基坑支护结构应给基坑土方开挖和地下结构工程的施工创造安全的条件,并控制土方开挖和地下结构工程施工对周围环境可能造成的不良影响,因此无论采用何种类型的支护结构,都应满足以下3个方面的要求:
(1)适度的施工空间
基坑支护结构应保证土方开挖和地下结构施工有足够的工作面,且围护结构的变形也不会影响土方开挖和地下结构施工。
(2)无水的作业条件
通过采取降水、排水和截水等各种措施,保证地下结构工程的作业面处在地下水位以上,以方便土方开挖和地下结构工程的施工。
(3)安全的作业环境
基坑工程施工期间,应严格控制支护结构体系变形,确保基坑和周边环境的安全。
对支护结构的精心设计与施工是深基坑工程安全开挖的先决条件,深基坑工程支护结构施工,应满足以下安全规定:
①为保证基坑工程、地下结构安全施工和减少对基坑周边环境影响,基坑工程施工前应根据设计文件,结合现场条件和周边环境保护要求、气候等情况,编制支护结构施工方案。邻水基坑施工方案应根据波浪、潮位等对施工的影响进行编制,并应符合防汛主管部门的相关规定。
②根据工程实践,基坑支护结构变形与施工工况有很大关系。因此,基坑支护结构施工应与降水、开挖相互协调,各工况和工序应符合设计要求。
③基坑支护结构施工与拆除不应影响主体结构、邻近地下设施与周围建(构)筑物等的正常使用,必要时应采取措施减少不利影响。
④支护结构施工与场地的地质条件密切相关,具有一定的不可预见性,因此,支护结构施工前应进行试验性施工。通过试验性施工,可以评估施工工艺和各项参数对基坑及周边环境的影响程度,并根据试验结果调整参数、工法或反馈修改设计方案,对之后的正式施工进行指导,从而避免支护结构正式施工时发生类似事故,确保工程顺利进行。
⑤支护结构施工和开挖过程中,应对支护结构自身、已施工的主体结构和邻近道路、市政管线、地下设施、周围建(构)筑物等进行监测,并应采用信息施工法配合设计单位采用动态设计法及时调整施工方法及预防风险措施。可通过采用设置隔离桩、加固既有建筑地基基坑、反压与配合降水纠偏等技术措施,控制邻近建(构)筑物产生过大的不均匀沉降。
⑥施工现场道路布置、材料堆放、车辆行走路线等应符合荷载设计控制要求。重型设备行走区域应与设计协商,先行采取加固处理,或按实际荷载大小、位置进行相关区域支护结构设计。坑外的临时施工堆载,如零星的建筑材料、小型施工器材等,设计中通常按不大于20 kN/ m 2 考虑。在基坑开挖期间,挖土机、土方车等作用在坑边或围护墙附近,荷载较大且时间较长或频繁出现,应符合荷载设计控制要求。
当基坑开挖深度深且设置多道支撑,或基坑周边无施工场地和施工通道时,可考虑设置施工栈桥或施工平台供车辆行走与材料堆放。施工栈桥既可与基坑支撑、立柱体系结合设置,也可独立设置。当设置施工栈桥措施时,应按设计文件编制施工栈桥的施工、使用及保护方案。
⑦当遇有可能产生相互影响的邻近工程进行桩基施工、基坑开挖、边坡工程、盾构顶进、爆破等施工作业时,应确定相互间合理的施工顺序和方法,必要时应采取措施减少相互影响。
⑧遇有雷雨、6级以上大风等恶劣天气时,应暂停施工,并对现场的人员、设备、材料等采取相应的保护措施。
重力式水泥土墙是以水泥系材料为固化剂,采用深层搅拌机或高压旋喷机等特殊机械,通过喷浆施工将固化剂与地基土强制拌和,形成具有一定强度、整体性和水稳性的水泥土柱状体,将水泥土柱状体相互搭接,形成具有一定强度和整体结构的水泥土柱状加固体挡墙。
重力式水泥土墙具有挡土、止水的双重作用,适用于淤泥质土、含水量较高的黏土、粉质黏土、粉质土等软土地基。鉴于目前施工机械、工艺和控制质量的水平,采用重力式水泥土墙围护的基坑,开挖深度不宜超过7 m,在基坑周边环境保护要求较高的情况下,基坑深度应控制在5 m以内,以降低工程的风险。
重力式水泥土墙是通过固化剂对土体进行加固后形成有一定厚度和嵌固深度的重力式墙体,是一种无支撑自立式挡土结构。水泥土重力式围护墙依靠墙体自重、墙底摩阻力和墙前基坑开挖面以下土体的被动土压力稳定墙体,承受墙后水、土压力,满足围护墙的整体稳定、抗倾稳定、抗滑稳定和控制墙体变形等要求。水泥土重力式围护墙可近似看作软土地基中的刚性墙体,其变形主要表现为墙体水平平移、墙顶前倾、墙底前滑以及几种变形的叠加等,其破坏形式主要有以下几种:
