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4.基坑降水施工
第五章基坑支护方案
1.基坑支护
2.基坑支护对环境的影响及对策
3.基坑支护施工工艺和方法
第六章土方开挖施工方案
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
5.监测设备
第十三章深基坑工程施工安全风险分析及应急处理预案
1.施工安全风险分析
2.应急处理预案
第一章工程概况及周边环境
工程概况
工程名称:
沙河汇通雅居西区东标段工程
建设地点:
本工程位于河北省沙河市新区,基地北侧邻普通店南街,西侧邻新兴路,东侧邻人和路,南侧邻国泰路
结构形式:
剪力墙结构,地下车库为无梁楼盖
建设单位:
沙河市汇通置业房地产开发有限公司
设计单位:
北京东方华脉工程设计有限公司
施工单位:
监理单位:
河北新三佳建设项目管理有限公司
质量监督单位:
沙河市质监站
审查机构:
邢台市博实工程设计咨询有限公司
地质勘查单位:
邢台市建筑设计研究院勘察所
建筑设计概况:
本工程包括3、7、8、10、11号住宅楼、地下车库及幼儿园。
3#住宅楼建筑总高度为31.60米,地上十层,地下一层,地下层高4.40米,地上层高3.00米,建筑面积5840平米。
7#住宅楼建筑总高度为31.60米,地上十层,地下一层,地下层高4.40米,地上层高3.00米,建筑面积5870平米。
8#住宅楼建筑总高度为34.6米,地上十一层,地下一层,地下层高4.40米,地上层高3.00米,建筑面积7295平米。
10#住宅楼建筑总高度47.80米,地上十五层,地下一层,地下层高3.09米,地上层高4.20/3.00米,建筑面积9455平米。
11#住宅楼建筑总高度56.80/47.80米,地上十八层/十五层,地下一层,地上层高4.20/3.00,地下层高3.09米,建筑面积17835平米。
幼儿园建筑总高度为12.60米,地上3层,地上层高4.20/3.30米,建筑面积1620平米。
地下车库地下一层,地下层高3.09米,建筑面积8000平米。
编制原则:
在保证基坑工程安全可靠;
保证坑内地下室的安全的前提下,力求经济合理、简便可行、缩短工期。
编制依据
《地下室岩土工程地质勘察报告》
《工程施工图纸》
《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120—99)
《建筑与市政降水工程技术规范》(JGJT111—98)
《地基与基础工程施工验收规范》(GB50200—2000)
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
基坑周边环境较为复杂。
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。
拟建建筑物第五、六层层均为饱和状态的砂石类土,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。
明挖分阶段排水:
通过分阶段开挖,分阶段挖排水沟排水,水量大时,可以增加抽水台班,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,如果业主方能够对周围100m以内的建筑物实施有效保护,这是一个费用最低廉的方案。
经过上报初步方案,经业主审查,认为可以考虑此方案,下文将详细进行介绍。
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、抽排周边水向基坑内渗流,创造基坑内无水作业环境。
总体支护、开挖和排水方案
本工程拟建场地地形较平坦,地貌为浉河二级阶地,场地内有杂填土。
主要地层从上到下依次为:
杂填土,淤泥质粉质粘土,粉质粘土,细中砂,含砾粗砂,卵石,泥质细砂岩。
地下室埋深-6.6m,东侧、北侧东半部、南侧东半部边坡上部为人工填土(厚约3.0m),中、下部为粉质粘土层(厚约2.0m),底部为砾质粘土;
其余边坡上部为人工填土(厚约5.85m),以下全部为砾质粘土。
因场地原因不具备放坡条件,加之地下室底板后浇带施工周期长,对基坑支护采用挂钢丝网喷射混凝土土钉墙支护,土钉为φ22钢筋,长6~9m,倾斜角度5~10°
,水平间距1.5m,梅花形布置,面层挂φ6@200mm×
200mm钢筋网,喷100mm厚C20混凝土。
保证了基坑边坡的稳定、安全(见基坑支护剖面示意图)。
本方案强调信息法施工,注重反馈设计。
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。
总体施工部署
本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2m深。
根据地质报告显示,常地下水位在地表以下4m,因此,全面开挖2m不会出现地下水,保守考虑,地质勘察是在2008年1月,当时是季节与现在相同,地下水位应该相差不大。
如果到了含水层,可以适当提高开挖深度。
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。
