CN112392049A

CN112392049A - 一种软弱地层深基坑开挖施工方法

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Publication number: CN112392049A
Application number: CN202011125163.4A
Authority: CN
Inventors: 鲁亦楠; 丁骏驰; 金淦
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-10-20
Filing date: 2020-10-20
Publication date: 2021-02-23

Abstract

一种软弱地层深基坑开挖施工方法，属于建筑工程技术领域。它包括以下具体步骤：1)、基坑降水：基坑开挖前先进行降水井施工，采用隔降排相结合的方式；2)、基坑开挖：采用明挖法进行基坑开挖施工，其中，纵向按预设的长度逐段开挖，横向分层、分段开挖；3)、基坑支撑：包括混凝土支撑及钢支撑；4)、施工监测：包括基坑围护结构体系监测、周边环境监测及现场巡视观察。本发明中，基坑降水采用隔降排相结合的方式，基坑内设置疏干井降水，保证降水井的施工质量；进而保证基坑施工的干作业面；基坑支撑采用混凝土支撑及钢支撑，保证基坑支撑体系的及时稳固；施工监测配合信息化监测技术，达到优质安全、经济合理的目的。

Description

一种软弱地层深基坑开挖施工方法

技术领域

本发明属于建筑工程技术领域，具体涉及一种适用于开挖深度较深、地层软弱地质的基坑开挖施工方法。

背景技术

在对水域附近等软弱地层进行深度基坑开挖时，由于地层以粉土、粉砂为主，含水层透水性高，地下水丰富，地下水位高，对基坑开挖安全性要求极高，如何在开挖前做好地基加固、如何控制基坑降水，保证开挖过程中的干作业面、如何保证基坑支撑体系的及时稳固、如何进行实时全方位施工工程监控是需要克服的施工技术难点。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种施工地基加固、基坑支撑体系及时稳固、实现全方位信息化监控的干作业基坑开挖施工方法。

本发明提供如下技术方案：一种软弱地层深基坑开挖施工方法，其特征在于包括以下具体步骤:

1)、基坑降水：基坑开挖前先进行降水井施工，采用隔降排相结合的方式，基坑内设置疏干井降水，待主体结构完成并达到预设强度后方可拆除降水井；

2)、基坑开挖：采用明挖法进行基坑开挖施工，其中，纵向按预设的长度逐段开挖，施工过程中控制两头边坡的稳定，横向分层、分段开挖；

3)、基坑支撑：在每一层基坑开挖结束前，准备好该层所需混凝土支撑或钢支撑所需的材料及设备，当该层开挖完成后，立刻进行材料吊运和支撑施工工作；

4)、施工监测：在施工过程中跟踪施工活动，对基坑围护结构及基坑四周地层位移进行量测，及时地反映工程施工所造成的影响，判断前一步施工工艺和施工参数是否符合预期要求，以确定和优化下一步的施工参数。

所述的一种软弱地层深基坑开挖施工方法，其特征在于所述步骤 1)中，降水井施工包括以下具体施工步骤：

1.1、施工准备，包括以下具体步骤：

1.1.1、测放井位：根据降水管井平面布置图测放井位，井位测放完毕后应做好井位标记，方便后面施工；

1.2、孔位清障处理：定好孔位后，先采用人工挖孔，挖孔过程中遇到障碍时，由挖机配合进行挖掘；

1.3、埋设护口管：护口管底口插入原状土层中，管外用粘性土或草辫子封严，护口管上部高出地面0.10～0.30m；

1.4、安装钻机：安装钻机时，为了保证孔的垂直度，机台应安装稳固水平，钻机大钩对准孔中心，大钩、转盘与孔的中心三点成一线，钻头与钻杆连接处带两根钻铤，且弯曲的钻杆不得下入孔内；

1.5、成孔施工：成孔时采用反循环回转钻进泥浆护壁的成孔工艺，包括以下具体施工步骤：

1.5.1、钻进成孔：钻井成孔时均一径到底，钻进开孔时吊紧大钩钢丝绳，轻压慢转，以保证开孔钻进的垂直度；

1.5.2、清孔换浆：钻孔钻进至设计标高后，在提钻前将钻杆提至离孔底0.50m，进行冲孔清除孔内杂物，同时将孔内的泥浆密度逐步调至1.10，孔底沉淤小于30cm，至返出的泥浆内不含泥块为止；

1.5.3、下井管：先测量孔深，并对井管滤水管逐根丈量、记录；封堵沉淀管底部，然后检查井管焊接，检查完毕后开始下井管；

1.5.4、埋填滤料：填滤料前在井管内下入钻杆至离孔底0.30m～ 0.50m，井管上口加闷头密封，从钻杆内泵送泥浆进行边冲孔边逐步调浆使孔内的泥浆从滤水管内向外由井管与孔壁的环状间隙内返浆，然后按井的构造设计要求填入滤料，并随填随测填滤料的高度，直至滤料下入预定位置为止；

