深水基坑施工3卵石地层方案Word格式.docx

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承台长26.1m，宽11.6m，属于大型水下基坑，需要确保基坑的稳定性，同时解决基坑排水问题。

由于9#主墩地基承载力高，因此解决基坑排水问题是决定施工方案的最重要因素。

根据《公路施工手册----桥涵》，对大方量渗水基坑的处理措施主要有3种：

集水坑排水法、板桩法、帷幕法。

（一）原设计——板桩法

主要采用钢板桩或钢管桩进行围堰打设，先阻水，然后抽水。

目前，9#墩原地面标高为3658.4m，基坑设计底标高为3651.6m，高差6.8m。

要使板桩起到隔水的作用，板桩的打设深度至少要大于8m。

但是，由于卵石层地基承载力很大，一般打设深度小于6m，（钢便桥采用50钢管桩做支撑，采用60t振动锤施工，平均打设深度只能达到5m），再加上基坑较大，成本过高，且达不到阻水效果，此法未通过。

（二）原设计——旋喷帷幕法

采用高压旋喷机在基坑周围打设水泥桩，形成阻水帷幕，然后抽水。

该法的施工需要有专业的施工队伍，施工完后需要等待水泥桩形成一定强度后方可开挖，耽误工期。

再者，同板桩法，旋喷机无法穿透卵石地层进行喷浆，不能形成有效的阻水帷幕，也不能采用。

（三）优化方案——集水坑排水法

1、方案优化指导思想

（1）承台施工需要赶在汛期来临前完成，同时尽量压缩工期，力争墩柱在汛期前施工完成。

因此，基坑的开挖越快越好；

（2）西藏地区物资匮乏，专业施工设备和材料均需要从内地购买拉运至施工现场，需要合理选择施工工艺节约成本；

（3）保护环境，严禁拉萨河水污染；

（4）制定环境恢复措施，保证施工后湖区恢复原样。

2、方案确定

采用板桩法，需要进场大量钢板桩以及施工用的履带吊和振动锤。

所有材料和设备，均需要从内地购买拉运，不但施工成本增大，同时由于长途运输不能确保时间，因此施工工期也得不到保证。

旋喷桩法，需要从内地进场高压旋喷机和专业施工队伍，同样是增加了成本，工期无法保证，同时旋喷桩在卵石地层施工，极易将水泥浆渗透入河水，造成拉萨河的污染；

施工好的水泥墙帷幕，在承台施工完成后极难拆除，因此该法不宜采用。

集水坑排水法采用大断面开挖基坑，除一次性增加抽水泵外，其余设备均不需增加。

由于不需要外运设备材料，施工工艺简单实用，施工工期将被最大程度的压缩。

同时由于采用机械开挖，不会造成任何环境污染，完工后，恢复河床地形地貌也方便，因此确定采用大坡比开挖法进行基坑施工。

3.4大坡比开挖基坑施工方案和工艺

（一）总体方案

1、基坑尺寸设置

基坑开挖好后，一要确保稳定，二要方便施工，因此，项目部严格按照有关要求对基坑进行开挖。

（1）边坡设置

根据《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）明挖地基基坑的相关要求，卵石土，且坡顶有动荷载时，坑壁坡度设置为1:

