基坑开挖及护坡工程施工方案.docx
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基坑开挖及护坡工程施工方案
基坑开挖及护坡工程施工方案
1、工程概况
本工程为某宾馆地下建筑的基坑开挖工程。
该建筑由主楼和裙房组成，主楼东西长约72m，南北宽约42m，开挖深度12m（电梯井14m），裙房东西长约71m，南北宽约26m，开挖深度5.8m。
施工深度范围内，地层土质分布情况如下：
地面以下0～-3.5m为杂填土，局部有旧建筑基础；-3.5m～-8.1m主要为粉质粘土，其中在-4.5m左右有一层厚度0.5m～-1.00m的重粉质粘土层；-8.1m～-14.00m为细砂；-14.00m～-20.20m为卵石，卵石最大粒径5～7㎝；-20.20m～-27.6m为粉质粘土。
地下水有二层，第一层为滞水，在地面下-4.5m处，第二层为潜水，在地面下-10.30m处。
由于基坑设计标高在地下水位以下。
基坑坑东面、北面有建筑物，西面、南面临大街，无场地放坡，因此采用管井井点降水，钢筋混凝土灌注桩加锚杆护坡。
基坑土方、降水、护坡桩及锚杆统称基坑开挖及护坡工程，主要工程量如下表。
本工程的施工特点是：
地处繁华市区，交通与环保管制严格，施工场地窄小，工序多，工期要求急，施工中必须采取措施减少振动和噪声，安排好作业班次和工作面，白天打井、打桩，夜间挖运土方，各分项工程互创施工条件，抓好工序搭接和流水作业，确保d完成施工任务。
2、施工准备工作
⑴全面调查施工现场和锚杆深度范围内的地上、地下障碍物，制定排障计划和处理方案，并加以实施。
⑵根据建设单位提供的建筑红线、控制桩、水准点和施工图纸，进行测量放线工作。
基坑开挖范围内所有轴线桩、水准点都要引出机械施工活动区以外，并设置涂红白漆的钢筋支架加以保护。
⑶根据轴线桩、施工图纸，测放井位、桩位和基坑开挖线，并加以保护。
⑷施工用电和施工照明：
1根据机械配备型号和数量及钢筋加工、混凝土浇灌用电，经计算本工程高峰用电量为200kw，建设单位提供的316kVA变压器，符合施工用电容量要求。
2临时供电线路采用90㎜2橡皮电缆，并设置8个施工电闸箱供护坡和降水施工用电。
3在现场搭设4个4～6m的照明灯架，每个灯架安装镝灯2000kw。
工作面和坡道口安装碘钨灯活动灯架1～2个，供夜间施工照明用。
⑸施工用水：
在现场东西两侧，各设置1个50㎜的水源，供打井和护坡工程施工用水。
⑹在基坑南侧搭建临时办公室、休息用房约150㎡，工具棚20㎡，水泥棚㎡。
⑺根据施工方案和施工图纸进行机械设备和钢筋、水泥、砂石、钢绞线等材料的准备。
⑻办理交通、城建、市政、市容、环卫等有关手续，办理降水工程向市政雨水或污水管道的排放手续，准备弃土场，办理运土及渣土消纳手续。
3、施工平面布置
⑴出入口分别设在现场东南侧和西南角，运料、运土汽车可走循环线路。
⑵混凝土搅拌机及砂石料场设在裙房基坑范围内，但要避开护坡桩桩位线。
由于场地窄小，砂石、水泥、钢筋、钢绞线等原材料须按计划分期分批进场。
⑶钢筋加工场设在主楼基坑北侧，钢筋笼要分批加工，码放高度不得超过2层。
4、分项工程施工方法
4．1降水工程
1、降水方案的选择
本工程主楼降水目的是兼顾基坑开挖和护坡桩施工，降低水位标高要求降到护坡桩底标高，降水深度大，潜水存在于细砂和卵石层内，渗透系数和出水量也较大，又由于上层粉质粘土有滞水，因此，主楼采用管井加砂漏井点降水方案。
管井主要降低潜水水位，砂漏井主要将上层潜水渗漏至细砂层，再用管井抽走。
2、管井井点计算
⑴计算参数
基坑面积A=75×45=3375㎡，基坑深度H=12m
降水深度S=26.2-21.5=4.7m，含水层厚度h=26.2-16.3=9.9m
渗透系数K砂=10m/d，K卵石=117m/d，加权平均后K=65m/d。
