基坑越冬维护及保温措施.docx

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基坑越冬维护及保温措施

基坑蓄水保温方案

桦甸百姓商业广场项目部

2012.10

一、概述

由于目前天气即将进入冬施阶段，为保证施工质量，经集团公司决定，今冬不进行冬季施工，需对已经开挖的基坑做好保温工作，其中越冬期间的主要保护部位是已开挖基坑，为了做好越冬维护，采用蓄水法方案越冬。

1、工程概况

桦城万达广场坐落在桦甸市，清水大街与莲花路拐角，占地面积37900平方米，总建筑面积179000平方米，地下二层（局部三层）基坑深负11.65、12.05、12.50.地上16层，独立基础，抗水板，框架剪力墙结构，分别有商场,酒店,洗浴广场、超市、住宅等综合体。

2、区域地质构造背景

桦甸市城区位于松花江支流辉发河畔的低山丘陵区，属长白山余脉向松嫩平原过度地带。

主要为冲洪积作用形成的粘性土、砂土、角砾、园砾、卵石、泥岩等。

钻探所达深度范围内，场地地层属冲洪积成因，拟建场地岩土体按力学性质可分8层，自地面向下各层分别为①杂填土层、②粉土层、③细砂层、④粉质粘土、⑤圆砾层、⑥全风化泥岩层、⑦强风化泥岩层、⑧中风化泥岩层；

3、地下水的类型及埋藏、分布特点

根据地质报告场区地下水属潜水类型。

潜水埋藏于第⑤层圆砾中，勘探孔中实测潜水稳定水位标高263.10m。

4、本方案编制依据：

1、《岩土工程勘察报告》

2、平面布置图及基础施工剖面图

3、《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）

4、《地基基础设计规程》（GB50007-2002）

5、《锚杆施工技术规范》（CECS147:

2003）

6、《黑龙江省建筑工程施工质量验收标准》（DB23/711-724-2003）

7、《黑龙江省建筑地基基础工程施工质量验收标准》（DB23/721—2003）

8、《黑龙江省建筑工程资料管理标准》（DB/23/1019—2006）

9、《建筑与市政降水工程技术规范》（JGJ/T111-98）

10、《水工建筑物抗冰冻设计规范》（SL211-98）

11、《渠系工程抗冻胀设计规范》（SL23-91）

二、基坑支护方案

1、本工程位于吉林省桦甸市人民路与新安大街交汇处，交通状况一般。

2、基坑北侧距离相邻建筑为3.0~10.0m；基坑西侧距离道路7.0m，基坑东侧距离道路3.0m，其他部分场地开阔。

3、附近有地下排水管线通过，管径为800mm，管底标高为-3.5m，距离基坑4.0m。

根据场地的地质和基坑周边的实际情况，为了确保基坑的整体稳定性及安全性，考虑工程成本，为了加快施工进度。

（1）（北侧）A-A、基底标高为-12.35m（自然地面），采用钢筋混凝土桩+锚杆体系支护；距离地面2.0m范围内土层按1:

0.3比例放坡，坡下留0.8m宽平台，坡面采用钢筋喷射砼护坡，避免土质流失，防止滑坡。

砼采用C20砼，平均厚度为80mm；设置一排锚钉，设置在-1.0m处，采用1φ16钢筋，间距为2000mm，长度为1.0m。

钢筋网采用φ6圆钢，间距为200*200mm；附加筋及加强筋为1φ12，通长横向、纵向设置，附加筋与加强筋采用焊接方式连接，沿坡顶延长至围墙600mm宽作为散水坡，坡下平台铺设钢筋网，喷射混凝土。

支护钢筋混凝土桩采用φ600mm，长度为15m，（入泥岩3m）桩中心距为1000mm。

设置三道锚杆，第一道设置在-4.85m处，间距A-A、1500mm，直径Ф150，倾斜角15度，长度为18m；第二道设置在-7.35m处，间距为1500mm，直径Ф150，倾斜角15度，长度为11m；第三道设置在-9.85m处，间距为1500mm，直径Ф150，倾斜角15度，长度为11m。

桩间土有散落时，

（2）（东侧）B-B剖面：

基底标高为-12.35m（自然地面），采用钢板桩+锚杆体系支护；距离地面2.0m范围内土层按1:

0.3比例放坡，坡下留0.8m宽平台，坡面采用钢筋喷射砼护坡，避免土质流失，防止滑坡。

砼采用C20砼，平均厚度为80mm；设置一排锚钉，设置在-1.0m处，采用1φ16钢筋，间距为2000mm，长度为1.0m。

钢筋网采用φ6圆钢，间距为200*200mm；附加筋及加强筋为1φ12，通长横向、纵向设置，附加筋与加强筋采用焊接方式连接，沿坡顶延长至围墙600mm宽作为散水坡，坡下平台铺设钢筋网，喷射混凝土。