1.25。

同时，当基坑深度大于5m时，可加设施工平台（宽度不小于0.5m）。

9#墩原地面标高为3658.4m，基坑设计底标高为3651.6m，基坑深度6.8m，为方便施工，在3m高度位置增设一个2.5m宽的施工平台。

（2）施工距离设置

基坑深度6.8m，为方便集水沟和集水坑的挖设，为增加施工区域方便施工，同时也为施工安全距离的增加，设置基坑底部2m的施工距离。

（3）特殊设置

9#承台左侧11m为施工便桥，基坑的开挖会对便桥桩基造成影响，地基静载力的变化将危害到便桥整体的稳定。

因此，需要对基坑范围内的地基进行加固，同时改变该处边坡的形式。

（4）基坑开挖示意图

根据现场实测的拉萨河水面标高，以及承台所处的实际位置，计划按照设置开挖。

靠近便桥的一侧，由于空间较少，因此取消了2.5m施工平台的设置。

同时，为了确保边坡的稳定，在基坑顶部1.5m位置，按照1m间距打设50钢管桩，然后将钢管桩用工字钢连接起来，形成钢管桩围堰。

集水沟设置在基坑底角，尺寸为80cm宽，50cm深。

集水井设置在承台右侧基坑底角，尺寸为长宽1.5m，深度1m。

见图3.4.1。

图3.4

.1基坑开挖剖面图。

2、基坑渗水量计算

根据《公路施工手册---桥涵》对基坑的渗水量进行计算，以确定基坑的大致渗水量，从而确定抽水设备的数量，以便施工时指导施工。

（1）渗水系数的确定

根据《手册》，渗水系数K按经验数据法可得：

土层渗透系数K近似值，在卵石地层，K=100~500m/d

按图纸颗粒大小的渗系数，在卵石地层，K=100~200m/d

按照大基数进行计算以确保施工顺利，取K=200m/d。

（2）渗水量的计算

根据基坑所在条件情况，选用相应公式计算基坑总渗水量。

①基坑近河沿时：

Q=1.366K（H2-h2）/lg（2D/r0）

其中，Q—基坑总渗水量，m3/d

K—渗水系数，m/d，取值200m/d

H—含水层厚度，m，按地质报告取值5.7m

h—抽水后稳定水位至不透水层厚度，m，封底混凝

土标高3652.1m，水位平均标高3656.1m，取值4m

D—基坑至水边距离，m，经测量，平均距离取值17m

r0—引用基坑半径，m，矩形基坑，r0=η（B+L）/4，

B、L为基坑的宽度和长度，η取值1.14，计

算得出，r0=1.14×

（47.975+37.6）÷

4≈24.4m

带入数据，得出：

Q1=1302.7m3/h

②在水文资料不精确的情况下：

Q2=F1q1+F2q2

其中，F1、F2—分别为基坑底面积、侧面积，m2

q1、q2—分别为基坑底面积侧面积平均渗水量，

m3/m2

F1坑底面积=（11.6+2+2）×

（26.1+1+2）=453.96m2

基坑抽水过程中，渗水面积为基坑底至水面（4m），且根据现场可见，集中渗水区域为承台左侧、下侧全部和右侧的一半，因此F2基坑渗水侧面积=（24.6+47.95）/2×

