基坑支护与降水施工方案.docx
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基坑支护与降水施工方案
新上APP如东基地年产78万吨高档生活用纸项目一期1#生产线
基坑支护与降水工程专项施工方案
编制人：
审核人：
安全会签：
审批人：
中国化学工程第十四建设有限公司
二〇二〇年三月二十四日
一、编制依据
1、勘查报告
2、支护图纸
3、业主提供的平面图；
4、《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012；
5、《建筑桩基技术规范》JGJ94-2012；
6、《钢筋焊接机验收规程》JGJ18-2012；
7、《建筑工程施工质量验收规范》GB50300-2013；
8、《建筑施工现场安全用电规范》GB50194-2014；
9、《建筑机械使用安全技术规程》JGJ33-2012；
10、《建筑施工安全检查标准》JGJ59-2011；
11、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）；
12、《建筑物变形测量规范》（JGJ8-2009）；
13、《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）；
14、《建筑深基坑工程施工安全技术规范》（JGJ311-2013）；
15、建质[2018]37号关于印发《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》的通知；
16、现行国家及省市其它规范、规程、标准、规定。
二、工程概况
1、项目概括
工程名称：
新上APP如东基地年产78万吨高档生活用纸项目1#生产线[1#浆板库、1#造纸车间（含连廊）、1#后加工车间（含连廊）、1#立体仓库（含装车雨棚和连廊）]土建、钢结构工程，该工程位于江苏省南通市如东县长沙镇。
合同金额：
RMB14450.6759万元；
建设单位：
金红叶纸业（南通）有限公司
设计单位：
中国轻工业长沙工程有限公司
监理单位：
通用技术集团工程设计有限公司
2、基坑概括
1#线造纸车间A-B轴交11-12轴，污水池基底标高为-4.8m，东侧成品路面、砼成品雨水管道离基坑距离仅有1米，开挖过程中发现因基坑边道路雨水管道影响严重，雨水管道内有积水，若强行开挖可能会出现涌水流沙现象，导致基坑坍塌特别严重，存在严重施工作业隐患。
现场目前地质情况如下：
考虑到本工程现场地质条件较差，地表以下为粉砂土，地下水位位于地表以下2m处，并位于金光三路路基边缘1m处，造纸车间污水池地质情况为粉砂土，地下水位高，目前地下水位为-2.0m。
基坑边缘离现状道路只有1m。
三、初步方案
根据上述基坑概括情况，由于施工现场无基坑开挖放坡的工作面，根据现场设计及建设单位要求,考虑采用钢板桩施工，钢板桩选用国家图集11SG814中400×125热轧U型拉森钢板桩，设计桩长9米，采用小锁口打入方式搭接。
根据场地土质情况及周边环境条件，采用压桩机或沉拨桩机沉桩。
污水池拉森钢板桩的腰梁采用1道H型钢（400×400×13×21），在圈梁上使用1道H型（400×400×13×21）作为支撑，腰梁、支撑及钢板桩之间采用焊接连接。
四、施工准备及资源配置计划
1、施工机械、机具和资源准备
（1）钢板桩机一台（履带式卡特320挖机带液压振动锤）、钢板桩进场
（2）长臂式挖掘机一台
（3）运土车等相关车辆
（4）电焊机一台，污水泵一台，配电箱一个
（5）H型钢（400×400×13×21），拉森钢板桩若干根（按照方案确定数量）
（6）全站仪一台
（7）冲击钻、井管、水泵、排水管潜水钻机及配套卷扬机
2、施工与技术准备
（1）配备有实际工作经验的专业人员担任项目管理人员；
