基坑开挖的方法

基坑开挖的施工过程:平整场地→建筑物定位→放线→土方开挖→开挖到设计底面标高,进行钎探和验槽→验槽合格→进行下道工序施工。

1.平整场地

作业前应查明地下管线、障碍物等情况,制订处理方案后方可开始场地平整工作。

2.建筑物定位

建筑物定位就是将建筑设计总平面图中建筑物外轮廓的轴线交点测设到地面上,并用木桩标定出来,桩顶钉小铁钉指示点位(这类桩称为轴线桩);然后根据轴线桩进行细部测设。

为进一步控制各轴线位置,应将主要轴线延长引测到安全地点并做好标志(称为控制桩).为了便于开槽后施工各阶段中能控制轴线位置,可把轴线位置引测到龙门板上用轴线钉标定.龙门板顶部标高一般为±0.000,以便控制基槽和基础施工时的标高.定位一般用经纬仪、水准仪和钢尺等测量仪器。

3.放线

房屋定位后,根据基础的宽度、土质情况、基础埋置深度及施工方法,通过计算确定基槽(坑)上口开挖宽度,拉通线后用石灰在地面上画出基槽(坑)开挖的上口边线,即放线.工作面的留置要求:混凝土和钢筋混凝土基础为300mm.放好开挖线,经复测及验收合格后开挖。

4.土方开挖

(1)基坑工程必须遵循先设计后施工的原则,应按设计和施工方案要求分层、分段、均衡开挖。

(2)土方开挖前,应查明基坑周边及其影响范围内建(构)筑物与水、电、燃气等地下管线的情况,并采取措施保护其使用安全。

(3)基坑开挖深度的范围内有地下水时,应采取有效的地下水控制措施。

(4)基坑工程应编制应急预案。

(5)土方开挖的顺序、方法必须与设计工况一致,并遵循“开槽支撑,先撑后挖,分层开挖,严禁超挖”的原则.土方开挖宜从上到下分层、分段、均衡进行;当基底标高不同时,应遵守先深后浅的施工顺序。

5.基坑支护

基坑支护是指为保护地下主体结构施工和基坑周边环境的安全,对基坑采用的临时性支挡、加固、保护与地下水控制的措施.支护结构是指支挡或加固基坑侧壁的承受荷载的结构。

(1)基坑支护应满足的功能要求.基坑支护应保证基坑周边建(构)筑物、地下管线、道路的安全和正常使用;保证主体地下结构的施工空间。

(2)支挡式结构的施工方法.支挡式结构是以挡土构件和锚杆或支撑为主要构件,或以挡土构件为主要构件的支护结构.支挡式结构的形式有锚拉式结构、支撑式结构、悬臂式结构、双排桩、逆作法.这里主要介绍排桩施工。

1)排桩.排桩是指由沿基坑侧壁排列设置的支护桩及冠梁所组成的支挡式结构部件或悬臂式支挡结构.其中,冠梁是设置在挡土构件顶部的钢筋混凝土连梁。

2)排桩的桩型.排桩的桩型与成桩工艺应根据桩所穿过土层的性质、地下水条件及基坑周边环境要求等选择,有混凝土灌注桩、型钢桩、钢管桩、钢板桩、型钢水泥土搅拌桩等桩型。

3)混凝土灌注桩排桩。

①采用混凝土灌注桩时,支护桩的桩身混凝土强度等级、钢筋配置和混凝土保护层厚度应符合下列规定:桩身混凝土强度等级不宜低于C25;支护桩的纵向受力钢筋宜选用HRB400、HRB335级钢筋;箍筋可采用螺旋式箍筋,箍筋直径不应小于纵向受力钢筋最大直径的1/4,且不应小于6mm;箍筋间距宜取100~200mm,且不应大于400mm及桩的直径;沿桩身配置的加强箍筋应满足钢筋笼起吊安装要求,宜选用HPB300、HRB335级钢筋,其间距宜取1000~2000mm;纵向受力钢筋的保护层厚度不应小于35mm,采用水下灌注混凝土施工工艺时,不应小于50mm。

