CN112695763A - 一种深厚淤泥地层基坑开挖方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深厚淤泥地层基坑开挖方法，包括施工准备、降排水施工、基坑支护桩施工、基坑开挖、基坑内边坡支护。本发明基坑开挖作业采用排水加晾晒的方式提高地基承载力，具有效率高、成本低的特点；同时采用分层放坡阶梯式长臂开挖方法，操作简单、施工简便快捷、工艺流程清晰，缩短了施工工期；采用长臂挖机开挖装土，可避免施工荷载对基坑临时边坡稳定性及管桩基础偏斜造成的影响，确保了开挖质量；对局部流塑性较大的淤泥层采用石灰桩进行预固结，可以快速降低淤泥内的水分，提高淤泥承载力，达到固结淤泥土体的目的。

Description

一种深厚淤泥地层基坑开挖方法

技术领域

本发明涉及淤泥地层基坑开挖施工领域，尤其涉及一种深厚淤泥地层基坑开挖方法。

背景技术

随着经济的快速发展，城市建筑、路桥建设工程发展较为迅速，而软土地质条件下进行的深基坑施工常由于软土含水量较大产生的地基固结不实导致地基失稳的状况，特别对于一些高层建筑和地下建设设施。目前，基坑开挖施工，对于深厚淤泥地层中含有管桩基础的大型基坑（超过10000平方米）开挖工程,由于地基承载力无法满足桩基施工条件,要先施工工程管桩，一般的开挖方法会因机械设备沉陷导致效率低下，而且会造成基坑内的管桩偏斜，严重制约工程施工进度，增加施工成本，影响地基及基础的承载能力。同时还面临着基坑开挖自身稳定性的问题。或者采用先增加开挖深度再垫渣的方式施工，但这种方式大大增加了工程量，会导致施工成本增加，工期延长。

以上不足，有待改进。

发明内容

为了克服现有的技术的不足，本发明提供一种深厚淤泥地层基坑开挖方法。

本发明技术方案如下所述：

一种深厚淤泥地层基坑开挖方法，包括以下步骤：

步骤一：施工准备，平整场地，并对施工现场进行各项施工测量；

步骤二：场地排水晾晒，在基坑开挖范围内设置网格化排水系统，采用排水沟联合盲沟将开挖区域分成若干田字格，在基坑两侧或基坑四周设置集水坑，通过集水坑抽排积水，排入市政管网，并对基坑开挖范围内进行晾晒；

步骤三：基坑支护桩施工，采用预应力管桩护臂，基坑内侧和外侧分别水泥搅拌桩加固；

步骤四：基坑开挖，将基坑分成多个开挖区域，采用长臂挖掘机对基坑进行分层分段放坡施工，对局部流塑性较大的淤泥层采用石灰桩进行预固结；

步骤五：基坑内边坡支护，对坡边进行修整，对坡面进行喷射混凝土。

根据上述方案的本发明，其特征在于，在步骤一中，施工测量包括基坑开挖测量、基底临时控制点测设、结构边墙、顶板结构放样校验、预埋件、预留孔洞的定位放样、结构施工测量及竣工测量。

进一步的，基坑开挖测量包括：

（1）将基坑中线及征地边线放样并标记，进行清表工作；

（2）清表后，根据坐标法和开挖宽度计算法，放样出基坑开挖的开口线。

进一步的，施工测量放样可采用全站仪直接测坐标法、全站仪极坐标法或GPS-RTK法实施测量。

根据上述方案的本发明，其特征在于，在步骤二中，排水沟设置在每层开挖边缘0.5米处，集水坑的坑底低于基坑开挖平面。

根据上述方案的本发明，其特征在于，在步骤四中，分层放坡开挖，基坑内开挖采用长臂挖掘机进行，人工辅助，挖掘机由一端开始，纵向推进，每层开挖不超过1米，放坡地段按照淤泥层开挖坡率不大于1：10进行放坡。

进一步的，坡面每2米设置一道泄水孔，最后一道泄水孔距离坡底0.5米高，泄水孔呈梅花形布置。

根据上述方案的本发明，其特征在于，在步骤四中，对局部流塑性较大的淤泥层采用石灰桩进行预固结，具体采用钢管压入土体成孔，孔深超过工程桩顶标高，缓慢拔出钢管，将生石灰灌入孔内。

