地铁基坑开挖施工技术培训

基坑开挖施工技术培训基坑开挖施工技术培训 地下水根据其埋藏条件和赋存形式可分为包气带水、潜水、承压水、空隙水、裂隙水、岩溶水。潜水和承压水是基坑开挖施工中降水的主要对象和危害源，饱和软土的空隙水也是基坑开挖降水对象之一。降水井根据使用目的分成两类，一类是疏干井，其设置目的是疏干基坑内水体，将基坑水位控制在坑底以下0.51.0米，方便挖掘机和工人在坑内施工作业，有利于坑内土体的边坡稳定，防止坑内土体滑坡，另一类是减压井，其设置目的是降低承压含水层的承压水水头，防止基坑底部发生突涌，确保施工时基坑底板的稳定性，同时尽量减少由于降水引起的地表沉降。疏干井井底一般设置在基坑开挖面以下5米，减压井井底一般深入目标含水层3-5米。3.1、基坑降水、排水、基坑降水、排水第三节 基坑降水、排水与土方开挖基坑开挖过程中常见的不良水文地质现象及危害主要表现为流砂、管涌和突涌。减压井布置原则：根据水文资料、地下水渗流理论计算承压井理论影响半径，根据影响半径布置减压井位，使井位影响范围涵盖整个目标降水基坑。观测井布置原则：观测降水基坑周边水位变化，在此基础上，观测井宜设置在围护墙结构缺陷处。相关概念：含水层：能透过和给出相当水量的地层。隔水层：不能透过和给出水量，或透水和给水均微不足道的地层。透水层：能透水但给出水量微弱的地层。潜水：位于最上层具有自由水面的含水层中的水。没有或仅有局部隔水顶板，故不承压。它受大气降水补给并与地表水联系密切。承压水：指充满于上下2个隔水层之间的含水层中的水。疏干井：用于降低潜水水位的降水井管。减压井：用于降低承压含水层水头的降水井管。第三节 基坑降水、排水与土方开挖 3.1基坑降水、排水第三层承压水，该层不透水，第三层承压水，该层不透水，为隔水层，埋藏较深，为隔为隔水层，埋藏较深，为隔水层，该层含水称为承压水。水层，该层含水称为承压水。第一层微承压水，主要以粘第一层微承压水，主要以粘土层或淤泥质粘土为隔水顶土层或淤泥质粘土为隔水顶底板，但该层分布不完整，底板，但该层分布不完整，基本上可以通过潜水进行互基本上可以通过潜水进行互换补给，可以概化为潜水层，换补给，可以概化为潜水层，同时该层也较小的补给了第同时该层也较小的补给了第二层承压水，也称为透水层。二层承压水，也称为透水层。第二层微承压水，该层通过第二层微承压水，该层通过上层较小的补给，基本上具上层较小的补给，基本上具备隔断与之相邻的上下含水备隔断与之相邻的上下含水层，该层层称为隔水层，中层，该层层称为隔水层，中间的水系所在层称为承压水。间的水系所在层称为承压水。潜水（该层本身含水，并通潜水（该层本身含水，并通过大气降水补给，并通过直过大气降水补给，并通过直接补给补给下层微承压水。接补给补给下层微承压水。天津地区施工所考虑水系示意图，只供参考，具体根据施工本身特点进行降水施工。天津地区施工所考虑水系示意图，只供参考，具体根据施工本身特点进行降水施工。第三节 基坑降水、排水与土方开挖 3.1基坑降水、排水流砂：指土的松散颗粒被地下水饱和后，由于水头差的存在，动水压力使松散颗粒产生悬浮流动。管涌：地基土在具有一定渗流速度的水流作用下，其细小颗粒被冲走，土中的空隙逐渐增大，慢慢形成一种能穿越地基的细管状渗流通道，从而掏空地基或坝体，使之变形失稳。突涌：当基坑下有承压含水层存在时，开挖基坑减少了含水层上覆不透水层的厚度，当它减小到一定程度时，与承压水的水头压力不能平衡时能顶裂或冲毁基坑底板造成突涌。3.1.1、降水井施工、降水井施工第三节 基坑降水、排水与土方开挖 3.1基坑降水、排水某工程井管以及钻机钻进图片某工程下放井管图片某工程下放井管图片止水止水为了防止上部土层中的水沿砾料进入抽水井内，在降压井填砾顶部填5.00m厚的优质粘土球止水，由于优质粘土球为特制粘土球，有一定的自重，会迅速下沉至底部，另外粘土球在沉底后会发散膨胀，从而保证充填密实，从而保证了止水效果。其上再用粘土填实，一直填到地面。