量和观感的现象。每个10~15m设置一道变形缝,变形缝用30mm聚苯乙烯板隔离,要求隔离必须完整彻底不得有缝隙,以保证挡土墙各段完全分离。
4.施工总结
①砌筑挡土墙外露面应留深10~20mm勾槽缝,按设计要求勾缝。
②预埋泄水管用位置准确,泄水孔每隔2m设置一个,渗水处适当加密,上下排泄水孔应交错位置。
③泄水孔向外横坡为3%,最底层泄水管距地面高度为30cm。进水口填级配碎石反滤层进行处理。
三、地下连续墙
1.示意图和现场照片
地下连续墙施工示意图和现场照片见图1-15和图1-16。
图1-15 地下连续墙施工示意图
图1-16 地下连续墙施工现场照片
2.注意事项
①钢筋笼制作、运输和吊放过程中,应采取技术措施,防止变形。吊放入槽时,不得擦伤槽壁。
②挖槽完毕应尽快清槽、换装、下钢筋笼,并在4h之内灌注混凝土,在灌注过程中,应固定钢筋笼和导管位置,并采取措施防止泥浆污染。
③注意保护外露的主筋和预埋件不受损坏。
④施工过程中,应注意保护现场的轴线桩和水准基点桩,不变形、不位移。
3.施工做法详解
施工工艺流程:导墙设置→槽段开挖→泥浆的配置和使用→清槽→钢筋笼制作及安放→水下浇筑混凝土→接头施工。
(1)导墙设置
①在槽段开挖前,沿连续墙纵向轴线位置构筑导墙,导墙可采用现浇或预制工具式钢筋混凝土导墙,也可采用钢质导墙。
②导墙深度一般为1~2m,其顶面略高于地面100~200mm,以防止地表水流入导沟。导墙的厚度一般为100~200mm,内墙面应垂直,内壁净距应为连续墙设计厚度加施工余量(一般为40~60mm)。墙面与纵轴线距离的允许偏差为±10mm,内外导墙间距允许偏差±5mm,导墙顶面应保持水平。
③导墙宜筑于密实的地层上,背侧应用黏性土回填并分层夯实,不得漏浆。每个槽段内的导墙应设一个溢浆孔。
④导墙顶面应高出地下水位1m以上,以保证槽内泥浆液面高于地下水位0.5m以上,且不低于导墙顶面0.3m。
⑤导墙混凝土强度应达70%以上方可拆模。拆模后,应立即在两片导墙间加支撑,其水平间距为2.0~2.5m,在导墙混凝土养护期间,严禁重型机械通过、停置或作业,以防导墙开裂或变形。
⑥采用预制导墙时,必须保证接头的连接质量。
(2)槽段开挖
①挖槽施工前,一般将地下连续墙划分为若干个单元槽段。每个单元槽段有若干个挖掘单元。在导墙顶面画好槽段的控制标记,如有封闭槽段时,必须采用两段式成槽,以免导致最后一个槽段无法钻进。一般普通钢筋混凝土地下连续墙工程挖掘单元长为6~8m,素混凝土止水帷幕工程挖掘单元长为3~4m。
②成槽前对成槽设备进行一次全面检查,各部件必须连接可靠,特别是钻头连接螺栓不得有松脱现象。
③为保证机械运行和工作平稳,轨道铺设应牢固可靠,道碴应铺填密实。轨道宽度允许误差为±5mm,轨道标高允许误差±10mm。连续墙钻机就位后应使机架平稳,并使悬挂中心点和槽段中心一线。钻机调好后,应用夹轨器固定牢靠。
④挖槽过程中,应保持槽内始终充满泥浆,以保持槽壁稳定。成槽时,依排渣和泥浆循环方式分为正循环和反循环。当采用砂泵排渣时,依砂泵是否潜入泥浆中,又分为泵举式和泵吸式。一般采用泵举式反循环方式排渣,操作简便,排泥效率高。但开始钻进须先用正循环方式,待潜水泵电机潜入泥浆中后,再改用反循环排泥。
⑤当遇到坚硬地层或遇到局部岩层无法钻进时,可辅以采用冲击钻将其破碎,用空气吸泥机或砂泵将土渣吸出地面;成槽时要随时掌握槽孔的垂直精度,应利用钻机的测斜装置经常观测偏斜情况,不断调整钻机操作,并利用纠偏装置来调整下钻偏斜。
⑥挖槽时应加强观测,当槽壁发生较严重的局部坍落时,应及时回填并妥善处理。槽段开挖结束后,应检查槽位、槽深、槽宽及槽壁垂直度等项目,合格后方可进行清槽换浆。在挖槽过程中应做好施工记录。