初步设计排水沟沟宽1m,深1m,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。
边坡衬砌护坡同时施工。
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1m深。
待排水稳定以后,再将排水沟以内往下开挖1m深。
第四步:
重复第二、三步的工作,直至挖至设计标高。
大约需要5~6道排水沟,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。
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术班子,发挥有关人员的职能作用,以满足施工现场的需要;
项目部设项目经理一名,技术负责人一名,技术员一名,质检员一名,专职安全员一名,材料员一名,资料员一名,设备员一名,劳资员一名,电气工程师一名,木工工长一名,钢筋工长一名,混凝土工长一名,泥工工长一名。
项目管理人员名单附后。
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,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/s~9×
10-1cm/s×
100×
300/10000
=0.3cm3/s~270cm3/s
(此为平均每平方米的渗透量,最大可达到0.97m3/h)
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)×
3.10=4481m2
Q=1.08×
10-3~4355m3
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100m而是都大于100m,这是一个最保守的估计。
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×
深=0.5×
0.5m,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1m,深1m,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。
下表是对各层开挖以后降水时抽水量的估计。
表1各层开挖后渗透流量及抽水台班估算表
开挖层次
部位
开挖深度
层次
渗透长度(m)
水头损失(m)
水力梯度
渗透系数max
(m/h)
渗透系数min
总流量min
(m3/h)
总流量max
水泵数max
(台)
水泵数min
1
G~2/D
2/D~A
A~A/1
0-2m
170.0
130.0
0.01
0.0025
0.00
0.00
0.0151
2
2-3M
0.02
250
0.28
1.61
1447.7
7
3
3-4M
170.00
130.00
0.03
2.36
2124.7
11
4
4-5M
0.04
3.08
2770.4
14
5
5-6M
0.05
3.76
3384.8
17
6
0.06
4.41
3967.9
20
6-11M
0.04
0.28
日抽水台班的近一步估计:
根据上述计算结果,结合地质勘察报告,开挖层中粗砂处于中密状态,其孔隙率应不在最小,也不在最大值上,而是中间值。
从而估计渗透系数亦在中间值左右,据此考虑,开挖第一层可以不设水泵,第二层设置4台水泵,第三层设置6台水泵,第四层设置7台,第五层9台,第六层10台,第七层10台。
为了满足施工需要,水泵泵管固定位置,采用Φ150PVC管,虽然容易破损,相对造价比较便宜,通过加强施工管理,采取一定的保护措施,应该可以实施。
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=C1•C2p0∑(
)ΔZi
本工程勘察期为2008年1月份,承压水位4.0m,受浉河水位影响。
由于浉河水位多年枯水、丰水季节性规律变化,上部粘土层的固结沉降已基本完成,从这方面分析对周边基础沉降有利,下部中粗砂层、卵石层渗透性好,压缩模量高,排水固结迅速,沉降大,相应的沉降差也大。
这是对基础沉降不利的因素。
综合考虑,浅层粘性土虽然已完成固结,但毕竟土层较薄,也不能很好的调整下部水位下降漏斗引起的土层沉降差,如果降水后,下部处于中密状态的细中砂层将迅速(相对粘土而言)排水固结,引起不均匀沉降。
建议业主方能够邀请地质勘察单位作进一步的分析、计算和论证。
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。
根据上述要求,开挖排水沟以后,边清理边架设临时水泵抽水。
清理后立即砌筑护坡,水泵的架设在靠近浉河河岸边集中多一点,因为越靠河边,渗透水量将越大。
水泵的下面采用窗纱滤网包裹以防止泥浆进入。
为了确保抽水的连续性,建议业主方为施工现场提供双电源,另外,施工时采用一部分柴油发动机泵,确保在停电情况下也能够正常排水。
水泵出水管道采用Φ150PVC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4—5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。