（2）组织落实配套班组及工种技术工人，并在进场前进行有关的入场教育；
（3）各工种人员进行岗前安全与技术交底；
（4）施工前应编制可靠方案，经建设、监理、设计认可方可实施；
（5）施工前按照方案要求做好定位放线工作；
（6）组织机构如下：
组织机构图
五、施工方案
1、施工顺序
施工顺序为：
降水→钢板桩围护→土方开挖→承台、基础梁垫层施工→污水池底部以下框架承台基础梁砖胎模砌筑→池底土方回填夯实→池底砼垫层→承台、基础梁、污水池底板壁板钢筋绑扎→立模（在顶标高为-2.2m处设池壁止水带）→砼浇筑→拆模养护→闭水试验→外防腐→回填（回填至-2.3m）→拔钢板桩围护→配合其他轴同时施工余下的污水池→-2.2至±0.00闭水试验→内外防腐→回填→深井回填。
2、基坑支护及开挖布置图
钢板桩位置如下图粗实线所示：
钢板桩位置如粗实线所示
钢板桩剖面图如下所示：
开挖立面图
由于框架承台与污水池局部出现碰撞，框架承台基础底标高-4.7m，污水池底板底标高-3.9m，11轴/A-B轴混凝土实体呈阶梯状分布，基坑开挖至-4.8m后，对污水池底部采取级配砂石换填处理，污水池底板底面以下承台侧模采用砖胎模砌筑，如上图粗实线部分。
三、施工方法及工艺要求
1、施工降排水
（1）成孔
在距离污水井四边3m的位置各设置一处降水井，并在其中一边设置一处观察井，降水井直径300mm，深度9m，观察井直径为300mm,深度6m。
采用冲击钻进行钻孔，用泥浆护壁，孔口设置护筒，以防孔口塌方，并在一侧设排泥沟。
孔径应较井管直径每边大150~250mm。
（2）清孔
深井井管沉放前进行清孔，采用吊筒反复上下取出泥浆洗井。
（3）井管下设
将预先制作好的井管分段段下设，分段焊接牢固，直下到进度。
井管安放应力求垂直，并位于井口中间。
下设完成后，保证管口顶部比地面高500mm左右。
井管过滤部分应放在含水层适当范围内，井管下入后，及时在井管与土壁间用铁锹分层填充沙砾滤料（可采用3-8mm细砾石）。
填滤料应一次连续完成，从底填到井口下1m左右，上部采用不含砾石的粘土封口。
管周围填砂滤料后，安设水泵前应先清洗滤井，冲除成渣。
（4）潜水泵安装
潜水泵安装前，应对水泵本身和控制系统作一次全面细致检查，如无问题，将潜水泵用绳索吊入滤水层部位，带吸水钢管的应用吊车放入，上部与井管口固定。
此外，保证每台泵应安防一个控制开关。
安装完毕后应进行试抽水，满足要求后转入正常工作。
（5）潜水泵抽水
降水井点内采用潜水泵进行连续抽水过程中，每隔半小时通过观察井监控地下水位的标高，直至地下水水位降至-5.5m。
基础施工过程中应不间断的降水，直至污水池施工结束，周边回填压实后，保证污水池及与其相连的周边独立承台、基础梁施工完毕后方可停止降水。
2、拉森钢板桩围护施工
（1）钢板桩桩身检验
用于基坑支护的钢板桩均为合格品，使用前需对外观质量进行检验，包括长度、宽度、厚度、高度等。
确保表面无缺陷、端头矩形比、
垂直度和锁扣形状等符合要求。
（2）钢板桩沉桩施工
1）先由测量人员定出钢板桩围堰的轴线，可每隔一定距离设置导桩，导向桩直接使用钢板桩，然后挂绳线作为导线，打桩时利用导梁控制钢板桩的轴线及垂直度；
2）准备桩帽及送桩：
打桩机吊起钢板桩，人工扶正就位;
3）单桩逐根连续施打，一次打入深度为1.5m,注意桩顶高程不宜相差太大;
4）在插打过程中随时测量监控每块桩的斜度不超过2%，当偏斜过大不能用拉齐方法调正时，拔起重打。
（3）基坑监测
钢板桩沉桩完成后，基坑开挖前设置监测点，并在施工过程中进行监测。
在钢板桩顶部设置观测点，数量为每边1~2个监测点，采用极标法对基坑水平位移进行检测。
检测仪器必须经过国家计两鉴定部门鉴定合格后方可投入使用。
监测方法需满足规定要求。
在基坑外相对稳定且不受施工影响的土层上埋设4个监测点，并保证路基位置设置不少于2个点进行监测，并加设保护装置，利用这4个基点相互检核其地表的沉降及稳定性。
