大型深基坑留坡挖土及坑中坑混凝土后浇施工工法
【专利摘要】本发明公开了大型深基坑留坡挖土及坑中坑混凝土后浇施工工法，其特征在于：土方开挖包括如下步骤：步骤一，首层土方开挖，首层土方开挖为盆式开挖；步骤二，二层土方开挖，二层土方开挖为留坡开挖；步骤三，第三层土方开挖，采用在中间栈桥左侧设置一条混凝土土方坡道，汽车直接开入坑内装土的方法；步骤四，留坡部位的土方开挖；步骤五，坑中坑土方开挖；步骤六坑中坑土方开挖完成后进行坑中坑混凝土浇筑施工，本发明的优点是凝土后浇施工工法，施工难度小、成本低且施工周期短、风险小。
【专利说明】大型深基坑留坡挖土及坑中坑混凝土后浇施工工法
【技术领域】
[0001]本发明涉及大型深基坑的施工。
【背景技术】
[0002]一直以来，大型深基坑的施工成本控制和安全成为开发商和施工单位的重点和难点，由于大型深基坑开挖深度和面积都较大，且都处于城市中心地段较多，因此基坑支护设计和施工单位都采用比较保守的支撑支护和栈桥取土的方法，并且大型深基坑一般在电梯井部位还需要再往下多挖3?5米，如果按照先施工较深部位底板再施工挖深浅的底板传统工艺流程，这样基坑施工不且周期长成本高而且基坑暴露时间长施工风险大，
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题就是提供一种大型深基坑留坡挖土及坑中坑混凝土后浇施工工法，施工难度小、成本低且施工周期短、风险小。
[0004]为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案:大型深基坑留坡挖土及坑中坑混凝土后浇施工工法，包括土方开挖的过程，其特征在于:土方开挖包括如下步骤:
[0005]步骤一，首层土方开挖，首层土方开挖为盆式开挖，直接从自然地坪挖至第一道支撑底标闻;
[0006]步骤二，二层土方开挖，二层土方开挖为留坡开挖，采用在东西方向各设置一条挖土坡道，以中间栈桥为分界线按照开挖流向分层挖土至第二道支撑底标高，施工第二道混凝土支撑；
[0007]步骤三，第三层土方开挖，第三层土方开挖为采用在中间栈桥左侧设置一条混凝土土方坡道，汽车直接开入坑内装土的方法；
[0008]步骤四，留坡部位的土方开挖，留坡部位的土方开挖为汽车坡道部位土方挖运，采取边挖便拆除的方法，坡道面层混凝土采取镐头机破碎；
[0009]步骤五，坑中坑土方开挖，在坑中坑以外底板混凝土浇筑施工后再进行开挖，采取塔吊配合小型挖土机取土；
[0010]步骤六，坑中坑土方开挖完成后进行坑中坑混凝土浇筑施工。
[0011]优选的，首层土方开挖时，基坑分为东西两块同时平行挖土向中间栈桥部位运土，并同步施工边坡部位喷锚，当开挖到第一道支撑标高，便自东西方向向中间施工第一道支撑,最后自南向北施工支撑栈桥，东西两块施工时采取自南北方向同时向中间集中开挖的形式。
[0012]优选的，第三层土方开挖对混凝土坡道下方的土体采取对拉土钉加固，结合钢筋网和C20喷射混凝土护坡。
[0013]优选的，坑中坑以外底板混凝土浇筑前要留设施工缝，在施工缝部位设有一道长4m的型钢，翼缘垂直放置，并在中间加设两道环绕一周的止水钢片，进行封闭抗渗设防，在高度方向设置两道凹凸锯齿形状的混凝土断面的施工缝，延长渗水路径和提高抗剪刚度。[0014]本发明的施工工法采用了施工过程中的逆向思维，即利用深坑部位以外的底板先行施工作为基坑支护的一道支撑体系。在挖土方法上采用设置一条通向基坑内部的挖土通道，使挖机可以直接开到基坑内部进行挖土装车，这样在施工成本上节省了施工一道水平支撑的费用，而且坡道挖土速度快、效益高，更有利于基坑的施工速度，降低了深基坑施工的安全风险，对深基坑施工安全也有较大的帮助，具有一定的经济和社会效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步描述:
[0016]图1为首层土方开挖流向图；
[0017]图2为第二层留坡挖土的坡道留设和开挖流向；
[0018]图3为第三层留坡挖土的坡道留设和开挖流向；
[0019]图4为第三层留坡挖土的剖面示意图；
[0020]图中I为第一道支撑，2为第二道支撑，3为中间栈桥。
【具体实施方式】
[0021]适宜本工法的工程对象主要为开挖深度大于10米，支护结构采用水平支撑而且工期较紧、周边管线建筑物较多安全要求高、有条件设置留坡坡度(I:10)的一级以上基坑工程。特别适用于电梯井设置在基坑中间部位而且电梯井部位又比周边基坑部位土方开挖深多于5米以上的基坑工程的土方开挖及基坑施工。
[0022]本施工工法是在大型深基坑施工时采用留坡挖土的土方挖运方法，当基坑土方挖到一定的深度(一般10米后)采用设置一条土方车通行坡道一直通行到基坑底部进行装车取土，并通过深浅基坑施工先后顺序的调整，先施工深坑周边的底板(施工时设置一道特殊的底板后浇施工缝:将施工缝设置成凹凸形，并在中间部位增设抗剪型钢和两道环绕一周的止水钢片，进行封闭抗渗设防，同时对施工缝的模板施工、施工缝表面的处理、施工缝混凝土养护、坑中坑混凝土浇筑等进行技术处理)，利用该底板作为基坑支护的一道水平支撑，再利用塔吊等取土的办法施工坑中坑部位底板达到深基坑施工安全、优质高效、降低成本目的。土方开挖包括如下步骤:
[0023]步骤一，首层土方开挖；
[0024]如图1所示，首层土方开挖为盆式开挖，直接从自然地坪挖至第一道支撑底标高。为加快施工进度，根据施工现场实际情况将基坑分为东西两块同时平行挖土向中间栈桥部位运土，并同步施工边坡部位喷锚。当开挖到第一道支撑标高，便自东西方向向中间施工第一道支撑，最后自南向北施工支撑栈桥。东西两块施工时则采取自南北方向同时向中间集中开挖的形式。
[0025]步骤二，第二层土方开挖；
[0026]如图2所示，第二层土方开挖为留坡开挖，采用在东西方向各设置一条挖土坡道，以中间栈桥为分界线按照开挖流向分层挖土至第二道支撑底标高，施工第二道混凝土支撑。此时靠近北侧挖土坡道下的第二道支撑最后形成。
[0027]步骤三，第三层土方开挖；
[0028]如图3和图4所示，第三层土方开挖为采用在中间栈桥左侧设置一条混凝土土方坡道，汽车直接开入坑内装土的方法。此时第二道支撑已全部形成，靠近坡道部位支撑上需要回填土放才能形成坡道，由于汽车坡道下侧的土方为回填土，容易产生滑坡，因此需要对坡道下放的土体采取了加固措施，加固措施为对拉土钉。土钉采用钢管Φ48Χ3.0Χ1200，有效长度6?9m，结合钢筋网和C20喷射混凝土护坡。
[0029]步骤四，留坡部位的土方开挖；
[0030]最后的土方开挖为汽车坡道部位土方挖运。当两边部位土方开挖到基坑的大面积坑底标高时，即开始进行汽车坡道部位的土方开挖。此时坡道采取边挖便拆除的方法，坡道面层混凝土采取镐头机破碎，采用一台lm3挖土机边挖边退至北侧基坑边，坑边剩余土方因深度较大，采用lm3挖土机已无法继续取土，便更换一台加长臂挖土机停靠在北侧栈桥部位取土，直至全部土方挖运完毕。
[0031]步骤五，坑中坑土方开挖；