1.6、联合洗井：在提出钻杆前利用井管内的钻杆接上空压机先进行空压机抽水，待井出水后提出钻杆再用活塞洗井；

洗井时，活塞从滤水管下部向上拉，将水拉出孔口，当活塞拉出的水基本不含泥砂后，换用空压机抽水洗井，吹出管底沉淤,直到水清不含砂为止；

1.7、放泵抽水。

所述的一种软弱地层深基坑开挖施工方法，其特征在于所述步骤 2)中，基坑开挖必须在降水井建设完成、土体加固、立柱桩和SMW 工法桩达到设计强度后方可进行；基坑每一层开挖时，需确保地下水水位降低至开挖面1米以下；机械开挖时，坑底应保留300mm厚土层，由人工挖除整平，以便防止基底土被扰动。

所述的一种软弱地层深基坑开挖施工方法，其特征在于所述步骤 3)中，所述基坑支撑包括混凝土支撑及钢支撑。

所述的一种软弱地层深基坑开挖施工方法，其特征在于所述混凝土支撑施工包括以下具体施工步骤：

3.1.1、钢筋绑扎，绑扎时，应确保混凝土保护层厚度要求，浇注混凝土前，先清除杂物、检查净空尺寸是否满足要求；

3.1.2、对模板上的杂物和钢筋上的油污等应清理干净，对模板的缝隙和孔洞应堵严；对模板应浇水湿润，底部不得有积水；

3.1.3、连续进行混凝土浇注，采用螺旋上升分层浇注的方法浇注；

3.1.4、混凝土振捣：采用插入式振动棒，在内部振捣的基础上，用橡胶锤子振动摸板，以消除模板壁混凝土气泡；

3.1.5、自由端施加预应力；

3.1.6、插入钢楔块，焊接端部；

3.1.7、混凝土养护采用自然养护；

3.1.8、顶圈梁及挡土墙立模施作模筑混凝土之前，对模板支撑进行检查，防止混凝土浇筑过程中模板变形。

所述的一种软弱地层深基坑开挖施工方法，其特征在于所述钢支撑施工包括以下具体施工步骤：

3.2.1、施工准备：制作钢管，钢管间采用法兰盘连接；

3.2.2、根据土方开挖的速度，提前配齐所需钢支撑、钢围檩及楔块，并将钢管装成设计长度，等待工作面挖出后进行安装；

3.2.3、钢支撑所在之处的土方挖完以后，通过测量放出该道支撑与围护的接触点，凿出该点型钢,焊接钢围檩；

3.2.4、钢管拼装时，钢支撑的一端为活络头，按设计长度通过法兰盘和螺栓连接，拼装偏差不大于20mm；预先在支撑要加预应力的一端焊好千斤顶底座；

3.2.5、钢支撑通过吊机吊装，吊装到位后，先不松开吊钩，将一端的活络头拉出顶住钢围檩，再将两台液压千斤顶放入顶压位置，活络头伸长长度不超过15cm，千斤顶一端顶在围护墙上，一端顶在底座上，接通油管后即可开泵施加预应力，预应力施加到位后，用钢楔块撑紧端头处的缝隙并焊牢，然后回油松开千斤顶，解开起吊钢丝绳，做好防脱措施，完成支撑的安装；

3.2.6、不间断观察钢支撑预加轴力计及钢楔子，待焊接冷却后，将轴力计推入安装架圆形钢筒内，并用螺丝把轴力计固定在安装架上，钢支撑吊装到位后，即安装架的另一端与围护墙体上的钢板对上；

3.2.7、当结构底板达到设计规范的强度后，进行相应位置的支撑拆除，拆除时用吊车从两端轻轻托住钢支撑，在钢管一端用气焊割断钢管，吊车吊出钢支撑。

所述的一种软弱地层深基坑开挖施工方法，其特征在于所述步骤 4)中,施工监测是以工程基坑施工区域周围两倍基坑开挖深度范围内地下管线、建筑物及基坑围护结构本身作为本工程监测及保护的对象,包括基坑围护结构体系监测、周边环境监测及现场巡视观察。

所述的一种软弱地层深基坑开挖施工方法，其特征在于所述基坑围护结构体系监测包括：

4.1.1、围护墙深层水平位移(测斜)监测；

4.1.2、围护墙顶水平位移及沉降监测；

4.1.3、支撑轴力监测；

4.1.4、立柱隆沉监测；

4.1.5、围护结构与中间柱差异沉降监测；

4.1.6、围护墙体钢筋内力监测；

4.1.7、基坑底土体回弹监测；

4.1.8、基坑临时边坡坡顶、坡底水平位移及沉降监测；

所述周边环境监测包括：

4.2.1、周边地表的沉降监测；

4.2.2、周边建筑物沉降、倾斜监测；

4.2.3、周边管线沉降、位移监测；

4.2.4、基坑外地下水位监测；

4.2.5、基坑外水、土压力监测。

通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1)本发明中，基坑降水采用隔降排相结合的方式，基坑内设置疏干井降水，埋设护口管，防止施工时管外返浆；成孔施工采用孔内自然造浆，控制泥浆密度，防止孔壁坍塌；下井管时，滤水管上下两端均设置梯形铁环扶正器，保证滤水管居中放置；埋填滤料时，采用随填随测高度的方式，控制填料高度的误差；并通过活塞配合空压机进行联合洗井，保证降水井的施工质量；进而保证基坑施工的干作业面；