(3)泥浆的配制和使用
①泥浆必须经过充分搅拌,常用方法有:低速卧式搅拌机搅拌、螺旋桨式搅拌机搅拌、压缩空气搅拌、离心泵重复循环。泥浆搅拌后应在储浆池内静置24h以上。
②在施工过程中应加强检验和控制泥浆的性能,定时对泥浆性能进行测试,随时调泥浆配合比,做好泥浆质量检测记录。一般做法是:在新浆拌制后静止24h,测一次全项(含砂量除外);在成槽过程中,一般每进尺1~5m或每4h测一次泥浆密度和黏度。在成槽结束前测一次密度、黏度;浇灌混凝土前测一次密度。两次取样位置均应在槽底以上200mm处。失水量和pH值应在每槽孔的中部和底部各测一次。含砂量可根据实际情况测定,稳定性和胶体率一般在循环泥浆中不测定。
③通过沟槽循环或混凝土换置排出的泥浆,如重复使用,必须进行净化再生处理。一般采用重力沉降处理,它是利用泥浆和土渣的密度差,使土液沉淀,沉淀后的泥浆进入贮浆池,贮架池的容积一般为一个单元槽段挖掘量及泥浆槽总体积的2倍以上。沉淀池和贮浆池设在地上或地下均可,但要视现场条件和工艺要求合理配置。如采用原土渣浆循环时,应将高压水通过导管从钻头孔射出,不得将水直接注入槽孔中。
④在容易产生泥浆渗漏的土层施工时,应适当提高泥浆黏度和增加储备量,并备堵漏材料。如发生泥浆渗漏,应及时补浆和堵漏,使槽内泥浆保持正常。
(4)清槽
①当挖槽达到设计深度后,应停止钻进,仅使钻头空转,将槽底残留的土打成小颗粒,然后开启砂泵,利用反循环抽浆,持续吸渣10~15min,将槽底钻渣清除干净。也可用空气吸泥机进行清槽。
②当采用正循环清槽时,将钻头提高槽底100~200mm,空转并保持泥浆正常循环,以中速压入泥浆,把槽孔内的浮渣置换出来。
③对采用原土造浆的槽孔,成槽后可使钻头空转不进尺,同时射水,待排出泥浆密度降到1.1g/mm3左右,即认为清槽合格。但当清槽后至浇灌混凝土间隔时间较长时,为防止泥浆沉淀和保证槽壁稳定,应用符合要求的新泥浆将槽孔的泥浆全部置换出来。
④清理槽底和置换泥浆结束1h后,槽底沉渣厚度不得大于200mm;浇混凝土前槽底沉渣厚度不得大于300mm,槽内泥浆密度为1.1~1.25g/mm3、黏度为18~22s、含砂量应小于8%。
(5)钢筋笼制作及安放
①钢筋笼的加工制作,要求主筋净保护层为70~80mm。为防止在插入钢筋笼时擦伤槽面,并确保钢筋保护层厚度,宜在钢筋笼上设置定位钢筋环、混凝土垫块。纵向钢筋底端距槽底的距离应有100~200mm,当采用接头管时,水平钢筋的端部至接头管或混凝土及接头面应留有100~150mm间隙。纵向钢筋应布置在水平钢筋的内侧。为便于插入槽内,钢筋底端宜稍向内弯折。钢筋笼的内空尺寸,应比导管连接处的外径大100mm以上。
②为了保证钢筋笼的几何尺寸和相对位置准确,钢筋笼宜在制作平台上成型。钢筋笼每棱边(横向及竖向)钢筋的交点处应全部点焊,其余交点处采用交错点焊。对成型时临时绑扎的钢丝,宜将线头弯向钢筋笼内侧。为保证钢筋笼在安装过程中具有足够的刚度,除结构受力要求外,尚应考虑增设斜拉补强钢筋,将纵向钢筋形成骨架并加适当附加钢筋。斜拉筋与附加钢筋必须与设计主筋焊牢固。钢筋笼的接头当采用搭接时,为使接头能够承受吊入时的下段钢筋自重,部分接头应焊牢固。
③钢筋笼制作允许偏差值为:主筋间距为±10mm;箍筋间距为±20mm;钢筋笼厚度和宽度为±10mm;钢筋笼总长度为±50mm。
④钢筋笼吊放应使用起吊架,采用双索或四索起吊,以防起吊时间钢索的收紧力而引起钢筋笼变形。吊时要注意在起吊时不得拖拉钢筋笼,以免造成弯曲变形。为避免钢筋吊起后在空中摆动,应在钢筋笼下端系上溜绳,用人力加以控制。