②支护桩顶部应设置混凝土冠梁.冠梁的宽度不宜小于桩径,高度不宜小于桩径的0.6倍。

③排桩的桩间土应采取防护措施.桩间土防护措施宜采用内置钢筋网或钢丝网的喷射混凝土面层.喷射混凝土面层的厚度不宜小于50mm,混凝土强度等级不宜低于C20,混凝土面层内所配置钢筋网的纵、横向间距不宜大于200mm。

④排桩墙宜采用间隔成桩的施工顺序.对于混凝土灌注桩,应在混凝土终凝后,再进行相邻桩的成孔施工.混凝土灌注桩排桩墙的基本工艺流程:混凝土灌注桩施工→桩机移位→桩养护→破桩→冠梁施工。

⑤冠梁施工时,应将桩顶部的浮浆、低强度混凝土及破碎部分清除.冠梁混凝土浇筑采用土模时,土面应修理整平。

⑥采用混凝土灌注桩时,其质量检测应符合下列规定:应采用低应变动测法检测桩身的完整性,检测桩数不宜少于总桩数的20％,且不得少于5根;当根据低应变动测法判定的桩身完整性为Ⅲ类或Ⅳ类时,应采用钻芯法进行验证,并应扩大低应变动测法检测的数量。

(3)土钉墙支护结构的施工方法。

1)土钉的概念.土钉是指设置在基坑侧壁土体内的承受拉力与剪力的杆件.例如,成孔后植入钢筋杆体并通过孔内注浆在杆体周围形成固结体的钢筋土钉,将设有出浆孔的钢管直接击入基坑侧壁土中并在钢管内注浆的钢管土钉。

2)土钉墙.土钉墙是指由随基坑开挖而分层设置的、纵横向密布的土钉群、喷射混凝土面层及原位土体所组成的支护结构。

3)复合土钉墙.复合土钉墙是指土钉墙与预应力锚杆、微型桩、旋喷桩、搅拌桩中的一种或多种而组成的复合型支护结构。

4)土钉墙的材料要求.土钉钢筋宜采用HRB400、HRB335级钢筋,钢筋直径应根据土钉抗拔承载力的设计要求确定,且宜取16~32mm.土钉水平间距和竖向间距宜为1~2m;当基坑较深、土的抗剪强度较低时,土钉间距应取小值.土钉倾角宜为5°~20°;应沿土钉全长设置对中定位支架,其间距宜取1.5~2.5m;土钉钢筋保护层的厚度不宜小于20mm.当土钉墙高度不大于12m时,喷射混凝土面层的构造要求应符合下列规定:喷射混凝土面层的厚度宜取80~100mm;喷射混凝土设计强度等级不宜低于C20;喷射混凝土面层中应配置钢筋网和通长的加强钢筋,钢筋网宜采用HPB300级钢筋,钢筋直径宜取6~10mm,钢筋网间距宜取150~250mm。

5)土钉墙的施工过程.基坑开挖与修坡→定位放线→钻孔→安设土钉→注浆→铺钢筋网→喷射面层混凝土→土钉现场测试→施工检测。

6)土钉墙的施工方法。

①基坑开挖和修坡.基坑要按设计要求严格分层分段开挖,在完成上一层作业面土钉且喷射混凝土面层达到设计要求时,才可进行下一层土层的开挖.坡面经机械开挖后要采用小型机械或人工进行切削修坡,以使坡度与坡面的平整度达到设计要求。