3、土方开挖
1）由于施工作业面较小，大型挖机无法有效施工，开挖过程采用人工配合长臂挖掘机分层开挖。
开挖过程中，为尽量减少机械对钢板桩的磕碰，保持贴近钢板桩200mm处开挖，首次开挖至距离地面1米位置停止开挖，由人工配合清理钢板桩附近余下的200mm范围内的土方。
开挖过程中，为保证土体的稳定，禁止将开挖的土方堆弃再基坑顶部；
2）用吊车起吊400*400*13*21H型钢至1m深的位置后，在标高为-2.000m处的拉森钢板桩上进行腰梁和支撑的焊接，纵横向个设置一道支撑。
为保证腰梁的位置，可在钢板桩上焊接腰梁托架。
3）腰梁及支撑焊接完成后，每开挖一米，进行一次钢板桩周边土体的人工清理，直至开挖至设计标高。
4、基坑排水
1）位于基坑顶部未开挖区域临时排水沟，排水沟宽度300mm,深度200mm，防止雨季雨水的回灌。
2）基坑内四周开挖排水沟和集水坑，设置明排，并用污水泵将基坑内的污水排至基坑以外不小于5m的位置。
5、基础结构及防水施工
（1）砌筑砖胎模
根据施工图污水池结构图（5528SG-2-300）可知，独立承台标高-4.7m,污水池底板底标高-3.9m，且与承台相连，因此承台及基础梁采用砖胎模进行砌筑，砌筑至污水池垫层底标高-3.9m。
（2）土方回填
由于水池底板与承台之间高差为800mm,该处池底采用原状土分层回填，分层夯实，每层回填厚度不超过300mm，回填完成后，及时浇筑污水池垫层混凝土，保证基坑的稳定。
（3）钢筋、模板、止水带安装
1）钢筋安装
灌芯钢筋采用截桩钢筋做法，不在桩上直接进行焊接，独立承台钢筋与污水池钢筋需要一次绑扎成型，并绑扎至-2.200m以上位置，-2.200m以上的竖向钢筋使用3道水平钢筋进行固定，防止后期混凝土浇筑及振捣影响钢筋的位置。
2）模板安装
污水池地板下方四周砌筑砖胎膜，砖胎膜高度为80cm，砖胎膜处采用DTM聚乙烯丙纶高分子防水卷材进行防水。
污水池底板以上部分的模板使用木模板进行安装，水平与竖向止水螺杆间距300mm，木模使用前需涂刷隔离剂。
木模安装前，再池壁加设混凝土垫块作保护层。
3）止水带安装
根据设计说明，考虑到设计抗浮水位绝对标高为3.6m，因此，钢筋及模板（木模）安装一次安装至污水池底板以上1.3m位置（标高-2.2m）,在位于-2.2m标高处设置池壁止水带。
（4）混凝土浇筑及闭水试验
1）混凝土浇筑
混凝土浇筑前需搭设临时作业平台，污水池池壁插筋和底板配筋与柱、承台和基础梁一次浇筑至-2.200m处，保证后期污水池池壁与地梁施工不受影响。
混凝土采用C40防水混凝土，内掺水泥用量8%抗渗抗硫酸盐腐蚀剂替代水泥，抗渗等级为P8。
待砼强度达到后，进行闭水试验，闭水试验合格后，对污水池外表面涂刷环氧沥青，并回填基坑至-2.2m处。
浇筑过程中，设专人检查模板系统、钢筋、预埋件有无变形、移位等情况，一旦有异象及时处理。
浇筑过程中，要快插慢拔，垂直插入或者斜向400～450角度插入，插入长度不得超过棒长1.25倍。
插点排列采用“行列式”或者“交错式”，插点间距不大于振动棒有效作用半径的1.5倍，距模板不大于有效作用半径的0.5倍。
2）蓄水前准备工作
充水前首先将池内清理干净，一面充水后池内浮渣漂浮水面，影响测试精度。
池内外缺陷要修补平整，不得有渗漏现象发生，在完成上述工作后即可设置充水水位观测标尺，用以观察充水水位所达到的深度，水位观测标尺可以用立于水池中部的塔尺，也可在池壁内侧弹线标注标高控制线，接下来就是做好充水和防水系统的准备，搭设测试平台及出入水池的人行通道。
3）充水观测
向水池内充水至施工缝以上，检查底板的渗漏情况，并将测得的数据记录至下表中。
6、拔除钢板桩
（1）待模板拆除完毕后进行拔除钢板桩，拔除时应与沉桩相反的施工顺序进行可先用振动锤将板桩锁口振活以减小土的粘附，然后边振边拔。
