单元2 基坑工程施工

单元2基坑工程施工任务1土钉墙支护施工任务2轻型井点降水1任务1土钉墙支护施工

土钉墙的设计与构造1.1

土钉墙支护工程施工工艺

土钉墙支护工程质量验收

1.21.3

基坑及支护结构监测1.421.1土钉墙的设计与构造钉墙支护结构设计、施工与监测宜由一家有专业承包企业资质的地基与基础工程施工单位负责，以便于及时根据现场测试与监控结果进行反馈设计。1.1.1土钉墙的构造要求⑴采用土钉墙支护，基坑深度可达12m，边坡坡度不宜大于1：0.1。⑵土钉的长度宜为开挖深度的0.5~1.2倍，土钉的间距宜为1~2m，竖向间距应与每步开挖深度相对应；土钉与水平面夹角宜为5°~20°，当遇到局部障碍物时，允许调整钻孔位置和方向。⑶土钉钢筋宜采用HPB300、HRB335级钢筋，钢筋直径宜为16~32mm，钻孔直径宜为70～120mm。3⑷注浆材料宜采用水泥浆或水泥砂浆，其强度不宜低于M10。水泥浆的水灰比为0.5；水泥砂浆配合比为1:1～1:2，水灰比为0.38～0.45。⑸土钉必须和面层有效连接成整体，应设置承压板或加强钢筋等构造措施，承压板或加强钢筋应与土钉螺栓连接或钢筋焊接连接。⑹喷射混凝土面层宜配置钢筋网，钢筋直径宜为6~10mm，间距宜为150~300mm，喷射混凝土强度等级不宜低于C20，面层厚度不宜小于80mm，坡面上下段钢筋网搭接长度应大于300mm。⑺土钉墙墙顶应采用砂浆或混凝土护面，在坡顶和坡脚应采取排水措施，在坡面上可根据具体情况设置泄水孔。41.1.2土钉墙支护结构设计土钉墙支护结构可依据《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99、《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002进行设计。⑴设计内容1）根据工程情况和土钉墙构造要求，初选支护各部件尺寸和参数；2）分析计算，主要计算内容有：①土钉抗拉承载力计算；②土钉墙内部整体稳定性分析和外部整体性分析；③喷射混凝土面层的设计计算，以及土钉与面层的连接计算。3）根据施工过程中获得的量测和监控数据以及发现的问题，进行反馈设计。5⑵土钉抗拉承载力计算1）单根土钉抗拉承载力应满足下式要求。2）单根土钉受拉荷载标准值，按下式计算。3）土钉抗拉承载力设计值⑶土钉墙内部整体稳定性分析

土钉计算除满足设计抗拉承载力的要求外，还应满足土钉墙内部整体稳定性的需要。即，土钉墙整体稳定性验算。6土钉墙应根据施工期间不同开挖深度及基坑底面以下可能滑动面，采用圆弧滑动简单条分法按下式进行整体稳定性验算：如图2-4所示。1.1.3土钉墙支护结构设计的软件应用

由于土钉墙支护结构设计过程相对复杂，手工计算不但十分困难，而且也不利于优化设计方案。因此，在工程实践中，常常应用计算机软件进行钉墙支护结构设计，并对设计方案进行优化，以提高工作效率。

