城市淤泥质超大基坑防护施工技术
时间：2023-02-19 23:25:05 来源：千叶帆 本文已影响人
姚蕊 祁智斌
中国水利水电第十一工程局有限公司 河南郑州 450000
在城市淤泥质超大基坑防护施工，首先施工基坑四周围护桩+高压旋喷桩止水帷幕，随后在围护桩顶施工冠梁闭合成环，随着土方开挖至支撑梁高程，施工连系梁及支撑梁，形成上层的支撑系统，支撑梁以下的土方及锚索腰梁施工，遵循先撑后挖的原则，开挖后及时挂网喷锚，严格按照设计图纸要求，形成一道或两道、三道锚索，并施加预应力。施工过程中全程降水，降水井匀分布在基坑内。施工过程中实时监测基坑各项指标，保证基坑施工安全[1]。
2.1 钻孔灌注施工要点
（1）测量放线；
准确测量桩位，桩位用φ20mm长度为35～40cm钢筋打入地面30cm，作为桩的中心点并做标识，既便于寻找，又可防止机械移位时破坏桩位。
（2）钻机就位；
钻机就位后，将钻机钻头中线点对准桩位中心点，在桩位四周引设十字护桩。如桩位周边土层较差，需进行换填或铺设钢板处理，防止钻机因下沉出现侧斜。
（3）埋设钢护筒；
钢护筒采用8mm厚钢板卷制而成，先采用旋挖钻机配大一号的钻头，钻至地面以下3.5m左右，然后将钢护筒吊起放入孔内。如下放困难，采用旋挖钻机钻杆从护筒四周均匀下压，直至将护筒安放至比地面高出20cm左右位置。然后人工在护筒四周回填粘土，并进行插捣，确保护筒四周密实，无空隙[2]。
（4）泥浆配置；
旋挖钻机在施工时，需采用泥浆进行护壁，并平衡孔内水压，润滑钻头，因此在开钻前，需按照设计配合比制拌泥浆，泥浆采用水+膨润土+外加剂进行制拌。考虑钻孔桩同时施工，泥浆池的大小为单桩混凝土体积的3～4倍。每个泥浆池旁设置泥浆处理机。
（5）钻孔；
开钻时（地表3m以内）时，应轻压慢进，适当延长钻进时间，并及时将优质的泥浆注入孔内，平衡地层压力。通过钻头旋挖切削土体，提出孔外，打开钻头底盖倒土。正常钻进时也要控制进尺速度，做到轻提慢放，要求每回次不超过0.5m。
（6）清孔；
钻至设计标高后，对孔径、孔深、垂直度进行检查确认合格后，即进行清孔。清孔可采用抽浆方法，在清孔排渣时，必须保证孔内水头高度，防止塌孔。清孔后孔底沉渣厚度不大于100mm。
（7）钢筋笼加工及安装；
钢筋笼加工在平整硬化的场地上采用钢筋笼滚焊机进行加工制作。钢筋笼吊放采用履带吊起吊，吊装就位后立即固定牢固。
（8）混凝土浇筑；
采用导管法进行水下混凝土的灌注，导管使用前需进行密闭试验，混凝土灌注时吊车吊放拆卸导管。混凝土保证坍落度和和易性，首批混凝土保证把导管下口埋入混凝土的深度不少于1m。灌注开始后，紧凑、连续地进行，严禁中途停工。在整个灌注过程中，导管埋入混凝土的深度控制在2～4m之间。灌注水下混凝土时，随时探测钢护筒顶面以下的孔深和所灌注的混凝土面高度，以控制桩顶标高。
（9）桩头破除、检测；
桩顶高出部分待混凝土强度达到70%设计强度后用人工凿除，确保桩头质量完好；
按规范规定及设计要求对钻孔桩采用低应变无破损检测法钻孔桩的完整性进行抽检[3]。
2.2 高压旋喷桩施工要点
进行旋喷桩试桩施工，通过对3根试桩进行渗透系数检测，可以有效的形成止水帷幕。
（1）钻机就位；
钻机就位后，对桩机进行调平、对中，调整桩机的垂直度，保证钻杆应与桩位一致。
（2）射水试验；
首先进行低压射水试验（0.5MPa），用以检查喷嘴是否畅通，压力是否正常。
（3）钻孔；
射水试验后，即可开钻，射水压力由0.5MPa增至1.0MPa以减少摩擦，防止喷嘴堵塞。当第一根钻杆钻进后，停止射水待压力下降后，接长钻杆，再继续射水钻进，直到钻到设计桩底位置。