对较难拔除的板桩可先将桩振下100－300mm与振动锤交替振打、振拔。
（2）设法减少拔桩带土十分重要，主要采用灌水、灌砂措施。
先用打拔桩机夹住钢板桩头部振动1min～2min，使钢板桩周围的土松动，产生“液化”，减少土对桩的摩阻力，然后慢慢的往上振拔。
拔桩时注意桩机的负荷情况，发现上拔困难或拔不上来时，应停止拔桩，可先行往下施打20~30cm，再往上拨，如此反复可将桩拔出来。
7、土方回填
为保证公路路基的稳定，空洞处注入水泥砂浆处理。
由于钢板桩位于金光三路的路基处，钢板桩拔除后留下的土孔须及时回填，每层回填厚度不超过300mm。
8、-2.200m以上水池结构施工
-2.2m以上污水池结构按照设计规定要求进行施工，在混凝土终凝后的24h后，钢筋及模板安装前，应进行施工缝断面位置的凿毛，凿毛深度为30mm左右，以混凝土外露1/3的石子为标准，并清理碎屑，用水冲洗干净后再进行钢筋的绑扎。
待-2.2m以上混凝土浇筑完成并拆模后，进行第二次闭水试验，为保证工期要求，分两次充水，第一次充水至施工缝以上0.5m处（-1.7m），连续测定池内水位变化，并记录数据，渗水量不得超过2L/m2·d，达到要求后，进行第二次充水至池顶。
两次充水的时间间隔不应小于24h。
合格后进行内外防腐。
防腐完成后，组织回填污水池周边的土方，土方每层回填厚度不超过300mm。
回填土需满足夯实变数、压实系数、最佳含水率等要求。
9、降水井回填
为保证土体的稳定，降水井内采用砂石进行回填。
四、基坑监测
基坑监测应由有资质的监测单位进行监测。
根据本工程基坑的特点，监测要求如下：
1、监测规范
《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）
《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）
《建筑物变形测量规范》（JGJ8-2007）
《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）
2、监测项目
（1）分层开挖前、后以及下雨过后必须观测；
（2）开挖前统一测得基准值，并在开挖深度到达设计深度后，正常应每天监测1次。
控制应符合以下要求：
3、监测要求
⑴、基坑工程监测点的布置应最大程度地反映监测对象的实际状态及其变化趋势，并应满足监控要求：
边坡顶部水平位移小于3mm/d，累计位移小于32mm；边坡顶部竖向位移小于3mm/d，累计位移小于32mm；道路沉降小于5mm/d，累计沉降小于50mm；周边建筑沉降小于2mm/d，累计沉降小于30mm；坑外水位变化小于500mm/d，累计变化小于1000mm。
⑵、基坑工程监测点的布置应不妨碍监测对象的正常工作，并尽量减少对施工作业的不利影响。
⑶、监测标志应稳固、明显、结构合理，监测点的位置应避开障碍物，便于观测。
⑷、在监测对象内力和变形变化大的代表性部位进行监测，对于路基位置应适当加密监测点。
⑸、应加强对监测点的保护，必要时应设置监测点的保护装置或保护设施。
五、钢板桩计算书
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、《土力学与地基基础》
一、参数信息
1、基本参数
支护桩材料
钢桩
支护桩间距ba（m）
0.01
支护桩嵌入土深度ld（m）
5.2
基坑开挖深度h（m）
3.8
基坑外侧水位深度ha（m）
1
基坑内侧水位深度hp（m）
0.7
支护桩在坑底处的水平位移量υ（mm）
12
承压水含水层顶面至坑底的土层厚度D（m）
2.8
承压水含水层顶面的压力水头高度hw（m）
3.5
2、土层参数
土层类型
土厚度h（m）
土重度γ（kN/m3）
粘聚力c（kPa）
内摩擦角φ（°）
