深基坑支护桩施工方案

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一、工程设计概况
拟建某工程基坑开挖深度约14.85m,为保证建筑基坑边坡稳定及安全，根据现场的实际情况对基坑边坡采用土钉墙及预应力锚杆和排桩支护方案,西侧为B型支护,东北侧为C型支护,北侧为A型支护，东南侧为D型支护、南侧为A型及E型支护。
基坑支护主要技术参数如下：
(1)A型锚杆及土钉墙支护:(南、北边坡)
该基坑边坡高度12.0m，采用土钉喷锚支护方案,有效支护高度12m,设置土钉8排，放坡坡比1：0.2，土钉墙支护采用洛阳铲人工成孔，土钉孔直径130mm、倾角15°, 土钉水平间距1.5m，以梅花形布置。
(2) B型土钉墙:（西坡）
根据设计方案该基坑边坡底标高391.85m，采用土钉喷锚支护方案,有效支护高度4.6m,设置土钉3排，垂直开挖，土钉墙支护采用洛阳铲人工成孔，土钉孔直径130mm、倾角15°, 土钉水平间距1.8m，垂直间距1.4m，以十字形布置。喷锚支护施工队施工该支护时宜先对1#楼承台下土方边坡先喷射一层5cm厚混凝土，在进行土钉墙施工。
(3) C型锚杆及土钉墙支护:（东坡北段）
根据设计方案该基坑边坡高度14.85m，采用土钉喷锚支护方案，有效支护高度14.85m，设置土钉8排，放坡坡比1：0.1，土钉墙支护采用洛阳铲人工成孔，土钉孔直径130mm、倾角15°, 土钉水平间距1.5m，垂直间距1.4m，以梅花形布置。
(4) D型锚杆及土钉墙支护:（东坡南段）
根据设计方案该基坑边坡高度14.85m，采用土钉喷锚支护方案,有效支护高度14.85m，设置土钉9排，放坡坡比1：0.1，土钉墙支护采用洛阳铲人工成孔，土钉孔直径130mm、倾角15°, 土钉水平间距1.5m，垂直间距1.5m，以梅花形布置。
(5) E型排桩支护（南侧）
根据设计该基坑边坡高度12m，建筑物外墙边线紧邻用地红线，采取排桩墙支护方案。排桩墙总长度为40m，桩径为700mm，桩长27m，桩间距1.4m，灌注桩混凝土强度等级C30，主筋为14Φ25，箍筋为φ8@150；冠梁混凝土强度等级为C30,高0.5m，宽0.7m；锚杆采用一桩一锚，长为9m，水平间距为1.4m；竖向间距为3m；桩间采用挂φ6 200mm×200mm钢丝网喷C20混凝土处理。根据地勘报告，基坑开挖范围内主要为黄土层，其中部分具有湿陷性。场地地下水属潜水，静水位标高取398.0米。
二、周边环境对基坑的影响及解决办法
(1)周边环境对基坑的影响
基坑东侧坡顶距工地临时围墙1m，围墙外为宏信花园工地，其临时施工道路距围墙6m，道路与围墙范围内部分场地建有临时配电房和厕所，其余场地空置。临时配电房及厕所对基坑边产生额外的荷载。
基坑南侧距工地临时围墙1m，沿围墙建有隔壁工地临时宿舍及配电房，部分材料沿围墙堆码。临时宿舍及库房、堆码的材料都对基坑产生额外的荷载，且基坑边住人是重大的潜在不安全因素。
基坑西侧为1#楼，且紧挨1#楼承台边缘开挖，基坑开挖将可能会使1#楼产生不均匀沉降。
(2)解决办法
对于基坑边临时建筑、堆码的材料及住人问题，经计算这些临时荷载，临时荷载在基坑承载的范围之内，不要求拆除，但在基坑开挖过程中要求隔壁施工单位对其临时建筑进行观测，一旦出现变形裂缝或沉降过大，要求其立即告知我方，并采取补救措施;若临时荷载超出基坑可承受荷载，则要求隔壁施工单位拆除其临时建筑。
对于本基坑开挖将可能会使1#楼产生不均匀沉降，项目部将要求第三方观测单位每日观测，若沉降过大，将联合设计院及甲方采取补救加固措施。
三、基坑支护类型
