论文部分内容阅读
提要：本文详细分析了清远市某污水池工程基坑支护施工工艺，本工艺不仅要求保证基坑内正常作业安全，而且要防止基坑及坑外土体移动，保证基坑附近建筑物、道路、管线的正常运行，本文从安全性和经济性上综合考虑，对支护方案进行探讨。
关键词：基坑支护；施工工艺；经济合理安全
本文拟采用深层搅拌桩排桩和放坡及槽钢做为初选支护方案，符合技术上的可行性、经濟上的合理性及工程的可靠性三方面的原则。本方法采用搅拌桩围护止水，搅拌桩排桩挡土及打入槽钢以防止周边土体移动。
一、工程概况
本工程污水池长30m ，宽20m，呈矩形。部分轴线底板面标高为-6.00，其余轴线底板面标高为-5.50，底板板厚为0.40 m，顶板面标高为-0.50。污水池采用筏板基础，基础持力层为中粗砂层。 污水池四周场地较窄，地形复杂。污水池北边距离暗渠2.5m，东边距离施工道路2.5~10m，西边比较空阔。
岩土勘察：（1）层素填土层厚度为3.3~4.2m，（2）层中粗砂层厚度为10.5m，从现场的实际开挖情况来看，地下水标高为-1.50m。
二、主要技术措施分析讨论
（一）放坡
本工程基坑东面、南面、西面均有位置在基坑的是部放坡，坡的斜率接近1：1，这样放坡减少基坑下部槽钢挡土的荷载，通过计算既可以满足安全系数大于1.2的要求，又满足了经济支护的原则。
1．坡面处理：所有的放坡坡面浇筑6cm厚C10混凝土抹面的处理。坡面每隔30m用砖砌筑上下台阶。
2．坡面上须埋设排水管。
（二）水泥搅拌桩
本工程基坑北面因地下埋有暗渠，暗渠已投入正常使用，距拟建水池边约3.5米，场地狭小，不利于放坡支护，因此采用搅拌桩排桩支护，能过计算采用5排桩挡土基本满足受力要求，但因排桩支护抗剪性略稍不足，因此在最外面一排搅拌桩中心间隔打入槽钢，以增加排桩抗剪性能。此外，本基坑坡脚均有一排搅拌桩围护，起到防止基坑壁渗水的发生，创造良生的生产条件。
（三）槽钢
本工程现场附近已存在一定数量的槽钢，槽钢的抗弯力学性能以及防水性能虽然比较钢板桩要差一些，但本工程槽钢可配合钢顶放坡、搅拌桩止水等方式同样可起到良好的支护效果。配合以上措施，槽钢的悬臂长度比较小，通过计算能满足支护要求。槽钢施工符合经济、安全的原则。
三、施工工艺
（一）搅拌桩施工工艺
1．施工准备
（1）用水准仪、经纬仪(或全站仪)等测量工具对各水准点、控制点进行复测，经监理工程师审批后，埋设施工控制桩，放出基轴线，同时加密施工用临时水准点，并对施工控制桩进行保护。
（2）熟悉施工图纸等文件，如有疑点或发现设计错误，应及时提交监理工程师和设计部门进行解答，对图纸会审等应做好记录，以便正确指导施工。
（3）进行各级技术交底，使各级施工人员在施工期间明确施工设计意图、施工技术措施、施工方法和安全技术要求等。
（4）确定工程施工范围，平整场地和清除现场障碍。
（5）按施工平面布置图及施工组织进行搭建临设，架设水电线路及人员安置。
2．施工工艺：
搅拌桩采用两喷四搅工艺：具体操作步骤为：
测量定位——调平搅拌机械垂直度，预搅下沉（桩身垂直偏差不大于1％）——喷浆搅拌提升（提升速度0.5～0.8m/min）——重复搅拌下沉——重复搅拌提升直至孔
搅拌桩机移位（进行下条桩施工）
（1）定位。按照桩位平面布置图，确定合理的施工顺序。配套机械，确定水泥材料等材料的堆放位置。挖出反浆沟，探明并清除桩施工位置的障碍物。将桩机移到桩位，定位对中，桩位偏差不超过5cm。每根桩施工前，都要从两个相互垂直的方向校正搅拌轴，确保桩身垂直度偏差不超过1%。
