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1、基坑开挖安全质量控制,单 位： 中铁二局,主讲人：曹 浪,日 期：2011年1月,目录, 基坑工程的发展过程 人类土木工程活动促进了基坑工程的发展。特别是到了本世纪，随着大量高层、超高层建筑以及地下工程的不断涌现，对基坑工程的要求越来越高，出现的问题也越来越多，促使工程技术人员以新的眼光去审视基坑工程这一古老课题，使许多新的经验和理论的研究方法得以出现与成熟。基坑工程在我国进行广泛的研究是始于80年代初，那时我国的改革开放方兴末艾，基本建设如火如荼，高层建筑不断涌现，相应地基础埋深不断增加，开挖深度也就不断发展，特别是到了90年代，大多数城市都进入了大规模的旧城改造阶段，在繁华的市区内进行深基
2、坑开挖给这一古老课题提出了新的内容，那就是如何控制深基坑开挖的环境效应问题，从而进一步促进了深基坑开挖技术的研究与发展，产生了许多先进的设计计算方法，众多新的施工工艺也不断付诸实施，出现了许多技术先进的成功的工程实例。但由于基坑工程的复杂性以及设计、施工的不当，工程事故的概率仍然很高。,基坑工程的发展及特点,基坑工程的发展往往是一种新的围护型式的出现带动新的分析方法的产生，并遵循实践、认识、再实践、再认识的规律，而走向成熟。早期的开挖常采用放坡的形式，后来随着开挖深度的增加，放坡面空间受到限制，产生了围护开挖。迄今为止，围护型式已经发展至数十种。从基坑围护机理来讲，基坑围护方法的发展最早有放坡
3、开挖，然后有悬臂围护、内撑(或拉锚)围护、组合型围护等。围护结构最早用木桩，现在常用钢筋混凝土桩、地下连续墙、钢板桩以及采用水泥土挡墙、土钉墙等。钢筋混泥土桩设置方法有钻孔灌注桩、人工挖孔桩、沉管灌注桩和预制桩等。 基坑工程特点 基坑工程主要包括基坑围护体系设计与施工和土方开挖，是一项综合性很强的系统工程，它要求各工种技术人员密切配合。,基坑工程主要有以下特点： (1)基坑围护体系一般是临时结构（部分地区设计为永临结合型），安全储备较小，具有较大的风险性 一般情况下，基坑围护是临时措施，地下工程主体施工完成时围护体系即完成任务。与永久性结构相比临时结构的安全储备要求可小一些。基坑围护体系安全储
4、备较小，因此具有较大的风险性。基坑工程施工过程中应进行监测，并应有应急措施。在施工过程中一旦出现险情，需要及时抢救。（2）基坑工程具有很强的区域性基坑工程区域性很强。如软粘土地基、砂土地基、黄土地基等工程地质和水文地质条件不同的地基中基坑工程差异性很大。同一城市不同区域也有差异。基坑工程的围护体系设计与施工和土方开挖都要因地制宜，根据本地情况进行，外地的经验可以借鉴，但不能简单搬用。,（3） 基坑工程具有很强的个性基坑工程的围护体系设计与施工和土方开挖不仅与工程地质和水文地质条件有关，还与基坑相邻建筑物、构筑物及市政地下管线的位置、抵御变形的能力、重要性，以及周围场地条件等有关。有时，保护相邻
5、建(构)筑物和市政设施的安全是基坑工程设计与施工的关键。这就决定了基坑工程具有很强的个性。因此，对基坑工程进行分类、对围护结构允许变形规定统一标准都是比较困难的。 （4） 基坑工程综合性强 基坑工程不仅需要岩土工程的知识，也需要结构工程的知识，作为一个围护体系的设计工程师，必须同时具备这两方面的知识。当然也可以依靠岩土工程师和结构工程师相互配合进行设计。基坑工程涉及土力学中稳定、变形和渗流三个基本课题，三者融溶在一起，需要综合处理。有的基坑工程土压力引起围护结构的稳定性是主要矛盾，有的土中渗流引起流土破坏是主要矛盾，有的基坑周围地面变形量是主要矛盾。基坑工程区域性和个性强也表现在这一方面。,（
6、 5) 围护体系所受水土压力的复杂性 基坑围护结构都要承受水、土压力的作用。作用在挡土结构上的土压力是与挡土结构的位移有关的。静止土压力是指挡土结构物静止不动，土体处于弹性平衡状态时的土压力。主动土压力是当挡土结构物向离开土体方向偏移至挡土结构物后土体达到极限平衡状态时的土压力。被动土压力是当挡土结构物向土体方向偏移至挡土结构物前土体达到极限平衡状态时的土压力。基坑围护结构承受的土压力一般是介于主动土压力和静止土压力之间或介于被动土压力和静止土压力之间。(6) 基坑工程具有较强的时空效应基坑的深度和平面形状对基坑围护体系的稳定性和变形有较大影响，在基坑围护体系设计中要注意基坑工程的空间效应。土
