基坑边坡渗水流沙处理方案.docx
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基坑边坡渗水流沙处理方案
基坑边坡渗水、流沙应急方案
编制:
审核:
审批:
一、编制依据
1.1设计文件
1、《岩土工程勘察报告》
2、本工程相关图纸。
1.2国家相关规程规范
《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012);
《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002);
《建筑基坑工程监测技术规范》(GB50497-2009)
《建筑机械使用安全技术规程》(JGJ33-2012);
《建筑与市政降水工程技术规范》(JGJ/T111-98)。
二、工程概况及工程水文地质条件
2.1工程概况
2.1.1参建单位概况
建设单位:
勘察单位:
设计单位:
监理单位:
施工单位:
2.1.2工程基本概况
拟建工程场地位于石嘴山市大武口区。
坐落在世纪大道西侧,北与金晶路相邻,总建筑面积约为150000平方米,本工程±0.00相当于绝对高程1101.000m。
经调查,场区原为连片鱼塘。
经填方平整后,整个场地地形较平坦。
本工程±0.00m为1101.0m,成形工段场地基本平整,场地标高接近±0.00,熔化工段场地起伏较大,自然地面标高约为-0.5m。
熔化工段垫层底标高为-11.76m,基坑开挖深度为10.70m,基坑安全等级为二级。
配料车间垫层底标高为-7.15m,基坑深度为6.25m设计,基坑安全等级为三级。
根据目前图纸提供情况,已确定熔化工段边坡采用联合支护方式,-11.76m~-6.76m采用1:
0.5土钉墙支护,-6.76m~-0.5m采用1:
1自然放坡;配料车间-7.15m~-5.15m采用1:
1.25自然放坡,上部采用1:
1自然放坡。
2.2工程地质条件
2.2.1场地地形概况
勘探点地面高程1099.54~1101.43m,最大高差1.89m。
地貌单元隶属贺兰山东麓冲洪积平原。
拟建场区大地构造位置处于祁吕贺山字型构造脊柱复合部位。
场区及周围没有发现大的区域性断裂构造,第四系沉积地层厚度巨大,以砂土为主,地质条件稳定。
拟建场地地表有植被发育,熔化成形工段场地不平整,高差较大,表层为新近回填的素填土,混有小卵石煤渣等。
场地周边无建筑物和地下管线,且场地较宽阔。
2.2.2气象环境
石嘴山属中温带干旱、半干旱大陆性高原气候区,气候干燥,雨量稀少,日照充分,蒸发强烈,风大沙多,夏热而短促,冬寒而漫长,冷热变化急剧,年温差、日温差较大。
统计近35年气象资料,石嘴山大武口地区,最高气温39℃,最低气温-23℃。
最大降雨量174mm,最大蒸发量2157mm,最大风速22m/s,西北风及偏西风为主导风,基本风压值0.65KN/m2,基本雪压值取0.1KN/m2。
土壤标准冻深1.04m,每年11月下旬开始冰冻,翌年3月解冻。
2.2.3地层土质概述
场区内除地表浅部分布有素填土外,其下为第四系湖积、冲洪积相地层。
各土层岩土工程性状自上而下分述如下(地层编号与剖面图一致):
素填土(Q4ml):
厚0.6~2.20m,平均1.22m;层底标高1098.38~1100.64m,平均1099.60m。
土黄色~黄绿色,以粉土为主,含黏土物质,混有少量草根,局部含煤渣。
干燥~稍湿,松散。
层内取Ⅱ级原状土样9件,做标准贯入试验87次,物理力学指标统计如下表:
统计值
指标
样本数n
最大值-最小值
平均值
标准差
σ
变异系数δ
