体育馆土方开挖专项施工方案.docx
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体育馆土方开挖专项施工方案
鹿邑体育中心
基坑土方开挖施工方案
编制人：
审核人：
批准人：
2016年8月3日
中铁七局第五工程有限公司
鹿邑体育中心项目经理部
一、编制依据3
二、工程概况3
三、工程地质条件4
3.1、地形地貌及自然条件（摘自《地质勘探报告》）4
3.2、地下水（摘自《地质勘探报告》）5
四、土方开挖5
五、设计计算7
5.1、土方边坡计算依据7
5.2、土坡稳定性计算8
5.3、护坡措施11
六、施工准备11
七、施工机械配置12
八、临时道路运输道路的铺设13
九、安全保证措施13
9.1、技术保证措施13
9.2、安全保证措施14
十、文明施工措施14
十一、应急预案15
11.1、土方坍塌的预防和监控措施15
11.2、基坑土方坍塌现场应急措施15
一、编制依据
《鹿邑体育中心体育馆施工图纸》；
《鹿邑体育中心项目场地岩土工程勘察报告》；
《工程测量规范》GB50026-2007；
《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2013；
《建筑地基基础工程施工质量验收规范》；
《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2015；
鹿邑体育中心施工组织设计；
二、工程概况
本工程为鹿邑县体育中心，位于隐山路南侧，政道路东侧，博德路北侧，西迎宾路西侧。
项目建成后总占地为317.89亩，总占地面积211927平方米，建筑面积46449平方米。
包含体育馆、体育场、全民健身中心、机动车和非机动车停车场、变电所和锅炉房等。
本方案适用于体育馆基坑土方开挖，体育馆为现浇钢筋混凝土框架结构，地基采用水泥粉煤灰碎石桩复合地基，占地面积：
15184.91㎡；建筑面积：
38621.13㎡；建筑层数：
地上四层，局部5层、地下1层。
本工程施工现场±0.000的绝对标高为：
41.80米，自然地坪的相对标高为：
负0.3米。
桩顶设计标高为-3.4米、-4.8米、-4.875米、-5.125米等（详见图纸）超灌高度1米；设计基底标高为-3.4米、-4.8米、-5.125米、-5.175米、-5.675米等（详见图纸）；土方挖掘量约为60000m3。
体育馆基坑开挖采用机械大开挖，从基础外边缘预留1.5米宽工作面，放坡系数为1:
1。
工程参建单位相关情况:
工程名称
鹿邑体育中心
建设单位
鹿邑县教育体育局
开发单位
鹿邑开祥置业有限公司
设计单位
河南省纺织建筑设计院有限公司
监理单位
河南宏业建设管理股份有限公司
施工单位
中铁七局集团第五工程有限公司
勘探单位
郑州岩土工程勘察设计院
三、工程地质条件
3.1、地形地貌及自然条件（摘自《地质勘探报告》）
根据本次钻探资料，结合区域地质资料和邻近场地资料，室内土工试验成果，静探曲线线型分析。
本场地在勘探深度45.0m范围内的地层，全部为第四系松散沉积物，其岩性以冲洪积形成的褐黄色、灰黄色粉土、粉质粘土及粉砂层为主。
根据揭露土层的岩性、颜色、状态、时代及其力学性质差异等因素将勘探深度范围内的地层分为13个工程地质层，各层的岩性特征、分布等情况自上而下描述如下：
第1-1层：
杂填土（Q4ml）
灰褐色，黄褐色，湿，松散，含碎砖渣，塑料袋等建筑垃圾及生活垃圾，植物根系。
该层主要分布在场地西北部村庄的位置。