（4）制浆；
严格按照设计配合比，并视喷射效果适当调整后确定，制浆过程中随时测量浆液比重，每孔高喷灌浆结束后要统计该孔的材料用量。浆液用高速搅拌机搅制，拌制浆液必须连续均匀，搅拌时间不小于30S，一次搅拌使用时间亦控制在4h以内。
（5）旋喷作业；
钻孔至设计高程后，即可向钻机输送水泥浆和压缩空气，待液浆从孔底冒出后，钻杆开始旋转和提升，由下而上进行旋喷。施工过程中，必须时刻注意检查浆液初凝时间、注浆流量、风量、压力、旋转提升速度等参数是否符合设计要求，并随时做好记录。
（6）拆除钻杆；
当第一根钻杆提出地面后，停止压浆，待压力下降后，迅速拆除钻杆。
（7）冲洗；
喷射完成后将注浆泵的吸水管移到水箱内，在地面上喷射，以便把泥浆泵、注浆管和软管内地浆液全部排除，防止残存的水泥浆管路堵塞。
2.3 冠梁支撑梁施工要点
（1）测量放样；
根据设计图纸提供的坐标计算出每道混凝土支撑中线与冠梁交点处坐标，冠梁、外边线坐标，计算成果经技术负责人复核无误后进行测放，并报监理进行复核。
（2）开挖冠梁处土体和破除钻孔支护桩桩顶部混凝土。
①采用环切法破除钻孔支护桩桩顶的超灌混凝土，人工用风镐凿除至冠梁梁底标高。将土体一次性挖到底标高以下5cm，冠梁和支撑梁要一次性施工。②钻孔支护桩顶部超灌混凝土凿除时要注意保护预埋测斜管，不要将其碰断。
（3）底部找平及垫层施工；
当混凝土支撑开挖至设计标高后，进行整平、复测标高，保证底模的平整及高程位置。人工进行找平，同时对基底进行夯实处理，然后施作5cm厚的C15混凝土垫层，冠梁、支撑梁处垫层宽度比支撑梁两边边线各宽10cm，待强度达到以后在冠梁边线、混凝土支撑梁底部铺一层2mm厚宝丽板作为底模。
（4）钢筋绑扎。①钢筋绑扎须严格按照设计及规范要求进行。②根据设计图纸要求，钻孔桩钢筋锚入冠梁内长度不小于35d，若个别桩头钢筋锚固长度不够，还需进行补焊，如超出冠梁顶面，做弯锚处理。③箍筋应与受力钢筋垂直设置，箍筋弯钩叠合处，应沿受力钢筋方向错开设置。④钢筋绑扎后严格实行“三检制”，再报监理单位验收，经验收合格后方可进行下道工序施工。
（5）模板安装。①模板安装必须正确控制轴线位置及截面尺寸。当拼缝≥10mm的要用小块模板封钉。②冠梁、混凝土支撑梁模板由钢模、木模、斜撑、φ12对拉杆等组成，斜撑间距1.5m（采用Φ48×3.5mm的钢管）顶在模板上，对拉杆纵向间距500mm。为防止浇筑混凝土时漏浆，在侧模内侧底端应加设双面胶。③模板支撑安装必须平整、牢固、接缝严密不漏浆，保证混凝土浇筑质量。④模板安装施工结束后报监理验收，经验收合格后方可进行下道工序施工。⑤模板拆除应满足设计和规范规定的强度要求，不得随意拆模。
（6）混凝土浇筑。①冠梁、混凝土支撑梁混凝土强度符合设计要求。②砼搅拌车进场后，应严把砼质量关，及时留置检测样品。③混凝土振捣采用插入式振捣器，振捣间距约为50cm，以混凝土表面泛浆，无大量汽泡产生为止，严防混凝土振捣不足或在一处过振而发生跑模现象。④冠梁与钢筋混凝土支撑节点同时施工，分段分批浇筑，接头处新老混凝土接合面按施工缝要求凿毛处理，并将浇筑完预留钢筋上的残留混凝土及时清理干净。
（7）拆模、养护。①待混凝土达到设计强度时，方可进行模板拆除，拆除模板时，需按程序进行，禁止用大锤敲击，防止混凝土面出现裂纹。②浇筑完毕后12h以内对混凝土加以覆盖并保湿养护，养护时间不少于14d。
2.4 全套管跟进+泥浆护壁锚索施工要点
2.4.1 测量放线定孔位、调整钻机找方位
钻机钻孔开钻前，根据设计要求和土层条件，定出孔位，做出标记。并按预应力锚索设计角度，用坡度测量仪调整好角度，然后开始钻进。