饱和土重度γsat（kN/m3）
水土分算
粉砂
4
19
10
12
20
否
填土
10
21
15
18
22
是
粘性土
1
22
16
18
22
是
3、荷载参数
类型
荷载q（kpa）
距支护边缘的水平距离a（m）
垂直基坑边的分布宽度b（m）
平行基坑边的分布长度l（m）
作用深度d（m）
满布荷载
3
/
/
/
/
条形局部荷载
3.5
4
4
/
0
矩形局部荷载
4
5
5
6
2
4、计算系数
二、土压力计算
结构重要性系数γ0
1
综合分项系数γF
1.25
嵌固稳定安全系数Ke
1.2
圆弧滑动稳定安全系数Ks
1.3
突涌稳定安全系数Kh
1.1
土压力分布示意图
附加荷载布置图
1、主动土压力计算
1）主动土压力系数
Ka1=tan2（45°-φ1/2）=tan2（45-12/2）=0.656；
Ka2=tan2（45°-φ2/2）=tan2（45-12/2）=0.656；
Ka3=tan2（45°-φ3/2）=tan2（45-18/2）=0.528；
Ka4=tan2（45°-φ4/2）=tan2（45-18/2）=0.528；
2）土压力、地下水产生的水平荷载
第1层土：
0-1m
H1'=[∑γ0h0+∑q1]/γi=[0+3]/19=0.158m
Pak1上=γ1H1'Ka1-2c1Ka10.5=19×0.158×0.656-2×10×0.6560.5=-14.229kN/m2
Pak1下=γ1（h1+H1'）Ka1-2c1Ka10.5=19×（1+0.158）×0.656-2×10×0.6560.5=-1.765kN/m2
第2层土：
1-4m
H2'=[∑γ1h1+∑q1]/γsati=[19+3]/20=1.1m
Pak2上=γsat2H2'Ka2-2c2Ka20.5=20×1.1×0.656-2×10×0.6560.5=-1.767kN/m2
Pak2下=γsat2（h2+H2'）Ka2-2c2Ka20.5=20×（3+1.1）×0.656-2×10×0.6560.5=37.593kN/m2
第3层土：
4-7m
H3'=[∑γ2h2+∑q1+∑q1b1/（b1+2a1）]/γsati=[79+3+1.167]/22=3.78m
Pak3上=[γsat3H3'-γw（∑h2-ha）]Ka3-2c3Ka30.5+γw（∑h2-ha）=[22×3.78-10×（4-1）]×0.528-2×15×0.5280.5+10×（4-1）=36.269kN/m2
Pak3下=[γsat3（H3'+h3）-γw（∑h2-ha）]Ka3-2c3Ka30.5+γw（∑h2-ha）=[22×（3.78+3）-10×（7-1）]×0.528-2×15×0.5280.5+10×（7-1）=85.277kN/m2
第4层土：
7-9m
H4'=[∑γ3h3+∑q1+∑q1b1/（b1+2a1）+∑q1b1l1/（（b1+2a1）（l1+2a1）]/γsati=[145+3+1.167+0.5]/22=6.803m
Pak4上=[γsat4H4'-γw（∑h3-ha）]Ka4-2c4Ka40.5+γw（∑h3-ha）=[22×6.803-10×（7-1）]×0.528-2×15×0.5280.5+10×（7-1）=85.545kN/m2
Pak4下=[γsat4（H4'+h4）-γw（∑h3-ha）]Ka4-2c4Ka40.5+γw（∑h3-ha）=[22×（6.803+2）-10×（9-1）]×0.528-2×15×0.5280.5+10×（9-1）=118.217kN/m2
3）水平荷载
临界深度：
Z0=4-Pak2下h2/（Pak2上+Pak2下）=4-37.593×3/（1.767+37.593）=1.135m；
第1层土
Eak1=0kN；
第2层土
