《懸掛式基坑支護施工工法》是鄭州市第一建築工程集團有限公司、鄭州市市政工程總公司完成的建築類施工工法，完成人是吳紀東、羅付軍、劉煒嶓、常紅星、商衛中。該工法適用於非開挖工程豎井、地下構築物逆作式工程和地下管線複雜工程施工。
《懸掛式基坑支護施工工法》主要的工法特點是：占用的場地小，工程造價低，工期短，質量容易保證。
2011年9月30日，《懸掛式基坑支護施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2009~2010年度國家二級工法。
基本介紹
- 中文名：懸掛式基坑支護施工工法
- 工法編號：GJEJGF010-2010
- 完成單位：鄭州市第一建築工程集團有限公司、鄭州市市政工程總公司
- 主要完成人：吳紀東、羅付軍、劉煒嶓、常紅星、商衛中
- 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
- 主要榮譽：國家二級工法（2009-2010年度）
形成原因,工法特點,操作原理,適用範圍,工藝原理,施工工藝,材料設備,質量控制,安全措施,環保措施,效益分析,套用實例,榮譽表彰,
形成原因
隨著社會的發展，人們對施工所帶來的社會影響越發關注，因此非開挖及逆做式施工技術得到了迅速發展，作為非開挖施工技術的重要一環豎井的製作及施工，是決定非開挖施工是否能順利完成的關鍵步驟，其中以井體本身作為支護結構的施工方法較為先進，如沉井施工。但傳統的沉井施工在井體下沉過程中易擾動周圍土體，造成井體周圍地面塌裂，在城市建築密集區、特別是沉井附近有重要的構築物時難以採用。
為改善傳統非開挖施工技術中豎井施工的缺點，鄭州市市政工程總公司及鄭州市第一建築集團有限公司的技術人員在研究筒體結構及深基坑擬作法施工的基礎上，開發出將深基坑支護和結構主體融為一體的逆作式施工的地下結構形式懸掛式基坑支護，創新出一種新型的地下空間施工技術。該技術編製成《懸掛式基坑支護施工工法》後，先後套用於非開挖工程工作井和新老大口徑管道連線的工作井結構施工，施工速度快，質量容易保證，環境及交通影響小，安全可靠。
工法特點
《懸掛式基坑支護施工工法》的工法特點是：
1、占用的場地小，適用於毗鄰建築物多而近，且周圍施工地界極其狹窄的工程。
2、利用較少工程樁作為結構的豎向支撐體系，保證了結構能自上而下懸掛施工，提高了施工的安全度，對周圍環境的影響較小。
3、利用工作井的筒體結構作為水平支撐，將支撐體系同結構自身連成一體，工程造價低，工期短，質量容易保證。
4、採用分段預製鋼筋混凝土筒體結構，承受頂力較大，可以滿足機械頂管大噸位頂力的要求。
操作原理
適用範圍
《懸掛式基坑支護施工工法》適用於非開挖工程豎井、地下構築物逆作式工程和地下管線複雜工程施工。
工藝原理
《懸掛式基坑支護施工工法》的工藝原理敘述如下：
依據基坑（豎井）平面尺寸和市政管線工程施工工藝的要求，確定開挖位置和豎井工藝尺寸，沿工藝軸線布設必要的支護結構（樁基）如下圖1，通過結構包裹樁基承重和井壁同周圍地質摩擦力懸掛分節施工筒體地下結構，直至底板混凝土澆築，完成的一種將圍護和地下結構融為一體的新型地下工程，開挖順序如下圖2。
註：圖1：1一豎井井壁；2樁基。圖2：1一豎井井壁；2一樁基；3一分層澆築混凝土擴大頭；4—機械設備出洞口；5一豎井底板。
施工工藝
- 工藝流程
《懸掛式基坑支護施工工法》的施工工藝流程見下圖。
施工工藝流程圖
- 操作要點
《懸掛式基坑支護施工工法》的操作要點如下：
一、測量控制
