基坑与桩基工程安全管理课件.ppt
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1、基坑与桩基工程基坑与桩基工程安全培训材料安全培训材料编制单位:中建二局上海分公司编制单位:中建二局上海分公司编制人:编制人:张建峰张建峰联系电话:联系电话:021-61635711日期:日期:20122012年年 8 8月月1212日日版次:版次:A A 目录目录一、前言(简介)一、前言(简介)二、适用的法律法规、规范、标准清单二、适用的法律法规、规范、标准清单三、法律法规、规范、标准主要内容三、法律法规、规范、标准主要内容四、风险分析与安全管理要点四、风险分析与安全管理要点五、良好实践五、良好实践六、典型缺陷六、典型缺陷七、案例分析七、案例分析一、前言(简介)一、前言(简介)一、前言一、前言
2、 基坑支护工程是建筑施工中不可或缺的一种施工方法,它包括地下连续墙、排桩支护、重力式档土结构、喷锚支护结构和组合式支护结构等形式,其施工过程极易发生坍塌伤亡事故。建设部建筑工程预坊坍塌事故若干规定中明确指出,基坑支护是多发事故专项治理的主要内容之一应制定预防坍塌事故的安全技术措施,做好施工组织,确保安全。建筑施工安全检查标准(JGJ59-2011)也明确规定基坑支护工程必须编制施工组织设计,否则该项为“零分项”。因此加强基坑支护工程技术安全措施至关重要。二、适用的法律法规、规范、标准清单二、适用的法律法规、规范、标准清单适用的法律法规、规范、标准清单适用的法律法规、规范、标准清单 工程建设国家
3、标准工程建设国家标准 1、GB5007-2002 建筑地基基础设计规范 2、GB50021-2001 岩土工程勘察规范 3、GB50086-2001 锚杆喷射混凝土支护技术规范 4、GB50202-2002 建筑地基基础工程施工质量验收规范 5、GB50330-2002 建筑边坡工程技术规范 6、GB50164-92 混凝土质量控制标准 7、GB50497-2009 建筑基坑工程检测技术规范适用的法律法规、规范、标准清单适用的法律法规、规范、标准清单 工程建设标准化协会标准工程建设标准化协会标准 1、CECS01:2004 混凝土结构耐久性设计与施工指南 2、CECS22:2005 岩土锚杆(
4、索)技术规程 3、CECS96:97 基坑土钉支护技术规程 4、CECS161:2004 喷射混凝土加固技术规程适用的法律法规、规范、标准清单适用的法律法规、规范、标准清单 建筑工程建设行业标准建筑工程建设行业标准 1、建筑变形测量规范 JGJ8-2007 2、混凝土泵送施工技术规程 JGJ50/T10-95 3、施工现场临时用电安全技术规范 JGJ46-2005 4、高层建筑岩土工程勘察规范 JGJ72-2004 5、建筑地基处理技术规范 JGJ79-2002 6、建筑桩基技术规范 JGJ94-2008 7、建筑桩基检测技术规程 JGJ106-2003适用的法律法规、规范、标准清单适用的法律