②钢筋土钉成孔时应符合下列要求:

a.土钉成孔范围内存在地下管线等设施时,应在查明其位置并避开后,再进行成孔作业。

b.应根据土层的性状选择成孔方法,选择的成孔方法应能保证孔壁的稳定性,并减小对孔壁的扰动。

c.当成孔遇不明障碍物时,应停止成孔作业,在查明障碍物的情况并采取针对性措施后方可继续成孔。

d.对易塌孔的松散土层宜采用机械成孔工艺;成孔困难时,可采用注入水泥浆等方法进行护壁。

③钢筋土钉杆体的制作、安装应符合下列要求:

a.钢筋使用前,应调直并清除污锈。

b.当钢筋需要连接时,宜采用搭接焊、帮条焊;焊接应采用双面焊,双面焊的搭接长度或帮条长度应不小于主筋直径的5倍,焊缝高度不应小于主筋直径的0.3倍。

c.对中支架的断面尺寸应符合土钉杆体保护层厚度要求,对中支架可选用直径6~8mm的钢筋焊制。

d.土钉成孔后应及时插入土钉杆体,遇塌孔、缩径时,应在处理后再插入土钉杆体.

④钢筋土钉注浆时应符合下列要求:

a.注浆材料可选用水泥浆或水泥砂浆.水泥浆的水胶比宜取0.5~0.55;水泥砂浆的水胶比宜取0.40~0.45,灰砂比宜取0.5~1.0.拌和用砂宜选用中粗砂,按质量计的含泥量不得大于3％。

b.水泥浆或水泥砂浆应拌和均匀,一次拌和的水泥浆或水泥砂浆应在初凝前使用。

c.注浆前应将孔内残留的虚土清除干净。

d.注浆时,宜采用将注浆管与土钉杆体绑扎,同时插入孔内并由孔底注浆的方式.注浆管端部至孔底的距离不宜大于200mm;注浆及拔管时,注浆管口应始终埋入注浆液面内,应在新鲜浆液从孔口溢出后停止注浆;注浆后,当浆液液面下降时,应进行补浆。

⑤喷射混凝土面层施工应符合下列规定:

a.喷射作业应分段依次进行,同一分段内喷射顺序应自下而上均匀喷射,一次喷射厚度宜为30~80mm。

b.喷射混凝土时,喷头与土钉墙墙面应保持垂直,其距离宜为0.6~1.0m。

c.喷射混凝土终凝2h后应及时喷水养护。

d.钢筋与坡面的间隙应大于20mm。

e.钢筋网可采用绑扎固定;钢筋连接宜采用搭接焊,焊缝长度不应小于钢筋直径的10倍。

f.采用双层钢筋网时,第二层钢筋网应在第一层钢筋网被喷射混凝土覆盖后铺设。

7)土钉墙的质量检测应符合下列规定:

①应对土钉的抗拔承载力进行检测,抗拔试验可采用逐级加荷法;土钉的检测数量不宜少于土钉总数的1％,且同一土层中的土钉检测数量不应少于3根;试验最大荷载不应小于土钉轴向拉力标准值的1.1倍;检测土钉应按随机抽样的原则选取,并应在土钉固结体强度达到设计强度的70％后进行试验。

②土钉墙面层喷射混凝土应进行现场试块强度试验,每500m2喷射混凝土面积试验数量不应少于一组,每组试块不应少于3个。

③应对土钉墙的喷射混凝土面层厚度进行检测,每500m2喷射混凝土面积检测数量不应少于一组,每组的检测点不应少于3个;全部检测点的面层厚度平均值不应小于厚度设计值,最小厚度不应小于厚度设计值的80％。

6.基槽(坑)开挖深度的控制

为了控制基槽开挖深度,在即将挖到槽底设计标高时,用水准仪在槽壁上测设一些水平的小木桩,如图1-30所示,使木桩的上表面到槽底设计标高为一固定值(如0.500m),用以控制挖槽深度.为了施工时使用方便,一般在槽壁各拐角处和槽壁每隔3~4m处均测设一水平桩;必要时,可沿水平桩的上表面拉上白线绳,作为清理槽底和打基础垫层时掌握标高的依据.水平桩高程测设的允许误差为±10mm.图1-31中计算水平桩的上表面标高为2.350m－0.500m＝1.850m,水准仪的读数b＝a＋1.850m。

图1-30 基槽(坑)深度控制

图1-31 钢钎