781.2土钉墙支护工程施工工艺土钉墙支护工程施工工艺适用于地下水位以上或经人工降低地下水位后的人工填土、黏性土、粉质粘土、粉土的基坑支护。1.2.1施工准备

⑴技术准备⑵物资准备⑶施工机械

1）成孔机具：螺旋钻机、洛阳铲等成孔工具。2）注浆机械：注浆泵和灰浆搅拌机等。3）监测装置：经纬仪、水准仪等定位测量工具。91.2.2土钉墙支护施工工艺流程土钉墙施工工艺流程，如图2-6所示。1.2.3操作要求⑴土方开挖1）基坑开挖，应遵循分段开挖、分段支护的原则，不宜按一次挖再行支护的方式施工。一是为土钉墙提供作业面；二是防止边坡塌方。2）在完成上一作业面土钉与喷射混凝土面层达到设计强度的70%以前，不得进行下一层上层的开挖。10⑵修坡成孔1）在机械开挖后，应辅以人工修整坡面，坡面平整度的允许偏差宜为±20mm。2）成孔前按设计要求定出孔位做出标记和编号。3）根据土层特点，选用洛阳铲或专用钻孔设备成孔，在进钻和抽出过程不能引起塌孔；成孔直径宜为80mm~120mm，成孔时注意保持孔中心线与水平夹角符合设计要求。4）检查成孔质量，将检查结果填写《土钉墙土钉成孔施工记录》表C2-60-20。⑶安放土钉钢筋1）插入土钉钢筋前要进行清孔检查，若孔中出现局部渗水、塌孔或掉落松土应立即处理。112）土钉钢筋一般采用HRB335热轧钢筋。钢筋入孔前先焊接定位架，使钢筋位于钻孔中心部位，支架沿钢筋长向间距约为1.5m~2.5m左右。3）检查土钉钢筋安装质量，将检查结果填写《土钉墙土钉钢筋安装记录》表C2-60-21。⑷压力注浆1）可采用重力、低压(0.4MPa~0.6MPa)方法注浆填孔，注浆管应随土钉钢筋同时插入。2）用注浆泵通过一根注浆管自孔底起开始注浆，待浆液流出孔口时，将孔口封堵，继续以0.4~0.6MPa压力注浆，并稳压数分钟注浆结束。注浆结束后，填写《注浆及护坡混凝土施工记录表》C2-60-19。3）注浆的浆液为水泥砂浆或水泥浆。宜选用灰砂比1:1~1:2、水灰比0.38~0.45的水泥砂浆，或水灰比0.45~0.50的水泥浆。12⑸绑扎钢筋网按设计要求绑扎、固定钢筋网。钢筋网片可焊接或绑扎而成，网格允许偏差为±20mm。铺设钢筋网时每边的搭接长度应不小于一个网格边长或200mm。网片与坡面的间隙不小于20mm。⑹喷射混凝土1）喷射混凝土强度等级不宜低于C20，配合比应通过试验确定。粗骨料最大粒径不宜大于12mm；水灰比不宜大于0.45。2）喷射混凝土前，埋好控制喷射混凝土厚度的标志，面层厚度不宜小于80mm。喷射作业应分段进行，同一分段内喷射顺序应自下而上，一次喷射混凝土厚度不宜小于40mm，喷射厚度超过100mm时要分二层喷射。133）喷射时喷头与受喷面应垂直，宜保持0.6~1.0m的距离，在钢筋部位应先填充钢筋后方，然后再喷钢筋前方，防止钢筋背面出现空隙。4）喷射混凝土终凝2h后，应进行养护，养护时间不少于3~7d。养护采用喷水、覆盖浇水或喷涂养护剂等方法。5）制作试块，每批至少留取3组（每组3块）试件。6）护坡混凝土施工结束后，填写《注浆及护坡混凝土施工记录表》C2-60-19。注：另一种面层做法：绑扎钢筋网后，再挂一道钢板网，然后采用40厚1：3水泥砂浆分遍抹灰，表面压光。待水泥砂浆凝结硬化后，浇水养护不少于3~7d。14⑺土钉与面层连接土钉必须和面层有效连接成整体，以下两种方法任选其一。1）方法一：喷射混凝土前，土钉与面层连接可用Ф25短钢筋头与土钉钢筋焊接牢固。2）方法二：将端头螺丝杆件套丝，并与土钉对焊，喷射混凝土前将螺杆用塑料布包好，面层混凝土有一定强度后，套入混凝土承压板及螺母，拧紧螺母，可以起预加应力作用。⑻土钉墙质量检测1）土钉采用抗拉试验检测承载力，同一条件下，试验数量不宜少于土钉总数的1%且不应少于3根。2）墙面喷射混凝土厚度应采用钻孔检测，钻孔数宜每100m2墙面积一组每组，不应少于3点。15⑼现场抗拔试验方法1）土钉进行抗拔试验时的注浆抗压强度不应低于6MPa。2）采用穿心式液压千斤顶张拉，土钉、千斤顶、测力杆三者应在同一轴线上，千斤顶的反力架可置于喷射混凝土面层，百分表支架远离混凝土面层着力点。3）试验采用分级连续加载。①首先施加少量初始荷载(不大于土钉设计荷载的10%)使加载装置保持稳定，以后的每级荷载增量不超过设计荷载的20%。②在每级荷载施加完毕后，应立即记下位移读数，并在保持荷载稳定不变，继续记录以后1min、6min、10min的位移读数。③若同级荷载下l0min与1min的位移增量小于1mm，即可施加下级荷载，否则应保持荷载不变继续测读15min、30min、60min时的位移。④此时若60min与6min的位移增量小于2mm，可进行下级荷载，否则即认为达到极限荷载。161.3质量检验标准1.3.1主控项目⑴钢筋、钢绞线、锚头、水泥的质量应符合相应产品标准的规定和设计要求。⑵锚杆或土钉插入长度、锚杆锁定力或土钉应力符合表3-1的规定。1.3.2一般项目锚杆或土钉位置，钻孔倾斜度，浆体强度、注浆量，土钉墙面厚度及强度应符合表2-1的规定。171.4基坑及支护结构监测1.4.1基坑开挖监测⑴布置监测点监测点的布置应满足监控要求，从基坑边缘以外1~2倍开挖深度范围内的需要保护物体均应作为监控对象。⑵选择监测项目基坑工程监测项目可按表2-2选择。