①由于墙前被动区土体强度较低、设计抗滑稳定性不够,导致墙体变形过大或整体刚性移动,如图2.1(a)所示。
②由于墙体后侧发生挤土施工、基坑边堆载、重型施工机械作用等引起墙后土压力增加,或者由于墙体抗倾覆稳定性不够导致墙体倾覆,如图2.1(b)所示。
③由于墙体入土深度不够,或由于墙底土体太软弱、抗剪强度不够等原因,导致墙体及附近土体整体滑移破坏,基底土体隆起,如图2.1(c)所示。
④由于设计墙体抗压强度、抗剪强度或抗拉强度不够,或者由于施工质量达不到设计要求,导致墙体受压、剪或拉等破坏,如图2.1(d)所示。
图2.1 重力式水泥土墙破坏形式示意图
将水泥系材料和地基土强行搅拌,目前常用的施工方法有两种——搅拌法成桩和高压喷射法成桩。
搅拌法成桩是指利用一种特殊的搅拌头或钻头,在地基中钻进至一定深度后,喷出固化剂,使其沿着钻孔深度与地基土强行拌和而形成的加固土桩体。搅拌法成桩分为湿法(水泥浆或石灰浆搅拌)和干法(水泥干粉喷射搅拌)两种,均用机械强力将水泥与土搅拌形成水泥土桩。湿法施工时,固化剂通常采用水泥浆体或石灰浆体,注浆量较易控制,成桩质量较为稳定,桩体均匀性好,大部分水泥土桩都采用湿法施工。
高压喷射法成桩,也称旋喷法成桩,是以高压将水泥浆从注浆管喷射出来,喷嘴在喷射浆液时一边缓慢旋转,一边徐徐提升,高压水泥浆不断切削土体并与之混合而形成圆柱状桩体。根据喷射方法的不同,喷射注浆可分为单管法、二重管法和三重管法。该工艺施工简便,喷射注浆施工时只需在土层中钻一个50~300 mm的小孔,便可在土中喷射成直径0.4 ~ 2 m的加固水泥土桩,因而能在狭窄施工区域或靠近已建基础施工。但此法水泥用量大、造价高,一般在场地受限制、搅拌法无法施工时才选用此法。
①重力式水泥土墙应通过试验性施工,并应通过调整搅拌机的提升(下沉)速度、喷浆量以及喷浆、喷气压力等工作压力等施工参数,减小对周边环境的影响。施工完成后应检测墙体连续性及强度。
②水泥土搅拌桩机施工过程中,其下部严禁站立非工作人员。桩机移动过程中,非工作人员不得在其周围活动,移动路线上不应有障碍物。
③水泥土重力式围护墙施工时若遇有河塘、洼地,应抽水和清淤,并应采取素土回填夯实。在有暗浜区域,水泥土搅拌桩应适当提高水泥掺量。
④钢管、钢筋或竹筋插入应在水泥搅拌桩成桩后及时完成,插入位置和深度应符合设计要求。
⑤施工时因故停浆,应在恢复喷浆前,将搅拌桩机头提升或下沉0.5 m后喷浆搅拌施工。
⑥水泥搅拌桩施工的间隔时间不宜大于24 h;当超过24 h时,搭接施工时应放慢搅拌速度。若无法搭接或搭接不良,应作冷缝记录,在搭接处采取补救措施。
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。其中,挡土构件是设置在基坑侧壁并嵌入基坑底面的支护结构竖向构件,例如地下连续墙、由支护桩组成的排桩等;锚杆是一种设置于钻孔内、端部伸入稳定土层中的钢筋(或钢绞线)与孔内注浆体组成的受拉杆体,它一端与支护结构构件连接,另一端锚固在稳定岩土体内。
支挡式结构包括悬臂式支挡结构、支撑式支挡结构、锚拉式支挡结构、双排桩等几种类型。另外,支护结构与主体结构结合的逆作法形成的基坑支护也属于支挡式结构。
组成支挡式结构的构件包括地下连续墙、排桩、锚杆、支撑等。悬臂式支挡结构是以顶端自由的挡土构件为主要构件的支挡式结构;支撑式支挡结构是以挡土构件和支撑为主要构件的支挡式结构;锚拉式支挡结构是以挡土构件和锚杆为主要构件的支挡式结构;双排桩是沿基坑侧壁排列设置的由前、后两排支护桩和梁连接成的刚架及冠梁所组成的支挡式结构。
地下连续墙是在地面上采用一种专用挖槽机械,沿着深基坑的周边轴线,在泥浆护壁条件下,分段开挖出深槽,清槽后在槽内吊放钢筋笼,然后用导管法浇筑水下混凝土筑成一个单元槽段,如此逐段进行,在地下形成一道连续的钢筋混凝土墙壁,作为截水、防渗、承重、挡土的结构。
