深基坑工程基坑支护、基坑降水、土方开挖安全专项施工方案设计.docx
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1、深基坑工程基坑支护、基坑脱水.土方开挖安全专项工程建设计划项目概况及周边环境一、项目概况明发某世贸中心项目位于某新区上海路以东、华光路以南、新新西路以西。靠近某市政中心、体育公园和山东工业大学。项目总建筑面积843745.3m2,地上总建筑面积658492.811?,地下总面积152289.7m2,其中39F住宅14栋,33F住宅3栋,三层商业13栋,30FSOHO2栋1栋37F世贸大厦,4层大型建筑。有一个拥有5000多个地下停车位的购物中心。荣义路南面地下一层,整体基础标高-6m,局部主楼-7.5m;北区地下两层,整体基础标高TO.5m,局部主楼T2u主楼下方采用筏板基础+桩基础,筏板厚度
2、2m,车库部分采用独立柱基础+整体防水底板,底板厚度30Omnb柱网间距为8X8m;地上结构:住宅和酒店式公寓为短框架肢剪力墙层高3.0m,大型商场为框架结构,世贸中心为框架芯管结构,具有层高3.64.Om。拟开挖的基础土方尺寸及大致标高见表1:表1开挖基础土方尺寸及标高长宽度深挖评论南楼280240-6m总开挖深度北区大厦290240-10.5m总开挖深度一、现场工程地质概况拟建工地地势一般平坦。一般而言,遗址区内地层为第四纪冲积和下面的洪积层,除地表杂填外,遗址基岩层为红砂岩。根据地质调查报告结果,调查揭示的与基坑工程密切相关的土层自上而下描述如下:第一层:素填土,灰褐色,疏松,主要由细砂
3、和粘性土组成,底部有粗砂和砾石,部分地表为建筑垃圾。层厚2.803.80m,平均层厚2.91m。第二层:中砂,黄褐色,微密至中密状态,饱和,以石英砂为主,承载力高,压缩性低。层厚0.50-4.20m,平均层厚2.91%第三层:砾石,黄褐色,略致密,饱和。层厚1.24.IOm,平均厚度2.72m层:砾石,杂色,中密,饱和。层厚3.80-5.5Onb平均层厚4.29m。层:砂质泥岩,强风化,棕红色,厚2.80-3.80m,平均厚度3.25m。层:砂质泥岩,中度风化,棕红色,未出露。2、周边环境本项目位于某新区上海路以东、华光路以南、新新西路以西0紧邻某市政中心、体育公园、山东工业大学。规划范围内原
4、有建筑已拆除,周边环境较为复杂:面向泄洪沟,东侧为待开发区域,现状为空地,未来将开发建筑;南北两侧分别面向人民路和华光路。2.编译依据一、编译原则在保证基坑工程安全可靠和坑内工程桩安全的前提下,力求经济合理、简单可行,缩短工期。2 .编译依据工程地质调杳报告三、施工图坑支撑”(JGJ120-1999)建筑与市政降水工程技术规范(JGJTU1-1998)建筑基础工程施工质量验收规范(GB50202-2000)4 .参考文献工程地质与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整体建设部署5 .场地地质水文环境及周边环境分析基坑规模大,开挖深。拟建项目南区基坑轴线东西长约240m,南
5、北宽约290m。基坑最大开挖深度整体为-6米,局部为-7.5米。地下室面积约70,OOOm2。考虑无坡度,土方开挖约480万m;12米。基区面积约68000m2,考虑边坡不平整,需开挖上方妁枷00m30基坑周围环境较为复杂。土壤是由具有连续孔隙的破碎矿物颗粒组成的多孔介质。当土壤中的孔隙完全饱和时,由于水的位置不同,能量不同,水会从高处向低处渗出。除拟建建筑第一层杂填土渗透性稍差外,其余各层均为饱和砂砾土,特别是开挖层大部分刚好在第二层土的粗砂层中,以及渗透性好,水量充沛,更容易造成土方边坡、滑坡、基管、流沙的发生。通过查阅相关资料,目前有以下几种方案可供选择;井点排水:设置三级管井进行排水,