2)本发明基坑支撑采用混凝土支撑及钢支撑，其中，混凝土浇注采用螺旋上升分层浇注的方法浇注，采用插入式振动棒振捣，且在内部振捣的基础上，用橡胶锤子振动摸板，以消除模板壁混凝土气泡，并控制圈梁、混凝土支撑、砼板角撑、净保护层厚度，保证混凝土支撑的稳定性；其中，钢支撑，施工按照挖完一段随即支撑一段的原则进行，使其能及时发挥支护作用减小围护的变形，不间断观察钢支撑预加轴力计和钢楔子，以及时加固焊接，从而保证钢支撑的稳定性和及时性；从而保证基坑支撑体系的及时稳固；

3)本发明施工监测包括基坑围护结构体系监测、周边环境监测及现场巡视观察，配合信息化监测技术，在施工过程中跟踪施工活动，对基坑围护结构及基坑四周地层位移进行量测，及时地反映工程施工所造成的影响，判断前一步施工工艺和施工参数是否符合预期要求，以确定和优化下一步的施工参数，作好信息化施工，达到优质安全、经济合理的目的。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

一种软弱地层深基坑开挖施工方法，其特征在于包括以下具体步骤:

步骤一、基坑降水：基坑开挖前先进行降水井施工，采用隔降排相结合的方式，基坑内设置疏干井降水，待主体结构完成并达到预设强度后方可拆除降水井；

降水井施工包括以下具体施工步骤：

1.1、施工准备，包括以下具体步骤：

1.2、孔位清障处理：定好孔位后，先采用人工挖孔，挖孔过程中遇到障碍时，由挖机配合进行挖掘，挖机挖孔深度应超出障碍物 30cm；

1.3、埋设护口管：护口管底口插入原状土层中，管外用粘性土或草辫子封严，防止施工时管外返浆，护口管上部高出地面0.10～ 0.30m；

1.5.1、钻进成孔：钻井成孔时均一径到底，钻进开孔时吊紧大钩钢丝绳，轻压慢转，以保证开孔钻进的垂直度；成孔施工采用孔内自然造浆，钻进过程中泥浆密度控制在1.10～1.15，当提升钻具或停工时，孔内必须压满泥浆，以防止孔壁坍塌；

1.5.2、清孔换浆：钻孔钻进至设计标高后，在提钻前将钻杆提至离孔底0.50m，进行冲孔清除孔内杂物，同时将孔内的泥浆密度逐步调至1.10，孔底沉淤小于30cm，返出的泥浆内不含泥块为止；

1.5.3、下井管：先必须测量孔深，并对井管滤水管逐根丈量、记录；封堵沉淀管底部，为保证沉淀管底部封堵牢靠，下部封堵铁板不小于6mm，然后检查井管焊接，井管焊接接头处采用套接型，套接接箍长20mm，套入上下井管各10mm；套管接箍与井管焊接焊牢、焊缝均匀，无砂眼，焊缝堆高不小于6mm，检查完毕后开始下井管，下管时为保证滤水管居中，在滤水管上下两端各设一套直径小于孔径 5cm的扶正器，扶正器采用梯形铁环，上下部扶正器铁环应1/2错开，不在同一直线上；

1.5.4、埋填滤料：填滤料前在井管内下入钻杆至离孔底0.30m～ 0.50m，井管上口应加闷头密封后，从钻杆内泵送泥浆进行边冲孔边逐步调浆使孔内的泥浆从滤水管内向外由井管与孔壁的环状间隙内返浆，使孔内的泥浆密度逐步调到1.05，然后开小泵量按前述井的构造设计要求填入滤料，并随填随测填滤料的高度，直至滤料下入预定位置为止；

1.6、联合洗井：在提出钻杆前利用井管内的钻杆接上空压机先进行空压机抽水，待井能出水后提出钻杆再用活塞洗井，活塞直径与井管内径之差约为5mm左右，活塞杆底部必须加活门；

洗井时，活塞必须从滤水管下部向上拉，将水拉出孔口，对出水量很少的井可将活塞在过滤器部位上下窜动，冲击孔壁泥皮，此时应向井内边注水边拉活塞；当活塞拉出的水基本不含泥砂后，可换用空压机抽水洗井，吹出管底沉淤,直到水清不含砂为止；