地下连续墙的特点有:施工振动小,墙体刚度大,整体性好,施工速度快,可省土石方,可用于密集建筑群中建造深基坑支护及进行逆作法施工,适用于建造建筑物的地下室、地下商场、停车场、地下油库、挡土墙、高层建筑的深基础、逆作法施工围护结构等。
(1)地下连续墙施工规定
①地下连续墙成槽前应设置钢筋混凝土导墙及施工道路。导墙养护期间,重型机械设备不应在导墙附近作业或停留。
②地下连续墙成槽应进行槽壁稳定验算。
③对暗河地区、扰动土区、浅部砂性土中的槽段或邻近建筑物保护要求较高时,宜在连续墙施工前对槽壁进行加固。
④地下连续墙单元槽段成槽施工宜采用跳幅间隔的施工顺序。
⑤在保护设施不齐全、监管人不到位的情况下,严禁人员下槽、孔内清理障碍物。
⑥成槽机、起重机应在平坦坚实的路面上作业、行走和停放。外露传动系统应有防护罩,转盘方向轴应设有安全警告牌。成槽机、起重机工作时,回转半径内不应有障碍物,吊臂下严禁站人。
(2)地下连续墙成槽泥浆制备规定
①护壁泥浆使用前应根据材料和地质条件进行试配,并进行室内性能试验,泥浆配合比宜按现场试验确定。
②泥浆的供应及处理系统应满足泥浆使用量的要求。槽内泥浆面不应低于导墙面0.3 m,同时槽内泥浆面应高于地下水位0.5 m以上。
(3)槽段接头施工规定
①成槽结束后应对相邻槽段的混凝土端面进行清刷,刷至底部,清除接头处的泥沙,确保单元槽段接头部位的抗渗性能。
②槽段接头应满足混凝土浇筑压力对其强度和刚度的要求。安放时,应紧贴槽段缓慢沉放至槽底,遇到阻力时,槽段接头应在清除障碍后入槽。
③周边环境保护要求高时,宜在地下连续墙接头处增加防水措施。
(4)地下连续墙钢筋笼吊装规定
①起重机械及吊装机具进场前应进行检验,施工前应进行调试,施工中应定期检验和维护。
②吊装所选用的吊车应满足吊装高度及起重量的要求,主吊和副吊应根据计算确定。钢筋笼吊点布置应根据吊装工艺通过计算确定,并应进行整体起吊安全验算,按计算结果配置吊具,吊点加固钢筋、吊筋等。
③钢筋笼吊装前必须对钢筋笼进行全面检查,防止有剩余的钢筋断头、焊接接头等遗留在钢筋笼上。
④采用双机抬吊作业时,应统一指挥,动作应配合协调,载荷应分配合理。
⑤起重机械吊钢筋笼时,应先稍离地面试吊,确认钢筋笼已挂牢,钢筋笼刚度、焊接强度等满足要求时,再继续起吊。
⑥起重机械在吊钢筋笼行走时,荷载不得超过允许起重量的70%,钢筋笼离地不得大于500 mm,并应拴好拉绳,缓慢行驶。
(5)预制墙段的堆放和运输规定
①预制墙段应达到设计强度的100%后方可运输及吊放。
②堆放场应平整、坚实、排水通畅。垫块放置在吊点处,底层垫块面积应满足墙段自重对地面荷载的有效扩散。预制墙段叠放层数不宜超过3层,上下层垫块应放置在同一直线上。
③运输叠放层数不宜超过2层,墙段装车后应采用紧绳器与车板固定,钢丝绳与墙段阳角接触处应有护角措施。异形截面墙段的运输应有可靠的支撑措施。
(6)预制墙段的安放规定
①预制墙段应验收合格,待槽段完成并验槽合格后方可安放入槽段内。
②安放顺序为先转角槽段后直线槽段,安放闭合位置宜设在直线槽段上。
③相邻槽段应连续成槽,幅间接头宜采用现浇接头。
④吊放时应在导墙上安装导向架,起吊吊点应按设计要求或经计算确定,起吊过程中产生的内力应满足设计要求;起吊回直过程中应防止预制墙段根部拖行或着力过大。
钢板桩是通过热轧或者冷弯工艺轧制成的边缘带有锁扣装置的片状钢桩体。将钢板桩用打桩机打入或压入土中,使钢板桩通过锁扣装置互相连接成连续紧密的钢板桩墙,用来挡土或挡水。钢板桩适用于柔软地基及地下水位较高的基坑支护,施工简便,止水性能好,工程结束后将钢板桩拔出回收,可以重复周转使用。
钢板桩支护的常用型式有悬臂式、锚拉式和支撑式等。简易的钢板桩可以采用槽钢、工字钢等型钢,但抗弯、防渗能力较弱,一般只用于4 m以内的较浅基坑。正式的热轧锁口钢板桩有U型、Z型、一字型、H型和组合型等,其中以U型应用最多,可用于5 ~ 10 m深的基坑支护。