基坑支护采用锚杆及土钉墙和排桩墙两种方式进行支护，土钉墙面层为内挂一层φ6@200×200钢筋网，外喷C20细石混凝土。本基坑支护方式根据土方开挖深度和放坡宽度不同分为A、B、C、D、E五种支护类型。
(1)A型支护
土钉水平间距为1.5m，与水平方向夹角15°，孔径0.13m，孔内置筋见剖面图，托架间距为2.0m。土钉个数根据现场实际情况确定。
孔内注浆用M15水泥砂浆，采用压力注浆，掺入水泥用量7%的膨胀剂。
土钉墙面层为喷射细石砼，厚度为100±20mm，强度等级为C20，并掺入水泥用量3%的速凝剂。网面筋采用一层φ6@200×200的钢筋网。
孔内注浆用水泥砂浆及喷面用细石砼配合比以室内试验设计配合比为准。
本工程锚杆为预应力土层锚杆，其轴向设计拉力值为150KN，在砂浆强度达到其设计强度的75%后（通过砂浆试块强度确定）方可进行预应力张拉，张拉荷载为设计值得90%，锚杆预应力值（锁定值）为设计值得70%。
锚杆采用帮条焊，必须保证焊接质量。
自由段处外套直径为40mmPVC管，且端口用胶带密封，防止水泥砂浆流入。
螺杆采用 25，长300mm，和锚杆连接采用帮条焊，注浆时锚杆接头要放水平。
(2)B型支护
基坑西侧与1#楼交接处土方挖至1#楼桩基顶承台底部时，再进行基坑支护,支护类型为B型。
土钉水平间距为1.8m，与水平方向夹角15°，孔径0.13m，孔内置筋见剖面图，托架间距为2.0m。土钉个数根据现场实际情况确定。
孔内注浆用M15水泥砂浆，采用压力注浆，掺入水泥用量7%的膨胀剂。
土钉墙面层为喷射细石砼，厚度为150mm，强度等级为C20，并掺入水泥用量3%的速凝剂。网面筋采用一层φ6@200×200的钢筋网。
孔内注浆用水泥砂浆及喷面用细石砼配合比以室内试验设计配合比为准。
钻孔前详细对照1#楼桩基结构图，标出1#楼桩基位置，以免钻孔破坏1#楼桩基础。
(3)C型支护
基坑东北侧部分采用C型支护。
(4)D型支护
东侧主楼部分基坑采用D型支护。
(5)E型支护
灌注桩桩径为700mm，桩长27.0m，桩间距为1.4m。混凝土等级为C30，坍落度为180mm±20mm，水灰比易为0.45。
冠梁混凝土强度等级为C30，宽0.7m，高0.5m。
锚杆采用一桩一锚，水平间距为1.4m，内置D25钢筋，注浆采用压力注浆；
桩间土采用挂网喷面处理。
(6)二台处理办法
基坑南侧二台做法见下图：
基坑南侧围墙下二台处理办法
围墙部位下方二台采用挂网喷面支护，目的是防止雨水对基坑土体的冲刷。
基坑顶面砼面层做至围墙脚部，砼厚度80mm，强度C20。
四、工艺流程
(1)锚杆及土钉墙施工工艺流程：
锚杆及土钉墙施工工艺流程:基坑开挖→修整边壁→测量、放线→人工洛阳铲钻孔→插杆筋→压力注浆→养护→边坡立面平整→绑扎钢筋网片→进行喷射混凝土作业→混凝土面层养护→裸露主筋除锈→上横梁(或预应力锚件)→焊锚具→张拉(仅限于预应力锚杆)→锚头(锚具)锁定。
(2)排桩施工工艺流程:
桩位测量放线→安装钻机并定位→钻进成孔→清孔并检查成孔质量→下放钢筋笼、导管→灌注混凝土→拔出护筒→孔口回填→桩机移位→桩养护
五、操作工艺
(1)排桩墙施工
桩位测量放线：根据现场坐标基准点及高程基准点测出桩位中心，打入定位桩。锅锥钻机就位：移动钻机，使转盘中心与桩位中心重合，再找平垫实，使机座周正水平。使桩位偏差<50mm，竖向偏差<1%。钻进成孔：锅锥顺钻杆滑落孔底后，钻杆回转带动锅锥回转，锅底的锅齿将土刮入锅中。锅装满土后卷扬机将锅顺杆提升到孔口，卸掉泥土，反复进行直达设计孔深。
