深基坑围护新技术冻结排桩法文档格式.docx

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为了降低冻胀力对排桩结构不利影响，设计采取在冻结帷幕外侧覆盖层土体内设置288φ25cm卸压孔。

为了有效地释放冻胀力，卸压孔内注满优质泥浆。

以防孔壁坍塌。

2.3施工工艺2.3.1工艺流程（见图3）图3冻结排桩法施工工艺流程图2.3.2预注浆施工①注浆工艺根据锚碇场区地质水文条件，施工采用下行式注浆方案。

施工设备主要有地质钻机、注浆机和制浆机。

注浆施工顺序为：

钻机就位固管段钻进施工下钢套管、固管第一段高取芯清孔压水试验浆液配制注浆养护第二段高取芯、注浆②注浆相关参数㈠注浆深度：

-34.0米～-42.0米，注浆段高为8.0米，分两个段高，每段4m。

㈡注浆压力：

注浆的终压为静水压力的1.5~4倍，即0.6~1.8MPa之间。

㈢注浆扩散半径：

2.5~4m。

㈣注浆材料：

p.o32.5普硅水泥+40°

Be水玻璃。

㈤浆液配比：

水泥浆液配比（水灰比）2：

1、1.5：

1、1.25：

1、1：

1、0.8：

1、0.7：

1、0.6：

1七种，根据注浆钻孔时的吸水量确定浆液浓度，如吸水量小，说明可注性差，选择稀浆高压注浆；

反之亦然。

2.3.2排桩施工排桩采用跳钻成孔施工工艺。

根据排桩设计净距20cm（22.5cm）要求，施工重点控制成孔质量，主要是垂直度（1/200）和孔径（扩孔系数1.05）控制，其施工要点：

①选择钻机刚度较大，导向性好地反循环钻机钻孔，优质膨润土化学泥浆护壁。

②安装钻机时要使钻盘、底座水平，起重滑轮中心、钻杆中心和护筒中心“三点一线”。

③采取配重-减压钻进工艺，俗称“吊着打”，控制钻孔垂直度；

根据土质变化，合理选择钻头及钻进参数，覆盖层用刮刀钻头中速钻进，基岩用滚刀钻头低速钻进。

④采用JJC-1A检测仪测量孔径、孔斜等指标，一般在成孔过程中检测一次，终孔验收检测一次，发现问题及时解决。

⑤钻进、清孔过程中，保持孔内外水头差。

施工高峰时有19台钻机同时进行钻孔，65天完成140根钻孔灌注排桩，桩身质量用超声波脉冲检测法逐根进行检测，全部为A类桩。

2.3.3冻结帷幕施工①冻结孔、卸压孔施工在盐水温度、冻结管直径相同的冻结条件下，冻结帷幕的形成时间与冻结孔开孔间距、钻孔偏斜率有关，间距越大，冻结帷幕的形成时间就越长。

