甘肃超高层五星级酒店泥砂岩地基清槽施工工法

'泥砂岩地基清槽施工工法工法编号：编制单位：主要执笔人：1前言西北地区深基坑工程施工，基底土体多为泥砂岩，原生态的泥砂岩坚硬、密实、压实系数小，泥砂岩呈桔红色，半成岩状，岩体呈厚层状构造，岩石呈碎屑结构。矿物成分以蒙脱石、绿泥石、高岭石、白云母、长石、石英等为主，遇水易软化，崩解，属软岩。泥砂岩层面下4.0～5.0m呈强风化状态，微裂隙及风化裂隙较发育，风化后结构大部分破坏。我公司承建的甘肃会展中心建筑群项目，基础底板直接坐落在泥砂岩层上。工程场地土质从自然地面向下依次为：杂填土层、回填卵石层、卵石层、泥砂岩。本工程基坑开挖深度为12.55m，土方开挖至-12m标高位置开始出现泥砂岩，见图1.1。采用泥砂岩作为天然地基，泥砂岩地基承载力高，但泥砂岩开挖施工难度极大。由于本工程紧临黄河，针对泥砂岩怕水淋、怕暴露、怕扰动的特性，以及泥砂岩地基的清槽施工特点，经过归纳、总结，形成本工法。 图1.1施工场地土层剖面图2工法特点2.1施工速度快基底泥砂岩采取开挖分段、清理，连续进行，保证了施工进度。2.2减少基底暴露时间基底开挖至泥砂岩面层后，分段清理，及时采取草帘、塑料薄膜覆盖，以及减少基底泥砂岩的暴露时间，基底暴露时间不应超过20分钟，防止地基出现风化及遇水软化的现象，影响地基承载力。3适用范围本工法适用于各类建（构）筑物的基底泥砂岩清槽施工。4工艺原理由于原生态的泥砂岩坚硬，在开挖过程中容易将反铲的齿头撬断，为此在开挖至泥砂岩面层后，将挖土机上的反铲换成钎头，将泥砂岩破除完成后，利用铁镐、铁锹进行清槽。基底清理完成后，及时采取覆盖措施保护地基。 5施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程图5.1泥砂岩地基开挖施工工艺流程图5.2施工操作要点5.2.1基坑降水基坑开挖前根据专家论证方案在基坑四周布置排水井，排水井数量、深度及间距严格按照专家意见进行施工。基坑土方开挖过程中应始终保持地下水位低于土方开挖层不小于5m,以确保泥砂岩地基清理过程中保持干槽作业。5.2.2肥槽集水坑、排水沟开挖由于泥砂岩遇水软化的特性，为防止边坡卵石层内的地下水流入基坑肥槽内，造成泡槽，影响地基承载力，在泥砂岩开挖前，先在基槽四周设置排水沟，排水沟向集水井方向按1%进行放坡，排水沟宽度为400mm，深度为300mm,排水沟见图5.2.2，集水井为800×800mm，深度为600mm,间距20m及基坑拐角位置必须设置一个集水井。 图5.2.2排水沟剖面示意图5.2.3放置集水井集水井由钢质圆筒制作，厚度为5mm，钢质圆筒直径为600mm，圆筒侧面打孔，孔径为10mm左右,间距为140mm，排水沟底、集水井底面均铺设100mm厚卵石，钢质圆筒侧面用卵石进行回填。由于泥砂岩遇水而发生软化，卵石起过滤的作用，钢质圆筒内的积水利用水泵及时抽走，避免集水井内的水满后流入基槽内，集水井见图5.2.3。图5.2.3集水井剖面示意图5.2.4确定开挖顺序为保证施工进度，合理安排工序，减少泥砂岩外露时间，由于泥砂岩坚硬，每次泥砂岩开挖宽度不超过10m，以便于人工清槽过程中能够及时跟进，清槽完成后，及时进行垫层混凝土浇筑。