一种基坑围护及土方开挖的施工方法与流程

1.本发明涉及基坑施工技术领域，具体涉及一种基坑围护及土方开挖的施工方法。


背景技术：

2.在基坑开挖过程中，为了防止或者减少基坑的塌方，通常会在基坑的四周制作围护结构，拉森钢板桩是常用的基坑围护材料，通过将多块拉森钢板打入土层中进行基坑边缘的围护，拉森钢板桩在基坑周壁形成闭合的形状，且相邻的两块拉森钢板桩之间互相插接配合。
3.随着城市建设的发展，地下空间的利用越来越重要，深基坑的开挖和围护也变成了重中之重。由于拉森钢板桩具有一定的柔性，纯粹的拉森钢板桩的基坑围护结构无法满足基坑支护的强度要求，会出现拉森钢板桩弯曲甚至破坏的情况。
4.在上述施工条件的要求下，pc工法因运而生。pc工法是钢管桩和拉森钢板桩的结合，它具有更强的支撑强度和稳定性。将拉森钢板桩两侧的连接件切割下来，并将连接件焊接于钢管桩的两侧形成锁扣，将钢管桩和拉森钢板桩依次打入土层中，同时钢管桩上的锁扣与拉森钢板桩上的连接件插接配合。
5.中国专利号cn108612111a公开了一种钢管桩和基坑围护结构及基坑围护结构的施工方法，法包括如下步骤：s1，钢管桩打入到土层中；钢管桩包括桩体和锁扣，两个锁扣位于钢管桩截面的同一直径上；锁扣上增设有冲水管；在将钢管桩打入土层的过程中通过冲水管往土层中冲高压水；s2，将拉森钢板桩的连接件与锁扣以插接的方式对齐，并将拉森钢板桩打入土层中；拉森钢板桩进入土层的深度小于钢管桩进入土层的深度；s3，按照上述方法依次打入一根钢管桩和1-2根拉森钢板桩形成闭合的围护单元，每个围护单元在端部互相连接形成基坑围护结构。
6.上述公开的这种基坑围护结构单纯采用pc工法的方式进行施工，而在pc工法的施工过程中易出现垂直度偏差、桩顶标高偏差、等易渗漏水的问题，存在一定的安全隐患。


技术实现要素：

7.本发明是为了克服上述现有技术中的缺陷，提供一种安全可靠，效率高效，结构稳定的基坑围护及土方开挖的施工方法。
8.为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种基坑围护及土方开挖的施工方法，包括以下步骤：步骤a:施工图纸设计及图纸会审，对实地所需挖坑地区进行图纸设计，并对设计好的图纸进行审核。
9.步骤b：施工现场准备，平整场地及设计标高，并对施工现场和现场道路进行布置，设置场地出入口、车辆清洗点、场地硬化、场地排水点、钢筋笼加工平台和钢筋料场。
10.步骤c:设置支撑围护，采用pc工法组合桩和混凝土型钢组合，包括四周支护体系、坑内加固、角撑结构、对称结构和立柱结构。
11.步骤d：设置排水措施，设置排水沟和集水井，并在基坑内设置管井自流降水井。
12.步骤e：进行土方开挖，土方开挖施工流程依次包括侧边坡开挖、边坡护拨处理、压顶梁及内支撑施工、施工运输通道修筑、土方开挖分段挖开至垫层底、剩余边坡护坡处理、基坑和沟槽的人工修土和零星边坡处理。
13.步骤f:浇筑垫层、底板和传力带，坑底垫层浇筑至基坑坡脚，浇捣基础底板混凝土时，同时施工传力带。
14.步骤g：拆除支撑，依次拆除角撑结构、对称结构和坑内加固。
15.步骤h：完成地下室结构施工，将步骤f中的底板作为地下室底板，且根据图纸设置地下室外墙和地下室顶板。
16.步骤i：土方回填，地下室顶板施工完后应及时将外墙与四周支护体系之间用素土回填密实；在基坑底部回填土方或堆放砂包，并在坑底进行注浆操作，坑外加插错管并注浆加固；步骤j：pc工法组合桩，采用振动锤拔桩的方式进行拔桩操作。