4×

1.25+（37.6+15.6）/2×

1.25=282.99m2

根据经验数值，坑底单位面积渗水量为：

土的类别

土的特征与粒径

q1（m3/h）

粗砂及大砾石漂石层

砂粒径2mm以上或砾石大漂石含量在30%以上

2.0~4.0

取平均值q1=3m3/h。

基坑侧面单位渗水量估算：

坑侧类别

q2（m3/h）

无支撑基坑

按上表同类土质q1的20%~30%

取q2=30%×

q1=0.9m3/h。

Q2=F1q1+F2q2

=453.96×

3＋282.99×

0.9

=1644.87m3/h

取两种计算方法的平均值

Q=（Q1+Q2）/2

=1473.8m3/h

为确保施工顺利，需要准备总抽水量为1800m3/h的水泵。

3、施工方案

采用挖机直接开挖，开挖分两层进行，第一层开挖至台阶位置，第二层开挖至基坑底标高。

开挖出来的卵石，用装载机及时铲走，避免堆载在坑边上造成边坡受压坍塌。

（二）施工工艺流程

测量放样→开挖第一层基坑→设置临时集水坑排水→开挖第二层基坑→设置集水坑排水→修整基坑

（三）施工工艺

1、测量放样

根据基坑设计尺寸，放出最外边线，用白灰洒出灰线，方便挖机开挖。

2、开挖基坑

采用挖掘机开挖，按照测量放线进行开挖。

先开挖至台阶处。

见图3.4.2。

图3.4.2开挖至台阶位置。

设置水泵，开始排水，同时开始进行第二次基坑开挖。

图3.4.3设置水泵，开始排水，同时开始进行第二次基坑开挖。

继续开挖至设计承台底标高。

机械开挖至基底设计标高以上20~30cm时停止作业，由人工测量设计标高，然后严格控制开挖深度。

由于封底混凝土为50cm厚，因此底标高不得高于设计标高，尽量挖深基坑，确保封底混凝土的厚度。

基坑的开挖尺寸要符合设计要求。

人工配合挖机对基底进行修整，确保各尺寸规格符合要求，方可进行下一步工序的施工。

见图3.4.4。

图3.4.4开挖至承台底标高。

基坑的开挖坡度以保证边坡的稳定为原则，根据地质条件，开挖深度，现场的具体情况确定，当基坑壁坡不易稳定时，可放大坡比进行开挖。

见图3.4.5。

图3.4.5右侧为开挖的施工台阶，上侧为加大坑壁放坡。

基坑开挖好后，设置好泵站。

总计约20台水泵，全部集中在基坑集水坑抽水。

由于泵站要一直工作到承台混凝土浇筑完后拆模，因此必须设置备用电源，确保泵站不会断电。

见图3.4.6。

图3.4.6左上角为基坑设置的泵站，

3.5经济效益分析

（一）采用板桩法施工方案所发生的费用分析

1、钢板桩费用：

钢板桩围堰尺寸为28×

13m，每根钢板桩长8m。

选用WRU30-700型钢板桩，宽度70cm，单位重119.3kg/m。

一个承台所需钢板桩为112t，共需钢板桩约336t。

拉萨地区没有钢板桩，需从内地拉运，由于内地没有这么远距离的钢板桩租赁业务，必须购买，其价格约为8000元/吨。

即钢板桩需花费268.8万元。

2、履带吊费用：

拉萨没有履带吊，需从外省租赁。

经联系协商，一个履带吊的进出场费用为30万元，每月租金约为10万元。

主墩3个承台，施工周期受桩基施工进度的影响，约为3个月。

因此，履带吊费用需花费约60万元。

3、其它费用：

不考虑振动锤的使用。

基坑其余材料，如围檩和内撑，同样需从内地采购，花费约为一个承台15万元，则主墩3个承台需花费45万元。

通过以上分析可知，采用钢板桩施工方案，其机械设备发生的费用为：

268.8＋60＋45=373.8万元。

（二）采用高压旋喷桩施工费用分析

拉萨地区没有旋喷桩专业施工队伍，需从内地进场施工队。

采用高压旋喷机喷浆施工，帷幕内尺寸为长30m、宽15m，两排桩呈梅花状布置，桩的中心距800mm，排距700mm，桩径Ф1000mm，桩间搭接200mm，采用XY-100型钻机施工形成止水帷幕。

一个承台基坑止水帷幕所需打设旋喷桩约为2250m。

采用总价包干的分包形式，与队伍协商的价格为700元/m。

即三个承台所需费用为700×

2250×

3=472.5万元。

（不包括拆除费用）

同时，其余材料（围檩和内撑）按照板桩法施工计算，大致为15×

3=45万元。

通过以上分析可知，采用高压旋喷桩止水帷幕施工方案，设备材料的费用为：

472.5＋45=517.5万元。

（三）采用大断面开挖集水坑排水法费用分析

根据计算，满足施工需要配备抽水总量为1800m3/h的水泵。

排水量为180m3/h的潜水泵，从内地购买运至拉萨，整套约1.2万元/台。

按照3个承台同时施工计算，需要费用为1.2×

10×

3=36万元。

其余费用基本上同前两种方案，不过由于基坑开挖量增大，需要增加大约10万元的挖机台班费。

通过以上分析可知，采用大开挖基坑施工方案，设备材料的费用为：

36＋10=46万元。

（四）从三种方案对比情况来看，采用大断面开挖集水坑排水施工方案最多可节约直接费用517.5－46=471.5万元。

三种方案费用统计表单位：

万元

方案

材料

设备

分包费用

合计

板桩法

313.8

60

373.8

旋喷桩法

45

472.5

517.5

大开挖法

10

36

46

方案

（一）－方案（三）=327.8万元

方案

（二）－方案（三）=471.5万元

3.6社会效益评价

纳金大桥是我局第一个高海拔地区的桥梁项目，由于西藏地区的建设行业相对落后，桥梁施工的技术参考较少，需要项目部自行摸索、总结施工经验。

卵石地层基坑大断面开挖集水坑排水法施工工艺，能够有效缩短工期，主墩3个承台仅用1个半月便完成了施工，每个基坑开挖最多耗时4天，为其节约了大量的时间。

同时，基坑大开挖工艺成熟，安全可靠，质量受控，主桥承台在拉萨地区桥梁属第一规格，其基坑所取得的成功受到业主的大力赞同和表扬。

采用该工艺施工，使投入施工的成本大大降低，同时为我公司高原卵石地层桥梁基础的施工技术和管理积累了经验。

项目部将不断完善和总结，确保该工艺在西藏区域今后类似工程中推广应用。