1.7、放泵抽水。

步骤二、基坑开挖：采用明挖法进行基坑开挖施工，其中，纵向按限定的长度逐段开挖，施工过程中控制两头边坡的稳定，横向分层、分段开挖；基坑开挖必须在降水井建设完成并正常实用，土体加固、立柱桩和SMW工法桩达到设计强度后方可进行；基坑每一层开挖时，需确保地下水水位降低至开挖面1米以下；机械开挖时，坑底应保留 300mm厚土层，由人工挖除整平，以便防止基底土被扰动。

开挖顺序：

2.1、明挖法施工

2.1.1、横向分层开挖

明挖段开挖：

该段基坑支撑为一道混凝土支撑+钢支撑，第一层开挖至第一道砼支撑底部标高处，然后整平基础，凿除围护墙墙桩头，桩头凿至顶圈梁底部标高处，在第一层砼支撑底部安装底模板，在模板上绑扎钢筋、立模板、测量复核，浇筑C30混凝土；

然后分别开挖至钢支撑斜撑标高处,开槽开挖到位后,凿出围护墙相应位置的钢围檩，安装钢支撑，并对钢支撑施加应力；

最后一层开挖至设计基坑底部垫层标高处(最后300mm厚土层，由人工挖除整平，以便防止坑地土被扰动)，并及时封闭施作垫层；

在混凝土板撑处，开挖至板撑设计底标高处，安装底模板后施工板撑结构。

2.1.2、纵向分段分层开挖

纵向开挖采取分段分层开挖，段与段之间不小于30m为了保证开挖的土体的稳定性和安全性，设置钻孔桩+三轴止水帷幕作为围护墙，并在施工结构施做一道钢筋混凝土结构墙，保证后期基坑施工安全，采用SMW工法桩封堵墙，型钢密插，保证基坑施工安全。

其中，SMW工法桩结合内支撑支护，坑底采用裙边结合抽条加固措施，包括以下具体步骤：

2.2.1、施工准备

施工前做好场地平整、清理障碍物、铺设走道板；拼装桩机完成的同时安装灰浆制备系统包括工作平台、制浆设备及泵送设备、灰浆流动制备站，做好管线连接工作，最后进行机械调试，三轴搅拌机成桩后桩机移到下一桩位施工，在搅拌下沉过程中，利用空压机压缩空气使周围土体松散，保证水泥浆液与周围土体充分接触，提高成桩的强度和防水性能，水泥浆液采用压浆泵注入。

2.2.2、SMW工法桩施工

1)场地回填平整

三轴搅拌机施工前，必须先进行场地平整，同时施工区域内还需夯实加固，铺设走道板，确保施工场地路基承重荷载需能满足50吨大吊车及步履式重型桩架行走要求。

2)测量放线

根据提供的坐标基准点，按照设计图进行放样定位及高程引测工作，并做好永久及临时标志，放样定位后做好测量技术复核单，确认无误后进行搅拌施工。

3)开挖沟槽

根据基坑围护内边控制线，采用0.6m3挖土机开挖沟槽，沟槽1.2m 宽，0.6m深，开挖沟槽余土应及时处理，以保证SMW工法正常施工，当开挖沟槽遇见障碍物时，将障碍物清理后，再进行沟槽开挖。

4)定位线与搅拌桩孔位定位

三轴搅拌桩孔位定位：

三轴搅拌桩三轴中心间距：Ф850mm搅拌桩两轴距离为600mm，两幅桩间距为1200mm，搭接250mm，根据这个尺寸在平行桩位轴线方向的定位线标志；

连续施工情况下三轴搅拌桩均采用以下方式施工，即采用跳孔式重复套打施工方法，可减少偏钻，以确保搅拌桩连续性及止水效果。

5)桩机就位

移动前先撒白灰线作为路基箱的基准线，然后挖机根据灰线铺设路基箱或钢板，看清上、下、左、右各方面的情况，严禁碾压电缆和气浆管；发现障碍物应及时清除，桩机移动结束后认真检查定位情况并及时纠正，确认桩位无误后桩机就位。

6)桩机垂直度校正

根据桩机上的水平仪表控制调整桩机的垂直度。

7)水泥浆液拌制

在施工现场搭建拌浆施工平台，采用复合硅酸盐水泥，三轴搅拌桩水灰比为1.5，浆液配比为：水：水泥＝1.5：1。

8)三轴搅拌机下沉与提升

根据设计要求深度，三轴水泥搅拌桩在下沉和提升过程中应严格控制下沉和提升速度，根据类似工程施工经验，搅拌桩下沉速度不大于0.5m/min，提升速度不大于1m/min。

9)型钢插拔

1)型钢插入

根据设计要求，H型钢采用700*300*13*24mm，材质Q235钢，本支护结构的H型钢在结构强度达到设计要求后必须全部拔出回收，H 型钢在使用前必须涂刷减摩剂，以方便拔出，要求型钢表面均匀涂刷减摩剂，厚度不小于1mm，三轴水泥搅拌桩施工完毕后，吊机应立即就位，准备吊放H型钢：