钢板桩的打设优先采用静力压桩,打设困难时再考虑采用振动沉桩,打设方式有屏风打入法和单独打入法。
屏风打入法是将10~20根钢板桩成排插入导架内,呈屏风状,然后再分批施打。施打时先将屏风墙两端的钢板桩打至设计标高或一定深度,成为定位桩,然后在中间按顺序分1/3、1/2钢板桩高度呈阶梯状打入。屏风打入法的优点是可以减少倾斜误差积累,防止过大的倾斜,而且易于实现封闭合拢,能保证钢板桩墙的施工质量,一般情况下多用这种方法打设钢板桩墙。其缺点是插桩的自立高度较大,需注意插桩的稳定和施工安全。
单独打入法是从钢板桩墙的一角开始,逐块(或两块为一组)打设,直至工程结束。这种打入方法简便、迅速,不需要其他辅助支架,但是易使钢板桩向一侧倾斜,且误差积累后不易纠正。因此,单独打入法只适用于钢板桩墙要求不高且钢板桩长度较小的情况。
钢板桩施工应满足以下安全规定:
①钢板桩堆放场地应平整坚实,组合钢板桩堆高不宜超过3层;钢板桩施工作业区内应无高压线路,作业区应有明显标志或围栏。桩锤在施打过程中,监视距离不宜小于5 m。
②组装桩机设备时,应对各紧固件进行检查,在紧固件未拧紧前不得进行配重安装。组装完毕后,应对整机进行试运转,确认各传动机构、齿轮箱、防护罩等良好,各部件连接牢靠。
③桩机作业应符合下列规定:
a. 严禁吊桩、吊锤、回转或行走等动作同时进行。
b. 当打桩机带锤行走时,应将桩锤放至最低位。打桩机在吊有桩和锤的情况下,操作人员不得离开岗位。
c. 当采用振动桩锤作业时,悬挂振动桩锤的起重机,其吊钩上必须有防松脱的保护装置,振动桩锤悬挂钢架的耳环上应加装保险钢丝绳。
d. 插桩后,应及时校正桩的垂直度。后续桩与先打桩间的钢板桩锁扣使用前应通过套锁检查。当桩入土3 m以上时,严禁用打桩机行走或回转动作来纠正桩的垂直度。
e. 当停机时间较长时,应将桩外锤落下垫好。
f. 检修时不得悬吊桩锤。
g. 作业后应将打桩机停放在坚实平整的地面上,将桩锤落下垫实,并切断动力电源。
④板桩围护墙基坑邻近建(构)筑物及地下管线时,应采用静力压桩法施工,并应根据环境状况控制压桩施工速率。当静力压桩作业时,应有统一指挥,压桩人员和吊装人员要密切联系,相互配合。
⑤板桩围护施工过程中,应加强周边地下水位以及孔隙水压力的监测。
排桩是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。支护桩可采用干作业钻孔灌注桩、湿作业钻孔灌注桩和挖孔灌注桩等桩型。灌注桩排桩围护墙施工应符合下列安全规定:
①当干作业挖孔桩采用人工挖孔方法时,应符合工程所在地关于人工挖孔桩的安全规定,并应采取下列措施:
a. 孔内必须设置应急软梯供人员上下,不得使用麻绳和尼龙绳吊挂或脚踏井壁凸缘上下;使用的电动葫芦、吊笼等应安全可靠,并应配有自动卡紧装置;电葫芦宜采用按钮开关,使用前必须检验其安全起吊能力。
b. 每日开工前必须检查井下的有毒有害气体,并应有相应的安全防范措施;当桩孔开挖深度超过10 m时,应有专门向井下送风的装备,风量不宜少于25 L/s。
c. 孔口周边必须设置护栏,护栏高度不应低于0.8 m。
d. 施工过程中孔内无作业和作业完毕后,应及时在孔口加盖盖板。
e. 挖出的土石方应及时运离孔口,不得堆放在孔口周边1 m范围内,机动车辆的通行不得对井壁的安全造成影响。
f. 施工现场的一切电源、电路的安装和拆除,必须符合现行行业标准《施工现场临时用电安全技术规范》的规定。
②钻机施工应符合下列要求:
a. 作业前应对钻机进行检查,各部件验收合格后方能使用。
b. 钻头和钻杆连接螺纹应良好,钻头应焊接牢固,不得有裂纹。
c. 钻机钻架基础应夯实、整平,地基承载能力应能满足,作业范围内地下应无管线及其他地下障碍物,作业现场与架空输电线路的安全距离应符合规定。
d. 钻进中,应随时观察钻机的运转情况,当发生异响、吊索具破损、漏气、漏渣及其他不正常情况时,应立即停机检查,排除故障后方可继续开工。
e. 当桩孔净间距过小或采用多台钻机同时施工时,相邻桩应间隔施工。当无特别措施时,完成浇筑混凝土的桩与邻桩间距不应小于4倍桩径,或间隔施工时间宜大于36 h。
