1、桩墙合一技术的应用研究Study on the Application of the Technology of Pile Wall Combination摘 要随着我国经济的快速发展，由于各地区的地质条件不同,因此基坑工程具有很强的区域性和很强的个体性。基坑工程的区域性和个体性的特点,为基坑围护设计的研究提供了较大的空间,研究相应的基坑稳定性,支护结构的内力及变形,周围地层的位移对周围建筑物和地下管线的影响及保护的计算分析,以便采取经济实用的基坑支护方案,具有重要的理论意义和实际意义。从围护结构、基坑降水、基坑开挖、钢支撑与应急措施等四大方面介绍了深基坑安全施工的关键技术。本文利用现代安全理
2、论和安全评价分析工具以及笔者的实践，以天津市某酒店项目为例,介绍了狭窄场地高层建筑深基坑综合运用砼护壁桩、锚杆、桩墙合一等支护方法的情况及使用效果,分析论证了深基坑桩墙合一施工工艺的可靠性,并针对工程中遇见的问题提出具有针对性的风险控制措施。关键词：深基坑；桩墙合一；地下连续墙；基坑支护abstractAbstractWith the rapid development of our country economy, the foundation pit engineering has very strong regional and individual character because
3、of the different geological conditions. The characteristics of the regional and individual characteristics of foundation pit engineering provide a large space for the study of the foundation pit enclosure design. The research on the stability of foundation pit, the internal force and deformation of
4、supporting structure, the influence of surrounding strata displacement to the surrounding buildings and underground pipelines, so as to take economic and practical foundation pit supporting scheme, has important theoretical and practical significance. The key technology of deep foundation pit constr
5、uction is introduced from four aspects, such as the structure of the building, the precipitation of foundation pit, the excavation of foundation pit, the support of steel and the emergency measures.The modern safety theory and evaluation analysis tools and the authors practice, in Shijiazhuang, a ho
6、tel project as an example, introduces the integrated use of narrow ground of deep excavation of high-rise building concrete retaining pile and anchor pile wall combined with a supporting method and using effect, analysis and appraisal of the deep foundation pit pile and wall construction technology
7、of reliability, and put forward control measures for risk in view of the problems encountered in engineering.Key words: deep foundation pit, pile wall, underground continuous wall, foundation pit support目 录-目 录第一章 绪 论 .11.1 问题的提出与研究意义 11.2 国内外深基坑支护技术研究现状 11.2.1 国外深基坑支护技术情况 .21.2.2 国内深基坑情况 .41.2.3 支护
8、的类型 .41.2.4 支护施工存在的不足 .51.2.5 目前监测现状 .61.3 研究的内容、方法及技术路线 9第二章 深基坑施工技术应用研究 .102.1 工程概况 .102.2 地下连续墙施工设计 102.2.1 接头选用 102.2.2 槽段的合理划分 .112.3 高低墙转换锁口管设置： 112.3.1 刷壁 .122.3.2 成槽垂直度控制 .122.3.3 夹泥、夹渣地连墙全面排查 .122.4 深基坑降水设计与施工技术 132.4.1 降水目的 .132.4.2 降水井的布设 .132.4.3 降水井施工 .142.4.4 降压井施工 .142.4.5 降水运行 .142.4
9、.6 井管降水技术保证措施 .142.4.7 明水排放 .152.4.8 降水井的封闭 .162.5 深基坑周围建筑物的保护对策研究 162.5.1 铁三院办公楼几个特点 .162.5.2 该场地水文地质条件 .172.5.3 影响建筑物沉降因素分析 .172.5.4 降水施工对策 .172.5.5 土方开挖施工对策 .182.5.6 钢支撑施工及要点 .20目 录-I-2.5.7 加快主体结构施工速度，减小建筑物累计沉降和不均匀沉降 .242.6 超深基坑施工对策 .252.6.1 难点分析 .252.6.2 分层降压，减小设计降深 .262.6.3 坑外降压，降低施工风险 .262.6.4
10、 地下三层混凝土支撑的采用 .272.7 地连墙缺陷修补技术研究 272.7.1 地连墙槽段塌方处理 .282.7.2 地连墙露筋处理 .282.7.3 地连墙孔洞处理 .282.7.4 地下连续墙缝（洞）轻微管涌处理 .282.7.5 地下连续墙缝（洞）严重管涌处理 .292.8 本章小结 30第三章 深基坑施工工程监测技术研究 .- 31 -3.1 基坑周边道路及地表沉降监测 .- 31 -3.2 地下管线变形监测 .- 31 -3.3 周边建筑物沉降及倾斜监测 .- 32 -3.3.1 周边建筑物沉降 - 33 -3.3.2 周边建筑物倾斜监测： - 33 -3.4 围护结构位移监测 .