局部填土较深的位置为河沟回填，为新近随意回填。
本层层底埋深0.60-4.10m，平均埋深1.20m。
层厚0.60-4.10m，平均厚度1.20m。
第①层：
粉土（Q4al）
褐黄色，湿，松散~稍密，含铁锰氧化物，云母碎片，铁锈条纹，中间偶夹粉质粘土薄层或透镜体，黄褐色，软~可塑，含铁锈条纹。
场地南部该层上部0.4m左右为耕植土，呈松散状态，含植物根系。
本层分布稳定，本层层底埋深1.20-2.00m，平均埋深1.60m。
层厚0.60-2.00m，平均厚度1.40m。
第②层：
粉质粘土（Q4al）
黄褐色、灰褐色、灰黄色，可塑，局部软塑，含铁锰氧化物，螺壳碎片，偶见钙、锰质结核，铁锈条纹。
本层分布稳定，本层层底埋深4.70-5.90m，平均埋深5.40m。
层厚1.70-4.50m，平均厚度3.70m。
第③层：
粉质粘土（Q4al）
灰黄色、黄褐色，可塑，含铁锰氧化物，螺壳碎片，钙、锰质结核，铁锈条纹。
层间夹有粉土薄层或透镜体，褐黄色，呈稍密状态，含云母碎片、钙质结核。
本层分布稳定，本层层底埋深7.60-9.00m，平均埋深8.50m。
层厚1.80-3.80m，平均厚度3.10m。
3.2、地下水（摘自《地质勘探报告》）
3.2.1、根据收集的气象资料了解，鹿邑县地处暖温带大陆性季风气候区，其特征是冬冷夏热，雨热同期，四季分明，多年平均气温14.6oC，多年平均降水量790.4mm，年最大降水量1197.9mm，日最大降水量135.8mm，降水年际变化大，年内分配不均，多集中在7、8、9月份。
平均风速2.9m/s。
鹿邑县的干燥指标K<1.5，属于湿润区；另外，拟建场地内浅部地基土的岩性以粘性土为主，属弱透水层。
综合上述因素，确定拟建场地环境类型应属II类。
3.2.2、地下水的埋藏条件及地下水作用评价
勘察期间，拟建场地地下水位在现自然地面下3.60m左右，（从自然地面标高-0.60m高程算起）稳定水位标高为-4.20米左右。
地下水类型属孔隙潜水类型，含水层为第四系冲积粉土及粉质粘土层，含水层的富水性及导水性较差，地下水位变幅主要受大气降水和地表径流补给，水位年变化幅度在±1.5m左右。
根据资料记载，该区域历年内最高水位出现在自然地表下1.0m左右（从自然地面标高-0.60m左右高程向下1.0米即抗浮水位）。
四、土方开挖
结合地勘报告，在土方开挖之前沿基坑开挖线四周和体育馆地下室范围内外，布置管井降水井，内径400mm。
按照抗浮水位1m考虑，降水至-4.0m时，大面开挖2.0m并完成B区游泳池和训练池部分上层土方开挖，B区游泳池和训练池预留60cm厚土层以防地基土在行车过程中扰动。
第一层土方开挖完成后进行测量放线，开始A区和C区桩间土开挖，预留30cm人工开挖。
降水高度至-6.3m时开始开挖A区，B区深基础下部土方，预留30cm人工开挖，直至基底设计标高。
根据基底标高，现场基本上分为三大块，其中A区部分区域、C区基本开挖深度为3.1m，B区游泳池部位开挖深度为2.725m，B区（A区）周边管道井部分最深开挖深度为5.375m，为方便后期土方回填及保证施工质量，本基层开挖分两步进行，首先整个场区集中开挖2m找到桩头，剩余部分针对本基础的特殊情况，A区无地下室部位、C区独立基础桩承台，承台与承台之间按照1:
1放坡后，承台与承台间土体基本无法保留且无法进行后续人工级配砂石回填，所以采取整体大开挖，小勾机掏桩头大勾机配合倒土装车，预留30cm人工开挖。
土方开挖沿基坑一侧向另一侧分段开挖。