f. 泥浆护壁成孔时若发生斜孔、塌孔或沿护筒周围冒浆及地面沉陷等情况,应停止钻进,经采取措施后方可继续施工。
g. 当采用空气吸泥时,其喷浆口应遮拦,并应固定管端。
③灌注桩排桩施工的其他安全规定如下:
a. 冲击成孔前以及过程中,应经常检查钢丝绳、卡扣及转向装置,冲击时应控制钢丝绳放松量。
b. 对非均匀配筋的钢筋笼,在吊放安装时,应有方向辨别措施确保钢筋笼的安放方向与设计方向一致。
c. 混凝土浇筑完毕后,应及时在桩孔位置回填土方或加盖盖板。
d. 遇有湿陷性土层,在地下水位较低、既有建筑物距离基坑较近时,不宜采用泥浆护壁的工艺施工灌注桩。当需采用泥浆护壁工艺时,应通过采用优质低失水量泥浆、控制孔内水位等措施减少和避免对相邻建(构)筑物产生影响。
e. 基坑土方开挖过程中,宜采用喷射混凝土等方法对灌注排桩间土体进行加固,防止土体掉落对人员、机具造成损害。
型钢水泥土搅拌墙施工方法有SMW工法和TRD工法两种。
SMW工法(Soil Mixed Wall),其原理是利用专门的多轴搅拌就地钻进切削土体,同时在钻头端部将水泥浆液注入土体,经充分搅拌混合后,在各施工单位之间采取重叠搭接施工,在水泥土混合体未结硬前再将H型钢或其他型材插入搅拌桩体内,形成具有一定强度和刚度的、连续完整的、无接缝的地下连续墙体,该墙体可作为地下开挖基坑的档土和止水结构。
TRD工法(trench cutting soil mixed deep wall),也称渠式切割水泥土连续墙,其基本原理是利用链锯式刀具箱竖直插入地层中,然后做水平横向运动,同时由链条带动刀具做上下的回转运动,搅拌混合原土并灌入水泥浆,形成一定厚度的墙体,并在水泥土浆液未硬化时跟进插入型钢,从而形成渠式切割型钢水泥土连续墙。
型钢水泥土搅拌墙中的型钢经过减摩剂处理,当基坑施工回填后型钢可拔出回收,与钢筋混凝土灌注桩相比,有用钢量少、工艺操作简单、质量控制方便、造价低、工期快等优点。
(1)型钢水泥土搅拌墙施工安全规定
①施工现场应先进行场地平整,清除搅拌桩施工区域的表层硬物和地下障碍物。现场道路的承载能力应满足桩机和起重机平稳行走的要求。
②在硬质土层成桩困难时,应调整施工速度或采取先行钻孔跳打方式。
③对周边环境保护要求高的基坑工程,宜选择挤土量小的搅拌机头,并应通过试成桩及其监测结果调整施工参数。
④型钢堆放场地应平整坚实,场地无积水,地基承载力应满足堆放要求。
⑤型钢吊装过程中,型钢不得拖地;起重机械回转半径内不应有障碍物,吊臂下严禁站人。
(2)型钢的插入、拔除与回收要求
①型钢宜依靠自重插入,当型钢插入有困难时可采取辅助措施。严禁采用多次重复起吊型钢并松钩下落的插入方法。
②前后插入的型钢应可靠连接。
③当采用振动锤插入时,应通过监测以检验其适用性。
④型钢拔除应采取跳拔方式,并宜采用液压千斤顶配以吊车进行;型钢拔除前水泥土搅拌墙与主体结构地下室外墙之间的空隙必须回填密实,拔出时应对周边环境进行监测,拔出后应对型钢留下的孔隙进行注浆填充。
⑤当基坑内外水头差不平衡时,不宜拔除型钢,如需拔除型钢,应采取相应的截水措施。
⑥周边环境条件复杂、环境保护要求高、拔除对其影响较大时,型钢不应回收。
⑦回收型钢施工应编制包括浆液配比、注浆工艺、拔除顺序等内容的施工安全方案。
(3)采用TRD工法施工型钢水泥土搅拌墙的规定
①成墙施工时,应保持不小于2 m/h的搅拌推进速度。
②成墙施工结束后,切割箱应及时进入挖掘养生作业区或拔出。
③施工过程中,必须配置备用发电机组,保障连续作业。
④应控制切割箱的拔出速度,使拔出切割箱过程中浆液注入量与拔出的切割箱体积相等,混合泥浆液面不得下降。
⑤水泥土未达到设计强度前,沟槽两侧应设置防护栏杆及警示标志。
对于软土地区的深基坑开挖,采用内支撑系统的围护方式已经得到广泛的应用。内支撑系统由水平支撑和竖向支承两部分组成,可选用钢支撑、混凝土支撑、钢与混凝土的混合支撑等。内支撑形式主要有:水平对撑或斜撑(可采用单杆、桁架、八字形支撑)、正交或斜交的平面杆系支撑、环形杆系或板系支撑和竖向斜撑,应综合考虑基坑平面的形状、尺寸、开挖深度、周边环境条件、主体结构的形式等因素选用。