11、- 34 -3.4.1 墙顶水平位移监测 - 34 -3.4.2 围护结构墙体位移监测 - 34 -3.5 基底回弹监测 .- 35 -3.6 钢支撑应力监测 .- 35 -3.7 地下水位监测 .- 36 -3.8 基坑监测情况 .- 36 -3.8.1 监测频率 - 36 -3.8.2 监测控制标准及报警值 - 37 -3.8.3 施工监测情况 - 38 -通过以上各项数据的具体变化数值曲线，可以看出基坑施工过程处于安全可控的状态，变化曲线无突变的情况出现，监测为安全施工提供了必要的保障。 .- 40 -3.9 本章小结 .- 40 -第四章 结论与展望 .- 41 -4.1 结论 .-
12、41 -4.2 展望 .- 41 -参 考 文 献 .- 43 -致 谢 .- 45 -个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文 .- 46 -目 录-II-第一章 绪 论1.1 问题的提出与研究意义随着我国国民经济的高速发展,城市空间日趋紧张，三维城市空间己开始作为一种时代潮流发展的趋势。首先，对地下空间的开采和使用是未来发展的趋势。其次，20 世纪 80 年代以来,高层建筑的数量和高度都不断增加。随着建筑高度的增加，根据构造及使用要求，基础埋深也随之不断增大，从而产生了大量的深基坑工程。尤其是进入 90 年代后，大中城市地价不断上涨，空间利用率随之提高，出现了众多的超高层建筑，使深基坑
13、工程向大深度和大规模方向发展，而且大量地下空间的开挖部位处于建筑群密集的地区，几乎没有什么土建工程比在建筑物旁进行顺利开挖更难了,这一切都使深基坑开挖与支护的难度日益增大。但是，和一般的岩土工程不同，城市地下岩土工程埋深相对较浅，在进行开挖时，容易对地表的建筑、地下管线等造成较大的影响。城市地下岩土工程的地质条件复杂，特别是对于沿海沿河城市，由于地下水位较浅，开挖难度更大。所以，在这一领域中还有很多特殊问题亟待解决。1.2 国内外深基坑支护技术研究现状国外从上世纪 30 年代开始便进行了基坑工程的研究，到上世纪 70 年代，许多国家对基坑开挖方面制定了相关规范。而相对于我国来说，我国这一领域的
14、起步比国外晚很多，在上世纪 80 年代前，国内的地下工程建筑是为数不多的高层建筑的地下室，且多为一层，基坑深度在 4m 以内，所以一般采取放坡开挖的方法就能够解决问题。从大量的基坑工程开始出现自 20 世纪 80 年代初。从 20 世纪 80 年代起，高层建筑开始大规模兴建，同时，地下室的深度也在不断增加，开始逐渐出现了两层地下室。两层地下室的开挖深度能够达到目 录-III-8m 左右，部分能够超过 10m。进入 20 世纪 90 年代后，我国国民经济持续高速增长，在经济增长的刺激下，我国在工程建设领域也取得了很大的发展。建筑不但不断向上进行延伸，而且向地下也不断延伸，各地涌现出了很多大型的地
15、下商城、地铁车站等公共设施，基坑的开挖深度也都超出了 10m，而且多层地下室的埋置深度也越来越深。因此，关于基坑工程的要求进一步提高，随着地铁、地下商场等大量地下工程的建设，尤其是这些年来的工程经验，使城市地下空间的开挖技术有了很大的发展。城市地下空间的开挖技术中有的技术水平已经跻身世界前列，对建筑科学技术、施工技术、机械技术的发展进步以及建筑材料的更新都起到了促进作用。为了进一步使建筑物的稳定性得到保证，建筑基础都需要满足地下埋深嵌固的要求。由此也带来了许许多多新的问题，这些问题为建筑施工尤其是城市中心区的建筑施工带来了非常大的阻碍。1.2.1 国外深基坑支护技术情况在国外，已经有很多国家进
16、行了关于指导基坑开挖与支护设计和施工的法规的制定。这些开挖技术的新进展主要包括：（1）机械化贯穿始终。机械化贯穿于护坡、土方开挖、结构施工等过程中，包括进行拱架安装、进行混凝土喷射、配制及处理泥浆等。与此同时，利用计算机技术实现全过程监控，以达到保证施工安全、施工效率和提高工程施工质量的目的。（2）盾构法发展迅速。近三十多年内，美国、英国、法国、日本等国家大量采用盾构施工技术，日本生产盾构多用于地铁、公路、铁路以及管网施工中，具体有双联、三联、四联盾构，可以完成三跨地铁车站，开挖宽度能够达到 17m。（3）微型盾构和非开挖技术的广泛应用。这两项技术通常在各种直径的雨水、污水、自来水管道和电缆管