降水井底在渗透系数很小的粉质粘土层内，故按潜水、完整井计算。
⑵基坑假半径：
X0=（A/π）1/2=（3375/π）1/2=32.78m
⑶抽水影响半径：
R=【（X0）2+2K×t×h/μ】1/2=【（33）2+2×65×6×9.9/0.23】1/2=186.18m
式中t——抽水稳定时间，取6d：
μ——给水系数，粉细砂0.15～0.20，卵石0.20～0.35，取0.23。
⑷基坑总涌水量：
Q=1.366×K×（2h－S）×S/（logR-logX0）=1.366×0.23×（2×9.9－4.7）×4.7/（log186.18-log32.78）=8370m3/d
⑸单井涌水量：
q=2πrhwK1/2/15=2×π×0.15×2.67×86400×（65/86400）1/2/15=398m3/d
式中hw——滤管进水长度，0.27h=0.27×9.9=2.67m
r——管井半径（m）
⑹管井数量：
N=Q/q×1.1=8370/398×1.1=23.1座，实际布置24座。
式中，1.1为增井系数，考虑降水井损坏、堵塞、效率降低等，井数增加10%。
⑺管井平面布置及井距：
管井布置在基坑四周，其中4座布置在裙房基坑内。
井距l=L/N=230m/24=9.58m，实际为9.6m，（锚杆间距的倍数，以防止被击穿）。
式中，L为基坑周边长度，m。
⑻管井竖向布置（井深）：
管井由地面开始打井，井深h1按下式计算：
h1=S1＋iL1＋h2=15＋0.10×37.5＋3=21.75m，实际23.00m。
式中S1——地面至桩底深度（m）
i——水力坡度，环形井点取10%
h2——管井沉淀高度，一般取2～3m；
L1——管井到基坑中线的距离（m）。
⑼计算结果校核：
以上井点计算公式及计算参数均为经验值，因此，有条件的工程应做现场抽水试验，本工程无条件做试验，但完成2～3座井后立即抽水，对渗透系数K、水力坡度i及单井涌水量q等进行校核。
⑽管井井点对环境的影响：
潜水含水层在地面下10.3m的细砂和卵石层内，该层土压缩模量较大，上面又有约5m厚的粉质粘土，形成硬壳顶托层，故降水引起的沉降量可忽略不计。
3、管井井点施工
⑴管井的构造：
管井采用300mm（内径）无砂混凝土砾石管（全部为滤管），井孔直径600mm，井管与井孔之间填2～6mm滤料，井深23m，井距9.6m，共布置降水井24座，如图。
⑵管井成孔（井）：
采用CZ22钻机冲击成孔（井），如噪音、振动大扰民时，也可采用XF-3泵吸反循环钻机，钻机性能见表，可利用地层的粘性土，自造泥浆护壁。
钻孔（井）前要挖好泥浆池，冲击钻采用掏渣筒掏渣，泥浆少而稠，泥浆池深度在1.00m以内，反循环钻机靠泵吸泥浆循环排渣，泥浆多，泥浆池深度1.5～2.0m，并配备泥浆罐车随时将多余泥浆运走。
⑶下井管：
用钻机的卷扬装置，采用井托法逐节吊放，井管连接采用竹片用16号铅丝绑紧。
要保持井管顺直，在井孔内居中。
⑷填滤料：
从井管周围均匀填滤料，防止将井管挤偏，，洗井后要补填滤料，井顶2.00m用粘性土封口。
⑸洗井：
采用9～12m3空压机气举冲冼法，将由气管和排渣管组成的洗井器放入井底，关闭排渣管，用高压气激荡沉渣和井壁，再开启排渣管将水渣混合物吹出，这一过程自下而上反复进行，直至洗出清水，井内水位接近周围地下水位为止。
⑹地面排水管：
布置在基坑顶周边，由φ300mm钢管排水总管和沉淀池组成。
抽出的地下水经排水总管及沉淀池再排入市政雨或污水管道内。
⑺抽水：
采用扬程25m，出水量20t/h，QS系列潜水电泵，性能如下表。
置泵标高16.00m，引水管采用50mm胶管或钢管，一般情况下，群井抽水6～7d后水位显著下降，10d后稳定到设计水位标高，此时水泵出水量显著减少，为起始出水量的50%左右，可换用小流量水泵。
⑻降水运转：