1.測量作業必須由兩人以上進行，且應進行相互檢查校對並作出測量和檢查核對記錄
2.按三角網平面控制測量等技術指標建立施工控制網。
3.根據工藝要求，放出基坑或豎位置線
4.放出樁基位置線。
5.樁基施工高程控制。
6.基坑（豎井）混凝土牆壁高程施工監控。
二、樁基施工
1.樁基設計
（1）該工法樁基施工的目的是作為豎井施工時的承重結構，基坑圍護或豎井施工完畢，樁基及報廢。樁基設計宜優先考慮採用灌注樁，優點是施工工藝簡單，樁基與護壁連線容易，樁基施工重點需考慮垂直度、傾斜度和樁基的偏移量，偏移量不宜超過井壁的厚度。
（2）樁的直徑D≤13護壁（豎井）壁厚，數量以能滿足承受上部荷載的需要為依據，樁體承受的上部荷載為新澆混凝土的重量（即每一開挖層澆築鋼筋混凝土的重量）+上部豎井克服摩擦力的重量，即：開挖第一層，樁與周圍土體的摩擦力+樁頂力≥第一層開挖深度豎井鋼筋混凝土的重量；開挖第二層，樁與周圍土體的摩擦力+樁頂力+第一層豎井與周圍土體的摩擦力≥第二層開挖深度豎井鋼筋混凝土的重量；以此類推開挖至底層，樁與周圍土體的摩擦力+樁頂力+上部豎井與周圍土體的摩擦力≥底層開挖深度豎井鋼筋混凝土的重量。
2.灌注樁施工
（1）採用鋼板加工製作護筒，鋼板厚一般不小於8毫米護筒高度高出水面1米，內徑比鑽頭直徑大100毫米，偏差應不大於50毫米。
（2）鑽孔時使用的泥漿用優質黏土製作，當鑽孔至黏土層時可原土造漿，泥漿相對密度的控制：在一般地層採用1.05~1.20，在鬆散易塌地層採用1.2~1.45。泥漿黏度在一般地層為16~22帕·秒；在鬆散易塌地層為19-28帕·秒。泥漿含砂率不大於8%，膠體率不小於96%；在每個樁位附近挖坑砌築集漿池，並砌築泥漿溝與樁孔護筒出漿口互相連通，泥漿循環系統各部分均採用泥漿膠管連線相通，並使用泥漿泵作為泥漿循環的動力。
（3）所有泥漿均採用管道輸送至泥漿池進行二級過濾後，再送至淨化系統集中處理，再生泥漿繼續使用，土渣用車運輸走。
（4）樁孔鑽至設計深度後，會同現場監理工程師對孔深、孔徑進行檢查，符合要求後進行清孔工作。
（5）安放鋼筋籠，進行二次清孔，清孔後，從孔底提出泥漿試樣，進行性能指標檢驗，試驗結果符合相對密度1.03~1.10，黏度17-20帕·秒，含砂率<2%，膠體率>98%。
（6）複測孔底沉澱物厚度，符合要求灌注水下混凝土。混凝土灌注如下圖。
灌注樁混凝土灌注程式示意圖
三、基坑開挖
根據設計基坑的地質資料，確定每層基坑的開挖深度，基坑的開挖需考慮地質的時效性及地小水對基坑的影響。開挖採用人工配合機械開挖，基坑的開挖深度按下公式確定。如開挖過程中遇到地下水，需採取降水或注漿帷幕等防水措施
開挖出來的土堆於基坑外側，堆土坡腳距槽邊1.0米以外，堆土高度不超過1.5米，堆土坡度不宜陡於自然休止角。基坑斷面尺寸較大時，則需確定基坑開挖順序，分層進行開挖。土方開挖工程中，嚴格控制兩邊的邊坡坡比，根據不同的土質，不同的開挖深度，以保證坡體不滑動為原則進行放坡。如在開挖時出現滑坡現象，必須立即停止開挖，並對坡體進行加土（或堆砂包）護坡處理。開挖過程中需嚴格控制每段土方開挖長度，上下兩層土體交界處均應放坡，不能超挖成豎直面，以防止塌方。
四、井壁施工
1.灌注樁與護壁的連線
懸掛式基坑支護的關鍵點之一是剝離的灌注樁同混凝土基坑護壁的有效結合，為此採用植筋法增加樁基同護壁的連線力，確保樁基同護壁的連線，為保證護壁將來作為結構物的整體質量，要求樁基必須沖洗乾淨，不能有夾雜現象的發生。
2.上、下護壁的連線
護壁的連線採用直接法+注漿法。