17、道的建设有所应用。微型盾构指的是直径不超过 2m 的盾构。刀盘掘进，遥控和卫星定位进行方向和坡度的控制，然后进行管片安装。非开挖技术指的是利用微型钻机，利用切割轮成孔，退回钻杆后进行管线或电缆的安装。（4）预砌块法施工技术。拱圈是完成土方开挖后利用拼装机安装，在管片上留出注浆孔，完成衬砌拼装，从注浆孔向壁后注浆，将空隙填堵，增加围岩和衬砌的共同作用。目 录-IV-（5）预切槽法施工技术。意大利、法国等国家制造了一种地层预切槽机，利用链条沿拱圈能够把地层切割出一条宽为 15cm，长为 45m 的槽缝，然后将混凝土喷射向槽缝内，并在其保护下进行土方的开挖，做防水层及二次衬砌，进而形成隧道。（6）顶
18、管大管棚法。顶管大管棚法是指在进行地铁站的修建时，将混凝土灌注到顶管内，形成大管棚，然后在大管棚的保护下进行暗挖施工。（7）微气压暗挖法。微气压暗挖法是指在具有 1 个标准大气压以下的环境下，根据“新奥法”施工。该方法的优点是能够将地下水排除，从而保证工作面的干燥；因为存在气压，所以可以减少地面的沉降；另外还能够降低衬砌成本。（8）数字化掘进。数字化掘进，也称作计算机化掘进，主要是应用在开挖硬岩工程上。在数字化掘进时，钻杆的推进已经预先在计算机中设定，从一个洞到另一个洞也是由计算机进行自动控制的。掘进机手能够同时对 3 套钻杆进行管理，可以对钻杆的运动进行监督，并在必要时进行调整。掘进机的计算
19、机软件中已经对孔位、孔深和掘进序列进行了预先安排，激光束可以对掘进方向进行控制，从而保证了孔的严格定位，进而能够实现最优化的掘进工艺和曲线隧道的掘进。数字化掘进的优点是能够控制隧道掘进的超挖、实现掘进方案的优化以及消除了工作面上的人工测量。1.2.2 国内深基坑情况在我国改革开放和国民经济持续高速增长的形势下，全国工程建设亦突飞猛进，高层建筑迅猛发展，建筑高度越来越高，同时各地还兴建了许多大型地下市政设施、地下商场、地铁车站等，导致多层地下室逐渐增多，基坑开挖深度超过 10 m 的比比皆是，其埋置深度也就越来越深，对基坑工程的要求越来越高，随着人防、地铁、地下商场、仓库、影剧院等大量工程的建设
20、，特别是近年来的工程实践，城市地下空间开挖技术得到了长足发展和提高。我国城市地下工程、隧道及井孔工程等先后采用了明挖法、暗挖法、盖挖法、盾构法、沉管法、冻结法及注浆法等，这些技术有的已达到国际先进水平。促进了建筑科学技术的进步和施工技术、施工机械和建筑材料的更新与发展。为了保证建目 录-V-筑物的稳定性，建筑基础都必须满足地下埋深嵌固的要求，随之出现的问题也越来越多，这给建筑施工、特别是城市中心区的建筑施工带来了很大的困难。1.2.3 支护的类型1.2.3.1 钢板桩支护钢板桩是利用带锁口或钳口的热轧型钢制造而成，这种钢板桩互相连接就形成钢板桩墙，多应用在挡土和挡水。目前常见的钢板桩有 U 形
21、、Z 形和直腹板型截面。钢板桩有很强的柔性，如果进行不当的支撑或锚拉系统设置，能够引起很大的形变，因此，如果基坑支护深度超出 7 m 时，不应该采用这种钢板桩。另外，因为钢板桩在地下室施工结束后需要拔出，所以也要将拔出时对周围地基土和地表土的影响考虑在内。1.2.3.2 深层搅拌支护深层搅拌支护的固化剂为水泥，固化剂和软土剂通过机械搅拌进行拌和后会经过一系列的物化反应开始硬化，变为具备整体性、水稳定性和相当强度的水泥土桩墙。这种支护结构在淤泥质土、粉质粘土、粉土、素填土等土层上较为适用，基坑开挖深度不应该超出 6 m。而相对于有机质土、泥炭质土，应该在试验之后确定是否可以使用。 1.2.3.3