根据上述方案的本发明，其特征在于，在步骤四中，基坑开挖至坑底标高后及时进行基底验收，合格后做底板垫层，基底分区找平，基坑分区封底。

根据上述方案的本发明，其特征在于，在步骤五中，喷射混凝土采用湿喷机，喷射作业分层、分段、分片进行，喷射顺序自下而上进行。

根据上述方案的本发明，其有益效果：

（1）基坑开挖作业采用排水加晾晒的方式提高地基承载力，具有效率高、成本低的特点。

（2）基坑开挖作业采用分区域分层放坡阶梯式长臂开挖方法，操作简单、施工简便快捷、工艺流程清晰，缩短了施工工期。

（3）采用长臂挖机开挖装土，可以避免因施工设备距开挖掌子面太近，在施工设备作业的土体上面增加新的荷载，导致淤泥地层形成深层滑移面，造成工程管桩偏斜。确保了开挖质量。

（4）对局部流塑性较大的淤泥层采用石灰桩进行预固结，达到对工程桩成品保护的作用，保证了基础承载力。

附图说明

图1为本发明的施工流程示意图；

图2为本发明的基坑开挖施工流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图以及实施方式对本发明进行进一步的描述：

如图1所示，本发明在深厚淤泥地层等软土地层中，面积超过10000平方米且含有管桩基础的大型基坑开挖，一种深厚淤泥地层基坑开挖方法，包括以下步骤：

一、施工准备：平整场地，并对施工现场进行各项施工测量。

1.平整场地至设计标高，清除表面耕植土垃圾等杂物。

2.对施工现场进行各项施工测量，施工测量包括基坑开挖测量、基底临时控制点测设、结构边墙、顶板结构放样校验、预埋件/预留孔洞的定位放样、结构施工测量及竣工测量。

（1）基坑开挖测量：

a.首先将基坑中线及征地边线放样并标记，进行清表工作。

b.清表后，根据坐标法和开挖宽度计算法，放样出基坑开挖的开口线。

（2）基底临时控制点测设：用全站仪将基坑的中线放出，将控制点定在基坑上利于保存的位置，基坑线路中线纵向允许误差±10毫米,横向允许误差±5毫米。

（3）结构边墙、顶板结构放样校验：结构边墙模板支立前，依据线路中线放样边墙内侧线，放样允许偏差为0～5毫米。顶板模板安装中，将线路中线点与顶板宽度点设在模板上，并使用水准仪测量高程，高程允许误差±10毫米，中线误差为±10毫米。

（4）预埋件、预留孔洞的定位放样：以主体结构的中线为控制基线，将几何图形墨线、红油漆弹画于底模上。

（5）结构施工测量

a.结构底板绑扎钢筋前，在底板垫层上标出钢筋摆放位置，放线允许误差为±10毫米。

b.底板砼立模的结构宽度与高度，预埋件和变形缝的位置放样后，在砼浇筑前进行检核测量。

c.结构边、中墙模板支立前，依据线路中心线放样，放样允许偏差为±10毫米。

d.顶板模板安装过程中，将线路中线点和顶板宽度点设在模板上，并测量高程，其高程测量允许误差为±10毫米，中线测量允许误差为±10毫米，宽度测量允许误差在+15～10毫米之内。

e.结构施工完成后，要对设置在底板上的线路中心线和高程控制点进行复测。

（6）竣工测量：竣工测量采用的坐标系统、高程系统等与原施工测量相同。

二、场地排水晾晒，根据地下水分布特点和水位高度，结合基坑开挖深度，在基坑开挖范围内设置网格化排水系统，采用排水沟联合盲沟将开挖区域分成若干田字格，在基坑两侧或基坑四周设置集水坑，基坑内部排水沟通过抽水泵逐层抽水至上层排水沟，最上层集水坑通过排水沟与三级沉砂池连接，过滤后，排入市政管网，然后对基坑进行晾晒。通过排水加晾晒的方法降低土体含水率，增强土体强度，提高地基承载力。

其中，降排水施工流程为：测放沉淀池位置→挖机就位→挖土至设计深度→清洗坑内泥浆→浇筑混凝土垫层，砖砌侧壁→水泥砂浆抹面。

在本实施方式中，排水沟设置在每层开挖边缘0.5米处，为保证排水通畅，排水沟要及时清淤，防止堵塞。

在本实施方式中，集水坑的坑底低于基坑开挖平面1米至1.5米。

在本实施方式中，排水沟与沉砂池之间采用铺设排水管形成主排水管。

三、基坑支护桩施工，采用预应力管桩护臂，基坑外侧为水泥搅拌桩加固、基坑内侧5米～10米范围水泥搅拌桩加固桩顶。其目的是为保证基坑内工程桩不受开挖影响，以稳固地基。其中：

a.预应力管桩施工步骤：平整场地→桩位放线→桩机就位→桩机调整→吊桩定位→垂直检查→静压桩→施压管桩完毕。

b.水泥搅拌桩施工：钻机调平，启动搅拌机电机，放松起重机钢丝绳，使搅拌机沿导向架搅拌切土下沉，搅拌机下沉到指定深度时后，开启灰浆泵将水泥浆压入地基中，边喷浆边旋转，重复上述步骤，进行四搅四喷作业。

