基坑开挖支护土钉锚索施工方案.docx
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基坑开挖支护土钉锚索施工方案
基坑开挖支护（土钉、锚索）施工方案
8.3.1基坑开挖支护原因分析
8.3.1.1相关文件要求
根据《北京市实施<危险性较大的分部分项工程安全管理办法>规定》的通知京建施（2009）841号，及北京市水务质量安全监督部门发布的危险性较大的分部分项工程清单要求。
“超过一定规模的危险性较大的分部分项工程范围：
深基坑工程，开挖深度超过5m（含5m）的基坑（槽）的土方开挖、支护、降水工程；开挖深度虽未超过5m，但地质条件、周围环境和地下管线复杂，或影响毗邻建筑（构筑）物安全的基坑（槽）的土方开挖、支护、降水工程。
”
8.3.1.2厂区水文地质情况复杂，对基坑边坡影响大
厂区地下水位较高，基坑开挖须在地下水降至槽底以下1m后方可施工，施工期间须严格控制地下水位，防止上涨影响基坑边坡。
厂区地质情况较差，表层为耕植土，以下多为粉质土、砂质土，此类土基坑边坡稳定性差。
8.3.1.3厂区构筑物多采用振冲碎石桩地基处理，对边坡振动影响很大
厂区构筑物多采用振冲碎石桩地基处理，振冲桩直径800mm，桩间距1.7-1.9m，采用75kw振冲器，加密电流70A，对基坑边坡造成的振动影响相当大。
8.3.1.4本工程工期紧，场地狭窄，制约基坑放坡，厂区内施工道路距基坑坡肩较近，受动车荷载影响很大
厂区场地狭窄，各构筑物距离较近，现场施工道路布置空间有限，基坑开挖放坡受到制约，厂区内施工道路距基坑坡肩较近，现场车辆重量大20-60t（挖掘机、土方及碎石料运输车、砼罐车、砼泵车等）基坑边坡受动车荷载影响很大。
另外本工程砼浇筑多采用汽车泵，如按土质情况自然放坡，施工道路距结构距离将增大，对于MBR生物反应池等平面尺寸大的构筑物泵车浇筑困难。
8.3.1.5主体结构施工跨越雨季，雨季施工对基坑边坡影响大
根据施工进度计划安排，各构筑物主体结构施工期间正处在雨季，降雨会造成基坑边坡冲刷、雨水浸润土体造成边坡失稳等，雨季施工对基坑边坡影响大。
8.3.1.6结构工程量大，工序复杂，基坑暴露时间长
厂区多为水工构筑物，工程量大，工序复杂，需进行振冲碎石桩地基处理、主体结构施工、满水试验等，基坑暴露时间较长，基坑边坡受自然环境、施工环境影响时间长。
8.3.2基坑开挖深度范围
厂区内各构筑物实际开挖深度见表：
区再生水厂厂区内各构筑物实际开挖深度表
序号
构筑物名称
槽底标高m
现况地面标高m
开挖深度m
备注
1
传达室
18.00
19.80
1.80
褥垫层暂定30cm
2
二氧化氯制备间
17.70
20.20
2.50
褥垫层暂定30cm
3
清水池
15.10
20.25
5.15
阀门井深6.00m
4
再生水泵房
15.00
20.25
5.25
吸水井深6.05m
5
MBR设备间
16.15
19.24-19.99
3.09-3.84
褥垫层暂定30cm
6
MBR膜池
16.15
19.24-19.43
3.09-3.28
褥垫层暂定30cm
7
MBR生物反应池
14.90
19.00-19.35
4.10-4.45
8
综合楼
18.10
20.05-20.20
1.95-2.10
9
车库
18.10
20.19
2.09
褥垫层暂定30cm
10
热泵机房
17.70
19.27-20.00
1.57-2.30
褥垫层暂定30cm
11
计量渠进水井
15.45
19.20
3.75
换填暂定1m
12
鼓风机房下部
17.50
19.10
1.60
褥垫层暂定30cm
13
