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。
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