基础土方开挖基坑支护施工方案和技术措施

基础土方开挖、基坑支护施工方案和技术措施提要：土方开挖严格遵守"先支撑后开挖,分段分区分层开挖。"的施工原则。b.整个基坑以西向东方向进行挖土；垂直方向按基坑支撑梁为界分三次开挖

基础土方开挖、基坑支护施工方案和技术措施

（一）基坑围护结构施工

1.围护结构施工的内容：三轴水泥搅拌桩坑外止水帷幕施工；钻孔灌注围护桩、围护桩、支撑桩、工程桩施工；压顶梁、第一道水平支撑梁、围檩施工；第二、道水平支撑梁、围檩施工；底板传力带施工；第一、第二道换撑构件施工。

2．三轴水泥搅拌桩施工

（1）桩机配备：本工程拟安排一台SF636K型三轴水泥搅拌桩机进行水泥搅拌桩的施工。负责基坑止水帷幕的施工。

（2）施工顺序：三轴水泥搅拌桩待搅拌桩止水帷幕施工完7天后，方可进行围护桩的施工。搅拌桩的施工从西边往北向南进行施工，桩机沿基坑周边由西向南顺时针方向运行。

（3）施工工艺：

（4）三轴水泥搅拌桩施工程序示意图

三轴水泥搅拌桩施工顺序采用跳槽式双孔全套复搅式连接施工，示意如下图：

跳槽式双孔全套复搅式连接施工示意图

4、障碍物清理及路基加固

根据地质勘察报告分析及本场地工程桩施工实际情况显示，场地土质均比较均匀，基本无障碍物。

因连续施工对施工土体的均匀性要求较高，故在施工前应对围护施工区域地下障碍物进行探测清理（包括灌注桩施工范围也必须清除干净，以免在后期灌注桩施工时遇到障碍物，而在开挖清除时容易损坏水泥土搅拌桩。）

因本场地地表较为软弱，对今后施工形成安全隐患。为此从搅拌桩边向外侧填筑一条厚40cm，宽15m的道路作为桩机行走道路。施工时再配备路基板，做到双重保险，以防桩机倾覆酿成安全事故。

5、测量放线

根据甲方提供坐标基准点、总平面布置图、围护工程施工图，具体详见附图。按图放出桩位控制线，设立临时控制桩，做好技术复核单，并请甲方及监理验收。

4.5开挖沟槽

根据基坑围护边线用0.4m3挖机开挖槽沟，沟槽尺寸为800×1200㎜，并清除地下障碍物，开挖沟槽土体应及时处理，以三轴水泥搅拌桩正常施工。

6、桩机就位

由当班班长统一指挥桩机就位，桩机下铺设路基板，移动前看清上、下、左、右各方面的情况，发现在障碍物应及时清除，移动结束后检查定位情况并衣时纠正；桩机应平稳，平正，并用经纬仪或线锤进行观测以确保钻机的垂直度；三轴水泥搅拌桩桩定位偏差应不小于10㎜，成桩后桩中心偏位不得超过30㎜，桩身垂直度偏差不得超过1/150。

7、水泥土配合比

根据三轴水泥搅拌桩的施工特点，水泥土配合比的技术要求如下：

（1）设计合理的水灰比，使其确保水泥土强度。

（2）水泥掺入比的设计，必须确保水泥土强度，降低土体置换率，减轻施工时对环境的扰动影响。

（3）根据设计要求并结合工程实际情况确定其基本配合比为：水灰比为1.5；42.5级普通硅酸盐水泥掺量为20%。现场配备磅秤一台，控制水泥用量。

（4）三轴水泥搅拌桩施工时每班组需做试块同条件养护，28天无侧限抗压强度不小于1.0Mpa。

8、制备水泥浆液及浆液注入

在施工现场搭建拌浆施工平台采用半自动搅拌机施工，在开机前按要求进行水泥浆液的配制。将配制好的水泥浆送入贮浆桶内备用。

水泥浆配制好后，停滞时间不得超过2小时，搭接施工的相邻搅拌桩施工间隔不得超过10～12小时。注浆时通过2台注浆泵2条管路同Y型接头从H口混合注入。注浆压力：0.5-1.0Mpa，注浆流量：50-250L/min/每台。

