水利工程基坑支护的施工方法

发表时间:2018/4/26   来源:《防护工程》2017年第36期   作者:刘民
[导读] 水利工程中,基坑是指为进行水工建筑物基础与地下室的施工所开挖的地面以下空间。
齐河县水务局  山东德州  251100
  摘要:水利工程基坑支护的施工方法采用多排多向旋喷搅拌加筋排桩加斜向钢管支撑体系基坑组合支护桩,且多排多向旋喷搅拌加筋排桩通过专用钻机进行加固周边土体,形成具有较高强度的锚桩;斜向钢管支撑采用热轧无缝钢管或定型钢板桩。
  关键词:水利工程基坑支护;施工方法
  
  
  背景技术
  水利工程中,基坑是指为进行水工建筑物基础与地下室的施工所开挖的地面以下空间。基坑为建筑基础开挖的临时性坑井,属于临时性工程,其作用是提供一个空间,使基础的砌筑作业得以按照设计所指定的位置进行。一般情况下,开挖深度大于等于5M的基坑叫深基坑。
  目前水利工程深基坑施工多数采用钢筋混凝土支撑作为支护体系,即在基坑周边设置 一圈钢筋混凝土结构的灌注桩形成排桩,然后在灌注桩上方设置一圈冠梁,冠梁中间设置 水平支撑,形成内撑式支护结构体系。
  现有的基坑支护存在的问题:1.上述实施方法,均存在施工成本高,工期时间长;2.加固结构存在一定的安全隐患。
  技术方案
  采用多排多向旋喷搅拌加筋排桩加斜向钢管支撑体系基坑组合支护桩,且多排多向旋喷搅拌加筋排桩通过专用钻机进行加固周边土体,形成具有较高强度的锚桩;所述斜向钢管支撑采用热轧无缝钢管,一般采用管径为400mm、600mm或 800mm的钢管。