5、法规、规范、标准清单 8、钢筋直螺纹接头技术规程 JGJ109-96 9、建筑基坑支护技术规范 JGJ120-99 10、建筑地基基础加强技术规范 JGJ123-2000 11、施工现场机械设备检查技术规程 JGJ160-2008 三、法律法规、规范、标准主要内容三、法律法规、规范、标准主要内容 1 1、水泥土墙支护(重力式支护结构、水泥土墙支护(重力式支护结构)(1 1)组成和特点)组成和特点 水泥土搅拌桩(或称深层搅拌桩):是重力式围护墙,利用水泥作为固化剂,通过特制的搅拌机械,在地基深处将软土和固化剂强制搅拌,利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应,使软土硬结成具有整体性、水稳定
6、性和一定强度的优质水泥加固土。水泥土墙宜用:于坑深6m;基坑侧壁安全等级为一、二级;地基土承载力150kPa的情况。水泥土墙的优缺点:优点:由于坑内无支撑,便于机械化快速挖土;挡土又防渗,比较经济。缺点:不宜用于深基坑;位移相对较大;墙体厚度大,有时受周围环境限制。高压喷射旋喷桩高压喷射旋喷桩 是利用钻机将旋喷注浆管及喷头钻置于桩底设计高程,将预先配制好的浆液通过高压发生装置从注浆管边的喷嘴中高速喷射出来,直接破坏土体,喷射过程中,钻杆边旋转边提升,使浆液与土体充分搅拌混合,在土中形成一定直径的柱状固结体,从而使地基达到加固。特点:施工占地少、振动小、噪音较低,但容易污染环境,成本较高,对于特
7、殊的不能使喷出浆液凝固的土质不宜采用。适用:高压喷射注浆法适用于处理淤泥、淤泥质土、粉土、粘性土、黄土、碎石土等地基。水泥土搅拌桩南京市级机关33层住宅楼,地下室一层,挖深6m,水泥土搅拌桩支护技术(2 2)水泥土墙的设计计算)水泥土墙的设计计算 1)嵌固深度hn1.1h1.1h00d2)水泥土墙厚度设计值bwawpdwdcspjpaiahhhhhhEhEhb232252.110003)正截面承载力验算压应力验算:拉应力验算:cscsfWMz25.10cscsfWM06.0z 4)抗滑移稳定性验算5)抗倾覆稳定性验算6)整体稳定性验算apEEBc00hWtanKaapphEhEMWbMK0R0
8、iiiiiiiiiiiiiiaWbqaWbqlsintancoscKn1n1n1891012457611123深层搅拌桩机机组 1主机;2机架;3灰浆拌制机;4集料斗;5灰浆泵;6贮水池;7冷却水泵;8道轨;9导向管;10电缆;11输浆管;12水管 深层搅拌桩机的组成:深层搅拌机(主机)、机架及灰浆搅拌机、灰浆泵等配套机械组成(3 3)水泥土墙施工)水泥土墙施工 1)水泥土搅拌桩施工 塔架式 桅杆式 履带式44 水泥土搅拌桩施工工艺水泥土搅拌桩施工工艺 搅拌桩成桩工艺可采用“一次喷浆、二次搅拌”或“二次喷浆、三次搅拌”工艺,主要依据水泥掺入比及土质情况而定。水泥掺量较小,土质较松时,可用前者,
9、反之可用后者。当采用“二次喷浆、三次搅拌”工艺时可在图示步骤e)作业时也进行注浆,以后再重复d)与e)的过程。图 “一次喷浆、二次搅拌”施工流程 a)定位;b)预埋下沉;c)提升喷浆搅拌;d)重复下沉搅拌;e)重复提升搅拌;f)成桩结束(4 4)水泥土墙施工检测)水泥土墙施工检测 天然土体通过钻孔、插筋、注浆来设置土钉(亦称砂浆锚杆)并与喷射砼面板相结合,形成类似重力挡墙的土钉墙,以抵抗墙后的土压力,保持开挖面的稳定。也称为喷锚网加固边坡或喷锚网挡墙。2 2、土钉墙支护、土钉墙支护土钉墙支护土钉墙支护钻钻 孔孔 插筋、注浆插筋、注浆 铺设钢筋网铺设钢筋网 喷射砼护面喷射砼护面(1 1)土钉墙的