支护钢桩采用型钢H400*200，长度为12m，桩中心距为800mm。

设置三道锚杆，第一道设置在-4.85m处，间距A-A、B-B剖面分别为800、1200mm，直径Ф150，倾斜角15度，长度为18m；第二道设置在-7.35m处，间距为800mm，直径Ф150，倾斜角15度，长度为11m；第三道设置在-9.85m处，间距为800mm，直径Ф150，倾斜角15度，长度为11m。

桩间土有散落时，钢桩之间插木板维护，并将木板后土方填实。

（3）（东侧）C-C剖面：

基底标高为-12.75m，采用钢板桩+锚杆体系支护；距离地面2.0m范围内土层按1:

0.3比例放坡，坡下留0.8m宽平台，坡面采用钢筋喷射砼护坡，避免土质流失，防止滑坡，做法与A-A剖面相同。

支护钢桩采用型钢H400*200，长度为12m，桩中心距为800mm。

设置三道锚杆，第一道设置在-5.25m处，间距为1200mm，直径Ф150，倾斜角15度，长度为18m；第二道设置在-7.75m处，间距为800mm，直径Ф150，倾斜角15度，长度为11m；第三道设置在-10.25m处，间距为800mm，直径Ф150，倾斜角15度，长度为11m。

桩间土有散落时，钢桩之间插木板维护，并将木板后土方填实。

东侧AE-AH轴处近24米，由于施工过程中出现下水管线塌陷，抢险时直接打入9m钢板桩，入泥岩一米，回填时填入大量块石致使锚杆无法正常打入，处理方案在基坑上部20m处做地锚0.5m*1.5m*13m钢筋混凝土梁，埋入地下1.8m深,锚固直径Ф150钢索18根与9m钢钢梁为槽钢1[20连接。

底部在入泥岩一米以上部位设置一道锚杆，间距为1200mm，直径Ф150，倾斜角15度，长度为18m.已下部位采用钢筋喷射混凝土护坡方式进行防护。

砼采用C20砼，平均厚度为100mm

（4）（南侧）D-D剖面：

基底标高为-13.25m，按1:

0.5比例放坡，采用钢筋喷射混凝土护坡方式进行防护。

砼采用C20砼，平均厚度为80mm；设置三排土钉一排锚杆，土钉分别设置在-2.65m、-4.3m、-7.6m处，间距为2000mm，直径为120mm，长度分别为8.0、8.0、5.0m；锚杆设置在-5.95m处，间距为1200mm，直径为150mm，长度为15m，腰梁为槽钢1[20。

钢筋网采用φ6圆钢，间距为200*200mm；附加筋及加强筋为1φ12，通长横向、纵向设置，附加筋与加强筋采用焊接方式连接，沿坡顶延长1000mm作为散水坡。

（5）（西侧）E-E剖面：

基底标高为-12.35m，土层分二阶开挖，第一阶开挖深度为5.0米，宽度为2.0米，坡下留出1.0m宽平台；第二阶开挖深度为6.35~6.55米，宽度为2.0米，坡面采用钢筋喷射混凝土护坡方式进行防护。

砼采用C20砼，平均厚度为80mm。

设置四道土钉，分别设置在-2.45m、-4.1m、-5.75m、-7.4m处，水平间距为2000mm，垂直间距为1650mm，直径为120mm，长度分别为8.0、8.0、5.0、5.0m。

