深基坑支护及降水施工方案

第1节深基坑支护及降水施工方法

本工程基坑开挖深度约4.8～8.2m，根据建设单位提供的《地质勘探报告》，本工程地质情况较差，地下水含量也较丰富，基坑挖方范围的土层包括：杂填土、粉质粘土、淤泥、冲积砂层、淤泥质土，基底持力层主要位于淤泥层、冲积砂层和淤泥质土层，其中冲积细（粉）砂有易液化的特性。

因此必须采取有效措施，做好基坑挡土支护和隔水帷幕，并有效地将基坑内的地下水位降低到土方开挖面以下，方能确保基坑土方开挖的正常进行和基坑的安全，本着“安全第一、经济合理、施工方便、技术先进”的原则，公司决定采用水泥土桩墙锚拉支护方案。

（1）水泥土桩墙锚拉支护方案

1）基坑支护设计方案

基坑周边设计二排φ550 直径的深层搅拌桩（相互搭接150mm），设计桩长约14.8m，搅拌桩进入粉质粘土不少于2m，作为止水帷幕和支护结构，加固材料为425#普通硅酸盐水泥，掺入比15%，水灰比0.5，桩身抗压强度qu≥3MPa，要求二喷四搅工艺成桩，桩身偏斜＜1%，相邻桩不留施工断缝；

支护设计详见下图。

2）基坑支护施工方案

（B）主要施工方法及要求

A）深层搅拌桩施工方法

施工工艺的原理

水泥深层搅拌桩是将特制的搅拌钻具（PH－7 型钻机）钻入地下，利用注浆泵将水泥浆体喷入地下并与地基土原位强制搅拌，经过一系列的物理化学作用形成具有整体性和一定强度的桩柱体，具有挡土及止水的双重作用。

工艺流程

图6-2 深层搅拌桩施工工艺流程

主要工艺控制参数

表6-1 主要工艺控制参数

泵量（m/h）

分别在不同地段试搅，检查设计工艺参数的合理可行性，其中包括：搅拌机钻进深度、桩底标高、桩顶或停灰面标高、灰浆的水灰比、外掺剂的配方、搅拌机的转速和提升速度、灰浆泵的压力、料罐和送灰管的风压、输浆量等。

施工技术及操作要求

（a）技术要求

a）深层搅拌桩桩径为Φ550mm，桩间搭接150mm，桩长14.8m。

b）深层搅拌桩采用水泥浆灌注，采用四搅二喷方式施工，加固材料采用425＃普硅水泥，水泥掺入比15％，折合单桩水泥用量不少于60kg/m，水灰比0.5。c）搅拌桩的垂直偏差度不得超过1％，桩位布置偏差不得大于50mm，桩径偏差不得大于4％。

d）施工中用流量泵控制输浆速度，使注浆泵出口压力保持在0.4－0.6MPa，输浆速度应保持常量。

e）根据该场地勘察资料，搅拌桩穿过淤泥层及砂层进入强风化层。

（b）操作要求

a）桩机就位由专人操作，专人负责电缆管线，专人校正钻头对位，钻头就位采用垂线量测（二个方向观测）。

b）钻进前先打开浆泵送清水，检查各种管路及钻头喷口通畅才可钻进。

c）开始下沉时即送浆。桩底喷浆应不少于30 秒，使浆液能完全到达桩端。d）整个制桩过程边下沉（或提升），边搅拌，边喷浆的连续作业，注意观察有关仪表和管道的脉动情况，以判断管道是否通畅，喷浆是否正常。

e）成桩后应立即检查送浆量，成桩水泥浆总量不得少于设计要求。

f）水泥浆拌制要严格计量，严格控制水灰比，浆体使用前要过筛，以防块体、纸屑等进入管道造成堵塞。

g）水泥不得使用过期、受潮、变质的水泥。

h）施工记录班报表应由桩机施工人员现场及时记录，不允许事后作“回忆记录”。i）在施工中出现的问题，当班人员应及时向工地指挥部门值班人员汇报，以便及时妥善处理解决。

j）工程施工除按上述要求外，尚应遵守《软土地基深层搅拌加固技术规程》（YBJ225－91）等有关规程规定。

B）喷锚施工方案

喷锚施工需有4m 宽的施工作业面，施工前先按设计锚杆标高将土方分层开挖至锚杆位置以下0.2m，并平整好场地，设置泥浆沟池，初喷第一层混凝土（4cm 厚），在混凝土面上定好锚杆位置，架设钻机。

