办公小高层建筑工程基坑支护、基坑降水、土方开挖施工方案.doc
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1、办公小高层建筑工程基坑支护、基坑降水、土方开挖施工方案编制人:沈玉明审核人:余国凤审批人:余国凤编制单位:苏州永鑫建筑安装工程有限公司编制日期: 2011年3月27日目 录第一章工程概况及周边环境1.工程概况2.场地工程地质概况3周边环境第二章编制依据1.编制原则2.编制依据3.参考文献第三章施工总体部署1.场区地质水文环境及周边环境分析2.总体支护、开挖和排水方案3.总体施工部署4.项目经理部人员配置第四章降水设计施工方案1.对地下水水量的预测2.基坑降水设计3.基坑降水对环境的影响及对策4.基坑降水施工第五章基坑支护方案1.初步分析2.基坑支护设计4.基坑支护施工工艺和方法第六章土方开挖施
2、工方案1.开挖原则2.土方开挖设计3.土方开挖施工工艺和方法第七章施工进度计划安排第八章施工机械配置计划第九章劳动力需用量计划第十章保证质量的施工措施第十一章安全文明施工措施第十二章周边环境变形监测方案1.监测的目的和原则2.监测内容3.监测方法4.资料整理及信息反馈第十四章施工现场平面布置图第一章 工程概况及周边环境1. 工程概况XX有限公司拟建办公楼位于上海市浦东新区,靠近南一路,距南一路仅有17m左右的距离,地下一层,地上11层,框架结构。设计采用了桩筏基础。基础土方需要开挖的尺寸和大致标高情况如下表所示:长宽挖深备注办公楼41.54米28.24米-4.80米地下室2. 场地工程地质概况
3、拟建建筑物场地内地势总体平坦,适宜建筑。现根据地质勘察报告的结果,将勘查揭露的与基坑工程密切相关的土层自上而下分述如下:第层:素填土灰黄色,成分以粉质粘土为主,松密不均,厚度2.00m左右。第层:淤泥质粉质粘土,灰色,流塑状,高压缩性,局部夹粉土薄层。无摇振反应,稍有光滑,干强度中等,韧性中等。该层全场分布;土层厚度3.40m3.50m。第层:粘质粉土,灰色,湿,中密状,中压缩性,成分以粉粒为主,局部含少量粘性土。摇振反应迅速,无光泽反应,干强度低,韧性低。土层厚度3.40m3.50m。第层:粉质粘土,灰色,流塑软塑状,中压缩性,夹薄层粉土,薄层状结构,局部含少量粉细砂团块。无摇振反应,稍有光
4、滑,干强度中等,韧性中等。土层厚度9.00m9.50m第层:粉质粘土,灰色,软塑状,中压缩性,夹薄层粉砂,局部为粉质粘土与粉砂薄层互层。无摇振反应,稍有光滑,干强度中等,韧性中等。该层全场分布;土层厚度8.30m8.90m。第层:粉砂,灰色,湿,中密状,饱和,局部为圆砾、含粗砂角砾,并充填少量粘性土,粒径大于0.075mm含量占65%84%。该层全场分布;土层厚度6.50m7.10m。第层:粉质粘土,灰色,硬可塑状,中压缩性,含铁锰质结核。无摇振反应,稍有光滑,干强度中等,韧性中等。该层全场分布;土层厚度7.00m7.30m。3. 周边环境本工程位于上海市浦东新区,规划范围内原有建筑已经拆除,
5、场地现状比较空旷。场地现为耕地,地势平坦。场地属长江三角洲入海口东南前缘滨海平原。第二章 编制依据1. 编制原则在保证基坑工程安全可靠;保证坑内工程桩的安全的前提下,力求经济合理、简便可行、缩短工期。2. 编制依据上海市XX有限公司拟建办公楼工程地质勘察报告上海市XX有限公司拟建办公楼施工图纸建筑基坑支护技术规程(JGJ12099)建筑与市政降水工程技术规范(JGJ T11198)地基与基础工程施工验收规范(GB502002000)3. 参考文献工程地质土力学 中国建筑工业出版社高层建筑施工手册 中国建筑工业出版社第三章 施工总体部署1. 场区地质水文环境及周边环境分析基坑规模大、开挖深。拟建