22、 排桩支护排桩支护是指柱列式间隔布置钢筋混凝土挖孔、钻（冲）孔灌注桩作为主要挡土结构的一种支护形式。灌注桩围护结构在建筑主体结构外墙设计时也可视为外墙中的一部分参与受力（承受侧压） ，这时在桩与主体之间通常不设拉结筋，并用防水层隔开。排桩支护可分为悬臂式和支锚式，而支锚式又分单点支锚和多点支锚。1.2.3.4 地下连续墙地下连续墙的整体刚度大，具有很好的止水防渗效果，对于复杂的施工环境如地下水位以下的软粘土和砂土等多种地层条件特别是基坑底面以下有深层软土需将墙体插入很深的情况非常适用，所以这项技术在地下工程领域中应用较多。1.2.3.5 土钉支护土钉支护是利用土体开挖和边坡稳定的一种新的挡土技
23、术，其施工速度快、造价低、可靠的特点使其得到广泛的应用。土钉支护要在土体具有临时自稳能目 录-VI-力的前提下使用，这样可以利用一定时间进行土钉墙的施工，所以有一定的地质条件使用限制。根据建筑基坑支护技术规程（JGJ12021999 ） 规定，土钉墙适用于二、三级基坑、非软土场地、基坑深度不宜大于 12 m。应用土钉墙支护能够比其他桩墙支护节省一半时间的工期，在成本上节约约 60%；同时，土钉支护可以紧贴已有建筑物施工，可以减少桩体或墙体所占面积。但是根据施工经验我们可以看到，土钉墙能够被水软化，引起局部或者整体的破坏，几乎所有的土钉墙破坏都是由水引起的。所以，在采用土钉墙时，必须做好降水工作
24、，不能够将其作为挡水结构。1.2.4 支护施工存在的不足深基坑工程支护施工过程中多有这些问题：1.2.4.1 土层开挖和边坡支护配合不当 (1)常见支护施工滞后于土方开挖很长一段时间，而不得不采取二次回填或搭设架子来完成支护施工。(2)一般来说，土方开挖技术含量相对较低，工序简单，组织管理容易。而挡土支护的技术含量高，工序较多且复杂，施工组织和管理都较土方开挖复杂。 1.2.4.2 边坡修理达不到设计、规范要求常存在超挖和欠挖现象。一般深基础在开挖时均使用机械开挖、人工简单修坡后即开始挡土支护的砼初喷工序。1.2.4.3 土钉或锚杆受力不符合设计要求(1)深基坑支护所用土钉或锚杆钻孔直般为 1
25、00150 mm 的钻杆成孔，孔深少则五六米，深则十几米，甚至二十多米，钻孔所穿过的土层质量也各不相同。(2)注浆长度不够、充盈度不足会使土钉或锚杆的抗拔力达不到预定的要求，如此会对工程质量造成很大影响。1.2.4.4 喷射砼厚度、强度不达标干拌法喷射砼设备是目前常用于基坑喷射砼常用，干拌法喷射砼设备具有简单、小体积、可输送距离长等优势，速凝剂能够在进入喷射机前加入，能够连续喷射施工。但是，干拌法喷射砼设备虽然容易操作，但由于施工人员的水平参差不齐，施工操作方法和控制手段等差异会对喷后砼的厚度、强度造成影目 录-VII-响。比如对原材料质量的控制、配料以及养护方面的问题会使喷射砼的厚度及强度达
26、不到预期。 1.2.4.5 施工过程和设计不符合(1)深层搅拌桩的水泥掺量不够会对水泥土强度造成影响。(2)在同样做法的支护中，发生水泥土裂缝，有时不是在受力最大的地段，检查结果表明：强度不足，地面施工堆载在局部位置往往要高于设计允许荷载。(3)在施工过程中可能存在偷工减料的问题，导致质量下降。 1.2.4.6 工程实际与设计出入较大(1)因为深基坑支护的土压力与传统理论中的挡土墙土压力有差异，但现阶段缺乏相应的土压力理论指导下，一般还使用传统理论计算，所以会出现误差。(2)实用要求需要在传统理论土压力计算的基础上结合经验进行修正方可。1.2.4.7 工程监理不规范根据相关规定，高层建筑、重大
27、市政等的深基坑需要应用工程监理制度，而在事故调查发现，事故工程中大部分并没有采取合适的工程监理，或者说工程监理的流程不规范。包括只对场内工程监理，不顾场外影响，只对施工过程监理，不对全过程监理等。1.2.5 目前监测现状基坑支护结构不同于其它的工程结构，基坑支护结构既需要保证自身的强度和变形要求，也需要满足因基坑工程对周围环境影响带来的变形要求。尤其说软土地质下，对周围环境的变形要求的重要性更甚于对自身的要求。通常有些工程的支护结构并没有遭到破坏，但是周围底层变形导致邻近的建筑物发生损坏或地下管线发生损坏，引起非常严重的后果。所以说，基坑支护需要做整体的考量，包括周围环境的安全。在工程中，要进