7、体是蠕变体，特别是软粘土，具有较强的蠕变性。作用在围护结构上的土压力随时间变大，蠕变将使土体强度降低，将使土坡稳定性变小。基坑工程具有很强的时间效应。,(7) 基坑工程是系统工程 基坑工程主要包括围护体系设计及施工和土方开挖两部分。土方开挖的施工组织是否合理将对围护体系是否成功产生重要影响。不合理的土方开挖方式、步骤和速度可能导致主体结构桩基变位，围护结构过大的变形，甚至引起围护体系失稳导致破坏。基坑工程是系统工程，在施工过程中应加强监测，力求实行信息化施工。(8) 基坑工程的环境效应基坑开挖势必引起周围地基中地下水位的变化和应力场的改变，导致周围地基土体的变形，对相邻建筑物、构筑物及地下管线
8、产生影响。影响严重的将危及相邻建筑物、构筑物及地下管线的安全及正常使用。大量土方运输也将对交通产生影响。因此基坑工程的环境效应应给予重视。,无支护放坡开挖基坑：是一种开挖面积大于实际基础面积、具有合理边坡的基坑（多用于浅基础）有支护开挖基坑：先在基坑周围设置挡土结构，然后进行开挖，必要时挡土结构之间采用支撑或锚拉以减小档土结构的内力和位移（常用于建筑物和构筑物密集、施工场地受到限制的区域，深基坑的开挖等）,深基坑的开挖和支护方式,基坑支护的主要功能：一是挡土，二是止水。从挡土的角度，基坑支护分两类：支护型，将支护墙（排桩）作为主要受力构件；加固型，充分利用加固土体的强度。支护型基坑支护包括板桩
9、墙、排桩、地下连续墙等；加固型包括水泥搅拌桩、高压旋喷桩、注浆和树根桩等。实际工程中往往将两者结合，形成混合型。对支护型基坑支护结构，在基坑较浅时可不设支撑，成悬臂式结构；当基坑较深或对周围地面变形严格限制时，应设水平或斜向支撑，或锚定系统，形成空间力系。止水可用止水帷幕或降低地下水位等方法。, 支护结构类型及适用范围, 支撑体系深基坑工程的支撑体系是用来支挡围护墙体，承受墙背侧土层及地面超载在围护墙上的侧压力。支撑体系是由支撑、围檩、立柱三部分组成，围檩和立柱是根据基坑具体规模、变形要求的不同而不同的。,（a）支撑 （b）斜支撑 （c）桁架 （d）圆撑 （e）斜撑 （f）锚固,下面我们将以地
10、铁深基坑开挖为例，简要介绍一下地铁在深基坑开挖中的一些质量和安全控制要点。,要准确掌握地铁深基坑开挖的安全、质量控制要点，首先先要了解地铁深基坑的特点。地铁深基坑工程有以下特点：特点一、四高一紧一大高技术含量高风险高质量标准施工环保标准要求高工期紧施工干扰大,地铁深基坑开挖安全质量控制,特点二、施工系统强地铁深基坑开挖工程一般坐落在城市交通要道，是一项工序衔接非常紧密、时效性要求非常高的系统工程。如：土方开挖及驳运、遗留残土清理、桩间找平、挂网喷砼、腰梁吊装焊接、支撑拼装架设、支柱残土清理、降水井截桩、下层土方开挖等。每一天的施工内容都相互影响。每一阶段的施工都交叉影响。每一位参建者的工作都对
11、工程进展有重大影响。,地铁深基坑开挖的顺利开展离不开精密、细致的施工组织，更离不开开挖前的各项工作：围护桩的准确定位桩身质量的严格控制止水帷幕预期的堵水效果降水井的合理布置和降水效果基坑排水系统的有效利用基坑便道的合理规划监测量控的布设和量测等等,基坑工程挖前主控工序安全质量控制,本次介绍的围护结构形式为：钻孔灌注桩支护+高压旋喷桩止水。 1. 钻孔灌注桩施工技术要求（1）在施工前应根据地层情况，施工工艺、施工质量等自身因素，考虑可能产生的施工误差（包括围护结构定位、施工机具误差等）对围护结构外放尺寸进行复核确定，对桩位坐标进行复核，如有疑问应报请监理及设计单位核实。考虑到围护结构水平变形和防
