海水环境下深基坑止水.docx
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海水环境下深基坑止水
海水环境深基坑止水帷幕施工
一、工程概况
华润置地威海华润中心项目一期总承包工程，位于威海市海滨路抱海大酒店以东区域，四面环海，本工程高层部分属于框剪结构，地上39层、地下2层，建筑高度120m，总建筑面积150000平方米，本工程采用冲孔灌注桩，持力层为中风化基岩。
本工程由华润置地投资建设，青岛腾远设计事务所有限公司设计，威海市水利岩土工程有限公司地质勘察。
我公司承担二期总承包施工任务，期中19#楼、20#楼为超高层。
本工程四面环海，基础地板垫层底高度为-0.37m、坑中坑深度为-3.82m，现场自然地坪为2.74～4.10m，最高水位1.07m，最低水位0.45m。
施工重点解决基槽和坑中坑四周止水及施工安全问题。
二、地质及水文概况
1、工程地质条件
建设场地原地貌单元属海岸阶地，经人工填海平整，场地地势较为平坦，场地地面高程2.74～4.10m，最大高差1.36m。
场地所揭露的地层上部为新生代后期人工填土及海陆交互相淤泥质粉质粘土、粉质粘土、粗砾砂等地层，下部为下元古代胶东群变质岩，根据其成因、结构及物理力学性质分为9层：
①素填土:
杂色,松散。
主要由大块石、碎石及砂土组成,块石直径为40～200cm,含量80%以上，无层理，不均匀。
该层回填时间约三年。
该层在场区普遍分布，层厚7.60～12.60m，平均厚10.00m，层底标高-10.42～-3.92m。
②淤泥质粉质粘土：
灰色～灰黑色，饱和～过饱和,流塑～软塑，成份不均匀，局部夹有粗砂、粉土薄层，粉质粘土团。
该层在场区较普遍分布，层厚0.80～4.10m，层顶标高-10.42～-3.92m，层顶埋深7.60～12.60m。
③粉质粘土：
灰黄色，饱和，可塑～硬塑。
无摇振反应，土质较均匀，局部含较多砂粒，干强度、韧性中等偏高。
该层在场区内分布较普遍，层顶标高-12.20～-4.90m，层顶埋深9.00～14.50m，层厚0.80～5.20m。
④粗砾砂：
灰黄～黄色，以粗砂为主，含砾石，砾石直径0.2～2cm，局部含较多碎石，分布不均匀，砾石含量由上到下递增，饱和，中密～密实状态。
该层在场区内分布较普遍，层顶标高-13.00～-7.11m，层顶埋深10.30～15.30m，层厚0.70～5.20m。
⑤粉质粘土：
黄色，饱和，硬塑。
土质较均匀，干强度、韧性高。
该层在场区内局部分布，层顶标高-13.98～-8.91m，层顶埋深12.10～17.50m，层厚1.10～3.00m。
⑥残积土:
浅黄色,湿,硬塑。
原岩成分为片麻岩,以高岭土等粘土矿物为主，含砂及砾石,砾石直径0.2～2cm。
该层在场区内局部分布，层顶标高-16.72～-8.85m，层顶埋深12.70～22.30m，层厚0.70～3.50m。
⑦全风化片麻岩:
灰褐色、浅黄色,原岩结构已破坏,矿物成分大部分已变质,部分矿物风化成高岭土。
该层在场区内普遍分布，层顶标高-18.52～-8.90m，层顶埋深12.70～22.30m，层厚1.10～4.40m。
⑧强风化片麻岩:
灰褐色、浅黄色,原岩结构部分破坏。
该层在场区内普遍分布，层厚2.40～15.30m，平均厚7.26m，层顶标高-23.00～-11.90m，平均值-15.37m，层顶埋深16.00～24.60m，平均值18.52m。
⑨中风化片麻岩:
褐黄色～灰褐色，中细粒变晶结构,片麻状构造,主要矿物成分为石英、长石和少量云母和角闪石。
该层在场区内普遍分布，揭露厚度1.60～7.10m，层顶标高-29.22～-18.74m，平均值-23.79m，层顶埋深21.70～32.60m，平均值27.00m。
2、工程水文条件
2.1潮流
该海域潮流类型以规则半日潮流为主，潮流运动形式以往复流为主，潮流旋转方向以逆时针方向旋转为主。
2.2潮汐
金线顶海域潮汐类型为不规则半日潮类型，根据威海验潮站1959～1981年实测资料统计，该海域最高高潮位2.90m，平均高潮位1.90m，最低低潮位-0.76m，平均低潮位0.55m，最大潮差2.09m。
根据国家海洋局在该海湾内布设的水文观测站连续15天观测数据，该海湾最高高潮位1.32m，平均高潮位0.69m，最低低潮位-1.17m，平均低潮位-0.62m，平均潮差1.31m，最大潮差1.75m，最小潮差0.73m。
2.3地下水