1.根据甲方提供的高程控制点，用水准仪引放到定位型钢上，根据定位型钢与H型钢顶标高的高度差确定吊筋长度，在型钢两腹板外侧焊好吊筋(≥Φ12线材)，误差控制在±5cm以内，型钢插入水泥土部分均匀涂刷减摩剂；

2.装好吊具和固定钩，然后用50吨吊机起吊H型钢，用线锤校核垂直度，必须确保垂直；

3.在沟槽定位型钢上设H型钢定位卡，型钢定位卡必须牢固、水平，将H型钢底部中心对正桩位中心并沿定位卡靠型钢自重徐徐垂直插入水泥土搅拌桩体内，垂直度控制用线锤控制；

4.用槽钢穿过吊筋搁置在定位型钢上，待水泥土搅拌桩达到一定硬化时间后，将吊筋与沟槽定位型钢撤除。

2)型钢回收

H型隔离措施：

浇筑压顶圈梁时，H型钢挖出并清理干净露出部分H型钢表面的水泥土后，在扎圈梁钢筋前，埋设在圈梁中的H型钢部分腹板和翼板二侧必须先用泡沫塑料(厚度大于10mm)包裹，再用油毛毡片包裹泡沫塑料二层，油毛毡片包裹高度高出圈梁顶15cm；并用U型粗铁丝(>8#)卡固定好油毛毡片。

H型起拔：

待圈梁达到设计强度且地下主体结构施工完成后，采用专用夹具及千斤顶以圈梁为反梁，起拔回收H型钢；起拔过程中始终用吊车吊提住顶出的H型钢，千斤顶顶至一定高度后，用吊车将型钢拔出桩体。

其中，因隧道底板基底为软弱土层，为满足基坑开挖变形控制要求，基坑底采用Φ800mm@600高压旋喷抽条+裙边加固，标准段加固深度为坑底下3m范围，加固指标28天的无侧限抗压强度qu≥ 1.0Mpa，渗透系数不大于1*10^-7cm/s，基础加固、阴角加固需在基坑开挖前施工完成。

2.2.3、开挖面布置

6米以上的土层采用2台PC360型挖掘机从两头向中间开挖；深度在地面下6米～基底，地面使用2台360型挖掘机、2台电动抓斗，基坑中布置1台PC220和2台PC60配合开挖。

步骤三、基坑支撑：在每一层基坑开挖结束前，准备好该层所需混凝土支撑或钢支撑所需的材料及设备，当该层开挖完成后，立刻进行材料吊运和支撑施工工作，基坑支撑包括混凝土支撑及钢支撑；

混凝土支撑施工包括以下具体施工步骤：

3.1.2、对模板上的杂物和钢筋上的油污等应清理干净，对模板的缝隙和孔洞应堵严；对模板应浇水湿润，但底部不得有积水；

3.1.3、混凝土浇注应连续进行，当必须间歇时，其间歇时间宜缩短，并应在前层混凝土凝结之前，将第二层混凝土浇注完毕，在混凝土浇注过程中应经常观察模板及其支架，钢筋，预埋件的情况；当发现有位移或脱模时，应立即停止浇注，并应在已浇注的混凝土初凝前修整完毕，混凝土浇注采用螺旋上升分层浇注的方法浇注，每层混凝土厚30cm，；

3.1.5、自由端施加预应力；

3.1.6、插入钢楔块，焊接端部；

3.1.7、混凝土养护采用自然养护，对混凝土浇注后的12小时以内对混凝土用土工布加以覆盖和浇水，浇水次数应能保持混凝土处于湿润状态，浇水养护时间不得少于7d,对大体积的或使用矿渣水泥和火山灰水泥拌制的混凝土养护时间不得少于14d；

3.1.8、顶圈梁及挡土墙立模施作模筑混凝土之前，应对模板支撑进行检查，防止混凝土浇筑过程中模板变形；

3.1.9、圈梁、混凝土支撑、砼板角撑、净保护层厚度为40mm。

钢支撑施工包括以下具体施工步骤：

3.2.1、施工准备：制作钢管，钢管间采用法兰盘连接；

3.2.2、根据土方开挖的速度，提前配齐所需钢支撑、钢围檩及楔块，并将钢管装成设计长度，等待工作面挖出后进行安装，钢支撑施工按照挖完一段随即支撑一段的原则进行，使其能及时发挥支护作用减小围护的变形；

3.2.3、钢支撑所在之处的土方挖完以后，通过测量放出该道支撑与围护的接触点，凿出该点型钢,焊接钢围檩，保证支撑与钢围檩垂直，位置适当，测量出两个相对应的支撑点之间距离，校核已在地面上拼装好的支撑的长度；