A区、B区地下室部分为独立基础、条形基础和筏板基础及防水板组合基础，采取整体大开挖，首先用神钢260大挖机（斗容量1.2m³）开挖至高出桩顶设计标高1米处，将土用自卸车倒运至500米堆土场，然后换用小挖机（斗容量0.4m³）挖桩间土，大勾机配合收集桩间土装车，待有桩部位土方开挖完成后，再采用神钢260大挖机大开挖。
最后预留30cm厚土方及下柱墩、集水坑等处土方采取人工开挖，以防对基底土扰动。
全场形成三个开挖工作面，单独独立作业，所有土方均从西侧出去，堆放在西侧停车场位置，将上层土质较好的土方单独堆放，以备后期回填使用，回填大约需要43000立方米土方量。
基坑开挖顺序：
测量放线→开挖第一层→修整边坡→测量放线开挖第二层→修整边坡→测量放线人工清理基底。
下部无桩基区域采用大型挖掘机根据设计标高进行大开挖，地下室挖至基础设计底标高以上300mm；挖掘机在施工时,现场派测量员时刻掌握标高，不超挖、不乱挖，底部预留300mm余土及下柱墩、集水坑等处采用人工开挖至设计基底标高，下部有桩基区域，使用大型挖掘机挖至桩顶部，然后使用小型挖掘机进行桩间土开挖、大钩机配合装土、自卸车运土。
在基坑开挖时根据基坑开挖坡度线，在坡度线1米以外设置1道1.2米高钢管防护栏杆，立杆间距2m，离地面0.6m、1.2m分别设置两道横杆，下部设置200mm高踢脚板。
基坑周边坡顶暂时利用土方人工做成一个50cm宽、50cm高往外侧3%排水坡度的拦水坎。
土方开挖至设计标高后，会同设计、监理、业主、质量监督站及地质勘探各部门共同进行地基验槽，验槽合格并在地基验槽记录表上签字后，方可进行级配砂石褥垫层施工。
基坑开挖至设计标高后，要及时验槽，及时施工上部垫层，以防地基土暴晒和雨淋免受扰动。
基坑开挖完成后沿四周设置净尺寸300mm×300mm砖砌120mm厚排水沟，内抹2cm厚防水砂浆，沟底浇筑10cm厚C15混凝土垫层宽60cm。
在排水沟转角处设置净尺寸1.2m×1.2m×1m深砖砌240mm厚的集水坑，内抹20mm厚防水砂浆，坑底浇筑10cm厚C15混凝土垫层宽与外墙齐。
遇有降水及时采用水泵将雨水排出。
五、设计计算
5.1、土方边坡计算依据
1、《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012
2、《建筑施工计算手册》江正荣编著
3、《实用土木工程手册》第三版杨文渊编著
4、《施工现场设施安全设计计算手册》谢建民编著
5、《地基与基础》第三版
本工程基坑壁需进行放坡，以保证边坡稳定和施工操作安全。
基坑挖方安全边坡按以下方法计算。
一、参数信息:
坑壁土类型
粘性土
坑壁土的重度γ（kN/m3）
18
坑壁土的内摩擦角φ（°）
18
坑壁土粘聚力c（kN/m2）
11.5
边坡的坡度角θ（°）
60
二、挖方安全边坡计算:
θ=60°>φ=18°，为陡坡。
h=2csinθcosφ/（γsin2（（θ-φ）/2））=2×11.5×sin60×cos18/（18×sin2（（60-18）/2））=8.195m。
土坡允许最大高度为8.195m。
示意图
5.2、土坡稳定性计算
计算依据：
1、《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012
2、《建筑施工计算手册》江正荣编著
3、《实用土木工程手册》第三版杨文渊编著
4、《施工现场设施安全设计计算手册》谢建民编著
5、《地基与基础》第三版
计算土坡稳定性采用圆弧条分法进行分析计算，由于该计算过程是大量的重复计算，故本计算书只列出相应的计算公式和计算结果，省略了重复计算过程。
