13、基坑与桩基工程安全管理

基坑与桩基工程安全培训材料目录一、前言（简介）二、适用的法律法规、规范、标准清单三、法律法规、规范、标准主要内容四、风险分析与安全管理要点五、良好实践六、典型缺陷七、案例分析一、前言（简介）一、前言基坑支护工程是建筑施工中不可或缺的一种施工方法，它包括地下连续墙、排桩支护、重力式档土结构、喷锚支护结构和组合式支护结构等形式，其施工过程极易发生坍塌伤亡事故。建设部《建筑工程预坊坍塌事故若干规定》中明确指出，基坑支护是多发事故专项治理的主要内容之一应制定预防坍塌事故的安全技术措施，做好施工组织，确保安全。《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-2011）也明确规定基坑支护工程必须编制施工组织设计，否则该项为“零分项”。因此加强基坑支护工程技术安全措施至关重要。二、适用的法律法规、规范、标准清单适用的法律法规、规范、标准清单•工程建设国家标准1、GB5007-2002建筑地基基础设计规范2、GB50021-2001岩土工程勘察规范3、GB50086-2001锚杆喷射混凝土支护技术规范4、GB50202-2002建筑地基基础工程施工质量验收规范5、GB50330-2002建筑边坡工程技术规范6、GB50164-92混凝土质量控制标准7、GB50497-2009建筑基坑工程检测技术规范适用的法律法规、规范、标准清单•工程建设标准化协会标准1、CECS01:2004混凝土结构耐久性设计与施工指南2、CECS22:2005岩土锚杆（索）技术规程3、CECS96:97基坑土钉支护技术规程4、CECS161:2004喷射混凝土加固技术规程适用的法律法规、规范、标准清单•建筑工程建设行业标准1、《建筑变形测量规范》JGJ8-20072、《混凝土泵送施工技术规程》JGJ50/T10-953、《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46-20054、《高层建筑岩土工程勘察规范》JGJ72-20045、《建筑地基处理技术规范》JGJ79-20026、《建筑桩基技术规范》JGJ94-20087、《建筑桩基检测技术规程》JGJ106-2003适用的法律法规、规范、标准清单8、《钢筋直螺纹接头技术规程》JGJ109-969、《建筑基坑支护技术规范》JGJ120-9910、《建筑地基基础加强技术规范》JGJ123-200011、《施工现场机械设备检查技术规程》JGJ160-2008三、法律法规、规范、标准主要内容常用支护结构水泥土墙支护•1、水泥土墙支护（重力式支护结构）•（1）组成和特点–①水泥土搅拌桩（或称深层搅拌桩）：是重力式围护墙，利用水泥作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基深处将软土和固化剂强制搅拌，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优质水泥加固土。–水泥土墙宜用：于坑深≯6m；基坑侧壁安全等级为一、二级；地基土承载力≯150kPa的情况。–水泥土墙的优缺点：–优点：由于坑内无支撑，便于机械化快速挖土；挡土又防渗，比较经济。–缺点：不宜用于深基坑；位移相对较大；墙体厚度大，有时受周围环境限制。–②高压喷射旋喷桩–是利用钻机将旋喷注浆管及喷头钻置于桩底设计高程，将预先配制好的浆液通过高压发生装置从注浆管边的喷嘴中高速喷射出来，直接破坏土体，喷射过程中，钻杆边旋转边提升，使浆液与土体充分搅拌混合，在土中形成一定直径的柱状固结体，从而使地基达到加固。–特点：施工占地少、振动小、噪音较低，但容易污染环境，成本较高，对于特殊的不能使喷出浆液凝固的土质不宜采用。–适用：高压喷射注浆法适用于处理淤泥、淤泥质土、粉土、粘性土、黄土、碎石土等地基。