（2）制浆。选用32.5R普通硅酸盐水泥，浆液水灰比为0.45~0.50，在配制浆液时，应先在搅拌桶内注入部分清水，然后倒入水泥搅拌均匀，搅拌后的浆液必须满足设计水灰比要求。
（3）喷浆搅拌。采用两喷四搅工艺，浆液过筛后再送浆，保证正常输浆。严格控制提升速度，不超过0.8m/min，以利水泥浆和土均匀搅拌，并保证每米水泥用量不少于60kg。
若遇电压过低，输浆管堵塞或其它原因停机后，应查明原因。正常启动后，为防止断桩，应将搅拌头下沉0.5m后，再继续喷浆搅拌提升。
重复上下搅拌，深层搅拌机提升到设计加固深度的顶面标高时，为保证搅拌均匀，应再次将搅拌头旋转沉入土中，至设计加固深度后再搅拌并提升至桩顶设计标高，确保水泥掺入量为18%(约每米掺入60kg水泥)。
（4）清洗。必要时用清水清洗循环管中水泥浆，以保证下一步正常送浆。
（5）移机，进行下一步施工。行机方向见下图，由纵排向横排推进。
（二）土方开挖、边坡支护施工：
1．开挖顺序为：测量放线——切线分层开挖——排降水——修坡——浇筑护坡砼——整平——留族预留土层等。土方开挖应遵循先浅后深的施工顺序。挖土应自上而下水平分段分层进行，每层0.40m左右，边挖边检查坑底宽度及坡度，不够时及时修整，每3m左右修一次坡，至设计标高，再统一进行一次修坡清底。本污水池挖土顺序由A轴线开始，向G轴线推进，由浅到深，分层推进。
2．坑内局部较深处（如集水井）采用人工开挖，并及时封砼底，砌筑砖模。
3．本污水池采用筏板基础，基础持力层为中粗砂层，设计要求地基承载力特征值。土方开挖完成后要组织勘察、设计单位进行验槽，合格后方可进行下步施工。
4．土方开挖到设计标高后必须及时浇筑砼垫层。
5．开挖时，必须对周围土体进行监测，例如坑内土体是否有上浮、周围土体是否有下沉和开裂。发现以上现象应及时停止施工，通告有关技术人员协同处理。
6．开挖出的土方及时运走，严禁大面积堆土，基坑开挖完成后，严禁在基坑四周大面积堆放重物。
7．每开挖1.5m深度土层就要求及时按设计要求浇筑好护坡砼，以便及时护面。
护坡面砼浇注前，要预埋好Φ30mm的PVC泄水管，管长0.8m，埋入土体中0.5m，@3000mm，梅花装形布置。埋入土体中的PVC管表面可钻@50mmΦ10mm的小孔，以便更好的泄水。
土方开挖到2m深度时，要求沿基坑四周，在坡面上修砌宽1.2m的砖楼梯，供工人上下施工作业。
（二）槽钢施工
槽钢震入的时间：不迟于水泥搅拌桩完成后两天内完成，施工中要求合理安排好水泥搅拌桩与槽钢震入的交叉施工时间。
四、基坑监测
1．基坑监测项目
监测的项目包括支护结构侧移、监测范围内建筑物的变形情况及基坑渗漏水状况。
2．监测周期及频率
各监测项目在基坑支护施工前应测得稳定的初始值，且不应少于两次。在开挖卸载急剧阶段间隔时间不宜超过3天，其余情况下可延至5~10天，当变形超过有关标准或场地条件变化较大时，应加密观测，当有危险事故征兆时，则需进行连续监测。
3．报警值确定及应急措施
本工程基坑顶部最大水平位移控制值为：50mm，警戒值控制在35mm。
当监测项目超过其警戒值时，必须迅速停止开挖，查明原因，对支护方案进行修改，待加固处理后方能进行下一步开挖，一般应急措施有：
迅速原位回填，保证警戒值不再增大；
修改方案，进行加固。
4．监测报表及报告的提交
及时监测，反馈信息，指导施工；数据异常，加密监测，及时分析，实时调整，优化施工，做到信息化施工。槽钢施工期间，邻近建筑物的监测成果，每次测量后，马上提交测量成果，基坑开挖期间，基坑的变形、周边建筑监测成果要及时提交给业主和监理。该工程结束时提交监测总结报告。