  施工方法具体步骤如下:
  (1)定位:当土方开挖沟槽后,量测标高,并在围护桩上拉线做记号;然后钻机准确就位,且将底座垫平,钻杆的倾斜度应用罗盘校核,使得钻孔定位偏差小于5cm,孔斜偏差小于 3°,桩径偏差不超过2cm,并严格按设计桩长施工;
  (2)成孔:多排多向旋喷搅拌加筋排桩采用专用钻机成孔,成孔至设计深度后,进行注浆,待孔口返出的泥浆不含砂粒与土时,退出钻杆同时螺纹钢筋安放完毕;
  (3)锚筋制作:加筋水泥土锚柱的筋体采用Φ32的螺纹钢筋,且钻进角度为与水平面的 夹角为45-75°,同时所使用的钢绞线强度标准值为1720Mpa;
  (4)压顶梁及腰梁:压顶梁尺寸为800×400mm,混凝土强度等级为C25;钢筋保护层厚度 及左右侧面均为30mm,下面保护层厚度为50mm;在型钢外部采用2根14#工字钢与若干扁铁 焊接作为腰梁,2根14#工字钢之间用 50×100×10的钢板进行焊接,焊接方式为对焊,腰梁 对焊连接时,工字钢之间的连接焊缝间距不应大于2m,螺纹钢筋从两根工字钢之间穿过,腰梁与锚具之间采用-200×200×10的钢板做为垫板;
  (5)张拉、锁定:锚头用冷挤压法与锚盘进行固定,三轴搅拌桩、旋喷搅拌桩及压顶梁强 度达到70%后方可进行张拉锁定;每个锚筋张拉至设计抗拔力的120%后,放松到70%设计抗拔力进行锁定;
  (6)降水施工:场地内挖深坑进行降水的方式,在基坑施工前一个月内在场地内每隔25 ~30米挖直径2米左右深度为6米左右的深坑,用潜水泵连续抽取坑内集水,直至地下水出 去基坑面以下为止;且对基坑内局部加深部位根据施工现场情况增设轻型井点进行局部降 水处理;
  (7)基坑围护施工:基坑四周设800 mm混凝土灌注排桩围护结构,转角部位局部加强; 且围护桩采用旋挖钻机成孔,导管法水下浇注混凝土成桩;同时,钻孔施工时,采用隔三打 一的办法施工,即每隔三根桩施工一根桩;此外,冠梁将围护桩连接成整体排架,围护桩施 工完成后,立即进行冠梁开挖和桩顶混凝土凿除清理,围护桩主筋锚入冠梁,冠梁采用与围 护桩同标号混凝土现场浇注,浇注时同时安装预埋钢板,满足下部钢支撑安装需要;且土方 开挖后围护桩间采用喷锚支护,防止桩间土体掉块;
  (8)基坑土方开挖施工:基坑土方开挖遵循“分段、分层、分块挖土,先中间后两边,随挖 随撑,限时完成”的原则,即水平开挖采用从一端先向另一端分段顺序开挖,竖向开挖采用 由上到下顺序分层开挖;开挖时支撑和挖土紧密配合,随挖随撑,基坑沿纵向分段分层开 挖,每层每段开挖长度不宜超过支撑的间距,第一层一般为3~4m,在第二层及以下土层一 般为4 m左右,每层开挖面标高以该层支撑的底面或设计基坑底标高为准,开挖完成及时安 装钢支撑施加预应力;且土方开挖分三层进行,底层开挖时先将设计好的钢支撑部位承台 挖出,待承台混凝土浇筑结束,钢支撑加固结束,进行清土,挖至基础以上0.2~0.3 m位置, 最后由人工清土;
  (9)钢支撑施工:围护桩外加钢支撑采用Φ600x14热轧无缝钢管支撑直接撑在冠梁上, 且钢支撑与围护桩必须密贴,若有间隙须用速凝细石混凝土填实;此外,钢支撑安装后12 h 内监测围护的位移情况,结构水平位移在设计符合内,此次斜撑成功,若超过设计值,需增 加斜支撑的数量;最后,钢支撑拆除分层进行,当基坑内结构施工至负一层梁板时,将负一 层的主次梁延伸至支护桩上,依靠结构梁水平支撑支护桩,并且此时的结构混凝土达到设 计强度75%时, 监测围护的位移情况,结构水平位移在设计符合内,便可拆卸钢支撑;
  (10)深基坑施工监测:对围护桩位移和沉降变形、基坑周边地表沉降、基坑周边管线的 位移沉降、基坑周边构建物的位移沉降、基坑隆起、地下水位变化进行监测,确保基坑安全。
  进一步地,所述步骤(2)成孔施工前应在场地中挖好排水沟及循环浆池,以避免因 泥浆随意排放而影响施工。
  进一步地,所述步骤(2)中注浆所采用的材料为普硅42.5水泥净浆,水灰比1.0~ 0.7;水泥浆应拌和均匀,掺入量20%,随拌随用,一次拌和的水泥浆应在初凝前用完。
  进一步地,所述拌和采用旋转搅拌的方式,且旋转搅拌的压力为10~18MPa。
  进一步地,所述步骤(8)基坑土方开挖施工前先清除基坑边堆土等荷载,同时在基 坑四周做好防排水和管线保护措施;且基坑开挖主要采用挖掘机进行,每一开挖区域分别配备长臂挖掘机和小型挖掘机;长臂挖掘机置于地面垂直开挖和装运土方,小型挖掘机主 要用于底部、边角、承台清理开挖和收集土方。
  有益效果及应用
  水利工程基坑支护的施工方法,对于开挖深度10- 15m,面积1万平方以上的以上基坑,采用多排多向旋喷搅拌加筋排桩+钢管支撑体系基坑组合支护桩方案与传统的排桩支撑方案相比,可节约成本20-50%,节省工期40%;且钢支撑施 工技术简单易行,且可以重复使用,比一般的支护结构节省费用,综合效益显著;此外,斜向钢管支撑体系基坑组合支护桩可保证施工质量和加固结构的安全度。该技术在我县水利等工程应用,取得可观的经济效益和宝贵的施工经验。
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