相邻锚杆施工方位调整平行，严格定向定位，钻机安装牢固，先以Φ130mm 开孔至1～3m，然后以Φ110mm 钻孔到底。

钻孔采用回转钻进方式，钻进时采用泥浆循环护孔，钻孔达到设计深度后，继续超钻20～50cm。钻孔完毕后，反复用泥浆循环清孔，清除孔内残留物。

锚杆钻孔施工中若碰到楼房桩基础，应立即停钻，回灌水泥浆后，重新调整角度及位置施工。

锚拉杆（钢筋）上均匀布置定位器,定位器每 1.5m 一个。钢筋长度比锚杆设计长度长0.3m，留在锚杆孔外。

灌浆管采用1 寸软塑料管，置于定位器中空，其底口离锚杆尾部0.3m 与锚杆钢筋一同下入孔中。

冲孔用大泵量清水，务必把孔中残留物清除，并置换出孔中泥浆。

锚杆灌浆材料采用水灰比0.4～0.5 的纯水泥浆，水泥标号为425#（普硅）。本工程采用一次灌浆工艺。

水泥浆须搅拌均匀，连续灌浆。拔管过程中应保证灌浆管管口始终埋在水泥浆内。每层锚杆施工完成后，立即将已制作好的钢筋网挂在第一层混凝土面上，并且铺设加强筋，设置排水孔。挂网时要求钢筋网跟混凝土面密贴，钢筋网、加强筋与锚杆的连接采用焊接，锚头处加焊两条10cm 长Φ16 短钢筋。挂网完成后，立即进行第二层喷射混凝土（厚4cm）作业。

施工结束后,用泥浆泵将各池中水、浆抽干，整理好场地。

（2）塔式起重机基础方案

1）塔式起重机基础设计采用钻孔灌注桩，桩径为φ1000，桩长约为25.0m,要求桩端入中风化岩层1m。公司在详细研究本工程的地质勘察报告和对场地周边环境进行认真踏勘的基础上，结合实际经验，决定采用如上方案。

2）工程地质条件（略）：详见工程地质报告

3）钻孔桩施工工艺：

钻孔灌注桩的主要工序如下：

测量放线定桩位→埋设钢护筒→钻机定位钻孔，成孔→泥浆循环清孔→钢筋笼制作与安放→下导管，水下混凝土浇筑→钻机移位

4）钻孔灌注桩的施工方法

（A）测量放线定桩位

根据建设单位提供的测量控制点和设计图纸的有关数据进行测量放线，定出桩位并加以保护。桩位须经有关单位进行复核，复核无误后方可进行施工。

（B）埋设钢护筒：

钢护筒一般用4～8mm 厚的钢板加工而成，高1～1.5m，内径应比钻头直径大100mm，护筒顶部开设一个溢浆口，并高出地面150～300mm。

（C）钻机成孔

A）钻进时应根据土层类别确定钻进速度

在淤泥和淤泥质土中，应根据泥浆的补给情况，严格控制钻进速度，一般不宜大于1m/mim；在松散砂层中，钻进速度不宜大于5m/h。在硬土层中或岩层中的钻进速度以不发生跳动为准。