本计算书采用瑞典条分法进行分析计算，假定滑动面为圆柱面及滑动土体为不变形刚体，还假定不考虑土条两侧上的作用力。
一、参数信息:
基本参数：
条分方法
瑞典条分法
基坑开挖深度h（m）
2.8
条分块数
50
基坑外侧水位到坑顶的距离ha（m）
3.6
基坑内侧水位到坑底的距离hp（m）
5.3
放坡参数：
序号
放坡高度L（m）
放坡宽度W（m）
平台宽度B（m）
1
2.8
1.6
1
荷载参数：
序号
类型
面荷载q（kPa）
基坑边线距离a（m）
荷载宽度b（m）
1
局布
72
5
10
土层参数：
序号
土名称
土厚度（m）
土的重度γ（kN/m3）
土的内摩擦角φ（°）
粘聚力C（kPa）
饱和重度γsat（kN/m3）
1
粘性土
8
18
18
11.5
22
二、计算原理:
根据土坡极限平衡稳定进行计算。
自然界匀质土坡失去稳定，滑动面呈曲面，通常滑动面接近圆弧，可将滑裂面近似成圆弧计算。
将土坡的土体沿竖直方向分成若干个土条，从土条中任意取出第i条，不考虑其侧面上的作用力时，该土条上存在着：
1、土条自重，2、作用于土条弧面上的法向反力，3、作用于土条圆弧面上的切向阻力。
将抗剪强度引起的极限抗滑力矩和滑动力矩的比值作为安全系数，考虑安全储备的大小，按照《规范》要求，安全系数要满足≥1.35的要求。
圆弧滑动法示意图
三、计算公式:
Ksj=∑{cili+[ΔGibi+qbi]cosθitanφi}/∑[ΔGibi+qbi]sinθi
式子中：
Ksj--第j个圆弧滑动体的抗滑力矩与滑动力矩的比值;
ci--土层的粘聚力；
li--第i条土条的圆弧长度；
ΔGi-第i土条的自重；
θi--第i条土中线处法线与铅直线的夹角；
φi--土层的内摩擦角；
bi--第i条土的宽度；
hi--第i条土的平均高度；
q--第i条土条土上的均布荷载；
四、计算安全系数:
将数据各参数代入上面的公式，通过循环计算，求得最小的安全系数Ksjmin：
------------------------------------------------------------------------------------
计算步数安全系数滑裂角（度）圆心X（m）圆心Y（m）半径R（m）
第1步1.94529.939-0.0144.1354.135
示意图如下：
--------------------------------------------------------------------------------------
计算结论如下：
第1步开挖内部整体稳定性安全系数Ksjmin=1.945>1.350满足要求!
[标高-3.400m]
5.3、护坡措施
根据土质情况及场地现状，拟采用挂网喷射混凝土护坡形式。
（具体详见护坡专项施工方案）
六、施工准备
由于本工程施工区域土方开挖基本都是平行施工，现场场地充足，本次土方开挖全部采用整体大开挖的施工方法进行挖土，基坑基底留出1.5米的工作面，土方开挖前做好如下准备工作：
6.1．土方开挖前，将施工区域内的障碍物清除和处理完毕。
6.2.地表面要清理平整，做好排水坡向，在施工区域内，先人工挖好临时性0.6m*0.6m*0.3m深排水沟，沿基坑周边设置8个净尺寸1.2m×1.2m×1m深砖砌240mm厚的集水坑，内抹20mm厚防水砂浆，坑底浇筑10cm厚C15混凝土垫层宽与外墙齐。
