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1、目 录1. 前言12. 工法特点13. 适用范围24. 工艺原理25. 施工工艺流程及操作要点26. 材料与设备97. 质量控制118. 安全措施129. 环保措施1310. 效益分析1311. 应用实例14 超软土地区高防渗抗浮桩筏结构施工工法1. 前言随着城市建设的高速发展，大量高层建筑物、地下车库等建筑物对地下空间的利用提出了更高层次的要求。然而，在沿海地区广泛分布着超软土，地下水位高，地基承载力差，对地下室防渗和抗浮要求较高。桩筏基础是桩基础和筏板基础的有机结合，它兼具桩基础和筏板基础的特点，具有整体刚度大、承载力高、抗变形能力强、抗震性能好等优点，并可有效调整和避免结构发生不均匀沉降
2、问题，已被广泛应用于高层或超高层建筑中。在地下水位较高地区，随着地下室深度的增加，对桩基及筏板的抗浮及防渗提出了更高的要求。现有的大型桩筏结构常用的抗浮防渗措施主要有三种：一是在地下室底板上施加配重，如钢渣混凝土、回填土、配重层等，这样做的主要是为了避免增大结构主体的荷载，但结构造价比较高，而且对地基强度要求较高。二是设置抗浮桩，筏板基础整体刚度大，可以通过满堂布置抗拔桩实现桩的侧摩阻力抵消部分或者全部水浮力；而独立基础加防水板的基础形式，只能在独立基础下打桩满足整体抗浮要求，防水板承受地下水浮力，并把水浮力传给独立基础；抗拔桩设计应同时考虑两种不利荷载工况。三是设置抗拔锚杆。抗拔锚杆通过自身
3、抗拉将地下室结构整体和岩层或者坚硬土层拉住，筏板基础下通常满堂布置抗拔锚杆，但是抗拔锚杆不能承受向下的荷载，易造成建筑材料的浪费。本工法申报单位结合具体工程应用案例，对超软土地区高防渗抗浮桩筏结构施工进行技术创新，研发出了一种高防渗抗浮桩筏结构及施工方法（ZL：201310483570.6）。本工法申报单位将相关技术应用于实际工程，取得了较高的经济技术效益，集成了企业级工法“超软土地区高防渗抗浮桩筏结构施工工法”，经浙江科技信息研究院查新，此工法部分核心技术内容，填补了国内相关空白。此后在工程实践中不断克服施工难点，完善施工方法，最后集成本次申报文本。2. 工法特点2.0.1筏板基础配筋与钻孔
4、灌注桩钢筋笼钢筋、预应力空心管段的连接筋体连接紧密，并与水泥土板内的横向加筋层之间设置斜向拉接锚索，可大幅增强桩筏基础的整体性，防止发生冲切破坏。2.0.2地基土的上部铺设砂垫层及排水碎石盲沟，可作为横向排水、隔水结构，有助于地基水的及时排除，从而降低地下水对上部结构的浮托力（扬压力）。2.0.3水泥土板充分利用钻孔灌注桩剩余的泥浆，既实现了废物利用，又可提高了地基的承载能力。2.0.4在钻孔灌注桩的顶部设置预应力空心管段，降低了钻孔灌注桩截桩的难度，提高了施工效率。2.0.5基坑围护桩与地下室侧壁混凝土墙体采用加筋材料固定连接，可使桩筏基础与基坑围护结构成一整体，充分发挥基坑围护结构的抗浮作
5、用。2.0.6本工法充分发挥钻孔灌注桩与预应力空心管段的特点，增强结构的整体性能和强度，降低地下水扬压力，提高施工效率和建筑材料的利用率，具有较好的技术经济效益和环境效益。2.0.7 本工法横向加筋层和斜向拉接锚索、加筋材料、竖向隔水板可根据现场施工灵活取舍，降低造价。3. 适用范围超软土地区高防渗抗浮桩筏结构施工工法适用于大型桩筏基础施工，尤其适用于超软土地区对桩基及筏板抗浮防渗要求较高的桩筏基础工程施工。4. 工艺原理超软土地区高防渗抗浮桩筏结构施工工法是一种可提高地基承载力、增强上部结构整体性、降低筏板下水压力的桩筏结构。其主要工艺原理是：在处理后的地基土的上部铺设砂垫层及排水碎石盲沟，
