深基坑技術(shù)總結(jié)工法

1、1. 工程概況1.1. 工程簡況納潮河特大橋起訖里程為DK3+031.6DK4+862.1，孔跨布置為18-32m+（13+20+13）m+11-32m+45m預(yù)應(yīng)力混凝土梁+128m系桿拱+45m+11-32m+（13+20+13）m+6-32m預(yù)應(yīng)力混凝土梁，全長1830.5m。納潮河特大橋為雙線直線橋，既有遷曹鐵路為右線，預(yù)留左線，線間距為4米。納潮河特大橋深基坑共有12個，其橋墩承臺尺寸有8×13.1×3.8m、9.3×12.5×4.15m兩種形式，承臺基坑開挖深度11.312.4m不等。承臺基坑開挖位于既有線曹鐵路預(yù)留線路基之上，東側(cè)為防浪墻及

2、6米寬特大橋施工便道，西側(cè)為鐵路施工過渡便線，承臺東西兩側(cè)邊緣距離鐵路施工過渡便線及防浪墻距離較近，承臺東側(cè)邊緣距防浪墻最大距離8米，最小距離4.5米，承臺西側(cè)邊緣距施工過渡便線最大距離9.7米，最小距離6.2米，納潮河特大橋橋右線距西側(cè)鐵路施工過渡便線近，兩線中心距只為12.9m；因此承臺基坑不能采用放坡開挖的方式進(jìn)行施工，必須采用垂直開挖法施工，除128m系桿拱兩橋墩承臺基坑便線側(cè)采用24米D梁對鐵路過渡便線進(jìn)行防護外，其余基坑開挖時均采用插打拉森鋼板樁的支護方式。開挖支護的穩(wěn)定對鐵路施工過渡便線列車行駛及特大橋施工便道的設(shè)備進(jìn)出場、土方、材料運輸、混凝土施工均有較大影響。1.2. 自然條

3、件1.2.1. 地質(zhì)情況本區(qū)地層以海相、海陸交互相沉積層為主，巖性主要有黏土、粉質(zhì)黏土、粉土、粉砂、細(xì)砂組成，按地層的沉積年代，成因類型、沉積韻律及工程特性等劃分工程地質(zhì)層組，其代號按時代從新到老，地層從上到下順序排列共分7各大層。納潮河特大橋承臺基坑開挖土層分布如下表所示：場地巖土工程地質(zhì)特征表土層號土質(zhì)名稱級別厚度（m）性狀人工填土層1層：角礫土級硬土1.02.7雜色，含碎石及飄石，已壓實。0=350 kPa2層：吹填粉細(xì)砂級松土2.35.8灰色，砂質(zhì)均勻，既有路基段為中密密實，填海造地段呈松散狀。0=80150kPa粉細(xì)砂夾淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土1層：淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土級普通土0.63.2灰色、灰黑

4、色，流塑為主。0=80100kPa2層：粉細(xì)砂級松土2.512.4灰色，既有鐵路路基段為中密密實，填海造地段呈松散狀。0=80150kPa黏土、粉質(zhì)黏土層1層：淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土級普通土1.84.9灰色、黑色，流塑為主，局部軟塑。0=100kPa2層：粘土級普通土1.55.3灰色、灰黑色，軟塑。0=120kPa3層：粉質(zhì)黏土級普通土516.9灰色、灰黑色，軟塑硬塑。 0=150kPa4層：粉土級普通土1.38.4土質(zhì)均勻，飽和、中密。0=120kPa5層：粉細(xì)砂級松土1.53.2灰色，飽和、中密。0=150kPa1.2.2. 水文地質(zhì)情況地表水為海水，水深23米。地下水為潛水，地下水位埋深3.54

5、m，含水層主要為粉細(xì)砂層。20m以上的含水層補給來源為海水補給，途徑短，水量豐富；下部粉細(xì)砂由于黏性土的隔水層作用，水量相對較小。2. 施工工藝及施工方法2.1. 施工方案深基坑承臺基坑采用垂直開挖法施工，土方開挖時，承臺基坑采用2層矩形支護結(jié)構(gòu)。深基坑圍梁由三扣型號為40c工字鋼組成；斜撐和連接撐由雙扣型號為200H型鋼組成。深基坑承臺基坑施工地點位于海域，地下水為潛水，且水量較為豐富，所以承臺基坑開挖采用插打18米長拉森-型止水鋼板樁進(jìn)行支護，使止水鋼板樁沿承臺四周形成封閉的支護結(jié)構(gòu)。2.2. 施工工藝2.3. 施工方法基坑支護方案及力學(xué)檢算（1）基坑支護方案納潮河特大橋深基坑承臺基坑采用