6、保证抽水量大于渗流。这种方案可能会造成周边市政道路的不均匀沉降。如果施工时间过长,个别井点可能会被堵塞报废。考虑。钢板桩:开挖前,将钢板桩打入地下。一方面用作基坑支护,另一方面可以有效防止地下水的侵入。但由于当地没有钢板桩施工公司,成本自然会增加。同时,打桩会产生很大的噪音,影响周边环境。止水市:浇筑地下连续墙或连续桩,一方面作为基坑支护,另一方面可以有效防止地下水的侵入,是一种常用的施工方法,但造价较高,如果造价高从减少方面考虑,也可以先挖4m,达到地下水位,再打6m左右的桩。如果在分级范围外打桩,则不考虑基坑的支护效果,桩径可小一些。明挖分期排水:通过分期开挖分期开挖排水沟进行排水,当水量
7、较大时,可增加泵站,保证抽水量大于渗流。这种解决方案会导致周围建筑物的不均匀沉降。如果业主能有效保护100m以内的周边建筑物和市政道路,是最便宜的方案。初步方案上报,业主审核后,认为可以考虑这个方案,下面会详细介绍。本基坑施工方案主要解决以下问题:(1)防止开挖过程中基坑水土流失,保持开挖边坡稳定;(2)有效截断和泵入基坑的渗水,创造基坑无水工作环境。(3)定期观察周边建筑物,当周边建筑物的安全受到威胁时,及时向业主报告。6 .整体支持、挖掘和排水计划综合分析基坑工程的工程地质、水文条件、规模、深度及周边环境,本着保障基坑安全,兼顾周边环境安全、经济、速度的原则。本工程优化施工方案为护坡采用分
8、段衬砌十分段排水沟渠排水十分段平整开挖。基坑开挖采用分级开挖的方法。第一层杂填土按1:05级配,第二层中粗砂按1:1级配,级配面内衬钢丝网水泥砂浆护坡。,平整后作为边坡防护的临时衬砌应满足施工需要。西侧距离泄洪沟较近的部分,宜采用护坡桩支撑。基础排水采用明挖排水沟方式。明渠排水沟最大的特点是可以看到地下水的变化,及时采取应对措施,在本项目地质调查报告不是很详细的情况下,这种方法更为有效。优势。考虑到一旦开挖到位,如果进水量大,会造成不可逆转的局面,因此决定分阶段开挖排水。本方案强调信息化方法的构建和反馈设计。由于深基坑施工在一定程度上具有不可预测性,工程地质水文调查数据、环境调查、设计计算模型
9、难以与实际情况相匹配,因此我们强调对施工情况的实时监测。分析地质、水文条件和监测结果的变化,及时调整设计,达到控制变形和安全施工的目的。因此,深基坑工程必须进行信息化建设。整个过程监控和反馈动态设计流程如图1所示。图1信息化动态施工流程7 .整体建设部署该方案强调深基坑施工的整体性。基坑开挖、基坑支护和基坑排水是深基坑施工的三种不同施工措施。在实施过程中,它们是连续的、相互关联的、相互制约的。为成功实施本方案,开挖、支护、排水必须同步进行,施工同步进行。因此,将基坑工程作为一个系统工程进行研究和建设,是工程总体部署的一项重大原则,第一步:全开挖2m深。检查地质报告。通常,地下水位在地表。若达到
10、含水层,可适当加大开挖深度。第二步:四周挖排水沟。如果含水层开挖过程中渗流过大,会导致周围砂层塌陷、中心管道或流土,无法控制开挖边沿和标高。挖掘机挖了一条四通八达的排水沟。排水沟初步设计宽Inb深Imo开挖后用粘土砖擦干挡土墙,并在沟底铺设一层红砖,方便清理。边坡衬砌和护坡应同时施工。为方便施工,排水沟开挖完成后,应及时用水泵(暂定功率200mW抽水若沟内的水不能及时抽出,应适当增加泵的数量,直至抽水量大于入渗量,将排水沟排水。在进行下一步施工之前,几乎没有积水。第三步:在排水沟内开挖Im深。待排水稳定后,将排水沟开挖至Iln深。第四步:重复第二步和第三步的工作,直到开挖达到设计水平。重复第二