五、地面与坑内排水施工
根据地质报告显示，本工程地下水量不大，主要考虑施工期间雨水和施工用水的排放设计。
1．地面排水
在土方开挖前先做好地面排水措施，开挖前验收合格以后投入使用。排水措施通过基坑面周围路边砖砌截水沟300mm×300mm排入路边集水井，再排入砖砌三级沉淀滤池最后接入市政排水管。基坑周围场地污水向截水沟排水坡度为2％~3％。
2．坑内排水
在土方开挖至基坑底标高时，应按坑底及坑壁的实际涌水情况设排水沟及集水井，确保排水畅通，及时抽走集水井中水。在基坑底面四周设置临时排水沟截面300mm×300mm并通长设置，集水井截面尺寸500mm×500 mm×800 mm。基坑底排水沟及集水井必须用砖砌筑，并用1：2.5水泥砂浆抹面，沟底做1%排水坡度。本工程拟用5台潜水泵抽水，夜间安排值班。
3．放坡坡面泄水
在坡面砼浇筑前，所有放坡坡面预留Φ50mm的PVC泄水管，管长0.8m，埋入土体中0.5m，@3000mm，梅花装形布置。
六、结论
深基础基坑支护工程施工技术措施科学、合理与否，直接影响到工程本身的质量与进度，并对工程经济效益提高与人身安全的保证起到关键性作用。本工程基坑从设计到完成进行得十分的顺利，周边大型施工车辆的荷载及各段的土压力并未造成基坑支护体系的变形，工人和机械在坑内完成了水池的结构施工，基坑支护体系起到了良好的效果。基坑支护工程是近二十年来随着城市高层建筑发展而发展的一门新的实践工程学，它还有待于理论上的完善，如何选取一种在经济、技术上都合理的支护类型，还必须充分考虑施工现场的环境、工程地质条件以及具体的工程要求。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：基坑支护；施工工艺；经济合理安全
本文拟采用深层搅拌桩排桩和放坡及槽钢做为初选支护方案，符合技术上的可行性、经濟上的合理性及工程的可靠性三方面的原则。本方法采用搅拌桩围护止水，搅拌桩排桩挡土及打入槽钢以防止周边土体移动。
一、工程概况
本工程污水池长30m ，宽20m，呈矩形。部分轴线底板面标高为-6.00，其余轴线底板面标高为-5.50，底板板厚为0.40 m，顶板面标高为-0.50。污水池采用筏板基础，基础持力层为中粗砂层。 污水池四周场地较窄，地形复杂。污水池北边距离暗渠2.5m，东边距离施工道路2.5~10m，西边比较空阔。
岩土勘察：（1）层素填土层厚度为3.3~4.2m，（2）层中粗砂层厚度为10.5m，从现场的实际开挖情况来看，地下水标高为-1.50m。
二、主要技术措施分析讨论
（一）放坡
本工程基坑东面、南面、西面均有位置在基坑的是部放坡，坡的斜率接近1：1，这样放坡减少基坑下部槽钢挡土的荷载，通过计算既可以满足安全系数大于1.2的要求，又满足了经济支护的原则。
1．坡面处理：所有的放坡坡面浇筑6cm厚C10混凝土抹面的处理。坡面每隔30m用砖砌筑上下台阶。
2．坡面上须埋设排水管。
（二）水泥搅拌桩
本工程基坑北面因地下埋有暗渠，暗渠已投入正常使用，距拟建水池边约3.5米，场地狭小，不利于放坡支护，因此采用搅拌桩排桩支护，能过计算采用5排桩挡土基本满足受力要求，但因排桩支护抗剪性略稍不足，因此在最外面一排搅拌桩中心间隔打入槽钢，以增加排桩抗剪性能。此外，本基坑坡脚均有一排搅拌桩围护，起到防止基坑壁渗水的发生，创造良生的生产条件。
