精品沉淀池项目施工设计.docx
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精品沉淀池项目施工设计
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1 编制依据
1.1法律法规
1）《中华人民共和国建筑法》（施行日期：
1998年3月1日）；
2）《中华人民共和国安全生产法》（施行日期：
2002年11月1日）；
3）《建设工程质量管理条例》（施行日期：
2000年1月30日）；
4）《建设工程安全生产管理条例》（自2004年2月1日起施行）；
5）住房和城乡建设部关于印发《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》的通知（建质[2009]87号）（发布日期：
2009年05月13日，实施日期：
2009年05月13日）；
6）关于印发《河北省危险性较大建设工程安全专项施工方案编制及专家论证审查办法》的通知（冀建法〔2007〕209号）（自2007年5月15日起施行）。
1.2勘察设计文件
1）《棒材一次铁皮沉淀池混凝土结构施工图》（中冶京诚工程技术有限公司，图号：
073.40C14010J006，2010年7月）
2）《高强度棒材项目一次铁皮沉淀池工程详勘阶段岩土工程勘察报告》（河北新烨工程技术有限公司，图号:
92.28W，2010年7月）
3）宣钢高强度棒材技术改造工程一次沉淀池支护工程招标文件，2010年8月
1.3规范、规程
2）《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99
12）《建筑与市政降水工程技术规范》JGJ/T111-98
13）《建筑变形测量规范》JGJ8-2007
21）《建筑施工安全检查标准》JGJ59-99
25）《岩土锚杆（索）技术规程》CECS22:
2005
26）其他相关行业与地方标准
1.4计算软件
理正《深基坑支护结构设计软件》6.0版
理正《降水沉降分析软件》5.11版
1.5设计原则
本工程施工组织设计方案是根据项目有关设计图纸及国家现行有关设计、施工规范、规程、行业标准，并经现场实地踏勘、调查、调研，在充分考虑施工现场周围建筑环境情况下，进行设计和编制的，设计原则为：
安全适用、经济合理、确保质量、保护环境。
本工程基坑支护与降水设计使用年限为0.5年。
2工程概况
2.1基本情况
1）工程名称：
宣钢轧钢系统工程高强度棒材技术改造工程一次沉淀池深基坑支护工程
2）工程地点：
张家口市宣化区工业街北侧，宣钢东厂区
3）建设单位：
宣化钢铁集团有限责任公司
4）设计单位：
中冶京诚工程技术有限公司
5）勘察单位：
河北新烨工程技术有限公司
2.2工程特征
根据中冶京诚工程技术有限公司设计的《一沉池基坑土方开挖图》（附图2），场地±0.000整平标高对应绝对高程608.500米。
拟建一次铁皮沉淀池基础底面长58.1米，宽23.2米，埋深-12.6米、-17.1米。
基底压力200kPa，地基持力层为
、
层粉土。
由于种种原因，基坑北侧（距基坑最近处5m左右）的土方不能进行降方，标高在617m左右，其余部位已降方至高程608.50m（场地±0.00）。
2.3基坑周边环境
经过现场踏勘与资料搜集，基坑周边建筑环境条件复杂。
基坑北侧为8.5m左右的高土方，其上有少量待迁居民平房；基坑南侧18m左右为在建二棒材主电室；东、西两侧7.0m暂无建筑项目。
基坑开挖范围内无地下设施。
场地周围建筑环境详细情况见附图1《基坑周围建筑环境平面图》所示。
2.4工程地质与水文地质条件
2.4.1地貌单元与地层岩性
