项目3基坑工程支护及降水和排水

1项目3基坑支护结构施工及降水排水土壁支护3.1深基坑支护结构施工3.2基坑降水排水3.3地基与基础工程施工2项目3.1土壁支护3.1.1沟槽的支撑开挖较窄的沟槽多用横撑式支撑。横撑式支撑由挡土板、楞木和工具式横撑组成，根据挡土板的不同，分为水平挡土板和垂直挡土板两类（见表3-2）采用横撑式支撑时，应随挖随撑，支撑牢固。施工中应经常检查，如有松动、变形等现象时，应及时加固或更换。支撑的拆除应按回填顺序依次进行，多层支撑应自下而上逐层拆除，随拆随填。地基与基础工程施工3项目3.1土壁支护地基与基础工程施工4项目3.1土壁支护3.1.2一般浅基坑的支撑方法一般浅基坑的支撑方法可根据基坑的宽度、深度及大小采用不同形式，如表3-3所示。地基与基础工程施工5项目3.1土壁支护地基与基础工程施工6项目3.1土壁支护3.1.3深基坑支护深基坑支护形式主要有钢板桩支护结构、排桩支护、土层锚杆支撑、土钉墙支护、深层搅拌法水泥土桩挡墙、地下连续墙支撑等。这些支护形式将在本单元项目2详细介绍。地基与基础工程施工7项目3.2深基坑支护结构施工3.2.1钢板桩支护结构钢板桩为一种支护结构，既可挡土又挡水。当开挖的基坑较深，地下水位较高且有出现流砂的危险时，如未采用降低地下水位的方法，则可用板桩打入土中，使地下水在土中渗流的路线延长，降低水力坡度，从而防止流砂现象。靠近原有建筑物开挖基坑时，为了防止和减少原建筑物下沉，也可打钢板桩支护。板桩有钢板桩、木板桩与钢筋混凝土板桩数种。钢板桩除用钢量多之外，其他性能比别的板桩都优越，钢板桩在临时工程中可多次重复使用。板式支护结构如图3-1所示。地基与基础工程施工8项目3.2深基坑支护结构施工地基与基础工程施工9项目3.2深基坑支护结构施工1．钢板桩分类钢板桩的种类很多，常见的有U形板桩与Z形板桩、H形板桩，如图3-2所示。其中以U形应用最多，可用于5～10m深的基坑。国产的拉森式（U形）钢板桩的技术规格见表3-5。地基与基础工程施工10项目3.2深基坑支护结构施工地基与基础工程施工11项目3.2深基坑支护结构施工钢板桩根据有无锚桩结构，分为无锚板桩(也称悬臂式板桩)和有锚板桩两类。无锚板桩(也称悬臂式板桩)，用于较浅的基坑，依靠入土部分的土压力来维持板桩的稳定。有锚板桩，是在板桩墙后设柔性系杆(如钢索、土锚杆等)或在板桩墙前设刚性支撑杆(如大型钢、钢管)加以固定，可用于开挖较深的基坑，该种板桩用得较多。地基与基础工程施工12项目3.2深基坑支护结构施工2.钢板桩施工目前在基坑支护中，多采用钢板桩，下面以钢板桩为例介绍板桩施工的主要程序。1）钢板桩的施工机具钢板桩施工机具有冲击式打桩机，包括自由落锤、柴油锤、蒸汽锤等；振动打桩机，可用于打桩及拔桩；此外还有静力压桩机等。2）钢板桩的布置钢板桩的设置位置应在基础最突出的边缘外，留有支模、拆模的余地，便于基础施工。在场地紧凑的情况下，也可利用钢板作底板或承台侧模，但必须配以纤维板（或油毛毡）等隔离材料，以利钢板桩拔出。地基与基础工程施工13项目3.2深基坑支护结构施工3）钢板桩的打入方法钢板桩的打入方法主要有单根桩打入法、屏风式打入法、围檩打桩法。（1）单根桩打入法：将板桩一根根地打入至设计标高。这种施工法速度快，桩架高度相对可低一些，但容易倾斜，当板桩打设要求精度较高、板桩长度较长（大于10m）时，不宜采用。（2）屏风式打入法：将10～20根板桩成排插入导架内，使之成屏风状，然后桩机来回施打，并使两端先打到要求深度，再将中间部分的板桩顺次打入。这种屏风施工法可防止板桩的倾斜与转动，对要求闭合的围护结构常用此法，缺点是施工速度比单桩施工法慢，且桩架较高。地基与基础工程施工14项目3.2深基坑支护结构施工（3）围檩打桩法：分单层、双层围檩，是在地面上一定高度处离轴线一定距离，先筑起单层或双层围檩架，而后将钢板桩依次在围檩中全部插好，待四角封闭合拢后，再逐渐按阶梯状将钢板桩逐块打至设计标高。