钢筋网采用φ6圆钢，间距为200*200mm；附加筋及加强筋为1φ12，通长横向、纵向设置，附加筋与加强筋采用焊接方式连接，沿坡顶延长1360mm作为散水坡。

三、土方施工

1、在开挖过程中掌握好“分层、分步、对称、平衡、限时”五个要点，遵循“竖向分层、纵向分段、先支后挖”的施工原则。

分段开挖两端设截流沟和排水沟，渗水及雨水及时泵抽排走挖土施工至-3.00m。

顺序为：

锚杆施工，安置腰梁，张拉锁定。

用7天的时间将此处锚杆打完、注完水泥浆等待养生，锚杆施工采用二桩一锚的施工方法。

2、挖土施工至-5.50m。

顺序为：

锚杆施工，安置腰梁，张拉锁定。

用7天的时间将此处锚杆打完、注完水泥浆等待养生，锚杆施工采用二桩一锚的施工方法。

3、局部挖土至-8.0m。

顺序为：

锚杆施工，安置腰梁，张拉锁定。

用7天的时间将此处锚杆打完、注完水泥浆等待养生，锚杆施工采用二桩一锚的施工方法。

4、挖土施工至基底-11.15m\-11.55m\-12.00m（基地预留1m土已被越冬）挖土施工结束后，经相关各方验收合格，挖土工作结束。

为了更好的保证安全性北侧距混凝土桩保留12m宽，其余部分距基坑边缘预留1.5m，高度3.0m,做越冬维护蓄水之用。

四、基坑排水措施

鉴于本工程地下水位较高，施工现场距离莲花河较近，本工程拟采用止水、导水、排水（井点）等降水施工技术措施来保证工程施工顺利进行。

1、基坑排水措施

沿基坑两边设350×350㎜的截水明沟，沿坑的两侧挖排水沟进行基坑内导水，排水沟距钢板桩1.5米（坑边），断面取0.3×0.3m,坡度为0.5%，集水井隔40m左右设置一个，集水井的直径为1.5m*1.5m*2m，深度随挖土的加深适当设置，基坑内地下水流入集水井内后用水泵抽出坑外，经过沉砂池沉淀后排入市政管线。

根据现场实测：

日排水量3500立方米左右.

2、防冻胀设计规范与标准

《水工建筑物抗冰冻设计规范》（SL211-98）和《渠系工程抗冻胀设计规范》（SL23-91）。

3、冻胀土和非冻胀土

土中粒径小于0.05mm的土粒含量大于总土重的6%称为冻胀土；反之，当土中粒径小于0.05mm的土粒含量小于总土重的6%称为非冻胀土。

也就是说，粉砂、壤土、粘土为冻胀土，细砂中小于0.05mm的土粒重量大于和等于6%为冻胀土，粗砂、中砂、砾砂为非冻胀土。

4、标准冻深

全年标准冻结深度H。

按下式估算：

H。

=0.28√∑TM+7--0.5（m）

其中：

∑TM----低于0度的月份平均气温累计值，以正号带入

经查桦甸近10年气象资料月平均气温情况如下：

10月-0.4度、11月-12.8度、12月-21.2度、1月-23.8度、2月-20.8度、3月-11.1度

经计算H。

=1.86米

5、边坡支护允许位移值

支护结构的抗冻稳定性，由支护体允许法向位移值为控制指标。

当基坑边土的冻胀量大于允许位移值时，应选择一种或多种适宜的抗冻胀措施。

由于冻胀量在同一断面的不均匀性，同一断面的不同部位可采用不同的抗冻胀措施。

五、采用蓄水保温法

蓄水保温可以用下式估算确定：

式中：

Hs——保温水层厚度（mm）

Hd——实际冻深（mm）

δ——基础板厚度（mm）

hs=0.6（1860-0.7*0）=1116（mm）

根据现场实际情况基坑蓄水厚度可控制在3.0米以内（258.70），停止降水10日内水位可达到保温厚度（1116mm）工程采用停止降水方式蓄水，由于受较多的自然因素影响，易发生冰塞、冻胀等问题