6、工程基坑轴线东西约45.74米,南北宽约32.44米,基坑最大开挖深度5米 。基底面积约1001平方米,按不放坡考虑,尚应开挖土方5005立方米。土是一种由碎散矿物颗粒组成,并具有连续孔隙的多孔介质。当土中孔隙完全饱和时,由于水所处的位置不同,存在能量的差异,水就会从高位向低位渗流。渗透性好,水量丰富,较易引起土方边坡滑坡、基底管涌、流沙现象的发生。通过查阅有关资料,目前有以下几种方案可供选择;井点降水:设置三级管井井点进行降水,确保抽水量大于渗透流量,该方案会造成周围建筑物的不均匀沉降,如果施工时间过长,有可能个别井点会杜塞报废,因此不可行。钢板桩:挖土前打入钢板桩,一方面做为基坑支护用,另
7、一方面可以有效的阻止地下水的浸入,但由于本地没有钢板桩施工企业,费用自然就会增加。同时打桩会产生很大的噪音,对周边环境造成影响。本基坑施工方案主要解决以下几个方面问题:(1)防止开挖过程中的基坑水土流失,保持开挖边坡的稳定性;(2)有效截断基坑内渗流,创造基坑内无水作业环境。(3)对周围建筑物进行定期观测,在危及周边建筑物安全时及时向业主报告。2. 总体支护、开挖和排水方案综合分析本基坑工程的工程地质、水文条件、基坑规模、深度以及周边环境,本着确保基坑内安全,留意周边环境安全、经济、快速的原则。选择分阶段衬砌护坡+分阶段排水沟排水+分阶段放坡开挖为本工程的优化施工方案。本方案强调信息法施工,注
8、重反馈设计。因为深基坑施工具有一定的不可预见性,加之其工程地质水文勘察资料、环境情况调查、设计计算模型等都难以与实际情况相符,因此我们强调对施工情况实时监控,根据开挖揭露出的地质水文条件变化情况和监测结果分析,及时调整设计,达到控制变形,安全施工的目的。所以深基坑工程必须进行信息化施工,其全过程监控和反馈动态设计流程如图1所示。 收集相关资料编制施工方案公司内部审批、报业主、监理审批不可行重新编制可行实施降水施工方案实施土方开挖施工方案实施基坑支护施工方案反馈监测数据实时监测土方边坡、渗透出水量、周边环境与方案不符完成结 束可行图1 信息化动态施工流程3. 总体施工部署本方案强调深基坑施工的整
9、体性。基坑开挖、基坑支护和基坑排水是深基坑施工的三个不同的施工措施,在实施过程中,他们三者之间是连续的,也是相互关联、相互制约的,为确保本方案实施的成功,开挖、支护和排水必须同步进行,同步施工,方案调整时,也是一变俱变。所以说,把本基坑工程作为一个系统工程来研究,来施工,是本方案施工总体部署的一大原则。第一步:全面开挖1米深。根据地质报告显示,常地下水位在地表以下2米,因此,全面开挖1米不会出现地下水,保守考虑,地质勘察是在2009年7月,当时是夏季,现在的地下水位应该与之无多大差异。第二步:四周挖排水沟排水。如果含水层开挖时如果渗透流量过大,会引起四周沙层塌方、中部管涌或流土(俗称沙沸),将
10、无法控制开挖边线和标高,所以在含水层全面开挖以前,在挖方区域以外四周先用挖掘机挖出一条四面连通的排水沟。为方便施工,排水沟开挖完成以后及时用水泵(暂定功率200M3/h)抽水,如果沟内的水不能及时抽出,应适当增加水泵台班,直至抽水量大于渗透量,排水沟内几乎没有积水,方可进行下一步施工。第三步:排水沟以内再开挖1米深。待排水稳定以后,再将排水沟以内往下开挖1米深。第四步:重复第二、三步的工作,直至挖至设计标高。重复第二、三步的工作,直至挖至设计标高。挖至设计标高以后,底部再开挖一条排水沟,始终抽水以保持基底没有积水。4. 项目经理部人员配置为了确保本方案的有效实施,我们项目部内部建立一个高效的技
11、术班子,发挥有关人员的职能作用,以满足施工现场的需要。详见附图1第四章 降水设计施工方案1. 对地下水水量的预测:由于地质勘察报告没有提供土工试验数据,目前只能够通过查阅一些相关资料进行预测,根据地质报告的显示,挖土区域主要为中粗砂,表层杂填土层位于地下水位以上,基本上可以不考虑它的渗透。通过查阅相关资料,粗砂的渗透系数在a*10-1至10-2cm/s之间;中砂的渗透系数在a*10-1至10-3cm/s之间,可以知道,本工程的渗透系数取值最小值为1*10-3cm/s;最大值为9*10-1cm/s。根据达西渗透定律,渗透流量可按近似的下式进行计算:Q=kAi=1*10-3cm/s9*10-1cm