1、基坑支护
本工程拟建场地地形较平坦,地貌为狮河二级阶地,场地内有杂填土。
因场地原因不具备放坡条件,加之地下室底板后浇带施工周期长,对基坑支护采用挂钢丝网喷射混凝土土钉墙支护,土钉为φ22~32钢筋,长6~12m,倾斜角度5~10°
,水平间距1.6m,梅花形布置,面层挂φ6@200mm×
保证了基坑边坡的稳定、安全。
挖掘机和人员、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C15混凝土浇筑,并设置防滑条。
排水沟的沟壁支护相对比较紧张一点,当排水沟开挖完成以后,及时进行清理边坡和沟底,同时架设临时水泵抽水。
由于排水沟开挖深度均在1m以内,可以边清理边护坡。
护坡采用粘土砖干砌护壁,沟底平铺一层红砖。
干砌护壁砌体初步选用240宽,除不采用水泥砂浆砌筑灰缝以外,均按照砌体工程要求进行咬槎砌筑。
确保护壁的连续性以及整体性。
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.基坑支护对环境的影响及对策
根据现场实际情况,基坑北面与保利文化广场挖通,目前保利广场正在进行地下室的施工,该处的土方支护我方也无需考虑。
只要在挖土过程中注意保护文化广场地下室墙板即可。
在施工过程当中,仍需进一步对该处进行过程跟踪监视控制,发现问题及时向业主报告。
3.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φ25塑料排水短管,一般1~2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φ25钢筋或φ48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φ1.8@25,为了先铺好“电焊网巴”,在网外面布置φ12钢筋,间距@500×
500~1000×
1000,将钢筋与“电焊网巴”焊牢或绑牢,在钢筋交叉处设置φ12~16插筋,插入坡面内深度一般为0.5~1.2m,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5~10cmM15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φ25塑料排水短管,伸入土体0.1~0.5m左右,纵横间距一般为2~3m,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0.5~1m左右,以免栏杆受力后引起坡顶垮塌。
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、拖动保利文化广场已完工工程。
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。
严格按造支护设计深度开挖,并应注意逐层开挖,第一层开挖2m深,然后挖1m的排水沟,排1m的水,挖1m的土;
再挖1m的排水沟,再排1m的水,再挖1m的土,直至开挖到设计标高。
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,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8m。
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。
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5~6次。
本工程的土方采用210型挖掘机开挖,自卸汽车运土,人工配合清槽的方法。
这种作业方式可以减轻劳动强度,加快工程进度。
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、拖动保利文化广场已建工程。
施工进度计划
施工进度计划见附表1
施工进度控制过程
项目经理部建立进度实施、控制的科学组织系统和严密的工作制度,依据施工进度控制目标体系,对施工的全过程进行系统控制。
进度实施系统发挥监测、分析职能并循环运行。
即随着施工活动的进行,信息管理系统不断地将施工实际进度信息,按信息流动程序反馈给进度控制者,经过统计整理,比较分析后,确认进度执行无偏差,则系统继续运行。
一旦发现实际进度与计划进度有偏差,系统将发挥调控职能,分析偏差产生原因,及时对后续施工和对总工期的影响,必要时,可利用进度控制目标留有余地的弹性特点,对原计划进度做出相应地调整,提出纠正偏差方案和实施的技术、经济、合同的保证措施,以及取得相关单位支持与配合的协调措施,确认切实可行后,将调整后的新进度输入到进度实施系统,施工活动继续在控制下运行。
当新的偏差出现后,再重复上述过程,直到施工项目全部完成。
3.施工进度计划调查、整理、对比分析
采用每日进度报表、作业状况报表、现场实地检查方
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