修正系数γs
标准值φk
天然含水量W(%)
9
22.4-17.4
20.1
1.8
0.09
1.06
21.3
天然重度γ(kN/m3)
9
19.9-18.1
19.2
0.6
0.03
0.98
18.8
干燥重度γd(kN/m3)
9
16.3-15.0
15.5
0.4
0.03
0.98
15.2
天然孔隙比e0
9
0.756-0.608
0.694
0.05
0.09
1.06
0.74
压缩系数a1-2(Mpa-1)
9
0.28-0.09
0.20
/
/
/
/
压缩模量Es1-2(Mpa)
9
17.9-6.3
9.9
/
/
/
/
标贯修正击数N
87
14.0-2.0
4.5
2.1
0.46
0.92
4.1
堆积年代小于5年,土质很不均匀,建议挖除。
②粉质黏土(Q4al+l):
厚2.30~9.70m,平均5.13m。
层底埋深3.60~9.70m,平均6.18m;层底标高1091.23~1097.30m,平均1094.54m。
整个场区均有分布。
黄绿色,局部泛灰绿色。
夹粉土条带,局部增厚成层状或透镜状(
-1粉土,另述)。
含少量粉细砂。
湿~饱和,可塑。
层内取Ⅱ级原状土样69件,做标准贯入试验1240次,物理力学指标统计如下表:
统计值
指标
样本数n
最大值-最小值
平均值
标准差
σ
变异系数δ
修正系数γs
标准值φk
天然含水量W(%)
68
27.9-18.3
23.5
2.3
0.10
1.02
24.0
液限WL(%)
68
37.2-28.5
32.2
2.4
0.07
0.99
31.9
塑限WP(%)
68
23.8-16.9
20.4
1.7
0.08
1.02
20.2
天然重度γ(kN/m3)
68
20.0-17.6
19.1
0.6
0.03
0.99
18.3
干燥重度γd(kN/m3)
68
16.5-13.7
15.3
0.6
0.04
0.99
15.2
液性指数
IL
68
0.75-0.03
0.31
/
/
/
/
天然孔隙比
e0
68
0.868-0.610
0.741
0.07
0.09
1.02
0.756
压缩系数a1-2(Mpa-1)
68
0.44-0.08
0.22
/
/
/
/
压缩模量Es1-2(Mpa)
68
21.1-4.2
9.3
/
/
/
/
标贯修正击数N
1240
25.5-3.8
10.9
3.2
0.29
0.98
10.7
由原状土样孔隙比e0及液性指数IL查表确定承载力基本值ƒ0=260kPa,回归修正系数ψf=0.95,承载力特征值ƒak=247kPa;标贯统计结果确定承载力特征值ƒak=250kPa。
考虑土层不均匀因素,推荐其承载力特征值ƒak=180kPa。
-1粉土(Q4al+pl):
厚0.7~2.3m,平均1.23m。
层底埋深2.6~7.6m,平均5.0m。
夹于第
层粉质黏土层中,黄绿色及黄褐色,含粉质黏土条带。
摇振反应中等,无光泽反应,干强度、韧性低。
湿~饱和。
多呈中密状态。
层内取Ⅱ级原状土样11件,做标准贯入试验78次,物理力学指标统计如下表:
统计值
指标
样本数n
最大值-最小值
平均值
标准差
σ
变异系数δ
修正系数γs
标准值φk
天然含水量W(%)
11
24.8-19.5
22.8
1.9
0.08
1.04
23.7
液限WL(%)
11
28.7-23.6
26.1
1.4
0.05
0.97
25.3
塑限WP(%)
11
20.7-16.4
18.1
1.3
0.07
1.04
18.8
天然重度γ(kN/m3)
11
19.4-17.8
18.7