12、/s *100*100*300/10000=0.3 cm3/s270 cm3/s (此为平均每1平方米的渗透量,最大可达到每平方米每小时097立方米)如果将整个基坑全部开挖完毕,每小时的渗透流量为:A=(41*60)+(41+60)*2*3.5+55*17+(55+17) *2*3.10=4481M2Q=1.08*10-34355 M3需要说明的是,这只是一个初步估计,而实际的渗流长度是变数,不是100米而是都大于100米,这是一个最保守的估计。2. 基坑降水设计首先,为防止地表生活用水排入坑内,同时加强基坑积水及雨水的及时排放,在地面上基坑四周尽量修建截水沟,地面截水沟尺寸为宽X深=0.5X
13、0.5米,并与主下水道连接。 分层开挖以后,分步设置排水沟,初步设计排水沟沟宽1米,深1米,开挖以后采用粘土砖干砌护壁,沟底平铺一层红砖,以方便清理。每步开挖以后的排水沟应连通,并根据设置水泵的数量设置积水井。水泵采用150WQ200-10-15型,出口直径150mm,流量200m3/h。根据开挖的情况及时设置水泵抽水,如果沟内的水不能及时抽出,应适当增加水泵台班,直至抽水量大于渗透量,排水沟内几乎没有积水,方可进行下一步施工。3. 基坑降水对环境的影响及对策基坑开挖降水后,水位降低将改变基坑周边工程地质体和原有平衡状态,使基坑周边土层孔隙水压力减少和有效应力增加,从而产生附加荷载导致相应的沉
14、降,对周围建筑物会造成不同程度的危害,鉴于此,对可能产生的危害程度做出正确的评估是非常必要的。根据相关技术规定,采用下式估算因降水而引起的地面最大沉降量。S=C1C2p0()Zi4. 基坑降水施工基坑降水的施工主要由开挖排水沟、积水井以及设置水泵、排水管等等。他的施工顺序依次为:机械开挖排水沟人工清理架设临时水泵砌筑沟壁护坡清理沟底、沟底护坡人工开挖积水井架设积水井水泵架设水泵出水管道等等。水泵出水管道采用150PVC管,在挖方区域以外尽量埋地架设,如无法埋地的将水直接排入地面开挖的排水沟内,由排水沟排入市政排水管网。在挖方区域以内的排水管两边搭设防护栏杆,并设置明显的警示标志,确保管道得到有
15、效的保护。在抽水过程当中,尤其应注意抽水设备的保护,设置专人进行抽水机的管理与维护工作,在水即将抽干时及时关闭抽水机电源,确保设备安全,并设置专人进行水泵的修理工作,一旦出现问题,及时解决。现场设45个紧急备用水泵,一旦水泵损坏或水量增加,可以及时得到补充。排水时临时电由专业电工负责进行跟踪检查和维修,以确保设备正常运转。第五章 基坑支护方案1. 初步分析本深基坑工程挖深较深,最大深度为相对标高-5.0m,外地面也有4.8米已打了护坡桩,从经济方面考虑,全面放坡开挖。挖方区先后经历杂填土层和中粗砂层。杂填土层相对密实,又无地下水,按照1:0.5放坡,足以满足施工要求。中粗砂层处于饱和水状态,基
16、坑开挖以后地下水必然渗流,透过渗流部位,会引起涌土、涌砂现象的发生,所以土方开挖后该层边坡是不稳定的,必须采取支护措施。2.坑支护设计放坡开挖以后的基坑边坡支护主要是中粗砂层的边坡支护,支护方法也相对简单,一般可以保证在无水状态下进行,先人工修理边坡,达到平整以后在边坡上平排一层实心粘土砖,以保证支护对象处于稳定状态,人员上下施工时不至于将边坡踩踏下滑。如果边坡始终处于无水状态,简单支护以后就可以满足施工的要求。如果有地下水渗出,长时间会引起边坡变形,再在上面整体做一层30厚细石混凝土找平层。细石混凝土间隔一定的距离预留排水孔,以减少渗流水对边坡土质的影响。边坡支护的具体做法见图3挖掘机和人员
17、、设备上下部位是边坡支护的重点,为确保万无一失,该部位在土方开挖完成以后采用100厚C10混凝土浇筑,并设置防滑条。在挖掘机和人员上下部位的排水沟均提前预制沟盖板,在护壁完成以后盖上,保证施工机具和人员的顺利通行。排水沟的护壁和沟底做法见图4。在基坑深度不同交接的部位,如果塌方,将影响到基底土质,在这些地方,需砌筑挡土墙以保证边坡稳定和基础开挖集合尺寸的正确,需在开挖后砌筑水泥砂浆实心粘土砖挡土墙,初步设计挡土墙的宽度为370mm,砌筑时设置泄水孔排水减压。2. 基坑支护施工工艺和方法边坡支护在基础开挖完成以后,上层排水沟排水基本稳定以后进行,基本上土方开挖完成以后即可,基坑支护采用人力手推车