注浆浆量计算以及注浆量通过计算来取得。注浆浆量计算：

水泥用量=桩体积×土体比重×水泥掺量

注浆量=水泥用量×（1+水灰比）÷水泥浆液比重

注：桩土体体积根据设计计算，土体比重通常取1.8×103kg/m3，水泥浆液比重通过取得，一般为1.8×103kg/m3。注浆量的控制决定成桩质量，即水泥用量。

9、钻进搅拌

三轴水泥搅拌桩在下沉和提升过程中均应注入水泥浆液，同时严格控制下沉和提升速度，喷浆下沉不大于1m/min，提升的速度不大于1.0～1.5m/min，在桩底部分重复搅拌注浆，停留1分钟左右，并做好原始记录,避免出现真空负压、孔壁塌方等现象。

10、清洗、移位

将集料斗中加入适量清水，开启灰浆泵，清洗压浆管道及其它所用机具，然后移位再进行下一要根桩的施工。

11、施工冷缝处理

施工过程中一旦出现冷缝处围护桩外侧补搅素桩方案。在围护桩达到一定强度后进行补桩，以防偏钻，保证补桩效果，素桩与围护桩搭接厚度约10㎝。

12、报表记录

施工过程中由专人负责记录，记录要求详细、真实、准确。每个台班要求做一组70.7×70.7×70.7试块，试样宜取自最后一次搅拌头提升出来的附于钻头上的土，试块制作好后进行编号、记录、养护，到龄期后由监理单位见证送检，28天龄期无侧限抗压强度要求不小于1.0Mpa。

钻孔灌注桩施工

（1）施工工艺：

施工准备--验灰线→测量放线、定桩位--钻机.泥浆泵等设备安装调试→埋护筒、复桩位←挖孔穿过杂填土--钻机就位、调垂直度←校正桩位--造孔←泥浆排放、外运--终孔鉴定、清孔--验收.签证--钢筋笼制作（格构柱）→吊放钢筋笼（格构柱）--第二次清孔--商品砼→灌注砼、拆导管←控制导管埋深--终灌、拆护筒←测认桩砼顶标高--钻机移位--回填孔口

（2）施工方法

1.桩位定位

采用极坐标法及直角坐标法测设桩位中心，并以木桩固定，木桩顶部钉小铁钉，用墨线十字引出于护筒范围外。

当孔口护筒安放完毕及钻机就位以后，再次以十字线复测桩位，并保持桩位准确。

2.护筒埋设

工程桩的孔口护筒是保护孔口、隔离上部杂填松散物，防止孔口塌陷的必要措施，也是桩位、标高控制的基准点，因此每根桩施工前必须埋设护筒。

根据测设的桩中心埋设护筒，护筒采用2mm厚的钢板卷制，长度不小于2m，护筒内径大于桩径100mm，埋置深度1.2-1.4m以上以隔离杂填土，四周以粘土回填夯实，避免孔口坍塌，护筒埋设好后进行复测，护筒允许偏差50mm。

3.钻机就位开钻，调垂直度

钻机就位时，转盘中心对准护筒中心标志，偏差小于10mm，用水平尺校对转盘水平，并做到天车中心，转盘中心与桩位中心（三心）成一垂线，就位对中后开钻。

4.泥浆护壁

钻孔时，泥浆比重必须视土层的性质而决定，务必达到护壁的效果良好、浮渣能力强。泥浆的比重应控制在1.1～1.2之间，泥浆稠度过大会影响钻进速度，而泥浆过稀则不利于护壁和排渣。排出泥浆的比重应控制在1.2～1.4左右；当穿过容易坍孔的土层时，排出泥浆的比重可增大至1.3～1.5。