B）作为护壁和排渣用的泥浆，其制作及性能要求符合下列规定

（a）在粘性土中成孔时应注入清水，以原土造浆护壁。泥浆比重应控制在1.1～1.3。

（b）在砂土和较厚的夹砂层中成孔时，应制备泥浆或在孔中投入泥团造浆，泥浆比重应控制在1.2～1.3。

（c）在砂卵石或易塌孔的土层中成孔时，泥浆比重应控制在1.3～1.5。

（d）泥浆的控制指标：粘度18～22S，含砂小于8%，胶体大于90%。

C）钻具和钻头的选用依据土层而定

（a）在一般粘性土，淤泥，淤泥质粘土以及砂土中，采用笼式钻头。

（b）在砂卵石层，强风化层中，可用镶焊硬质合金刀头的笼式钻头。

（c）遇孤石或旧基础时，用带硬质合金齿的笼式钻头。

（d）在硬岩中用牙轮钻头。

（e）当钻孔倾斜时，可往复扫孔修正，如修正无效，应在孔中回填粘土或风化岩块，再重新钻进。

（f）为保证钻孔的垂直度，应在钻机上设置导向装置，同时要求钻机平整。（D）清孔

A）对以原土造浆的钻孔，钻到设计深度后，可使钻头空钻不进尺，循环泥浆，泥浆比重控制在1.1 左右。

B）对于土质较差的砂土和砂卵石层，清孔后泥浆比重控制在1.15～1.25 左右。C）清孔后的沉渣厚度，端承桩不得大于100mm。在灌注水下混凝土前必须复测沉渣厚度，合格后方可灌祝水下混凝土。

D）桩垂直度允许偏差为0.5%，桩径允许偏差：不小于设计桩径30mm；不大于设计桩径50mm。

（E）钢筋笼的制作和安放

A）钢筋笼制作应符合下列规定：

（a）钢筋间距必须大于混凝土骨料料径3 倍以上。

（b）加劲箍应在主筋外面，主筋一般不设弯钩，钢筋头不得向内弯曲，以免妨碍导管工作。

（c）主筋的搭接应相互错开，35 倍钢筋直径区段范围内的接头数量不得超过钢筋总数的一半。

B）钢筋笼直径除设计要求外，尚应符合下列要求：

（a）钢筋笼外径应比钻孔直径小140mm。

（b）钢筋笼内径应比导管接头的外径大100mm 以上。

（c）钢筋笼的主筋净保护层不小于70mm。

C）钢筋笼制作的允许偏差：

（a）主筋间距：±10mm。

（b）箍筋间距或螺旋筋的螺距：±20mm。

（c）加强筋间距：±50mm。

（d）钢筋笼直径：±10mm。

（e）钢筋笼长度：±100mm。

D）为保证钢筋保护层厚度，可设置定位钢筋环或混凝土垫块。

E）钢筋笼应在清孔后立即吊装，用桩架安放入钻孔中。

F）安装钢筋笼时，应对准孔位，吊直扶稳，缓慢下沉，避免碰撞孔壁。钢筋笼下沉至设计位置后，应立即固定，防止移动。

G）钢筋笼安装完毕时，应会同建设单位，设计单位和监理公司对该桩进行掩蔽工程验收，合格后应及时灌注混凝土，其间歇时间不宜超过4h。

（F）水下混凝土灌注

A）开始灌注时，隔水栓吊放的位置应临近泥浆面，导管底端部到孔底的距离应以能顺利排出隔水栓为宜，一般为0.3～0.5m；

B）开灌前储料斗内必须有足以将导管的底部一次性埋入水下混凝土中0.8m 以上深度的混凝土储量；

C）混凝土灌注的上升速度不得小于2m/h；

D）随着混凝土的上升，要适时提升和拆卸导管，导管底端埋入混凝土面以下一般宜保持2～4m,不大于6m,并不得小于1m，严禁把导管端提出混凝土面，避免造成断桩；

E）水下混凝土的灌注应连续进行，不得中断，在水下混凝土灌注过程中，应有专人测量导管埋深，填写好水下混凝土灌注记录；

F）提升导管时应避免碰挂钢筋笼。当混凝土面接近钢筋笼底时，应严格控制导管埋深，当混凝土面上升到钢筋笼内3～4m，再提升导管，使导管底端高于钢筋笼底端，以防钢筋笼上浮；

G）应控制最后一次混凝土的灌注量，不使桩顶过高或过低。一般应控制在设计桩顶标高以上约0.5m。

（G）泥浆管理和性能要求

泥浆的作用，在于维护孔壁的稳定，悬浮岩屑和冷却润滑钻头。根据场地情况布置1 个泥浆池，尺寸为３m×６m，深1.5m。泥浆池墙身为砖墙，批荡水泥砂浆。（H）施工质量保证措施

A）全面质量管理:

从施工准备到工程竣工的各施工阶段推行全面管理,严格按照PDCA 循环过程开展质量管理小组活动,包括:找出问题分析原因→找出主要影响因素→拟定措施→检查措施效果→总结经验→处理遗留问题并转入下一循环等主要步骤。