6、垂直開挖法施工。承臺基坑沿承臺設(shè)計平面尺寸各放寬1.5米。采用18米長的拉森-型止水鋼板樁組成閉合的基坑支護結(jié)構(gòu)。承臺基坑采用2層矩形支護結(jié)構(gòu)。深基坑圍梁由三扣型號為40c工字鋼組成；斜撐和連接撐由雙扣型號為200H型鋼組成。為保證既有線行車安全，防止路基土方坍塌，靠近線路側(cè)（承臺西側(cè)）鋼板樁樁頂高程提高1米。如下圖所示。深基坑支撐平面示意圖（2）力學(xué)驗算已知條件：（以最深的39號基坑為例）地面高程：3.1m，開挖底面高程：-6.93m；開挖深度：10m；土的容重加權(quán)平均值：19KN/m3； 內(nèi)摩擦角加權(quán)平均值：22°；均布荷載q：10.0KN/m2；黏聚力c：=24kpa；基坑開挖

7、長a=15.5m 基坑開挖寬b=10.4m；外力計算：作用于板樁上的土壓力強度及壓力分布圖見圖1所示：ka=tg2(45°-/2)=tg2(45-22.0/2)=0.455kp=tg2(45°+/2)=tg2(45+22.0/2)=2.198板樁外側(cè)均布荷載換算填土高度hq，hq=q/r=10.0/19=0.526m鋼板樁長18米，入土深度設(shè)為8.0米：主動土壓力EaEa=【0.526+（9.5+8.5）/2】×（9.5+8.5）×19×0.455=1482.4KN/m2被動土壓力EpEp=（19×8.52×2.198）/2

8、=1508.7KN/m2EpEa 滿足要求鋼板樁埋入深度為8米，為安全起見，埋深為1.2×8米=9.6米。基坑底的隆起驗算 在軟土中開挖較深的基坑，當(dāng)鋼板樁背后的土柱重量超過基坑底面以下地基土的承載力時，地基的平衡狀態(tài)受到破壞，常會發(fā)生坑壁流動，坑頂下陷，坑底隆起的現(xiàn)象。為避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，施工前，須對地基進(jìn)行穩(wěn)定性驗算，驗算如下：K=（2×3.14×c）/（q+h）=（2×3.14×24）/（10+19×9.5）=0.79式中K-抗隆起安全系數(shù)；-土的容重加權(quán)平均值 -內(nèi)摩擦角加權(quán)平均值q-均布荷載c-黏聚力=24kpa；基坑底的

9、管涌驗算t=【Khw-h】/2=【1.5×(9.5-1)×10-(19-10)×(9.5-1)】/2×(19-10)=2.83<8.5m（鋼板樁入土深度）故不會發(fā)生管涌現(xiàn)象。式中：t-板樁的入土深度;K-抗管涌安全系數(shù)，取1.5;h-地下水位至坑底的距離，地下水位距地面1米;w-地下水重度，w=10kn/m3 ;-土的浮重度;驗算內(nèi)支撐層數(shù)及間距采用型號為40c的鋼板樁作為內(nèi)支撐，能承受的最大彎距確定板樁頂懸臂端的最大允許跨度h（見圖9 ）：h=3(6W)/Ka=3(6×200×105×1190)/(19×1

10、03×0.455)=254.6cm2.55mh1=1.11×h=2.80mh2=0.88×h=2.24mh3=0.77×h=2.00mh4=0.7×h=1.79mh5=0.65×h=1.65m根據(jù)施工實際情況確定支撐位置如圖4所示。橫梁計算橫梁強度校核以最大受力點作為計算參考：計算h2處橫梁承受土壓力pn=KaD（h+h1+h2+h3）/2=19×0.455×7.59×9.59/2=314.6KN/MF=pn（h+h1+h2） =314.6×(2.55+2.8+2.24) =2372KN=F/A

