建筑业10项新技术XXXX版-01地基基础和地下空间工程技术

建筑业10项新技术（2010版）01地基基础和地下空间工程技术01地基基础和地下空间工程技术内容1.1灌注桩后注浆技术1.2长螺旋钻孔压灌桩技术1.3水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）复合地基技术1.4真空预压法加固软土地基技术1.5土工合成材料应用技术1.6复合土钉墙支护技术1.7型钢水泥土复合搅拌桩支护结构技术1.8工具式组合内支撑技术1.9逆作法施工技术1.10爆破挤淤法技术1.11高边坡防护技术1.12非开挖埋管技术1.13大断面矩形地下通道掘进施工技术1.14复杂盾构法施工技术1.15智能化气压沉箱施工技术1.16双聚能预裂与光面爆破综合技术1.1灌注桩后注浆技术1.1.1基本概念灌注桩后注浆是指在灌注桩成桩后一定时间，通过预设在桩身内的注浆导管及与之相连的桩端、桩侧处的注浆阀注入水泥浆，提高单桩承载力和减少沉降，同等条件下提高桩基承载力30%-100%。后注浆效果取决于土层性质、注浆工艺流程、参数和控制标准等。1.1.2灌注桩后注浆提高承载力机理1）通过桩底和桩侧后注浆加固桩底沉渣（虚土）和桩身泥皮。2）对桩底和桩侧一定范围的土体通过渗入（粗颗粒土）、劈裂（细粒土）和压密（非饱和松散土）注浆起到加固作用，从而增大桩侧阻力和桩端阻力，提高单桩承载力，减少桩基沉降。提高承载力机理图1.1.3灌注桩后注浆分类1）桩底注浆2）桩侧注浆3）桩侧桩底复式注浆1.1.4主要技术指标（1）浆液水灰比：地下水位以下0.45～0.65，地下水位以上0.7～0.9。（2）最大注浆压力：软土层4～8MPa，风化岩10～16MPa。（3）单桩注浆水泥量：Gc=apd+asnd，式中桩端注浆量经验系数ap=1.5～1.8,桩侧注浆量经验系数as=0.5～0.7，n为桩侧注浆断面数，d为桩径（m）。（4）注浆流量不宜超过75L／min。1.1.5施工流程1.1.6施工要点1.1.6.1压浆管制作压浆管采用直径为25mm的黑铁管制作，接头采用丝扣连接，两端采用丝堵封严。压浆管长度比钢筋笼长度多出55cm，在桩底部长出钢筋笼5cm，上部高出桩顶混凝土面50cm但不得露出地面以便于保护。压浆管在最下部20cm制作成压浆喷头，在该部分采用钻头均匀钻出4排（每排4个）、间距3cm、直径3mm的压浆孔作为压浆喷头；用图钉将压浆孔堵严，外面套上同直径的自行车内胎并在两端用胶带封严，这样压浆喷头就形成了一个简易的单向装置：当注浆时压浆管中压力将车胎迸裂、图钉弹出，水泥浆通过注浆孔和图钉的孔隙压入碎石层中，而混凝土灌注时该装置又保证混凝土浆不会将压浆管堵塞。制作注浆管图注浆管图1.1.6.2压浆管布置将2根压浆管对称绑在钢筋笼外侧。成孔后清孔、提钻、下钢筋笼，在钢筋笼吊装安放过程中要注意对压浆管的保护，钢筋笼不得扭曲，以免造成压浆管在丝扣连接处松动，喷头部分应加混凝土垫块保护，不得摩擦孔壁以免车胎破裂造成压浆孔的堵塞。按照规范要求灌注混凝土。注浆管固定安装图1.1.6.3注浆参数注浆材料一般选用425#普通硅酸盐水泥，水灰比0.5-0.8。注浆控制压力1.0--1.5MPa。注浆速率每分钟0.03一0.05衬，根据桩径、桩长和承载力的要求注浆量1.0-x3.0吨，稳压时间10分钟。1.1.6.4压力灌浆在成桩3～7天内，混凝土强度达到50%～75%后开始压浆，为确保每根桩压浆通畅，要求在压浆前先压注清水进行清洗压浆管路，从进浆口开始向桩底压浆，使浆液和清水从另一出浆管口排出，直到冒出配置的水泥浆时，关闭出浆管口，并记录白分表的初始读数。为了便于浆液在土体中渗透扩散，压浆原则上应先低档慢压，浆液先稀后浓，向每根压浆管内均匀压浆。灌浆速度一般按30L/min控制，由于是高压压浆，为了防止发生损坏桩体及其他质量安全事故，应使用不大于3MPa的压力进行压浆。1.1.7适用范围灌注桩后注浆技术适用于除沉管灌注桩外的各类泥浆护壁和干作业的钻、挖、冲孔灌注桩。