（1）直接法：在模板上部設定高30厘米的漏斗型的澆築口，先澆混凝土下方，當混凝土澆築至封口高度時，依靠澆築壓力（需0.4千克/平方厘米）和振搗器將混凝土縫隙填充密實。待漏斗部分的混凝土硬化後，表面修鑿平整。
（2）注入法：為提高接縫處的嚴密性，對上、下混凝土護壁接縫處採用注入法進一步加強施工。注入材料宜採用水泥基滲透結晶型防水材料，該種材料是主要用於地下混凝土結構的自防水，防水的主要原理是：防水材料中的活性化學物質在水的作用下促使矽酸二鈣與水泥水化過程中產生的Ca（OH）2發生反應，在混凝土毛孔內部生成不溶於水的枝蔓狀結晶體硫鋁酸鈣（3CaOAl2O3CaSO4×32H2O），來堵塞混凝土毛細孔，從而提高混凝土的抗滲性。該類材料適用於所有混凝土結構的永久性防水、防潮，同時它還能起到提高混凝土強度和保護鋼筋的作用。
五、底板與樁基、井壁的連線
底板與樁基的鋼筋採用植筋法連線，底板與井壁預留筋採用綁紮連線。混凝土坍落度一般控制在12±2厘米為宜。一次混凝土澆築高度以50厘米為宜，並力求四周混凝土均勻上升。混凝土澆築完成12小時內，應進行覆蓋，濕潤養護14天以上。
材料設備
一、《懸掛式基坑支護施工工法》所用材料應滿足下列要求：
1.水泥：宜採用強度等級42.5級普通矽酸鹽水泥，應有出廠合格證，並經見證取樣複試合格。
2.鋼管樁或鋼筋：符合設計要求和國家標準規定，應有出廠合格證，並經見證取樣複試合格。
3.砂：宜用中粗砂，含泥量不應超過2%，不得含有草根等雜物。
4.石子：粒徑5~15毫米，含泥量不應超過1%
5.摻合料：磨細礦粉、粉煤灰等。
6.外加劑：按有關技術規定執行，並由試驗室試配確定。
7.水：套用自來水或不含有害物質的潔淨水。
二、《懸掛式基坑支護施工工法》的設備見下表。
序號 | 名稱 | 需用量 | 備註 | |
單位 | 數量 | |||
1 | 打樁機 | 台 | 1 | / |
2 | 吊車 | 台 | 1 | / |
3 | 泥砂泵 | 台 | 2 | / |
4 | 抓土機 | 台 | 1 | / |
5 | 裝載機 | 台 | 2 | / |
6 | 自卸車 | 台 | 4 | / |
7 | 發電機組 | 台 | 1 | / |
8 | 混凝土攪拌站 | 套 | 1 | / |
9 | 混凝土攪拌機 | 台 | 1 | / |
10 | 混凝土輸送車 | 台 | 2 | / |
11 | 混凝土振動棒 | 台 | 10 | / |
12 | 潛水泵 | 台 | 6 | / |
13 | 鋼筋加工機械 | 套 | 1 | / |
質量控制
《懸掛式基坑支護施工工法》的質量控制要求如下：
一、質量標準
1.《建築樁基技術規範》JGJ 94。
2.《給水排水管道工程施工及驗收規範》GB 50268。
3.《給水排水構築物施工及驗收規範》GB 50141。
4.《混凝土結構工程施工質量驗收規範》GB 50204。
5.《混凝土強度檢驗評定標準》GB/T 50107。
6.其他與該工法有關的規範標準技術規程等。
二、質量控制要點
1.測量放線所用的儀器等須經檢驗校核，誤差在允許範圍內方可使用。
2.樁基同護壁的連線前，樁基必須沖洗乾淨，植筋法連線時，要嚴格按照操作規程進行。護壁澆注混凝土坍落度控制在12±2厘米為宜。一次混凝土澆築高度以50厘米為宜，並力求四周混凝土均勻上升。
3.混凝土澆築完成12小時內，應進行覆蓋，濕潤養護。
4.懸掛法施工基坑護壁或豎井的允許偏差（見下表）。
序號 | 檢查項目 | 允許偏差（毫米） | 檢查數量 | 檢查方法 | |||
範圍 | 點數 | ||||||