用粘土回填止水时，粘土的块度不大于100mm，以防止孔内架空回填不到位。第三节 基坑降水、排水与土方开挖 3.1基坑降水、排水优化降水方案优化降水方案分仓隔断墙设置示意图降水设备顶部降水设备底部降水设备侧面降水设备示意图3.1.3、生产性降水试验、生产性降水试验1、试验目的、目标（1）通过抽水试验，测定疏干井和减压井实际涌水量，并合理配置水泵型号。（2）通过抽水试验，监测基坑内外水位的实际变化。（3）根据抽水试验，并依据不同挖土的工况条件，细化承压水抽水运行步骤，制定挖土工况与承压水抽水运行方案。（4）通过群井抽水试验，检验基坑周围排水系统排水能力。（5）通过减压井回水试验，确定基坑减压降水最长断电时间。（6）通过基坑抽水试验，定性检验地连墙是否存在渗漏。（7）通过基坑抽水试验，定性检验各地层之间是否存在越流补给关系。2、试验原理简述步骤（1）启动基坑内所有疏干井，持续抽水至单井出水量相对稳定，继续抽水35天。同步观测记录单井出水量、坑内减压井水位变化、坑外观测井水位变化。此步抽水试验目的旨在通过降水检验基坑开挖面以上地连墙是否存在渗漏，同时进一步验证第一微承压含水层和第二微承压含水层之间的水力联系。第三节 基坑降水、排水与土方开挖 3.1基坑降水、排水步骤（2）启动基坑内单口减压井，持续抽水至单井出水量相对稳定后继续抽水1天。同步观测坑内观测井和坑外观测井。试验目的：检验减压井单井出水量和影响半径；检验地连墙在抽水井目标抽水层位置是否存在渗漏；检墙抽水井目标抽水层是否与其他含水层存在跃层补给确定基坑启动减压井后最长断电时间。步骤（3）同时启动坑内所有疏干井和减压井，按照基坑开挖至坑底所需最大单井出水量进行水泵配置。试验目的：检验基坑开挖降水按最大负荷运行所需的最大用电负荷；检验基坑按照最大出水能力进行降水，周边排水设施是否满足要求。3.1.4、降水运行管理1）、封井原则减压井停止降水水位恢复试验，若三天内水位上不到底板下面1.0m，减压井内抽干压浆封井。若三天内水位恢复到底板底平面，减压井预留，与设计研究封井措施和时间。减压井封闭前应请设计单位验算基础及结构抗浮力，降水结束前将向设计、监理及建设方递交封井报告和申请。降水整体结束由总包单位开具停止降水的通知书。第三节 基坑降水、排水与土方开挖 3.1基坑降水、排水2）、封井范围基坑降水井有两种类型：即减压井和疏干井。疏干井可随开挖进度和深度将井管割除或拔除，在挖至坑底后，停止抽水，待一段时间后疏干井水位没有回复或恢复相对较慢，此类井可以在施做垫层时一并灌注混凝土或粘土实施封井。如果部分疏干井在停止抽水后水位恢复相对较快，可将此部分疏干井预留，待大底板施工完成后参照减压井方法封井。疏干井原则上是在基坑开挖至坑底后便实施时封井，也可以按照1000m2预留一口疏干井作为结构上的卸压孔使用，预留疏干井应根据现场实际情况，最后一口疏干井封井一般在底板浇筑完成，强度达到85%即可实施封井，疏干井封井无需进行抗浮验算。3.1.5、基坑排水注意事项（1）集水明排可采用排水沟和集水井排水。（2）排水沟、集水井截面根据排水量确定，抽水设备可根据排水量大小及基坑深度确定第三节 基坑降水、排水与土方开挖 3.1基坑降水、排水3.2、基坑土方开挖、基坑土方开挖3.2.1、基坑开挖前的准备工作（1）深基坑开挖前应完成条件验收工作，并报市安监总队备案，缴纳深基坑风险保证金、文明施工措施费。（2）完成基坑施工方案的评审、论证工作。（3）开挖前应对存在质量缺陷的围护结构进行补强处理。（4）探查基坑内是否存在地质探孔，对存在的地质探孔进行补强处理。（5）基坑开挖前应根据支护结构特点并结合周边环境、工程地质、水文地质条件等进行风险因素分析，制定相应的应急预案及应对措施，并按应急预案落实材料、机械、设备等物资并进行应急演练和加强巡视与监测。3.2.2、基坑开挖的一般规定与注意事项（1）按照“分层、分段、分块、对称、平衡、限时”，“先撑后挖”的方法确定开挖顺序。