18⑶设置位移观测基准点位移观测基准点数量不应少于两点，且应设在影响范围以外。⑷基坑监测1)初始监测监测项目在基坑开挖前应测得初始值，且不应少于两次。2)监控报警值基坑监测项目的监控报警值附录A表A.3.2及支护结构设计要求确定。3)监测周期各项监测的时间间隔可根据施工进程确定；当变形超过有关标准或监测结果变化速率较大时，应加密观测次数；当有事故征兆时应连续监测。191.5.2基坑监测报告报基坑开挖监测过程中，应根据设计要求提交阶段性监测结果报告工程结束时应提交完整的监测报告。基坑监测报告报的内容应包括：⑴工程概况⑵监测项目和各测点的平面和立面布置图⑶采用仪器设备和监测方法⑷监测数据处理方法和监测结果过程曲线⑸监测结果评价20任务2轻型井点降水

轻型井点设备组成

2.1

轻型井点降水设计

轻型井点降水施工工艺

2.22.3

降水与排水施工质量检验

2.4212.1轻型井点设备组成轻型井点设备由管路系统和抽水设备组成，如图2-7所示。管路系统包括：滤管、井点管、弯联管及总管。22⑴滤管滤管为进水设备，通常采用Φ48或Φ51的无缝钢管，长1.0~1.5m，管壁钻有直径为12~18mm的滤孔。骨架管外面包以两层孔径不同的金属网或尼龙网。为使流水畅通，管壁与滤网间应采用金属丝绕成螺旋形隔开，滤网外面应再绕一层粗金属丝，如图2-8所示。滤管下端装一个锥形铸铁头。滤管上端与井点管连接。⑵井点管井点管为Φ48或Φ51的无缝钢管。井点管的上端用弯联管与总管相连。集水总管为Φ75~110的无缝钢管，每节长4m，其上端有井点管联结的短接头，间距0.8~1.6m。⑶抽水设备常用的抽水设备为干式真空泵。干式真空泵是由真空泵、离心泵和水气分离器（又叫集水箱）等组成，其工作原理如图2-9所示。一套抽水设备的负荷长度（即集水总管长度）为100m左右。常用的W5、W6型干式真空泵，其最大负荷长度分别为80m和100m，有效负荷长度为60m和80m。23242.2轻型井点降水设计2.2.1平面布置根据基坑（槽）形状，轻型井点可采用单排布置、双排布置、环形布置，当土方施工机械需进出基坑时，也可采用U形布置，如图2-10所示。1）单排布置单排布置适用于基坑、槽宽度小于6m，且降水深度不超过5m的情况，井点管应布置在地下水的上游一侧，两端的延伸长度不宜小于坑槽的宽度。252）双排布置双排布置适用于基坑宽度大于6m或土质不良的情况。3）环形布置环形布置适用于大面积基坑，如采用U形布置，则井点管不封闭的一段应在地下水的下游方向。2.2.2高程布置高程布置就是确定井点管埋深，即滤管上口至总管埋设面的距离，主要考虑降低后的水位应控制在基坑底面标高以下，保证坑底干燥。如图2-11所示。2627井点管埋深（不包括滤管）按下式计算：式中H――井点管埋深，m；