/ | 井尺寸 | 矩形 | 每側長、寬 | 不小於設計要求 | 每座 | 2點 | 掛中線用尺量測 |
圓形 | 直徑 | ||||||
/ | 進、出井預留洞口 | 中心位置 | ±10 | 每處 | 1點 | 用鋼尺量測 | |
內徑尺寸 | ±10 | ||||||
/ | 井底板高程 | ±30 | 每座 | 4點 | 用水準儀量測 | ||
井壁垂直度 | 0.1%H | 每座 | 1點 | 用垂線、角尺量測 | |||
/ | 水平扭轉度 | 0.1%B | |||||
預埋件中心線位置 | ±10 | 每件 | 1點 | 用鋼尺量測 | |||
註：H為豎井的高度（毫米）；B為後背牆的長度（毫米）。 | |||||||
安全措施
採用《懸掛式基坑支護施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：
1、建立完善的施工安全保證體系，進行現場危險源調查，制定管理方案和應急計畫，落實安全檢查整改制度，制定獎罰措施。
2、該工法實施前應由專職安全員對操作人員進行安全技術交底。
3、拌合、運輸、起重等設備的操作人員必須經過培訓考核，持證上崗且在使用前均應檢查其性能是否可靠，確保設備運行安全。
4、施工現場內的一切電源、電線路的安裝與拆除，必須由專職持證電工作業，電器嚴格接地、接零和使用漏電保護開關。
5、測量定位操作時，操作人員應穿戴安全帽及反光背心，在道路上操作時，必須指派專人觀察交通，引導車輛，操作人員禁止隨意跑動。
6、鑽機就位前，作業範圍內無障礙物，施工現場與架空輸電線路的安全距離符合規定。鑽機就位時，鑽機架基礎需夯實、整平，輪胎式鑽機的鑽架下應鋪設枕木，墊起輪胎，鑽機墊起後應保持整機處於水平位置。鑽機作業範圍內無障礙物，高空障礙物應及時予以移出。提鑽、下鑽時，輕提輕放，在鑽機下和井孔周圍2米以內及高壓膠管下不得站人。地質變化時轉速加以控制，以保證安全運轉。泥漿池、成孔待灌樁周圍必須設定1.2高的安全護欄。已埋設護筒未開鑽或已成樁護筒尚未拔除的，應加設護筒頂蓋或鋪設安全網遮蓋。夜間施工時，在泥漿池周圍懸掛紅燈進行警示，閒雜人員不得進入泥漿池周圍，施工人員必須穿戴夜間反光背心。起吊作業時指派專人統一指揮，參加起重安全的起重工。吊裝作業範圍內設安全警戒線，非操作人員禁止入內。一旦掛鈎完成，則所有人員撤離吊裝物的影響範圍，由繩索控制，吊裝物的位置。所有鋼筋籠的吊裝點進行鋼筋綁焊固定，防止開焊發生事故。
7、基坑開挖時嚴格控制基坑開挖深度，派專人進行觀測，一旦基坑立面無法自立，需立即採取加固措施。當井壁上有湧水時，預埋膠管，把水引入積水坑，抽排出井外，並對湧水點周圍排管注漿堵水。基坑開挖出土棄至基坑邊線外至少1米處，堆土不超過1.5米，應儘可能將土方倒運至遠離基坑的位置以方便施工並保證安全。
8、植筋操作時操作人員要按要求佩戴防護用具，嚴格按照植筋操作規程進行植筋操作
9、澆築混凝土前要再次檢查模板質量，確保模板安全可靠。進行混凝土澆築施工時，操作人員需佩戴絕緣防護用品以防振搗器具漏電。
環保措施
《懸掛式基坑支護施工工法》的環保措施如下：
1、建立、健全施工期間環境管理體系和各項環境管理規章制度，如調查環境因素，制定環境管理方案和應急計畫，落實環境交底制度和檢查制度，制定獎罰措施等。
2、施工場地合理布局、最佳化作業方案和運輸方案，保證施工安排和場地布局，在居民區施工時應採取隔聲降噪措施，並應儘可能避開夜間施工。
3、施工人員的生活污水要排入市政排水系統，禁止隨地亂排。