17.步骤k：拔桩后注浆，对拔桩后存在的孔隙进行回填处理，采用粘土或砂石，同时采用压密注浆处理。
18.作为本发明的一种优选方案，所述步骤b中的出入口处设有栈道，栈道采用预应力混凝土管桩加固地基土。
19.作为本发明的一种优选方案，所述步骤b在平整场地过程中包括设置放坡面，放坡面的施工依次包括定位放线、边坡外挖、边坡修整、钢筋锚入、钢丝挂网、喷射第一层混凝土护面、铺设钢筋网片、喷射第二层混凝土护面和养护。
20.作为本发明的一种优选方案，所述步骤c中的pc工法组合桩包括钢管桩和连接于相邻钢管桩之间的拉森钢板，且钢管桩顶部设有冠梁，冠梁与钢管桩之间设有底模。
21.作为本发明的一种优选方案，所述步骤e中的土方开挖分段挖开至垫层底包括第一次土方开挖和第二次土方开挖，在第一次土方开挖前需满足四周支护体系的结构强度达到80%。
22.作为本发明的一种优选方案，所述步骤e的土方开挖过程中，将基坑分为对应的a区和b区，并同时对a区和b区进行开挖施工。
23.作为本发明的一种优选方案，在a区和b区内根据挖土方向和挖土道路设置分别设置主挖土道路和次挖土道路，次挖土道路为与主挖土道路相连通的分支道路，次挖土道路向主挖土道路运输，且次挖土道路向中心主挖土道路挖退，最后主挖土道路边退边挖，将道路挖除，采用斜向分层开挖的形式进行开挖，呈台阶状由低到高。
24.作为本发明的一种优选方案，所述步骤e边坡护坡处理中采用喷砼护坡。
25.作为本发明的一种优选方案，所述步骤f中垫层为混凝土垫层或木模。
26.作为本发明的一种优选方案，基坑开挖及地下室施工过程中，对围护结构及周围环境全面监测，信息化施工，监测内容包括：围护墙顶水平位移、沉降观测；围护墙深层侧向变形、深层土体侧向位移观测；支撑轴力观测；地下管线水平位移、沉降观测；邻近建(构)筑物的水平位穆、沉降及裂缝观测；坑外地表沉降、道路裂缝观测。
27.与现有技术相比，本发明的有益效果是：注重围护施工质量的同时，采用合理可靠的坑内地基加固措施，且及时抽去基坑积水，使得整体挖坑过程中，基坑具有更好的稳定
性，同时开挖由上而下分段分层、依次进行，合理控制坡度，避免切割坡脚防治边坡失稳，具有更好的安全性。
附图说明
28.图1是本发明的流程示意图；图2是pc工法组合桩和混凝土型钢组合的安装示意图；图3是基坑的土方开挖道路图；图4是基坑的划分示意图；图5是土方开挖示意图；图6是pc工法组合桩的正视图；图7是图6中a-a面的剖视图；附图标记：四周支护体系1，角撑结构2，对称结构3，坑内加固4，主挖土道路5，次挖土道路6，第一次土方开挖7，第二次土方开挖8，排水沟9，管井自流降水井10，钢管桩11，冠梁12，拉森钢板13。
具体实施方式
29.下面结合附图对本发明实施例作详细说明。
30.如图1-7所示，一种基坑围护及土方开挖的施工方法，包括以下步骤：步骤a:施工图纸设计及图纸会审，对实地所需挖坑地区进行图纸设计，并对设计好的图纸进行审核。
31.步骤b：施工现场准备，平整场地及设计标高，并对施工现场和现场道路进行布置，设置场地出入口、车辆清洗点、场地硬化、场地排水点、钢筋笼加工平台和钢筋料场。
32.出入口处设有栈道，栈道采用预应力混凝土管桩加固地基土，出入口设置于基坑的相对两侧，为防止大量车辆频繁出入损坏市政道路及周围管线，在门口铺设厚度200mm左右的c20混凝土并铺设钢板保护，并在出入口设置指示牌和告示牌等，保证车辆人员进出平安。