总变电室
17.20
19.05
1.85
褥垫层暂定30cm
14
仓库及维修间
17.60
19.06
1.46
褥垫层暂定30cm
15
细格栅间
15.85
19.05
3.20
褥垫层暂定30cm
16
中格栅间及曝气沉砂池下部
15.85
19.10
3.25
褥垫层暂定30cm
17
砂水分离间
15.85
19.15
3.30
褥垫层暂定30cm
18
贮泥池及冲洗水池
16.35
19.02
2.67
换填暂定2.5cm
19
污泥脱水机房
17.20
19.09
1.89
褥垫层暂定30cm
20
污泥储运间
15.80
19.09
3.29
换填暂定1.7cm
21
粗格栅间
7.83
19.17
11.34
22
进水提升泵房
5.81
19.17
13.36
23
出水井
16.00
19.17
3.17
本表内槽底标高为褥垫层底标高、换填砂石底标高（即开挖最深点标高），多数构筑物还未出图，备注内暂定内容按招标图确定。
由上表可见，深度大于等于5m的基坑包括：
粗格栅间及提升泵房、再生水泵房及清水池；开挖深度2.5-5m的基坑包括：
二氧化氯制备间、MBR设备间、MBR膜池、MBR生物反应池、计量渠进水井、细格栅间、中格栅间及曝气沉砂池下部、砂水分离间、贮泥池及冲洗水池、污泥储运间、出水井；其中除计量渠进水井、贮泥池及冲洗水池、污泥储运间及出水井外，其余构筑物均采用振冲碎石桩地基处理。
在地下水降至开挖槽底以下1m后方可进行基坑开挖施工。
8.3.3基坑安全等级
根据基坑开挖的深度、临近建筑物与坑边的相对距离比a（附近没有建筑物a＞1）和工程地质（砂土、粘土）、水文地质（按干槽作业考虑）条件、破坏后果的严重程度，参照《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99中有关基坑安全等级的等级划分，并结合现场实际施工情况，确定粗格栅间及提升泵房为一级基坑、再生水泵房及清水池及其他2.5-5m深基坑均为三级基坑。
8.3.4基坑开挖及支护设计
粗格栅间及提升泵房，采用土钉锚喷加固，并增设预应力锚杆支护形式；再生水泵房及清水池、2.5-5m深采用振冲碎石桩基础处理的基坑，采用土钉锚喷加固支护；2.5-5m深不采用振冲碎石桩基础处理的基坑，采用锚喷加固支护。
在施工前根据实际情况编制详细的基坑开挖支护专项施工方案，大于5m深基坑还需进行专家论证。
8.3.5施工步骤、方法
8.3.5.1基坑开挖
先采用推土机进行场地清理，将施工范围内的垃圾、杂草、树木、构筑物等清理干净，保证平整干净的工作面，方便施工。
在开挖前，基坑的断面、开挖的次序和堆土的位置由现场施工员向机械司机详细交底。
在开挖过程中管理人员应在现场指挥并检查沟槽的净空尺寸和中心位置。
采用PC220型反铲挖掘机进行开挖，采用19.5T斯太尔自卸汽车进行土方运输，采用TSY160L型推土机配合开挖土方平整施工。
开挖的土方暂存在厂区西南侧堆土区内。
土方开挖分步进行，按照确定的上口线开挖，开挖完一步后及时进行土钉锚喷加固，之后再继续开挖下一步，每步开挖深度不大于2m。
在一侧开挖马道，保证挖掘机作业需要，并为以后施工提供方便。
在进行基坑底部开挖时，采用挖掘机及人工配合修整的方法进行施工，同时配备2名测量人员进行边线及高程测量，随挖随测，机械开挖至设计底高程以上20cm后，采用人工挖槽，确保基础处于原土状态。
基坑开挖时，对平面控制桩、水准点、基坑平面位置、水平标高、边坡坡度等进行经常性复测检查。
土方挖运过程中，随时观测地下水情况，避免出现地下水及土层含水量过大对土方开挖造成不利影响。
8.3.5.2土钉墙施工