6、排水碎石盲沟与筏板基础边缘的集水井连通，集排土中渗水，用以减小地下水压力，排除多余水分，有助于地基水的及时排除，从而降低地下水对上部结构的浮托力（扬压力），保护土地和建筑物不会因产生渗透变形而破坏。钻孔灌注桩上部设置有预应力空心管段，预应力空心管段与钻孔灌注桩同心，钻孔灌注桩的钢筋笼贯穿预应力空心管桩段并伸入筏板基础内与筏板内钢筋连接，省去钻孔灌注桩的截桩工序，提高了施工效率。水泥土板由钻孔灌注桩施工时置换出的泥浆与水泥拌合固化后分层分块摊铺压实而成，充分利用钻孔灌注桩剩余的泥浆，实现了废物利用，又可提高了地基的承载能力。基坑围护桩与地下室侧壁混凝土墙体采用加筋材料固定连接，可使桩筏基础与基坑
7、围护结构成一整体，充分发挥基坑围护结构的抗浮作用。基坑围护桩的内侧竖向铺设的隔水板和砂垫层上方铺设的水平隔水层，由于隔水层材料具有拉伸强度好、冲击强度高、防渗透、耐酸碱、耐热、耐候、耐脚损等特性，有效地阻隔地下水向上渗透。5. 施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程施工工艺流程如图5.1所示。图5.1 超软土地区高防渗抗浮桩筏结构施工工艺流程图图中：1-软弱土层、2-持力层、3-钻孔灌注桩、4-钢筋笼、5-排水碎石盲沟、6-砂垫层、7-水平隔水层、8-水泥土板、9-筏板、10-竖向隔水板、11-地下室侧壁混凝土墙体、12-加筋材料、13-预应力空心管段、14-斜向拉接锚索、15-横向加筋层、
8、16-混凝土灌注桩、17-水泥搅拌桩、18-环形钢板、19-短钢管段。图5.1-2 超软土地区高防渗抗浮桩筏结构示意图5.1.1 施工前准备：根据设计图纸，清理施工场地，测绘桩体位置，并组织施工材料、机械、人员就位。5.1.2 基坑开挖：在设计位置打设基坑围护桩，根据测算的基桩中钻孔灌注桩施工时产生泥浆固化而成水泥土的放量，超挖适宜深度，并予以修整。 5.1.3 铺设砂垫层和碎石盲沟：在地基土上部均匀铺设厚度为300mm700mm的砂垫层，在砂垫层内沿纵横向均匀间隔设置排水碎石盲沟，排水碎石盲沟与筏板基础边缘的集水井连通。图5.1.3 砂垫层铺设5.1.4 钻孔灌注桩成孔：根据设计要求采用专门
9、的成孔设备成孔，确保桩身成孔竖直精度，桩长、桩位偏差、成孔深度满足设计要求。5.1.5 沉入预应力空心管段和钢筋笼：钻孔灌注桩清孔完成后，采用吊装设备分别将预应力空心管段和钢筋笼沉入孔内，控制钢筋笼的顶部标高和吊放质量，并在预应力空心管段外侧的短环形钢管段上预设斜向拉接锚索。图5.1.5 预应力空心管段结构示意图5.1.6 灌注混凝土：钻孔灌注桩孔内及预应力空心管段内侧灌注混凝土至设计标高，灌注过程中适当振捣密实混凝土。5.1.7 铺设竖向隔水板：在基坑围护桩的内侧沿竖向铺设隔水板。5.1.8 铺设水平隔水层：根据设计要求在砂垫层上方铺设水平隔水层，水平隔水层与竖向隔水板相连通，预张拉预应力空
10、心管段外侧的斜向拉接锚索，张拉时砂垫层的部分破坏通过人工进行压实。图5.1.8 水平隔水层铺设5.1.9 水泥土板施工：将钻孔灌注桩施工时排出的泥浆采用水泥土固化后，分层回填于水平隔水层的上方，压实形成水泥土板，并在水泥土板内铺设横向加筋层。5.1.10 斜向拉接锚索张拉：预张拉预应力空心管段外侧的斜向拉接锚索，并将张拉锚索与水泥土板内的横向加筋层锚固连接并拉紧。5.1.11 浇筑钢筋混凝土筏板：支设模板，在水泥土板上布设筏板钢筋网，并与钻孔灌注桩钢筋笼钢筋及预应力空心管段上部连接筋连接牢固，随后浇筑混凝土，形成钢筋混凝土筏板。 5.1.12 加筋材料施工：在基坑围护桩中的钢筋混凝土桩内侧引孔
