江苏垃圾焚烧发电项目粉质夹淤泥土体裸露预制管桩深基坑施工工法

'粉质夹淤泥土体裸露预制管桩深基坑施工工法二O一一年二月9 1、前言我公司承建的XX县生活垃圾焚烧发电项目，位于南通市XX县胡集镇，靠近通洋河，地下水位高，土体粘聚力低、韧性低是主要特点，为典型的黄河冲积平原粉质夹淤泥土体。南通市泉辰建筑安装工程有限公司联合南京苏安建设监理咨询公司、东南大学设计院、XX县岩土勘察院针对现场的土质，采用“淤泥质土体裸露预制管桩深基坑施工技术”这一领先的科技成果，同时形成了以裸露管桩深基坑施工工法，在地基与基础施工过程中取得明显的社会效益和经济效益。2、工法特点2.0.1黄河中下游冲积平原粉质夹淤泥土体所特有的的地理地貌，区域代表性比较强。2.0.2基坑施工过程中综合施工降排水、基坑支护、土方开挖、管桩加固、基坑监测等分项工序多，专业性强。2.0.3裸露管桩基坑施工在地基与基础工程施工过程中少见，工艺新颖。2.0.4环套基坑同时施工，基坑边坡裸露桩多，施工难度大，动态施工控制较难，施工过程中的有效方法、测量数据、成功经验一次性及时整理、归档，建立完整的施工工法，为以后类似工程的施工建设积累了宝贵的经验。2.0.5安全、可靠、工期短，经济效益显著。3、适用范围黄河中下游冲积平原粉质夹淤泥土体有裸漏预制管桩深基坑工程施工。4、工艺原理施工中，采用坑外大口径管井降水、边坡锚杆喷浆支护、分层放坡开挖，裸露桩拉杆支护，基坑监测测等一系列的施工方法，形成一个有机的整体，以专项方案针对专项问题，即达到基坑开挖的效果，又排除了施工过程裸露管桩变形的各种隐患，保证工期，使“安全——质量——进度——效益”四者达到最优化，顺利的完成地基与基础工程的施工工作。5、施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程：9 5.2操作要点：5.2.1管井降水施工1、主要技术要求1）、井点布设不同于一般降水之处，为保持降低水差保证管桩区土体的稳定沉实，在坑边降水井外20m范围内增设为双排井降水减小水位差，减小坑边裸露桩水平推力，增设坑内外观测井。2）、成孔后立即采用托盘法下入无砂管以防坍孔，托盘厚度200mm，为无沙砼预制而成。井管采用承插式接口无砂滤水管，无砂滤水管内径Ø300mm，外侧用两层纱网缠绕，竹片连接，用12#铁丝螺旋缠绕，间距1米，绑扎牢固后，慢慢下入井内，确保井管垂直居中。3）、填砾与洗井：下入井管后，及时在井管与孔壁间填充砂砾滤料，为保证填砾四周厚度的均匀和防止井管倾斜，填料前先将井管固定好，然后再在无砂管四周均匀填入滤料，滤料采用符合级配要求的5mm的瓜子石，要求其合格率大于90%，杂质含量不大于3%，同时应用铁锹填料，以防止滤料分层不均匀，填滤料要求一次连续完成。滤料下到距孔口1.5米时，上部采用粘土夯实封孔。成井后及时下入QY-25型2.2KW潜水泵进行洗井，直至井内水清沙净，沉淀厚度小于300mm。9 2、降水与管理1）、潜水泵设置：采用一井一泵，吊索吊至距井底1米处。基坑外侧降水井井口与场地硬化路面齐平。降水电缆帮扎于基坑护栏之上，用帮扎线帮扎牢靠。2）、汇水总管设置：以DN150钢管作为基坑周围汇水总管，长6米，汇水总管沿水井布设的路线布置于降水井外侧的地面上，降水井软管连接汇水总管引水至泥浆沉淀池，地下水经沉淀后通过排水总管集中排放至场外水渠，排水总管直径为DN200mm。3）、管理人员：每班安排2～3人值班，昼夜观测坑内、外降水高差、输水系统，发现不均衡水位降及时调整抽水排量。井管平面布置图（图5.2.1-1）5.2.2土方开挖本工程开挖深度不一，开挖面积较大，根据周边地质勘察报告，采取履带式反铲挖掘机分层、分段大开挖的方式进行基坑开挖。挖土顺序第一层开挖→放线→第二层开挖→桩间土清理→支护→放线→第三层开挖9 →桩间土清理→支护→人工清底→验收分层开挖：在垃圾池区间内采取机械大开挖方式大开挖至-3.0m（每次开挖深度为1.0~1.5m，且采取对称开挖的方式）；在垃圾仓、渣坑、锅炉基础外围边坡重新放线，确定支护边坡的上边线，由场地中间向两端开挖，每层开挖深度为1.0~1.5m，桩间土体以人工清除为主，防止机械碰撞。开挖一层支护一层，且基坑周围应分段开挖，分段长度不超过15m，在支护面层和锚杆达到70%设计强度或7天后方可开挖下层土方。