管井井点运转后，要配备专人值班，保持昼夜连续运转并定期检查水泵及管路运转情况，测量水位、水量，做好施工记录。
必要时可配备备用电源或发电机，以防停电、停泵造成水位上升，发生灾害，影响施工。
⑼裙房基坑内降水井：
由地面打井，随挖土深度逐节拆除至裙房坑底标高。
抽水时，可采用串联抽水法，即将中间降水井的水抽至边侧降水井，再抽至地面排水管内。
4、砂漏井施工
砂漏井井孔直径300mm，井深10.00mm，井内填2～6mm滤料，井距2～3m，在管井降水井之间共布置砂漏井54个，如图。
砂漏井成孔采用BQZ300步履式钻机，要边钻边填砾，以防塌孔。
填砾至地面下2.00m，用粘性土封口。
4．2护坡工程
1．护坡方案
根据护坡高度、周围环境、土质分布情况、施工能力和经验，本着安全、经济、合理的原则，本工程选择振动小、噪音低和变形小的钢筋混凝土灌注桩护坡方案，不同部位其构造和做法也不相同。
⑴主楼护坡高度12.00m，采用φ800mm钢筋混凝土灌注桩加锚杆护坡方案（如图）。
由于有旧建筑基础需拆除，也便于新建管线通入，挖土3.50m后再做桩，桩顶设850mm×500mm连梁，锚杆设在连梁上，连梁顶砌砖墙并设抗弯柱和压顶梁（如图）。
⑵裙房护坡高度5.80m，采用φ500mm钢筋混凝土悬臂桩护坡方案（如图），由地面开始做桩，桩顶设500×300mm连梁。
⑶主楼与裙房结合部，高差6.20m，考虑到地基处理问题，采用1：
0.75放坡，坡面采用钢板网抹灰加固（如图）。
主楼、裙房的桩间土也采用钢板网抹灰处理。
2．护坡工程设计与计算
目前尚无国标护坡桩设计规范，根据《高层建筑施工手册》（中国建筑工业出版社出版）介绍的计算方法、有关规范和实践经验，编制了护坡工程设计计算机程序。
本工程的电算输入参数和计算设计结果见下表。
根据设计与施工经验，本工程采用了以下数据处理和构造措施：
⑴计算土层深度内有ψ值和C值时，摩擦角换算为等值摩擦角ψd；
⑵地质条件良好，最大弯矩折减30%～40%再配筋；
⑶提高安全系数，桩入土深度增加10%～20%；
⑷计算出护坡桩每米的弯矩，按弯矩分布大小配筋；
⑸“周边均匀法”和“等效矩形法”对照配筋；
⑹锚杆设在连梁上，锚杆间距不受限制，便于优化锚杆设计，也省去了腰梁，节省了钢材，简化了工序。
⑺⑻⑼⑽
3．护坡桩及锚杆的布置构造及做法
4．护坡桩施工
⑴工艺流程：
根据护坡桩设计和地层土质分布情况，主楼和裙房护坡桩均采用长螺旋钻孔机施工。
其成桩工艺流程为：
场地平整→钻机对准桩位→调整大臂垂直度→启动钻机→钻机出土并随时清理→钻至设计孔深，空钻清底→停钻提钻杆→测量孔深（作记录）→吊放钢筋笼→浇灌桩身混凝土，振捣→养护
⑵钻孔：
1主楼护坡桩桩径φ800mm，间距1.60m，桩长12.00m，采用ZKL—800履带式长螺旋钻机（性能见表），由于采取了降水措施，卵石层最大粒径5～7cm，初步判断不塌孔或塌孔不严重，只须适当加深钻深即可。
如卵石层塌孔严重时，可采用中心压灌水泥浆法成孔。
裙房护坡桩桩径为φ500mm，间距1.20m，桩长10.00m，采用BQZ500钻孔（同砂漏井，但需改装钻杆直径，性能见表）。
2钻孔采用跳钻法，钻成的孔要及时下钢筋笼，并浇灌混凝土，防止凉孔时间过长塌孔，当天钻成的孔必须当天浇灌完。
⑶吊放钢筋笼：
采用钻机的吊装装置要垂直吊放入孔内，并注意加强主筋方向不得下错、放反，必要时涂红漆标识。
⑷钢筋笼制作：
钢筋笼在现场加工制作，供应的钢筋长度不符合要求时，主筋采用双面电弧焊，搭接长度必须符合规范要求。
为保证主筋间距、位置和钢筋笼的刚度，架立筋应与主筋焊牢，箍筋与主筋绑扎牢固，成型的钢筋笼外形尺寸、主筋数量、位置、长度应符合设计要求。
连梁钢筋的绑扎、搭接、长度应符合规范要求，桩的主筋伸入连梁内不小于50㎝。
⑸混凝土搅拌：