场区地下水主要为第四系孔隙潜水，主要含水层为①素填土及④粗砾砂，地下水受大气降水补给，并与海水相连通，地下水水位直接受海水潮汐影响，变幅大。
地下水排泄方式主要为侧向渗流及蒸发，勘察期间在103#钻孔附近水位测量探坑11.25-12.10水位观测结果，低潮水位标高-0.95～-0.33，高潮水位标高0.45～1.22m。
根据现场2011年12月5日至16日水位观测成果显示，最高水位1.07m，最低水位0.45m。
水位观测成果表
日期
观测时间
潮汐高
水位标高（米）
12月5日
18:
40
179
0.73
12月6日
7:
27
146
0.69
19:
36
187
0.78
12月7日
8:
27
152
0.45
20:
23
194
0.82
12月8日
9:
17
159
0.47
21:
04
200
0.93
12月9日
10:
00
163
0.51
21:
40
206
0.97
12月10日
10:
37
166
0.51
22:
13
210
1.04
12月11日
11:
09
166
0.53
22:
47
213
0.94
12月12日
11:
38
166
0.49
23:
21
214
1.07
12月13日
12:
08
167
0.51
23:
56
214
1.07
12月14日
12:
42
168
0.49
12月15日
0:
34
212
0.99
13:
20
170
0.53
12月16日
1:
15
207
1.01
14:
03
171
0.53
说明：
2011年12月5日—12月16日，在场地内挖深坑参照潮汐表在高潮时间对场地深坑内水位标高进行观测
1、水位标高为绝对标高
2、潮汐高在潮汐表中查出，尚不明确潮汐高度与绝对标高的关系
3、潮汐时间潮汐表中查出。
三、方案的拟定和选用
3.1方案的拟定
本工程地下室底板施工阶段的关键难度在于电梯井部位坑中坑的施工。
根据威海华润中心项目一期工程的部分施工图及地质详勘报告，本工程主楼区域均座落于海平面以下（落潮时期），电梯井底板部位为-3.82m且地下室结构工程的施工工期紧，开挖范围均为后期开山回填石渣，主要由大块石、碎石及砂土组成,块石直径为40～600cm以上,含量超过80%。
考虑到施工中的相关不确定因素以及工程情况及特点，进行了科学的分析和策划，认为在6月25日前完成地下室取决于坑中坑部位的支护及降排水。
我公司结合本工程实际情况，编制了深基坑处理方案。
3.1.1实施方案
•主楼区域大开挖至基础外边缘1.0m范围，深度至平均高潮水位1.02m,然后想四周45度放坡，间隔7米做防滑移砼灰垫。
绑扎钢筋Φ8@200双向做防裂网，C20砼200厚做止水帷幕墙。
•下部钢筋甩接头长度不小于50cm.间隔2D后，利用电梯深基坑开挖作为降水的墙排水点，开挖深度不低于-2.00米。
•透水层部位止水幕墙导墙开挖，依照重新的放样，先从墙排水点位置开始进行，开挖、侧标高、清理、绑扎钢筋，支模依次进行，视情况浇筑砼（透水过大的情况下采用护筒水下浇筑），此段止水幕墙采用Φ8@200双皮双向做防裂网，C20砼200厚做止水帷幕墙。
•底板封闭采用C20P6砼，厚度20cm/Φ8@200.（必要时采用水下浇筑砼）。
•坑中坑施工采用沉箱桩头锚固施工作法。
四、准备工作
•技术准备：
提前编制可行性专项施工方案，组织有关专家对专项方案论证，确定相关施工措施。
•设备、材料准备：
大口径污水泵10台及配套水管，16t汽车吊1台，320型挖掘机2台，60型挖掘机1台，混凝土输送车辆及汽车泵，钢板、钢筋、钢管、扣件、木档，配套施工用电配电箱、电缆等，C20商品混凝土。
•劳动力准备：
普工10人、木工8人、砼工5人、测工2人、电工1人、挖掘机司机3人，汽车吊司机1人。
•战前培训：
针对性的对相关施工班组和管理班子进行培训学习，确定各相关环节的技术重点和管控措施，确定每个环节的相关责任人。
•管理人员构架确定：
五、方案的实施
5.1第一阶段
针对图纸放样，设置控制点位。
考虑对整个主楼区域四周采用挡水墙隔断止水，先对整个主楼区外围承台外侧1000mm范围的土方清理至承台底标高下1.02m处，然后想四周45度放坡，间隔7米做防滑移砼灰垫。
绑扎钢筋Φ8@200双向做防裂网，C20砼200厚做止水帷幕墙。
管控要点：
进场道路保证畅通、钢筋提前做成网片，现场摆放保护层严格控制；商品砼加强沟通做到随时进场，砼振捣保证密实程度。
现场开挖深度、坡度随时监测。
保证（开挖-倒运-清理-钢筋网片摆放-模版挡边-砼浇筑）有一个较好的流水作业面。