土方开挖至基底，预留100mm土层，人工清底，然后进行边坡支护，在东西方向各留一个进车坡道。5.2.3边坡支护挖土深度大于5米。根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-1999）进行基坑支护方案的编制和专家论证。1、施工顺序场地相对标高-2.0m~-3.0m以上的第一层土体大开挖→支护准备→修整边坡，分段开挖第二层土方（每层深度不超过1.5m，每段长不大于20m）→锚杆和面层支护施工→上层支护达到设计强度要求后，分段开挖第三层土方→修整边坡，进行支护施工。依此顺序，分层分段开挖、分段支护至基坑底面。2、锚喷支护施工方法1）、面层的构造要求喷射混凝土面层配置Ø8@250x250双向钢筋网，混凝土强度等级为C20，面层厚度80mm，钢筋网片搭接长度300mm；坡顶混凝土护面宽度为3000mm，并高于地面，以防止地表水灌入基坑，坡脚设排水沟和集水坑，坡面根据具体情况设置泄水管。2）、锚杆的构造要求锚杆采用直径48的钢管，锚杆水平间距1.5m，竖向间距1.5m，长度6～9m，锚杆倾角为向下15°，锚杆锚固体采用压力注水泥浆，其强度等级不低于M10，注浆压力0.4~0.6Mpa。3）、施工工艺开挖→清理边坡→孔位布点→成孔→安设锚杆钢筋（钢管）→注浆→铺设钢筋网→喷射混凝土面层→开挖下一步。9 A、清理边坡基坑开挖后，基坑的边壁宜采用小型机具或铲锹进行切削清坡，以达到设计规定的坡度。B、孔位布点锚杆成孔前，应按设计要求定出孔位并作出标记编号。孔位的允许偏差不大于150mm。C、成孔一般采用人工洛阳铲成孔或高压射流成孔，孔深、孔距、倾角必须满足设计标准，成孔后要进行清孔检查，对塌孔处应及时处理。4）、锚杆及注浆锚杆置钉锚杆应由专人制作，采用直径48钢管，钢管端部2.0~3.0m范围内加工成花管，接长应采用对焊和帮条焊，钻孔完毕后应立即安插锚杆以防塌孔。注浆灌浆材料采用水泥浆，水灰比为0.4～0.5左右，可掺加水泥用量3％～5％的混凝土早强剂；水泥浆液试块的抗压强度应大于20MPa，塑性流动时间应在22s以下，可用时间应为30～60min，整个灌浆过程应在5min内结束。采用压力0.4-0.6Mpa的注浆方法按配比将水泥浆注入锚管孔内。5）、铺设钢筋网片钢筋网片可用直径8.5mm盘条钢筋绑扎而成，网格尺寸250x250mm。在喷射混凝土之前，面层内的钢筋网片应牢固固定在边壁上并符合规定要求的保护层厚度，锚固体凝结后，锚管钢筋端部通过锁定筋与面层内的连接筋及钢筋网连接要可靠焊接。6）、喷射混凝土面层A、干料拌和按设计要求配合比拌合喷射料，干法喷射砼一般要求骨料平均含水率为5%，不低于3%，且不高于7%。粗骨料的最大粒径不易大于12mm。B、喷射混凝土时喷射顺序应自下而上，喷头与受喷面距离宜控制在0.8-1.5m9 范围内，射流方向垂直指向喷射面，在钢筋部位应先喷钢筋后方，然后再喷填钢筋前方，防止在钢筋背面出现空隙，喷射混凝土终凝后2h，采取连续喷水养护5-7d。5.2.4裸露管桩支护对于基坑边坡的排桩，当基坑深度较大时，桩体裸漏在土体外面3~5m（桩长1/6），如不采取措施，边坡土体侧压力会将桩身挤歪，致使桩身位移，进而影响桩体的工作效果。1、支护方式的选择：为使预制混凝土桩受力合理和受力后变形在一定的范围内，需沿桩内侧增设支撑点，以抵消边坡土体对桩身的侧压力，如果在基坑内加设支撑称为内支撑，如在坑外对桩进行拉支撑，则称为拉锚。对于大基坑，管桩裸漏后，基坑内作业量大，若设内支撑，势必会影响后续工作的施工，且成本较高，因此，采取坑外拉锚的方法，效果会更佳。拉锚常用的钢支撑有钢管支撑和型钢支撑，钢管多用Ø48*3.5架管，而型钢支撑多以槽钢和角钢为主，后两种材料成本较高，而钢架管的优点是拆卸方便、速度快，能尽快发挥支撑的作用，减少时间效应，可以租赁、重复使用，便于专业化施工。2、施工工艺：机械挖土→人工清理边坡→搭设水平拉锚杆→位移观测3、管桩支撑施工：1）、根据每步挖土深度确定挖土放坡系数，结合土质及现场环境情况，优化放坡系数，即满足基坑需要，又不至于边坡过陡而加大对桩的侧压力。2）、机械开挖过程中，设专人看护桩身，禁止施工过程中挖掘机对桩身造成破坏。