11、步和第三步,直到开挖达到设计水平。大约需要5-6个排水沟。挖到设计水位后,在底部挖一条排水沟,一直抽水,保持基层不积水。8 .项目经理人员配置为确保本方案的有效实施,我司项目部成立了一支高效的技术团队,发挥相关人员的职能作用,满足施工现场的需求;项目部现有项目经理1人,执行经理1人,技术总监1人,技术员3人,质检员3人,专职安全员4人,材料工程师4人,资料技术员4人,设备技术员2人。有计划会计师4人,电气工程师2人,木工工头1人,钢工工头1人,混凝土工头1人,泥瓦工工头1人。项目经理名单如图2所示。图2深基坑施工项目部施工组织设置降水设计施工方案9 .地下水量预测:由于地质调查报告没有提供岩土
12、试验数据,我们只能通过查阅一些相关数据进行预测。据地质报告,开挖区以中粗砂为主,地表杂填层位于地下水位以上。考虑它的渗透。查阅相关资料,粗砂的渗透系数在aXlol和IOTCIn/s之间;中砂的渗透系数在aXloT和103cms之间。可知,本工程渗透系数最小值为IX10cm/s;最大值为9X101cms,根据达西渗透定律,渗透流量可近似计算如下:Q=kA双=(l103cms9101cms)100100X300/10000=0.3cm3s270cm3/s2的平均渗透量,最大可以达到方颉小r0.97m3)若开挖整个基坑,每小时渗流为:A=(41X60)+(41+60)2X3.5+5517+(55+1
13、7)X2X3.1=4548m2需要注意的是,这只是初步估计,实际渗流长度是一个变量,不是100nl而是超过100n1,是最保守的估计。10 基坑脱水设计首先,为防止地表生活用水排入坑内,同时加强基坑内积水和雨水的及时排放,应在基坑周围设置截水沟。尽可能在地面上。截地沟尺寸为宽X深=0.5X0.5m。并连接到主下水道。分层开挖后,逐步设置排水沟。排水沟初步设计宽Inb深Imo开挖后,用粘土砖擦干挡土墙,并在沟底铺设一层红砖,方便清理。各阶段开挖后的排水沟应连通,并根据水泵数量设置水井。水泵采用150WQ200-10-15型,出口直径150mm,流量200m/h。根据开挖情况及时设置水泵抽水。若沟
14、内积水不能及时抽出,应适当增加泵数,直至抽水量大于入渗量:,排水沟内几乎没有积水,方可进行下一次施工。进行。下表是每层开挖后降水期间抽水量的估计值。(以南区为例)表1各层开挖后渗流及泵站班次估算表开挖水平部分开挖深度等级穿透长度/米水头损失/m水力梯度渗透率MAX/(米/小时)渗透率最小值/(米/小时)总流量MIN/(m3h)总流量MAX/(m3h)泵数量MAX/塔泵数量MIN/塔1西边02m1100.0010.010.00250.00南边02m130.0010.010.00250.00东02m130.0010.010.00250.00北02m170.0010.010.00250.000.00
15、0.0151112西边23m2100.0020.022500.28南边23m130.0020.022500.28东23m130.0020.022500.28北23m170.0020.012500.281.611447.7713西边34m3100.0030.032500.28南边34m130.0030.022500.28东34m130.0030.022500.28北34m170.0030.022500.282.362124.71114西边45m4100.0040.042500.28南边45m130.0040.032500.28东45m130.0040.032500.28北45m170.0040.