(1)内支撑施工安全规定
①支撑系统的施工与拆除,应按先撑后挖、先托后拆的顺序。拆除顺序应与支护结构的设计工况相一致,并应结合现场支护结构内力与变形的监测结果进行。
②支撑结构上不应堆放材料和运行施工机械,当需要利用支撑结构兼做施工平台或栈桥时,应进行专门设计。
③基坑开挖过程中应对基坑形成的立柱进行监测,并应根据监测数据调整施工方案。
④支撑底模应具有一定的强度、刚度和稳定性,混凝土垫层不得用作底模。
⑤钢支撑吊装就位时,吊车及钢支撑下方严禁人员入内,现场应做好防下坠措施;钢支撑吊装过程中应缓慢移动,操作人员应监视周边环境,避免钢支撑刮碰坑壁、冠梁、上下钢支撑等;起吊钢支撑应先进行试吊,检查起重机的稳定性、制动的可靠性、钢支撑的平衡性、绑扎的牢固性,确认无误后方可起吊。当起重机出现倾覆现象时,应快速使钢支撑落回基座。
(2)钢支撑的预应力施加规定
①支撑安装完毕后,应及时检查各节点的连接状况,经确认符合要求后方可均匀、对称、分级施加预压力。
②预应力施加过程中应检查支撑连接节点,必要时应对支撑节点进行加固;预应力施加完毕、额定压力稳定后应锁定。
③钢支撑使用过程中应定期进行预应力监测,必要时应对预应力损失进行补偿;在周边环境保护要求较高时,宜采用钢支撑预应力自动补偿系统。
(3)立柱及立柱施工规定
①立柱桩施工前,应对其单桩承载力进行验算,竖向荷载按最不利工况取值;立柱在基坑开挖阶段应计入支撑与立柱的自重、支撑构件上的施工荷载等。
②立柱与支撑可采用铰接连接,在节点处应根据荷载大小,通过计算设置抗剪钢筋或钢牛腿等抗剪措施。立柱穿过主体结构底板以及支撑结构穿越主体结构地下室外墙的部位应采取止水构造措施。
③钢立柱周边的桩孔应采用砂石均匀回填密实。
(4)支撑拆除施工规定
①拆除施工前,必须对施工作业人员进行书面安全技术交底,施工中应加强安全检查。
②拆除作业施工范围内严禁非操作人员入内,切割焊和吊运过程中工作区严禁入内,拆除的零部件严禁随意抛落。钢筋混凝土支撑采用爆破拆除时,现场应划定危险区域,设置警戒和相关的安全标志,警戒范围内不得有人员逗留,并应派专人监管。
③支撑拆除时应设置安全可靠的防护措施和作业空间。当利用永久性结构底板或楼板作为拆除平台时,应采取有效的加固和保护措施,并征得主体结构设计单位同意。
④换撑工况应满足设计工况要求,支撑应在梁板柱结构及换撑结构达到设计要求的强度后对称拆除。
⑤支撑拆除施工过程中应加强对支撑轴力和支护结构位移的监测,变化较大时,应加密监测,并及时统计,分析上报,必要时停止施工,加强支撑。
⑥栈桥拆除施工过程中,栈桥上严禁堆载,并应限制施工机械超载;应合理制订拆除的顺序,根据支撑结构变形情况调整拆除长度,确保栈桥剩余部分结构的稳定性。
⑦钢支撑采用人工拆除和机械拆除。钢支撑拆除时应避免瞬间预加应力释放过大而导致支护结构局部变形、开裂,并应采用分步卸载钢支撑预应力的方法对其进行拆除。
(5)爆破拆除规定
①钢筋混凝土支撑爆破应根据周边环境作业条件、爆破规模,按国家现行标准《爆破安全规程》分级,采取相应的安全技术措施。
②爆破拆除钢筋混凝土支撑应进行安全评估,并经当地有关部门审核批准后实施。
③应根据支撑结构特点制订爆破拆除顺序,爆破孔宜在钢筋混凝土支撑结构施工时预留。
④支撑与围护结构或主体结构相连的区域应先行切断,在爆破支撑的顶面和底面应加设防护层。
(6)采用人工拆除或机械拆除时的规定
①当采用人工拆除作业时,作业人员应站在稳定的结构或脚手架上操作,支撑构件应采取有效的防下坠控制措施,对切断两端的支撑拆除构件应有安全的放置场所。
②应按施工组织设计选定的机械设备及吊装方案进行施工,严禁超载作业或任意扩大使用范围。
③作业中,机械不得同时回转、行走。
④对较大尺寸或自重较大的构件或材料,必须采用起重机具及时吊下。
⑤拆卸下来的各种材料应及时清理,分类堆放在指定场所。