一次清孔：钻进到设计孔深后，将钻具略微提起，慢速回转，测到终孔孔深才能提钻，否则继续清孔。
不良地质现象的处理方法：
上部杂填土土层松散、厚度较大，采取埋设护筒的方式护壁，护筒高度为2.0m，埋设护筒时四周分层填入粘土夯实，做好护筒的固定工作。
根据本工程地质勘察报告，6-1层为粗砂层，层厚0.50～2.4m，层底标高-22.21m～20.20m，静水位标高为-10.55m。锅锥钻孔深度达到砂层时，向孔内投入一定数量的粘土，使土与砂结合，便于锅锥取土，同时配置泥浆护壁。
钢筋笼制作与安放：
钢筋笼制作：钢筋笼在现场分节制作，主筋与加强筋全部焊接，螺旋筋与主筋采用点焊加固，钢筋笼制作符合设计要求外。
制作好的钢筋笼，即进行逐节验收，合格后挂牌存放。
钢筋笼孔内安放：钢筋笼在孔口焊接，两段笼子应保持顺直，同截面接头不得超过配筋的50%，间距错开不少于35d。钢筋笼焊接完好后，应缓慢下放至孔内，严禁猛提猛墩，隔4米在钢筋笼四周均匀设立3个水泥保护块，钢筋笼下放至预定位置后，应在孔口固定，以防其上窜或下沉。
下导管：
1）导管的选择：采用螺纹接头连接的导管，其内径Φ250，底管长度为4m，中间节长度一般为2.5m，导管管身应无破损，接头丝扣保持良好。
2）导管下放：导管在孔口连接应牢固，设置密封圈，吊放时，应使位置居中，轴线顺直，稳定沉放，避免卡挂钢筋笼和刮撞孔壁，灌注前应保证导管底端距孔底0.5m距离。
砼灌注：
原材料试验：原材料主要有钢筋、商品砼。进场的钢筋须有质保单，并按规范规定分批做抗拉、冷弯等性能试验，商品砼须有相应的质保书，合格后方可使用。
水下砼灌注：灌注前，计算出砼灌注初灌量。施工中要保证灌注初灌量，灌注时导管埋深控制在2-6m，拆管前专人测量孔内砼面，并做好砼灌注记录，灌注砼接近桩顶标高时，应控制最后一次浇灌量，确保桩顶标高符合设计要求。
试块制作：标准养护按一桩一组，同条件养护共3组；为便于给土方开挖时判定砼的强度提供依据。
起拔护筒：砼灌注结束后，即起拔护筒，并将灌注设备机具清洗干净，堆放整齐。
排桩施工应符合下列要求：
1）桩位偏差，轴线和垂直轴线方向均不宜超过50mm。垂直度偏差不宜大于0.5%；
2）钻孔灌注桩桩底沉渣不宜超过200mm；
3）排桩宜采取隔桩施工，并应在灌注混凝土24h后进行邻桩成孔施工；
4）冠梁施工前，应将支护桩桩顶浮浆凿除清理干净，桩顶以上露出的钢筋长度应达到设计要求。
(2)基坑开挖
基坑开挖应按设计规定以每2.5m为一层，分段开挖，做到随时开挖，随时支护，随时喷混凝土，在完成上层作业面的锚杆预应力张拉或土钉与喷射混凝土以前，不宜进行下一层土的开挖。
本基坑南北间距约为132m，东西间距约为72m，当上一层土钉或锚杆未完时，允许在距离四周边坡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；严禁边壁出现超挖或造成边壁土体松动或挡土结构的破坏。
(3) 排水
锚杆、土钉支护宜在排除作业层地下水的情况下进行施工。
基坑东、南侧坡顶地面采用C20混凝土硬化至围墙脚部；基坑北侧坡顶向外延伸2m范围内用C20混凝土硬化，并且里高外低，便于径流远离边坡。坡顶排水沟与基坑边缘的距离为2.0m，沟底和两侧找平砂浆中掺入5%的防水剂。
为了排除积聚在基坑内的渗水和雨水，在坑底设置排水沟和集水坑，坑内积水应及时抽出，排水沟和积水坑宜用砖砌并用砂浆抹面以防止渗漏。排水沟尺寸为200×300，排水沟根据现场基底实际情况设置其位置，距坡脚距离易为1.0m。
(4)钻孔和锚杆制作
钻孔前先放线定位，保证土钉位置正确，防止高低参差不齐和相互交错。
钻孔深度要比设计深度多100mm～200mm，以防止孔深不够。