0.6
0.03
0.98
18.3
干燥重度γd(kN/m3)
11
16.2-14.6
15.5
0.6
0.04
0.98
15.2
天然孔隙比e0
11
0.812-0.631
0.704
0.05
0.07
1.04
0.732
压缩系数a1-2(Mpa-1)
11
0.28-0.13
0.18
/
/
/
/
压缩模量Es1-2(Mpa)
11
13.5-6.1
10.2
/
/
/
/
标贯修正击数N
78
19.1-4.8
11.7
3.0
0.26
0.95
11.1
由原状土样孔隙比e0及含水量W确定承载力基本值ƒ0=220kPa,回归修正系数ψf=0.93,承载力特征值ƒak=205kPa;标贯统计结果确定承载力特征值ƒak=180kPa。
综合推荐其承载力特征值ƒak=180kPa。
③细砂(Q4al+pl):
厚0.6~5.0m,平均2.73m。
层底埋深6.9~11.0m,平均8.87m;层顶标高1093.08~1097.18m,平均1094.57m。
灰绿色~黄褐色,以细砂为主,含小砾,局部夹砾石薄层及透镜体,夹粉土及粉质黏土条带。
主要矿物成分以石英、长石为主,含云母及暗色矿物。
饱和,多呈中密状态。
层内做标准贯入试验424次,将标贯修正击数分别进行统计,结果如下表:
样本数n
最大值max
最小值
min
平均值
φm
标准差
σ
变异系数
δ
修正系数
γs
标准值
φk
424
40.8
12.3
26.2
5.2
0.20
0.98
25.7
推荐地基土承载力特征值ƒak=220kPa
粉土(Q4al+pl):
层顶埋深6.9~11.0m,平均8.64m。
层顶标高1089.79~1095.0m,平均1092.08m。
黄褐色,含少量粉砂颗粒。
饱和。
无光泽反应。
呈中密状态。
层内做标准贯入试验682次,将标贯修正击数分别进行统计,结果如下表:
样本数
n
最大值
max
最小值
min
平均值
φm
标准差
σ
变异系数
δ
修正系数
γs
标准值
φk
682
31.5
11.5
18.0
3.0
0.17
0.99
17.8
推荐地基土承载力特征值ƒak=250kPa。
粉质黏土(Q4al+pl):
厚0.65~2.75m,平均2.09m。
为本次勘察底部控制地层。
黄褐色及灰绿色,含少量粉土颗粒。
可塑~硬塑。
无摇振反应。
切口光滑,具光泽。
干强度及韧性高。
层内做标准贯入试验21次,将标贯修正击数分别进行统计,结果如下表:
样本数
n
最大值
max
最小值
min
平均值
φm
标准差
σ
变异系数
δ
修正系数
γs
标准值
φk
21
26.6
18.2
22.1
2.0
0.09
0.97
21.4
推荐地基土承载力特征值ƒak=350kPa。
2.3水文地质条件
场地及周边无河流、水库、湖泊等地表水系,勘察期间正值丰水期,实测地下水位埋深1.44-3.33m,平均2.62m(即水位高程1098.10m)。
属潜水类型,受大气降水及地下水侧向补给,水位动态年变化幅度约1.0m。
石嘴山市大武口区地处宁夏干旱区(K>1.5),场地土层以粉质黏土为主,属弱透水层。
土的含水量W>20%,熔化工段和配料车间采用深基础,基础置于弱透水层的地下水中,根据《岩土工程勘察规范》(GB50021—2001)(2009年版)附录G之规定,判定场地环境类型为Ⅱ类。
三、边坡渗水原因分析及处理措施
3.1边坡渗水原因分析
本工程基坑降水方式采用井点降水,目前熔化工段周边共设降水井40口,间距为12m,熔化、成形工段之间降水井共设4口,间距20m,井深21-22m,截止至本方案编制之日,熔化工段已持续降水40天,成形工段未降水。