（1）施工工艺流程
原材料进场（送检）──基坑开挖──土钉施工（注浆）──修坡──安装钢筋网片──喷射砼──循环结束。
（2）施工准备
水电需求：
采用380V动力电，水源采用降水井抽水。
土钉墙施工所需的主要机械设备清单见下表（一处支护）：
序号
设备名称
规格
单位
数量
备注
1
喷射机
台
1
2
电焊机
台
2
3
切断机
台
1
4
配电箱
台
2
5
手推车
辆
4
6
注浆机
台
1
7
搅浆机
台
1
8
洛阳铲
把
8
9
钻机
台
1
用于预应力锚杆
10
千斤顶
台
2
用于预应力锚杆
11
空压机
台
1
12
经纬仪、水准仪
台
各1
（3）施工方法
土方机械按要求的深度、坡比开挖至预定标高；
人工进行修坡；
进行土钉位置定位放点；
人工使用洛阳铲成孔至设计孔深；
土钉钢筋加焊定位支架后插入孔内，定为支架1.5-2m一道；
将注浆管插入孔内自内向外进行注浆，直至孔口；视孔内土质情况，如孔内为砂土且含水量小，为防止注浆后孔内浆液渗入砂层，造成孔内注浆不饱满，在一次注浆半小时后二次补浆。
绑扎面层钢筋网片；
喷射面层混凝土；
（4）施工技术要求
进场材料必须经过检验合格后方可使用；
土钉定位偏差不得大于100mm，孔位遇到障碍物时可在30cm范围内调整，角度偏差不得大于1％；
成孔深度及钢筋入孔深度偏差小于30mm；
土钉墙喷锚厚度偏差小于10mm；
杆体搭焊长度为5d，双面焊，每隔2m做对中支架；
土钉端头通过双L型与加强筋焊接，单面焊长度不小于10d；
面网要求每点绑扎，网片之间搭接长度不小于300mm；
视成孔土质情况，如出现软塑土尽量避开，或根据其厚度设当增加土钉长度、加密土钉，因为土钉在软塑土内拉力很小；
土钉采用常压灌浆，灌浆应自内向外灌注，并一直保持灌浆口位于浆面以下。
水泥浆水灰比为1：
0.5，水泥采用P.SA32.5；
喷射混凝土水泥：
砂：
石屑=1：
2：
2。
8.3.5.3预应力锚杆施工
（1）施工工艺流程测量定孔位→钻机就位→调整钻机角度→成孔至设计深度→提钻→检查孔深→下锚筋→孔底灌注水泥浆→补浆→设置反力梁→养护→张拉锁定
（2）锚杆成孔
根据土质情况，该地区基坑砂性土层、粘性土层并存，距基坑较远处含水，该地层根据施工经验使用水钻全套管跟进钻机进行成孔，对于上部锚杆可采用土锚杆钻机成孔。
锚杆施工前应使用人工进行探打确定施工范围内是否有地下管线，保证后续施工不会影响周边管线的安全，钻机成孔深度不小于设计深度，钻至孔底后空转排虚土。
严格控制孔位、角度、孔深、孔径，且不得向两边倾斜，终孔深度应大于设计深度。
遇情况及时请技术负责人处理，埋钻不准强拉硬顶，更不准反转。
（3）锚筋下置
按设计要求的型号、规格、长度制作锚筋，锚筋长度应预留出用于张拉的长度。
锚杆的自由段范围内的纲绞线用塑料管包好。
每隔1.5-2.0m设置中心支架，并用铅丝捆住绑实。
锚筋下置须专人指挥，不准强推，以防塌孔，锚筋下置连同注浆管一同下置孔底。
按规范要求浇筑锚杆端头承拉钢筋砼梁，做好养护，达到规范要求后拆模。
（4）锚杆灌浆
预应力锚杆锚孔注水泥浆水灰比为0.4~0.5，采用P.SA32.5普通矿渣水泥，浆体强度大于15.0MPa或养护时间大于7.0天时方可进行张拉，记录用料量，水泥浆要搅拌充分。
锚杆注浆用BW250/50压浆泵，常压0.2-0.3MPa，注浆时浆液必须过筛，每孔的浆必须在初凝前注完，一次注浆半小时后进行二次补浆，如渗浆严重，可补2-3次，灌注中途不准随意停泵，以防堵塞。
结束后及时清理机械及管路。
（5）张拉与锁定
锚杆张拉锁定是锚杆施工的一个极重要环节，要在技术负责人指导下进行。