锚杆应由专人制作，接长应采用帮条焊，为使锚杆置于钻孔的中心，应在锚杆上每隔2000mm设置定位托架一个;钻孔完毕后应立即安插锚杆以防塌孔，为保证非锚固段可以自由伸长，可在锚固段和自由段之间设置堵浆器，并用PVC管套住自由段。
(5) 注浆
孔内注浆用M15水泥砂浆，采用压力注浆，掺入水泥用量7%的膨胀剂。
注浆管在使用前应检查有无破裂和堵塞，接口处要牢固，防止注浆压力加大时开裂跑浆;注浆管应随锚杆同时插入，采用干成孔作业，灌浆前封闭孔口。
注浆前要用水引路润湿输浆管道;灌浆后要及时清洗输浆管、灌浆设备;灌浆后自然养护不少于7d，待强度达到设计强度的75%时方可进行张拉工艺;在灌浆体硬化之前，不能承受外力或由外力引起的锚杆移动。
(6)喷射混凝土
钢筋网应在喷射一层混凝土后铺设，钢筋保护层厚度不宜小于20mm。钢筋网片可用插入土中的钢筋固定，在混凝土喷射时应不出现移动。
钢筋网片采用φ6@200×200绑扎而成，网格允许偏差为10mm，钢筋网铺设时每边的搭接长度为200mm。
喷射混凝土为细石混凝土，厚度为100±20mm，强度等级为C20;为加强支护效果，在喷射时掺入3%的速凝剂。
喷射混凝土的配合比应按设计要求通过实验确定，骨料粒径不宜大于12mm;喷射混凝土作业，应事先对操作手进行培训，以保证喷射混凝土的水灰比和质量能达到要求;喷射混凝土前，应对机械设备、风、水和电路进行全面检查及试运转;喷射混凝土的喷射顺序应自上而下，喷头与受喷面之间的距离宜控制在0.8m～1.5m范围内，射流方向垂直指向喷射面，但在钢筋部位应先喷填钢筋一方后再侧向喷填钢筋的另一方，防止钢筋背面出现空隙;为保证喷射混凝土厚度达到规定值，可在边坡上垂直插入短的钢筋段作为标志。
在喷射混凝土初凝2h后方可进行下一道工序，此后应连续喷水养护5～7d。
喷射混凝土强度可用100mm×100mm×100mm试块进行测定，制作试块时应将试模底面紧贴边壁，从侧向喷射混凝土，每批至少留取3组试件。
六、试验检测
(1)锚杆试验
应在锚杆锚固段浆体强度达到15MPa或达到设计强度等级的75%时可进行锚杆试验。
加载装置(千斤顶、油泵)的额定压力必须大于试验压力，且试验前应进行标定。
加荷反力装置的承载力和刚度应满足最大试验荷载要求。
计量仪表(测力计、位移计)应满足测试要求的精度。
基本实验和蠕变试验锚杆数量不少于3根，且试验锚杆材料尺寸及施工工艺应与工程锚杆相同。
验收锚杆的试验数量应取锚杆数的5%，且不应少于3根。
锚杆试验应按《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)附录E的规定执行。
(2)土钉试验
土钉支护施工必须进行现场抗拔试验，应在专门设置的非工作土钉上进行抗拔试验直至破坏，用来确定极限荷载，并据此估计土钉的界面极限黏结强度。
每一典型土层中土钉试验数量不宜少于总数的1%，且不应少于3个。测试钉的总长度、黏结长度和施工方法原则上应与工作钉一致。
土钉的现场抗拔试验时，土钉、千斤顶、测力杆三者应在同一轴线上，千斤顶的反力架应置于混凝土面层或土钉上、下部，安设两道工字钢或槽钢作横梁，并于护坡墙紧贴;当张拉到设计荷载时，拧紧锁定螺母完成锚定工作;张拉时宜采用跳拉法或往复式拉法，以保证土钉和钢梁受力均匀;张拉力的设定应根据实际所需的有效张拉力和张拉力的可能松弛程度而定，一般按设计张拉力的75%～85%进行控制。