泥砂岩地基清槽顺序按照土方开挖顺序进行施工。5.2.5测量放线 土方开挖过程中，配合进行基坑边坡支护，测量人员应根据边坡放坡比例，控制好边坡坡度、边坡坡底与基础底板外边线的距离及肥槽宽度。在基底泥砂岩破除、开挖过程中，应控制好破除的深度，测量人员应在施工现场控制好基底标高，避免机械破除过程中，伤及基底，造成超挖、扰动现象，影响基底土体质量。5.2.6机械破除、开挖机械开挖至卵石层与泥砂岩交接位置处，先预留300mm厚卵石层暂不向下开挖，这样设置以便于机械行走及排水。在开挖之前，先将300mm厚卵石层清运干净后，采用反铲将泥砂岩层一次破除至设计标高100mm以上，泥砂岩松散后，由开挖机械进行清运，见图5.2.6。图5.2.6开挖方法示意图5.2.7地基保护在机械开挖过程中，混凝土垫层底面泥砂岩层若出现强风化现象，则清槽时，应将强风化部位全部挖去，并采用混凝土回填，作为地基处理层。开挖过程中，遇到积水坑位置暂不向下开挖，表面采用卵石覆盖，加以保护，待浇筑完垫层混凝土后，再进行集水坑泥砂岩开挖。为防止泥砂岩风化，在混凝土喷铺之前，用防雨水材料覆盖积水坑泥砂岩侧壁。泥砂岩开挖应连续施工，尽量减少暴露时间，泥砂岩清槽完成后，应立即进行垫层施工，以免拖延造成泥砂岩风化。5.2.8人工清槽在机械开挖过程中，预留100mm厚的泥砂岩利用人工进行修槽。由于泥砂岩坚硬，在用铁锹进行清理100mm厚泥砂岩过程中容易将铁锹弯断，现场操作人员宜利用铁镐将100mm的泥砂岩砸松后，再用铁锹进行清理、修整。在清槽过程中必须控制好标高，避免出现超挖、扰动现象，影响基底土体的质量。 若出现超挖、扰动现象，应将扰动的泥砂岩全部挖除，采用混凝土回填。在泥砂岩开挖过程中必须及时收听天气预报。若是雨天，应停止泥砂岩开挖，避免雨水泡槽，若在基槽清理过程中发生天气变化，来不及浇筑垫层混凝土，应采用塑料布将基槽覆盖，并用泥砂岩压牢，避免基槽与雨水接触，发生软化。若在晴朗天气进行基槽清理，清理完成后进行垫层混凝土浇筑时，如搅拌站的混凝土不能及时到场，基槽表面应及时采用草帘覆盖，避免泥砂岩与空气接触发生风化、崩解，影响地基承载力。5.2.9验槽当基槽清理完成后，应当提前通知现场设计代表、地勘院、甲方及监理单位的代表来现场进行验槽，并按规范要求进行地基承载力试验，地基承载力试验见图5.2.9-1，图5.2.9-2，试验并经验槽合格后及时进行垫层混凝土浇筑。5.2.9-1基底压实度试验图5.2.9-2液压千斤顶及压力表5.2.10浇筑垫层混凝土地基验槽合格后，必须及时进行垫层混凝土浇筑，以避免基槽清理完成后，浇筑垫层混凝土的间隔时间过长，而影响地基土体的质量。5.2.11开挖清理下一段泥砂岩为避免泥砂岩暴露时间过长，土方开挖过程中分区段进行开挖，每个开挖区段的宽度不超过10m，在基槽清槽过程中清理完一小段即浇筑一段垫层混凝土，泥砂岩地基施工流水进行，有效保证了施工进度及基底泥砂岩的施工质量。6材料与设备6.1主要材料塑料布、草帘、卵石、钢质圆筒。 6.2主要设备及操作工具反铲挖土机、钎头、铁锹、铁镐、经纬仪、靠尺、定位木桩、白灰、小线。7质量控制7.0.1开工前要作好各级技术准备和技术交底工作，土建工长、测放人员要认真熟悉图纸，掌握现场定位桩、基坑边线等位置及尺寸。