水泥土墙支护水泥土搅拌桩水泥土墙支护南京市级机关33层住宅楼，地下室一层，挖深6m，水泥土搅拌桩支护技术水泥土墙支护•（2）水泥土墙的设计计算•1）嵌固深度hn1.1h1.1h00d2）水泥土墙厚度设计值bwawpdwdcspjpaiahhhhhhEhEhb232252.110003）正截面承载力验算压应力验算：拉应力验算：cscsfWMz25.10cscsfWM06.0z水泥土墙支护4）抗滑移稳定性验算5）抗倾覆稳定性验算6）整体稳定性验算apEEBc00hWtanKaapphEhEMWbMK0R0iiiiiiiiiiiiiiaWbqaWbqlsintancoscKn1n1n1水泥土墙支护891012457611123深层搅拌桩机机组1—主机；2—机架；3—灰浆拌制机；4—集料斗；5—灰浆泵；6—贮水池；7—冷却水泵；8—道轨；9—导向管；10—电缆；11—输浆管；12—水管深层搅拌桩机的组成：深层搅拌机（主机）、机架及灰浆搅拌机、灰浆泵等配套机械组成水泥土墙支护（3）水泥土墙施工•1）水泥土搅拌桩施工塔架式桅杆式履带式44水泥土墙支护–水泥土搅拌桩施工工艺搅拌桩成桩工艺可采用“一次喷浆、二次搅拌”或“二次喷浆、三次搅拌”工艺，主要依据水泥掺入比及土质情况而定。水泥掺量较小，土质较松时，可用前者，反之可用后者。当采用“二次喷浆、三次搅拌”工艺时可在图示步骤e）作业时也进行注浆，以后再重复d）与e）的过程。水泥土墙支护水泥土墙支护图“一次喷浆、二次搅拌”施工流程a)定位；b)预埋下沉；c)提升喷浆搅拌；d)重复下沉搅拌；e)重复提升搅拌；f)成桩结束（4）水泥土墙施工检测水泥土墙支护水泥土墙支护天然土体通过钻孔、插筋、注浆来设置土钉(亦称砂浆锚杆)并与喷射砼面板相结合，形成类似重力挡墙的土钉墙，以抵抗墙后的土压力，保持开挖面的稳定。也称为喷锚网加固边坡或喷锚网挡墙。2、土钉墙支护土钉墙支护土钉墙支护土钉墙支护钻孔插筋、注浆土钉墙支护铺设钢筋网喷射砼护面–（1）土钉墙的组成和特点–原理：土钉墙支护是在基坑开挖过程中将较密的细长杆件钉置于原位土体中,并在坡面上喷射钢筋网混凝土面层。通过土钉、土体和喷射混凝土面层的共同工作,形成复合土体。利用复合土体的自稳达到支护目的。–组成：螺纹钢筋+灌浆（c)（b)（a)123245436a）土钉剖面b）土钉面层喷锚c）土钉节点土钉墙支护•土钉墙特点：（1）形成土钉复合体、显著提高边坡整体稳定性和承受边坡超载的能力。（2）施工设备简单，由于钉长一般比锚杆的长度小的多，不加预应力所以设备简单。（3）随基坑开挖逐层分段开挖作业，不占或少占单独作业时间，施工效率高，占用周期短。（4）施工不需单独占用场地，对现场狭小，放坡困难，有相邻建筑物时显示其优越性。（5）土钉墙成本费较其他支护结构显著降低。（6）施工噪音、振动小，不影响环境。（7）土钉墙本身变形很小，对相邻建筑物影响不大。土钉墙支护•土钉墙适用条件：地下水低于土坡开挖段或经过降水措施后使地下水位低于开挖层的情况。适用于有粘性土、粉性土、含有30%上粘土颗粒的砂土边坡。•常用于开挖深度不大、周围相邻建筑或地下管线对沉降与位移要求不高的基坑支护。土钉墙支护土钉施工土钉墙支护（2）土钉墙的设计验算•1）抗拉承载力设计值的计算•2）土钉墙整体稳定性计算•3）土钉长度的计算•4）喷射混凝土面层承受侧压力F的验算土钉墙支护（3）土钉墙支护结构施工工艺•见右图（4）土钉墙施工检测与监测•1）检测：对土钉应采用抗拉试验检测承载力。•2）监测根据地质划分开挖高度开挖土方并修整边坡初喷底层混凝土钻设钉孔土钉安装注浆挂钢筋网并与土钉尾部焊牢安装泄水管复喷表层混凝土至设计厚度土钉墙支护3、排桩墙支护•基坑开挖时，对不能放坡或由于场地限制而不能采用搅拌桩支护，开挖深度在6~10米左右时，即可采用排桩支护。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。•（1）排桩墙的平面布置形式①柱列式排桩支护②连续排桩支护③组合式排桩支护②连续排桩支护②连续排桩支护②连续排桩支护排桩墙支护–（2）排桩墙结构形式•①无支撑支护结构•②单支撑支护结构•③多支撑支护结构–（3）排桩墙设计计算–（4）排桩墙施工–（5）排桩墙施工检测排桩墙支护（6）挡土灌注桩支护开挖前在基坑周围设置砼灌注桩，桩的排列有间隔式、双排式和连续式，桩顶设置砼连系梁或锚桩、拉杆。