为了达到冻结帷幕形成时间、厚度基本一致，必须按照设计孔位进行精确放样，并严格控制钻孔偏斜率，施工要求第四系覆盖层偏斜率≯0.3%，基岩层≯0.5%。

成孔后采用灯光或陀螺仪对钻孔进行测斜并绘制钻孔偏斜平面图，钻孔超出规定偏斜要求需进行纠偏或回填土重钻等方法处理。

卸压孔施工时使用优质粘土粉、纤维素、面碱、聚丙烯酰胺等材料配置钻进泥浆和充填泥浆。

为保持孔口稳定，防止杂物落入孔内使泄压孔失效，在其周边砌筑沟槽和孔口加盖等措施进行保护。

②冻结管安装与试压冻结管采用规格为Φ127×

6mm低碳钢无缝钢管，内供液管采用Φ50×

5mm聚乙烯塑料管。

冻结管下放到位后，进行压力试验，初压力1.0~1.5MPa，经30分钟观察，降压≯0.05MPa，再延长15分钟压力不降为合格。

③积极冻结和积极冻结期积极冻结期是指冻结器开始循环低温盐水，土层降温、冻结交圈、冻结壁达到设计厚度和温度的过程。

积极冻结所用的时间为积极冻结期。

冻结帷幕形成如图6。

积极冻结技术指标：

盐水温度-28~-29℃；

单孔不平衡温度0.5℃；

单孔流量5m3/h；

冻土发展半径20mm/d；

积极冻结期计划65d。

冻结壁发展半径、速度及交圈情况是根据埋设在地层内不同位置、不同深度的温度传感器测得的温度场进行初步判定。

最终判定冻结帷幕是否交圈是在坑内进行降水，观测坑内外水位变化情况。

图6冻结帷幕形成示意图④维护冻结确定冻结帷幕形成并达到设计要求后，即可进入维护冻结阶段。

其主要目的是补充冻结帷幕随时间损失的能量，控制冻结帷幕厚度不再继续增长或削弱，保证其在基坑开挖及回填阶段达到有效封水。

维护冻结期间，通过对冻结帷幕温度的监控确定盐水温度、流量等参数。

2.3.4基坑开挖及支护基坑深度达29m，开挖方量近10万方。

水平支撑为钢筋混凝土结构，共7层；

土方开挖分8层进行，支撑采用“逆做法”，开挖一层浇筑一道支撑。

由于冻土存在蠕变效应，排桩暴露时间愈短愈好，尽可能减少支护结构的变形。

对此，施工中采取以下措施：

①规定排桩暴露时间不大于48h。

②每层开挖及支撑施工分三个区，即一个对策、两个角撑，施工顺序先对撑后角撑，开挖、支撑施工形成流水作业。

③在淤泥质亚粘土地层采用真空深井降水效果不佳，第三、四层辅以浅层轻型井点降水改善基坑作业环境，加快施工速度。

④加大施工投入，尤其增加土方开挖及提升设备。

⑤加强信息化施工的管理，进行动态设计，动态施工。

2.3.5基坑封底及混凝土回填基础设计封底厚度2.0m，混凝土总方量为6700m3。

为了减小基底涌水等施工风险，同时缩短基岩的暴露时间，封底混凝土分8个区域进行浇筑，即一个区域开挖到设计标高后，快速进行清底并设置排水设施，然后立模进行混凝土浇筑，直至整个封底混凝土浇筑完成。

填芯按照大体积混凝土施工工艺要求，采取分层分块进行施工，层厚1.5~2.0m不等。

2.4信息化施工监测南锚碇基础工程是国内外首例采用冻结排桩支护方案的工程。

实型监测成为提供设计依据、优化设计和可靠度评价不可缺少的手段，同时为本项目的科研提供了真实可靠的资料，为该方案进一步在理论上得以升华，为今后的类似工程提供实践经验。

具体监测情况见表1。

表1监测情况一览表序号监测内容监测频率备注1排桩顶面水平位移1次/天底板浇筑前2排桩侧向变形1次/天每隔0.5m高度采集一次数据2次/周1次/周3坑外土体地表及深层土体水平位移1次/3天砼浇筑1/2前1次/周砼浇筑1/2后4支撑立柱顶面垂直及水平位移1次/天底板浇筑前5排桩钢筋应力1次/天底板浇筑前6排桩桩身应变1次/天底板浇筑前7水平支撑轴力1次/天底板浇筑前8冻结帷幕温度4h/次积极冻结8h/次维护冻结9冻胀力2次/天积极冻结1次/天基坑开挖10坑内地下水位1次/天底板浇筑前11坑外地下水位1次/天底板浇筑前基坑布设的所有监测点按照上述监测方法和频率，每天可以提供1500个左右的监测数据，并及时反馈信息，结合现场实际，及时修改完善设计，正确指导施工。

在基坑开挖第三层时，根据当时监测到第一道水平支撑Z1-1处的轴力为1050T（见图7），超过设计报警值；

排桩的位移亦大于设计计算值（见图8）的信息后，经过业主、监理、设计单位和施工单位现场分析，然后请科研单位进行正、反演分析，认为主要是冻胀力过大引起的，随即采取以下措施，取得了较好的效果，基坑顺利见岩并成功封底。