12、水层厚度通常将围护结构外放100mm。（2）钻孔桩采用跳挖方法施工。钻孔灌注桩批量施工前必须试成孔，数量不得少于2个，以便核对地质资料，检验成桩设备、机具、泥浆护壁指标及施工工艺是否满足要求。（3）钻孔灌注桩施工前应对原材料进行检查，对砂、石、钢材、水泥、外加剂等原材料的质量检验项目、批量和检验方法，应符合国家现 行标准的规定。,基坑挖前工程安全质量控制,（4）钻孔灌注桩平面定位应准确，桩顶中心线施工偏差不得 50mm ； 严格控制桩身垂直度偏差不大于1/300。（5）钻孔灌注桩施工必须按照设计要求配筋，为了保证钢筋笼吊装过程中的整体稳定及刚度，要求钢筋笼必须在同一平台上整体制作或预拼装，纵向
13、钢筋接头位置应相互错开，相邻两列钢筋的搭接接头均应错开35d设置，纵向受力钢筋与横向加强钢筋相交处全部采用点焊，箍筋与主筋交点需不小于50 交错点焊。（6）钢筋笼在起吊、运输和安装过程中应采用措施防止变形，钢筋笼就位后顶面、底面的标高误差均不得大于50mm。（7）由于本工程桩端入土深度较大，施工中应严格按照相关规范进行二次清孔操作，并采取必要的施工措施，以减少桩底沉淤。在钢筋笼沉放到位且浇筑混凝土前测孔底中心点的沉淤厚度，沉淤厚度100mm。钢筋笼放入后要尽快浇灌混凝土，并应连续灌注直至桩完成。确保混凝土的强度和密实性的要求，并做好每根桩的成桩原始记录。内容主要包括：钻孔，一、二次清孔，沉淤厚
14、度，泥浆比重，水下混凝土灌注等项目质量检验评定。,（8）要确保水下混凝土的浇注质量，浇注操作必须符合施工规范规定。导管提升时，严禁提出混凝土面，严禁挂住钢筋笼。水下混凝土灌注应连续进行，不得中断。对可能发生的堵管、导管进水等事故情况，应预定适当处理措施及时进行有效处理。（9）应控制最后一次混凝土的灌注量。桩顶不得偏低，应凿除的浮浆高度不小于500mm。当凿除桩顶浮浆后，应能保证达到设计桩顶标高和混凝土的质量合格。充盈系数不小于1.0,并不得大于1.3。 （10）基坑开挖后,桩体不得侵入内衬墙空间，局部侵入内衬墙的部分应凿除，桩间采用C20喷砼找平。,常用冲击钻机和旋挖钻机,钻孔灌注桩钢筋笼,混
15、凝土灌注桩钢筋笼质量检验标准,钢筋笼吊装和浇砼,混凝土灌注桩质量检验标准,2.高压旋喷桩施工及技术要求（1）施工前应根据现场环境和地下埋设物的位置等情况，复核高压旋喷射注浆的设计孔位。（2）旋喷桩采用三重管旋喷工艺，在施工过程中，高压喷射注浆的施工参数及材料应根据土质条件通过试验或根据工程经验做调整，以保证旋喷桩的成桩，从而确保止水帷幕的止水效果。（3）钻孔的位置与设计位置的偏差不宜大于50mm，实际孔位，孔深和每个钻孔内的地下障碍物、空穴、涌水、漏水及与岩土工程勘察报告不符等情况均应做详细记录。（4）在高压喷射注浆过程中出现压力骤然下降，上升或冒浆异常时，应查明原因并及时采取措施。,高压旋喷
16、桩机（三重管）,3.围护结构施工安全注意事项（1）施工作业时，作业人员必须佩戴安全帽，严禁穿拖鞋上班，严禁酒后工作，严禁疲劳作业。（2）施工作业必须有专业电工负责用电设备的维护与使用，其他人员不得擅自使用电力设备，不得私自搭接电力电线。（3）吊车工作范围内严禁站人。（4）钻机桅杆升降警告钻机周围人员散开，严禁有人在桅杆下停留、走动。（5）钻进中应经常注意和检查机器运行情况，如发现轴瓦、钢丝绳、皮带等有损坏或机件操作不灵等情况，应及时停机检查修理，严禁带“病”作业。（6）下钻速度不能过快，应用闸把控制下落速度，以免翻转、卡钻。（7）当钢丝绳断丝超过10%或一股的1/2以上者，应将破坏部分割去，否
17、则禁止继续使用。破坏部分较多时，应更换新绳。,（9）为杜绝翻车事故，凡属下列情况时严禁开车：钻头距离钻机中心线2m以上时；钻头埋在相邻的槽孔内或深孔内提起有障碍是；钻机未挂好、收紧绑绳时；孔口有塌陷痕迹时。（10）遇到暴风、暴雨、和雷电时，禁止开车，并应切断电源。（11）钻机配用的钢丝绳应符合：大绳直径2832mm，小绳直径1516mm，少于此规定者禁止使用。（12）桅杆进行高空作业时，应佩戴安全带；动力闸刀，应设专人看管。严禁高处作业人员与地面人员闲谈、说笑。（13）钻机后面的电线应架空，以免妨碍工作及造成触电事故。（14）孔内发生卡钻、掉钻、埋钻等事故，应摸清情况，分析原因，方能采取有效措施进行处理。不得盲目行事。氧气罐、乙炔罐应分开放置，保持一定距离。（15）爱护场内环境，施工材料堆码整齐，施工废料统一清理回收。（16）节能降耗，强化污染预防，保障健康安全，确保工程质量。,
