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轨道交通工程建设明挖法施工培训材料北京市轨道交通建设管理有限公司吕高峰博士高工二〇一二年十月围护结构施工土方开挖及支撑体系施工防水施工主体结构施工地铁明挖施工概述一、地铁明挖施工概述地铁车站施工常用的有明挖法、盖挖法、暗挖法三种方法，不常用的还有铺盖法、扩挖法等，明挖法施工最为普遍。明挖法是在一定支护体系的保护下开挖基坑，然后在基坑内施作地下工程主体结构的施工方法。由于明挖法易于保证施工安全质量、地层适应性强、施工工期较短、造价低等优点，近年来在国内各城市中得到普遍应用，北京市甚至提出了“能明则明、能盾则盾”的地铁施工原则。一、明挖施工概述１、明挖施工概述优点（1）便于设计：明挖法边坡支护结构、支撑和锚固体系受力比较明确，便于选择合理的设计方案和参数。（2）便于快速施工：一般情况下，明挖法的施工场地比较开阔，工作面较多，可以组织大量人员、设备、材料、机具等进行快速施工。（3）便于控制施工安全、质量和进度：明挖法的施工工序和作业面大部分可以直接观察和检查，施工项目便于检测，安全隐患便于发现，安全措施便于制订和落实，应急抢险救援场地条件比较好，因此施工的安全、质量和进度容易控制。（4）在拆迁量小的情况下，工程造价较低：明挖法和矿山法、盾构法相比，人员投人相对较少，设备相对简单，施工效率相对较高，在拆迁量小的情况下，造价较低。一、明挖施工概述2、明挖法的优缺点缺点（1）拆迁工作量大，扰民大，影响交通：在城市采用明挖法施工，一般情况下，需要拆迁建筑物、改移管线和树木，必要时进行交通管制。（2）受气候、气象条件变化影响大：在寒冷地区或大风、大雾、雨、雪、冰冻天气，明挖法施工比较困难，容易出现险情。（3）对环境影响校大：明挖法施工带来的噪声、粉尘、污水、振动等对环境影响比较大。此外，由于降水作业，可能引起地下水位下降、地面沉降、建筑物倾斜及地下管线破坏。（4）易发生基坑整体失稳破坏：在不良地质和复杂环境中，一旦设计或施工不当，会发生边坡滑移或基坑整体失稳，可能造成重大人员伤亡和灾害。一、明挖施工概述2、明挖法的优缺点施工钻孔灌注桩人工探孔开挖上部土方架设第一道钢支撑施工桩顶冠梁及挡土墙3、明挖施工工艺流程随撑随挖，开挖至明挖基底第三道支撑第四道支撑第二道支撑第一道支撑４、明挖施工工艺流程施工结构底板及部分侧墙拆除第四道支撑，施工地下三层侧墙侧墙达到设计强度后，进行倒撑施工地下三层中板拆除第三道支撑，施工地下二层侧墙施工地下二层中板４、明挖施工工艺流程拆除第二道支撑，施工地下一层侧墙拆除剩余支撑，施做防水层后，回填顶板土方施工结构顶板４、明挖施工工艺流程二、围护结构施工二、围护结构施工降止水施工钻孔灌注桩施工施工准备工作支撑体系施工二、围护结构施工1、施工准备工作（1）、施工场地：施工场地三通一平准备工作；（２）施工方案：机具选择、施工组织等；（３）施工测量：桩位放线，应经有一定资质的单位复核，应比设计基坑宽度适当外放100～150mm；（４）周边环境调查：地下管线、周边建构筑物等。二、围护结构施工2、钻孔桩施工基坑开挖过程中，用于围护周边土体，抵抗外部荷载，消除地下水流影响，并使基坑及周边环境保持相对稳定的结构统称为支护结构，主要分为围护结构和支撑体系，围护结构的分类主要有地下连续墙、混凝土灌注桩、SMW工法桩、地钉墙、钢板桩、挡土墙、搅拌桩、旋喷桩等，支撑体系主要有水平横撑、锚索等。1、桩位精度要求高2、桩的垂直度要求高3、桩承受侧压力不同于普通的垂直受力，桩的保护层不同将很大影响桩的受力状态，特别是桩径较小时对桩的影响更大。4、由于土方开挖的时效性，桩两侧钢筋处在不同的时间受力状态一直在改变。