33.在基坑边设置环通道路，场内施工道路通过浇筑混凝土的重车道，路边设置排水沟，保证场区内排水畅通，钢筋笼加工平台和钢筋料场浇筑200厚c20混凝土硬化。
34.在平整场地过程中包括设置放坡面，放坡面的施工依次包括定位放线、边坡外挖、边坡修整、钢筋锚入、钢丝挂网、喷射第一层混凝土护面、铺设钢筋网片、喷射第二层混凝土护面和养护。
35.基坑挖土时，放坡部分采用机械修整坡面，挖完土后，再人工用铲子将表面土铲平，施工前进行测量放样，施工时用样板控制，并经常验证，以保证线型顺适，坡面平整，平整度允许偏差
±
20mm。
36.钢丝挂网前，先在坡面上沿垂直坡面方向插入φ14的钢筋，间距1500mm，长度1000mm，铺设钢筋网所用钢筋为双向网片，横向加强钢筋之间的连接及各施工段之间钢筋网片的连接均采用焊接，钢筋应随坡面铺设，钢筋压在紧锁装置下面，并与紧锁钢筋焊成一体，边壁上的钢筋网延伸至地表，其长度不宜小于0.3米。
37.喷射作业分段分片面依次进行，同一分段内喷射顺序自上而下，喷射时，喷头与受
喷面垂直，距离为0.6-1.0m，喷射混凝土标号为c20，喷射厚度为8cm，分两次喷射，每遍4cm厚，喷射后要保持混凝土表面平整、光泽、无干斑及滑移流淌现象。
38.在挖坡过程中，先检查边坡的稳定性，再清除边坡中的松土、危土，且在机械开挖后应辅以修整坡面使坡面平整，清除坡面上的尘土，挂钢丝网时要确保有保护层，为防止土体崩解，钢筋骨架施工完毕后必须立即挂网喷砼，为控制砼的厚度，喷射砼前可在边坡中钉长200mmф8@3000
×
3000mm钢筋作为控制砼保护厚度标志，钢筋保护层标志安装完后，用自来水将坡面冲刷干净，湿润土层表面，使砼与土层良好的粘结在一起。
39.步骤c:设置支撑围护，采用pc工法组合桩和混凝土型钢组合，包括四周支护体系1、坑内加固4、角撑结构2、对称结构3和立柱结构。
40.pc工法组合桩包括钢管桩11和连接于相邻钢管桩11之间的拉森钢板13，且钢管桩11顶部设有冠梁12，冠梁12与钢管桩11之间设有底模，冠梁12内设有焊接固定的纵向钢筋，底模可采用混凝土垫层或采用木模，支撑下地基土承载力必须确保浇筑混凝土后支撑不能出现大5mm的沉降和裂缝，采用混凝土垫层作底模时，应有隔离措施(如采用油毛毡等材料予以隔离)，挖土时及时清除。
41.根据钢管桩11的轴线开挖导向沟，在沟槽边设置定位型钢，并在定位型钢上标出钢管桩11和拉森钢板13的插入位置。
42.钢管桩11采用螺旋焊管，且在施工中采用吊机带振锤施打，要确保平整度和垂直度，垂直度偏差不应大于1/250，平面偏差为50mm，钢管桩11必须控制好下沉速度，钢管桩下沉速度一般为1m/min，钢管桩11施工过程中不允许出现扭曲现象，钢管若有接头，应保证接头的抗弯、抗剪及抗拉的等强度，接头应位于开挖面以下3m，且相邻两根钢管桩接头应错开1m以上，钢管桩11施工过程中如遇地下障碍物，应先行清除地下障碍物后用优质粘土回填密实，然后重新进行钢管桩的下沉施工。
43.拉森钢板13采用小企口施工，以达到止水作用，沉桩时，钢管桩11和拉森钢板13交替沉桩，以保证钢管桩11与拉森钢板13企口搭接质量，钢管桩11应均匀控制沉桩速度，一般控制在下沉速度1m/min，在下沉过程中应采用措施保证桩的垂直度，确保水平偏差≤10mm，标高偏差不大于100mm。