[0032]最后的土方开挖为坑中坑部位土方挖运。为确保基坑稳定，坑中坑的土方要求在基坑大面积的底板施工后再进行开挖。因此，坑中坑开挖时其四周的底板已经施工完毕，而且坑中坑部位面积狭小，而从大面积底板面标高至坑中深坑底面标高高差较大，土方量较多，此时已无法采取留坡及栈桥挖土的形式，而采用塔吊配合小型挖土机挖土施工速度将大大减低。为此在留坡挖土阶段施工组织安排将该坑中坑部位土方往下多挖出1.Sm，以减少深坑挖土数量，使最后剩留少部分土方。这样，采取塔吊配合小型挖土机取土大大缩短了工期。具体施工是这样的:采用0.3m3挖土机配合两个1.2m3的吊斗，用塔吊吊运至坑顶的运土车辆。此时需要采用汽车吊将约5t的小挖土机能顺利送到和吊出坑中坑。
[0033]步骤六，坑中坑土方开挖完成后进行坑中坑混凝土浇筑施工，需要注意的是:
[0034]1，坑中坑混凝土结构施工缝的设置，如何在超厚的底板留设施工缝，对结构的安全和质量都是一大难题，在考虑施工缝的留设时必须以如何保证施工质量和便于施工作为商讨的重点，为了解决施工缝留设的抗剪和抗渗要求，本工法在施工缝部位增设了一道长4m的型钢350 X 350 X 12 X 19，间距lm，翼缘垂直放置。并在中间加设两道一400mmX 4mm环绕一周的止水钢片，进行封闭抗渗设防，同时将施工缝区域底板加厚400_。在高度方向设置两道凹凸锯齿形状的混凝土断面的施工缝，延长渗水路径和提高抗剪刚度。
[0035]2，坑中坑施工缝模板的施工；
[0036]如此厚的底板模板的强度、刚度及稳定性是保证混凝土浇筑质量的关键，必须对工程制定施工缝专项模板支撑方案，具体技术要点如下:
[0037]A、一般部位的模板采用多层九夹板，对于400mm底板加厚部位，由于钢筋较密无法支模，采用三层免拆模体后浇带专用系钢丝网，外侧用Φ 161 X OOmm钢筋加固。
[0038]B、模板的内侧设置一道50mm厚泡沫板XPS作为侧向底板混凝土的保温层；400mm加厚部位外侧则用麻袋塞紧作为保温层。
[0039]C、背榜米钢管2 Φ 48 X 3.0mm,对拉螺杆Φ 14mm ;竖向支撑立杆米用间距450mm的LlOOmmX IOmm角钢，内侧用钢筋焊接在工程桩主筋上拉接，该立柱兼为底板钢筋支架使用。
[0040]D、外侧用两根[18槽钢X 2000mm同工程桩支撑牢固。
[0041]E、内侧采用三道Φ 16 X 2000mm钢筋与工程桩焊接拉锚；角部采用[10槽钢直接撑至两侧模板，以增加模板的整体刚度。
[0042]F、抗剪型钢内侧采用LlOOmmX IOmm型钢作支撑，外侧采用脚手架做支撑。[0043]3、坑中坑施工缝混凝土的养护措施；
[0044]超厚的混凝土底板属大体积混凝土，其养护方案经过计算采用了 3层麻袋2层薄膜的养护方案，由于施工缝转角部位计算温度应力较大，所以该部位周围4m范围在采用3层麻袋两层薄膜的基础上再增加I层麻袋和薄膜。施工缝的保温层施工开始时考虑模板内侧的50mm厚XPS泡沫板，当底板混凝土烧筑完毕后再在模板外侧张挂3层麻袋,400mm底板加厚部位也采用塞麻袋浇水保温养护。
[0045]4、坑中坑施工缝表面的处理；
[0046]施工缝的表面处理待底板保温养护结束后进行，由于施工缝侧面采用多层夹板支模，混凝土浇捣后表面比较光滑，因此必须用人工进行表面的凿毛，特别是止水钢板和抗剪型钢部位的混凝土表面浮浆较多，在拆模后及时清理干净。混凝土凿毛后用高压水枪冲洗干净。在深坑部分后浇混凝土施工时用相同混凝土级配的水泥砂浆进行接浆。
[0047]5、坑中坑的混凝土烧筑