①恢复原设计7道水平支撑，加密支撑间距，加大支撑截面尺寸，并对第二道支撑进行加强处理；

②在原卸压孔位外侧施工卸压槽，释放冻胀力。

③调节盐水温度，使各监测点温度维持在平衡状态，控制冻结壁厚度不再扩展，从而不引起新的冻胀力的产生。

④增加施工投入，调整施工工艺，加快施工速度，减少墙体暴露时间。

注：

Z1-1、Z2-1分别代表基坑第一、二道支撑轴力监测值。

图7支撑轴力监测变化曲线（仅示1#监测断面）注：

排桩向坑内位移为“—”，向坑外位移为“+”。

图8排桩侧向位移监测变化曲线3、结束语深基坑“冻结排桩”围护新技术在润扬大桥南锚碇基础工程中应用取得圆满成功，是我国岩土工程基础施工法的一个技术创新。

该方法使结构物深基础嵌岩问题变得简单易行，这是地下连续墙、沉井等施工方法难以逾越的。

通过工程实践，仍有一些需要解决的技术难题，例如如何有效地控制冻结墙体厚度；

如何降低冻胀力对结构的影响；

研究新的卸压手段等。

部分建筑施工方案（I）

5.1土方工程及深基坑工程

5.1.1、土方开挖

本工程土方开挖量约35000立方米，基坑开挖深度主楼大面积为-12.95米,局部14.05米，裙楼-4.85米，基坑开挖采用两台斗容量为1立方米的进口反铲挖掘机开挖，30辆自卸汽机运土。

开挖方向自东向西顺序展开，裙楼部分待主楼开挖后再开挖为防目扰动地基土层，坑底留20厘米厚的土层由人工清除。

土方开挖分三层进行，每层挖深4米，并在2-4/E轴位置预留30度坡度，以便于自卸汽车运土。

开挖第三层接近坑底时，现场施工员随时进行标高检测、标记、以防超挖。

5.1.2、深基坑支护

本工程基坑开挖深度为12.95米，属深基坑施工。

由于现场施工场地的局限，不可能放坡开挖。

为了保证深基坑施工的安全并考虑到工程地处郑州市西郊，土质情况较好，地下水位低，我们拟采用垂直开挖基坑、边坡用喷锚网支护的方案。

此方案施工周期短，投资少，且根据西郊其它施工工地的情况来看，也安全可行。

具体的深基坑支护方案，待工程中标后，根据地质勘察报告详细设计编制。

5.2桩基工程

5.2.1、施工程序

场地平整棗垫层施工棗放线、定位棗挖第一节（1.5米深桩孔土方）棗砌砖护壁棗在护壁上投测标高及十字轴线棗提升机具、安装棗挖余下桩孔土方（垂直度、孔径检验）棗检查持力层后进行扩底棗虚土清理棗垂直度、孔径检验棗验槽棗吊钢筋笼棗浇筑桩身砼棗砼养护。