桩孔内泥浆液面的标高必须保持高出地下水位1米以上，在受水位涨落影响时，泥浆面应高出最高水位1.5m以上或不低于自然地坪，且在任何情况下均应高出孔壁稳定界面之上。

本工程利用原土造浆基本能够满足孔内固壁要求，但在开工前需制备适量优质泥浆，以利开孔，可采用场外运进优质泥浆造孔或人工造浆。

人造泥浆的制备。人造泥浆的主要成份是膨润土、掺合物和水。膨润土分散在水中，其片状颗粒表面带负电荷，当水中有膨润土达到一定含量时，则颗粒之间的电键使分散体系形成一种网状结构，膨润土的土水溶液呈固体状态，该固体状态溶液一经触动，颗粒间的电键即遭破坏，就变为流动状态，如外界触动停止，则该溶液又恢复为类固体状态。具有触变性的这种泥浆称为触变泥浆。对于特殊情形，人工制备泥浆需要添加掺合剂，以调整泥浆比重及粘度等，掺合剂包括加重剂、增粘剂、分散剂、堵漏剂等。

必要时还应测定泥浆的pH值，因为当泥浆的pH值大于11时，泥浆会产生分层现象，使泥浆失去护壁作用。

在试成桩钻进过程中，每钻进10m至少测试泥浆三大指标一次，以了解掌握地层情况和泥浆的性能指标，始终使泥浆指标符合设计与规范要求。

5.钻孔

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钻头选用三翼梳齿形刮刀钻头，钻头直径同设计桩径。

施工中应根据地层情况，合理选择钻进参数，一般开孔宜轻压慢转，以调整泥浆浓度并保证垂直钻孔，正常钻进在粘土中时钻进速度控制在8m/h以内，临近终孔前放慢钻进速度以便及时排出钻屑，减少孔内沉渣。

根据地质报告所示，本工程受压桩需钻进0.8～1.2米深度的卵石层，根据现场实际施工情况，若出现钻进困难等现象成孔可采用反循环造孔工艺。

6.清孔

钻孔结束后对孔底进行清理是保证砼灌注桩质量的一道非常重要的工序，本工程采取成孔后和砼开浇前二次清孔。

第一次清孔-换浆清孔

终孔后将钻杆提起10～20cm回旋，利用钻杆内孔进浆进行正循环清孔，一面对孔底进行换浆排碴，一面排除废浆，直至孔底淤积厚度满足设计要求，一次清孔泥浆指标为：比重1.15～1.20，粘度18～20秒，含砂量≤6%。

第二次清孔---开浇前清孔：

当钢筋笼、导管安放完毕，再次进行清孔，直到沉碴淤积厚度满足设计要求，浇注混凝土前，孔底500mm以内的泥浆比重应小于1.25，含砂率≤8%，粘度≤28S。清孔完成后，应保持水头高度，验收待浇，等待灌注时间不大于30分钟。

7.钢筋笼制作安装

钢筋选用具有质量保证书，并通过抽样复检合格的钢筋。

钢筋笼由专职钢筋工和持证电焊工上岗制作，并对钢筋搭接焊质量抽样送检，抽样数量为每300个焊接接头一组试验。

钢筋笼在固定加工场焊接成型，做到成型主筋直，制作误差小，箍筋圆，直观效果好。

钢筋笼的制作偏差范围如下：

主筋间距：±10mm，箍筋间距±20mm

钢笼长度：±100mm，钢笼直径：±10mm

焊接长度：单面焊10d。

钢筋笼采取分段制作，利用吊机或钻机分段起吊、在孔口焊接的方法进行安装。

钢筋笼的分段长度由吊机或钻机起吊高度和钢筋原料长度确定。制作时同一截面内主筋接头的截面积不超过主筋总截面积的50%，错开距离须大于35d，且不小于500mm。

钢筋保护层按图纸要求设置，本工程中保护层为5cm，采用在钢筋笼上设置3Φ100×50砂浆滚轮预制块，每3m一组成120度对称设置。钻机起吊时，应避免吊钩直接吊在箍筋上。

钢筋笼每节焊接完成后须经质检验收和监理认可。

8.混凝土浇注

a.浇注前准备工作

①二次清孔开始，就要做好浇注砼的一切准备工作（隔水栓及相关人员到场等）。

②清孔结束经验收合格卸去清孔器具，装好储料斗，设置隔水栓，砼送到孔口料斗内，连续进料。

b.导管

①浇注用导管在全面使用前，应进行一次密闭承压试验，试验压力为0.6-1.0MPa，要求稳定30分钟不漏水。

②导管的下放和拆卸应有专人负责，使用前检查管内是否有残积物，使用后将导管清洗干净，并在指定位置堆放整齐。

c.水下砼灌注

①根据不同的孔深配置导管长度，下放导管时，应先放到孔底，复测一下孔深后再提管30～50cm待浇；

②砼采用商品砼运输车直接送至孔口下料，初灌时要保证有足够的初灌量，随后连续不断地下料，以使导管一次埋深2.0m以上。

③浇注过程中，专职质检员测量孔内砼面的上升情况，控制导管在砼里的埋深在2～6m之间，防止拔空与埋管，导管要勤提勤拆，一次提管拆管不得超过6m，终浇时多点测量砼面高程，保证砼超灌长度及桩顶质量。