开挖平面布置
5.2第二阶段
•坡度板下部钢筋甩接头长度不小于50cm.间隔2D后，利用电梯深基坑开挖作为降水的强排水点，开挖深度不低于-2.00米。
满足5台大口径污水泵配套水管为宜。
开挖时四周放坡1:
1。
管控要点：
此阶段重点是降水，降水前要提前准备好具有良好的降水操作平台，降水设备有备用，操作人员24小时值班，专人负责。
5.3第三阶段
透水层部位止水幕墙导墙开挖，依照重新的放样，先从强排水点位置开始进行，开挖、侧标高、清理、绑扎钢筋，支模依次进行，视情况浇筑砼。
管控要点：
•强降水效果与否直接影响到导墙开挖和后期诸多工序施工。
•导墙开挖槽首先要和降水池挖通，因为导墙高度完全处在高潮水位一下，开挖槽完成一段后，后续工序立即跟上，避免时间一长，海水渗透力加大。
•整个项目受潮汐变化影响，进度计划完全要按照潮汐表来确定，利用好低潮位有效施工时间。
5.4第四阶段
此阶段施工难度相对较大，桩间土方清理采用60型挖掘机，人工清理，因为此范围为水下施工，强降水措施一定得力，专人负责。
钢筋网片提前绑扎成型，砼浇筑时重叠500放置，以增加砼抗浮强度。
砼浇筑从一侧开始将未排出的水压向集水坑，底板封闭采用C20P6砼，厚度20cm/。
管控要点：
此段难度还是在于降水效果，清理土方首先要从降水池子开始，预留一条水路，清楚一段工作面后，后续工序及时穿插跟进，最后交圈封闭。
待砼终凝后，桩头清理及时跟上，电梯井以外部分找平-防水-保护层-砖胎模-砼垫层也要及时跟进，以增加防水底板抗浮能力。
5.5第五坑中坑施工
1、坑中坑开挖首先确定位置，按照电梯基坑外围尺寸再每边增加1m,适当放坡（结合一期经验，冲击桩成桩时已经将周围砂石土挤压密实，不存在塌方情况），先挖一侧，另一侧降水。
深度开挖至-3.9m为宜，待一侧挖成再将降水设备移到另外一侧，直至全部挖成。
2、•铁沉箱加工制作：
（具体见附图）
•专用卡环加工制作：
（具体见附图）
•16T吊车随时待命
•桩头清理视情况随时清理
管控要点：
该阶段土方开挖难度特别大，需要连续作业，降水开挖交替进行，中间禁止停顿。
过程当中测量工作必须到位，如果桩头较规则，可不考虑清理桩头事宜，利用低潮有利时机优先考虑沉箱安装。
5.6第六阶段（沉箱安装）
继续加强强降水，尽可能的将桩头清理到最低限度，安装卡环及止水垫圈，吊车辅助安装沉箱，螺栓固定，排除箱内积水、箱底砼封闭。
管控要点：
首先将桩头相关位置、偏移量搞清楚，定位测量，然后将桩头现状放样到沉箱底部，按照原样直径加大10cm，将放样内部铁板割掉。
卡环采用4等分，铰链连接，紧固螺栓要加长10cm,以便连接。
橡胶止水圈用扎丝临时固定，沉箱安装到位后，复核位置是否正确。
降水工作要连续进行。
5.7第七阶段
沉箱内进行放线定位，钢筋绑扎可在其他地方成品绑扎，用吊车吊装就位可以节约时间，提前穿插其他的施工程序，然后内模板安装到位，利用桩中钢筋将模板固定牢靠，避免模板上浮。
浇筑砼至底板底坪位置设置止水钢板。
待砼强度增长到70%左右，拆掉沉箱外皮钢板，放坡位置C20砼封闭和其他位置止水底板交圈封闭。
然后基坑和其他位置承台及底板交接、整体浇筑砼底板上表面。
七、抗浮计算
1、深基坑总浮力：
A×B×H=9×8×3.12米=224.64m3×1.1=247.104t
基坑砼总重量：
（6.5m+6.5m+4m）×1.5m×3.42×2.5t=218.025t
（2m+1.35m）×2.1m×1.5m×2.5t=26.38t
2m×3.12m×0.2m×2.5t=3.12t
17m×3.12m×1m×2.5t=132.6t
（218.025+26.38t+3.12t+132.6t）>247.104t深基坑施工满足抗浮要求
2、防水底板总浮力：
（按持续降水条件下透水率50%，抗浮能力1m计算）A×B×H=41.7m×22m×1m×1.1t=1009t-247t=762t
底板砼总重量：
A×B×H=38.7m×19m×0.3m×2.5t=736t
砖胎模+回填土（综合比重取1.5t）80.6m2×1.25m×1.5t×4=302.2t
（302.2t+736t）>762t.止水底板施工满足抗浮要求
3、底板m2浮力：
762t÷773m2=0.9857t
底板配筋Φ8@200：
4×50.27mm2×360÷1000÷10=7.2t
满足最小配筋率要求
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