3基坑工程施工

中等职业教育建筑工程施工专业规划教材1主编：曹海成李娟单元3基坑工程施工地基与基础工程施工DiJiYuJiChuGongChengShiGong掌握基坑降水与排水的方法、构造要点，理解其工艺要点；2.理解基坑支护的原理及方法；3.理解钢筋混凝土排桩墙、板桩墙的概念、类型、布置形式，掌握钢板桩的施工要点、质量检验方法；4.理解水泥土深层搅拌桩挡墙、土钉墙围护结构的特点、适用范围，掌握其构造要点、施工工艺及工艺措施、质量检验方法；5.掌握基坑支撑体系的分类、布置形式及施工要点、质量检验方法；6.掌握扦探和验槽的方法；7.了解SMW工法原理及施工要点。集水井降水法又称明沟排水法，是在基坑开挖过程中，沿坑底周围或中央开挖排水沟，设置集水井，使水通过排水沟流入集水井，然后用水泵抽走，如图3.1所示。3.1.1集水井降水法施工图3.1集水井降水1—排水沟；2—集水井；3—水泵3.1基坑降水与排水施工—底层吸水管；2—基坑底排水明沟；3—上层吸水管；4—上层排水明沟；5—抽水机；6—降水曲线3.1基坑降水与排水施工当基坑深度较大、地下水位较高以及多层土壤中上部有透水性比较强的土壤，或上、下层虽为相同的均匀土壤，但上部地下水较旺时，可采用如图3.2所示分层明沟排水法，即在基坑边坡上设置2～3层明沟，分层排除上部土壤中的地下水，以避免土层地下水冲刷土壤边坡造成塌方，同时可减少边坡高度和水泵的扬程。但分层明沟排水法的缺点是挖土面积增大，土方量增加。3.1基坑降水与排水施工排水沟和集水井的设置排水沟和集水井应设置在地下水流的上游，且应在基础范围以外，距基础边线不得小于0.4m。根据地下水量、基坑平面形状及水泵抽水能力，每隔20～40m设置一个集水井。集水井的直径或宽度一般为0.7～0.8m，其深度随着挖土的加深而加深，要始终低于挖土面0.8～1.0m。排水沟深度一般为0.4～0.6m，底宽不小于0.3m，纵向排水坡度不小于3‰。3.1基坑降水与排水施工排水沟和集水井的施工施工时，排水沟底应始终保持比挖土面低0.3～0.5m，集水井底应比排水沟底低0.5m以上，随着基坑开挖逐步加深，沟底和井底均应保持这一高度差。当基坑挖至设计标高后，井底应低于坑底1～2m，并铺设0.3m碎石滤水层，水泵抽水龙头应包以滤网，以免在抽水时将泥砂抽出，并防止井底的土被搅动。坑壁可用竹、木或砌筑等简易方法加固。抽水工作应连续进行，保证地下水位始终低于基坑底0.5m，直至基础施工完毕。3.1基坑降水与排水施工井点降水法的作用井点降水法就是在基坑开挖前，预先在基坑四周埋设一定数量的滤水管(井)，利用真空原理，通过抽水泵不断抽出地下水，使地下水位降低到坑底以下，从根本上解决地下水涌入坑内的问题[图3.3(a)]。同时，井点降水尚可防止边坡由于受地下水流的冲刷而引起的塌方[图3.3(b)]，使坑底的土层消除地下水位差引起的压力，防止坑底土的上冒[图3.3(c)]。由于没有了水压，可使支护结构减少水平荷载[图3.3(d)]。由于没有地下水的渗流，也可消除流砂现象[图3.3(e)]，降低地下水位后，由于土体固结，还能使土层密实，增加地基土的承载能力。3.1.2井点降水法施工3.1基坑降水与排水施工井点降水的作用（a）防止涌水；（b）使边坡稳定；(c)防止土的上冒；(d)减少横向荷载；（e）防止流砂3.1基坑降水与排水施工井点降水的方法井点降水法常用的有轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点、深井井点等。轻型井点降水是沿基坑四周每隔一定间距布设井点管，井点管底部设置滤水管插入透水层，上端通过连接弯管与集水总管连接，然后通过真空泵等抽水设备将地下水从管内抽出，以降低地下水位，如图3.4所示。3.1基坑降水与排水施工喷射井点降水是在井点管内部装设特制的喷射器，用高压水泵或空气压缩机通过井点管中的内管向喷射器输入高压水(喷水井点)或压缩空气(喷气井点)，形成水气射流，将地下水经井点外管与内管之间的间隙抽出排走。3.1基坑降水与排水施工电渗井点降水是在渗透系数很小的饱和黏性土或淤泥、淤泥质土层中，利用黏性土中的电渗现象和电泳特性，以轻型井点或喷射井点作为阴极，以钢管或钢筋作为阳极，埋设在井点管环圈内侧，当通电后使黏性土空隙中的水流动加快，起到一定的疏干作用，从而使软土地基排水效率提高的一种降水方法。3.1基坑降水与排水施工管井井点降水是沿基坑每隔一定距离设置一个管井，每个管井单独用一台水泵不断抽水来降低地下水位。深井井点降水是在深基坑的周围埋置深于基底的井管，使地下水通过设置在井管内的潜水电泵将地下水抽出，使地下水位低于基坑底。3.1基坑降水与排水施工—井点管；2—滤管；3—总管；4—弯联管；5—水泵房；6—原有地下水位线；7—降低后地下水位线3.1基坑降水与排水施工井点类型土层渗透系数(m·d）降低水位深度(m)单层轻型井点双层轻型井点喷射井点电渗井点管井井点深井井点0.1～500.1～500.1～50.120～20010～2503～66～128～20根据选用的井点确定3～515表3.1各种井点的适用范围3.1基坑降水与排水施工轻型井点的组成(1)轻型井点的组成轻型井点设备由管路系统和抽水设备组成。