44.坑内加固4：采用双轴水泥搅拌桩坑底加固，水泥掺量18%，空搅部分6%，坑内加固4的所在位置进行被动式土体加固角撑结构2：在基坑的角落处设置钢筋混凝土支撑和预应力型钢组合支撑，钢筋混凝土支撑和预应力型钢组合支撑与基坑的相邻两个侧边相连。
45.对称结构3为预应力型钢组合支撑，用于连接基坑宽度方向的两个侧边。
46.立柱结构为h型钢，根据实际需要位置进行竖直设置，立柱结构水平偏差不得大于50，桩径允许偏差为
±
50，充盈系数应≥1.10，孔底沉渣厚度应≤50，立柱结构应一次不间断地完成，成孔完毕至灌注混凝土的时间间隔不应大于24小时，立柱结构上部采用格构式井字形钢构架，缀板与角钢的焊接采用围焊，未注明焊缝高度不小于8mm。
47.立柱结构安装应遵循先主要构件、后次要构件的原则，宜按围檩、立柱、支撑牛腿、托梁、三角传力件和型钢支撑的顺序进行，尽快形成封闭受力体系并施加预应力。
48.步骤d：设置排水措施，设置排水沟9和集水井，并在基坑内设置管井自流降水井10；
步骤e：进行土方开挖，对坑基进行划分，土方开挖施工流程依次包括侧边坡开挖6、边坡护拨处理、压顶梁及内支撑施工、施工运输通道修筑、土方开挖分段挖开至垫层底、剩余边坡护坡处理、基坑和沟槽的人工修土和零星边坡处理。
49.土方开挖分段挖开至垫层底包括第一次土方开挖7和第二次土方开挖8，在第一次土方开挖7前需满足四周支护体系1的结构强度达到80%。
50.第一次土方开挖7包括第一层土方开挖和第二层土方开挖，第一层土方：绝对标高3.50m开挖至绝对标高2.00m，开挖深度为1.50m，第二层土方：绝对标高2.00m开挖至绝对标高0.500m，开挖深度为1.5m。
51.基坑四周边坡土方开挖至第二层时，在基坑四周放坡顶部设置钢管加安全网式临时围挡，并悬挂醒目的安全警示标志，护坡施工完成后，在放坡顶部沿基坑一圈采用砖砌300
×
400排水沟，内用20厚水泥砂浆抹面，并分段设置集水井。
52.第二次土方开挖8包括第一层土方开挖、第二层土方开挖和第三层土方开挖，第一层土方：绝对标高0.50m开挖至绝对标高-1.100m，开挖深度为1.60m，第二层土方：绝对标高-1.100m开挖至绝对标高-1.500m，开挖深度为0.40m，第三层土方：绝对标高-1.500m开挖至绝对标高-2.60m，开挖深度为1.10m。
53.电梯井位置采用1台60型挖机一次开挖；承台、地梁位置采用大挖机开挖，小挖机或人工修整结合，零星土方清理：采用小挖机和人工将零星土方归堆，塔吊配合吊运至坑外。
54.土方开挖过程中，将基坑分为对应的a区和b区，并同时对a区和b区进行开挖施工，在a区和b区内根据挖土方向和挖土道路设置分别设置主挖土道路5和次挖土道路6，次挖土道路6为与主挖土道路5相连通的分支道路，次挖土道路6向主挖土道路5运输，且次挖土道路6向中心主挖土道路5挖退，最后主挖土道路5边退边挖，将道路挖除，采用斜向分层开挖的形式进行开挖，呈台阶状由低到高，边坡护坡处理中采用喷砼护坡。
55.步骤f:浇筑垫层、底板和传力带，坑底垫层浇筑至基坑坡脚，浇捣基础底板混凝土时，同时施工传力带，垫层为混凝土垫层或木模。
56.垫层应做到随挖随捣，挖土到设计标高后，应8小时内浇筑垫层，垫层至围护桩边，无垫层坑底最大暴露面积不得大于200m。