3.2.5、钢支撑通过吊机吊装，吊装到位后，先不松开吊钩，将一端的活络头拉出顶住钢围檩，再将2台液压千斤顶放入顶压位置，活络头伸长长度不超过15cm，为方便施工并保持千斤顶加力一致，2 台千斤顶用自制托架固定；千斤顶一端顶在围护墙上，一端顶在底座上，接通油管后即可开泵施加预应力，预应力施加到位后，用钢楔块撑紧端头处的缝隙并焊牢，然后回油松开千斤顶，解开起吊钢丝绳，做好防脱措施，完成这根支撑的安装；

3.2.6、施工时，24小时不间断观察钢支撑预加轴力计和钢楔子，当预加轴力降低应及时加压，如果钢楔子松动，及时加固焊接；轴力计采用专用的轴力安装架固定轴力计，安装架圆形钢筒上没有开槽的一端面与支撑的牛腿(固定头)上的钢板电焊焊接牢固，电焊时必须与钢支撑中心轴线与安装中心点对齐。

待焊接冷却后，将轴力计推入安装架圆形钢筒内，并用M10螺丝把轴力计固定在安装架上，钢支撑吊装到位后，即安装架的另一端(空缺的那一端)与围护墙体上的钢板对上，中间加一块250×250×25mm 的加强钢垫板，以扩大轴力计受力面积，防止轴力计受力后陷入钢围檩影响测试结果；

3.2.7、当结构底板达到设计规范的强度后，方能进行相应位置的支撑拆除，拆除时用吊车从两端轻轻托住钢支撑，在钢管一端用气焊割断钢管，吊车吊出钢支撑。

步骤四、施工监测：施工监测是以工程基坑施工区域周围两倍基坑开挖深度范围内地下管线、建筑物及基坑围护结构本身作为本工程监测及保护的对象,包括基坑围护结构体系监测、周边环境监测及现场巡视观察。

在施工过程中跟踪施工活动，对基坑围护结构及基坑四周地层位移进行量测，及时地反映工程施工所造成的影响，判断前一步施工工艺和施工参数是否符合预期要求，以确定和优化下一步的施工参数。

所述基坑围护结构体系监测包括：

4.1.1、围护墙深层水平位移(测斜)监测；

4.1.2、围护墙顶水平位移及沉降监测；

4.1.3、支撑轴力监测；

4.1.4、立柱隆沉监测；

4.1.5、围护结构与中间柱差异沉降监测；

4.1.6、围护墙体钢筋内力监测；

4.1.7、基坑底土体回弹监测；

4.1.8、基坑临时边坡坡顶、坡底水平位移及沉降监测；

所述周边环境监测包括：

4.2.1、周边地表的沉降监测；

4.2.2、周边建筑物沉降、倾斜监测；

4.2.3、周边管线沉降、位移监测；

4.2.4、基坑外地下水位监测；

4.2.5、基坑外水、土压力监测。

其中，监测方法1：围护墙深层水平位移(测斜)监测：监测仪器采用SINCO及CX-801B型测斜仪以及配套PVC测斜管，监测精度可达到±0.02mm/500mm，探头抗震性达到50000g，观测方法如下：

1)拟测头检查测斜管导槽；

2)斜仪测读器处于工作状态，将测头导轮插入测斜管垂直于基坑边的导槽内，缓慢下放至管底后上提测斜仪，同时每隔0.5m读一次数据，记录测点深度和读数；测读完毕后，将测头旋转180°插入同一对导槽内，以上述方法再测一次，测点深度同第一次。

监测方法2：围护墙顶水平位移及沉降监测：采用极坐标法结合小角法：

使用极坐标法观测时在工作基点A架设全站仪、在后视点B和监测点P架设棱镜，利用全站仪的测角功能测定夹角β，用全站仪的测边功能测定边长S_AP，测算监测点P的坐标(x_P、y_P)。

采用小角法观测时使用全站仪精确测出基准线与置镜点到观测点视线之间的微小角度，从而得到前后两次的角度变化量，并按下式计算偏离值：

其中：Lp位移变化量；

αp为角度变化量(")；

Sp为测点距监测基点的距离(mm)；

ρ为角度常数(206265)；

围护墙顶水平位移监测点采用棱镜进行照准。

监测方法3：围护桩钢筋内力、钢筋混凝土支撑轴力监测：采用 GJJ型振弦式传感器及XP-05振弦式频率读数仪进行数据采集；减小温度对支撑轴力量测的影响，应避免在阳光直接照射支撑结构时进行量测作业，同一批支撑尽量在相同的时间或温度下量测，每次读数均应记录温度测量结果。

监测方法4：钢支撑轴力监测：

1)轴力计安装

①安装前测量一下轴力计的初频，是否与出厂时的初频相符合 (≤±10Hz)，如果不符合应重新标定或者然后另选用符合要求的轴力计；

②安装过程必须注意轴力计和钢支撑轴线在一条直线上，各接触面平整，确保钢支撑受力状态通过轴力计(反力计)正常传递到支护结构上，在钢支撑在吊装前，把轴力计的电缆妥善地绑在安装架的两翅膀内侧，防止在吊装过程中损伤电缆；

