结合工程案例探讨大型深基坑土方开挖施工技术.pdf

'2012年7月建朔日蓑商施工技术结合工程案例探讨大型深基坑土方开挖施工技术林静(中鼎国际工程有限责任公司)摘要：本文是作者结合多年土建施工经验以及工程案例，主要针对案例中的大型深基坑土方开挖施工技术做出简要探讨，以供参考。关键词：基坑；围护：土方开挖工程概况某工程由五幢地上建筑及一个连体地下二层结构组成，基坑东西向长约85～180m，南北向宽约57～85m，大基坑总面积约1-3万mz，围护总延长米约633m。本工程场地相对平均标高一1．40m，大基坑实际挖深为8m，局部积水坑落低1．5m、电梯坑落低2m，该基坑工程基坑侧壁安全等级为二级，周边环境保护等级三级。由于基坑面积大、深度深，地下水位高，且坑内有多处明、暗浜，基坑围护采用无内支撑的重力坝形式，如按常规方法进行土方开挖施工，不仅影响工期，而且易导致重力坝因变形过大产生裂缝进而严重危及基坑和周边安全。为解决上述难题，结合工程地质勘探报告和现场实际情况，考虑采用先对基坑周边大面积卸土，然后进行水泥土搅拌桩重力坝施工，轻型井点降水配合快速的、立面分层平面分区的土方开挖，并对明、暗浜处进行坑底加固。1围护工程设计本基坑周边先进行大面积卸土，卸土范围大于20m(局部卸土范围大于7．3～15m)，卸土深度3m，然后采用水泥土搅拌桩重力坝的围护形4’A。基坑围护采用+700双轴搅拌桩围护体系组成，采用两喷三搅工艺成桩。搅拌桩用水泥采用P．O．42．5普通硅酸盐水泥。1．1A—A(A’一A’)剖面基坑周边先进行大面积卸土(卸土范围大于20m，卸土深度3m)，基坑开挖深度为5．0m，围护结构采用水泥土搅拌桩重力式坝体的支护形式，坝体宽度5．2m，水泥土搅拌桩有效桩长14．5m、搭接200，水泥掺量13％。1．2B—B(B7一B’)剖面基坑周边先进行大面积卸土(卸土范围大于15m，卸土深度3m)，基坑开挖深度为5．2m，围护结构采用水泥土搅拌桩重力式坝体的支护形式，坝体宽度6．2m，水泥土搅拌桩有效桩长15．5m、搭接200，水泥掺量6。3温度控制目前，在房屋工程建筑中，可以采用改善骨料级配来避免混凝土温度过高或过低。在进行温度控制时，采取的措施有：选择干硬性混凝土，在拌和混凝土时，采取加水或用水将碎石冷却，加入混合料，这样不但可以降低混凝土中的水泥用量，还能有效降低混凝土的浇筑温度。7混凝土裂缝处理的措施7．1表面修补法在混凝土裂缝处理时，可以采用表面修补法。它是一种简单、常见的修补方法，处理措施是在裂缝表面涂抹环氧胶泥、水泥浆或在混凝土表面涂刷沥青、油漆等防腐材料。它的适用范围包括深裂缝的处理以及稳定和对结构承载力没有影响的表面裂缝。为了防止混凝土继续开裂，也可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。对于本文中的工程实例概况。需要注意的是在施工过程中应轻敲、轻凿，不得损伤原结构构件，同时根据现浇板实际厚度确定增设的钢筋混凝土叠合层厚度，混凝土浇筑完成后，表面应及时找平、收光，及时保湿养护。7．2化学浆液法’根据在工程施工过程中的实际情况，分析了传统工艺不能有效控制裂缝处原状混凝土的结构，因此，要采用化学浆液法进行裂缝的处理。化学浆液法可以弥补进浆量小、压力过低、处理结果差等缺点。在材料的选用上面，针对渗水较小的细微裂缝，采用浆液粘度小、可灌性强的EFA环13％a1．3C—C(C’一C’)剖面基坑周边先进行大面积卸土(卸土范围大于llm，卸土深度3m)，基坑开挖深度为5．2m，围护结构采用水泥土搅拌桩重力式坝体的支护形式，坝体宽度6．7m，水泥土搅拌桩有效桩长15．5m、搭接200，水泥掺量13％。1．4施工阶段考虑在暗浜开挖范围内，进行清淤、回填、分层夯实处理；相应增加水泥搅拌桩的宽度及提高水泥掺量至16％，使基坑在开挖过程中保证该区域的安全，以保证整个基坑的稳定。1．5明、暗浜处理为减少基坑开挖时围护结构的变形，以减小对周围建筑物、管线的影响，保证基坑整体稳定安全，在坑内局部位置进行坑底加固。坑底加固采用水泥土搅拌桩，搅拌桩宽度为5．2m，深度为坑底下4m。1．6集水井、电梯井处理坑边集水井、电梯井区域进行加固处理，坑底采用双轴水泥土搅拌桩封底、加固。1．7因地下水位较高，故基础施工时基坑内采用轻型井点降水，根据基坑面积及现场实际情况设置28套降水系统。