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基坑底部处理和封底

339 2021-08-25 10:24:51

有支护的基坑开挖至设计标高后,一般都有坑底检查,处理后进行封底的过程。

一、封底检查的主要内容

(1)检查基底的地质情况,特别是承载能力是否与设计相符。

(2)基坑的护壁,如沉井、板桩或地下 墙 等是 否基本稳定,要求沉井在 8小时内下沉量应小于10毫米;地下墙在 8 小时内下沉小于1毫米。

(3)当基底为砂或粘土时,应铺碎石或卵石,其厚度不宜小于20厘米,对下沉尚未稳定的沉井,刃脚下还应垫块石。

二、基底处理和封底

当基底检查合格后,应及时封底。封底的方法一般有排水封底 (又称干封底)、水下封底 (又称湿封底)和压浆混凝土封底。对于渗水 率每小时上升小于36厘米,且 井 内降水不 会出现流砂时,可井内排水,按普通混凝土灌注方法执行,否则应采用水下封底。

1.排水封底

排水封底是应该优先采用的方法,其方法 能 保 证 混凝土质量,并且表面平整、厚度准确、设备简单。采用干封底,如果坑底有少量水,则应在坑中挖集水井,随时保证将水抽干。在坑底无水的情况下, 铺设碎石或粗砂垫层等浇筑混凝土;如果坑底渗水量较多,且有一定的动水压力时,则应将该集水井做成上带法兰的滤水鼓,四周还挖沟填碎石作盲沟,在减压的情况下铺设坑底垫层和浇筑封底混凝土。当封底混凝土达一定强度后, 经计算仍承受不了动水压力 (即上浮力)时,浇筑底板混凝土仍应在减压的情况下进行,直到底板混凝土达到70%的强度后, 方能停止抽水,随后用法兰盖板加橡胶垫圈封闭集水井,敷设加强钢筋,以不低于200号的混凝土 (最好还掺有速凝剂) 填筑 该 处与底板平,见图1.3.19所示。

排水封底和底板等的混凝土浇筑,一般有 以 下3种运输方式∶

(1)泵送混凝土:近一二十年来发展较快, 应 用 日 益广泛。混凝土泵的种类也很多,按驱动方式可分为柱塞式、挤压式和风动式等。我国近几年也使用泵送混凝土施工了各类工程。特别是大量使用混凝土泵车,这样大大地方便了施工。 如HCP0F- BMC型混凝土泵车,其每小时排出混凝土就有 15~90米3;水平输送距离可达860米;垂直输送最大可达100米。混凝土坍落度要求3~23屋米,实际上,坍落度小于8时,泵送是 较 困难的。泵送混凝土的粗骨料要求最大粒径小于 4 厘米, 且有良好的级配;细骨料可用粗、中、细和特细砂,用特细砂配制泵送混凝土,其秒率要求在25%以上,这样只有以NF、N高浓减水剂 等 来提高混凝土的坍落度并保证混凝土强度。

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(2)用混凝土斗浇灌,即利用吊车或行车等将装混凝土的斗吊人坑内浇筑。

(3)将混凝土运送至坑顶漏斗,通过溜槽或串筒将混凝土输送至坑底浇筑。混凝土自浇筑面的自由倾落高 度 不 得 大于 2米。浇筑混凝土时,可牵动串筒一端,使其在一定范围内下料,一般底部应有三节串筒始终保持垂直(见图1.3.20)。随 着 浇筑高度的增加,可逐节摘除铁皮串筒。

溜槽一般用于浇筑不太深的基坑,效果不如串简,并且溜槽坡度不应大于30°。

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2。水下封底(湿封法)

当渗水量大或抽水可能引起涌砂等危险的基坑,则可采用水下封底。即在水下浇筑一层混凝土,封住坑底,养护一段时间,待其强度达到计算要求后,再抽开坑内的水,并凿除封底混凝土表面的浮浆层,接着浇筑钢筋混凝土底板。当水下封底后井内抽干时,其坑底要承受动水压力即上浮力,故必须注意保证水下混凝土的浇筑质量, 使其具有足够的强度。考虑到在水下浇筑混凝土水泥浆易被水稀释,影响质量,故一般水下混凝土的浇筑标号应比设计计算的混凝土标号提高20~30%。