④砼应具有良好的和易性，流动性，坍落度应控制在16～22cm，不符合质量要求的砼不得浇入桩孔内；

⑤导管埋入砼内的正常深度为2～6m，为确保钻孔桩顶部质量，一方面清孔时尽量降低泥浆比重，另一方面经常检测砼灌注的上升速度，准确地掌握上升数据并及时拔管，同时应合理地控制砼最后一次灌入量。

9.桩顶保护

施工时要确保钻孔灌注桩桩顶质量，浇注混凝土时随时测量混凝土上升速度，准确掌握混凝土上升数据，确保桩顶超灌长度满足设计及规范要求，空灌部分采用碎石或黄沙回填，以确保桩顶质量和施工场地安全，以防人员、设备掉入孔中。

10.试块制作及养护

根据规范要求，每根桩制作一组试块，现场随机对混凝土的出料取样，每桩一组，采用150×150×150标准试模，按规定要求制作。

试块要求表面平整，无蜂窝，无缺棱掉角现象，试块拆模后放入水中进行养护，并定期送试验室做抗压强度试验，并及时做好试验报告的统计评定工作。

（3）技术要求：

a.钻孔灌注桩砼强度等级为C25，粗骨料料径不大于40㎜。

b.桩顶砼超灌高度0.5m,充盈系数为1.05-1.10。

c桩位偏差：轴线和垂直轴线方向不超过50㎜，垂直度偏差不宜大于0.5%

d.钻孔灌注桩桩底沉渣厚度不宜超过200㎜，立柱桩不宜超过50㎜。

e.钢筋笼保护层厚度不小于50㎜。

（4）质量控制

a.围护桩桩顶砼超灌高度在达不到要求的情况下采取振动加密的措施保证桩顶砼强度达到要求。

b.清孔排渣要到位，确保立柱桩桩底沉渣厚度符合要求，防止桩体发生较大下沉。

c.要确保钢筋笼和钢格构柱的焊接加工质量，格构柱偏位和标高要严格控制。

4.基坑钢筋混凝土支撑施工

（1）压顶梁、第一道水平支撑施工：

待桩基工程接近完成，围护桩强度达到设计要求强度后。便可开始对第一道水平支撑部位的土方进行开挖，土方开挖至第一道支撑底标高-3.2m,人工修土后，在梁底铺设碎石，浇筑10㎝厚C15素砼垫层。在垫层上弹出各水平支撑梁中心线及梁边线，按照图纸尺寸支模扎筋，在相应部位埋入钢筋应力计，经验收合格后便可进行压顶梁、支撑梁砼浇筑。为了防止垫层与水平支撑梁粘结，在素砼垫层上铺设透明的塑料薄膜进行隔离。砼浇筑后要及时加以养护，制作砼试块。

（2）第二道水平支撑及围檩施工：

待第一道水平支撑第一施工段水平支撑形成相对独立的受力体系，砼达到80%设计强度，围护桩达到100%设计强度后，方可进行第二层土方开挖。分层、分段开挖土方至第二道水平支撑梁底标高-8.4m,进行第二道水平支撑梁和围檩的施工。待第二施工段第一道水平支撑及冠梁施工完毕并形成相对独立的受力体系，砼强度达到设计要求后，进行第三层土方的开挖。