①为加速浇灌，防止塌孔，桩身及连梁混凝土在现场搅拌。
在裙房中部设置2台JZC350搅拌机，水泥为425号普通硅酸盐水泥，砂为粗砂，碎石粒径大于40㎜，因现场窄小，要随用随进。
混凝土等级为C25。
坍落度为12～14㎝，配合比如下：
水水泥砂石子
200㎏320㎏769㎏1114㎏
以上配合比应根据砂石含水量及粒径进行调整，搅拌时砂石每车过磅。
②混凝土运输采用小翻斗车，浇灌时孔口放一漏斗，要用长振动棒分层浇灌、分层振捣。
3裙房护坡桩连梁采用土模。
主楼连梁梁底用土模，两侧用钢模，打完锚杆并预埋铁皮筒锚孔后，再进行浇筑混凝土。
5．锚杆施工
⑴工艺流程：
根据设计要求在地面下3.50m的连梁上打一排锚杆，间距2.40m，孔深24.50m，倾角220，采用MZ-Ⅱ型锚杆机干孔作业成孔，其工艺流程为：
锚杆机就位→稳钻杆调整孔位及角度→钻孔出土→接螺旋钻杆（1.50m一节）继续钻孔到设计孔深→退出螺旋钻杆→插放锚体和注浆管→常压注浆→预埋锚索套筒→浇灌连梁→养护→安装锚头、锚具→预应力张拉→顶紧楔片锁定。
⑵杆体制作：
设计拉拔力643KN，杆体采用4束1860级钢绞线，锚头为四孔锚盘，锚固段每1.50m用塑料隔离架将钢绞线分开，非锚固段用塑料管包好。
注浆管为φ25㎜塑料管，绑在杆体上放入距孔底100㎜处。
⑶锚体注浆：
锚体水泥浆浆体强度为20MPa，采用425号普通硅酸盐水泥，水灰比0.45。
采用一次常压注浆，用BW250/50泥浆泵注浆，注浆压力不低于0.5MPa，孔口流出灰浆后拔出注浆管，在水泥浆初凝之前及时补浆。
每孔注浆量约为计算注浆量的1.2倍。
⑷张拉锚固：
锚体和连梁强度达到设计强度的75%时可进行张拉，张拉机具主要为ZB4-500油泵、YC1200×320穿心式千斤顶、计时表、钢板尺等，宜采用跳张法，即隔二拉一。
张拉时锚盘的重心、锚具的中心、千斤顶的中心应在同一轴线上。
正式张拉前应取设计拉力的20%对锚杆预张拉。
正式张拉应分级进行，张拉至设计应力的1.05倍，稳定5～10min，并记录伸长值。
当锚杆应力没有明显衰减时，退至设计拉力的75%，用楔片锚固锁定。
6．钢板网抹灰施工
主要材料和机具为20号铅丝网、φ10长50㎝锚筋、M5水泥砂浆、射钉枪等。
将锚筋楔入土壁，固定铅丝网，外抹30㎜厚M5水泥砂浆，锚筋纵向间距1000㎜，横向间距500㎜，梅花状布置。
遇砂层、滞水层要加粗铅丝网型号，加长加密锚筋，桩间土处理时，将铅丝网用射钉枪固定在护坡桩上。
滞水层要埋设20～38㎜塑料管或钢管，将水引出。
7．连梁顶砌砖墙
连梁施工时，要不是预埋抗弯柱钢筋。
砌370砖墙时，每砌高500㎜，水平放置φ6.5mm加强筋二排，与抗弯柱连接。
先砌砖墙再支钢模板进行抗弯柱、压顶梁施工。
4．3土方工程
1．机械选择
城市建设中的基坑开挖一般选择反铲挖掘机，配备自卸汽车挖运土方，土质条件差，不宜分步（层）开挖或深而窄的基坑（槽），也可选择拉铲或抓铲挖土机。
应该指出的是，目前机械设备生产厂家或施工手册上介绍的“最大挖掘深度”均为在特定条件下的数据，在使用时，反铲挖土机要根据开挖方式和停机面土质稳定情况，乘以0.7～0.9的折减系数，而机械式拉铲和抓铲挖土机，可以加长铲斗钢丝绳，故可乘以1.1×1.2的增加系数。
本工程采用分步（层）开挖的接力挖土法，但场地窄小，故选择体积小、效率高的PC-400反铲挖土机，配备T-815太脱拉自卸汽车运运土。
另外主楼因有旧建筑基础，另配备W-160液压锤1台，边挖土边破碎拆除旧基础。
2．施工分步
为配合护坡桩及锚杆施工，主楼分三次进场，四步挖土。
第一次进场，第一步挖土，由地面挖至-4.00m，实际挖深4.00m，主要是清理打井泥浆，拆除旧建筑基础，为护坡桩施工创造条件。
第二次进场，第二步挖土，挖至连梁底标高下1.00m，即-5.00m，主要是清理护坡桩钻孔土方，为锚杆机就位创造条件，实际挖深约2.00m。