Eak2=0.5Pak2下Z0ba=0.5×37.593×1.135×0.01=0.213kN；
aa2=（4-Z0）/3+∑h3=（4-1.135）/3+5=5.955m；
第3层土
Eak3=h3（Pa3上+Pa3下）ba/2=3×（36.269+85.277）×0.01/2=1.823kN；
aa3=h3（2Pa3上+Pa3下）/（3Pa3上+3Pa3下）+∑h4=3×（2×36.269+85.277）/（3×36.269+3×85.277）+2=3.298m；
第4层土
Eak4=h4（Pa4上+Pa4下）ba/2=2×（85.545+118.217）×0.01/2=2.038kN；
aa4=h4（2Pa4上+Pa4下）/（3Pa4上+3Pa4下）=2×（2×85.545+118.217）/（3×85.545+3×118.217）=0.947m；
土压力合力：
Eak=ΣEaki=0+0.213+1.823+2.038=4.074kN；
合力作用点：
aa=Σ（aaiEaki）/Eak=（0×0+5.955×0.213+3.298×1.823+0.947×2.038）/4.074=2.261m；
2、被动土压力计算
1）被动土压力系数
Kp1=tan2（45°+φ1/2）=tan2（45+12/2）=1.525；
Kp2=tan2（45°+φ2/2）=tan2（45+18/2）=1.894；
2）土压力、地下水产生的水平荷载
第1层土：
3-4m
H1'=[∑γ0h0]/γi=[0]/19=0m
Ppk1上=γ1H1'Kp1+2c1Kp10.5=19×0×1.525+2×10×1.5250.5=24.698kN/m2
Ppk1下=γ1（h1+H1'）Kp1+2c1Kp10.5=19×（1+0）×1.525+2×10×1.5250.5=53.673kN/m2
第2层土：
4-9m
H2'=[∑γ1h1]/γsati=[19]/22=0.864m
Ppk2上=[γsat2H2'-γw（∑h1-hp）]Kp2+2c2Kp20.5+γw（∑h1-hp）=[22×0.864-10×（1-1）]×1.894+2×15×1.8940.5+10×（1-1）=77.288kN/m2
Ppk2下=[γsat2（H2'+h2）-γw（∑h1-hp）]Kp2+2c2Kp20.5+γw（∑h1-hp）=[22×（0.864+5）-10×（6-1）]×1.894+2×15×1.8940.5+10×（6-1）=240.928kN/m2
3）水平荷载
第1层土
Epk1=bah1（Pp1上+Pp1下）/2=0.01×1×（24.698+53.673）/2=0.392kN；
ap1=h1（2Pp1上+Pp1下）/（3Pp1上+3Pp1下）+∑h2=1×（2×24.698+53.673）/（3×24.698+3×53.673）+5=5.438m；
第2层土
Epk2=bah2（Pp2上+Pp2下）/2=0.01×5×（77.288+240.928）/2=7.955kN；
ap2=h2（2Pp2上+Pp2下）/（3Pp2上+3Pp2下）=5×（2×77.288+240.928）/（3×77.288+3×240.928）=2.071m；
土压力合力：
Epk=ΣEpki=0.392+7.955=8.347kN；
合力作用点：
ap=Σ（apiEpki）/Epk=（5.438×0.392+2.071×7.955）/8.347=2.229m；
3、基坑内侧土反力计算
1）主动土压力系数
Ka1=tan2（45°-φ1/2）=tan2（45-12/2）=0.656；
Ka2=tan2（45°-φ2/2）=tan2（45-18/2）=0.528；
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