B）根据对严重影响工程质量的关键部位设质量控制点的原则，在工程工序、钢筋加工、混凝土浇灌及泥浆管理等设质量管理小组。

C）在桩孔施工前，引出桩孔施工控制点，使桩孔中心与设计桩心重合。

D）现场施工员对桩位编号，做好所有桩孔成孔记录、水下混凝土记录、隐蔽验收记录、泥浆验收记录等有关技术保证资料。

E）钢材、水泥、砂、石等原材料必须有出厂合格证。工程所使用的各种原材料在进场后应立即送检，达到有关设计及规范要求后，方可使用。严禁不合格材料投入使用。

F）水下混凝土的细骨料采用中砂，粗骨料采用2-4 碎石。砂、碎石中不得含有杂物，砂中含泥量必须符合有关规范要求。

G）钢筋加工及安装严格按照规范和设计要求施工，确保钢筋焊接长度及焊接质量，错开钢筋接头，同一截面的钢筋接头数按设计要求进行施工，主筋和螺旋筋搭接长度必须满足设计要求，采用预制混凝土块或钢筋定位作为钢筋保护层措

施，确保钢筋有足够的保护层，钢筋安装绑扎必须牢固。

H）按设计要求进行配合比设计，确保混凝土的供应质量。

I）严格按工程质量“三检制”（自检、交叉检、专职检），层层把关，做好施工过程的质量检查工作，发现问题及时采取有效措施。

J）清孔后泥浆各项指标控制在规范要求内。

K）新浆拌制应放置24h 后方可使用，如条件许可，最好放置48h。

L）钢筋笼制作安装偏差应满足设计及规范要求。

M）钢筋差的起吊、运输、吊放应周密制订方案，防止钢筋笼在起吊、运输过程中产生永久变形。

N）钢筋笼应在泥浆置换和清孔后及时入孔，钢筋笼吊放入孔后应立即进行水下混凝土的浇筑工作，以确保孔底沉渣不大于设计及规范要求。

O）在施工期间如发现有漏浆或跑浆现象，应及时堵漏和补浆，以保证规定的泥浆液面，防止出现孔壁坍塌。

P）随着混凝土面的上升，要适当提升和拆卸导管，埋管深度应保持在2-4m 之间，并不得小于1.0m，严禁把导管底端提出混凝土面。

Q）注意控制最后一次的灌筑量，使其超出设计标高500mm，以确保混凝土浮浆层足够的情况下，又不致于使桩顶标高超出太多，而造成浪费。

R）灌注混凝土之前，基础桩孔底沉渣厚度≤50mm。

S）做好每项资料的收集和整理工作，做到边施工边整理资料，保证工程完工后资料齐全，及时办理交工验收手续。

T）每条工程桩做一组试块，并养护好到28 天龄期后及时送检。

（I）施工安全措施

A）坚持执行各项安全管理规定，落实安全生产责任制，加强工人安全生产意识；B）健全安全机构，工地设专职安全员，班组设兼职安全员，做好监督检查工作，专职安全员要掌握工地安全生产状况，遇有隐患及时妥善处理，定期向主管领导汇报工作；

C）按公司安全检查制度，定期对工地进行施工安全检查；

D）特殊工种必须持证上岗，严格遵守操作规程，定期对施工机械进行检查和维修保养；

E）做好场地孔，洞的防护工作，避免人，物坠落事故。

F）任何人进入工地现场必须戴安全帽，穿绝缘鞋。严禁赤脚及穿拖鞋戴草帽进入施工现场。

G）施工用电按《施工现场临时用电安全技术措施》的有关规定执行。工地用电系统采用三相五线制，并实施在总线路、分线路和设备的三级漏电保护。电箱内有接零装置及漏电保护开关。雨天施工时，电箱顶设置遮雨棚，不得淋湿使用。H）电线电缆按规定架空，不随意拖地，电缆驳接口严禁落地。严格实行‘一机一闸’制，各用电设备的外壳有可靠的接地及接零保护。

I）做好施工现场防火工作，成立工地义务消防队，对现场临时设施，用电设备，易燃库房要配备消防器材。

J）周密制定钢筋笼吊装方案，钢筋笼起吊时，所有工作人员必须高度集中精力，安全员及值班管理人员必须在场参与协调工作，确保钢筋笼安全起吊入孔中。K）杜绝违章指挥和违章操作现象。