⑤钢筋笼需要分段调入接长时,应注意不得使钢筋笼产生变形,下段钢筋笼入槽后,临时穿钢管搁置在导墙上,再焊接接长上段钢筋笼。钢筋笼吊入槽内吋,吊点中心必须对准槽段中心,竖直缓慢放至设计标高,再用吊筋穿管搁置在导墙上。如果钢筋笼不能顺利地插入槽内,应重新吊出,查明原因,采取相应措施加以解决,不得强行插入。
⑥所有用于内部结构连接的预埋件、预埋钢筋等,应与钢筋笼焊牢固。
(6)水下浇筑混凝土
①混凝土配合比应符合下列要求:混凝土的实际配置强度等级应比设计强度等级高一级;水泥用量不宜少于370kg/m3;水灰比不应大于0.6;坍落度宜为18~20cm,并应有一定的流动度保持率;坍落度降低至15cm的时间,一般不宜小于1h;扩散度宜为34~38cm;混凝土拌合物含砂率不小于45%;混凝土的初凝时间,应能满足混凝土浇灌和接头施工工艺要求,—般不宜低于3~4h。
②头管和钢筋就位后,应检查沉渣厚度并在4h以内浇灌混凝土。浇灌混凝土必须使用导管,其内径一般选用250mm,每节长度一般为2.0~2.5m。导管要求连接牢靠,接头用橡胶圈密封,防止漏水。导管接头若用法兰连接,应设锥形法兰罩,以防拔管时挂住钢筋。导管在使用前要注意认真检查和清理,使用后要立即将黏附在导管上的混凝土清除干净。
③在单元槽段较长时,应使用多根导管浇灌,导管内径与导管间距的关系一般是:导管内径为150mm、200mm、250mm时,其间距分别为2m、3m、4m,距槽段端部均不得超过1.5m。为防止泥浆卷入导管内,导管在混凝土内必须保持适宜的埋置深度,一般应控制在2~4m为宜。在任何情况下,不得小于1.5m或大于6m。
④导管下口与槽底的间距,以能放出隔水栓和混凝土为度,一般比栓长100~200mm。隔水栓应放在泥浆液面上。为防止粗骨料隔水栓,在浇筑混凝土前宜先灌入适量的水泥砂浆。隔水栓用钢丝吊住,待导管上口贮斗内混凝土的存量满足首次浇筑,导管底端能埋入混凝土中0.8~1.2m时,才能剪断钢丝,继续浇筑。
⑤混凝土浇筑应连续进行,槽内混凝土面上升速度一般不宜小于2m/h,中途不得间歇。当混凝土不能畅通时,应将导管上下提动,慢提快放,但不宜超过300mm。导管不能作横向移动。提升导管应避免碰挂钢筋笼。
⑥随着混凝土的上升,要适时提升和拆卸导管,导管底端埋入混凝土以下一般保持持2~4m。不宜大于6m,并不小于1m,严禁把导管底端提出混凝土面。
⑦在浇灌过程中应随时掌握混凝土浇灌量,应有专人每30min测量一次导管埋深和管外混凝土标高。测定应取三个以上测点,用平均值确定混凝土上升状况,以决定导管的提拔长度。
(7)接头施工
①连续墙各单元槽段间的接头形式,一般常用的为半圆形接头。方法是在未开挖一侧的槽段端部先放置接头管,后放入钢筋笼,浇灌混凝土,根据混凝土的凝结硬化速度,徐徐将接头管拔出,最后在浇灌段的端面形成半圆形的接合面,在浇筑下段混凝土前,应用特制的钢丝刷子沿接头处上下往复移动数次,刷去接头处的残留泥浆,以利新旧混凝土的结合。
②接头管一般用10mm厚钢板卷成。槽孔较深时,做成分节拼装式组合管,各单节长度为6m、4m、2m不等,便于根据槽深接成合适的长度。外径比槽孔宽度小,直径误差在3mm以内。接头管表面要求平整光滑,连接紧密可靠,一般采用承插式销接。各单节组装好后,要求上下垂直。
③接头管一般用起重机组装、吊放。吊放时要紧贴单元槽段的端部和对准槽段中心,保持接头管垂直并缓慢地插入槽内。下端放至槽底,上端固定在导墙或顶升架上。
④提拔接头管宜使用顶升架(或较大吨位吊车),顶升架上安装有大行程(1~2m)、起重量较大(50~100t)的液压千斤顶两台,配有专用高压油泵。