（一）冰塞问题

1、形成冰塞的主要原因：

冰塞是输送水最易发生的问题。

随着气温的下降，基坑内出现流凌，在水面封冻时，浮冰顺水而下，钻到冰面以上或以下，浮冰和冰块推积，逐渐形成冰塞、冰坝。

大大减小过水断面，输水能力减少。

冰塞使水位上涨，特别是在输水流量、高水位运行时，危险性会更大。

冰塞发生时间多在运行初期，遇气温骤降，运行水位不稳定冰盖破裂时，另外还多发生在气温回升解冻时。

2、对策：

（1）严格控制水位，保证等容量控制。

在输水冰盖形成后，水位变幅应在±10厘米内，在正常运行时，利用水泵调节，使水位在连续几周甚至一月内保持±5厘米的变幅内，以确保冰盖的完好。

（2）泵站机组合理匹配，使流量稳定，水位相对稳定。

（3）加强水位观测，每24小时观测记录上报一次水位，发现水位异常，要及时采取措施，掌握适度水位，同时进行输水巡视，及时发现问题，减少或避免冰塞带来的损失。

（4）落实巡视责任制，发现问题及时处理。

（5）要落实冰塞及突发事故应急预案，准备抢险人员、车辆和物资，长臂挖掘机是必备的机械。

（二）冻胀问题

1、冻胀原因：

冬季气温一般在-10℃---25℃左右，如遇寒潮，最低气温可达-30℃，输水结冰厚度在100~120厘米之间。

但由于多种原因，难以避免输水冻胀问题。

当气温降至0℃以下时，输水在保温水位以上运行。

水位变化区护壁冻胀较为明显，造成护壁坡面变形和混凝土破碎。

东西向的背阴面冻胀更为严重。

当冰层同护壁冻结，水位变幅过大时，造成冰层对护壁的拉力，将护壁掀起。

其次是水位控制不好，未达到设计保温水位造成的冻胀。

2、对策：

合理控制水位是关键。

（可在基坑内埋设6台60吨水泵控制水位）要根据水位变化合理控制水位，保持水位的稳定。

在较厚冰盖下送水，日水位变幅不应超过±10厘米。

在机组匹配后，在较长时间内相对保持稳定的水位。

在保温运行时，应在保温水位20厘米以上运行。

对已产生冻胀损坏的部位要在停水后及时维护。

（三）启闭设备安全性和可靠性问题

1、运行期间，启闭设施操作频繁，如遇机电设施出现故障的可能性增大，如遇出现停电、操作失灵等问题，都会直接影响水位的控制，造成损失，易出现的主要问题：

（1）启闭机故障。

（2）线路停电。

（3）水泵冻结。

（4）配电设施故障。

无论哪一环节出现问题，都会对输水等容量的控制造成影响.

2、对策：

（1）要加强设施的日常维修养护，通水前对配电设施和启闭机设备进行系统地检查维护，并经常进行模拟启闭实验，确保操作的灵活性和可靠性。

（2）在突发线路停电时要做好人工拉闸的准备。

要配备发电机组应急。

（3）水泵冻结启闭困难时要用温水除冰。

六、结束语

1、防冰害措施

冰期输水安全问题一直是施工中的难题，结论是：

流冰造成的冰阻、冰塞机会较多，冰花随水流量突变，蓄水，堆积堵塞，抬高水位，诱发冰塞，造成冰害。

在翌年3～4月开化期，水流由南往北即由暖向冷方向行进,大量碎冰块堆积，遇到坚冰阻滞，容易卡死形成冰坝，容易危及护壁，冰情危急。

这比开河流冰时间更长冰情更为危急。

在水力要素输水条件下，难以形成冰盖，必须调整流速，人为降低水流Fr指数，实现冰盖下输水是可能的。

冰期输水安全的防范措施包括输冰、结冰盖，排水、蓄冰等一种或综合防冰运行方式，结合工程布设和自然条件，注意以下几点：

（1）由于冰盖输水和流冰输水，致使设计水位下的流量减小，或设计流量下的水位抬高，根据工程实际分析：

在设计水位情况下，有冰盖时，输水流量减少23.5%～27.1%；在设计流量情况下，有冰盖时，水位壅高0.61%～0.75%。

因此在蓄水施工中，要考虑输冰的影响，调整水位。

考虑高程冰期水位抬高和冰盖厚度，留有余地。

（2）利用降水泵控制水位，用以紧急排冰减险和冰凌存储，避免冰花内大量堆积和堵塞护壁。

（3）护壁前应该置拦冰索、拦冰板等拦冰设施，设置水位越限无线传输报警装置；拦冰栅和启闭机等应采取保温加热除冰措施。

冬季输水由流冰转为连续冰盖的过程应具备三个条件：

①流冰的体积密度大于1，并持续5～8h；②水流的速度小于0.3m/s，延续5～8h；③气温低于-8℃，延续5～8h。

实现冰盖下输水调度管理。

2、防冻胀工程的施工要求

国内多数工程的实践证明：

采取单一措施是难以达到防治工程的冻害、冰害的目的，要针对产生冻胀的因素，采取有主有次的综合措施。

不但是规划布置、排水、保温、护壁结构等措施经济合理，而且要重视施工质量、管理维修，防治冰、冻害预案，才能达到满意的防冻害效果。

3、施工中应注意以下几点要求：

（1）保证有良好的排水系统。

无论是采取适应、回避和削减等措施都要建立在良好排水系统的基础上，有外排条件的尽量外排，没有外排条件的采取内排型式，必要时采取强排措施。

（2）保证工程质量，处理好膜料接缝；处理好混凝土坡壁、木板冻胀变形缝的维护。

（3）置换工程要选择好砂砾料级配，保证回填质量；压实工程要保证实压厚度和干密度；符合质量要求.

（4）建立施工质量控制与质量体制，保证施工质量达到规范要求，对于混凝土、砂砾料、与土和膜结合的稳定等一些关键技术都应预先进行试验和施工测试。

2012.10.10