16、022500.283.082770.41415西边56m5100.0050.052500.28南边56m130.0050.042500.28东56m130.0050.042500.28北56m170.0050.032500.283.763384.81716西边57.5m6100.0060.062500.28南边57.5m130.0060.052500.28东57.5m130.0060.052500.28北57.5m170.0060.042500.284.413967.9201口泵站班次进一步推算:根据上述计算结果,结合地质调查报告,开挖层中粗砂处于中等密度状态,其孔隙度不应处于最小值或最大值,
17、而是一个中间值。因此,估计渗透系数也在中间值附近。基于这个考虑,第一层开挖可以不装水泵,第二层装4台水泵,第三层装6台水泵,第四层装7台水泵,第五层装水泵。层安装有7个水泵。六楼9个单元和10个单元。排水沟和水井的布置原则见图3。自然地面图3基础开挖断面示意图G50YC管用于泵管的固定位置。虽然容易损坏,价格相对便宜,但应通过加强施工管理,采取一定的防护措施来实施。11 基坑降水对环境的影响及对策基坑开挖排水后,水位的降低会改变工程地质体和基坑周围原有的平衡状态,使基坑周围土层的孔隙水压力降低,有效应力会增加,导致额外的载荷和相应的沉降。有鉴于此,对可能的危害程度做出正确的评估是非常必要的。但
18、由于缺乏相关岩土试验数据,无法计算沉降值和沉降差。综合考虑,虽然浅层粘性土固结己经完成,但土层毕竟薄,下水位落差漏斗造成的土层沉降差不能很好调整。该层会迅速(相对于粘土)排水固结,造成不均匀沉降。建议业主可请地质调查单位进一步分析、计算和论证。经地勘单位分析论证,如果在基础施工期(初步估计为60d),对周边建筑影响不大。出于安全考虑,基础周围50m以内的建筑物应安装。沉降监测装置随时监测周边建筑物的沉降情况。12 基坑排水施工基坑排水施工主要包括开挖排水沟、积水井、设置水泵和排水管。其施工顺序为:排水沟机械开挖一人工清理一架设临时水泵一砌筑沟壁护坡一清理沟底及沟底护坡一人工开挖积水井一架设积水
19、水泵一安装水泵以排放水管等。根据上述要求,排水沟开挖后,架设临时水泵,一边清扫一边抽水。清扫后立即筑护坡,并在靠近集水处的集中位置设置水泵。水泵的底部用窗纱包裹,以防止泥浆进入。为保证抽水的连续性,建议业主为施工现场提供双电源。此外,在施工过程中应使用一些柴油机泵,以确保即使在停电的情况下也能正常排水。水泵出水管采用G/50PVC管,应尽量埋设在开挖区外。在开挖区域内的排水管道两侧设置防护栏杆,并设置明显的警示标志,确保管道得到有效保护。在泵送过程中,应特别注意对泵送设备的保护。应设置专人对水泵进行管理和维护。即将排水时,应及时关闭水泵电源,以确保设备安全。应设置专人维修水泵。,及时解决。现场
20、有4至5台应急备用水泵。一旦水泵损坏或水量增加,可及时补充。排水时的临时用电由专业电工进行后续检查维护,确保设备正常运行。基坑支护方案一、初步分析这个深基坑工程开挖很深。南部地区最大深度相对于标高为-7.5m,相对于室外地面为7.0m,北部地区最大深度相对于标高为T2m,相对于室外地面为IL0m。项目周边无建筑物遮挡,从经济角度考虑,整体边坡开挖。开挖区先后经历了混合填充层和中粗砂层。杂填层比较密集,没有地下水。坡度为1:0.5,足以满足施工要求。中粗砂层处于饱和水状态。基坑开挖后,地下水难免渗漏。渗水会引起土、沙的发生。因此,土方开挖后,该层坡度不稳定。支持措施。如上所述,排水沟应在开挖前挖
21、好,排水后再开挖,使开挖区域尽可能干燥。在这种情况下,中粗砂层的开挖边坡也可以处于无水状态。有关资料表明,中粗砂的自然休止角约为60,1:1的级配开挖应能保持砂体的稳定性。考虑到开挖后会有90天左右的基础施工期,期间会有降雨,可能会出现雨水入渗和生活用水流入。一旦有水,沙子就会顺流而下,甚至危及人员安全。因此,进行局部衬砌网格砂浆护坡是十分必要的。开挖排水沟时,地下水量比较大,包括抽水、清沟底、护墙等工作都是在有水的情况下进行的,尤其是在抽水之前,地下水渗入会造成沟墙土方塌方和滑坡,所以,这就像一场及时清理和保卫墙壁的战斗。由于在有水的情况下无法进行湿水泥工作,我们选择在开挖后用粘土砖擦干墙体
22、,并在沟底铺设一层红砖,方便清理。地下水继续通过干砌粘土砖缝渗出,因此病体只承受边坡上沙子的横向压力,渗水压力很小。2、基坑支护设计分级开挖后的基坑边坡支护主要是中粗砂层的边坡支护,支护方法比较简单。一般可以保证在无水状态下进行。边坡上铺设一层实心粘土砖,保证支撑物处于稳定状态,施工时上下人员不会踩到边坡。如果边坡一直处于无水状态,经过简单的支护即可满足施工要求。如果有地下水渗漏,长期会造成边坡变形,然后在整体上做一层30mm厚的细石混凝土找平层。排水孔预留一定距离细石砂,以减少渗水对边坡土质的影响。边坡支护的具体方法如图3所示。挖掘机的上下部分、人员、设备是边坡支护的重点。为确保安全,该部分
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