（采用普通粘土砖砌筑，240mm厚墙体，20mm厚防水砂浆抹面），配备好抽水水泵，2.2kw功率水泵10台（2台备用）。
待基坑土方开挖完成后，再砖砌标准排水沟。
6.3.建筑物位置的标准轴线桩、定位控制桩，标准水平桩，测好建筑物自然土面标高方格网，并做好标高工作基准点。
6.4.根据基坑开挖边线放好挖土灰线，并根据挖土进度，及时对灰线进行补充，对挖土深度进行跟踪测量。
6.5.根据出土线路，采用建筑垃圾对出土路线的路基进行加固处理，出土临时道路铺设6米宽50cm厚砖渣。
6.6.开挖前做好环保部门及渣土管理部门及相关部门的申报工作。
6.7.夜间施工时，应合理安排工序，防止错挖或深挖。
施工场地应根据需要安装照明设施，在危险地段应设置明显警示标志。
6.8.开挖低于地下水位时，应根据工程地质资料，采取措施降低地下水位，安排专人负责基坑降水，一日三班，昼夜不停，每天观测地下水位。
一般要降至低于最低开挖底面0.5m以下,然后再开挖。
（详见基坑降水专项施工方案）
七、施工机械配置
根据工程实际情况，从基坑北侧开始，分为A区、B区、C区平行开挖，待桩基施工完毕20天以后进行开挖，A区从西侧开始施工，C区从东侧开始施工，等A区和C区北侧开挖到F轴以后开始B区开挖也是从基坑北侧开始。
三个区域共配备5台履带式大型挖掘机，4台小型挖掘机，从两头向中间聚拢，自北向南推进。
另配备20辆自卸汽车运土，1台大型挖掘机负责修路和土方堆土打垛。
机械名称
型号
数量
反铲挖掘机
神刚260（斗容量1.2m³）
6台
反铲挖掘机
三一95（斗容量0.4m³）
4台
铲车
山东临工50（斗容量3m³）
2台（配合修路和堆土打垛）
铲车
徐工30（斗容量1.9m³）
1台（配合场区材料倒运）
八、临时道路运输道路的铺设
为了保证土方工程进度的顺利进行，在基坑内沿E轴铺设一条10米宽东西向运输通道，在基坑A区B区交接处南侧修筑一条6米宽出土坡道，从基坑边开始向外放坡1/20，自出土坡道至体育馆西南机动车停车场堆土点修筑一条6米宽运输道路。
运输道路采用500mm厚砖渣进行铺填，待土方作业完成后再行开挖出土坡道。
为了保护基坑周边降水管道和电线电缆不被拉土车辆碾坏，购置10块2m×3m×2cm厚钢板进行覆盖防护。
九、安全保证措施
9.1、技术保证措施
1.开挖前应熟悉图纸，并做好对周围环境的熟悉工作，做好技术交底工作。
2．挖土前应先复核现场的定位控制线（桩），经复核合格后再进行挖土。
3.挖土施工中，安排专人现场巡视，指导施工。
4.基坑内挖土按着方案要求进行放坡。
5.测量人员在挖土施工过程中及时配合做好水平控制桩，防止超挖。
6.土方开挖时，基坑边（5米内）不得堆放重物，荷载控制在20KN/㎡以内。
7.雨季施工：
应注意边坡稳定，必要时可适当放缓边坡坡度进行防雨布覆盖，或浇筑素砼垫层，同时在基坑边修筑排水沟，防止地面水流入，并在基坑内增加排水沟，配备好水泵。
8.挖土期间安排专人负责基坑降水工作，做好地下水位监测和降水记录，发现异常情况及时上报。
9.2、安全保证措施
9.2.1、人工挖土、铲土修整操作人员左右间距应大于2.5m，严禁掏空挖土，严格执行“挖土机操作规程”和“挖土工程安全技术交底”中的各项规定。
9.2.2、机械挖土、启动前应检查离合器，液压系统设备铰链部分等经空车试运转正常后再开始作业，机械操作中进铲不应过深，提升不应过猛。
9.2.3、严格按照“挖土施工方案”进行施工。
配合挖土机的清坡，清底工人在坑内施工均需由专人指挥，严禁人员进入旋转半径内作业。
9.2.4、基坑边严禁堆土和行驶重型车辆。