4、配備專用灑水車，在施工過程中隨時對場區和周邊道路及時灑水降塵。
5、超標嚴重的施工場地安設必要的噪聲控制設施，施工現場應設立噪聲隔聲棚較少混凝土攪拌產生的噪聲。
6、自備發電機做隔聲處理，有電力供應時不許使用自備發電機。
7、施工產生的渣土要集中堆放，必要時覆蓋防塵。
8、土方運輸選擇合格的運輸車輛，做到運輸過程不散落，車輛出場沖洗車輪，減少車輛攜土，保證施工現場及道路的清潔。
效益分析
《懸掛式基坑支護施工工法》的效益分析如下：
1、採用懸掛式施工，井壁與土體之間粘結力和摩擦力不僅可利用來承受垂直荷載，而且還可充分利用它承受水平風力和地震作用所產生建築物底部水平剪力和傾覆力矩，從而提高了抗震效應；採用了懸掛式豎井結構施工，可以利用結構本身作內支撐。由於結構本身的側向剛度是無限大的，可以從根本上解決維護牆的側向變形，從而使周圍環境不至出現因變形值過大而導致路面沉陷、基礎下沉等問題，保證了周圍建築物的安全。
2、由於懸掛式施工的豎井，採取井筒結構自身支撐體系，底部施工的作業方法，可以在豎井周圍道路繼續通車的情況下，進行道路地下作業，從而避免了因堵車繞道而產生的損失。由於懸掛式施工是先施工少量的樁基，再向下挖土施工基坑護壁，故在施工中的噪聲降低，從而避免了因夜間施工噪聲問題而延誤工期。揚塵方面通常的地基處理採取開敞開挖手段，產生了建築灰塵，從而影響了城市的形象；採用懸掛式施工，由於施工作業在封閉的地表下，可以最大限度的減少揚塵。
套用實例
《懸掛式基坑支護施工工法》的套用實例如下：
一、工法在鄭州市馬頭崗污水處理廠廠外乾管工程中的套用
鄭州市馬頭崗污水處理廠廠外乾管工程於2004年11月開工，整體工程結束於2007年3月。工程毗鄰沙化乾溝河流和污水泵站，且在15號接收井交匯D2400、D1800、D1600三條管道，局部施工難度大。經現場調查，認為常規的開槽或沉井施工工藝無法進行施工，雖決定採用懸掛式基坑支護工程進行了該構築物的施工。由於施工工藝選擇準確，故該構築物施工速度快質量得到保證，施工安全程度高，防止了周圍地基出現下沉，工程順利完工。
二、工法在鄭州市107國道污水工程中的套用
鄭州市107國道污水工程2001年7月開工，200年6月竣工，該工程施工時8號井位置東邊有一道DN1400給水管和一道熱力管道，距離2米左右；西鄰一棟7層居民樓，距離2.5米左右，環境對施工不利。經現場調查，認為常規的開槽或沉井施工工藝無法進行施工，經研究決定採用懸掛式基坑支護進行該構築物的施工，以確保周圍環境不受較大影響。工法實施後工程得以順利實施，施工工期也有一定程度縮短，工程造價相應有降低，同時還有效防止了周圍地基出現下沉，工法實施情況表明該工法技術是一種有發展前途和推廣價值的深基坑支護技術。
三、工法在濟源市五三一工業集聚區高新園一號線二標段道路及排水管網工程中的套用
該工程位於濟源市五三一工業集聚區高新園，2008年4月開工，2008年8月竣工。開工伊始，園區內已有其他建築，排水工程施工受場地限制的情況嚴重，同時該工程工期又緊。在施工過程中，項目部技術人員經過現場調查及方案對比，決定用懸掛式基坑支護施工工法進行排水工程構築物的施工。該工法的套用解決了施工中的難題，加快了施工進度，實用有效且安全可靠，保證了施工質量，套用效果好。
榮譽表彰
《懸掛式基坑支護施工工法》2010年被評為河南省建設科技一等獎。
2011年9月30日，中華人民共和國住房和城鄉建設部審定《2009-2010年度國家二級工法名單》，以建質[2011]154號檔案公布，《懸掛式基坑支護施工工法》被評定為中國國家二級工法。
