某高层深基坑工程基坑支护基坑降水土方开挖安全专项施工方案.docx

1、某高层深基坑工程基坑支护基坑降水土方开挖安全专项施工方案第一章 工程概况及周边环境1.工程概况某高层建筑靠近河岸边，距离河河岸仅有100m左右的距离，地下一层，地上11号楼为7层，框架结构，6号楼为17层，框剪结构。设计6号楼采用筏板基础，11号楼采用了桩筏基础。基础土方需要开挖的尺寸和大致标高情况如表1：表1 基础土方需要开挖的尺寸和标高长宽挖深备注6号楼41m39m-6.50m地下室6号楼41m21m-8.00m平行河靠近河边11号楼55m17m-5.20m垂直于河2.场地工程地质概况拟建建筑物场地内地势总体平坦，总体上讲场区地层除表层杂填土以外，其下为第四系冲洪积物，场区基岩层为红砂岩层

2、。现根据地质勘察报告的结果，将勘查揭露的与基坑工程密切相关的土层自上而下分述如下：第层：素填土，灰褐色，松散，主要成分为细沙、粘性土，底部夹有粗沙和砾石，地表局部为建筑垃圾。层厚2.803.80m平均层厚2.91m。第层：中砂，黄褐色，稍密-中密状态，饱和，以石英砂为主，承载力高，低压缩性。层厚0.504.20m，平均层厚2.91m。第层：砾砂，黄褐色，稍密，饱和。层厚1.24.10m，平均厚度2.72m第层：砾石，杂色，中密-密实，饱和。层厚3.805.50m，平均层厚4.29m。第层：砂质泥岩，强风化，棕红色，层厚2.803.80m，平均厚3.25m。第层：砂质泥岩，中风化，棕红色，未揭穿

3、。3.场地水文地质条件由于地质勘察报告主要服务于工程设计，为设计提供承载力依据，所以，在这份报告中没有见到关于土工试验方面的结果。因此，也不知道土的空隙率、塑性指数、饱和容重和含水率。4.周边环境本工程位于河岸边，规划范围内原有建筑已经拆除，周边环境较为复杂：北侧面临河，仅有100m左右的距离；南侧为待开发地段，现状为空地，以后将陆续开发建筑；东侧面临有一栋三层建筑，条形浅基础，距离拟建建筑物有2030m的距离；西侧有多栋三、四层住宅，条形浅基础，最近处距离基础边仅有10m左右距离，后面临近酒店，四层，基础为采用天然地基的混凝土条形基础。周边所有房屋除酒店以外，其余均为未规划以前所建的村民住宅

4、，基本上建筑时没有施工图纸，更别说是地质勘探，基础均为天然地基片石基础，而且片石砌筑均没有水泥砂浆，又加之都是原有二、三层建筑后来又加高12层，直接加高而地基与基础均未处理，地基承载力根本就没有富余，是这次土方开挖保护的重点。第二章 编制依据1.编制原则在保证基坑工程安全可靠；保证坑内工程桩的安全的前提下，力求经济合理、简便可行、缩短工期。2.编制依据工程地质勘察报告施工图纸建筑基坑支护技术规程（JGJ1201999）建筑与市政降水工程技术规范（JGJ T1111998）建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB502022000）3.参考文献工程地质土力学 中国建筑工业出版社高层建筑施工手册 中

5、国建筑工业出版社第三章 施工总体部署1.场区地质水文环境及周边环境分析基坑规模大、开挖深。拟建工程基坑轴线东西约55m，南北宽约60m，基坑最大开挖深度7.0m 。基底面积约3600m2，按不放坡考虑，尚应开挖土方25200m3。基坑周边环境较为复杂。土是一种由碎散矿物颗粒组成，并具有连续孔隙的多孔介质。当土中孔隙完全饱和时，由于水所处的位置不同，存在能量的差异，水就会从高位向低位渗流。拟建建筑物距离河岸仅100m左右，而且除第一层杂填土渗透性略差以外，其余各层均为饱和状态的砂石类土，尤其是开挖层大部分正好处于第二层土中粗砂层内，渗透性好，水量丰富，较易引起土方边坡滑坡、基底管涌、流沙现象的发

6、生。临近河边，渗流影响基础施工和开挖边坡稳定，从而影响周边建筑地基的变形和稳定。基坑四周1040m以内均有建筑物，而且地基基础不是太好，建筑质量不好，一旦产生不均匀沉降，后果不堪设想。通过查阅有关资料，目前有以下几种方案可供选择;井点降水：设置三级管井井点进行降水，确保抽水量大于渗透流量，该方案会造成周围建筑物的不均匀沉降，如果施工时间过长，有可能个别井点会堵塞报废，因此不可行。钢板桩：挖土前打入钢板桩，一方面作为基坑支护用，另一方面可以有效的阻止地下水的浸入，但由于本地没有钢板桩施工企业，费用自然就会增加。同时打桩会产生很大的噪音，对周边环境造成影响。止水帷幕：浇筑地下连续墙或连续桩，一方面