管路系统包括滤管、井点管、弯联管及总管等。抽水设备主要由真空泵、离心泵和集水箱等组成，一般都有固定型号，可根据需要选用。3.1基坑降水与排水施工(2)井点布置轻型井点降水系统的布置，应根据基坑的平面形状与大小、土质、地下水位高低与流向、降水深度等要求而定。①平面布置当基坑或沟槽宽度小于6m，降水深度小于5m时，可用单排线状布置井点，如图3.5所示，井点管布置在地下水流上游一侧；当基坑或基槽的宽度大于6m，或土质不良、渗透系数较大时，则宜采用双排线状布置井点，布置在基坑或基槽的两侧；当基坑或基槽的面积较大时，宜采用环状井点布置，如图3.6所示。3.1基坑降水与排水施工单排线状井点布置(a)平面布置；(b)高程布置1—总管；2—井点管；3—抽水设备3.1基坑降水与排水施工环状井点布置(a)平面布置；(b)高程布置1—总管；2—井点管；3—抽水设备3.1基坑降水与排水施工②高程布置井点管的埋置深度，主要考虑降水效果能够使基础施工的整个过程中，地下水位始终保持在基坑底以下不小于0.5m的位置，并且必须将滤水管埋入含水层内，同时还要考虑井点管要露出地面0.2m，如图3.6（b）所示。井点管的埋置深度可按下式计算：H≥H1+h+iL式中H--井点管埋深(m)；H1--总管埋设面至基坑底的距离(m)；h--基坑底至降低后的地下水位线的距离(m)；i--水力坡度，环状井点为1/10，单排井点为1/4～1/5，双排井点为1/7；L--井点管至基坑中心的水平距离，如图3.6（b）所示。3.1基坑降水与排水施工（3）轻型井点的施工工艺①井点管埋设程序放线定位→铺设总管→冲孔→安装井点管、填砂砾滤料、上部填黏土密封→用弯联管将井点管与总管接通→安装集水箱和排水管→开动真空泵排气，再开动离心水泵抽水→测量观测井中地下水位变化。②井点管埋设井点管埋设一般采用水冲法，包括冲孔和埋管两个过程。③连接集水总管3.1基坑降水与排水施工（4）井点管系统运行井点管系统运行，应保证连续抽水，并准备双电源，一旦停电，立即进行发电，否则可能造成基坑大面积坍塌。在降水过程中，要派专人观测水的流量，对井点系统进行维护观察。正常出水规律为“先大后小，先浑后清”。如不出水，或水一直较浑，或出水先清后又浑浊等情况，应立即检查纠正。真空度是判断井点系统良好与否的尺度，一般真空度应不低于553～667kPa；如真空度不够，通常是因为管路漏气，应及时修好。井点管淤塞，可通过听管内水流声、手扶管壁感到振动、手摸管子时较热等简便方法进行检查；如井点管淤塞太多，严重影响降水效果时，应逐个用高压水反冲洗井点管或拔除后重新埋设。一般抽水3～5d后水位降落漏斗基本趋于稳定。3.1基坑降水与排水施工（5）井点管拆除地下建（构）筑物竣工并进行回填土后，方可拆除井点系统。井点管拆除一般多借助于倒链、起重机等，所留孔洞用土或砂填塞；对地基有防渗要求时，地面以下2m应用黏土填实。（6）沉降观测井点降水时，应对水位降低区域内的建筑物进行沉降观测。发现沉陷或水平位移过大时，应及时采取防护技术措施。3.1基坑降水与排水施工深基坑支护结构包括承受水、土压力的围护墙（桩）结构体系和支撑（或土层锚杆）体系。封闭的支撑体系（或土层锚杆）和围护体系组成一个整体，共同承受土体的约束及荷载的作用。其中围护墙（桩）主要有排桩墙、水泥土桩墙、土钉墙、地下连续墙等；支撑体系类型，按材料分有钢管支撑、型钢支撑、钢筋混凝土支撑等，按布置形式分为水平支撑体系和竖向、斜向支撑体系。3.2基坑支护施工排桩墙支护结构是指钢筋混凝土预制桩和灌注桩、板桩（可采用钢板桩、预制钢筋混凝土板桩）等类型桩，以一定的排列方式组成的基坑支护结构。按受力特点又可分为悬臂式、拉锚式和内撑式。3.2.1排桩墙施工3.2基坑支护施工钢筋混凝土排桩墙钢筋混凝土排桩支护结构常采用灌注桩，具有施工无噪声、无振动、无挤土、刚度大、抗弯能力强、变形较小等特点，应用范围较广。多用于基坑侧面安全等级为一级、二级、三级，基坑深7～15m的工程。在土质较好地区已有8～9m的悬臂桩，软土地区多加设内支撑（或锚杆）。常用的布置排列形式有：(1)柱列式排桩支护（如图3.7（a））。(2)连续排桩支护(如图3.7(b、c))。(3)组合式排桩支护(如图3.7(d))。3.2基坑支护施工板桩墙板桩墙支护结构中，常采用的类型有预制钢筋混凝土板桩和钢板桩。预制钢筋混凝土板桩常用矩形槽榫结合形式，如图3.8所示。图3.8钢筋混凝土板桩3.2基坑支护施工常用钢板桩的类型有型钢桩加挡板、槽钢钢板桩和热轧锁口钢板桩。型钢桩加挡板的围护结构由工字钢（或H型钢）桩和横挡板组成，再加上围檩、支撑等形成支护体系，如图3.9所示。图3.9型钢加横挡板支护结构平、侧面图3.2基坑支护施工槽钢钢板桩是一种简