5.传力带、换撑构件施工

（1）地下室基础结构按照后浇带拟划分为五个施工段进行施工，结合地下室结构的施工进程，每道水平支撑的拆除将分段拆除。为了保证每道支撑每次拆撑后剩余部分的支撑仍能够形成相对独立的受力体系，则每道水平支撑分段拆除的划分为：

a.地下室第一施工段每层结构施工完，并且相应每层的换撑构件达到设计强度后，每道水平支撑在Q轴以北区域部分先行拆除，以南区域的剩余支撑仍能构成完整的受力支撑体系。

b.待地下室第二、第三施工段每层结构施工完，且相应施工段每层换撑构件达到设计强度后，每道支撑拆除Q轴以北、7轴以西区域部份的支撑，Q轴以南、7轴以东区域的剩余支撑仍能够形成相对独立的受力体系。

c.待地下室第四、第五施工段每层结构施工完，且相应施工区域每道换撑构件达到设计强度后，每道支撑可拆除Q轴以南、7轴以东区域的全部剩余支撑。

（2）传力带施工：在施工基础底板时，同时用700㎜～1700㎜厚C20素砼浇捣填实底板与围护桩的空隙形成传力带。

（3）换撑及拆撑施工：

a.基础底板及传力带砼强度达到80%强度后，采用人工凿除第二道钢筋混凝土支撑；

b.施工地下室一层楼板和钢筋混凝土传力带，钢筋混凝土传力带砼强度同结构板，钢筋混凝土传力带的位置与楼板梁对齐，钢筋混凝土传力带与围护桩交接处的处理按照设计的要求施工。

c.地下一层楼板和钢筋混凝土传力带，混凝土强度达到80%设计强度后，人工凿除第一道支撑；

（二）土方开挖施工

1、基坑开挖前准备工作

（1）基坑开挖前，应进一步查明基坑周边范围内各类构筑物和管线信息，确保基坑周围环境与设计时没有较大出入。

（2）为了保证围护结构及周边建筑物、道路等在土方开挖过程中的安全,在土方基坑开挖前，配合相关单位做好支护边坡土体深层水平位移、基坑内水平支撑杆件的轴力监测、支撑系统沉降观测、地下水位观测以及基坑周边建筑物、

道路及地下管线的沉降、倾斜、裂缝监测的准备工作。

（3）做好工程周边社区、交警、城管、环保等单位的沟通和协调工作，得到政府有关部门和社区居民的理解和支持。

（4）选择有类似施工经验的土方施工单位，并在土方开挖前做好施工技术交底工作挖土过程中各环节的细化工作。

（5）在土方开挖前对管井进行抽水，以降低基坑内地下水的水位在开挖土层以下，并确保基坑周边和集水井和沉淀池排水系统的正常使用。

（6）按规范和设计要求做好支撑砼的试块，确保同条件养护的砼强度达到设计规定的要求。

（7）按照抢险应急预案要求，配备好抢险所需的各类材料和设备。

2、土方施工方法

（1）土方开挖的总体布署

a.土方开挖严格遵守"先支撑后开挖,分段分区分层开挖。"的施工原则。

b.整个基坑以西向东方向进行挖土；垂直方向按基坑支撑梁为界分三次开挖，第一层土方从现有标高至第一道支撑梁底；第二层土方从第一道支撑底至第二道支撑底；第三层土方从第二道支撑梁底至基底设计标高。

c.土方开挖的施工工艺流程

施工准备→第一层土方开挖→第一道支撑梁施工→支撑梁砼养护→第二层土方开挖→第二道支撑梁施工→支撑梁砼养护→铺设坡道和坑内临时道路→第三层土方开挖→设置土方挖运平台→截桩→人工修土至设计标高→砖胎模、垫层砼施工。

（2）第一层土方开挖

第一层土方从-0.4m至-3.2m，挖土深约为2.8m，挖土工程量约为24000万m3;

当第一施工段的桩基工作完成后和不影响后续打桩的前提下，进行第一层土方开挖，具体开挖时间视打桩进度场地情况而定，与桩基施工穿插进行。这一过程中，穿插施工压顶梁、第一道水平支撑梁、内支撑梁、栈桥、布置钢筋应力计、砌筑排水沟，布置土体深层位移、水位观测监测点工作。

本层土方采用2～3台1m3挖掘机和一台小型挖掘机进行支撑位置的土方开挖，配备车辆15～20辆。

该层土方开挖时间预计14日历天（日均出土量按1750m3考虑），其中第一施工段约需6日历天，第二施工约需8日历天。土方开挖过程中，穿插第一施工段第一道水平支撑梁的施工和养护，为连续进行第二层土方的开挖创造条件。