基坑中间16套降水系统预抽14d左右边拔边挖，坑边12套降水系统待相应区域底板混凝土浇筑完毕后拔出。2主要分部分项工程施工方案本工程围护形式为大面积卸荷结合双轴搅拌桩重力坝构成，坑内布置暗墩，坑内集水井、电梯井等局部落低部位采用双轴搅拌桩封底。2．1深层搅拌桩施工工艺深层搅拌桩定位一开挖沟漕一搅拌桩机就位一预搅下沉一配制水泥浆一喷浆搅拌、提升一重复搅拌下沉一重复喷浆搅拌提升直至孑L口一氧树脂浆液。其中在伸缩缝的处理上，采用单组份的YN堵漏剂，保证了—粘度小、膨胀率大、密实性好、可灌性强。7．3科学养护法对混凝土进行养护的目的，就是使混凝土强度增长，正常硬化，不受或少受外界影响。因此，要采用科学养护法。该方法的关键是使混凝土温度接近外界气温，减小温度应力，缩小温差，防止阻力裂缝的产生。在大体积混凝土旌工时，由于混凝土强度增长不同，内外温度不一致，要采用的养护方法要根据施工实际，以混凝土强度增长最快的阶段为准，做到拆模后要立即覆盖或及时回填，这样才能避开外界气候的影响，确保混凝土的质量。8结语房屋施工中混凝土裂缝产生的原因多种多样，因此，人们需要在设计、选材、施工等方面加强管理，根据工程实际，分析原因，提出合适的处理方案，采用科学、有效的处理措施，将裂缝控制在最小程度，从而提高房屋的质量。参考文献【1】许诚．浅谈建筑施工中的混凝土裂缝控制魅力中国，2009年25期．[2】江丛彬．浅谈建筑施工中混凝土裂缝的控制技术．黑龙江科技信息，2010年18期【3]董服松．建筑施工中裂缝控制技术分析．中国新技术新产品，2010年12期．·107· 施工技术馥葡宙曩晦2012年7月重复搅拌下沉、提升一关闭搅拌机、清洗一移至下一根桩、重复以上工序。本工程深层搅拌桩采用两喷三搅施工工艺，水泥采用P42．5普通硅酸盐水泥，浆液水灰比0．55，水泥掺量为13％。(暗浜区域搅拌桩采用三喷四搅施工工艺施工，水泥掺量为16％)2．2轻型井点降水施工方案井点降水系统按50m布置一套，沿基坑边布置12套井点降水，基坑中间布置16套井点降水，井点管间距为1．2m。坑内井点在基坑土方开挖过程根据进度拔除，坑边降水系统待相应区域底板完成后拔山。2．3土方开挖方案挖土前的准备工作：(1)查勘现场摸清施工区域内的地形、地貌、地上障碍物、邻近建筑物以及水电供应、运输道路等情况。(2)绘制土方开挖图此基坑面积大、土方开挖量大，基坑开挖前，应绘制土方开挖图，对土方开挖进行合理规划，做到合理使用场地，使开挖有序进行，有条不紊。(3)做好降排水措施本工程需采取降水措施，并做好排水设施，在开挖前二周将地下水降到要求的深度(每次挖土的坑底以下0．5m深度位置)。(4)做好测量放线工作根据设置的内控制网，进行基坑定位放线，测定开挖基坑的上部边线和基坑底部边线的位置和标高。(5)准备机具和施工人员土方机械和运输机具进入挖土作业区，进行保养和试运转，调配车辆和施工人员，组织好作业班次。(6)做好测量工作基坑邻近建筑物及管线是否已做好监测前的准备工作，基坑围护的位移和沉降是否作好监测准备。3施工现场平面布置：本工程土方量较大，约有11万m，，现场设两个个出入口作为土方车辆出入口，具体车辆走向详见附图。土方车进出由临时道路与城市道路相贯通。两个路口处延伸出两条由路基箱铺设而成的临时道路，另外整个场地根据土方开挖的顺序和出土方向铺施工便道与临时道路相连接，构成土方运输交通路网。施工便道根据天气情况，可以用道碴等铺成，也可就地压实构成，视现场实际情况而定。3．1土方开挖方案的选择本工程基坑周长600多米，面积约13000m2，至基坑坑底土方开开挖深度8m、8．2m。围护结构采用重力式挡墙和放坡开挖的围护形式。针对本工程的基坑面积大小、开挖深度与围护结构形式及周边环境的特点，本工程的挖土方案采用立面分层、平面分区分块开挖。3．2竖向开挖顺序本工程土方共分三层开挖：第一层开挖由自然地坪一1．400m挖至标高一4．400m处，挖深3m。第二层开挖由一4．40(0标高处至标高一6．400m标高处。第三层开挖由一6．400m直接开挖至坑底设计标高，各层厚3．0m、2m、3m。3．3平面开挖顺序3．3．1第一次土方开挖先行将基坑周边13～20m范围卸载至一4．40m标高，为基坑围护结构施工创造条件。本次土方开挖面积约12800mz，挖土方量约46000m，。