7、作为基坑支护用，另一方面可以有效的阻止地下水的浸入，是目前常用的一种施工方法，但造价较高，如果从降低造价方面考虑，也可以先挖4m，到达地下水位上，再打6m左右深度的桩，如果在放坡范围以外打桩，不考虑基坑支护作用，桩的直径亦可小一点。明挖分阶段排水：通过分阶段开挖，分阶段挖排水沟排水，水量大时，可以增加抽水台班，确保抽水量大于渗透流量，该方案会造成周围建筑物的不均匀沉降，如果业主方能够对周围100m以内的建筑物实施有效保护，这是一个费用最低廉的方案。经过上报初步方案，经业主审查，认为可以考虑此方案，下文将详细进行介绍。本基坑施工方案主要解决以下几个方面问题：（1）防止开挖过程中的基坑水土流失，保

8、持开挖边坡的稳定性；（2）有效截断、抽排水向基坑内渗流，创造基坑内无水作业环境。（3）对周围建筑物进行定期观测，在危及周边建筑物安全时及时向业主报告。2.总体支护、开挖和排水方案综合分析本基坑工程的工程地质、水文条件、基坑规模、深度以及周边环境，本着确保基坑内安全，留意周边环境安全、经济、快速的原则。选择分阶段衬砌护坡+分阶段排水沟排水+分阶段放坡开挖为本工程的优化施工方案。基坑开挖采用放坡开挖的方法，第一层杂填土按照1:0.5放坡，第二层中粗砂按照1:1放坡，放坡表面采用红砖护壁、钢丝网水泥砂浆进行衬砌护坡，因现场有足够的放坡面，放坡以后临时衬砌应可以满足施工需要。局部距离周边建筑物较近的部

9、位目前已经采用护坡桩支护，不再采取其他措施。基础排水采用明挖排水沟排水的方法，明挖排水沟最大的特点就是能够看见地下水的变化情况，及时采取应对措施，本工程在地质勘察报告不太详细的情况下，采取这种办法更具有优势。考虑到一次开挖到位如果水量很大将造成不可挽救的局面，所以确定要分阶段开挖、分阶段排水。本方案强调信息法施工，注重反馈设计。因为深基坑施工具有一定的不可预见性，加之其工程地质水文勘察资料、环境情况调查、设计计算模型等都难以与实际情况相符，因此我们强调对施工情况实时监控，根据开挖揭露出的地质水文条件变化情况和监测结果分析，及时调整设计，达到控制变形，安全施工的目的。所以深基坑工程必须进行信息化

10、施工，其全过程监控和反馈动态设计流程见图1。 3.总体施工部署本方案强调深基坑施工的整体性。基坑开挖、基坑支护和基坑排水是深基坑施工的三个不同的施工措施，在实施过程中，他们三者之间是连续的，也是相互关联、相互制约的，为确保本方案实施的成功，开挖、支护和排水必须同步进行，同步施工，方案调整时，也是一变俱变。所以说，把本基坑工程作为一个系统工程来研究，来施工，是本方案施工总体部署的一大原则。第一步：全面开挖2m深。根据地质报告显示，常地下水位在地表以下4m，因此，全面开挖2m不会出现地下水，保守考虑，地质勘察是在200年12月，当时是冬季河枯期，河水不深，现在的地下水位应该高一点。如果到了含水层，

11、可以适当提高开挖深度。第二步：四周挖排水沟排水。如果含水层开挖时如果渗透流量过大，会引起四周沙层塌方、中部管涌或流土，将无法控制开挖边线和标高，所以在含水层全面开挖以前，在挖方区域以外四周先用挖掘机挖出一条四面连通的排水沟。初步设计排水沟沟宽1m，深1m，开挖以后采用粘土砖干砌护壁，沟底平铺一层红砖，以方便清理。边坡衬砌护坡同时施工。为方便施工，排水沟开挖完成以后及时用水泵（暂定功率200m3/h）抽水，如果沟内的水不能及时抽出，应适当增加水泵台班，直至抽水量大于渗透量，排水沟内几乎没有积水，方可进行下一步施工。第三步：排水沟以内再开挖1m深。待排水稳定以后，再将排水沟以内往下开挖1m深。第四