测试钉进行抗拔试验时的注浆抗压强度不应低于6MPa。试验应采用连续分级加载，首先施加少量初始荷载(不大于土钉设计荷载的20%)使加载装置保持稳定，以后的每级荷载增量不超过设计荷载20%。每级荷载施加完毕后应立即记下位移数并保持荷载稳定不变，继续记录以后1min、6min、10min的位移读数。若同级荷载下10min与1min的位移读数增量小于1mm，即可施加下级荷载，否则应保持荷载不变继续测读15min、30min、60min时的位移。此时若60min与6min的位移增量小于2min，可进行下级加载，否则即认为达到极限荷载。根据试验得出的极限荷载必须大于设计荷载的1.25倍，否则应反馈修改设计。
(3)灌注桩检测
采用低应变动测法检测桩身完整性，检测数量不宜少于总桩数的10%，且不得少于5根;
当根据低应变动测法判定的桩身缺陷可能影响桩的水平承载力时，应采用钻芯补充检测，检测数量不宜少于总桩数的2%，且不得少于3根。
墙面喷射混凝土厚度应采用钻孔检测，钻孔数宜每100m2墙面一组，每组不少于3点。
七、冬季施工措施
严格控制水泥浆的配比，平均气温低于5℃时，应加早强剂或防冻剂，水泥的标号不得低于PC32.5。
当气温低于0°C时，禁止喷水养护，必要时加覆盖养护。
泵和注浆管不用时应用清水冲洗干净，防止受冻。
土钉支护所用的石屑与砂等骨料应保持干燥，尽量减少含水量。施工完毕后，将骨料覆盖，以防受冻。
八、基坑工程的安全使用与维护
本工程基坑四周设置尺寸为200mm*200mm的防水围挡，并设置防护栏杆，防护栏杆埋深700mm，高度为1200mm，栏杆间距为2000mm，栏杆距基坑边缘为800m。
基坑周边2.0m范围内不得堆载，4m以内限制堆载，坑边严禁重型车辆通行。
在基坑边1倍基坑深度范围内建造临时住房或仓库时，应经基坑支护设计单位允许，并经施工单位企业技术负责人、工程项目总监批准，方可实施。对隔壁工地已建的临时住房或仓库时，请求甲方协调拆除。
九、基坑支护监测及应急措施
(1)监测内容
本基坑为二级深基坑，基坑观测应观测以下内容：
支护结构水平位移。
地下水位监测。
周围建筑物、地下管线变形。
以上监测内容均委托有资质单位监测。
(2)监测频率
基坑第一步开挖完毕后，基坑四周设置变形观测点，对基坑进行变形观测。变形观测采用小角度法进行观测，即假定基坑阴角不变形，且作为二个基准点，基坑四周每隔20m设置观测点，利用全站仪测得初始数据，每隔一段时间观测各点，即可测出基坑水平位移。在基坑开挖期间每天监测2次，分别在开挖前和开挖后监测，变形较大时每天测2～3次。
降水工作开始前，需要测量每个井的静水位标高，根据地下水位安装水泵，设置回水阀，防止掉泵。降水开始后，前一周每天测量水位不少于4次，以后每天测水位水位不少于2次，并绘制水位变化曲线。
降水工作开始后，应对基坑四周建筑物及地面进行沉降观测，根据沉降观测结果，调整降水井水位，预防沉降超过规范允许值。
(3)基坑变形报警值
水平位移警戒值：当坡顶水平位移超过35mm或有事故征兆时，应连续观测并及时通知设计单位。
监测数据处理及反馈：支护结构水平位移和沉降及周围建筑沉降：由监测单位将每次的测量结果报生产经理和技术经理签字后，交资料员报监理、甲方。
(4)坑外土体表层水平位移及沉降监测方式
基坑四周硬化后，距基坑边约1m在地坪上平行基坑边线弹出直线，每隔20m定点(用油漆及小铜钉做标记)，作为支护结构水平位移观测点及沉降观测点。
位移观测基准点：在每条位移观测线的两端外延至不受基坑变形干扰位置(距基坑边﹥2h(h为基坑开挖深度))定点，作为全站仪测站点及观瞄点。
沉降观测基准点：采用引测的±0.00标高点，定期校核。
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