根据河北新烨工程技术有限公司提供的《宣钢轧钢系统技术改造高强度棒材项目一次铁皮沉淀池工程详勘阶段岩土工程勘察报告》，拟建场地地貌单元属于山前倾斜平原，地面标高变化在616.01m—616.81m,最大高差0.8m。
场地分布的地层有：
新近人工土层（Qml）和第四系全新统冲、洪积层（Q4al+pl），各地层特征分述如下：
第四系全新统冲、洪积层（Q4al+pl）：
粉土②：
褐黄色，呈很湿—饱和,稍密—中密状。
砂质含量较高，含云母及大量角砾、碎石，摇震后反应中等，韧性较低，无光泽反应，干强度较低。
本层局部相变为粉质粘土,局部有角砾、粗砂透镜体分布。
厚度一般在5.5—12.6米左右，层底标高在600.01米左右。
该层由于长期受水浸泡，强度较低。
地基承载力特征值130kPa，压缩模量5.81MPa。
角砾②1：
杂色，主要成分火山岩碎块，棱角状,占55%--60%左右，粒径10—20mm,充填物粗砾砂。
湿--饱和，中密—稍密状。
呈透镜体分布。
地基承载力特征值200kPa，压缩模量18.0MPa。
粗砾砂②2：
杂色，呈湿--饱和，稍密—中密状。
分布较不均匀，呈透镜体分布。
粉土③：
褐黄色，呈饱和,稍密—中密状。
砂质含量较高，含云母及少量角砾，摇震后反应中等，韧性较低，无光泽反应，干强度较低。
本层局部相变为粉质粘土。
该层局部有角砾、碎石、砾砂透镜体分布。
厚度一般在15—20米左右。
层底标高在581米之左右。
地基承载力特征值210kPa，压缩模量6.5MPa。
角砾③1：
杂色，主要成分火山岩碎块，棱角状,占55%--60%左右，粒径10—20mm,充填物粗砂、砾砂。
饱和，中密--密实状。
呈透镜体分布。
地基承载力特征值220kPa，压缩模量20.0MPa。
粉土④：
褐黄色，呈饱和,稍密—中密状。
砂质含量较高，含云母及少量角砾，摇震后反应中等，韧性较低，无光泽反应，干强度较低。
本层局部相变为粉质粘土。
地基承载力特征值250kPa，压缩模量7.5MPa。
角砾④1：
杂色，主要成分火山岩碎块，棱角状,占55%--60%左右，粒径10—20mm,充填物粗砂、砾砂。
饱和，中密--密实状。
呈透镜体分布。
有关边坡土体稳定性的计算参数建议值为：
、
粉土层天然重度为19.6kN/m3，内摩擦角标准值为16.5°，粘聚力20kPa；角砾、碎石层天然重度为21.0kN/m3，内摩擦角标准值为42°。
场地工程勘察的钻孔数量、室内试验工作量远不满足《岩土工程勘察规范》困难，建议宣钢委托相关勘察单位进行补充勘察，以满足规范相关条文要求。
本次设计，综合考虑一沉池场地及南侧二棒材主厂房场地的勘察室内试验成果，
、
粉土层天然重度取为19.6kN/m3，内摩擦角标准值取为20.0°，粘聚力标准值取30kPa，基坑开挖前期取部分土样进行室内试验，核实所选取的力学参数。
场地标准冻结深度为1.40m。
2.4.2水文地质条件
勘探深度范围，地下水在地表下7.2-7.6米左右,相当于绝对标高为608.59-608.81米之间。
地下水的类型为孔隙潜水,主要含水层为粉土②层,年降雨量和年蒸发量对地下水影响较大,地下水的补给对地下水的水位影响很大,地下水的补给主要是大气降水,地下水的排泄主要是地下径流,径流方向为东北至西南，补给洋河。
近3—5年地下水位变化趋于平缓,年地下水变化幅度在0.5米左右。
含水层渗透系数k建议值为：
粉土：
k=0.1m/d（本设计取0.5m/d）；
角砾、碎石层：
k=70m/d（本设计将其并入粉土层中）
2.5工程目标
工期目标：
严格按照业主要求的工期完成本工程基坑支护与基坑降水工程施工任务。
质量目标：