预应力锚杆钢绞线规格为1×7-φ15.24mm（即7-φ5mm），强度级别为1860N/mm2，锁定拉力100KN。
锚固段强度大于15Mpa并达到设计强度等级的75%后方可进行张拉，张拉时锚筋中心、锚具中心以及千斤顶中心应在同一轴线上。
锚杆张拉至设计荷载，稳定一定时间，记录张拉值和锚杆变形值，当锚杆无衰减时退至设计锁定力进行锁定。
锚杆张拉顺序应考虑对临近锚杆的影响。
锚杆宜张拉至设计荷载的0.9-1.0倍后，再按设计要求锁定。
锚杆张拉控制应力不应超过锚杆杆体强度标准的0.75倍。
预应力张拉锁定工艺流程：
上好锚具→安装千斤顶→开动油泵加荷→量变形初始值→卸荷至锁定值锁定→量相对变形量→预张拉到设计轴向拉力值
抗拔力试验工艺流程：
稳装千斤顶→测初始变形→加荷到n级→量变形→持荷稳定→卸荷到0→测变形→分级卸荷n-1级→加荷到n+1级→测变形
（6）锚杆验收试验要求
①一般规定锚杆锚固段浆体强度达到15Mpa或达到设计强度等级的75%时可进行锚杆试验。
加载装置（千斤顶、油泵）的额定压力必须大于试验压力，且试验前应进行标定。
加荷反力装置的承载力和刚度应满足最大试验荷载要求。
计量仪表（测力计位移计等）应满足测试要求的精度。
验收试验锚杆的数量应取锚杆总数的5%，且不得少于3根。
②验收试验
最大试验荷载应取锚杆轴向受拉承载力设计值Nu。
锚杆验收试验加荷等级及锚头位移测读间隔时间应符合下列规定：
a.初始荷载宜取锚杆轴向拉力设计值的0.1倍。
b.加荷等级与观测时宜按下表规定进行。
锚杆张拉荷载及观测时间如下表：
（N=设计张拉力）
荷载分级
0.1N
0.2N
0.4N
0.6N
0.8N
1.0N
锁定
观测时间
5
5
5
10
10
15
c.在每级加荷等级观测时间内，测读锚头位移不应少于3次。
d.达到最大试验荷载后观测15min，卸荷至0.1Nu并测读锚头位移。
试验结果宜按每级荷载对应的锚头位移列表整理，并绘制锚杆荷载—位移（Q—s）曲线。
锚杆验收标准：
a.在最大试验荷载作用下，锚头位移相对稳定。
b.锚杆弹性变形不应小于自由段长度变形计算值的80%，且不应大于自由段。
8.3.6基坑的监测及应急措施
8.3.6.1监测目的
通过监测，可以及时掌握基坑开挖及施工过程中基坑边坡的实际状态及周边环境的变化情况，做到及时预报，为基坑边坡和周边的安全和稳定提供监控数据，防患于未然。
通过监测数据与设计参数的对比，可以分析的正确性和合理性，科学合理地安排下一步工序，必要时及时修改设计，使设计更加合理，施工更加安全。
8.3.6.2水平位移监测
（1）水平位移监测原理
水平位移监测是基坑监测中最基本的一项。
水平位移的观测可提供基坑边坡的水平变形量、变形速率和变形分布信息，进而可分析基坑边坡的稳定性。
水平位移采用经纬仪按照视准线法进行测量。
本工程13.2m基坑水平位移预警值设为坑深的2‰，报警值设为4‰，其他基坑水平位移预警值设为坑深的3‰，报警值设为5‰，水平位移变化速率警戒值均设为基坑深度未变化时连续三天位移率超过5mm/天。
（2）监测仪器采用经纬仪。
（3）监测点的布置
在基坑的四条长边上每边在1/3位置各布置1个水平位移监测点，当边长较长时适当增加监测点。
在基坑上口外50cm位置定桩，桩中间砸钉制作水平位移观测点。
（4）测定方法
观测方法采用视准线法，观测时使每段观测点与两端工作基点布成一条准直线，将仪器设于一端工作基点上，后视另一工作基点，确定各观测点相对于准直线的偏移量。
工作基点应视现场情况布置在变形区以外的稳定地点，以保证测值准确可靠。
观测时，各观测点必须至少测一测回，以保证观测精度。
（5）监测频率