③采用专用的轴力安装架固定轴力计，安装架圆形钢筒上没有开槽的一端面与支撑的牛腿(活络头)上的钢板电焊焊接牢固，电焊时必须与钢支撑中心轴线与安装中心点对齐；

④待焊接冷却后，将轴力计推入安装架圆形钢筒内，并用螺丝 (M10)把轴力计固定在安装架上；

⑤钢支撑吊装到位后，即安装架的另一端(空缺的那一端)与围护墙体上的钢板对上，中间加一块250×250×25mm的加强钢垫板，以扩大轴力计受力面积，防止轴力计受力后陷入钢围檩影响测试结果；

⑥将读数电缆接到基坑顶上的观测站；电缆统一编号，用白色胶布绑在电缆线上做标识，电缆每隔两米进行固定，外露部分作好保护措施。

2)观测方法及技术要求

钢支撑轴力监测采用FLJ型各种规格的轴力计，采用XP-05振弦式频率读数仪进行读数，监测精度达到1.0％F·S，并记录温度；混凝土支撑轴力监测采用主筋绑扎GJJ型钢筋计，同样XP-05振弦式频率读数仪采集，然后通过计算得出混凝土支撑的轴力。

监测观测方法及数据采集技术要求如下：

①轴力计安装后，在施加钢支撑预应力前进行轴力计的初始频率的测量，在施加钢支撑预应力时，应该测量其频率，计算出其受力，同时要根据千斤顶的读数对轴力计的结果进行校核，进一步修正计算公式；

②基坑开挖前应测试2～3次稳定值，取平均值作为计算应力变化的初始值；

③支撑轴力量测时，同一批支撑尽量在相同的时间或温度下量测，每次读数均应记录温度。

3)数据处理及分析

钢支撑轴力计的工作原理是：当轴力计受轴向力时，引起弹性钢弦的张力变化，改变了钢弦的振动频率，通过频率仪测得钢弦的频率变化，即可测出所受作用力的大小。一般计算公式如下：

P＝K_i(f²-f₀ ²)

式中：p为监测支撑轴力，单位(kN)；

k_i为轴力计标定常数,单位(kN/Hz²)；

f为轴力计监测自振频率，单位(Hz)；

f₀为轴力计初始自振频率，单位(Hz)。

4)初值的确定

在钢支撑成型制作完成并安放完成后、施加预应力前，间隔30 分钟对反力计进行两次测试，取两次测试的算术平均值作为初测值。

监测方法5：地下水位监测：

1)水位孔埋设

水位监测孔埋设采用钻机成孔，成孔直径108mm，成孔后，将连接好的水位观测管和滤管插入孔内，然后在孔壁与水位管之间填砂，管口处用粘土球或粘土封填。水位监测孔埋设后24小时内应用水位计测试埋设效果。

2)监测方法及技术要求

地下水位观测设备采用SWJ-20型钢尺水位计，观测精度为5mm，其工作原理为：水为导体，当测头接触到地下水时，报警器发出报警信号，此时读取与测头连接的标尺刻度，此读数为水位与固定测定的垂直距离，再通过固定测点的标高及与地面的相对位置换算成从地面算起的水位埋深及水位标高；

根据管顶高程(H管顶)、管顶与地面的高差(h管顶-水面)，即可计算地下水位的高程(H水位)和埋深。观测时对每个测孔连续进行独立3次观测，成果取均值，公式如下：

H水位＝H管顶-H测

3)数据处理及分析

每次观测结束后，将观测数据和地面观测的孔口高程输入计算机进行统计整理，计算地下水位，水位观测成果报告中将包括以下内容：

①绘制地下水位与时程的关系曲线；

②提供观测点的位置、编号及观测时间等相关数据。

4)初值的确定

在基坑内正式开始降水前，天气条件为连续两天无降水情况的上午8:00各进行一次测试，取两次测试的算术平均值作为初测值。

监测方法6：水、土压力监测：

1)水、土压力计埋设

本次监测水、土压力计采用在墙后钻孔、埋入监测元器件和回填的方式，具体步骤为：先在预定位置钻孔，钻孔深度等于水、土压力盒埋设深度，孔径大于水、土压力盒直径，将水、土压力盒根据不同埋设深度放置于固定器内、固定器与定制的压杆连接逐节放入钻孔中，到钻孔底部后调整水、土压力盒方向以保证水、土压力盒测试面背向基坑开挖方监测导线沿压杆引出地面，水、土压力盒及固定器在放置于钻孔后用膨润土(水压力盒上、下方1m位置用中粗砂回填) 将钻孔回填密实。

钻孔、埋入监测元器件和回填的方式埋设水、土压力测试元件适应性强，埋设存活率高，监测数据稳定且可靠；另外，考虑钻孔位置与桩墙之间不可能直接密贴，需要保持一段距离，因而测得的数据与桩墙作用荷载相比具有一定近似性。