10、组成和特点)土钉墙的组成和特点 原理:土钉墙支护是在基坑开挖过程中将较密的细长杆件钉置于原位土体中,并在坡面上喷射钢筋网混凝土面层。通过土钉、土体和喷射混凝土面层的共同工作,形成复合土体。利用复合土体的自稳达到支护目的。组成:螺纹钢筋+灌浆(c)(b)(a)123245436a)土钉剖面 b)土钉面层喷锚 c)土钉节点 土钉墙特点:(1)形成土钉复合体、显著提高边坡整体稳定性和承受边坡超载的能力。(2)施工设备简单,由于钉长一般比锚杆的长度小的多,不加预应力所以设备简单。(3)随基坑开挖逐层分段开挖作业,不占或少占单独作业时间,施工效率高,占用周期短。(4)施工不需单独占用场地,对现场狭小,放
11、坡困难,有相邻建筑物时显示其优越性。(5)土钉墙成本费较其他支护结构显著降低。(6)施工噪音、振动小,不影响环境。(7)土钉墙本身变形很小,对相邻建筑物影响不大。土钉墙适用条件:地下水低于土坡开挖段或经过降水措施后使地下水位低于开挖层的情况。适用于有粘性土、粉性土、含有30%上粘土颗粒的砂土边坡。常用于开挖深度不大、周围相邻建筑或地下管线对沉降与位移要求不高的基坑支护。土钉施工(2 2)土钉墙的设计验算)土钉墙的设计验算 1)抗拉承载力设计值的计算 2)土钉墙整体稳定性计算 3)土钉长度的计算 4)喷射混凝土面层承受侧压力F的验算(3 3)土钉墙支护结构施工工艺)土钉墙支护结构施工工艺 见右图
12、 (4 4)土钉墙施工检测与监测)土钉墙施工检测与监测 1)检测:对土钉应采用抗拉试验检测承载力。2)监测根据地质划分开挖高度开挖土方并修整边坡初喷底层混凝土钻 设 钉 孔土 钉 安 装注 浆挂钢筋网并与土钉尾部焊牢安装泄水管复喷表层混凝土至设计厚度3 3、排桩墙支护、排桩墙支护 基坑开挖时,对不能放坡或由于场地限制而不能采用搅拌桩支护,开挖深度在610米左右时,即可采用排桩支护。排桩支护可采用钻孔灌注桩、人工挖孔桩、预制钢筋混凝土板桩或钢板桩。(1)排桩墙的平面布置形式柱列式排桩支护柱列式排桩支护连续排桩支护连续排桩支护组合式排桩支护组合式排桩支护连续排桩支护连续排桩支护连续排桩支护连续排桩
13、支护连续排桩支护连续排桩支护(2)排桩墙结构形式 无支撑支护结构 单支撑支护结构 多支撑支护结构(3)排桩墙设计计算(4)排桩墙施工(5)排桩墙施工检测(6 6)挡土灌注桩支护挡土灌注桩支护 开挖前在基坑周围设置砼灌注桩,桩的排列有间隔式、双排式和连续式,桩顶设置砼连系梁或锚桩、拉杆。施工方便、安全度好、费用低。缺点:止水性差。为防止水土流失,也可在灌注桩之间加粉喷桩。深基坑的间隔式排桩支护深基坑的间隔式排桩支护 适于开挖面积大、深度大于6m、不允许放坡、邻近有建(构)筑物的基坑支护。(7 7)挡土灌注桩与土层锚杆结合支护挡土灌注桩与土层锚杆结合支护 桩顶不设锚桩、拉杆,而是挖至一定深度,每隔
14、一定距离向桩背面斜向打入锚杆,达到强度后,安上横撑,拉紧固定,在桩中间挖土,直至设计深度。深基坑的间隔式排桩支护深基坑的间隔式排桩支护桩顶连系梁桩顶连系梁悬臂支护桩悬臂支护桩锚杆及横撑锚杆及横撑 适于大型较深基坑,施工期较长,邻近有建筑物,不允许支护,邻近地基不允许有下沉位移时使用(8 8)板桩支护)板桩支护 当基坑较深、地下水位较高且未施工降水时,采用板桩作为支护结构,既可挡土、防水,还可防止流砂的发生。板桩支撑可分为无锚板桩(悬臂式板桩)和有锚板桩两大类。板式支护结构由两大系统组成:挡墙系统和支撑(或拉锚)系统。(1)板桩有钢板柱、木板桩与钢筋混凝土板桩数种。(a)(b)(c)c)H形板桩