28、行一系列的计算，建立预警指标，以对可能发生的变形和内力进行预警控制。基坑工程的现场监测通过科学的仪器和手段，在进行基坑开挖时，对基坑支护结构的自身及周围进行检测的行为，主要包括以下对象：(1)支护结构；目 录-VIII-(2)相关的自然环境；(3)施工工况；(4)地下水状况；(5)基坑底部及周围土体；(6)周围建（构）筑物；(7)周围地下管线及地下设施；(8)周围重要的道路；(9)其他应监测的对象。基坑的分级有三级，具体是：(1)符合下列情况之一，为一级基坑； 重要工程或支护结构做主体结构的一部分；开挖深度大于 10 m；与临近建筑物，重要设施的距离在开挖深度以内的基坑；基坑范围内有历史文物、
29、近代优秀建筑、重要管线等需严加保护的基坑。(2)三级基坑为开挖深度小于 7 m，且周围环境无特别要求时的基坑。(3)除一级和三级外的基坑属二级基坑。表 1-1 建筑基坑工程仪器监测项目表位置 一级 二级 三级（坡）顶水平位移 应测 应测 应测墙（坡）顶竖向位移 应测 应测 应测围护墙深层水平位移 应测 应测 宜测土体深层水平位移 应测 应测 宜测墙（桩）体内力 宜测 可测 可测支撑内力 应测 宜测 可测立柱竖向位移 应测 宜测 可测坑底隆起 软土地区 宜测 可测 可测目 录-IX-续表位置 一级 二级 三级坑底隆起 其他地区 可测 可测 可测土压力 宜测 可测 可测孔隙水压力 宜测 可测 可测
30、地下水位 应测 应测 宜测土层分层竖向位移 宜测 可测 可测墙后地表竖向位移 应测 应测 宜测竖向位移 应测 应测 应测倾斜 应测 宜测 可测水平位移 宜测 可测 可测周围建（构）筑物变形裂缝 应测 应测 应测周围地下管线变形 应测 应测 应测1.3 研究的内容、方法及技术路线在市区进行深基坑施工，必须保证周边建筑物和居民的安全。深基坑风险的释放完全在施工阶段，这就要求我们需要从基坑围护结构施工开始抓起，在施工的过程中控制风险发生的概率，同时采取必要的应急措施，保证基坑及周边建筑物的安全。通过天津市某酒店明挖基坑工程的实体施工情况，本文总结了深基坑工程目 录-X-各工序的关键工艺技术，阐明施工
31、中的注意事项，以及关键环节的控制措施。重点介绍了地连墙施工，桩墙合一技术，基坑降水，地连墙漏水后的处理办法，监测项目对施工的指导作用。对于工程遇到的难题，我们采取的主要措施是：分层降压，减小设计降深；坑外降压，降低施工风险；为解决钢支撑施工中的困难，会同设计单位仔细研究，共同优化方案，最终将地下三层钢支撑变更为 2 道钢筋混凝土支撑，很好解决菱形结构布置方便，节省施工空间便于施工，变形控制可靠度高，对基坑周围的管线和环境起到很好的保护作用。在特殊地质条件下，对深基坑周围建筑物的保护，是我们在地铁施工中的重要成果。我们从以下几个方面采取了措施：分析影响建筑物沉降因素；降水施工对策；土方开挖施工对
32、策；土方开挖顺序；钢支撑施工；加快主体结构施工速度，减小建筑物累计沉降和不均匀沉降。在天津市这样复杂的地质条件与环境条件下施工地铁深基坑，应当全面细致掌握地质和水文条件的特性，从设计到施工系统的制定科学的施工方案，大处着眼，抓住工程的重点、难点，小处着手注重各细节管理，认真做好每一过程，确保关键工序施工质量，就是最先进的风险管理。第二章 深基坑施工技术应用研究-11-第二章 深基坑施工技术应用研究2.1 工程概况某酒店工程位于天津市河北区中山路西侧，站位横跨于三马路与调纬路的十字路口，与远期规划的 6 号线车站在路口处大概呈现“十”字型相交。酒店基坑采用全明挖法施工。本地位于某公园附近，表层沉
33、积大量新近堆积层，同时堆积层下部第海相层中沉积较厚层的软土层，故该段地基土工程性质较差。本站勘察揭露地层最大深度 55.0 m。根据现场资料，勘测期间分层观测两层微承压水，第一层（2024 m）微承压水稳定水位埋深约为 3.26 m（高程约为 -0.49 m） ，第二层（ 2738 m）微承压水位于第一层微承压水之下，稳定水位埋深约 4.12 m（高程为-1.35 m） 。该工程施工重点、难点部位，一是地质条件复杂离铁三院办公楼仅 7.8 m 小里程基坑施工，二是斜交 59，基坑深度 25.4 m 的桩墙合一施工，前者施工重点、难点是保护基坑周围建筑物及管线安全；后者是基坑自身的安全。2.2