目前熔化工段周边降水井内水位保持在-21m~-22m,各井出水量均匀,无明显减小现象,基坑内观测井水位-14m~-18m。
因场地原为连片鱼塘,且开挖后发现地质状况较复杂,经分析,熔化工段边坡渗水主要为土层内富含水。
因局部含水层(细沙)被弱透水层及隔水层(粉质粘土、粘土层)隔离,水无法快速渗入降水井内,导致基坑开挖后局部出现渗水现象,且伴随流沙。
3.2边坡渗水、流沙处理措施
截止3.13日熔化工段基坑内渗水及流沙位置如下图:
3.2.1边坡渗水处理措施
结合当地经验及相关专家建议,根据本工程特点及现状,制定边坡渗水处理措施如下:
1、在局部水量较大的部位加设降水井。
2、因边坡渗水处持续时间较长,为防止坡脚长期浸泡冲刷导致边坡坍塌,在对坡脚进行修整后,采用沿坡脚位置垂直打入3m长钢管,根据现场情况,钢管间距取2m,锚固段长度2m,外露部分长度1m,钢管应刷防锈漆后使用。
在钢管上固定3m长竹串片(8#铁丝固定牢固)形成支挡结构,并在边坡及竹串片间填碎石作为反滤层,保证坡脚渗水能排入排水沟内且不造成泥土流失,沿钢管外侧设200x200排水沟坡度5‰,表面硬化避免渗水,在排水沟端部设500深集水坑。
具体做法如下图:
3、局部独立基础开挖后有少量渗水的,可先将水清除后,将槽底淤泥清理完毕,然后用设计指定地基换填材料拌干水泥,并及时分层回填夯实。
3.2边坡流沙处理措施
加强地质勘探和调查研究,在地层标高附近有粉砂层时,加大降水措施力度,做好预防工作;若开挖到砂层遇流砂时,应立即停止开挖,针对不同程度的流砂现象可采取下列措施。
3.2.1引流导流
开挖过程中发现流沙后应及时用沙袋及土工布封堵,然后距流沙处5m挖探沟引流,集水并及时排出,目前探沟位置如图所示
3.2.2尽快锚喷封闭
1、为防止渗水时连带的涌沙、涌水甚至坍塌,基坑开挖后,立即对开挖面封闭。
基坑开挖面出来后及时进行土钉墙施工,达到围护土体效果。
砂层存在坍塌可能时,可先绑扎钢筋网片并稍作喷护,边坡稳定后再打孔进行土钉施工,土钉的数量可根据现场情况适当增加,若土质不稳定,可局部增加一排土钉。
2、调整土方开挖分层厚度,由1.5m~2m调整为不超过1.5m。
当开挖到砂层时,可适当调整开挖高度为1m,依靠反压土阻挡对外侧砂层土体的涌动力,对开挖出的桩面及时采取防护措施。
3、现场配备沙袋、土工布等材料,如遇到桩间土急剧流失且水量较大的情况,立即使用沙袋和土工布进行封堵。
沙袋装适量砂有序堆垒在桩间土流失的部位填实,并用土工布封堵防止砂土流失。
3.2.3备用支护方案
若砂层厚度较大且持续渗水,土钉墙无法按方案施工、土钉深度不能满足要求时,应调整方案,采取放坡复合土钉墙支护,根据现场情况,可用微型钢管桩复合土钉墙作为备用方案。
微型钢管桩施工工艺如下:
1、施工工序与施工工艺
Ø施工机械:
成孔采用SH-30钻机或锚杆钻机。
Ø施工顺序:
首先开始进行微桩成孔施工,成孔验收合格后放入钢管,钢管直径为48mm,注入水泥浆。
Ø施工工艺:
场地平整→放桩位→钻机就位→钻进成孔→注浆→放入钢管。
2、微桩施工简述
Ø平整场地;根据设计要求放出基坑边线及定出桩位,安装钻机进行成孔作业。
Ø注浆钢管制作焊接:
根据设计图纸要求的深度进行下料,钢管连接处进行加强焊接。
本工程桩长为6m,可不考虑焊接。
Ø测量放线:
根据设计要求的间距、排距及设计提供的标高进行测量放线。
Ø孔距定位:
根据设计的孔洞直径、间距、排距使用筷子打入地下进行定位。
Ø微型桩定位:
本工艺采用干成孔方式钻孔,根据微型桩定位,在成孔位置上进行钻头准确定位,支撑脚腿下进行夯实后垫方木,确保其稳定。