确保工程质量合格，达到设计图纸、现行有关技术规范、规程及施工验收规范标准。
安全目标：
施工过程中无伤亡事故，基坑支护体系及降水系统安全可靠，后续工程顺利施工。
文明施工：
各工序施工应达到工完场清，不影响文明工地的目标实现。
消防保卫：
遵守施工现场消防、保卫管理规定，不发生火灾，不出现偷盗、丢失及施工成品破坏现象。
3方案设计概述
3.1基坑侧壁安全等级
根据中冶京诚工程技术有限公司设计的《棒材一次铁皮沉淀池混凝土结构施工图》，场地±0.000整平标高对应绝对高程608.500米。
拟建一次铁皮沉淀池基础底面埋深-12.6米、-17.1米。
场地地面除北侧外，现已整平至高程608.50m。
相应基坑开挖深度：
左侧基坑（A区）为12.6m，右侧基坑（B区）为17.1m，北侧东部有约8.5m的高土方，该部位相当于基坑深度25.6m。
根据《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99相关规定，基坑侧壁安全等级为一级，重要性系数为1.10。
3.2支护结构选型与降水方案
根据本场地工程地质条件与水文地质条件、基础类型、基坑开挖深度、降排水条件、周边环境、基坑工程侧壁安全等级等综合考虑。
按照《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）第3.3.1条支护结构选型表（表3.3.1）及《建筑边坡工程着“安全可靠、经济合理、技术可行、因地制宜、施工便利”的设计原则，确定了本工程基坑支护结构选型及降水方案。
支护结构采用排桩+锚索+内撑联合支护方案；高土方边坡采用土钉墙加固；降水采用管井配合坑内集水明排。
地表设置周圈截水沟。
4基坑支护结构设计与施工
4.1支护结构设计
4.1.1设计条件
根据施工现场的具体情况、本场地工程地质条件、周围建筑环境及业主对施工场地的具体布置要求情况，本工程的支护结构设计是以北侧8.5m高土方，其余部位以±0.00标高为基准，西区开挖深度为12.6m，东区北侧开挖深度相当于25.6m，东区东侧、南侧开挖深度17.1m；东西两区之间存在过渡段，过度段高差4.5m，坡比为1:
1。
地下水位降至基坑底以下1.00m。
基坑南侧、东侧为运输通道，按距坑4m、宽4m范围，按超载150kPa考虑，其余周边地面超载简化为均布荷载，均布荷载取值为15kPa。
槽底周边不预留工作面，排桩作为建筑外模使用。
4.1.2基坑支护设计
按开挖深度将基坑整体划分为一区、二区和三区。
三区和一、二区过渡段采用1:
1放坡，北侧高土方按75°放坡，采用土钉墙加固。
1）北侧高土方边坡坡高8.5米，采用土钉支护。
土钉采用φ20钢筋，顶层土钉设置在+7.0m标高，钉长6m；下层土钉设置在+1.0m标高，钉长8.0m。
坡面挂直径8mm，间距150mm×150mm的钢筋网，喷100mm厚C25混凝土。
详见附图3《土钉及喷护结构施工图》。
2）一区:
开挖深度为17.1m。
采用排桩+锚索+内撑挡墙支护，其中南侧-15.4处设置为H型钢内支撑，桩间采用挂网喷射混凝土处理。
排桩形式为钻孔灌注桩，混凝土强度等级C25，桩径1000mm，桩心距1200mm，桩长为25.5米，钢筋笼长25.5米。
主筋为12、20、28φ20，均匀布筋。
箍筋桩顶设置一道钢筋混凝土冠梁，断面尺寸为1200×800m，混凝土强度等级均为锚索共四道，水平间距均为1.20m，南侧锚长18m，东侧锚长25m：
南侧锚索锁定位置标高为-0.5m、-6.0m、-10.0m、-13.0m，入射角12～15°，长度18m，采用1860级3s15.2钢绞线，孔内注P.042.5水泥浆，达到强度后锁定在冠梁和25B工字钢梁上；-15.4m处设400H型钢内撑，水平间距3m，按6m一段分段开挖，分段支撑。