15、a)U形板桩相互连接b)Z形板桩相互连接锁口形成整体,具有较好的隔水能力。板式支护结构1板桩墙;2围檩;3钢支撑;4斜撑;5拉锚;6土锚杆;7先施工的基础;8竖撑23182471521621d)土锚式a)水平支撑式b)斜撑式c)拉锚式常用钢板桩截面形式(a)Z型;(b)U型;(c)一字型;(d)组合型钢板桩水平支撑 挡墙系统:常用的形式有槽钢、钢板桩、钢筋混凝土板桩、灌注桩及地下连续墙等。支撑系统:大型钢管、H型钢或格构式钢支撑,也可采用现浇钢筋混凝土支撑。拉锚系统:用钢筋、钢索、型钢或土锚杆。U型钢板桩 插打 入土 U型板桩相互连接 挖孔桩-钢支撑 SMWSMW工法(劲性水泥土搅拌桩)工法(
16、劲性水泥土搅拌桩)-板式支护板式支护-钢板桩钢板桩 (2)钢板桩施工 钢板桩施工要正确选择打桩方式、打桩机械和流水段划分,以便使打设后的板桩墙,有足够的刚度和防水作用。钢板桩的打设虽然在基坑开挖前已完成,但整个板桩支护结构需等地下结构施工后,在许可的条件下将板桩拔除才算结束。钢板桩打桩方法有以下几种:单独打入法;双层围檩插桩法;分段复打桩(屏风法)。常见的拔桩方法有两种:一是用振动锤拔桩;二是用重型起重机与振动锤共同拔桩。钢板桩土孔处理:对拔桩后留下的桩孔,必须及时回填。回填的处理方法有:振浮法、挤密法和填入法。所用材料一般为砂子。1231132(a)(b)1 1a)平面布置 b)剖面打桩围檩
17、支架1围檩桩;2-围檩;3钢板桩 3)总结板桩的工程事故,其失败的原因主要有六方面:a)板桩下部走动;b)拉锚破坏;c)支撑破坏;d)拉锚长度不足;e)板桩失稳弯曲;f)板桩变形及土体沉降a)b)c)d)e)f)4 4、土层锚杆支护、土层锚杆支护 在立壁土层上钻(掏)孔至要求深度,孔内放入钢筋,灌入水泥砂浆或化学浆液,使之与土层结合成抗拉锚杆,将立壁土体侧压力传至稳定土层。基坑锚杆支护施工中基坑锚杆支护施工中适于较硬土层或破碎岩石中开挖较大较深基坑,邻近有建筑物须保证边坡稳定时采用(1)锚杆的组成和特点 锚杆有三部分组成:头部连接(锚头)、拉杆、锚固体。锚杆承受拉力,一般采用螺纹钢、钢绞线等强
18、度高、延伸率大、疲劳强度高的材料。永久性锚杆尚需进行防腐处理。a)多层锚杆剖面图 b)锚杆与地下墙连结构造图 c)二次灌浆管的布置1-墙结构;2锚头垫座;3锚头;4-钻孔;5锚拉杆;6锚固体;7一次灌浆管;8二次灌浆管;9定位器123456锚杆长度自由段锚固段长度31378591000500(a)(b)(c)重庆市高切坡,预应力锚索支护重庆市高切坡,预应力锚索支护 为了均匀分配传到连续墙或柱列式灌注桩上的土压力,减少墙、柱的水平位移和配筋,一端采用锚杆与墙、柱连接,另一端锚固在土层中,用以维持坑壁的稳定。(2)锚杆的设计计算(3)锚杆的施工 土锚杆的施工工艺:土方开挖定位钻孔-安放拉杆-灌浆-