土方开挖期间，测量频率为1次/2日。
土方开挖完成及中大雨雪后均需测量。
当相邻两次位移量大于3mm或总变形量达30mm时，应缩短观测周期至1次/1日。
基坑开挖完毕后，观测周期延长至1次/2周，直至基坑回填完毕后停止观测。
8.3.6.3变形信息分析处理
凡在当天监测到的数据，必须当天处理完毕。
并绘制支护结构的变形曲线，实测与设计情况基本吻合的用绿色表示，当天数据超过规范要求的或有一定异常的，用黄色表示，有倾向性偏离，而且偏离值比较大的，用红色表示，并加上不安全的警示标记。
监测人员必须在当天向施工单位技术主管人员进行口头提醒，如有需要应向其主管部门进行通报。
每周将本周的报表进行整理上报。
8.3.6.4基坑开挖不可预见情况应急措施
基坑工程中，由于施工不当、不明不良地质因素及不可抗力等原因会发生各种不可预见的情况。
如基坑开挖后，边坡位移过大或发展过快，基坑边坡渗漏水等现象，为防止造成较严重的后果，应根据监测结果，仔细分析原因，针对不同情况及时采取相应措施。
边坡水平位移突然加大，按正常间隔进行观测时，位移增量达到平时值的3～5倍或绝对值达到5mm/d以上即界定为水平位移突然加大。
处理措施：
a.立即将观测结果上报施工项目负责人和技术负责人，要求马上停止基坑挖运土。
b.负责基坑支护施工的技术人员要立即查找事故原因，查看边坡、基坑周边地面是否有裂缝、边坡坡面是否有渗漏水，是否基坑周边有临时堆载情况等。
c.找出形成的原因后，加密基坑观测频率，如果是由于堆载造成，应卸载。
d.如果消除隐患后，基坑位移回复正常，可继续施工；如果未找到事故原因，水平位移继续发展，不得继续施工；如果位移加速，须及时回填基坑，防止基坑边坡垮塌。
8.3.7基坑及支护安全施工措施
挖出的土方不得坑边堆放，应远离基坑边线5m以外堆放，且堆放高度不宜超过1.5m，尽量摊铺开，防止坍坡。
基坑四周3.0m范围内车辆禁止通行，并做明显警示标牌，以防止对基坑边坡的扰动。
基坑周围流好排水通道，保证雨水能够顺利排走，防止雨水灌槽。
基坑周边设防护栏，临边防护的做法综合考虑安全、雨季施工的需要，在基坑上口锚喷边线以外设置。
挡水墙部位用Φ48钢管做防护栏杆。
栏杆高1.2m，立柱间距3m，立柱夯入土层0.6m以上。
水平方向架设两排钢管，设安全警示标志，夜间挂红灯。
施工人员下槽施工必须佩戴安全帽等防护用品。
边坡支护时，喷射混凝土的操作人员，均佩带防护目镜，以防飞溅的石子伤害眼睛。
现场安全员对现场进行监护和巡回检查，发现问题及时处理，满足安全施工条件后方可进行施工。
重点进行土方开挖和降水后的变形调查及裂缝跟踪观测。
在进行基坑支撑加固时，必须有专职安全员现场监护，发现异常情况，立即警报通知人员躲开，确保安全后再进行加固。
夜间施工必须有充足的照明。
施工现场的临时用电严格按照《施工现场临时用电安全技术规范》的规定执行。
雨天不得进行挖方作业；雨后在基坑或基坑内作业前，应首先检查土方边坡有无裂缝、塌方、支撑变形、折断等危险征兆，确保安全后方可进行施工。
电工持证上岗，检修电路及接电有两人进行，符合“一干一看”要求，作业时佩带齐全有效的防护用具。
现场均采用标准的成品配电箱。
箱内贴有配电箱电路系统图，且每个电气配件边均有标识。
配电箱的接线均采用下进线，安装就位后还应设防护栏杆。
现场一律采用“三级配电”制及“一机一闸”制，严禁乱接电线，严禁使用多处龟裂和严重破损的电缆。
每天临时水电负责人要对现场的情况进行检查，发现问题及时整改，如不能立即整改的应通知作业人员注意操作，或令其停止作业。
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