（3）基坑内承台边坡支护方案

因底板底标高以下土层仍为淤泥、淤泥质土或粉沙，而CT6 承台侧集水井最大

挖深达-8.2m（底板底以下 3.4m），为确保承台底板以下土方开挖的顺利进行，基坑开挖到底板底标高以后，在CT6 承台较深一侧施工深层搅拌支护桩，支护平面及支护设计见图。

（4）基坑内降水方案

根据工程地质报告，基坑在地质剖面上处于第四系冲积土层内。地下水类型为上层潜水，为弱透水层夹不连续的较强透水层，水位埋深为地表下0.2～0.6m。抽水试验表明，地下水含量较为丰富。

考虑到基坑土方工程、地下室工程及桩基工程施工的需要，基坑开挖过程中采用人工降低地下水位，除在基坑四周设排水沟外，还采用深井降水。

由于基坑已将基坑外的水源切断，而基底下的残积土层渗透系数甚小，可视为不透水层,故降水的目的仅考虑上部土层中的基坑中的潜水,以及从基坑外渗进的部分地下水（从理论和实践上看，支护内水总是有部分地下水渗进基坑的。）基坑开挖面积约2000m2，地下室一般垫层底标高为-5.700，开挖深度约为5m，最深的集水坑垫层底标高为-9.100，开挖深度约为8m。

基坑内拟布置降水井5 口，井深15m。

1）降水设计（根据《高层建筑施工手册》1992 年建工出版社）

公式（5-3-17）

引用半径

取用C=43m， B=46m，查表5-3-16，η=1 . 18

公式（5-3-20）

潜水井群基坑涌水量：

根据地质剖面：取H=12m , hc=2m

地质报告推荐K=47.75m/d， R=15m

此数值明显偏大。分析其原因，主要是降水地层中砂层厚度不大，不能认为基坑内所有土层都是透水性良好的土层。

若仅计算砂层，故H=4m。

公式（5-3-23）

每口井极限出水量：

取rw=0.15m,L=6m，K=47.75m/d

井数： n=Q/q

n=3993.46/1000=3.99（口）实际用5 口井。（水井平面布置、结构做法见图）2）降水井平面布置

井（1）井2 是考虑到筒体开挖深度达-9.000，且周边用深层搅拌桩（或高压旋喷桩）支护，为承台降水而布置。

井3 是为大面积底板布置的。

井（4）井5 是为东西两个较深承台布置的，并可兼顾大面。

3）降水井施工要点：

机械成孔，直径600，深15000。

安装已包好细钢丝网的钢筋笼。要求放在孔的中心，必要时可采用扶正器。

填滤料，要求在孔的周边均匀下料，以避免一边下料时钢筋笼偏向一边，使一边无过滤层。

下完滤料后，立即放抽水泵抽水，选用扬程大于15m，流量10m/h 的水泵。必要时可灌入清水，置换出孔中的泥浆，洗去孔壁的泥皮，以使水路畅通。

4）抽水

设专人负责抽水。

坑外设排水沟，水泵抽出的水经软管排至排水沟，经沉淀池后排入市政网。

定期测量井内的水位，并作好记录，作为开泵和停泵的依据，以防止水位过高或过低，并防止烧泵。

5）封井

根据设计院结施-06 图纸说明第5）条，“地下室整个施工过程应采取降水措施，直到首层楼板浇筑混凝土后方可停止，……”，因此，降水要维持至地下室施工完。

在地下室底板施工时，在井边预留1.0m×1.0m 的方孔，并继续抽水，待顶板施工后，即可停止抽水并封井。

（5）基坑监测方法及要求

1）根据基坑支护技术规程要求，地下室施工阶段必须对基坑支护系统和相邻建筑物进行监测，采用监测信息指导施工，并及时掌握其变化和稳定情况，以确保支护系统周边环境的安全。

2）本工程需监测的项目有支护体系的侧移、监测范围内的建筑物、地下水位等。（基坑支护位移监测点布置见图）

3）监测项目的测点布置、测量仪器、监测精度见下表：

表6-2 监测项目的测点布置、测量仪器、监测精度表

安全警戒值，必须采取有效的补救措施：

5）在基坑开挖时间，每开挖一层必须观测一次以上项目，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，则需加大监测频率。每次监测工作结束后，及时提交监测报告及处理意见。