34、地下连续墙施工设计地连墙的施工质量，就是深基坑的安全，是前提条件。在地铁基坑施工中地连墙渗漏是最为普遍的，有“十有九漏”之说，处理费用动辄上百万，甚至引起安全事故造成巨大损失。现结合现场基坑开挖过程中出现渗漏水情况，提出以下质量的关键控制点。2.2.1 接头选用地连墙各槽段的接头的选用和施工是一个关键工序，一般采用圆形锁口管接头形式，该接头形式费用低，施工便于操作，在深度 30 m 左右的地连墙中最为适用，缺点是地连墙在锁口管接头处 40 cm 无钢筋，基坑开挖中随地连墙变形开裂容易产生渗漏水。对于超深基坑和临近敏感建筑，地连墙接头采用十字钢板和工字钢板接头更合适。而敏感建筑施工范围有限，没有
35、太大空间进行基坑围护工程，所以采用桩墙合一的技术。北站工程桩墙合一 45 m 深墙和邻近铁三院地连墙采用了十字钢板接头，增加墙体的整体刚度及接头的止水性能，便于起拔接头箱，具体表现为：50 cm 长止水钢板增加水渗流途径。封头钢板避免混凝土和接头装置直接接触，减少接头装置起拔摩阻力，而对于桩墙第二章 深基坑施工技术应用研究-12-合一处 45 m 深墙锁口管起拔难度大，甚至拔不出来。两侧铁皮防止绕灌混凝土。缺点是夹泥之后刷壁不容易清理干净，渗漏后从基坑内侧不易钻孔注聚氨酯加固。最佳选择应该是工字钢接头，接缝刚度大，不易绕灌混凝土，刷壁彻底不易夹泥夹砂。2.2.2 槽段的合理划分特殊幅地连墙就是
36、除了“一”字型的“Z” 、 “T”、 “L”型槽段，成槽施工有一定难度。而北站站 3、6 号线地连墙斜交 59施工难度更大，我们对桩墙合一拐角处ZC26、ZC71、TC20、TC65（见图 2-1）对原设计进行重新分幅，确保无冷缝出现，这样地连墙施工时难度大，但在以后基坑开挖过程中风险大大降低。图 2-1 地连墙拐角分幅避免冷缝2.3 高低墙转换锁口管设置：不同墙深的地连墙相接形成高低墙。按照一般施工原则“先深后浅” ，深墙向浅墙转换的接缝，锁口管设置深度以满足浅墙深度即可。如果先施工的深墙锁口管全深度设置，拔出后下部可能出现和井管一样的渗水通道（见图 2-2） ，这对于基坑风险很大，极易出现
37、承压水管涌现象，这点往往被忽视。第二章 深基坑施工技术应用研究-13-图 2-2 地连墙高低墙示意2.3.1 刷壁作为关键工序必须进行旁站监督，如果安装锁口管向钢筋笼侧倾斜，会导致无法进行有效的刷壁。为保证刷壁的质量，我们在刷壁器上增加配重，加大和原有槽段的摩擦力，确保了槽段之间的无缝连接。2.3.2 成槽垂直度控制成槽垂直度为了便于说明，我们把槽段的平面与导墙平行方向称 X 轴方向（见图 2-3） ，与导墙垂直的称 Y 轴方向，Y 轴方向即两幅之间垂直度偏差大地连墙之间搭接小，减少渗水路径，Y 轴方向偏差大如果偏差大，后背回填软硬不均，造成锁扣管不垂直，势必造成幅间距加大，不能有效刷壁等一系
38、列问题。因此，必须控制好成槽垂直度，做到以下几点：2.3.2.1 场地硬化达标，防止成槽机在成槽挖土过程中产生倾斜而引起槽壁垂直度偏差。 2.3.2.2 成槽控制精度。成槽机是靠重力保证垂直的，所以合理安排槽段中的挖槽顺序，使抓斗两侧的阻力均衡。成槽机靠重力切削土体，严格按要求操作可使垂直度控制在 1 1.5 H，远小于规范要求 3 H。2.3.3 夹泥、夹渣地连墙全面排查图 2-3 地连墙 X、Y 方向示意第二章 深基坑施工技术应用研究-14-基坑正式开挖前，要根据地连墙施工记录对地连墙施工质量逐一进行排查，对可能出现问题的部位制定针对性的预防措施。我们对可能存在问题的槽段墙外接缝打设高压旋