施工方便、安全度好、费用低。缺点：止水性差。为防止水土流失，也可在灌注桩之间加粉喷桩。深基坑的间隔式排桩支护排桩墙支护排桩墙支护•适于开挖面积大、深度大于6m、不允许放坡、邻近有建（构）筑物的基坑支护。（7）挡土灌注桩与土层锚杆结合支护桩顶不设锚桩、拉杆，而是挖至一定深度，每隔一定距离向桩背面斜向打入锚杆，达到强度后，安上横撑，拉紧固定，在桩中间挖土，直至设计深度。深基坑的间隔式排桩支护桩顶连系梁悬臂支护桩锚杆及横撑排桩墙支护排桩墙支护•适于大型较深基坑,施工期较长,邻近有建筑物,不允许支护,邻近地基不允许有下沉位移时使用（8）板桩支护当基坑较深、地下水位较高且未施工降水时，采用板桩作为支护结构，既可挡土、防水，还可防止流砂的发生。板桩支撑可分为无锚板桩(悬臂式板桩)和有锚板桩两大类。排桩墙支护板式支护结构由两大系统组成：挡墙系统和支撑(或拉锚)系统。（1）板桩有钢板柱、木板桩与钢筋混凝土板桩数种。•(a)(b)(c)c）H形板桩a）U形板桩相互连接b）Z形板桩相互连接锁口——形成整体，具有较好的隔水能力。排桩墙支护板式支护结构1—板桩墙；2—围檩；3—钢支撑；4—斜撑；5—拉锚；6—土锚杆；7—先施工的基础；8—竖撑23182471521621d)土锚式a)水平支撑式b)斜撑式c)拉锚式排桩墙支护常用钢板桩截面形式(a)Z型;(b)U型;(c)一字型;(d)组合型排桩墙支护钢板桩＋水平支撑挡墙系统：常用的形式有槽钢、钢板桩、钢筋混凝土板桩、灌注桩及地下连续墙等。支撑系统：大型钢管、H型钢或格构式钢支撑，也可采用现浇钢筋混凝土支撑。拉锚系统：用钢筋、钢索、型钢或土锚杆。排桩墙支护排桩墙支护U型钢板桩插打排桩墙支护入土U型板桩相互连接排桩墙支护挖孔桩-钢支撑排桩墙支护排桩墙支护SMW工法（劲性水泥土搅拌桩）--板式支护-钢板桩排桩墙支护排桩墙支护–（2）钢板桩施工•钢板桩施工要正确选择打桩方式、打桩机械和流水段划分，以便使打设后的板桩墙，有足够的刚度和防水作用。•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等地下结构施工后，在许可的条件下将板桩拔除才算结束。•钢板桩打桩方法有以下几种：单独打入法；双层围檩插桩法；分段复打桩（屏风法）。•常见的拔桩方法有两种：一是用振动锤拔桩；二是用重型起重机与振动锤共同拔桩。•钢板桩土孔处理：对拔桩后留下的桩孔，必须及时回填。回填的处理方法有：振浮法、挤密法和填入法。所用材料一般为砂子。排桩墙支护1231132(a)(b)11•a）平面布置b）剖面打桩围檩支架1—围檩桩；2--围檩；3—钢板桩排桩墙支护3）总结板桩的工程事故，其失败的原因主要有六方面：a)板桩下部走动；b)拉锚破坏；c)支撑破坏；d)拉锚长度不足；e)板桩失稳弯曲；f)板桩变形及土体沉降a)b)c)d)e)f)排桩墙支护4、土层锚杆支护在立壁土层上钻（掏）孔至要求深度，孔内放入钢筋，灌入水泥砂浆或化学浆液，使之与土层结合成抗拉锚杆，将立壁土体侧压力传至稳定土层。基坑锚杆支护施工中土层锚杆支护土层锚杆支护适于较硬土层或破碎岩石中开挖较大较深基坑，邻近有建筑物须保证边坡稳定时采用•（1）锚杆的组成和特点•锚杆有三部分组成：头部连接（锚头）、拉杆、锚固体。•锚杆承受拉力，一般采用螺纹钢、钢绞线等强度高、延伸率大、疲劳强度高的材料。永久性锚杆尚需进行防腐处理。土层锚杆支护a）多层锚杆剖面图b）锚杆与地下墙连结构造图c）二次灌浆管的布置1--墙结构；2—锚头垫座；3—锚头；4--钻孔；5—锚拉杆；6—锚固体；7—一次灌浆管；8—二次灌浆管；9—定位器123456锚杆长度自由段锚固段长度31378591000500(a)(b)(c)土层锚杆支护重庆市高切坡，预应力锚索支护为了均匀分配传到连续墙或柱列式灌注桩上的土压力，减少墙、柱的水平位移和配筋，一端采用