11、植筋，并对加筋材料进行防腐蚀处理，对植筋孔洞周围做封闭处理。5.1.13 浇筑地下室侧壁混凝土墙体：在竖向隔水板内侧支设模板，浇筑地下室侧壁混凝土墙体。5.2操作要点5.2.1 基坑支护操作要点1. 测量定位：根据提供的轴线控制点和水准点资料，依照设计图纸建立轴线控制网，并埋设半永久性标志。2. 采用2次喷浆3次搅拌的施工工艺来进行水泥搅拌桩的施工。3. 水泥搅拌桩施工完成后，进行混凝土灌注桩的施工。4. 护筒埋设：采用4-6mm厚钢板护筒。5. 钻机成孔：泥浆循环系统由循环池、沉淀池、泥浆池组成。开钻时，采取轻压慢转，控制泵量，正常钻进时保证合理的钻进技术参数：钻压10-20KPa，转速40
12、-60R/min，泵量50m3/h，应控制钻进速度，逐步调整泥浆参数，成孔至设计孔深后，会同有关各方对孔深进行检查，合格后转入下道工序施工。6. 钢筋笼制作下放：钢筋笼分段制作，制作前主筋校直确保无锈斑。7. 水下混凝土搅拌及灌注：灌注开始后，应紧凑地、连续地进行，严禁中途停工。灌注过程中，应注意观察管内混凝土下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内混凝土面高度，正确指挥导管的提升和拆除。图5.2.1-2 基坑支护结构示意图5.2.2 基坑开挖操作要点1. 根据测算的基桩中钻孔灌注桩施工时产生泥浆固化而成水泥土的放量，超挖适宜深度，并予以修整。2. 待围护桩强度达到80%标准值，分层开挖坑内土体，
13、每层厚度不宜大于1.52.0米。开挖应确保基底土层不被扰动，挖至设计标高100mm时停止机械挖土，由人工配合修坡、剪底到设计标高。3. 挖土以机械开挖为主，人工开挖为辅；基础底标高以下土体必须用人工开挖。机械挖土至设计标高后，立即进行人工修土和垫层，并必须在12小时之内完成。 4. 挖出的土体及时外运，不得堆放在基坑四周；基坑外侧基础施工挖出的土方也需及时外运，否则会使支护结构变形过大，危及基坑安全。 5.2.3 基桩施工操作要点1. 定位放线：对施工场地的四周外围轴线进行定位放样，根据设计施工图对各桩位进行定位测量，放出桩孔灰线，挖孔后埋设护筒，护筒直径等于设计直径加5cm，护筒埋设后均进行
14、复核，使护筒中心点与桩位中心点偏差不大于20mm，并应保证护筒垂直，护筒与孔壁之间用粘土回填夯实，以防地面水流入护筒下移塌孔。2. 钻孔：成孔时钻机定位准确、水平、稳固，钻机转盘中心、钻架中心与护筒中心应为三点垂直线上，其允许偏差不大于20mm，钻机定位后，钻头中心对准护筒中心点，慢速钻孔，待穿过硬土层或不均匀土层后方可正常钻进，钻孔时应严格控制钻进速度，避免造成埋钻，加接钻杆时应先停止钻进，将钻具稍提离孔底，待泥浆循环几分钟，然后停泵加接钻杆。成孔施工应一次不断地完成，不得无故停钻，成孔至设计深度后，先进行初步清孔，然后会同工程有关各方对成孔各项要求进行验收，确认符合要求后，方可进行下道工序
15、施工，在施工过程中应做好施工原始记录，桩身成孔竖直精度，桩长、桩位偏差、成孔深度满足设计要求。 图5.2.3-1 基桩成孔 基桩钢筋笼加工3. 泥浆与护壁：根据施工场地地层情况，在开孔时使用优质泥浆钻孔。现场配置泥浆性能测定仪，经常检查泥浆质量，发现泥浆性能变差，要及时调整，及时清理循环泥渣，减少含砂量。4. 清孔：当钻进达到设计标高时，将钻头提离孔底150-200mm，开动泥浆泵进行正循环清孔，如孔底沉渣无法外排，达不到设计要求，就用捞沙筒捞渣，清孔时间不少于30分钟。孔底沉渣不超过50mm。清孔后，孔内应保护水位高度，并应在30分钟内灌注混凝土，若超过30分钟，要重新清孔达到要求后才能进行灌注砼。5. 桩孔验收：桩孔终孔后，按设计要求自检，验收合格后，进行下一步施工。6. 沉入预应力空心管段和钢筋笼：钻孔灌注桩清孔完成后，上拔护筒，后采用吊装设备分别将预应力空心管段和钢筋笼沉入孔内，控制钢筋笼的顶部标高和吊放质量，并在预应力空心管段外侧的短环形钢管段上预设斜向拉接锚索。为确保钢筋笼的保护层厚度，在其外围焊接好5cm厚