二、围护结构施工2、钻孔桩施工【围护桩的特点】泥浆比重1.15～1.25含砂率≤4%～8%沉渣厚度≤150（锥形测锤重≮1Kg）桩位放线人工探孔钻机就位桩孔钻进清孔成孔检测钢筋笼吊放膨润土7～10%粘度18～28秒含砂率＜4%PH值7～9制泥浆材质检验主筋间距±10mm箍筋间距±20mm钢筋笼直径±10mm钢筋笼长度±30mm保护层厚度±10mm钢筋制作纵向偏差±50mm横向偏差+30mm桩顶标高偏差+30/-50mm钻压5～25KPa转速20～50转/分泵排量140～180m3/h孔径±5mm孔深+300垂直度＜0.3%笼顶标高偏差±50笼体安放方向应正确下导管安放隔水球浇注砼检测验收测沉渣宜用中粗砂骨料粒径≯40mm坍落度160～210mm水泥用量≮320Kg/m3碱含量≯3Kg/m3氯离子含量≯0.15%运载时间≯90分商砼导管直径200～250mm导管底距孔底300～500mm导管埋入砼深度2～3m沉渣厚度≤150mm必须超灌50cm每5根不得少于一组砼块桩身完整性检测不少于桩总数的10%钻孔灌注桩施工工艺流程根据施工图纸及现场导线控制点，使用全站仪测定桩位，根据地质情况直接定点或打入木桩定点，并以“十字交叉法”引到四周作好护桩点；孔位偏差轴线方向±50mm,垂直轴线方向+30～0mm。孔位偏差检测旋挖钻机就位泥浆比重检测泥浆酸碱度检测钻进时，边钻进边注入泥浆进行护壁，钻机与围护桩平行就位，钻进过程中随时检测垂直度，并随时调整，钻进过程中做好记录。围护桩钻进施工钢筋笼采用现场加工制作，主筋采用直螺纹连接，每种规格钢筋的接头试件不少于3根进行取样检测。主筋与加强筋采用焊接，焊接必须牢固，以保证钢筋笼的刚度满足吊装要求；主筋与箍筋采用绑扎连接。直螺纹套筒检查焊接接头焊缝宽度检查成品钢筋笼制好的钢筋骨架必须放在平整、干燥的场地上。存放时，每个加强筋与地面接触处都垫上等高的方木，以免粘上泥土、杂物。成品钢筋笼存放钻机成孔后，进行沉渣厚度量测，沉渣厚度不得大于150mm。灌注混凝土前应先进行导管密闭性试验，试验合格后方可使用。清孔、下钢筋笼、导管安装完成后，立即灌注C30砼，灌注应尽量缩短时间，连续作业。孔低沉渣厚度检查导管密闭性实验导管安装安放钢筋笼安放封底球混凝土测温混凝土施工质量控制旋挖钻机成孔过程中易出现的问题及解决措施1、钻孔偏斜：解决措施主要有检查钻机水平仪，钻杆磨损度等；2、塌孔：预防措施：采取升高护筒，增加水头或用虹吸管等措施保持水头相对稳定；提升钻头，下放钢筋骨架时应保持垂直，不要碰撞孔壁。处理措施：塌孔位置不深时，可采取深埋护筒，穿过塌孔处。塌孔位置深时，塌孔不严重时，可回填到塌孔位置以上，并采取改善泥浆性能，加高水头措施，继续钻进。塌孔严重时，应立即将钻孔用砂类土或砾石土回填，无此类土时可采用粘质土并掺入5%-8%的水泥砂浆，观察数日后重新开钻。二、围护结构施工2、钻孔桩施工【钻孔过程中易出的问题】3、扩孔与缩径：扩孔多系钻头摆动过大造成，应针对原因采取措施。缩径常因地层中含有遇水能膨胀的软塑性等土或泥浆比重小造成；前者应采取失水率较小的优质泥浆护壁，适当加大泥浆比重。4、漏浆：钻孔施工时，密切注意泥浆面的变化，一但发现有漏浆现象，分不同情况及时采取控制措施。1）增大泥浆比重和粘度，停止除砂，停钻进行泥浆循环，补浆保证浆面高度，观察浆面不再下降时方可钻进。2）若仍漏浆，需在浆液里加纤维素，经过循环堵塞孔隙，使渗漏浆得以控制。3）若钢护筒底口漏浆，在采用上述措施得不到控制后，将钢护筒接长跟进。4）在采用上述措施后，若漏浆得不到控制，要停机提钻，填充粘土，放置一段时间后，再进行施钻。二、围护结构施工2、钻孔桩施工质量通病及防治一导管进水1现象a、首次灌注导管下口进泥浆；b、灌注中，导管接头处进水；c、灌注中，导管下口涌入泥浆。2原因分析(1)首次灌注混凝土总量计算不当(2)未连续灌注，导管内气囊高压将导管间封水橡皮垫挤出：接头不严密，水从接口处漏入导管。(3)测深误判导管提升过量，使水进入。3预防及治理方法：根据原因及时处理。二、围护结构施工2、钻孔桩施工二导管堵管1现象导管已提升很高，底口埋入混凝土接近1m。仍不能涌翻上来。2原因分析(1)各种原因使混凝土离析，粗骨料集中而造成导管堵塞。