2)监测仪器及方法

水、土压力采用水、土压力仪进行监测，本次监测采用振弦式水、土压力仪，水、土压力仪的一侧有一个与土相接触的面，该面受力时引起钢弦振动，通过钢弦振动频率的变化即可测出水、土压力的大小；接触面敏感程度较高，可感应水、土压力的细小变化。

3)数据分析与处理

采用振弦式水、土压力仪监测土压力，水、土压力计算公式为：

P＝K_i(f²-f₀ ²)

式中：p为监测水、土压力，单位(kPa)；

ki为水、土压力仪标定常数,单位(kPa/Hz2)；

f为水、土压力仪监测自振频率，单位(Hz)；

f0为水、土压力仪初始自振频率，单位(Hz)。

4)初值的确定

在基坑开挖前且水、土压力监测点埋设完成至少14天后，连续两天同一时间各进行一次测试，取两次测试的算术平均值作为初测值。

监测方法7：基坑临时边坡坡顶、坡底水平位移及沉降监测

1)测点埋设

①埋设位置

在计划留坡时间超过2周的基坑内纵坡坡顶及坡面、中间位置各设置一个监测点。

②埋设方法：

在设计位置处坡顶或坡底位置开挖约30cm深样洞，将顶部粘贴有20×20mm反射贴片的50cm长观测标埋入其中，并用混凝土固定。

2)观测方法及技术要求

为保证观测结果的准确及测量的便利，采用全站仪配合反射贴片照准测量的方法，在坡底及坡顶监测点连线方向远处墙上粘贴 20×20mm反射贴片作为后视点；

观测时，全站仪架设在后视点与坡顶监测点中间合适位置，对中整平后照准后视及坡顶/或坡顶反射贴片，通过后视点与坡顶/或坡底监测点之间的高差及距离变化可得到坡顶/或坡底的沉降变化及沿坡面的水平位移变化。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种软弱地层深基坑开挖施工方法，其特征在于包括以下具体步骤:

2.根据权利要求1所述的一种软弱地层深基坑开挖施工方法，其特征在于所述步骤1)中，降水井施工包括以下具体施工步骤：

1.1、施工准备，包括以下具体步骤：

1.5.4、埋填滤料：填滤料前在井管内下入钻杆至离孔底0.30m～0.50m，井管上口加闷头密封，从钻杆内泵送泥浆进行边冲孔边逐步调浆使孔内的泥浆从滤水管内向外由井管与孔壁的环状间隙内返浆，然后按井的构造设计要求填入滤料，并随填随测填滤料的高度，直至滤料下入预定位置为止；

1.7、放泵抽水。

3.根据权利要求1所述的一种软弱地层深基坑开挖施工方法，其特征在于所述步骤2)中，基坑开挖必须在降水井建设完成、土体加固、立柱桩和SMW工法桩达到设计强度后方可进行；基坑每一层开挖时，需确保地下水水位降低至开挖面1米以下；机械开挖时，坑底应保留300mm厚土层，由人工挖除整平，以便防止基底土被扰动。

4.根据权利要求1所述的一种软弱地层深基坑开挖施工方法，其特征在于所述步骤3)中，所述基坑支撑包括混凝土支撑及钢支撑。

5.根据权利要求4所述的一种软弱地层深基坑开挖施工方法，其特征在于所述混凝土支撑施工包括以下具体施工步骤：

3.1.5、自由端施加预应力；

3.1.6、插入钢楔块，焊接端部；

3.1.7、混凝土养护采用自然养护；

6.根据权利要求4所述的一种软弱地层深基坑开挖施工方法，其特征在于所述钢支撑施工包括以下具体施工步骤：

3.2.1、施工准备：制作钢管，钢管间采用法兰盘连接；

7.根据权利要求1所述的一种软弱地层深基坑开挖施工方法，其特征在于所述步骤4)中,施工监测是以工程基坑施工区域周围两倍基坑开挖深度范围内地下管线、建筑物及基坑围护结构本身作为本工程监测及保护的对象,包括基坑围护结构体系监测、周边环境监测及现场巡视观察。

8.根据权利要求7所述的一种软弱地层深基坑开挖施工方法，其特征在于所述基坑围护结构体系监测包括：

4.1.1、围护墙深层水平位移(测斜)监测；

4.1.2、围护墙顶水平位移及沉降监测；

4.1.3、支撑轴力监测；

4.1.4、立柱隆沉监测；

4.1.5、围护结构与中间柱差异沉降监测；

4.1.6、围护墙体钢筋内力监测；

4.1.7、基坑底土体回弹监测；

4.1.8、基坑临时边坡坡顶、坡底水平位移及沉降监测；

所述周边环境监测包括：

4.2.1、周边地表的沉降监测；

4.2.2、周边建筑物沉降、倾斜监测；

4.2.3、周边管线沉降、位移监测；

4.2.4、基坑外地下水位监测；

4.2.5、基坑外水、土压力监测。