（三）槽钢
本工程现场附近已存在一定数量的槽钢，槽钢的抗弯力学性能以及防水性能虽然比较钢板桩要差一些，但本工程槽钢可配合钢顶放坡、搅拌桩止水等方式同样可起到良好的支护效果。配合以上措施，槽钢的悬臂长度比较小，通过计算能满足支护要求。槽钢施工符合经济、安全的原则。
三、施工工艺
（一）搅拌桩施工工艺
1．施工准备
（1）用水准仪、经纬仪(或全站仪)等测量工具对各水准点、控制点进行复测，经监理工程师审批后，埋设施工控制桩，放出基轴线，同时加密施工用临时水准点，并对施工控制桩进行保护。
（2）熟悉施工图纸等文件，如有疑点或发现设计错误，应及时提交监理工程师和设计部门进行解答，对图纸会审等应做好记录，以便正确指导施工。
（3）进行各级技术交底，使各级施工人员在施工期间明确施工设计意图、施工技术措施、施工方法和安全技术要求等。
（4）确定工程施工范围，平整场地和清除现场障碍。
（5）按施工平面布置图及施工组织进行搭建临设，架设水电线路及人员安置。
2．施工工艺：
搅拌桩采用两喷四搅工艺：具体操作步骤为：
测量定位——调平搅拌机械垂直度，预搅下沉（桩身垂直偏差不大于1％）——喷浆搅拌提升（提升速度0.5～0.8m/min）——重复搅拌下沉——重复搅拌提升直至孔
搅拌桩机移位（进行下条桩施工）
（1）定位。按照桩位平面布置图，确定合理的施工顺序。配套机械，确定水泥材料等材料的堆放位置。挖出反浆沟，探明并清除桩施工位置的障碍物。将桩机移到桩位，定位对中，桩位偏差不超过5cm。每根桩施工前，都要从两个相互垂直的方向校正搅拌轴，确保桩身垂直度偏差不超过1%。
（2）制浆。选用32.5R普通硅酸盐水泥，浆液水灰比为0.45~0.50，在配制浆液时，应先在搅拌桶内注入部分清水，然后倒入水泥搅拌均匀，搅拌后的浆液必须满足设计水灰比要求。
（3）喷浆搅拌。采用两喷四搅工艺，浆液过筛后再送浆，保证正常输浆。严格控制提升速度，不超过0.8m/min，以利水泥浆和土均匀搅拌，并保证每米水泥用量不少于60kg。
若遇电压过低，输浆管堵塞或其它原因停机后，应查明原因。正常启动后，为防止断桩，应将搅拌头下沉0.5m后，再继续喷浆搅拌提升。
重复上下搅拌，深层搅拌机提升到设计加固深度的顶面标高时，为保证搅拌均匀，应再次将搅拌头旋转沉入土中，至设计加固深度后再搅拌并提升至桩顶设计标高，确保水泥掺入量为18%(约每米掺入60kg水泥)。
（4）清洗。必要时用清水清洗循环管中水泥浆，以保证下一步正常送浆。
（5）移机，进行下一步施工。行机方向见下图，由纵排向横排推进。
（二）土方开挖、边坡支护施工：
1．开挖顺序为：测量放线——切线分层开挖——排降水——修坡——浇筑护坡砼——整平——留族预留土层等。土方开挖应遵循先浅后深的施工顺序。挖土应自上而下水平分段分层进行，每层0.40m左右，边挖边检查坑底宽度及坡度，不够时及时修整，每3m左右修一次坡，至设计标高，再统一进行一次修坡清底。本污水池挖土顺序由A轴线开始，向G轴线推进，由浅到深，分层推进。
2．坑内局部较深处（如集水井）采用人工开挖，并及时封砼底，砌筑砖模。
3．本污水池采用筏板基础，基础持力层为中粗砂层，设计要求地基承载力特征值。土方开挖完成后要组织勘察、设计单位进行验槽，合格后方可进行下步施工。
4．土方开挖到设计标高后必须及时浇筑砼垫层。
5．开挖时，必须对周围土体进行监测，例如坑内土体是否有上浮、周围土体是否有下沉和开裂。发现以上现象应及时停止施工，通告有关技术人员协同处理。