第三次进场，采用接力挖土法，分二步挖土，一台反铲挖土机由-5.00m挖至-10.00m（第三步挖土），实际挖深5.00m，直接装车运走。
另一台反铲挖土机由-10.00m挖至-12.00m（电梯井-14.00）（第四步挖土），实际挖深2.00m～4.00m，将土挖甩至上边挖土机工作面内，装车运走。
这样下、上层传递直到将主楼土方挖完。
裙房分两步挖土，第一步由地面挖至-1.50m，第二步由-1.50挖至-5.80m，在第三次进场期间挖完。
3．坡道开设与开挖顺序
主楼开挖的坡道以内坡道为主，设在裙房基坑范围内，分别由现场东南侧和西南侧的地面放至主楼基坑-5.00m处，宽度5.00m，坡度1：
5～1：
6，每次（步）挖土的顺序均由北向南，最后在裙房西南角收尾。
4．清槽修坡
机械挖土过程中，要配备人工清槽修坡，插入桩间土挂网抹灰，挖至坑底标高时，配备人工将机械挖土的余土清至挖土机开挖半径内，这种方法既可一次交成品，又可节省劳动力。
五、机械及及人员配备
六、工程进度
详见工程施工进度计划表
七、质量要求和措施
1、基本要求
⑴遵守国家施工及验收规范以及有关季节施工的规定
⑵按照工程监理要求的检验程序、项目，进行质量过程控制，做好自检、预检和隐蔽工程验收，并交验各种资料，填报各种表格。
⑶原材料、半成品，成品要有出厂质量证明和试验检验报告。
⑷建立工程质量保证体系和质量管理责任制，做好各级质量交底。
2、降水工程
⑴井位允许偏差±100，井径不大于600，井深不小于设计深度。
⑵打井采用自造泥浆，不再投入粘土料。
⑶洗井要洗透，洗井后水质清澈，井底无泥砂，井内水位接近自然水位。
⑷抽水水泵保持连续运转，排水管道无漏水、渗水现象。
3、扩坡工程
⑴钢筋主筋、钢铰线要有材质试验报告，钢筋焊接接头也要有焊接试验报告。
⑵护坡桩直径、长度应符合设计要求，桩位允许偏差±100㎜，垂直度允许偏差不大于H/100，其中H为桩长。
⑶钢筋笼制作允许偏差
钢筋笼长度±100㎜；钢筋笼直径±20㎜
主筋间距±10㎜，箍筋间距±20㎜。
⑷吊放钢筋笼时四周要绑扎垫块，以保证保护层厚度。
⑸护身、连梁混凝土，每100m3做标准养护试块一组，锚杆水泥浆每10根做标准养护试块一组，作为评定混凝土和水泥浆体强度的依据。
⑹锚杆直径、孔位、孔深、倾角应符合设计要求，孔位允许偏差±100㎜，倾角允许偏差10，孔深不得偏浅，要大于设计孔深150㎜。
4、土方工程
⑴机械挖土标高，步（层）间允许偏差±150㎜，坑底允许偏差+300㎜，不得扰动老土。
⑵桩间余土不得大于200㎜
八、安全要求和措施
（1）开工前全面调查地上、地下障碍物和管线情况，进行具体位置交底，对暂未处理的要树立明显标志。
（2）根据本工程场地窄小、机械施工、配合工种多的特点，制定安全措施，建立安全责任制并定期开展安全活动。
（3）各分项工程，各种机械，各工种要遵守各自的安全操作规程，注意相互间的安全距离，施工机械不得撞击护坡桩、锚头、桩间土护壁，也不得碰压井管、排水管、测量桩点等。
（4）要执行现场施工用电规定，非专业人员禁止动用机电设备，要经常检查供电线路、闸箱、机电设备的完好和绝缘情况，供电线路要架空或埋入地下，防止机械碰压。
（5）基坑四周要搭设防护栏，深度超过2m时要搭设马道或设置专用上下梯子。
（6）机械挖土现场出入口要设安全岗，配备专人指挥车辆，汽车司机要遵守交通法规和有关规定，按指定路线行驶，按指定地点卸土。
（7）要遵守本地区、本工地地安全、保卫、场容、消防、市容、环卫交通等管理规定。
要加强对民工的管理教育，民工要有“三证”，做到合法用工，上岗前要进行安全交底和安全教育。
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