11、=2372×103/102×10-4=232MPa<=235MPa故滿足強度要求穩(wěn)定校核40c工字鋼 查得i=15.2cm由于兩端固定，所以u=0.5=ul/i=0.5×11.5/0.152=37.83<p=132臨界應(yīng)力：cr=(235-0.0068×2)=225.3Fcn=225.3×106×102×10-4=2298 KNFcn> F/Nst =2372/1.1=2156 KN 穩(wěn)定要求滿足?；娱_挖（1）開挖方案深基坑開挖采用機械開挖和高壓射水抽砂法相結(jié)合的方法，土方開挖按“先支護后開挖，分層支撐分

12、層開挖”的原則進(jìn)行?；娱_挖分3個階段進(jìn)行，第一階段開挖第一層砂土，采用挖掘機進(jìn)行土方開挖，挖完安裝第一層圍梁支護結(jié)構(gòu)；第二階段開挖第二層砂土，使用加長臂挖掘機進(jìn)行土方開挖，挖完安裝第二層圍梁支護結(jié)構(gòu)；第三階段開挖至設(shè)計標(biāo)高，采用高壓射水沖擊砂土，將其打散，然后通過大功率高壓泥漿泵將其抽出坑外，直至基坑設(shè)計標(biāo)高。（2）鋼板樁插打、土方開挖、支撐安裝方法插打鋼板樁插打鋼板樁的施工順序為：施工準(zhǔn)備開挖平整場地測量定位插打鋼板樁。打樁前，首先將基坑施工范圍內(nèi)土層開挖下降2米，挖除原有路基山皮土層，露出砂層，為插打鋼板樁施工創(chuàng)造工作面，并增加鋼板樁埋入深度，加大了安全系數(shù)。由測量人員根據(jù)各基坑平面布置

13、圖施放鋼板樁邊線，并撒白灰線，外側(cè)設(shè)控樁。鋼板樁打入方式選擇，板樁打設(shè)方式采用“單獨打入法”。這種方法是從一角開始，逐根大入，直至打樁工程結(jié)束。鋼板樁打設(shè)工藝程序：測量定位放線樁機導(dǎo)架安裝機就位測建樁機垂直和水度吊車板樁就位插樁套上樁帽輕輕加以捶擊樁打設(shè)至標(biāo)高樁機移位重度施工程序至打樁結(jié)束。土方開挖基坑開挖順序及支撐安裝步驟如下所示：開挖步驟一：開挖第一階段施工。開挖至第一道圍梁、牛腿位置，安裝第一道圍梁、牛腿。如圖所示。開挖步驟二：開挖第二階段施工。開挖至第二道圍梁牛腿位置，安裝牛腿、圍梁。如圖所示。開挖步驟三：開挖第三階段施工。高壓射水抽砂至基坑設(shè)計標(biāo)高。2.3.3基坑開挖注意事項插打鋼板

14、樁結(jié)束后用短臂挖掘機開挖基坑，挖至第一層圍梁的位置，此次開挖應(yīng)多挖深一米給工人焊接牛腿留出空間，第一次開挖結(jié)束后由項目部技術(shù)人員用水準(zhǔn)儀抄點，給出具體牛腿焊接位置，與此同時挖出的砂土應(yīng)及時倒運，減少基坑周邊荷載并為第二次出土留出場地。待牛腿焊接完成后及時下圍梁，首先下南北兩側(cè)方向的圍梁，然后將事先下好的東西兩側(cè)的圍梁放到南北圍梁當(dāng)中并焊接牢固，使其具有整體性。然后將兩側(cè)魚尾梁就位，在焊接斜撐和橫撐之前應(yīng)用長臂挖掘機挖出基坑的四個拐角的砂土，挖土范圍以大斜撐位置為準(zhǔn)，此次挖土不易挖出太多，以免在支護不完全的情況下鋼板樁受力發(fā)生變形。待四角土挖出后立即按照基坑支護圖紙焊接剩余的圍梁。第一層圍梁全部