1.2长螺旋钻孔压灌桩技术1.2.1基本概念长螺旋钻孔压灌桩技术是采用长螺旋钻机钻孔至设计标高，利用混凝土泵将混凝土从钻头底压出，边压灌混凝土边提升钻头直至成桩，然后利用专门振动装置将钢筋笼一次插入混凝土桩体，形成钢筋混凝土灌注桩。后插入钢筋笼的工序应在压灌混凝土工序后连续进行。与普通水下灌注桩施工工艺相比，长螺旋钻孔压灌桩施工，由于不需要泥浆护壁，无泥皮，无沉渣，无泥浆污染，施工速度快，造价较低。1.2.2主要施工设备1）长螺旋钻机2）混凝土输送泵3）钢筋笼导入管4）夹具5）振动锤1.2.3施工工艺施工工艺图a)长螺旋钻机成孔至设计标高b)边拔钻边泵入砼成素砼桩c)钢筋笼就位d)钢筋笼送至设计标高e)拔出钢筋导入管成桩钻杆钻机动力头振动锤夹具钢筋笼导入管钢筋笼弯管(连接砼泵)1.2.4施工要点1)放线定位：按桩位设计图纸要求，测设桩位轴线、定位点，并做好标记。2)钻机就位：钻机就位后，保持钻机平稳、调整钻塔垂直，钻杆的连接应牢固。3)钻机定位后，进行预检，钻尖与桩位点对中，钻机启动前应将钻杆、钻尖内的土块、残留的混凝土等清理干净。4)钻机成孔：钻进速度根据地层情况按成桩工艺试验确定的参数进行控制。5)钻机钻进过程中，不宜反转或提升钻杆，如需提升钻杆或反转应将钻杆提至地面，对钻尖开启门须重新清洗、调试、封口。6)桩间距小于１．３ｍ的饱和粉细砂及软土层部位，宜采取跳打的方法，防止发生串孔。7)达到设计桩底标高终孔验收后，进行压灌混凝土作业，首次泵送前或停工时间过长时，应先开机润管。8)混凝土开始压灌时，宜先提升钻杆２００～３００ｍｍ，开始泵送混凝土，确认钻头阀门打开后方可提钻。混凝土的泵送宜连续进行，边泵送混凝土边提钻，提钻速率按试桩工艺参数控制，控制提钻速率与混凝土泵送量相匹配，保持料斗内混凝土的高度不低于４００ｍｍ，并保证钻头始终埋在混凝土面以下不小于１０００ｍｍ。9)将振动用钢管在地面水平穿入钢筋笼内，并与振动装置可靠连接，钢筋笼顶部与振动装置应进行连接。钢筋笼吊装时，应采取措施，防止变形，安放时对准孔位，并保证垂直、居中。10)在插入钢筋笼时，先依靠钢筋笼与导管的自重缓慢插入，当依靠自重不能继续插入时，开启振动装置，使钢筋笼下沉到设计深度，断开振动装置与钢筋笼的连接，缓慢连续振动拔出钢管。钢筋笼应连续下放，不宜停顿，下放时禁止采用直接脱钩的方法。长螺旋钻孔压灌桩1.2.5适用范围适用于地下水位较高，易塌孔，且长螺旋钻孔机可以钻进的地层。1.3水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）复合地基技术1.3.1基本概念水泥粉煤灰碎石桩复合地基是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌合形成的高粘结强度桩（简称CFG桩）。CFG桩通过在基底和桩顶之间设置一定厚度的褥垫层以保证桩、土共同承担荷载，使桩、桩间土和褥垫层一起构成复合地基。桩端持力层应选择承载力相对较高的土层。水泥粉煤灰碎石桩复合地基具有承载力提高幅度大，地基变形小、适用范围广等特点。1.3.2CFG桩复合地基构成1）CFG桩2）桩间土3）褥垫层1.3.3CFG桩复合地基加固机理褥垫层受上部基础荷载作用产生变形后以一定的比例将荷载分摊给桩及桩间土，使二者共同受力。同时土体受到桩的挤密而提高承载力，而桩又由于周围土的侧应力的增加而改善了受力性能，二者共同工作，形成了一个复合地基的受力整体，共同承担上部传来的荷载。由于桩体的强度和模量比桩间土大，在荷载作用下，桩顶应力比桩间士表面应力大。桩可将承受的荷载向较深的土层中传递并相应减少桩间土承担的荷载。这样，由于桩的作用使复合地基承载力提高，沉降变形减小，并同时提高了土体的抗剪强度，亦可使CFG桩避免产生刺入破坏的可能。1.3.3CFG桩加固机理1）桩体置换作用。水泥经水解和水化反应以及与粉煤灰的凝硬反应后生成稳定的结晶化合物，这些化合物填充了碎石和石屑的空隙，将这些骨料黏结在一起，因而提高了桩体的抗剪强度和变形模量，使CFG桩起到了桩体的作用，承担大部分上部荷载。