⑤提拔接头管必须掌握好混凝土的浇灌时间、浇灌高度,混凝土的凝固硬化速度,不失时机地提动和拔出,不能过早、过快和过迟、过缓。如过早、过快,则会造成混凝土塌落;过迟、过缓,则由于混凝土强度增长,摩擦阻力增大,造成提拔不动和埋管事故。一般宜在混凝土开始浇灌后2~3h即开始提动接头管,然后使管子回落。以后每隔15~20min提动一次,每次提起100~200mm,使管子在自重下回落,说明混凝土尚处于塑性状态。如管子不回落,管内又没有涌浆等异常现象,宜每隔20~30min拔出0.5~1.0m,如此重复。在混凝土浇灌结束后5~8h内将接头管全部拔出。
4.施工总结
①地下连续墙施工,应制定出切实可行的挖槽工艺方法、施工程序和操作规程,并严格执行。挖槽时,应加强检测,确保槽位、槽深、槽宽和垂直度等要求。遇有槽壁坍塌事故,应及时分析原因,妥善处理。
②钢筋笼加工尺寸,应考虑结构要求、单元槽段、接头形式、长度、加工场地、现场起吊能力等情况,采取整体式分节制作,同时应具有必要的刚度,以保证在吊放时不致变形或散架,一般应适当加设斜撑和横撑补强。钢筋笼的吊点位置、起吊方式和固定方法应符合设计和施工要求。在吊放钢筋笼时,应对准槽段中心并注意不要碰伤槽壁壁面,不能强行插入钢筋笼,以免造成槽壁坍塌。
③在施工过程中,应注意保证护壁泥浆的质量,彻底进行清底换浆,严格按规定灌注水下混凝土,以确保墙体混凝土的质量。
④槽底沉渣过厚:护壁泥浆不合格,或清底换浆不彻底,均可导致大量沉渣积聚于槽底,在灌注水下混凝土前,应测定沉渣厚度,符合设计要求后,才能灌注水下混凝土。
⑤槽孔偏斜:当出现槽孔偏斜时,应查明钻孔偏斜的位置和程度,对偏斜不大的槽孔,一般可在偏斜处吊住钻机,上下往复扫钻,使钻孔正直;对偏斜严重的钻孔,应回填砂与黏土混合物到偏孔处1m以上,待沉积密实后,再重复施钻。
四、内支撑
1.示意图和现场照片
内支撑示意图和现场施工照片分别见图1-17和图1-18。
图1-17 内支撑示意图
图1-18 内支撑现场施工照片
2.注意事项
①支撑安装就位后,不准撞砸焊接接头,不准在刚焊完的钢材上浇水。
②焊接时不准随意在焊缝外的母材上引弧。
③土方开挖应严格遵守“分层开挖”的原则,挖土和吊放施工材料时严禁碰撞钢支撑。
3.施工做法详解
施工工艺流程:型钢支撑加工→立柱、钢围囹施工→型钢支撑拼装→施加预顶力形成支撑体系→监测→支撑拆除。
(1)型钢支撑加工
①按设计图纸加工钢支撑。钢支撑连接必须满足等强度连接要求,应有节点构造图,接头宜设在跨度中央1/4~1/3范围内。焊接工艺和焊缝质量应符合国家现行标准《建筑钢结构焊接技术规程》(JGJ 81)的规定。
②焊接拼装按工艺一次进行,当有隐蔽焊接时,必须先施焊,经检验合格后方可覆盖。
③加工好的型钢支撑应在加工场所进行质量验收,并编号码放。
④钢支撑长度较长时,可分段加工制作,组装可采用法兰连接。
(2)立柱、钢围囹施工
①立柱通常由型钢组合而成。立柱施工采用机械钻孔至基底标高,孔内放置型钢立柱,经测量定位、固定后浇筑混凝土,使其底部形成型钢混凝土柱。施工时应保证型钢嵌固深度,确保立柱稳定。立柱施工应严格控制柱顶标高和轴线位置。
②围囹通常由型钢和钢缀板焊接而成。钢围囹通过牛腿固定到围护结构。牛腿与围护结构通过高强膨胀螺栓或预埋钢件焊接连接与钢围囹焊为一体。
③当支护结构为连续墙时可不设钢围囹,型钢直接支撑在连续墙预埋钢板上;当支撑在帽梁上时也可取消钢围囹。
(3)型钢支撑拼装