具体的步骤：平整场地→施工放线→定桩位→桩机对位调平→预搅下沉→提升喷浆搅拌→重复上下搅拌→清洗→移位

c.冠梁施工：冠梁及连梁采用木模板支模，现场绑扎钢筋，混凝土人工现浇，采用溜槽方式入仓，插入式振捣器振捣密实，覆盖、洒水养护，确保连成整体。

具体的步骤：开挖土方、防护边→冠梁边线测量放线→放置桩芯钢筋→浇筑桩芯混凝土→绑扎冠梁钢筋→立模→灌注混凝土→拆模→养护。

预应力管桩施工、水泥搅拌桩施工及冠梁施工均为现有技术中使用较为广泛使用的施工方法，此处不做详细说明。

如图2所示，四、基坑开挖，采用长臂挖掘机对基坑进行分层分段放坡施工，每层开挖不超过1米，放坡地段按照淤泥层开挖坡率不大于1：10进行放坡，有效抑制因开挖高差过大引起淤泥地层形成深层滑移，有利于基坑边坡稳定和抑制管桩偏斜的目的。具体步骤如下：

1.基坑测量：

a.平面测量，用全站仪、GPS等，极坐标法和直角坐标法，测定各施工内容的平面位置。

b.高程测量，分段开挖的平台标高以及基坑底标高的确定用水准仪、塔尺传递高程，用全站仪进行复核。

2.开挖断面调整，根据现场开挖地质情况，调整基坑开挖坡率，淤泥地层基坑放坡比不大于1：10，调整边坡喷砼支护参数，缩短基坑施工时间。

3.将基坑分成多个开挖区域，分层放坡开挖，基坑内开挖采用29米长臂挖掘机进行，人工辅助。挖掘机由一端开始，纵向推进，每一开挖区域配备两台挖掘机，一台挖掘机将下层土方倒置上层，另一台挖掘机负责将土方装车。每开挖一层后设置一个2米平台，基坑开挖深度在1.5米～6.8米范围内。采用29米长臂挖机开挖装土，可以避免因施工设备距开挖掌子面太近，在施工设备作业的土体上面增加新的荷载，导致淤泥地层形成深层滑移面，造成工程管桩偏斜。经计算，当施工设备距离开挖掌子面超过20米时，施工荷载造成的土体深层滑移对管桩影响较小。

4.坡面每2米设置一道泄水孔，最后一道泄水孔距离坡底0.5米高，泄水孔呈梅花形布置。基坑底部设置坑内排水沟和集水坑，防止基坑被水浸泡。

5.对局部流塑性较大的淤泥层采用石灰桩进行预固结：采用DN200钢管压入土体成孔，孔深超过工程桩顶标高以下3米，缓慢拔出钢管，将生石灰灌入孔内。通过生石灰与土体里面的水发生化学反应，可以快速降低淤泥内的水分，提高淤泥承载力，达到固结淤泥土体的目的。

6.基坑开挖至坑底标高后及时进行基底验收，合格后做底板垫层，基底分区找平，基坑分区封底。

进一步的，机械开挖时基底预留0.2米土层有人工开挖至设计高程，整平，余土由人工清运出基坑，边坡修整人工清理20厘米，修至指定坡比。当基坑开挖至设计底标高（同时做好基坑底排水沟，集水坑）时，进行验收工作，通过验收后进行下一工序施工。

五、基坑内边坡支护施工，包括以下步骤：

a.修整坡边，清除坡面松土、危石等，并观察坡面是否有开裂、坍塌或滑坡迹象或其它地质病害。确定边坡整体稳定后方可进行喷射作业。

b.坡面喷射混凝土，喷射混凝土采用TK500型湿喷机，喷射作业分层、分段、分片进行，喷射顺序自下而上。确保基坑稳定和挖土紧密配合。

本发明，基坑开挖分层分段放坡进行，从上到下，每层开挖深度为1米，开挖一层后，进行 C20混凝土喷射支护，并进行收坡，遵循边开挖，边支护，支护稳定后再进行下一段开挖。在开挖过程中，若基坑挖出质地较好的土石方，可用于基坑开挖期间的软土层置换，增加承载力。若基坑开挖质地较差的土方（如淤泥），则要求基坑边缘3米内严禁堆土，20米范围内禁止设备作业，30米范围内禁止堆土和重车通行，避免施工荷载对基坑临时边坡稳定性及管桩基础偏斜造成的影响，提高了基坑开挖自身稳定性，确保了开挖质量。