2）对桩间土挤密作用。CFG桩在处理砂性土、粉土和塑性指数较低的黏性土地基时，采用振动沉管等排土、挤密施工工艺，提高了桩间土的强度，并通过提高桩侧法向应力增加了桩体侧壁摩阻力，使单桩承载力也提高了，从而提高复合地基承载。1.3.5振动沉管灌注成桩1)工艺流程施工准备→桩尖的预制与埋设→桩机进场→桩机就位→沉管→混合料搅拌及投料→拔管→封顶→检测→清理桩间土及预留桩头→铺设褥垫层。1.3.4长螺旋钻管内泵压混合料灌注桩1.3.4.1工艺流程桩位放点→搅拌混凝土→长螺旋钻机就位、成孔→压灌素混凝土→边提升钻杆边压灌素混凝土→成桩、桩体养护→检测→清桩间土及预留桩头→铺设褥垫层。1.3.4.2施工特点1.3.4.3施工要点1）、钻机就位：钻机就位后，应使钻杆垂直对准桩位中心，确保CFG桩垂直度允许偏差不大于1％。2）、混合料搅拌：混合料搅拌按配合比进行配料。配合比为：水泥：砂：石：水：粉煤灰：高效减水剂=205：832：1018：195：130：2.05。每盘料搅拌时间按照普通混凝土的搅拌时间进行控制，控制在90s左右，塌落度控制在160mm～180mm。搅拌的混合料必须保证混合料圆柱体能顺利通过刚性管、高强柔性管、弯管、和变径管而到达钻杆芯管内。3）、钻进成孔：钻孔开始时，关闭钻头阀门，向下移动钻杆至钻头触及地面时，启动马达钻进。先慢后快，同时检查钻孔的偏差并及时纠正。4）、灌注及拔管：钻孔至设计标高后，停止钻进，开始混合料灌注，每根桩的投料量应不少于设计灌注量。钻杆芯管充满混合料后开始拔管，严禁先提管后泵料。施工桩顶高程高出设计高程50cm，灌注成桩完成后，桩顶盖土封顶予以保护。灌注时采用静止提拔钻杆，拔管速度控制在2～3m/min。保证连续提拔，施工中严禁出现超速提拔。施工中每工班经常检查排气阀，防止排气阀被水泥浆堵塞，保证排气阀正常工作。CFG桩施工图1.3.5适用范围适用于处理黏性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。对淤泥质土应按当地经验或通过现场试验确定其适用性。就基础形式而言，既可用于条形基础、独立基础，又可用于箱形基础、筏形基础。采取适当技术措施后亦可应用于刚度较弱的基础以及柔性基础。1.4真空预压法加固软土地基技术1.4.1基本概念真空预压法是在需要加固的软黏土地基内设置砂井或塑料排水板，然后在地面铺设砂垫层，其上覆盖不透气的密封膜使软土与大气隔绝，然后通过埋设于砂垫层中的滤水管，用真空装置进行抽气，将膜内空气排出，因而在膜内外产生一个气压差，这部分气压差即变成作用于地基上的荷载。地基随着等向应力的增加而固结。抽真空前，土中的有效应力等于土的自重应力，抽真空一定时间的土体有效应力为该时土的固结度与真空压力的乘积值。真空预压断面图1.4.2施工流程1.4.3施工要点1.4.3.1软基处理场地平整1.4.3.2铺设砂砾垫层1.4.3.3插打排水板1.4.3.4埋设真空滤管1.4.3.5铺膜真空密封1.4.3.6抽真空施工1.4.3.1软基处理场地平整采用挖掘机、推土机平整场地，清除软基处理46m范围内的杂物，建筑垃圾，使软基处理层平整顺适，以利真空联合堆载预压的正常施工。1.4.3.2铺设砂砾垫层施工方法采取购砂砾至现场后人工摊铺，砂砾垫层采用符合设计要求的含泥量小于5%，按每2000m分二次进行摊铺，以保证砂砾垫层的厚度和平整度1.4.3.3插打排水板排水板按梅花形布置，设计间距1．3m，先按图纸要求做出排水板放样图。割断排水板时，砂垫层以上的外露排水板于20cm。施工中排水板不扭结、断裂和撕破滤膜，排水板接头要严格按规范要求连接1.4.3.4埋设真空滤管1）开挖总管，滤管沟槽，滤管沟底至砂垫层底厚度为0.30米左右。2）敷设总管、滤管，外包滤满足排水滤砂的作用。接头捆扎密实，滤管之间连接橡胶管留有足够的长度，以满足地基沉降变形的要求。1.4.3.5铺膜真