39、喷桩，开挖过程中对渗漏水及时采用聚氨酯、水不漏等材料堵漏。对小里程所有地连墙接缝采用了注浆处理，对桩墙合一处冷缝，地连墙接缝进行双液注浆和高压旋喷处理，效果明显，基坑开挖过程中无大的渗漏水。地连墙施工质量直接影响到基坑安全，而导墙施工、液压抓斗成槽、清孔、刷壁、钢筋笼吊放、浇灌水下混凝土各个工序都会影响到地连墙施工质量，精心组织施工，抓好过程控制，北站内桩墙合一创造了 25 m 基坑无渗漏的典范。2.4 深基坑降水设计与施工技术2.4.1 降水目的防止开挖面的土体失稳，以提高土层的水平抗力，主要是通过降水及时疏干开挖地段范围内的地下水，使其压缩固结。在基坑开挖施工时做到及时降低基坑内地层中的地
40、下水位，保证基坑土方干开挖施工。2.4.2 降水井的布设该基坑面积 6 100 m2，根据工程地质及水文地质资料，结合地连墙施工揭示的实际地质资料和以往的降水施工经验，基坑开挖时采用降潜水和降微承压水两种形式的降水井。降潜水井点每个降水范围不大于 150 m2，其中降潜水井 39 口布设在酒店基坑内，井点埋设深度 L=H+6 m（ H-对应井点里程处的基坑深度） ，井径 705 mm，全孔下放入 400/300 mm 水泥砾石滤水管，滤水管外包一层 300400 g/m2 针刺无纺布。井深范围内可回填 37 mm 滤料。降承压井每个降水范围不大于 350 m2。降承压水井 14 口，为便于土方
41、开挖降承压井布设在酒店基坑外，井点深度及滤水管长度结合地质报告中提供的粉沙层埋深、厚度等确定。井口位于地面以上 0.70 m，以防止地表污水渗入井内，采用优质黏土或水泥浆封闭，其深度不小于 3.0 m；井壁管采用焊接钢管，直径 250（内径） ；滤水管采用桥式滤水管，滤水管外包一层 300400 g/m2 的无纺布，滤水管直径与井壁管直径相同；第二章 深基坑施工技术应用研究-15-沉淀管接在滤水管底部，直径与滤水管相同，长度为 1.0 m，沉淀管底口用铁板封死。从井底向上至滤水管顶部以上 1.5 m 均回填中粗砂；在中粗砂的回填面以上采用优质粘土回填至地表并夯实，并做好井口管外的封闭工作。基坑
42、外水位观测孔 6 口并兼做回灌井，降水井位在基坑范围内基本均匀布置，并应避开支撑及结构梁、柱等，通过降水为土方开挖及主体结构施工创造无水作业条件。开挖过程中采用多级明沟排水方法，收集基坑中和坑壁局部渗出的地下水和其他施工时的地面水。2.4.3 降水井施工2.4.3.1 施工工艺降水井成孔作业设备选用 QJ150-1 型降水井钻机及其配套设备，采用正循环钻进泥浆护壁回转的成孔工艺及井管、滤水管等设施，成井工艺一般采用回填砂子砾石、黏性土等。2.4.4 降压井施工降压井每个降水范围不大于 350 m2，井点深度及滤水管长度根据地质报告，提供的粉砂层埋深、厚度等确定，深度不小于 38 m。2.4.5
43、 降水运行在基坑开挖前 15 天左右，基坑内的降水井应开始运转，采用分段分层降水，原地下水位应大于坑外观测孔水位 0.6 m。直至酒店整体结构完成并达到设计强度及覆土完成后，方可拆除降水措施。降水要与挖方合理协调。不进行挖方的土体不再降水。挖方土体要在 20 d 前进行降水，避免对周围土体的干扰，使周围土体产生沉降。降微承压井：根据基坑开挖时的具体情况，决定是否启用，一般是当发现基坑底板涌起时启用。2.4.6 井管降水技术保证措施降水所采取的一切措施，就是为保证围护结构周围建筑物的安全，也就是确保围护结构内外土压力变化稳定缓慢。在降水施工前，根据图纸文件的要求以及天津周边地区第二章 深基坑施工
44、技术应用研究-16-工程的经历，在基坑内外、周边地面及地下管线上、构造设施等处均设监控点，以便及时反映出周围的环境和基坑对降水的敏感度，并能够指导基坑开挖顺利。2.4.7 明水排放2.4.7.1 基坑底排放位置布设为防止雨水等其他明水对基底浸泡，影响基坑质量，基坑随开挖，随做排水沟。具体做法为：在基坑两侧纵向开两排明沟，沟宽 30 cm，深 40 cm，底面、两侧铺草袋后，用木板支撑，以利于排水。并且每隔 26 m 做一横向明沟，与大口井设置的位置相对应，并与纵向明沟相连。每排横沟在大口井的另一端设置一口集水井，集水井深 1.5 m，直径 1.0 m，采用钢筋加工成的井笼外套草袋防淤。明水排放