6．开挖出的土方及时运走，严禁大面积堆土，基坑开挖完成后，严禁在基坑四周大面积堆放重物。
7．每开挖1.5m深度土层就要求及时按设计要求浇筑好护坡砼，以便及时护面。
护坡面砼浇注前，要预埋好Φ30mm的PVC泄水管，管长0.8m，埋入土体中0.5m，@3000mm，梅花装形布置。埋入土体中的PVC管表面可钻@50mmΦ10mm的小孔，以便更好的泄水。
土方开挖到2m深度时，要求沿基坑四周，在坡面上修砌宽1.2m的砖楼梯，供工人上下施工作业。
（二）槽钢施工
槽钢震入的时间：不迟于水泥搅拌桩完成后两天内完成，施工中要求合理安排好水泥搅拌桩与槽钢震入的交叉施工时间。
四、基坑监测
1．基坑监测项目
监测的项目包括支护结构侧移、监测范围内建筑物的变形情况及基坑渗漏水状况。
2．监测周期及频率
各监测项目在基坑支护施工前应测得稳定的初始值，且不应少于两次。在开挖卸载急剧阶段间隔时间不宜超过3天，其余情况下可延至5~10天，当变形超过有关标准或场地条件变化较大时，应加密观测，当有危险事故征兆时，则需进行连续监测。
3．报警值确定及应急措施
本工程基坑顶部最大水平位移控制值为：50mm，警戒值控制在35mm。
当监测项目超过其警戒值时，必须迅速停止开挖，查明原因，对支护方案进行修改，待加固处理后方能进行下一步开挖，一般应急措施有：
迅速原位回填，保证警戒值不再增大；
修改方案，进行加固。
4．监测报表及报告的提交
及时监测，反馈信息，指导施工；数据异常，加密监测，及时分析，实时调整，优化施工，做到信息化施工。槽钢施工期间，邻近建筑物的监测成果，每次测量后，马上提交测量成果，基坑开挖期间，基坑的变形、周边建筑监测成果要及时提交给业主和监理。该工程结束时提交监测总结报告。
五、地面与坑内排水施工
根据地质报告显示，本工程地下水量不大，主要考虑施工期间雨水和施工用水的排放设计。
1．地面排水
在土方开挖前先做好地面排水措施，开挖前验收合格以后投入使用。排水措施通过基坑面周围路边砖砌截水沟300mm×300mm排入路边集水井，再排入砖砌三级沉淀滤池最后接入市政排水管。基坑周围场地污水向截水沟排水坡度为2％~3％。
2．坑内排水
在土方开挖至基坑底标高时，应按坑底及坑壁的实际涌水情况设排水沟及集水井，确保排水畅通，及时抽走集水井中水。在基坑底面四周设置临时排水沟截面300mm×300mm并通长设置，集水井截面尺寸500mm×500 mm×800 mm。基坑底排水沟及集水井必须用砖砌筑，并用1：2.5水泥砂浆抹面，沟底做1%排水坡度。本工程拟用5台潜水泵抽水，夜间安排值班。
3．放坡坡面泄水
在坡面砼浇筑前，所有放坡坡面预留Φ50mm的PVC泄水管，管长0.8m，埋入土体中0.5m，@3000mm，梅花装形布置。
六、结论
深基础基坑支护工程施工技术措施科学、合理与否，直接影响到工程本身的质量与进度，并对工程经济效益提高与人身安全的保证起到关键性作用。本工程基坑从设计到完成进行得十分的顺利，周边大型施工车辆的荷载及各段的土压力并未造成基坑支护体系的变形，工人和机械在坑内完成了水池的结构施工，基坑支护体系起到了良好的效果。基坑支护工程是近二十年来随着城市高层建筑发展而发展的一门新的实践工程学，它还有待于理论上的完善，如何选取一种在经济、技术上都合理的支护类型，还必须充分考虑施工现场的环境、工程地质条件以及具体的工程要求。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。