7.0.2施工中测量人员应及时进行检查，及时提供槽底标高。7.0.3挖土时配备足够的清理人员，接近基底时，加强标高的测量控制，为防止超挖及扰动地基，基底预留100mm厚土层在验槽后由人工进行清除。7.0.4特别注意挖土时间和挖土顺序，严防深层土体流动，若有深层土体流动迹象，应立即停止挖土，采用进一步增加被动土压力等方法加固坑底。7.0.5施工中若出现涌水、涌砂现象，根据水量大小，采取埋管引流，明沟抽排，然后查明原因，找准通道，在基坑一定范围以外采用花管注浆液封堵。8安全措施8.0.1土方开挖前要作好排水工作，坑边砌好挡水墙，防止地表水、施工用水和生活废水流入基坑。坑内设置排水沟和集水井,及时抽取积水。8.0.2夜间施工时，施工场地应根据需要架设足够的照明设施。8.0.3配合机械作业的基底清理人员,应在机械回转半径以外工作,当必须在回转半径以内作业时,应停止机械回转并制动好。8.0.4加强第三方的边坡监测和施工单位的平行监测，技术部门及时对数据进行分析，掌握边坡安全情况。9环保措施9.0.1覆盖基底的塑料布，在基础垫层施工完成后，放入指定地点进行消纳，避免白色污染。9.0.2泥砂岩运输汽车，全部采用自动苫盖装置，防止落到施工现场的道路上，造成扬尘。9.0.3对排水沟和集水井内的积水，抽排后进行合理利用，做到绿色环保10效益分析采用钎头破除基底泥砂岩的施工方法，操作简单、工艺成熟、施工速度快，机械破除费用包含在土方开挖的费用中，不额外增加费用。 采用钎头破除基底泥砂岩的施工方法，解决了采用反铲直接开挖坚硬泥砂岩地基的技术难题，降低铁镐破除地基的人工用量。采用机械破除、开挖，人工进行基底清槽的施工方法，基底清理完成后及时采取防风化措施，有效保证了基底的施工质量，取得了较好的经济、社会、环境效益。11应用实例甘肃会展中心建筑群项目五星级酒店工程，位于甘肃省兰州市城关区盐场堡中心滩中段。开工日期：2009年6月30日，竣工日期：2012年6月30日，结构形式：组合结构。是甘肃省规模最大、设施最完善、唯一的国际品牌五星级酒店。主楼标准层平面呈“T”形、剖面呈“三阶”错台形，结构北高南低，建筑造型新颖，寓意为黄河之水天上来。建筑面积72516.3m2；地下2层，地上36层。工程东侧为省人大办公楼、南临黄河。采用机械破除法开挖基底泥砂岩地基，在施工过程中，采取技术措施对泥砂岩地基进行保护，有效的保证了泥砂岩地基的施工质量，经设计验槽，地基土质符合设计要求，土工试验结果表明，地基土质满足了相关施工质量验收规范中适用条文规定要求。同时，采用此施工方法简化了施工工序，有效的提高了施工效率，保证了工期，减少了大量的施工费用，总体施工效果良好，为泥砂岩地基清槽施工提供了宝贵的实践经验，创造了较好的经济效益和社会效益。泥砂岩开挖施工中的图片，见图11.1—11.11。图11.1发生强风化的泥砂岩图11.2遇水软化的泥砂岩图11.3采用草帘覆盖图11.4清理完后及时用塑料薄膜覆盖 图11.5风镐修槽图11.6泥砂岩开挖印痕图11.7人工清理图11.8清理完成11.9清理完后即垫层砼浇筑图11.10齿头被泥砂岩碰断后、脱落图11.11泥砂岩开挖效果图 '