3）、对基坑边坡进行人工清理，将桩身与坑坡夹角上“腋窝”处土体清除干净，再次减少坑壁对桩身的侧压力。4）、采用架管将桩身沿顶端下200mm处用扣件锁牢，将边坡低处的桩与相邻的边坡顶处的桩用同样的方法拉结，依次向下1m一道。5）、依次类推，形成“猴子捞月亮”式，使边坡暴漏桩的拉结点在基坑顶两排桩以外。6）、用短杆将各组拉结杆沿纵横三个方向形成网架式连接，进而形成一个9 整体。5.2.5基坑监测1、降水监测1）、降水前及降水后应对各降水区观测井的水位、水量进行检测，并作好记录。抽水开始之前，应统测一次自然水位，并做好记录。2）、抽水开始后，在水位未达到设计降水深度以前，每天定期观测地下水位及水量，并做好记录。3）、雨期观测次数宜每日2～3次。4）、根据水位、水量检测记录，查明降水过程中的不正常状况及其产生的原因，及时提出调整补充措施，确保达到降水深度。5）、基坑井点降水区各观测井，水位降至基坑下0.5后，并保证管桩区段水位差不大于1m时，即进行土方开挖施工。2、边坡支护，管桩监测1）、根据现场实际情况，在基坑坡顶间隔15~20米设置一个位移沉降观测点；距基坑坡顶相邻的第一排预制桩，每间隔10~15米的预制桩桩顶设置一个位移观测点。基准点设置在基坑开挖面30米以外，且不少于3点。2）、基坑开挖每一步都应作基坑变形观测。观测时间间隔每天1~2次。遇雨雪天气、基坑侧壁管道漏水、坡顶堆载加大等特殊情况时，应连续观测。基坑开挖并浇筑板完7天内，每天观测一次，以后可每3~7天一次至回填土。3）、基坑沉降、位移变形的监控报警值根据相应监测对象的规范要求确定为一级基坑，基坑支护结构和后面土体的最大位移累计不大于35mm，水平位移速率已连续三日不大于3mm/d；6、仪器与设备本工法无需特别说明的材料，采用的机械设备见下表：（表6-1）种类（名称）数量型号出厂日期生产能力水准仪3ADO-322010年4月8日经纬仪2DT-22010年3月25日9 潜水泵30IS100-80-160A2008年5月扬程45m离心潜水泵3200QJ2008年8月/弯管机2SKW50-802007年4月5.5KW压力泵（喷浆机）4AP-99252007年6月/电动钎探机5/2009年10月/7、质量控制7.0.1、井管降水施工的井深、井距必须根据方案要求定位、施工。基坑周围井点应对称、同时抽水，使水位差控制在要求限度内。7.0.2、每台水泵应配置一个控制开关，主电源线路要沿深井排水管路设置。其中电气设备必须安装自控装置，根据水量大小，调整自控装置线、使之抽水和停抽时问相配达到施工需要。7.0.3、降水深度要达到方案要求，其水位线位于基坑底部下0.5～lm，边坡要求稳定。施工现场配备发电设备，正式抽水后干线不得停电停泵。7.0.4、边坡及管桩变形必须满足规范和方案确定的数值。7.0.5、进行砼支护结构施工时，应留取同样条件养护试块，以便在强度达到要求时连续施工，保证砼的养护龄期，保证挡墙等支护结构的入土深度，保证锚杆的长度，保证锚拉的可靠，裸露桩的加固、锚、固点需经计算确定。8、安全措施8.0.1、降水期间，必须24小时有专职电工值班，持证操作。潜水泵电缆不得有接头、破损，以防漏电。8.0.2、做好机械器具的保养和维护，发现机械运转不正常时要立即停机检修，作业完成后要清除机械周边的杂物，进行清洁保养；井打成后，要及时加盖，以防落入人员和物品。8.0.3、基坑开挖如发现有异常或地面堆载，要立即报告有关人员，在没有查清原因和采取制止措施前，立即停挖。8.0.4、基坑开挖中如发现个别桩位土方异常，必须查明原因，在无有效支护措施前应立即就地迅速回填土，停止开挖。9 9、环保措施9.0.1、泥浆必须排人泥浆地或用泥浆车及时运出场外，严禁随地排放。9.0.2、施工期间对噪声进行监测，不允许形成噪声污染。9.0.3、泥浆车要随时进行清洗。10、效益分析10.0.1、本工法黄河粉质夹淤泥土体裸露桩基坑施工的成功，为同类工程的施工提供了可靠的决策依据和技术指标，先进的方法促进地下工程施工技术的进步，社会效益和环境效益明显。10.0.2、本工法与同类型地下工程相比，工料、机具投入少，施工进度加快，安全有保证，有利于文明施工，各种资源能够较好的利用，场地占用少，形成了较好的经济效益。11、应用实例11.0.1、XX县生活垃圾焚烧发电项目9'