2.4.2 钻、成孔
（1）全套管跟进成孔。锚索钻机成孔采用外套管先打进，套管跟进成孔。钻机通过钻机配置的前回转动力驱动跟进套管，钻机一次驱动的一节套管长度一般为3米，套管驱动进入的同时用接有高压水泵的内钻杆将套管内土体通过机器钻进压力和水压力将土体稀释成泥浆并且排出孔外的方法成孔。在钻进砂层时注入比重为1.1～1.15的膨润土泥浆形成泥浆护壁。
（2）成孔质量要求。孔位允许偏差为水平方向≤100mm，垂直方向≤50mm，预应力锚索钻孔倾角为20度，倾斜度允许偏差为3%，孔深应超过设计长度0.5m，成孔后应清孔直至孔口流出清水为止。
2.4.3 锚索制作与下放
2.4.4 注浆
按设计要求，注浆采用纯水泥浆，水灰比为0.4～0.45:1，搅浆用水为自来水，水泥为P.O.42.5普通硅酸盐水泥。
（1）一次常压注浆：每个孔成孔施工结束后拔出内钻杆，用高压水冲洗钻孔，即可进行锚索一次常压注浆。注浆压力约0.8MPa，直到浆液从孔中溢出。
（2）二次高压注浆：待第一次注浆浆液达到初凝强度后，进行第二次高压注浆。注浆压力不小于2.5MPa，浆体抗压强度＞30MPa。
2.4.5 张拉锁定
锚索注浆完成后进行砼腰梁施工，待注浆体强度达到75%以上且强度大于20MPa且腰梁达到允许张拉强度后方可进行张拉，锁定锚索于腰梁和锚定钢板之上，每根锚索均应按设计抗拔力标准值的0.1～0.2倍进行预张拉，锁定值取标准值的70～90%。
2.5 基坑降水施工要点
基坑降水采用钢滤管降水井及基坑排水沟相结合的方法。降水井井孔直径0.8m，采用钢滤管以防将泥砂带走。在基坑顶部和底部各设置一条0.3m×0.3m的封闭连通的排水沟阻断周边来水，在基坑顶部和底部明沟交叉点设置1m×1m×1m的集水井，使基坑内渗水与施工废水汇入其中，再用水泵抽入地表沉淀池沉淀后排入排洪渠中。
（1）钢滤管直径400mm；
钢滤管制作完成后，用吊机直接调运至降水井位置，下放到井中。
（2）确定井位成孔位置，将钻机钻头中线点对准孔位中心点开钻；
如孔位周边土层较差，需进行换填或铺设钢板处理，防止钻机因下沉出现侧斜。
（3）钢护筒采用8mm厚钢板卷制而成，旋挖钻机钻至地面以下3.5m左右，然后将钢护筒吊起放入孔内。如下放困难，采用旋挖钻机钻杆从护筒四周均匀下压，直至将护筒安放至比地面高出20cm左右位置。然后人工在护筒四周回填粘土，并进行插捣，确保护筒四周密实，无空隙。
（4）旋挖钻机在施工时，需采用泥浆进行护壁，并平衡孔内水压，润滑钻头，因此在开钻前，需按照设计配合比制拌泥浆，泥浆采用水+膨润土+外加剂进行制拌。
（5）开钻时时，应轻压慢进，适当延长钻进时间，并及时将优质的泥浆注入孔内，平衡地层压力。钻进时要控制进尺速度，做到轻提慢放，要求每回次不超过0.5m。
（6）钻至设计标高后，对孔径、孔深、垂直度进行检查确认合格后，即进行清孔。清孔可采用抽浆方法，在清孔排渣时，必须保证孔内水头高度，防止塌孔。清孔后孔底沉渣厚度不大于100mm。
（7）下钢滤管前检查钢滤管是否完好，钢滤管确保在井孔居中不歪斜。
（8）填滤料从井四周均匀缓慢填入，避免造成孔内架桥现象，填料高度严格按设计要求执行。
（9）安装满足设计要求的潜水泵，并进行试抽水。
城市淤泥质超大基坑防护施工通过理论与实践结合，优化基坑防护施工技术，有效控制了超大基坑施工造成周围建筑物的不均匀沉降，深基坑施工全过程处于安全、稳定、优质的可控状态，为施工领域积累可靠经验，同时也为淤泥质超大基坑开挖施工提供宝贵的实践依据和借鉴。
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