为了确保混凝土水下浇筑的质量,使混凝土不会与水混和,则必须采取一套特殊的浇灌工艺。 如常用的有直接浇灌法,袋装法、导管法、吊斗法、灌浆法和液阀法等。

(1)直接浇灌法。在水深仅1~2米的浅水基坑,混凝土质量要求并不十分严格时, 可按图1.3.21所示要领把混凝土直铬浇灌在水下,也能得到良好的效果。当然最初部份混凝土难免在水中下落 (最好用底开容器浇筑), 有被水冲洗的现象, 然 而, 只要部分混凝土露出水面后, 则尽可能把新浇混凝土从其附近浇注进去, 就这样将混凝土全面向前推进浇灌, 可得到连续性较好的混凝土。 此法赏用于一般基坑的垫层混凝土浇源。混凝土挤排出的水应溢入集水井后再抽出, 不得直接在浇灌坑内抽水。

(2)袋装混凝土法。将混凝土装入用麻、棉或共他合成纤维等粗网做成的袋内,然后由潜水工在水下直投将袋装混凝土堆码在需要浇筑混凝土处,并且还可在重叠几层的袋装混凝土间插设钢筋,尚能提高其承载能力。在基坑施工中常采用此法作局部填筑 (见图1.3.22)、填塞孔洞和作挡模等用。有时还 直 接用袋装干水泥或于混凝土填塞较小的孔洞。

(3)导管法(也称为直升导管法)。这是我国使用的最普遍的水下混凝土浇灌法,它能较好地保证质量,其施工法是。 将直径为20至40厘米的混凝土导管垂直下放到离基坑底约20~40厘米处,导管上端伸出水面。上接装料漏斗,其容积大致与导管客积

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相等,满足第一斗混凝土放下后能将导管迎入不少于1 来 的 容量。在漏斗口处用细绳悬充气球塞 (或垫塑料布用可拔起的木塞塞住),球塞直径应比导管内径略小(但木塞则略大)。当漏斗里装满混凝土并作好连续供应混凝七准备后, 放松吊绳, 使球塞在混凝土的压力下, 下落 一段距离, 随后割断绳索(或拔出木塞),使导管内混凝土随球塞 (或塑料布)下落,同时不停地向漏斗输送混凝土, 当球塞 (或塑料布)落到导管底时,马 上 提 升 导管 25~35厘来,管内混凝土从下口把球塞挤出, 并在管底周围形成一堆混凝土,把管口埋住, 使混凝土面高出管底 1米以上。随着混凝土面上升,导管也随之提升,始终保持导管埋入混凝土1来以上,以保证新混凝土不会与管外水接触, 就这样不断瓷灌水下混凝土至设计标高 (如图1.3,23所示)。这就是所谓的 导 管法,其有关计算和对混凝土的要求如下。

1)一根混凝土导管所需搅拌机台数n 用下式计算∶

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2)混凝土导管用钢管制成,内径一致, 且内壁必须平顺,有足够的密封性和坚固性。直径一般为20~40厘米, 每节长度为 1~2米,最下-节宜4~6米。导管壁厚为3~5毫米,导管节间用头一粉或螺纹连接。 法一盘应焊设加劲肋, 连接时法一盘间应垫 5毫米左右厚的橡胶垫圈。采用丝扣连接的可采用导管两端设螺纹,另加2 个较长的螺母将两节连接,也可将导管 一端设螺纹,另端套焊上螺母连接。螺纹连接可采用厚壁8~10毫米的 钢 管。导管的最下-一节底端不带法兰或约扭,且应加强(加厚或加焊加固圈)。导管使用前应先组装, 并作过球和充水试压。 其 压 力不得小于灌注混凝土时导管壁可能承受的最大压力 Pa,其值计算公式如下∶