（2）施工道路布置、材料堆放、挖土顺序、挖土方法等应减少对周边环境、支护结构、工程桩的不利影响。（3）基坑开挖应采用全面分层开挖或台阶式分层开挖的方式，分层厚度不应大于4米，开挖过程中的临时边坡坡度不宜大于1:1.5。（4）每层开挖前，应进行探挖。对关键工序的工作时间进行严格控制，以保证土体卸载后无支护暴露时间不大于12小时。（5）机械挖土时，坑底以上200mm至300mm范围内的土方应采用人工修底的方式挖除，放坡开挖的基坑边坡应采用人工修坡方式挖除，严禁超挖。（6）临近基坑边的局部深坑宜在大面积垫层完成后开挖。（7）机械挖土应避免对工程桩产生不利影响，挖土机械不得直接在工程桩顶部行走，挖土机械严禁碰撞工程桩、围护墙、支撑、立柱和立柱桩、降水井管、监测设施等，其周边200mm至300mm范围内的土方应采用人工挖除剔凿。（8）工程桩应随土方开挖分层凿除设计标高以上部分；工程桩顶处理宜在垫层浇筑完毕后进行。（9）当基坑较大且深浅不同时，应先进行浅区部分的开挖，待浅区部分达到稳定安全部位后再进行深区部分开挖。当两个基坑相邻时，应先进行深坑的挖槽作业，待其达到稳定安全部位后，再进行浅基坑的施工。当基坑两侧土压力差较大时，应对土压力较大的一侧进行卸载。（10）基坑周边禁止长时间存放渣土以及其他载重大的物资设备。3.2.3、基坑开挖方式、基坑开挖方式（1）岛式土方开挖。（2）盆式土方开挖。（3）狭长型基坑纵向分层分段开挖 狭长型基坑可采用纵向分层分段开挖方式斜面应设置多级边坡，分段长度宜为3米至8米，分层厚度宜为3米至4米。纵向斜面边坡总坡度不应大于1:3.0，各级边坡坡度不应大于1:1.5，各级边坡平台宽度不应小于3.0米；多级边坡超过二级应设置加宽平台，加宽平台宽度不应小于9.0米，加宽平台之间的土方边坡不应超过二级，纵向斜面边坡长时间暴露时宜采取护坡措施。每层每段开挖和支撑形成的时间应符合设计要求。纵向斜面分层分段开挖至坑底时，应按照设计要求和基础底板施工缝设置要求及时进行垫层和基础底板浇筑，基础底板分段浇筑的长度不宜大于25米，基坑暴露长度不宜大于50米。狭长形基坑一般采用放坡开挖，可采用一端向另一端开挖的方法，也可采用从中间向两端开挖的方法。第一道支撑采用钢筋混凝土支撑时，钢筋混凝土支撑底以上的土方可采用不分段连续开挖的方法，其余土方可采用纵向斜面分层分段开挖的方法。若基坑较深，底部土方可采用小挖掘机配合吊车或天车的方式出土。3.2.4、支护结构施工、支护结构施工1）混凝土支撑施工要求2）混凝土支撑施工实例混凝土垫层施工图片混凝土垫层施工图片3）混凝土支撑底层主筋施工混凝土支撑主筋采用直螺纹套筒连接混凝土支撑主筋采用直螺纹套筒连接4）混凝土支撑部分箍筋及侧面主筋施工箍筋及侧向箍筋及侧向 主筋施工主筋施工5）混凝土支撑剩余箍筋施工箍筋施工图片箍筋施工图片6）混凝土支撑模板施工混凝土模板采用竹胶板，模板楞木采用混凝土模板采用竹胶板，模板楞木采用4道道10*10cm的方木的方木7）混凝土支撑模板对拉螺栓采用直径为16mm的对拉螺栓，支撑共采用上下两道对拉螺栓，步距为50cm。注意：在模板施工完成后提前预埋隔离管。对拉螺栓及十字扣件图片对拉螺栓及十字扣件图片8）斜向支撑布置在两道支撑之间，采用两道支撑顶底交叉支护，步距为1m。斜撑支护施工图片斜撑支护施工图片（1）钢支撑安装前宜在地面进行预拼装。并在拼装前检查活络头、支撑配件完好。（2）钢围檩与围护墙体之间的空隙应采用混凝土、砂浆或钢垫板填充密实。（3）采用无围檩的钢支撑系统时，钢支撑与围护墙体的连接应可靠牢固。（4）支撑安装完毕后，及时检查各节点的连接状况，符合要求后方可施加预应力。（5）预加轴力应均匀、对称、分级施加。预加轴力一般为设计轴力的30%80%，施工时按照设计要求进行。（6）预加轴力施加过程中应检查支撑连接节点，必要时对支撑节点用箍筋进行加固，预应力施加完毕后应在额定压力稳定后予以锁定。（7）主撑端部的八字撑应在主撑预应力施加完毕后安装。（8）钢