9.2.5、配备专人指挥交通，调度车辆，便于土方开挖和运输安全，保证土方工程的顺利进行。
9.2.6、在基坑开挖后，在基坑边四周做好防护栏杆，在其下侧设置200mm高的挡板，并在防护栏上悬挂各种安全警示标志，在基坑周围设置照明设备，确保基坑周围安全。
9.2.7、电线电缆沿基坑四周搭设的防护栏杆布设，接电由专业电工负责，不得私拉乱设和私自接改线路。
十、文明施工措施
10.1、运土车辆进出大门必须听从现场指挥，轮胎上的泥土必须冲洗干净后方可出场。
10.2、每天安排不少于8人的专职清扫班组并配备一台雾炮，对土方作业期间的路面和工作面进行清扫和降尘除尘。
10.3、在运输路段设立警示牌，悬挂安全标示，提醒路人注意安全。
10.4、土方作业施工时必须佩戴好安全帽。
10.5、采用蛙式打夯机打夯时，操作工人必须带绝缘手套，避免触电。
10.6、现场施工要服从管理，严格按照交底进行作业，不得胡干蛮干，野蛮施工。
10.7、土方存放时，用绿色或黑色防尘网将土方覆盖，避免扬尘。
10.8、对基础、地下室防水层以及从墙伸出的各种管线要妥善保护，防止回填灰土时碰撞或损坏。
10.9、夜间施工时，要配备足够的照明设施，防止铺填超厚或配合比错误。
十一、应急预案
11.1、土方坍塌的预防和监控措施
11.1.1、施工前，项目技术负责人或施工员应向作业班组进行技术、质量、安全交底，分工明确，责任落实到人。
11.1.2、土方开挖时，必须有专人在现场统一指挥，按既定方案和程序施工。
11.1.3、对于挖出的泥土，要及时运走或按规定放置，不得随意堆放。
11.1.4、施工中应严格控制建筑材料、模板、施工机械、机具或其他物料在坑边堆放，以避免产生过大的附加荷载，造成基坑边坡失稳造成土方坍塌。
11.1.5深基坑开挖完后，应尽量缩短暴露的时间，以防其他不可预见的因素造成基坑边坡失稳造成土方坍塌。
11.1.6、基坑开挖过程中，自始至终应做好基坑变形监测。
根据具体周边环境设置监测控制点，按规定专人负责每日监测并作好记录，当发现监测数据超标准应及时报告并采取有效措施，防止基坑边坡土方坍塌。
11.2、基坑土方坍塌现场应急措施
当边坡变形过大，变形速率过快，周边环境出现开列等险情时应立即停止施工，根据险情原因采取如下应急措施
11.2.1、坡脚被动区临时压重——将原预备好的砂包抛（堆）至基坑坡脚；
11.2.2、坡顶地面主动区域卸土减载，并严格控制卸载程序；
11.2.3、作好排水、封面处理；
11.2.4、对险情段加强监测。
11.2.5、现场设置10人应急小分队，设置医务室购置常用医用物品，配备铁锹、样稿、麻袋等抢险工具，以应对突发事件。
中铁七局五公司鹿邑体育中心项目经理部
2016年8月3日附一：
土方开挖工程质量验收标准
项
序
检查项目
允许偏差或允许值（mm）
柱基基坑基槽
挖方场地平整
管沟
地（路）面基层
检验方法
人工
机械
主控项目
1
标高
-50
±30
±50
-50
-50
水准仪检查
2
长度、宽度（由设计中心线向两边量
+200
-50
+300
-100
+500
-150
+100
经纬仪、用钢尺量
3
边坡
设计要求
观察或用坡度尺检查
一般项目
1
表面平整度
20
20
50
20
20
用2M靠尺和楔形塞尺检查
2
基底土性
设计要求
观察或土样分析
注：
地（路）面基层的偏差只适用于直接在挖、填方上做地（路）面的基层。
附二：
土方开挖图
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