成孔施工顺序：

由不10棗1轴间隔跳跃施工。

5.2.2、施工方法

（1）、测量放线：

土方开挖完后，根据现场方格网对每桩进行定位，并钉下控制桩。

（2）、人工成孔

a、对桩进行定位后，以桩心为圆心，以d++240为直径开挖桩孔，挖至1.5米深后，修整孔壁，校正桩心，随后用100号红砖、M5水泥砂浆砌筑。

红砖护壁，护壁厚120，高500，并伸出层100，从而防止井口土体松脱。

b、护壁施工完后，将标高引至井圈上，并安装好提升机具，继续挖孔工作，挖孔由人工自上而下用镐、锹、洛阳铲进行。

挖土次序为先挖中间部分，后挖周边，并随时用标尺及大线附进行垂直度和桩径检查。

扩底部分采取先挖桩身圆柱体，再挖扩底尺雨从上到下削土修成扩底形，弃装入土袋，用手摇辘轳提出地面后倒入料斗，由塔吊吊出基坑外，桩孔周围不得堆土。

c、桩中线利用井口十字控制点，每段设横杆吊大线附作中心线，用水平尺杆找圆周，垂直度允许偏差0.5%，桩径正负30mm。

d、挖孔过程中，随时观察也壁有无裂缝、变形，及时上报，采取加固措施，以避免塌方（严禁私自处理）。

e、孔后，对孔底浮土进行清理，并组织验收。

f、挖至适当深度时，须配备低压照明（36V），达到井口6米以下时配备送风装置。

（3）、钢筋笼制作、吊装

a、钢筋笼在现场加工成形。

进场钢筋复检及焊接试验合格后，严格按照图纸尺寸下料，一次加工成形。

主筋内侧每隔2米加设一道直径16的加强箍，每隔一箍在箍内设一十字加强支撑，与主筋焊接牢回组成骨架钢筋笼的主筋为通长钢筋，其接头采用闪光对焊，主筋与箍筋间隔点焊固定，控制平整度误差不大于5cm，钢筋笼四侧主筋上每隔4m设置四个耳环，控制保护层为35mm。

b、钢筋笼吊装：

钢筋笼最大重量为1.2t，根据布置图，基本可利用塔吊吊装就位，同时利用8t汽车吊辅助起吊，以防钢筋笼触地变形。

（4）、砼施工

a、材料的选择：

泵送砼的配合比应经试配而得。

砼的各项原材料要满足相应的国家现行标准的规定。

砼采用5-31.5mm连续级配的碎石，针片状含量不宜大于10%。

砂采用中砂。

水泥用普通硅酸盐水泥，并满足泵送砼水泥的最小用量宜为300Kg/立方米。

砂率为38~45%为宜，并掺入适量的减水剂及掺合料增加砼的和易性及可泵性，满足砼的质量要求及施工要求，坍落度为100~140mm。

b、砼运输：

砼采用砼罐车运送，现场泵送，砼自搅拌机卸出后，应及时运至浇筑地点，混凝土在运输过程中要保持良好的均匀性、不离析、不漏浆，并在砼初凝前入孔并捣实完毕。

c、砼浇筑：

为了保证混凝土浇筑时不产生离析现象，混凝土下料采用帆布导管垂直灌入桩孔内，并连续分层浇筑，每层厚度不超过1.5m。

扩大头部分振动棒操作工必项下到孔底进行振捣，振动棒布点要均匀，间距不得超过振动棒有效作用半径的1.5倍即500mm，每点振捣时间控制在20~30S，以振至混凝土不再沉落，汽泡不再排出，表面开始泛浆并基本平坦为止。

d、砼养护：

混凝土浇捣后，由于郑州气温较高，空气干燥，砼中水份蒸发较快，易出现脱水现象，使已形成凝胶体的水泥颗粒不能充分水化，不能转化为稳定的结晶，缺乏足够的粘结力，另外水分过早的蒸发还会产生较大的收缩变形，出现干缩缝纹，影响砼的整体性和耐久性，故在砼初凝前抹压平整，若表面有浮浆层出不穷应凿除，以保证与上部底板的良好连接。

落筑完毕后12h内加以覆盖和浇水，保持砼具有足够的润湿润状态。

主楼底板范围39.4×

5.6m，底板厚2.2m，砼方量约5000立方米。

底板钢筋共设三层钢筋网，其中下层钢筋网纵筋为直径28、间距100，横筋为直径25~28、间距100，在6~7轴间设有1m宽膨胀加强带，底板砼一次连续浇筑，属大体积砼施工。