本次挖土拟采用5台PC200型挖机计划lOd完成作业。3．3．2第二次土方开挖将第一次土方开挖留下的中心岛及围护桩开槽挖除的土方挖除。挖土目标标高一4．400m。本次土方开挖面积约11700m2，挖土方量约35000m，。本次挖土拟采用4台PC200型挖机计划9d完成作业。本次土方作业为基坑轻型井点降水系统提供作业面。基坑围护体系施工(水泥土深层搅拌桩)应安排为流水作业，以缩短工期。3．3．3第三次土方开挖本阶段土方顶标高为一4．400m。根据基坑特点及周边环境对基坑影·108·晌，为尽量缩小“长边效应”的影响，平面上将整个大基坑分为I区、Ⅱ区、Ⅲ区。本次作jIp目标为将I区、Ⅱ区土方挖除。此次开挖共配备4台挖机。东侧I区开挖流向由东向西，西侧Ⅱ区开挖流向由西向东。运载汽车由生活区出入口进出。本次土方由-4．400m标高开挖至基底一9．400m标高。开挖面积约为9000mz，开挖方量约为47000m，，预计12d挖完。在本次土方作业中，平面上采用分区分块跳槽开挖的方法，I区、Ⅱ区又分为I—l块(丑一1块x2)I一2块x2(Ⅱ一2块x2)开挖。因总挖深达5～5．2m，具体施工中竖向应先行将挖机停车位卸荷2～--6．400m标高，再挖余下3～3．2m土方至设计底土标高。3．3．4第四次土方开挖本阶段将Ⅲ区土方挖除。具体实施中平面分为Ⅲ一1块，Ⅲ一2块。中竖向应先行将挖机停车位卸荷2--6．400m标高，再挖余下3～3．2m土方至设计底土标高。本区开挖面积约为3900m2，开挖方量约为20500m3，两台挖机预计lOd挖完。在整个基坑挖土过程中，充分利用“时空效应”，平面分块、立面分层，优化土方开挖方案，使整个施工现场有序进行。4土方开挖阶段的应急措施4．1围护墙体的渗水与漏水土方开挖后围护墙出现渗水与漏水，对基坑施工带来不便，如渗漏严重时则往往会造成土颗粒流失，引起围护墙背地面沉陷甚至围护结构坍塌。在基坑开挖过程中，一旦出现渗水或漏水应及时处理，方法有：(1)对渗水景较小，不影响施工也不影响周边环境的情况，可采用坑底设沟排水的方法。(2)对渗水量大，但没有泥砂带出，造成施工困难，面对周边环境影响不大的情况，可采用“引流一修补”的方法。即在渗漏较严重的部位先在支护墙上水平(略向上)打入一根钢管，内径20～30mm，使其穿透支护墙体进入墙背土体内，由此将水从该管引出，而后将管边支护墙的薄弱处用防水混凝土或砂浆修补封堵，待修补封堵的混凝土或砂浆达到一定强度后，再将钢管出水口封住。如封住管口出现第二处渗漏时，按上面方法再进行‘引流一修补”。如果引流出的水为清水，周边环境较简单或出水量不大，则不作修补也可，只需将引入基坑的水设法排出即可。(3)对渗、漏水量很大的情况，应查明原因，采取相应的措施：如漏水位置离地面不深处，可将围护墙背开挖至漏水位置下500～1000mm，在围护墙后用密实混凝土进行封堵。如漏水位置埋深较大，则可在墙后采用压密注浆方法，浆液中应掺入水玻璃，使其能尽早凝结，包括可采用高压喷射注浆方法。采用压密注浆时应注意，其对支护墙会产生一定压力，有时会引起支护墙向坑内较大的侧向位移。4．2防止侧向位移发展的措施基坑开挖后，围护结构发生一定的位移是正常的，但如位移过大，或位移发展过快，则往往会造成较严重的后果。如发生这种情况，应针对不同的围护结构采取相应的应急措施。如发生桩背土体的沉陷，主要应设法控制围护桩嵌入部分的位移，着重加固坑底部位，具体措施有：(1)增设坑内降水设备，降低地下水；(2)进行坑底加固，如采用注浆、高压喷射注浆、水泥土搅拌桩加固等提高被动区抗力；(3)垫层随挖随浇，对基坑挖土合理分段，并调整挖土顺序；(4)加厚垫层、采用配筋垫层或设置坑底支撑。4，3围护结构失效的应急措施若土方开挖后，由于不可预见的原因导致位移过大，甚至围护结构的一部分或全部失效，则应根据情况立即回填(也可采用向基坑灌水)、卸载，并采用新的围护结构进行补救，对于本工程可采用在止水帷幕搅拌桩中套打钻孑L灌注桩。同时向上级部门汇报，及时疏散临近人员。采取上述措施后，基坑工程按计划顺利完工，期间未发生质量安全事故。第三方检测数据也显示，施工期间重力坝平均值位移为O．03lOm，低于设定的0．0500m警戒值，坝体未出现明显裂缝，周围管线、交通等也未出现险情。实践证明这些措施是切实可行的，也可以在类似大型深基坑土方开挖施工中推广应用。'