东侧锚索锁定位置标高为-0.5m、-5.0m、-10.0m、-13.5m，入射角12～15°，长度25m，采用1860级3～4束s15.2钢绞线，孔内注P.042.5水泥浆，达到强度后锁定在冠梁和25B工字钢上。
详见附图1、2、4。
3）二区：
开挖深度为17.1米，采用排桩+锚索+内撑挡墙支护，在-15.4处设置为H型钢内支撑，桩间采用挂网喷射混凝土处理。
8.5m高土方边坡采用土钉墙加固。
排桩形式为钻孔灌注桩，混凝土强度等级C25，桩径1000mm，桩心距1200mm，桩顶设置一道钢筋混凝土冠梁，断面尺寸为1200×800m，混凝土强度等级均为锚索共五道，水平间距均为1.20m，锚长30m：
锚索锁定位置标高为-0.5m、-5.0m、-8.0m、-10.5、-13.0m，入射角12～15°，长度30m，采用1860级3～5束s15.2钢绞线，孔内注P.042.5水泥浆，达到强度后锁定在冠梁和25B工字钢梁上；-15.4m处设400H型钢内撑，水平间距3m，按6m一段分段开挖，分段支撑。
详见附图1、2、4。
4）三区：
开挖深度为12.6米，采用排桩+锚索挡墙支护，桩间采用挂网喷射混凝土处理。
排桩形式为钻孔灌注桩，混凝土强度等级C25，桩径1000mm，桩心距1200mm，桩顶设置一道钢筋混凝土冠梁，断面尺寸为1200×800m，混凝土强度等级均为锚索共二道（出土车道处仅在-5.5m处设一道锚索），南侧水平间距为1.20m，锚长18m；西侧、北侧水平间距为2.40m，锚长25m：
锚索锁定位置标高为-5.0m、-9.0m，入射角12～15°，长度18、25m，采用1860级3～4束s15.2钢绞线，孔内注P.042.5水泥浆，达到强度后锁定25B工字钢梁上。
详见附图1、2、4。
有关详细计算结果见计算书：
4.2支护结构施工
4.2.1支护桩施工
4.2.1.1支护桩工作量
本工程设计支护桩桩数、桩径等参数见表4-1所示。
表4-1护坡桩技术参数（详见施工图2011-XHGT-YCC-2）
分区
桩径
桩数（根）
桩孔深（m）
嵌固深度
笼长（m）
桩中心距（m）
笼径
配筋
砼强度
一区
Φ1000
56
25.5
8.4
25.5
1.20
Φ900
12、20、28φ20
C25
二区
Φ1000
39
35
17.9
35
1.20
Φ900
17、29φ25
C25
三区
Φ1000
39
18
5.4
18
1.20
Φ900
15φ20
C25
4.2.1.2施工机具的选择
关规定，本工程在成孔工艺、钻孔机具和钻进方法的选择上综合考虑了设计桩型、钻孔深度、土层情况、泥浆排放及处理等条件，确定以旋挖灌注桩施工工艺。
成孔机具采用旋挖钻机。
4.2.1.3施工工艺流程
土方开挖至支护桩桩顶设计标高时，再进行支护桩成孔作业。
本工程钻机作业工作面标高为±0.00=608.50m。
有关支护桩的施工工艺见下图。
机械设备投入旋挖钻机2台，配备泥浆泵，16~25T汽车吊2台等设备。
4.2.1.3-1.机械就位
施工场地平整处理，保证旋挖钻机底座场地应平整、夯实，避免在钻进过程中钻机产生沉陷。
桩位确定后，利用十字线放出四个控制桩位，并以四个控制桩为基准进行埋设护筒。
旋挖钻机在埋设护筒时，应由人工进行辅助配合，护筒埋设利用旋挖机的钻斗挤压作用做相应的调整。
4.2.1.3-2.泥浆调制
因钻机施工中泥浆可以防止孔壁坍塌、抑制地下水、悬浮钻渣等作用，为此泥浆是保证孔壁稳定的重要因素。
泥浆相对密度：
1.02－1.10，粘度：
18－22s，砂率≤4％，泥皮厚度：
＜2mm，PH值：
大于7.