18、进行垂直和水平运输。人工施工。边坡衬砌施工以前,为了减少坑壁土体内部的积水和含水量,在护坡处埋设25塑料排水短管,一般12根,根据实际情况可作增减。护壁顶部地面设置排水沟,沟旁一定范围的地面抹M10水泥砂浆,以利地面排水。 为保证施工安全,护壁顶部设置栏杆,材料可用25钢筋或48钢管架设;红砖护壁水泥砂浆护面工程需与基坑开挖同时进行。为保证坡度满足设计要求,保证平整度,在靠近设计边坡附近,应停止使用大型机械开挖,采用人工挖铲,以免扰动边坡土体。水泥砂浆可以采用制作好的成品“电焊网巴” 预先挂网,其规格为1.825,为了先铺好“电焊网巴”,在网外面布置12钢筋,间距5005001 0001 00
19、0,将钢筋与“电焊网巴”焊牢或绑牢,在钢筋交叉处设置1216插筋,插入坡面内深度一般为0.51.2 m,如遇卵石打不进时,可以适当调整打入位置,然后抹平均厚度为510 cm M15水泥砂浆,砂浆应盖住“电焊网巴”和固定钢筋,不使其外露。对个别可能发生局部垮塌的部位,根据情况可用砌砖保护或立模现浇混凝土保护。为保证排除坑壁土体中的集水或渗透水,布置25塑料排水短管,伸入土体0.10.5 m左右,纵横间距一般为23 m,个别部位可以增设排水管。 坡顶一样也要布置排水沟,并在地面一定范围抹水泥砂浆。安全栏杆设置位置距坡顶边缘的距离应在0.51 m左右,以免栏杆受力后引起坡顶垮塌。第六章 土方开挖施工
20、方案1. 开挖原则工程经验表明,由于受地下工程不可知的因素影响较多,因此深基坑开挖工程是一项风险较大的工程,即使从已知条件设计出安全、可靠的基坑施工方案,在施工中也要采取信息法施工。由于该工程土质较差,且基坑开挖施工要与基坑排水、基坑支护密切配合,所以基坑开挖要采用安全可靠的措施,严密组织,科学施工。尤其是要坚持“慎开挖、快支护、勤监测、早处理”的原则,方能确保基坑边坡稳定和基坑工程的安全。基坑开挖必须与基坑支护和降水方案的实施保持一致,充分考虑土方开挖的前提条件是挖方区域处于无水状态,考虑到基坑支护做到万无一失是开挖顺利进行的保障,考虑到基坑降水是整个开挖乃至基础施工全过程的核心。基坑开挖应
21、遵循分层、分段、按先后顺序开挖的原则。土方开挖设计应充分考虑时空效应,合理确定土方开挖层数、每层分段数量、分段开挖时间限制及护壁留置的宽度、高度等等;基坑土方开挖采用机械开挖和人工清挖相配合,开挖顺序按先四周排水沟、后中间挖方区域、先南后北逐层开挖的原则。基坑开挖机械不得碰撞支护结构、降水系统和监测系统,严禁碰撞、挤压、拖动工程桩。2. 土方开挖设计土方开挖前要做好必要的准备工作,如沙袋、木桩、竹片板等排险材料,以备基坑开挖时出现紧急情况之需。基坑开挖时将地面附加荷载减到最小,严禁在坑边堆载或通行重载车。开挖下层土时,保护上层支护的边坡,不得碰撞排水结构和支护结构。土方开挖以后及时施工支护结构
22、,尽量减少土体变形,保证基坑安全。基坑内各区间台阶先放坡机械开挖,再人工修坡到位。同一层土方开挖施工应分层分段跳挖施工,出现紧急情况时便于回填反压。每次每段开挖长度不大于8米。及时检查现场的排水系统,做好基坑周围地表水及基坑内积水的排汇和疏导,防止基坑暴露时间过长或被雨水浸泡。3. 土方开挖施工工艺和方法基坑的土方施工包括定位放线、土方挖运、验槽与地基的局部处理等。放线是根据定位确定的轴线位置划出基坑开挖边线。基坑上口尺寸的确定应满足支护方案设计的要求。在第一层土方开挖以后,挖第二层土方以前,仍要进行第二次放线,以此类推,需要放线45次。本工程的土方采用W40-C型挖掘机开挖,自卸汽车运土,人
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