H1――总管埋设面至基底的距离，m；

h――基底至降低后的地下水位线的距离，m，一般取0.5~1.0m；

i――水力坡度。对单排井点，取1/4；对环形井点，取1/10；

L――井点管至基坑中心的水平距离，当井点管为单排布置时，L为井点管至对边坡角的水平距离，m。井点管的埋深应满足水泵的抽吸能力，当不能满足时，应采用两级井点降水。285.2.3涌水量计算1）水井分类根据地下水有无压力，水井分为无压井和承压井。当水井布置在具有潜水自由面的含水层中时，称为无压井；当水井布置在承压含水层中时，称为承压井。根据水井底部是否达到不透水层，水井分为完整井和非完整井。当水井底部达到不透水层时称为完整井，否则称为非完整井。因此，水井分为无压完整井、无压非完整井、承压完整井、承压非完整井四大类，如图2-13所示。图2-13水井分类1—承压完整井；2—承压非完整；3—无压完整井；4—无压非完整井292）无压完整井基坑涌水量计算式中Q——基坑涌水量；K——土壤的渗透系数；H——潜水含水层厚度；S——基坑水位降深；R——降水影响半径；宜通过试验或根据当地经验确定，当基坑安全等级为二、三级时，对潜水含水层按下式计算：r0——基坑等效半径；1）当基坑为圆形时，基坑等效半径取圆半径。2）当基坑非圆形时，对矩形基坑的等效半径按下式计算：

r0＝0.29（a＋b）3）对不规则形状的基坑，其等效半径按下式计算：302.2.4井点管数量计算井点管数量计算，按下式计算式中Q——基坑总涌水量；q——设计单井出水量；轻型井点出水量可按36~60m3/d确定；当无经验数据时，设计单井出水量也可按经验公式确定：

rs——过滤器半径（m）；l——过滤器进水部分长度（m）；k——含水层的渗透系数（m/d）。2.2.5井点管间距

井点管间距根据布置的井点总管长度及井点管数量按下式计算井点管间距应当与总管上接头尺寸相适应，0.8m、1.2m、1.6m、2.0m312.3轻型井点降水施工工艺2.3.1施工准备1）技术准备①编制降水施工组织设计或降水专项施工方案其主要内容为：井点降水方法；井点管长度、构造和数量；降水设备的型号和数量；井点系统布置图；井孔施工方法及设备；质量和安全技术措施；降水对周围环境影响的估计及预防措施等。②进行技术交底降水施工作业前应进行技术质量和安全交底，交底要有并有交底人和接受交底人签字。322）施工机械①离心泵、真空泵按计划进场，须配置备用泵，最少一台。②冲孔机械、铁锨、撬棍、钢丝绳、搬手、电缆、闸箱等。3）材料准备①井点管及设备己购置，材料已备齐，并已加工和配套完成。②填孔用的粗砂、碎石、封口粘土。332.3.2轻型井点降水施工工艺流程轻型井点降水施工工艺流程，如图2-15所示。2.3.3操作要点

1）排放总管按设计要求，挖设总管沟槽，安装总管。2）埋设井点管井点管的埋设一般用水冲法进行，并分为冲孔与埋管两个过程。如图2-16所示。34①冲孔冲孔时，先用起重机设备将冲管吊起并插在井点的位置上，然后开动高压水泵，将土冲松，冲管则边冲边沉。冲孔直径一般为300mm，以保证井管四周有一定厚度的砂滤层，冲孔深度宜比滤管底深0.5m左右，以防冲管拔出时，部分土颗粒沉于底部而触及滤管底部。②插管填砂井孔冲成后，立即拔出冲管，插入井点管。井管下入后，立即倒入粒径5~30mm石子，使管底有50cm高，并在井点管与孔壁之间迅速填灌砂滤层，以防孔壁塌土。砂滤层的填灌质量是保证轻型井点顺利抽水的关键。一般宜选用干净粗砂，填灌均匀，并填至滤管顶上1~1.5m，以保证水流畅通。③粘土封口井点填砂后，上部1~1.5m深度内，改用粘土封口，以防漏气。353）地面抽水系统安装用弯联管将井点管与总管接通，将集水总管与抽水设备相连接，接通电源，即可进行试抽水，以检查有无漏气现象。4）试抽验收井点系统安装完毕，应及时进行试抽水，核验水位降深、抽水量、管路连接质量、井点出水和水泵真空度等情况。试抽后如无异常，即可组织现场验收。当发现出水浑浊时，应查明原因及时处理，严禁长期抽吸浑水，验收合格后应观