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水下混凝土配制标号宜比设计标号高20~30%,每立方米混凝土水泥用量一般不少于350公斤,封底混凝土不少于800公斤。

(4)吊斗法(即开底容器法)。此法是将混凝土装在设有活动底板的容器内,平稳地吊放在水中。尽可能接近基底或已浇水下混凝土的表面后,再平稳地打开底板排出口,把容器慢慢地提起来,使混凝土流 下去。其操作可以由潜水员或水面上的操作人员通过绳索进行。以该法浇注水下混凝 土每立 方米需 用水泥370公斤左右,坍落度10~15厘米。图1.3.25为吊斗法浇灌水下混凝土。

(5)灌浆法。如图1.3.26所示的灌浆法,是先在基坑中按一定间距布置套管。管底接近坑底,套笑外投抛碎石,套管中插入注浆管,并不断地灌注水泥砂浆(如纯水泥浆)。砂浆由管底进入碎 石缝隙中, 把水挤出即形成 了混凝土。随着砂浆液 面的 上升,套管也逐步提升,但管底仍需保持在砂浆面以下,直至浇注完毕。采用这种方法,虽然省去 了大量的 混凝土 搅拌和 运送工作,但质量较导管法差,故不常采用。当然,如施工认真,并用震动器捣实,仍然可以得到良好的质量。

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(6)挠性软管法。图1.3.27所示,由尼龙布粘 合而成的软管,上接漏斗,液阀沉人水中时,两片尼龙布被静水压力互相压紧。灌注混凝土前先将液阀下至浇注混凝土部分的底部,在喂料漏斗内不断灌注混凝土,当其自重克服软管阻力后,混凝土将下沉并从阀的下端流出,随着混凝土面升高,逐渐提升液阀至已浇注混凝土部份的顶面下侧。这种方法操作简单。开始浇灌混凝土时,不需柱塞和底盖。即使有替换或一次把下端从混凝土里拔出来了, 再插入混凝土内就能连续浇灌混凝土了。挠性软管法常用的有两种构造形式,一 种是设有较高刚度的 外管,即 KDT导 管法,见图1.3,27。KDT法外管上设有长条切口,以便外水压能直接对内管起作用,在外管的两端及中间部分固定着挠性的内管,使混凝土的浇灌方向稳定。内管的下端经常用弹簧关闭与水遮;断,另一种是设有起吊拉链的液压阀法,此法除了设有外管外,均与KDT导管法相同。如浇筑干硬性混凝土,就在漏斗一端设置输送混凝土的螺旋,一般多为 直接从漏 斗至软 管使混凝土自然流下。液压阀法还可以用于灌注水下有钢筋骨架的混凝土,目前此法在国外已广泛采用了。

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(7)混凝土泵送说注法。该施工法是导管法的变种,它主要是通过泵送混凝土,将混凝土送到相当远的地点浇筑。水下输送管如采用挠性管,则又可在施工困难的地方进行,这样配套使用,使得水下混凝土浇筑范围更加大了。

三、基坑封廊计算

有截水支护的深基坑,当减压 (即在降低地下水的情况下)身底或水下封底后,要停止减压 (即停止降水)或抽干坑内水肘,在封底层的底面因水头差就会受到向上漂浮的力,即静水压力,这就要求封底混凝土与支护之间应有足够的承载能力,并且其自身还应有足够的强度,以保证封底混凝土不致破坏。因此,对井内外有水头差的基坑,封底混凝土要考虑以下两方面的验算∶

(1)整体抗浮验算。有截水支护的深基坑封底后,地下水对其就有上浮力。这上浮力由封底混凝土,支护自重与土的摩阻力来平衡。如果按公式1.3.11计 算不能 满足安全系数 大于1.05时,就应该加厚封底或在井内设减压吸水鼓等继续降水,直到底板达到一定强度并能满足抗浮要求后,才能停止降水。整体抗浮按下式验算∶

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(2)封底混凝土板在静水压力作用下的内力计算,可以近似简化为简支单向板。封底层顶面在静水压力作用下产生的弯曲拉应力为∶

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