⑥供机械设备使用和堆放拆卸下来的各种材料的场地地基承载力应满足要求。
土层锚杆是一种设置于钻孔内、端部伸入稳定土层中的由钢筋或钢绞线与孔内注浆体组成的受拉杆体,它一端与工程构筑物相连,另一端锚固在土层中。通常对土层锚杆施加预应力,使其承受由土压力、水压力或风荷载等所产生的拉力。
土层锚杆施工包括钻孔、安放拉杆、灌浆和张拉锚固等施工过程。用于基坑支护的土层锚杆可与钢板桩、钻孔灌注桩、地下连续墙等支护墙体联合使用,在我国已有不少成功经验。尤其是当深基坑邻近已有建筑物和构筑物、交通干线或地下管线时,深基坑难以放坡开挖,或深基坑宽度较大、对支护结构采用内支撑的方法不经济或不可能时,在这种情况下采用土层锚杆来支承支护结构,维护深基坑的稳定,对简化支撑、改善施工条件和加快施工进度能起很大的作用。
(1)土层锚杆施工安全规定
①当锚杆穿越地层附近有地下管线或地下构造物时,应查明其位置、尺寸、走向、类型、使用状况等情况后,方可进行锚杆施工。
②锚杆施工前宜通过试验性施工,确定锚杆设计参数和施工工艺的合理性,并应评估对环境的影响。
③锚孔钻进作业时,应保持钻机及作业平台稳定牢靠,除钻机操作人员还应安排至少1人协助作业。高处作业时,作业平台应设置封闭的防护措施,作业人员应佩戴防护用品。注浆操作时,相关作业人员必须佩戴防护眼镜。
④锚杆钻机应安设安全可靠的反力装置。在有地下承压水地层钻进时,孔必须设置可靠的防喷装置,当发生漏水、涌砂时,应及时封闭孔口。
⑤注浆管路连接应牢固可靠,保障畅通,防止塞泵、塞管。注浆施工过程中,应加强现场巡视,对注浆管路应采取保护措施。
⑥锚杆注浆时,注浆罐内应保持一定数量的浆料,以防止罐体放空、伤人。处理管路堵塞前,应消除罐内压力。
⑦锚杆试验时,计量仪表连接必须牢固可靠,前方和下方严禁站人。当锚杆承载力测试结果不满足设计要求时,应将检测结果提交设计复核,并提出补救措施。
(2)预应力锚杆施工规定
①预应力锚杆张拉作业前应检查高压油泵与千斤顶之间的连接件,连接必须完好、紧固。张拉设备应可靠,作业前必须在张拉端设置有效的防护措施。
②锚杆钢筋或钢绞线应连接牢固,严禁在张拉时发生脱扣现象。
③张拉过程中,孔口前方严禁站人,操作人员应站在千斤顶侧面操作。
④张拉施工时,其下方严禁进行其他操作,严禁采用敲击方法调整施力装置,不得在锚杆端部悬挂重物或碰撞锚具。
⑤锚杆锁定应控制相邻锚杆张拉锁定引起的预应力损失,当锚杆出现锚头松弛、脱落、锚具失效等情况时,应及时进行修复并对其进行再次张拉锁定。
土钉墙是三十多年来发展起来的用于保持基坑侧壁或边坡稳定的一种挡土结构,它是一种原位土体加固技术。典型的土钉墙包括3个部分:置于原位土体中的土钉及其周围的注浆体、被加固的土体、坡面上的喷射混凝土面层。土钉墙充分利用土体的自承能力,通过锚喷网进一步增强土体的强度和稳定性,形成了一种自稳性结构的主动支护体系。土钉墙的应用范围很广,主要用于土体开挖时的临时支护、加固边坡,也可作为永久挡土结构。目前,通常在基坑开挖深度不大、地质条件及周边环境较为简单的情况下使用土钉墙,更多的时候采用的是复合土钉墙。
复合土钉墙是近十多年来在土钉墙的基础上发展起来的新型支护结构,其原理是将土钉墙与止水帷幕、微型桩及预应力锚杆等构件结合起来,根据工程具体条件选择与其中一种或多种组合,从而形成复合土钉墙。复合土钉墙具有基本型土钉墙的全部优点,又克服了其大多数缺陷,其整体稳定性、抗隆起及抗渗流等性能大大提高,能够有效地控制基坑的水平位移,增加支护深度,几乎可以适用于各种土层,大大拓宽了土钉墙的应用范围。
土钉墙作为一种基坑支护方法,与传统支护技术相比,具有以下特点:
①结构轻巧、有柔性,可靠度高。通过喷锚,与加固岩土形成复合体,允许边坡有少量变形,受力效果大大改善。土钉数量众多,个别土钉失效对整个边坡影响不大。
②施工机具轻便简单、灵活,所需场地小,工人劳动强度低,在现场狭小、放坡困难、有相邻建筑物时尤显其优越性。
③基坑开挖自上而下逐层分段开挖作业,边开挖边喷锚,可及时对边坡进行封闭,从而防止水土流失及雨水、地下水对边坡的冲刷侵蚀。