这种方法能保证钢板桩墙的平面尺寸、垂直度和平整度，适用于精度要求高、数量不大的场合，缺点是施工复杂，施工速度慢，封闭合拢时需异形桩，如图3-3所示。地基与基础工程施工15项目3.2深基坑支护结构施工地基与基础工程施工16项目3.2深基坑支护结构施工4）钢板桩的施工顺序钢板桩的打设虽然在基坑开挖前已完成，但整个板桩支护结构需要等地下结构施工完成后，在许可的条件下将板桩拔除才算完全结束。因此，对于钢板桩的施工应考虑打设、挖土、支撑（如果有）、地下结构施工、支撑拆除及钢板桩的拔除。一般多层支撑钢板桩的施工顺序如图3-4所示。地基与基础工程施工17项目3.2深基坑支护结构施工地基与基础工程施工18项目3.2深基坑支护结构施工5）钢板桩的打设要点（1）打桩流水段的划分：打桩流水段的划分与桩的封闭合拢有关。流水段长度大，合拢点就少，相对积累误差大，轴线位移相应也大，如图3-5a、b所示；流水段长度小，合拢点就多，相对积累误差小，但封闭合拢点增加，如图3-5c所示。另外采取先边后角打设方法，可保端面相对距离，不影响墙内围檩支撑的安装精度，对于打桩积累误差可在转角外作轴线修正。地基与基础工程施工19项目3.2深基坑支护结构施工（2）钢板桩在使用前应进行检查整理，尤其对多次利用的板桩，在打拔、运输、堆放过程中，容易受外界因素影响而变形，在使用前均应进行检查，对表面缺陷和挠曲进行矫正。打入前还应将桩尖处的凹槽底口封闭，避免泥土挤入，锁口应涂以黄油或其他油脂，用于永久性工程的桩表面应涂红丹防锈漆。地基与基础工程施工20项目3.2深基坑支护结构施工（3）为保持钢板桩垂直打入和打入后钢板桩墙面平直，钢板桩打入前宜安装围檩支架。围檩支架由围檩和围檩桩组成，其形式在平面上有单面和双面之分，高度上有单层、双层和多层。第一层围檩的安装高度约在地面上50cm。双面围檩之间的净距以比两块板桩的组合宽度大8～10mm为宜。围檩支架有钢质（H钢、工字钢、槽钢等）和木质，但都需十分牢固，围檩支架每次安装的长度，视具体情况而定，应考虑周转使用，以提高利用率。地基与基础工程施工21项目3.2深基坑支护结构施工（4）由于板桩墙构造的需要，常要配备改变打桩轴线方向的特殊形状的钢板桩，如在矩形墙中为90°的转角桩。一般是将工程所使用的钢板桩从背面中线处切断，再根据所选择的截面进行焊接或铆接组合而成，或采用转角桩。转角桩的组合形状有图3-6所示几种。地基与基础工程施工22项目3.2深基坑支护结构施工（5）钢板桩打设先用吊车将板桩吊至插桩点进行插桩，插桩时锁口对准，每插入一块即套上桩帽，上端加硬木垫，轻轻锤击。为保证桩的垂直度，应用两台经纬仪加以控制。为防止锁口中心线平面位移，可在打桩行进方向的钢板桩锁口处设卡板，不让板桩位移，同时在围檩上预先算出每块板桩的位置，以便随时检查纠正，待板桩打至预定深度后，立即用钢筋或钢板与围檩支架焊接固定。地基与基础工程施工23项目3.2深基坑支护结构施工（6）偏差纠正：钢板桩打入时如出现倾斜和锁口接合部有空隙，到最后封闭合拢时有偏差，一般用异形桩（上宽下窄或宽度大于或小于标准宽度的板桩）来纠正。当加工困难，亦可用轴线修正法进行而不用异形桩，如图3-7所示。地基与基础工程施工24项目3.2深基坑支护结构施工6）钢板桩的拔除：钢板桩拔出时的拔桩阻力由土对桩的吸附力与桩表面的摩擦阻力组成。拔桩方法有静力拔桩、振动拔桩和冲击拔桩三种，不论何种方法都是从克服拔桩阻力着眼。（1）拔桩起点和顺序：可根据沉桩时的情况确定拔桩起点，必要时也可以用间隔拔的方法。拔桩的顺序最好与打桩时相反。（2）拔桩过程中必须保持机械设备处于良好的工作状态。加强受力钢索的检查，避免突然断裂。（3）当钢板桩拔不出时，可用振动锤或柴油锤再复打一次，可克服土的粘着力或将板桩上的铁锈等消除，以便顺利拔出。地基与基础工程施工25项目3.2深基坑支护结构施工3.2.2排桩支护基坑开较大、较深（＞6m）基坑，邻近有建筑物，不能放坡时，可采用排桩支护。