砼强度等级C30、抗渗等级S8，采用级配砼刚性自防水，砼中外加剂UEA掺量对加强带与余下底板有所不同，其中加强带掺量为水泥用量的14%，而余下底板为10%。

5.3主楼底板工程

5.3.1、钢筋工程

底板钢筋连接：

上下层钢筋采用锥螺纹连接，中层钢筋网采用冷搭接。

底板钢筋支撑：

采用满堂钢管（直径48×

3.5）架作钢筋临时支撑，纵向立杆间距为3m，横向立杆间距为4m；

支撑架设两层水平杆，分别布置于底板上、中层钢筋网下。

立杆不能伸出底板砼面，以便上层钢筋网绑扎。

支撑架要搭牢固，避免底板钢筋移位、变形以及发生安全事故。

待底板钢筋绑扎完后，先按设计布设马凳筋支撑，并要与底板钢筋网点焊牢固，在保证钢筋网稳定的前提下，拆除临时钢筋支架，防止底板渗水。

底板钢筋绑扎：

按设计严格控制好钢筋间距及保护层厚度；

竖向结构插筋绑扎时先在垫层上弹好其位置线，然后再进行绑扎，并在底板上层钢筋网上将竖向结构导筋点焊固定，避免砼浇筑时插筋移位。

5.3.2、砼工程

为确保底板大体积砼的施工质量，避免因砼硬化过程中水化热过程过高致使砼内外温差较大而导致砼裂缝的产生，拟采用以下施工措施：

5.3.2.1、合理确定砼配合比

选择低水化热矿渣水泥；

根据设计要求掺适量UEA微膨胀剂，并掺适当比例的粉煤灰，从而减少砼中的水泥用量以达到降低砼中不化热的效果。

资料有述每立方砼中水泥用量每增减10kg，其水化热变化将使砼内部温度升降1度。

底板砼施工前，组织有经验的试验人员根据地材的来源及时做好多组配合比的试配工作，选定既满足设计强度要求又适合现场泵送施工的低水泥用量而和易性较好的配合比作为施工配合比。

5.3.2.2、施工前准备

对内做好现场施工人员及相关配合人员的组织安排工作，并进行安全、技术交底，做到各负其责、相互协调，保证施工的顺利有序进行。

对外主动与业主、预拌砼公司、气象、城建、电力、自来水等有关部门取得联系，建立良好的协作关系。

掌握施工期间本地区旬期气候情况，避开高温、暴风雨、冷空气来临等恶劣天气施工；

并保证砼供应连续、道路畅通、水电供应正常。

5.3.2.3、连续性施工

砼采用预拌泵送砼，根据现场砼需用量对周边预拌公司进行考察，选择合适的几家具有搅拌、运输、输送能力且离施工现场较近的公司，充分满足现场砼施工需要。

要求各家预拌砼公司采用同一配合比，且原材料供应必须一致。

底板砼浇筑采用"

斜面分层，一次到顶，层层推进"

的浇筑的方法。

浇筑方向由东向西（10棗4轴）选用4台HBT-60型输送泵（其中1台备用）均匀布置于现场西南边。

前台施工人员分成三组，每组人员操作1台输送泵，具体负责布料，振捣以及拆接管等工作；

后台负责砼的输送；

前后台各设一名指挥人员，利用对讲机及时联系以保证砼施工连续有序地进行。

底板砼施工采用一次性压光技术以消除砼表面的泌水裂缝。

保证底板砼边疆浇筑而壁免产生冷缝的设计：

底板砼初凝时间拟定6h，保证砼运到现场后的初凝时间不低于4h；

浇筑时斜面分层厚度为0.5m；

据泵送砼自由流淌斜长与浇筑高度的比例约为6:

1，则本次底板浇筑斜长为：

2.2×

6=13.2m;

所以每层砼方量为：

39.4×

13.2×

0.5=260立方米，每小时砼最小必须浇筑量为：

260÷

4=65立方米。

现场3台输送泵按每台正常实际输送量35立方米每小时计每小时砼实际浇筑量为35×

3=105立方米>

65立方米，即底板施工不会产生冷缝。

砼运输：

选用6立方米罐砼运输车（罐车），按每小时运输两次计，每小时每台罐车运输砼量为6×

2=立方米，为满足现场砼浇筑量计最少需罐车数为：

105÷

12=9台，实际应选用12台罐车，其中3台作为备为。

施工时根据罐车的运输速度及时调整所需罐车数量。

根据施工经验，为了保证砼的连续供应，减少砼搅拌受机械故障及原材料供应受阻等不利因素的影响，选择预拌砼公司的搅拌能力应按现场砼实际浇筑量的1.4倍计105×

1.4=150立方米每小时，具体选择多少家预拌公司，据当地实际情况而定。

5.3.2.4、控制砼出机温度和入模温度

控制砼出机温度和浇筑温度是影响砼内部温升温升的重要方面。

砼出机温度是原材料本身所含热量决定的，据砼配合比原材料的经热知，石子的比热虽小但其重量大，水的用量较少但其中比热最大，因此石子和水的温度是影响砼出机温度的主要因素，砂的影响次之，水泥的影响最小。