施工过程中随时检测清孔后灌注砼时泥浆的各项性能指标，确保泥浆对孔壁的撑护作用，避免发生施工事故。
4.2.1.3-3.钻孔施工
旋挖钻机采用筒式钻斗。
钻机就位后，调整钻杆垂直度，注入调制好的泥浆，然后进行钻孔。
当钻头下降到预定深度后，旋转钻斗并施加压力，将土挤入钻斗内，仪表自动显示筒满时，钻斗底部关闭，提升钻斗将土卸于堆放地点。
钻机施工过程中保证泥浆面始终不得低于护筒底部，保证孔壁稳定性。
通过钻斗的旋转、削土、提升、卸土和泥浆撑护孔壁，反复循环直至成孔。
4.2.1.3-5.控制钻斗钻进、提升速度
（1）旋挖钻机钻机过程中应严格控制钻进速度，避免钻进尺度较大，造成埋钻事故。
（2）若钻机升降钻斗时速度过快，钻斗外壁和孔壁之间的泥浆冲刷孔壁，再加上钻斗下部产生较大负压作用，造成孔壁颈缩、坍塌现象。
所以钻斗提升时应严格控制其速度，经现场实践得知，钻斗升降速度保持在0.75－0.80m/s.当钻斗粉砂层或亚砂土层时，其升降速度应更加缓慢。
4.2.1.4施工质量管理及技术保证措施
4.2.1.4.1施工质量管理
1）认真贯彻“质量第一”的方针，强化职工的质量意识，使提高工程质量成为全体职工的自觉行动，以人的工作质量促工序质量、促工程质量；
2）“以预防为主”，把对工程质量的事后检查把关，转向对质量的事前控制、事中控制；从对施工质量的检查，转向对工作质量的检查，对工序质量的检查，对施工中间质量的检查。
3）切实抓好施工准备阶段的质量控制，原材料（钢筋、商混）必须出具合格证和经过质量复检后方可进入施工工地，其原材料由材料管理员负责检查验收，建立管理台帐，进行收、发、储、运等各环节的管理，严禁避免混料和将不合格的原材料使用到工程上。
4）加强现场技术管理，搞好施工过程的质量控制，全面控制施工过程，重点控制工序质量。
其具体措施是：
工序交接有检查；质量预控有对策；施工项目有方案；技术措施有交底；配制材料有试验；隐蔽工程有验收；计量器具效正有复核；质量处理有复查；成品保护有措施；行使质控有否决（如发现质量异常、隐蔽未经验收、擅自代换或使用不合格材料、质量问题未处理、无证上岗的操作人员等，均应对质量予以否决）；质量文件有挡案（凡与质量有关的技术文件，都要编目建挡）。
5）建立由项目经理领导，技术负责人中间控制，质检员基层检查的三级管理系统，纵向从项目经理到生产班组，横向与政府质检部门、公司质检部门及业主质检部门共同形成一个工程质量管理网络。
4.2.1.4.2技术保证措施
1、成孔过程中，必须按有关规范之中的有关规定进行填写成桩施工记录，当在钻进过程中出现孔斜或塌孔事故时，尚应注明原因及处理措施；
2、每一根桩的孔位、孔径、孔深、垂直度应及时检查。
其成孔质量的容许偏差值应符合表4-2中的规定。
表4-2成孔质量容许偏差表
灌注桩
的类别
和检查方法
桩位定位
容许误差
（mm）
桩径容许偏差（mm）
垂直度
容许偏差
（%）
孔深容
许偏差
（mm）
钻孔灌注桩
50
≤-50
0.5
不小于设计桩长
检查方法
测距仪、钢尺
钢尺
J2经纬仪
钻具测量，钢尺校检。
3、排桩宜采取隔桩施工，并应在灌注混凝土24h后进行邻桩成孔施工。
4、钻进过程中，当遇到卡钻、钻机摇晃、偏斜或发生异常声响时，应立即停钻，查明原因，采取相应措施后方可继续作业。
5、根据桩身混凝土的设计强度等级，应通过试验确定混凝土配合比；混凝土坍落度宜为180～220mm；粗骨料采用卵石或碎石，最大粒径不宜大于30mm；可掺加粉煤灰或外加剂。
6、桩身混凝土应连续进行。
4.2.1.5钢筋笼制作与吊放
钢筋笼制作应严格按设计图纸的要求制作，允许偏差见表4-3所示。
表4-3钢筋笼制作允许偏差一览表
项目
允许偏差（mm）
主筋间距
±10
箍筋间距或螺旋筋螺距
±20
钢筋笼直径
±10
钢筋笼长度
±50
钢筋笼的制作应符合下列要求：
（1）钢筋连接采用对焊或电弧焊（单面焊10d，双面焊5d）；
（2）主筋在钢筋笼制作平台上要摆放平直，钢筋搭接接头在同一平面不得超过50%；