[0048]由于大面积底板表面和深坑底面高差达IOm之多，其中的混凝土结构钢筋配置多、排布又密，为使混凝土从上能直接下料，并防止出现离析现象，提高一次性浇捣时高振动泵的效率，笔者制定了专项施工方案，即将表层钢筋先行留出一个500mmX500mm的人孔，使工人可下到底层钢筋网片上进行振捣作业，同时将泵管接入坑底部位这样每当混凝土浇筑约2m后，便逐步拆除伸入钢筋网片内部的泵管，由此逐渐向上施工，完成大厚度混凝土的施工。这一方案既解决了混凝土离析问题又确保了混凝土振捣质量，并加快了施工速度。对于施工缝部位一侧采取反复振捣措施，当第一层混凝土振捣完毕约2h (初凝前)再在靠近施工缝部位进行重复振捣以提高新老混凝土连接的密实度。
[0049]本发明施工工法的优点为:
[0050]1、可以将整个基坑分为大小两个基坑施工，先施工至基坑的大面积坑底标高，然后再施工坑中坑部分；
[0051]2、基坑土方开挖先施工周边较浅部位，降低了一次性挖深较大、施工周期长、基坑暴露时间长的风险，由于周边底板先浇，可以更早地形成支护体系，深基坑施工安全得到了有力保障；
[0052]3、采用留坡挖机可以挖土机直接装车，减少了坑内倒土的时间和机械台班；
[0053]4、减少了底板一次浇筑混凝土的工程量，为按期完成底板提供了有力保障；
[0054]5、深基坑深坑部位底板后浇在基坑支护角度考虑能节省一道水平支撑。即利用深坑部位以外的基础底板施工至支护结构外墙作为一道水平支撑；
[0055]6、深坑部位底板后浇，可以加快施工进度，直接节省了一道水平支撑的施工和拆除时间。
【权利要求】
1.大型深基坑留坡挖土及坑中坑混凝土后浇施工工法，包括土方开挖的过程，其特征在于:土方开挖包括如下步骤: 步骤一，首层土方开挖，首层土方开挖为盆式开挖，直接从自然地坪挖至第一道支撑底标闻; 步骤二，二层土方开挖，二层土方开挖为留坡开挖，采用在东西方向各设置一条挖土坡道，以中间栈桥为分界线按照开挖流向分层挖土至第二道支撑底标高，施工第二道混凝土支撑； 步骤三，第三层土方开挖，第三层土方开挖为采用在中间栈桥左侧设置一条混凝土土方坡道，汽车直接开入坑内装土的方法； 步骤四，留坡部位的土方开挖，留坡部位的土方开挖为汽车坡道部位土方挖运，采取边挖便拆除的方法，坡道面层混凝土采取镐头机破碎； 步骤五，坑中坑土方开挖，在坑中坑以外底板混凝土浇筑施工后再进行开挖，采取塔吊配合小型挖土机取土； 步骤六，坑中坑土方开挖完成后进行坑中坑混凝土浇筑施工。
2.根据权利要求1所述的大型深基坑留坡挖土及坑中坑混凝土后浇施工工法，其特征在于:首层土方开挖时，基坑分为东西两块同时平行挖土向中间栈桥部位运土，并同步施工边坡部位喷锚，当开挖到第一道支撑标高，便自东西方向向中间施工第一道支撑，最后自南向北施工支撑栈桥，东西两块施工时采取自南北方向同时向中间集中开挖的形式。
3.根据权利要求2所述的大型深基坑留坡挖土及坑中坑混凝土后浇施工工法，其特征在于:第三层土方开挖对混凝土坡道下方的土体采取对拉土钉加固，结合钢筋网和C20喷射混凝土护坡。
4.根据权利要求3所述的大型深基坑留坡挖土及坑中坑混凝土后浇施工工法，其特征在于:坑中坑以外底板混凝土浇筑前要留设施工缝，在施工缝部位设有一道长4m的型钢，翼缘垂直放置，并在中间加设两道环绕一周的止水钢片，进行封闭抗渗设防，在高度方向设置两道凹凸锯齿形状的混凝土断面的施工缝，延长渗水路径和提高抗剪刚度。
【文档编号】E02D17/02GK103821149SQ201410074356
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年2月28日 优先权日:2014年2月28日
【发明者】徐晓忠, 陈志远, 谢永章, 廖小军, 陆建飞, 赵鸣, 斯勇 申请人:中天建设集团有限公司