支撑法基坑明挖施工,真的很不错!

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1、适用范围

本工艺适用于以下施工条件:

1.1基坑坑壁土质不良,并有地下水的影响;

1.2放坡开挖工程量过大;

1.3受施工场地或邻近建筑物限制,不能放坡。

利用组合式钢结构构件作为支护构件,适用性广,可以在各种地质情况和复杂周边环境下使用;施工速度快;支撑形式多样;计算理论成熟;可拆卸重复利用,节省投资。

2、作业准备

2.1基坑开挖前必须做好施工测量,测定桥墩、台的中心柱、基础纵横边和中线以及临时水准基点。同时还必须做好端面测量,放出基坑边桩,经核对无误后,方可施工。

2.2按照基坑施工要求,清除地面堆土及防碍基坑开挖的障碍物;对受开挖影响的架空线和地下管线,应采取迁改和保护。

2.3根据施工图提供的地质、水文资料并结合现场具体条件制定基坑开挖和支撑方案,编制施工组织设计和施工工艺设计。

2.4基坑开挖前还必须搞好防水排水工作,应在基坑顶部边缘外四周挖好放水排水沟拦截雨水。若基坑在低凹处和河床中,为了排干积水,必须准备足够的排水机具。

2.5编制工序质量控制设计、作业指导书和操作规程、组织技术交底和技术培训。

3、技术要求

3.1挡板支护设计

挡板支护有垂直挡板式和水平挡板式两种。图1为水平挡板与垂直挡板混合支护的形式:即上层按水平挡板连续支护至一定深度后改为按垂直挡板。

图1  水平垂直挡板混合支护

3.2 挡板支撑计算

若施工图无特殊要求,支撑方案的选择可参考表1。

挡板支护坑壁土压按朗基土压公式计算,一般不计与挡板间的摩擦力。

主动土压:Ea=γhtan2(45º-φ/2)

被动土压:Ep=γhtan2(45˚+φ/2)

式中γ-坑壁土的平均容重;

Φ-坑壁土平均内摩擦角;

h-基坑深度

3.2.1水平挡板式连续支护计算

(1)对于水平挡板:在挡板中处于最下一块的挡板受力最大,其厚度亦应为最大。因此可仅计算最下层挡板受力即可。为保证安全,将其简化为简支梁,最下层按承受主动土压力计算。计算可得挡板所需厚度为:

d=

式中:

d-水平挡板厚度;

b-水平挡板宽度;

W-挡板的端面模量,即W=Mmax/〔σw〕;

〔σw〕-水平挡板木料容许顺纹弯曲应力(MPa);

Mmax-水平挡板在垂直立木方向之间跨中最大弯矩,而Mmax=bEaL2/8

L-垂直立木间距;

E-主动土压力。

(2)对于立木:当坑壁只设两层撑木时,立柱所承受的最大弯矩发生在距上端支点距离为0.578L1(m)的截面上,最大弯矩为Mmax=0.0642 q1 L12

立木最大应力为 σmax=Mmax/W≤〔σw〕

式中:

q1-下端承受土压力,q=L Ea

L1-两层支撑点的距离

W-立木端面模量,W=Mmax/〔σw〕

当坑壁设多层撑木时,按最下一跨L1控制,最大弯矩为

Mmax=q L12/8

式中q-均布荷载,q=q1 L

L1-立木最下两支撑点间的跨距,则 W=Mmax/〔σw〕

d=

(立木尺寸)

(3)对于撑木:撑木为承受支点反力的压杆,按轴心受压验算其强度和稳定性。轴心受压公式:

σa=N/Aji≤〔σa〕

式中N-计算轴力,一般取支撑木上、下跨径各一半之和,即Ni=(qi-1li-1+qili)/2

Aij-受压构件的净截面积,计算时应将分布在15cm长度上的缺孔、齿槽投影在同一截面上扣除。

〔σa〕-木材容许顺纹压应力。

轴心受压稳定性按公式:

σa=N/φAji≤〔σa〕

3.2.2垂直挡板式支护计算

横撑按等间距布置时,承受土的水平压力,可取最下一跨的板进行计算,计算方法与连续水平挡板基本相同。

表1  挡板支撑方案的选择

注:疏撑指间隔板撑,断续板撑;井撑则间距较大,形成纵横撑式的井子形板撑。

4、施工工艺流程及操作要点

4.1  工艺及质量控制流程

支撑法基坑明挖施工工艺流程见图2。

图2支撑法基坑明挖施工工艺流程图

4.2操作要点

4.2.1基坑开挖

(1)开挖方法

采用人工开挖或机械开挖,分层开挖,人工开挖的分层厚度不大于1m。机械开挖的分层厚度不大于1.5m,开挖完成后随即施作支护结构,矩形基坑的最小边长大于5m时,可以采取分部开挖---支护的方法,先挖周边坑槽、后清挖中间核心土体,完成一部分、支护一部分,缩短坑壁裸露时间。

(2)开挖过程中应注意的问题

①支撑挡板,根据土质并检算确定支撑间距、分层开挖厚度、边挖边支。

②支撑结构应专人检查,每天检查1~2次,发现变形,及时加固或更换构件。更换构件时应先撑后拆。

③机械开挖、吊斗出土和爆破作业,应有防护措施,不得碰撞、损坏支护结构。

4.2.2安装支撑

挡板支护坑壁要根据坑壁土质情况,采取挡板紧密铺设或间隔铺设、一次开挖或分段开挖,但一次开挖不宜超过1.5m。坑壁支护木材应采用质量良好的针叶材,如松木、衫木,不宜使用杂木。楔块、垫木宜用硬木。

挡板与坑壁间的空隙应用原土填实 ,使挡板与土壁严密接触。

坑壁土压因土的湿度增大而变大,可能影响支撑的变形,故应随时检查,防止出现受力不均和应力集中等情况。检查时除观察支撑变形,开裂现象外,可用小锤敲击,按声响判断受力大小。受力小的音纯。受力大的音脆;受力过大的支木会发出格格响声;对已变形或受力过大的支撑。应随即加固或更换。加固的方法有打紧受力较小部分的楔木,或增加立木、撑木等。

换移支撑时,应先设新撑再拆除旧撑。支撑施工时应先考虑完工后拆除次序,一般应按立木或直挡板自下而上分段分层逐步进行,拆除一段(或一层)并经夯实后再拆除一段(或一层),直至地面。

4.2.3支撑拆除

支撑拆除自下而上。待下层支撑拆除并将基坑回填后,再拆除上层支撑。

4.2.4注意事项

根据测量放样出的基坑支护边线,进行支挡结构的施工。支护施工结束后进行基坑的开挖,采用挖掘机等机械结合人工的方式进行基坑开挖。基坑开挖时,挖掘机顺着基础长边的方向、向后退着挖。开挖过程中,注意控制好坑壁坡度,以防止坑壁坍塌;并控制好基坑开挖的深度,先采用机械开挖至基础底标高处,接着再人工精确修整至基础底标高。

基坑引截排水、基坑清理和检查、基层处理等同无支护基坑明挖施工工艺。

5、质量控制及质量检测

质量标准

(1)边坡分层开挖分层支护,支护型式符合工艺设计,安装牢固,每天对支护稳定、牢固情况进行观察检查或手锤敲基检查。

(2)其他检验项目同下表。

表基坑质量标准及检验方法

6、安全

6.1成品保护要求

基坑的支护结构,在基础施工的全过程要做好保护,不得任意损坏或拆除。对支撑结构应随时检查,发现变形,及时加固更换,更换时应先支撑后拆,支撑拆除顺序应自下而上,待下层完成拆除并回填土后,再拆除上层支架。

用吊斗出土,应有防护措施,吊斗不得碰除支撑。

6.2安全注意事项

6.2.1基坑顶周边设置连续封闭的安全护栏,防止人员坠落。

6.2.2靠近道路及便道侧,基坑边增加多一道卸荷措施,保证行车的安全距离。

6.2.3开挖前,先进行围檩施工,做好支撑后才能开挖至设计深度。

6.2.4基坑开挖完成后,可在基坑边坡上设置两个爬梯,方便人员进出基坑。

6.2.5在施工过程中,对地面沉降、支护位要定期观察测试,加强对支护的监控。及时做好抽水,随时注意基坑壁变化防止坍塌事故发生。

7、环保及文明施工

严格按环保要求处理废渣,保护环境不受污染。

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