④施工设备及施工工艺简单,土钉墙本身变形很小,施工噪声、振动小,对周围环境干扰小,施工速度快,施工效率高,占用周期短。
⑤材料用量及工程量少,工程造价较其他支护结构显著降低。
土钉墙应按每层土钉及混凝土面层分层设置、分层开挖基坑的步序施工,其施工流程一般为:开挖工作面→整修坡面→初喷第一层混凝土→钻孔→插入土钉→注浆→绑扎钢筋网→安装泄水管→复喷第二层混凝土→养护→开挖下一层工作面,重复以上工作直至完成。
基坑要按设计要求严格分层分段开挖,在上一层作业面的土钉与喷射混凝土面层达到设计强度的70%以前,不得进行下一层土层的开挖。每层开挖最大深度取决于土壁可以自稳而不发生滑动破坏的能力,实际工程中基坑每层开挖深度通常为土钉的竖向间距。坡面开挖后需切削清坡,以使坡度及坡面平整度达到设计要求。坡面整修后应尽快做好面层,即对修整后的边壁立即喷上一层薄混凝土或砂浆,若土层地质条件好可省去该道面层。
对于钢筋钉,通常是先在土体中成孔,然后置入土钉钢筋并沿全长注浆;对于钢管钉,可打入土体后再由钢管内注浆。钻孔前,应根据设计要求定出孔位并作出标记及编号。应根据土层的性状选择洛阳铲、螺旋钻、冲击钻、地质钻等成孔方法,采用的成孔方法应能保证孔壁的稳定性,减小对孔壁的扰动。成孔后要进行清孔检查,若孔中出现局部渗水、塌孔或掉落松土则应立即处理。土钉置入孔中前,要先在钢筋上安装对中定位支架,以保证钢筋处于孔位中心且注浆后其保护层厚度不小于25 mm。钢筋置入孔中后即可进行注浆处理,注浆时应采取必要的排气措施。对于向下倾角的土钉,注浆采用重力或低压注浆时宜采用底部注浆方式;对于水平钻孔的土钉,应采用口部压力注浆或分段压力注浆。
在喷第二层混凝土之前,应先按设计要求在坡面上绑扎、固定钢筋网。土钉钢筋与面层钢筋网的连接可通过垫板、螺帽及土钉端部螺纹杆固定,也可通过井字加强钢筋直接焊接在钢筋网上。为保证喷射混凝土厚度达到均匀的设计值,可在边壁上隔一定距离打入垂直短钢筋段作为厚度标志。面层混凝土喷射后2 ~ 4 h应进行养护,养护时间宜为3 ~ 7 d,视当地环境条件采用喷水、覆盖浇水或喷涂养护剂等养护方法。
(1)土钉墙支护施工要求
土钉墙支护施工应与降水、土方开挖相互交叉配合进行,并应符合下列规定:
①分层开挖厚度应与土钉竖向间距协调同步,逐层施工,禁止超挖。
②开挖后应及时封闭临空面,完成土钉墙支护;在易产生局部失稳的土层中,土钉上下排距较大时,宜将开挖分为两层并严格控制开挖分层厚度,及时喷射混凝土底面层。
③上一层土钉完成注浆后,应满足设计要求或至少间隔48 h方可允许开挖下一层土方。
④施工期间,坡顶应按超载值设计要求控制施工荷载。
⑤严禁土方开挖设备碰撞上部已施工土钉,严禁振动源振动土钉侧壁。
⑥对环境调查结果显示基坑侧壁地下管线存在渗漏或存在地表水补给的工程,应反馈修改设计,提高土钉设计安全度,必要时调整支护结构方案。
⑦施工过程中,应对产生的地面裂缝进行观测和分析,并及时反馈设计单位,采取相应措施控制裂缝的发展。
(2)土钉施工要求
①干作业法施工时,应先降低地下水位,严禁在地下水位以下成孔施工。
②当成孔过程中遇有障碍物或成孔困难需调整孔位及土钉长度时,应对土钉承载力及支护结构安全度进行复核计算,并应根据复核计算的结果调整设计。
③对于灵敏度较高的粉土、粉质黏土及可能产生液化的土体,禁止采用振动法施工土钉。
④设有水泥土截水帷幕的土钉支护结构,土钉成孔过程中应采取措施防止水土流失。
⑤土钉应采用孔底注浆施工,严禁采用孔口重力式注浆;对空隙较大的土层,应采用较小的水灰比,并应采取二次注浆方法。
(3)喷射混凝土作业要求
①作业人员应佩戴防尘口罩、防护眼镜等防护用具,并避免直接接触液体速凝剂,接触后应立即用清水冲洗;非施工人员不得进入喷射混凝土的作业区,施工中喷嘴前严禁站人。
②喷射混凝土施工中应检查输料管、接头的情况,当有磨损、击穿或松脱时应及时处理。
③喷射混凝土作业中如发生输料管路堵塞或爆裂,必须依次停止投料、送水和供风。
④冬期没有可靠保温措施条件时不得施工土钉墙。