19、养护-安装锚头-张拉锚固和挖土。(1)设备和机具(2)施工方法(3)施工监测DML-120D1跟管钻进锚索施工设备 螺旋钻机5 5、内撑式支护、内撑式支护 由支护桩或墙和内支撑组成,适用于各种地基土层,缺点是内支撑会占用一定的施工空间。北京地铁熊猫环岛大型深基坑的钢管对撑支护车站基坑钢管支护制作深基坑砼构架构架支护下挖桩间土方构架支护下逆作法施工6 6、地下连续墙支护、地下连续墙支护 先建造钢筋砼地下连续墙,达到强度后在墙间用机械挖土。该支护法刚度大、强度高,可挡土、承重、截水、抗渗,可在狭窄场地施工,适于大面积、有地下水的深基坑施工。地下连续墙成槽施工工SH350连续墙抓斗成槽机槽段的连接导
20、墙施工 导墙施工完 泥浆系统-泥浆池成槽施工 钢筋笼吊装 锁口管起拔 砼浇筑四、风险分析与安全管理要点四、风险分析与安全管理要点建筑基坑工程事故的原因:建筑基坑工程事故的原因:工程勘察:勘察不详、不准、疏漏、失误。工程设计:对支护参数进行设计时,需进行稳定性计算分析及与之紧密相关的边壁破坏模式的选定。工程施工:施工质量、施工工艺、材料质量、施工机械化程度、施工速度和时机、管理水平均可能成为工程事故的直接原因或间接原因。工程监理:监测现场担负着监督处理施工是否按图施工的重任,是确保工程质量安全的重要环节。工程建设方或大发包方:工程建设方或大发包方盲目压价、层层分包、不恰当地参与选择或强行拍板某种
21、支护方案或降水措施等所引起的。规范:有些规范的某些规定显得不尽科学、合理、适用。基坑事故原因统计表基坑事故原因统计表 事故原因勘察设计施工监理建设方(大发包方)规范出现频率121241467202比例(%)3.939.946.92.36.40.6事故基坑支护结构类型统计表事故基坑支护结构类型统计表支护类型桩墙板桩锚板锚桩撑板撑墙撑喷锚网深层搅拌桩放坡出现频率632291842151715比例(%)42.68.11.46.10.75.42.71.410.111.510.1 设计因素设计因素 1.支撑和地下连续墙设计存在严重的问题是造成结构局部破坏的主要原因。支撑与墙体连接部位没有设置围檩支撑,连
22、杆系节点设计不当,抗剪强度不要求,地下连续墙设计强度不足。2.邻近基坑比本工程先完工,降水可能导致地下土流失,引起马路下方土体局部掏空,使本工程情况更加严重。施工因素施工因素 1.设计图纸规定,在基坑开挖面以下沿地下连续墙四周的坑底深度5m,宽度5m范围内,要灌注水泥浆加固,但施工单位未实施。2.斜撑缺撑率高达62.3,受力较大部位未按设计要求注浆,使得连续墙结构内力超过设计工况时的设计容许值。基坑东南角局部超挖,并未及时支撑。3.在基坑出现周围地面过大下沉以及涌土,钢支撑产生异样声响的情况下,未能及时采取有效抢险措施。监测因素监测因素 监测人员没有分析监测数据,并及时将监测结果报告有关各方,
23、失去了排险的最佳时机。1 1、基坑防护、基坑防护(1)、基坑临边防护。基坑上口设置黄黑相间的水平警示护拦一道,采用483.5钢管搭设,立杆间距2.5m,高1.2m,栏杆柱打入地面3050cm深,钢管离基坑边不小于50cm,横杆二道,设置20cm挡水墙处,并用密目网进行封闭封挡,待土方回填完毕后,方可全部拆除。(2)、设置人员上下专用通道。下坑通道设置利用钢筋混凝土支撑和上下相邻两道支撑间的斜梯(用钢管搭设)构成人员上下基坑的通道,人员上下基坑必须走通道。(3)、基坑设置排水。坑外降水有防止临近建、构筑物危险沉降的措施,基坑外四周设置排水沟,并在四角设置三级沉淀池,抽排水经过沉淀后排入市政管网。
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