①待支护结构立柱、钢围囹施工验收完毕,并且土方开挖至设计支撑拼装高程,开始进行钢支撑拼装,采用吊车分段将钢支撑吊放至设计标高,并按照节点详图进行拼装。
②将钢支撑一端焊接在钢围囹上,另一端通过活接头顶在钢围囹上。
③钢支撑拼装组装时要求两端高程一致,水平方向不扭转,轴心成一直线。
(4)施加预顶力形成支撑体系
①施加预顶力应根据设计轴力选用液压油泵和千斤顶,油泵与千斤顶需经标定。
②支撑安装完毕后应及时检查各节点的连接状况,经确认符合要求后方可施加预顶力。
③钢支撑施加预顶力时应在支撑两侧同步对称分级加载,每级为设计值的10%,加载时应进行变形观测。如发现实际变形值超过设计变形值时,应立即停止加荷,与设计单位研究处理。
④钢支撑预顶锁定后,支撑端头与钢围囹或预埋钢板应焊接固定。
⑤为确保钢支撑整体稳定性,各支撑之间通常采用连接杆件连系,系杆可用小断面工字钢或槽钢组合而成,通过钢箍与支撑连接固定。
(5)监测
①钢支撑水平位移观测:主要适用经纬仪或全站仪,观测点埋设在同一支撑固定端与活端头处。
②钢支撑挠曲变形检测:包括水平挠曲变形和竖向挠曲变形,测点布设在端部及跨中,跨度较大的支撑杆件应适当增加测点。
③立柱竖向变形监测:测点布设在立柱顶部,使用水准仪进行监测。
④水平位移、挠曲变形、立柱竖向变形监测在基坑支护过程中应每天测量1次,基坑土方开挖至槽底、基坑变形稳定后,根据实际情况确定观测频率。
⑤对各项检测记录应随时进行分析,当变形数值过大或变形速率过快时,应及时采取措施,确保基坑支护安全。
(6)支撑拆除
支撑拆除应按照施工方案规定的顺序进行,拆除顺序应与支撑结构的设计计算工况相一致。
4.施工总结
①施工前应熟悉支撑系统的图纸及各种计算工况,掌握开挖及支撑设置的方式、预应力及周围环境保护的要求。
②施工过程中应严格控制开挖和支撑的程序和时间,对支撑的位置(包括立柱及立柱桩的位置)、每层开挖深度、预加顶力(如需要时)、钢围囹与支护体或支撑与围囹的密贴度应做周密检查。
③型钢支撑安装时必须严格控制平面位置和高程,以确保支撑系统安装符合设计要求。
④应严格控制支撑系统的焊接质量,确保杆件连接强度符合设计要求。
⑤支护结构出现渗水、流砂或开挖面以下冒水,应及时采取止水堵漏措施,土方开挖应均衡进行,以确保支撑系统稳定。
⑥施工中应加强监测,做好信息反馈,出现问题及时处理。全部支撑安装结束后,需维持整个系统的安全可靠,直至支撑全部拆除。
五、拉锚护坡挡土墙组合
1.示意图和现场照片
拉锚护坡挡土墙示意图和现场照片分别见图1-19和图1-20。
图1-19 拉锚护坡挡土墙示意图
图1-20 拉锚护坡挡土墙现场照片
2.注意事项
①土方开挖前,应编制详细的土方开挖方案,在取得支护结构设计单位认可后方可实施。
②应严格遵循先撑后挖的原则。
③土方开挖宜分层、分段、对称的进行开挖,使支护结构受力均匀。
④挖土期间基槽严禁大量堆载。
3.施工做法详解
施工工艺流程:施工准备→测量放线→砌筑施工。
此工艺适合深基坑现场场地有一定余量、对施工进度要求较高的情况。上部土钉墙可以提高施工速度,节省造价,同时又可以给外管线施工提供方便。土钉墙高度、锚杆直径、锚固长度、预应力设计值、锁定值、桩径、桩间距等需经设计确定。桩间面层喷射30~50mm厚C20细石混凝土。支护施工时需避开地下管线等障碍,距基坑上口线5.0m范围内严禁堆载重物。
4.施工总结
①墙背回填要均匀摊铺平整,并设不小于3%的横坡逐层填筑、逐层夯实,严禁使用膨胀土和高塑性土,每层压实厚度不宜超过20cm。根据碾压机具和填料性质应进行压实试验,确定填料分层厚度及碾压遍数,以便正确地施工。
②砌筑挡土墙外露面应留深10~20mm勾槽缝,并应按设计要求勾缝。