排桩支护可采用钻孔灌注桩、人工挖孔桩、预制钢筋混凝土板桩或钢板桩等。1.排桩支护的布置形式（1）柱列式排桩支护。当边坡土质较好、地下水位较低时，可利用土拱作用，以稀疏钻孔灌注桩或挖孔桩支挡土坡，如图3-8a所示。地基与基础工程施工26项目3.2深基坑支护结构施工地基与基础工程施工27项目3.2深基坑支护结构施工（2）连续排桩支护如图3-8b所示。在软土中一般不能形成土拱，支挡桩应该连续密排。密排的钻孔桩可以互相搭接，或在桩身混凝土强度尚未形成时，在相邻桩之间做一根素混凝土树根桩把钻孔桩排连起来，如图3-8c所示。也可以采用钢板桩、钢筋混凝土板桩，如图3-8d、e所示。（3）组合式排桩支护。在地下水位较高的软土地区，可采用钻孔灌注桩排桩与水泥土桩防渗墙组合的形式，如图3-8f所示。地基与基础工程施工28项目3.2深基坑支护结构施工2.排桩支护的基本构造及施工工艺（1）钢筋混凝土挡土桩间距一般为1.0～2.0m，桩直径为0.5～1.1m，埋深为基坑深的0.5～1.0倍。桩配筋由计算确定，一般主筋为Φ14～32mm，当为构造配筋时，每根桩不少于8根，箍筋采用Φ8@100～200。（2）对于开挖深度不大于6m的基坑，在场地条件允许的情况下，采用重力式深层搅拌桩挡墙较为理想。当场地受限制时，也可先用Φ600密排悬臂钻孔桩，桩与桩之间可用树根桩封密，也可在灌注桩后注浆或打水泥搅拌桩作防水帷幕。地基与基础工程施工29项目3.2深基坑支护结构施工（3）对于开挖深度为6～10m的基坑，常采用Φ800～1000的钻孔桩，后面加深层搅拌桩或注浆防水，并设2～3道支撑，支撑道数视土质情况、周围环境及围护结构变形要求而定。（4）对于开挖深度大于10m的基坑，以往常采用地下连续墙，设多层支撑，虽然安全可靠，但价格昂贵。近年来上海常采用Φ800～1000大直径钻孔桩代替地下连续墙，同样采用深层搅拌桩防水，多道支撑或中心岛施工法，这种支护结构已成功应用于开挖深度达到13m的基坑。地基与基础工程施工30项目3.2深基坑支护结构施工（5）排桩顶部应设钢筋混凝土冠梁连接，冠梁宽度（水平方向）不宜小于桩径，冠梁高度（竖直方向）不宜小于400mm，排桩与桩顶冠梁的混凝土强度宜大于C20；当冠梁作为连系梁时可按构造配筋。（6）基坑开挖后，排桩的桩间土防护可采用钢丝网混凝土护面、砖砌等处理方法，当桩间渗水时，应在护面设泄水孔。当基坑面在实际地下水位以上且土质较好，暴露时间较短时，可不对桩间土进行防护处理。地基与基础工程施工31项目3.2深基坑支护结构施工3.2.3水泥土墙支护结构水泥土桩墙支护是加固软土地基的一种新方法，它是利用水泥、石灰等材料作为固化剂，通过深层搅拌机械，将软土和固化剂（浆液或粉体）强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理-化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的围护结构。地基与基础工程施工32项目3.2深基坑支护结构施工1.特点（1）具有挡土、截水双重功能，施工机具设备相对较简单，成墙速度快，材料单一，造价较低。（2）加固深度从数米到50～60m。一般认为含有高岭石、多水高岭石与蒙脱石等粘土矿物的软土加固效果较好；含有伊里石、氯化物等粘性土以及有机质含量高、酸碱度（pH值）较低的粘性土的加固效果较差。地基与基础工程施工33项目3.2深基坑支护结构施工2.适用条件（1）基坑侧壁安全等级宜为二、三级。（2）水泥土墙施工范围内地基承载力不宜大于150kPa。（3）基坑深度不宜大于6m。（4）基坑周围具备水泥土墙的施工宽度。（5）深层搅拌法最适宜于各种成因的饱和软粘土，包括淤泥、淤泥质土、粘土和粉质粘土等。地基与基础工程施工34项目3.2深基坑支护结构施工3.基本构造深层搅拌桩支护结构是将搅拌桩相互搭接而成，平面布置可采用壁状体，如图3-9所示。若壁状的挡墙宽度不够时，可加大宽度，做成格栅