本发明的有益效果如下：

（1）基坑开挖作业采用排水加晾晒的方式提高地基承载力，具有效率高、成本低的特点。

（2）基坑开挖作业采用分区域分层放坡阶梯式长臂开挖方法，操作简单、施工简便快捷、工艺流程清晰，缩短了施工工期。

（3）采用长臂挖机开挖装土，可以避免因施工设备距开挖掌子面太近，在施工设备作业的土体上面增加新的荷载，导致淤泥地层形成深层滑移面，造成工程管桩偏斜。确保了开挖质量。

（4）对局部流塑性较大的淤泥层采用石灰桩进行预固结，达到对工程桩成品保护的作用，保证了基础承载力。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

上面结合附图对本发明专利进行了示例性的描述，显然本发明专利的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明专利的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明专利的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种深厚淤泥地层基坑开挖方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：施工准备，平整场地，并对施工现场进行各项施工测量；

步骤二：场地排水晾晒，在基坑开挖范围内设置网格化排水系统，采用排水沟联合盲沟将开挖区域分成若干田字格，在基坑两侧或基坑四周设置集水坑，通过集水坑抽排积水，排入市政管网，并对基坑开挖范围内进行晾晒；

步骤三：基坑支护桩施工，采用预应力管桩护臂，基坑内侧和外侧分别水泥搅拌桩加固；

步骤四：基坑开挖，将基坑分成多个开挖区域，采用长臂挖掘机对基坑进行分层分段放坡施工，对局部流塑性较大的淤泥层采用石灰桩进行预固结；

步骤五：基坑内边坡支护，对坡边进行修整，对坡面进行喷射混凝土。

2.根据权利要求1所述的深厚淤泥地层基坑开挖方法，其特征在于，在步骤一中，施工测量包括基坑开挖测量、基底临时控制点测设、结构边墙、顶板结构放样校验、预埋件/预留孔洞的定位放样、结构施工测量及竣工测量。

3.根据权利要求2所述的深厚淤泥地层基坑开挖方法，其特征在于，基坑开挖测量包括：

（1）将基坑中线及征地边线放样并标记，进行清表工作；

（2）清表后，根据坐标法和开挖宽度计算法，放样出基坑开挖的开口线。

4.根据权利要求2所述的深厚淤泥地层基坑开挖方法，其特征在于，施工测量采用全站仪直接测坐标法、全站仪极坐标法或GPS-RTK法实施测量。

5.根据权利要求1所述的深厚淤泥地层基坑开挖方法，其特征在于，在步骤二中，排水沟设置在每层开挖边缘0.5米处，集水坑的坑底低于基坑开挖平面。

6.根据权利要求1所述的深厚淤泥地层基坑开挖方法，其特征在于，在步骤四中，分层放坡开挖，基坑内开挖采用长臂挖掘机进行，人工辅助，挖掘机由一端开始，纵向推进，每层开挖不超过1米，放坡地段按照淤泥层开挖坡率不大于1：10进行放坡。

7.根据权利要求6所述的深厚淤泥地层基坑开挖方法，其特征在于，坡面每2米设置一道泄水孔，最后一道泄水孔距离坡底0.5米高，泄水孔呈梅花形布置。

8.根据权利要求1所述的深厚淤泥地层基坑开挖方法，其特征在于，在步骤四中，对局部流塑性较大的淤泥层采用石灰桩进行预固结，具体采用钢管压入土体成孔，孔深超过工程桩顶标高，缓慢拔出钢管，将生石灰灌入孔内。

9.根据权利要求1所述的深厚淤泥地层基坑开挖方法，其特征在于，在步骤四中，基坑开挖至坑底标高后及时进行基底验收，合格后做底板垫层，基底分区找平，基坑分区封底。

10.根据权利要求1所述的深厚淤泥地层基坑开挖方法，其特征在于，在步骤五中，喷射混凝土采用湿喷机，喷射作业分层、分段、分片进行，喷射顺序自下而上进行。

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