实际砼搅拌时采取加冰水和用编织布遮住砂、石避免太阳直射的方法以达到降低砼出机温度。

砼入模温度指砼经搅拌、运输、泵送到浇筑地点时的温度，因此降低砼入模温度度应采取缩短砼的运输时间和用湿麻袋将泵管遮盖等措施。

5.3.2.5、砼养护

砼养护拟采取保保温蓄热养护，待砼面压光后立即用双层塑料薄膜夹两层麻袋覆盖，并根据砼内外温度的监测情况及时变化养护用麻袋的层数，以控制砼的内外温差在25度以内，避免产生温度裂缝。

5.3.2.6、砼内部温度和应力的监测

砼测温采用热电偶温度传感器，将其中埋设于砼内部预设位置，通过信号采集仪经导线进行自动巡回检测，采集到的温度信号由微机进行处理，并可打印测试结果，同时对温升、温降趋势予以绘图分析，对温差予警值及超温差自动报警，便于施工中及时采取养护措施。

砼温度应力测试采用优质砼内埋式应变计，将其埋设于砼内部预设立位置，用专用电缆引至采集仪上，通过微机对收集到的数据进行处理，得到砼各关键龄期的温度应力值，判断该龄期砼的抗拉强度是否能承受此时的温度应力，便于采取措施工避免砼内的产生裂缝。

测温时间从砼浇筑后6~10h开始，四天内每2h测试一次，四天后每4h测试一次，六天后每8h测试一次至测试结束。

砼内部温度和应力的监测点布设示意图见图5.3.2。

5.3.3、模板工程

底板侧模采用18厚胶合板，背枋采用5×

10cm木枋，外搭双排钢管脚手架支撑。

为加强外支撑架的侧向刚度，防止底板侧模爆模，在双排架与基坑壁间设水平支撑。

5.3.4、防水工程

地下室主楼与西裙房间、主楼底板膨胀加强带位置上地下二层外墙设有后浇带，在后落带处设有卷材防水，具体作法详见设计要求，施工时要求基层应干燥。

5.4 

主体工程

5.4.1、钢筋工程

5.4.1.1、钢筋进场检验

钢筋进场除验收清单中各类钢筋数量外，还必须有出石合格证及材质证明，并按要求堆码整齐且作好钢筋标识。

按规范要求对进场钢筋进行机械性能的抽样检验，对进口钢筋还需做化学成份分板报告。

检验合格方可使用，不合格钢筋一律退场。

5.4.1.2、钢筋加工及运输

施工现场设有钢筋加工房，钢筋加工前认真做好钢筋翻样工作，根据施工进程按料表分区分构件进行加工，并作好半成品标记，利用塔吊将钢筋半成品吊至各绑扎现场进行绑扎。

5.4.1.3、钢筋绑架扎及连接

钢筋绑扎要求间距准确、绑扎牢固，避免钢筋移位，并按要求绑扎好钢筋保护层垫块，严格遵照设计及设计变更要求施工。

钢筋连接：

竖向钢筋直径>

=18mm采用电渣压力焊，直径<

18mm采用冷搭接；

水平钢筋采用闪光对焊；

钢筋接头或搭接位置必须满足设计及施工规范要求。

5.4.2、模板工程

5.4.2.1、模板选型

本工程模板均选用18厚胶合板（规格为1830×

915mm）；

背枋选用5×

10cm木枋，背枋间距300mm。

墙体模板加固采用直径12对拉螺杆，间距500~600mm。

梁净跨>

4m时，模板按跨度的1~3‰起拱。

柱模板加固采用钢管套箍，套箍间距400~600mm。

筒体构件模板选用三角筒子模以确保筒体构件的平面尺寸及垂直度，其支撑标意图详见8.2。

标准层模板选用定型大模板，减少拼装时间，加快施工进程。

墙柱、梁板支模示意图见图5.4.2、图5.4.3。

5.4.2.2、模板的修整

模板缝用胶布进行贴封，每次拆模后都要将模板面带下的残渣清理干净，并刷好隔离层（根据现场监理的要求定是否需要）运至指定的地点备用，多余或废旧的模板要及时运走，损坏了的定型模板检及时修整并补充。

要保