（3）加劲筋设在主筋的内侧，每隔2.00m增设一道，按钢筋笼直径推算加劲筋的外径，圆闭合处搭接焊，加劲筋与主筋垂直，主筋等分加劲筋；
（4）笼体的箍筋为螺旋缠绕；
（5）钢筋笼主筋保护层允许偏差为±20mm。
4）吊放钢筋笼
（1）钢筋笼吊放过程中不应发生变形，并应采取加固措施；
（2）吊放前应进行垂直校正；
（3）吊放时应对准孔位轻放、慢放，防止倾斜、弯折或碰撞孔壁；
（4）钢筋笼就位后，顶面和低面标高误差不应大于50mm；
4.2.1.6混凝土制备与灌注
1）本工程采用商品混凝土,混凝土强度C25。
3）混凝土的坍落度为18-22cm。
4）桩顶混凝土灌注标高应超过桩顶设计标高0.50m。
4.2.1.7桩身质量检测
1）采用低应变动测法检测桩身完整性，检测数量不少于总桩数的10%。
2）当根据低应变动测法判定的桩身缺陷可能影响桩的水平承载力时，应采用钻芯法补充检测，检测数量不宜少于总桩数的2％，且不得少于3根。
4.2.2排桩的桩间土防护
采用挂钢板网喷射混凝土护面、砖砌等防护方法，对局部桩间有可能渗水时，在护面设泄水孔。
如坍塌较严重，则随着基坑的开挖，及时在排桩后侧采用木板或模板支挡，然后采用C20混凝土填实。
土方开挖应分区、分段作业，开挖后及时进行桩间土的支护，尽量减少暴露时间。
4.2.3锚杆施工
4.2.3.1锚杆材料与强度等级
锚杆材料为预应力钢绞线，锚固体采用水泥浆，其强度等级为M30。
锚杆技术参数见表4-4所示。
表4-4预应力锚索技术参数（见施工图）
位置
（m）
标高
孔径（mm）
锚长
锚固段
倾角
（度）
间距（m）
配筋
腰梁
N设计
荷载
锁定
荷载
二区
-0.5
150
30
15.0
15+2
1.2
3s15.2
2-25B工
512
250
-5.0
150
30
18.5
15+2
1.2
4s15.2
2-25B工
669
360
-8.0
150
30
20.0
15+2
1.2
4s15.2
2-25B工
669
360
-10.5
150
30
21.5
15+2
1.2
4s15.2
2-25B工
669
400
-13.0
150
30
23.0
15+2
1.2
5s15.2
2-25B工
669
400
-15.4
HW492*465
H钢内撑
一区
东侧
-0.5
150
25
12.0
15+2
1.2
3s15.2
2-25B工
451
250
-5.0
150
25
14.0
15+2
1.2
3s15.2
2-25B工
528
300
-10.0
150
25
15.0
15+2
1.2
4s15.2
2-25B工
565
350
-13.5
150
25
17.0
15+2
1.2
4s15.2
2-25B工
640
400
一区
南侧
-0.5
150
18
5.0
15+2
1.2
3s15.2
2-25B工
188
120
-5.5
150
18
7.0
15+2
1.2
3s15.2
2-25B工
264
150
-9.5
150
18
8.0
15+2
1.2
3s15.2
2-25B工
301
200
-125
150
20
12.0
15+2
1.2
3s15.2
2-25B工
377
250
-15.4
HW492*465
H钢内撑
三区
南侧
-0.5
150
18
7.5
15+2
1.2
3s15.2
2-25B工
280
150
-6.5
150
18
11.0
15+2
1.2
3s15.2
2-25B工
414
250
-9.5
150
18
11.5
15+2
1.2
3s15.2
2-25B工
432
280
三区
西、北侧
-5.0
150
25
17.5
15+2
2.4
4s15.2
2-25B工
657
300
-9.0
150
25
18.5
15+2
2.4
4s15.2
2-25B工
681
300
4.2.3.2锚杆施工要求
施工工艺流程：
钻机就位—钻孔—插入锚索—做堵头—压浆、二次压浆—安装腰梁—张拉—锁定。
1）锚杆钻孔水
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