45、方法为在集水井内设潜水泵，用潜水泵将水排入三级沉淀池内。如图 2-5。1基坑底 2明排水沟 3围护结构图 2-5 基坑底明沟布设断面位置示意图2.4.7.2 基坑周边排水在施工中沿冠梁顶端做临时排水沟和集水井与三级沉淀池连接，经沉淀达到有关规定后排到市政管道中，用来防止坑外水侵入基坑同时用于大口井及坑内地表水的排出。2213 3单 位 ：第二章 深基坑施工技术应用研究-17-图 2-6 基坑排水2.4.8 降水井的封闭大口井封闭的方法为：首先将挖到槽底后的降水井暴露的最上一节用钢管井代替，在钢管井与底板相接的中心处加两道止水钢板，止水钢板为厚 6 mm，宽 20 cm，用混凝土将大口井封闭。钢
46、管井上用法兰焊接。法兰插入底板中 10 cm，外露 10 cm 与封闭大口井的混凝土一起浇注。2.5 深基坑周围建筑物的保护对策研究2.5.1 铁三院办公楼几个特点结构及基础差，年代久。结构为三层砖混结构，根据设计院提供的该楼 1 957 年的设计图纸，该楼地基为片石条形扩大基础，基础埋深 2.1 m。距离基坑较近。基坑标准段离楼 10 m，东端楼梯拐角处，距酒店地连墙外边仅 7.8 m。: 1.cm。25。 。第二章 深基坑施工技术应用研究-18-建筑物对铁三院十分重要。该办公楼是铁三院的计算机网络中心，也是中国高速铁路的规划设计中心。因此对建筑物的保护要求等级高，施工难度极大。2.5.2
47、该场地水文地质条件天津市基坑地质情况有着很大不同，地层含水的粉土层较厚基本都是位于小里程段，粉土、砂土（包括上部杂填土）占 71.3%77.1%；透水性很强，在埋深 36.0 m 以上，砂性土、粉质土的室内垂直渗透系数在 10-3 cm/s10 -1 cm/s 之间，室内水平渗透系数在 10-4 cm/s 10-1 cm/s 之间。地层分布不够均匀，隔水层较薄处最小只有 0.9 m，呈现出透镜体状，说明潜水与第一承压水、第二承压水层存在有力的水力联系作用。2.5.3 影响建筑物沉降因素分析降水和基坑开挖是基坑施工对邻近建筑物的影响两大主要因素。降水使原有地下水位降低，使邻近基础下水的浮托力减小
48、，亦使地基土的荷载增加，饱和土空隙水压力的逐渐消散及在外荷载作用下土层产生压缩固结，从而造成建筑物沉降。固结的时间延滞效应与土层的透水性质有关，一般认为，砂性土的压密是瞬间发生的，粘性土的压密时间较长。2.5.4 降水施工对策为减小降水对基坑外环境的影响，采取“降水最小化”的降水施工作业和降水设计，在降水作业过程中，必须按照“分层降水，按需降水、动态调整”的降水措施，尽最大努力降低坑外水位下降所带来的影响。2.5.4.1 “按需降水 ”尽最大可能来缩短降水所需要的时间 “按需降水”即根据深基坑施工作业的开挖顺序、现场的实际情况，在不同时间段内动态地确定降干井运行时，能够产生的降水深度以及运行的
49、降水井的数量，可以采用分层分段来降水，没有开展土方挖方的施工段不再降水，缩短降水时间。避免对周围土体的干扰，使周围土体产生沉降。降水需要在开挖前 2 d，以能满足开挖作业未目的。在开挖作业时，应保证地下水位在每层土方开挖面以下 1 m。2.5.4.2 增加止水帷幕以解决承压水问题根据地质报告，现场基坑潜水与地下承压水层存在很大的水力联系，加之铁三院办公楼不利条件，后经过专家论证增加双高压旋喷止水帷幕以隔断第二层承压水，2 粉第二章 深基坑施工技术应用研究-19-土、5 细砂层，以7 粉质粘土为隔水底板，通过地下水抽水实验显示，在地连墙周边止水帷幕施工前后对比发现，之后实验抽水量减少为之前的 1/91/4 ，起到了较大的阻隔水流作用。我们这个项目，经各方讨论验证，采用围护降水同时作业的方案，计算出最合理的围护结构深度，加深地连墙长度以直接隔断第二层承压水补给，这样也增加了围护结构插入比可以明显提高基坑安全性，减小周围建构筑物沉降，且造价相对低廉，易于被各方接受。2.5.4.3 基坑开挖超前探测在基坑作业过程时，我们一直严格要求，认真执行“先探后挖”的原则，在每层的基坑作业前，先用洛阳铲探测地连墙接缝渗漏的渗漏情况，作业时每次探挖至开挖面以下 3