（3）第二层土方开挖

第二层土方从-3.2m至-8.4m，挖土深约为5.2m，挖土工程量约为44100m3;

待围护桩强度达到设计强度的100%,第一道支撑砼强度达到设计强度的80%以后，并在支撑位置用建筑垃圾或者道渣铺设好施工道路后，开始第二层土方的开挖工作。

本层土方采用3～4台1m3挖掘机和一台小型挖掘机进行支撑位置的土方开挖，配备车辆15～20辆。

因该层土方开挖深度达5.2m，故本层土采取分二层阶梯式开挖，分层具体要求详见示意图；第一施工段从西向东进行退挖，第二施工段由北向南进行退挖；本层土方采用挖土机直接装车外运方法，土方出口主要依靠南角大门。开挖方向和汽车行走路线详第一层土方开挖平面图。

该层土方开挖时间预计25日历天（日均出土量按1750m3考虑），其中第一施工段约需11日历天，第二施工约需14日历天。土方开挖过程中，穿插第一施工段第二道水平支撑梁的施工和养护，为连续进行第三层土方的开挖创造条件。

（4）第三层土方开挖

第三层土方从-8.4m至-11.7m，第二道支撑与基础基底支撑的净距离为2.5m，挖土深约为3.3m，挖土工程量约为28000m3;

待第二道支撑砼强度达到设计强度的80%以后，回填汽车坡道，汽车坡道按1：7.0坡度设置，两侧边坡按1：2.5坡度设置。坡道宽度按8-10米设置。长平长度约需35m,并在支撑和坡道上铺设500厚建筑垃圾或者道渣，上铺路基板。铺设好施工道路后，开始第三层土方的开挖工作。

本层土方采用2～3台1m3挖掘机和一台小型挖掘机进行支撑位置的土方开挖，配备车辆15～20辆。

因该层土方开挖深度达3.3m，故本层土仍采取分二层阶梯式开挖，分层具体要求详见示意图；第一施工段从西、东方向退挖，第二施工段由西向东方向退挖；本层土方采用挖土机装车后通过坡道向外运土的方法，土方出口主要依靠南大门。开挖方向和汽车行走路线详第二层土方开挖平面图。

该层土方开挖时间预计19日历天（日均出土量按1500m3考虑），其中第一施工段约需8日历天，第二施工段约需11日历天。

因第二道支撑与基底的净距离为2.5m，运土车辆无法在作业层上行走，如设置汽车坡道易产生坡道滑移，故结合实际情况和类似工程的施工经验，本层土方利用栈桥停置挖土机，挖土装车；在栈桥下方设置临时土平台，利用基坑内的挖机翻挖到土平台上，基坑内水平方向利用3～4台挖机翻挖的办法挖土和2台小型挖掘机进行局部加深部位的土方开挖；为减少挖机对下卧土层的拢动，在挖机行走位置铺设建筑垃圾和路基板，在土平台临支撑周边设垂直路基板，防止土滑到支撑下边。具体详示意图；挖土过程中配备车辆10～15辆。当局部挖土深度超过1.50m时，根据土质情况分层开挖；第一施工段从西向东进行退挖，第二施工段由西向东进行退挖；开挖方向和汽车行走路线详第三层土方开挖平面图。本层土方开挖时钻孔灌注桩桩头超灌部位的凿桩要结合土方开挖进程及时进行，避免对土方分层开挖产生影响。凿桩采用空压机结合人工进行凿除，要从上至下依次凿除，不得从底部直接整体凿除；严格控制桩顶标高，防止偏高或偏低；在接近桩顶标高部位严禁采用空压机凿桩，以防对桩头砼产生破坏。

土方开挖过程中，穿插凿桩、砖胎模和砼垫层的施工。

附图：第一层土方开挖顺序和汽车行走平面图

第二层土方开挖顺序和汽车行走平面图

第三层土方开挖顺序和汽车行走平面图

土方分层开挖示意图；第二层土方汽车坡道示意图；

栈桥、土平台和翻挖示意图

栈桥以及垂直路基板剖面详图

汽车坡道详图