15、焊接完成后用長臂挖掘機繼續(xù)開挖，由于受到第一層圍梁影響第二層基坑內(nèi)砂土無法完全挖出，所以用挖掘機和吸漿法配合施工。由于機械開挖的效率比吸漿法要高，所以待機械挖不到土?xí)r再考慮吸漿法。采用吸漿法前要用挖機在基坑中間挖出一個槽以便安放泥漿泵。吸漿設(shè)備安裝工作要快速進(jìn)行，由于工作現(xiàn)場和大海較遠(yuǎn)，所以準(zhǔn)備足夠長的水管和接頭，將在大海里的潛水泵和現(xiàn)場的離心泵連接起來，將兩把高壓水槍頭連接至離心泵。吸漿設(shè)備要選用合理的潛水泵和水管否則會造成供水不足、水壓不夠?qū)е伦鳂I(yè)效率不高。本工程采用每小時40m3揚程25m的大功率潛水泵和80mm的供水管保證有足夠的水壓作業(yè)。待吸漿設(shè)備安裝調(diào)試好后進(jìn)行吸漿作業(yè)，此時要經(jīng)常

16、清理泥漿泵管防止貝殼碎片和石子堵塞發(fā)生“憋泵”現(xiàn)象。由于基坑內(nèi)有淤泥層，高壓水槍無法將淤泥層吹散，所以現(xiàn)場作業(yè)時將淤泥層下面的砂層沖散吸走，此時淤泥層懸空掉落再用機械配合挖出淤泥，以此方法作業(yè)直至深度達(dá)到設(shè)計標(biāo)高。2.3.4基坑流砂處理在基坑施工過程中時常會發(fā)生流砂現(xiàn)象，主要由于地質(zhì)大部分由粉細(xì)沙構(gòu)成，在強大的水壓力擠壓下，即使鋼板樁只有一公分的縫隙，粉細(xì)沙也會隨著流水不停的流進(jìn)坑內(nèi)，項目提前考慮到這種現(xiàn)象的發(fā)生，所以基坑開挖的范圍適當(dāng)?shù)臄U大，加大了承臺作業(yè)區(qū)和鋼板樁之間的間距，防止流砂流進(jìn)承臺作業(yè)區(qū)，給施工造成極大的困難。經(jīng)反復(fù)試驗，優(yōu)化方案。最終決定在流砂區(qū)域采取堵塞的方法來抑制流砂。在基

17、坑開挖過程中就提前裝填沙袋，編織袋不易裝的過滿，一般裝滿袋子的三分之二即可，然后將沙袋口系緊。在流砂區(qū)域?qū)⒂锌p隙的鋼板樁相鄰的兩顆樁用廢鋼筋連接起來，鋼筋焊接間距以沙袋受壓后不會擠出為準(zhǔn)，一般間距為15-25cm。鋼筋焊接完畢將事先裝好的沙袋填到鋼筋網(wǎng)和鋼板樁之間，由于在流砂過程中，基坑外側(cè)會出現(xiàn)局部坍塌的現(xiàn)象，所以將外部坍塌的孔洞全部用沙袋及草簾填滿。同時在坍塌的孔洞四周用鋼管圈起來，防止夜間施工人員不慎跌入坑內(nèi)造成人員傷亡。如果鋼板樁的縫隙過大，可能會造成坑外孔洞填的沙袋直接流進(jìn)坑內(nèi)，這時可以將幾個沙袋連接在一起，增加受力面積堵住縫隙。這種方法既方便快捷，又節(jié)約了成本。為納潮河特大橋工程5

18、6個基坑圓滿完成奠定了基礎(chǔ)。由于基坑一旦開挖會有很多客觀因素，如雨雪天氣，無疑給施工帶來不便。所以基坑一旦開挖就要加緊施工，合理安排各施工工序，壓縮工序銜接的時間。用最短的時間完成墩臺工作，直至基坑回填完畢。3. 工程監(jiān)測3.1. 鋼板樁水平位移監(jiān)測基坑鋼板樁水平位移觀測點設(shè)置在基坑每邊鋼板樁上，每邊設(shè)置1個測點。觀測點直接在鋼板樁頂部刻“+”字標(biāo)志，水平位移觀測點在布設(shè)初始建立初讀數(shù)，在基坑開挖當(dāng)日起實施監(jiān)測，每天監(jiān)測2次，并建立觀測記錄。3.2. 周圍建筑、環(huán)境監(jiān)測(1)、坑外地表水平位移和地表沉降觀測在承臺基坑四周中央距基坑12米處各布置一個沉降、位移觀測點，觀測點頂部刻“+”字標(biāo)志，并埋設(shè)穿入路基面，測點須做好保護，避免外力產(chǎn)生人為沉降?？油馑轿灰坪偷乇沓两涤^測點在布設(shè)初始建立初讀數(shù)，在基坑開挖當(dāng)日起實施監(jiān)