Ø就位钻孔:
将螺旋钻机或SH-30安放在指定位置,安放水平,防止倾斜;将钻杆抬至钻机旁,启动钻机,慢慢钻进;每进深2m,需要接一次钻杆,直至得到设计有效深度。
Ø钻孔:
钻孔前按设计方案要求将钢管接长,搭接部位要用12钢筋加固帮接接焊,帮接长度不小于钢管直径的两倍,焊缝应饱满,并应检查钢管的垂直度,焊工必须有焊工证,施焊前应试焊;桩尖端部2米以下范围内钻出浆口,直径15mm,间距400mm,出浆孔呈梅花型交错布置。
Ø拌制水泥浆:
水泥浆采用专用机械进行拌制,水泥采用PSA32.5矿渣硅酸盐水泥,水灰比控制在0.5~0.55之间,把拌制的水泥浆放入钢制的1m*1m*1m灰槽内或地面储浆坑内,然后由注浆机注浆。
Ø成孔后放入钢管,钢管采用直径48mm的钢管。
钢管放入孔中要居中。
Ø注水泥浆:
注浆管需装设压力表,注浆压力为0.5Mpa,水灰比控制在0.5~0.55之间,注浆后暂不拔管,直至水泥浆从管外流出为止,拔出注浆管,密封钢管端部,加压数分钟,待水泥浆再次从钢管外流出为止。
水泥浆强度不小于M20。
3、微桩质量控制标准
Ø孔垂直度不能大于0.5%。
Ø实际注浆量与理论注浆量之比应大于0.9。
4、微桩质量事故处理预案
Ø孔壁坍塌要跟管钻进。
Ø注浆后要及时补浆直到凝固后空孔不大于300mm。
5、质量保证措施
项目
序号
检查项目
允许偏差或允许值
主控项目
1
孔深
±100mm
2
桩位
±50mm
一般项目
1
孔垂直度
不大于0.5%。
6、微型钢管桩安全控制措施:
Ø微型钢管桩施工之前,对每个班组进行技术交底和安全交底,使每个工人都牢固树立质量和安全意识。
Ø注浆时注浆管不得弯折缠绕,时刻注意压力表,以免压力过高管炸伤人。
Ø现场插拔注浆管人员配带防护眼睛,以免浆液溅入眼中。
Ø每根桩注浆结束后,注浆管要保持压力3分钟,等压力消散之后拔掉注浆管,这样既有利于注浆效果和保证桩身质量,也避免了压力过高造成安全事故。
Ø微型钢管桩施工完毕后,再进行该部位土钉墙施工。
7、复合土钉墙剖面图如下:
四、突发事件应急预防
为确保制定的安全施工管理及技术措施的有效实施和优化,由项目经理全面负责本工程的安全生产工作。
成立安全环保部,按照石嘴山市要求,按管理分项配置人员,负责项目安全生产的顺利实施。
公司总部还将派安全总监进驻现场,实行安全的垂直管理。
建立以项目经理为首,项目副经理、项目总工、安全总监、安全工程师、责任工程师/工长、班组长、生产工人组成的应急管理体系。
项目应急管理组织机构见下图。
在周边土压力是特大雨作用下,基坑围护结构可能发生破坏,或是在土方开挖时出现坍塌现象。
出现这种情况后将采用如下处理措施:
1)事故发生后,应立即报告应急抢险指挥部。
2)挖掘被掩埋伤员及时脱离危险区。
3)清除伤员口、鼻内泥块、凝血块、呕吐物等,将昏迷伤员舌头拉出,以防窒息。
4)进行简易包扎、止血或简易骨折固定。
5)对呼吸、心跳停止的伤员予以心脏复苏。
6)尽快与120急救中心取得联系,详细说明事故地点、严重程度,并派人到路口接应。
7)组织人员尽快解除重物压迫,减少伤员挤压综合症的发生,并将其转移至安全地方。
8)若有骨折时应及时用夹板等简易固定后立即送医院。
9)基坑加强排水措施;
10)加强支护,对边坡薄弱环节进行加固处理;
11)迅速运走坡边弃土、材料、机械设备等重物;
12)如遇坍塌,立即派抢险队抢险,在周围槽壁增加钢支撑,在坍塌处叠放沙袋,加钉木桩和型钢,控制槽壁变形,减少坍塌面。
13)尽快回填超挖土方或堆土反压。
14)调整分层开挖的高度,每层开挖后立即进行喷锚与支撑作业,封闭并加固基坑周边土体。