57.定位土方开挖至第一次土方开挖7的标高后，进行凿桩修整，并对该层进行垫层施工、钢筋安装和模板安装，进行隐蔽验收后，进行浇砼和养护达到设计强度80%以上后进行第二次土方开挖8。
58.步骤g：拆除支撑，依次拆除角撑结构2、对称结构3和坑内加固4。
59.支撑拆除利用内部支撑梁作为炮台机的开行通道，拆除采用炮台机结合人工凿碎砼块进行拆除，拆除应由角撑结构2开始，然后对对称结构3进行拆除，从基坑的角部并逐步向基坑内部进行拆除；为防止支撑梁突然塌落造成对结构的破坏，地下室楼板采取密铺二层竹脚手板，拆除分段拆除，将混凝土支撑梁分成2-3米的混凝土段，通过塔吊吊运装车，运出基坑。
60.步骤h：完成地下室结构施工，将步骤f中的底板作为地下室底板，且根据图纸设置地下室外墙和地下室顶板。
61.步骤i：土方回填，地下室顶板施工完后应及时将外墙与四周支护体系1之间用素
土回填密实；在基坑底部回填土方或堆放砂包，并在坑底进行注浆操作，坑外加插错管并注浆加固。
62.步骤j：pc工法组合桩回收，采用振动锤拔桩的方式进行拔桩操作。
63.割除掉焊接在钢管桩11上的支撑钢筋，并修割平整后(在割除钢筋时不得伤及钢管桩母材)，回沙或填土，且让出拔除钢管桩的工作面，即可以开始拔除钢管桩11。
64.利用振动锤产生的强迫振动，扰动土质，破坏钢管桩11周围土的粘聚力以克服拔桩阻力，依靠附加起吊力的作用将钢管桩11拔除。
65.对封闭式钢板桩墙，拔桩起点应离开角桩5根以上。可根据沉柱时的情况确定拔桩起点，必要时也可用跳拔的方法，拔桩的顺序最好与打桩时相反。
66.拔桩时，可先用振动锤将板桩锁口振活以减小土的粘附，然后边振边拔。对较难拔除的板桩可先用柴油锤将桩振下100-300mm，再与振动锤交替振打，为及时回填拔桩后的土孔，当把板桩拔至比基础底板略高时暂停引拔，用摄动锤振动儿分钟，尽量让土孔填实一部分。
67.步骤k：拔桩后注浆，对拔桩后存在的孔隙进行回填处理，采用粘土或砂石，同时采用压密注浆处理。
68.注浆的混凝土充盈系数大于1.05以上，注浆压力控制在0.3~0.5mpa左右，要求维持时间3min以上。
69.基坑开挖及地下室施工过程中，对围护结构及周围环境全面监测，信息化施工，监测内容包括：围护墙顶水平位移、沉降观测；围护墙深层侧向变形、深层土体侧向位移观测；支撑轴力观测；地下管线水平位移、沉降观测；邻近建(构)筑物的水平位穆、沉降及裂缝观测；坑外地表沉降、道路裂缝观测。
70.在出入口位置设置车辆清洗点，且在车辆清洗点处设置过水槽，车辆清洗点冲洗池旁设置沉淀池，沉淀池同时与排水沟9相连通，现场降、排水统一经过沉淀池杂物沉淀后再排入市政管网，车辆清洗时可也利用沉淀池内的水源，两者结合使用即节约用水又能保护环境。
71.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现；因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
72.尽管本文较多地使用了图中附图标记：四周支护体系1，角撑结构2，对称结构3，坑内加固4，主挖土道路5，次挖土道路6，第一次土方开挖7，第二次土方开挖8，排水沟9，管井自流降水井10，钢管桩11，冠梁12，拉森钢板13等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。