(2)灌注时间过长，混凝土已初凝，增大了下落的阻力。3治理方法灌注开始不久发生堵管时，可用长杆冲、捣或用振动器振动导管。若无效果，拔出导管及钢筋笼，用钻机重新成孔，重新灌注。若不成应及时回填，按断桩处理。二、围护结构施工2、钻孔桩施工【质量通病及防治】三钢筋笼在灌注混凝土时上浮1现象钢筋笼入孔加以固定，在灌注混凝土时，钢筋笼向上浮移。2原因分析混凝土向下灌注时，其产生顶托力随灌注时混凝土位能的大小，灌注速度的快慢，及混凝土的流动性变化。3预防措施(1)钢筋骨架上端在孔口处与护筒相接固定。(2)灌注中，应放慢混凝土灌注速度，。(3)混凝土进入钢筋笼一定深度后，及时提导管但注意导管埋入混凝土表面应不小于2m。二、围护结构施工2、钻孔桩施工【质量通病及防治】四灌注混凝土时桩孔坍孔1现象：发现护筒内泥浆水位忽然上升或摆动，随即骤降并冒出气泡，为坍孔征兆。用测锤探测与理论深度相差很多时，可确定为坍孔。2原因分析(1)灌注混凝土过程中，孔内外水头高差不合理(2)护筒刃脚周围漏水;孔外堆放重物或有机械振动，使孔壁在灌注混凝土时坍孔。(3)导管卡挂钢筋笼及堵管时，提管均易发生坍孔。3预防及治理方法(1)采取各种措施来稳定孔内水位及防止护筒及孔壁漏水。(2)用吸泥机吸出坍入孔内的泥土保持水头度，不再坍孔，可继续灌注。(3)如用上法处治坍孔仍不停时或坍孔部位较深，回填粘土，重新钻孔。二、围护结构施工2、钻孔桩施工【质量通病及防治】五埋导管事故1现象导管从混凝土中提升费劲，甚至拔不出，造成埋管事故。2原因分析(1)灌注过程中，由于导管埋入混凝土过深，一般往往大于6m。(2)由于各种原因，部分混凝土初凝，抱住导管。(3)导管卡挂钢筋笼3治理方法(1)埋导管时，用链式滑车、千斤顶、卷扬机等设备进行试拔。(2)若拔不出时，按断桩处理。二、围护结构施工2、钻孔桩施工【质量通病及防治】六桩头浇注高度短缺1现象：已浇注的桩身混凝土，没有达到设计桩顶标高再加上50cm的高度。2原因分析(1)由于探测时，仪器不精确，测锤及吊索不标准或将过稠的浆渣、坍落土层误判为混凝土表面。(2)未在桩顶设计标高值上，增加50cm的预留高度。3治理方法(1)采用准确的水下混凝土表面测探，用取样盒等容器直接取样，鉴定良好混凝土面的位置。(2)增加50cm的计算桩长。二、围护结构施工2、钻孔桩施工【质量通病及防治】桩头部位处于回填土层，塌孔严重，造成混凝土浇注量很大，同时凿除也很困难。建议使用长护筒可以有效改善这个问题。二、围护结构施工2、钻孔桩施工【常见质量问题】桩位偏差过大造成桩头钢筋未能锚入设计冠梁中，不得不加大冠梁的宽度，无形加大了混凝土的用量，增加了成本。钢筋在冠梁外二、围护结构施工2、钻孔桩施工【常见质量问题】围护桩侵入结构线:轻则影响土方开挖进度,严重影响基坑的安全。上图中右侧基坑部位如果地层含水量忽然增加，会发生什么现象？二、围护结构施工2、钻孔桩施工【常见质量问题】这些侵入结构的桩体无论是先凿(开挖时)还是后凿(防水施工前)，均会对施工进度产生较大的影响。二、围护结构施工2、钻孔桩施工【常见质量问题】围护桩向基坑外偏斜成了安全隐患。图中为了保证钢筋网的有效拉结，在找桩的过程中造成侧壁土体塌坍。二、围护结构施工2、钻孔桩施工【常见质量问题】土方开挖及桩头凿除过程中，未采取有效的措施保护预留钢筋，给后序桩体钢筋锚固造成了困难。二、围护结构施工2、钻孔桩施工【常见质量问题】重点：在保证维护结构主体施工质量的基础上，采取一切可能措施减少其桩位和垂直度偏差。措施：1、测量放线要准确，并做好保护措施。2、施工场地要保持干燥平整。3、施工机械垂直度校准是关键，施工时机械位置摆放要恰当。4.混凝土灌注过程应严密组织，不允许有断桩的情况发生5.对于成孔过程中的塌孔以及砼浇筑过程中断桩等现象应提前做好应急措施，以免造成事故二、围护结构施工2、钻孔桩施工【注意事项】三、土方开挖及支撑体系施工明挖基坑土方开挖原则1、基坑开挖施工前，先进行降止水，保证水位降至基坑开挖面以下1m，确保基坑开挖施工