12、步：重复第二、三步的工作，直至挖至设计标高。重复第二、三步的工作，直至挖至设计标高。大约需要56道排水沟，挖至设计标高以后，底部再开挖一条排水沟，始终抽水以保持基底没有积水。4.项目经理部人员配置为了确保本方案的有效实施，我们项目部内部建立一个高效的技术班子，发挥有关人员的职能作用，以满足施工现场的需要;项目部设项目经理1名，执行经理1名，技术负责人1名，技术员1名，质检员1名，专职安全员2名，材料工程师1名，资料员1名，设备员1名，劳资员1名，计划核算员1名，电气工程师1名，木工工长1名，钢筋工长1名，混凝土工长1名，泥工工长1名。项目管理人员名单见图2。图2 深基坑施工项目部施工组织机构设

13、置第四章 降水设计施工方案1.对地下水水量的预测：由于地质勘察报告没有提供土工试验数据，目前只能够通过查阅一些相关资料进行预测，根据地质报告的显示，挖土区域主要为中粗砂，表层杂填土层位于地下水位以上，基本上可以不考虑它的渗透。通过查阅相关资料，粗砂的渗透系数在a10-1至10-2cm/s之间；中砂的渗透系数在a10-1至10-3cm/s之间，可以知道，本工程的渗透系数取值最小值为110-3cm/s；最大值为910-1cm/s。根据达西渗透定律，渗透流量可按近似的下式进行计算：Q=kAi=（110-3cm/s910-1cm/s）100100300/10000=0.3cm3/s270cm3/s (

14、此为平均每1m2的渗透量，最大可达到每平方米每小时0.97m3)如果将整个基坑全部开挖完毕，每小时的渗透流量为：A=（4160）+（41+60）23.5+5517+(55+17)23.1=45482需要说明的是，这只是一个初步估计，而实际的渗流长度是变数，不是100m而是都大于100m，这是一个最保守的估计。2.基坑降水设计首先，为防止地表生活用水排入坑内，同时加强基坑积水及雨水的及时排放，在地面上基坑四周尽量修建截水沟，地面截水沟尺寸为宽深=0.50.5m，并与主下水道连接。分层开挖以后，分步设置排水沟，初步设计排水沟沟宽1m，深1m，开挖以后采用粘土砖干砌护壁，沟底平铺一层红砖，以方便清理

15、。每步开挖以后的排水沟应连通，并根据设置水泵的数量设置积水井。水泵采用150WQ200-10-15型，出口直径150mm，流量200m3/h。根据开挖的情况及时设置水泵抽水，如果沟内的水不能及时抽出，应适当增加水泵台班，直至抽水量大于渗透量，排水沟内几乎没有积水，方可进行下一步施工。下表是对各层开挖以后降水时抽水量的估计。表1 各层开挖后渗透流量及抽水台班估算表开挖层次部位开挖深度层次渗透长度/m水头损失/m水力梯度渗透系数MAX/(m/h)渗透系数MIN/(m/h)总流量MIN/(m3/h)总流量MAX/(m3/h)水泵数MAX/台水泵数MIN/台1河边02m1100.0010.010.00

16、250.00两边02m130.0010.010.00250.00两边02m130.0010.010.00250.00后面02m170.0010.010.00250.000.000.0151112河边23m2100.0020.022500.28两边23m130.00 20.02 2500.28 两边23m130.00 20.02 2500.28 后面23m170.00 20.01 2500.28 1.611447.7713河边34m3100.00 30.03 2500.28 两边34m130.00 30.02 2500.28 两边34m130.00 30.02 2500.28 后面34m170.

17、00 30.02 2500.28 2.362124.71114河边45m4100.00 40.04 2500.28 两边45m130.00 40.03 2500.28 两边45m130.00 40.03 2500.28 后面45m170.00 40.02 2500.28 3.082770.41415河边56m5100.00 50.05 2500.28 两边56m130.00 50.04 2500.28 两边56m130.00 50.04 2500.28 后面56m170.00 50.03 2500.28 3.763384.81716河边56m6100.00 60.06 2500.28 两边56

18、m130.00 60.05 2500.28 两边56m130.00 60.05 2500.28 后面56m170.00 60.04 2500.28 4.413967.9201日抽水台班的近一步估计：根据上述计算结果，结合地质勘察报告，开挖层中粗砂处于中密状态，其孔隙率应不在最小，也不在最大值上，而是中间值。从而估计渗透系数亦在中间值左右，据此考虑，开挖第一层可以不设水泵，第二层设置4台水泵，第三层设置6台水泵，第四层设置7台，第五层9台，第六层10台。排水沟和积水井的布置原则见图2。图3 基础开挖剖面示意图为了满足施工需要，水泵泵管固定位置，采用150PVC管，虽然容易破损，相对造价比较便宜，

19、通过加强施工管理，采取一定的保护措施，应该可以实施。3.基坑降水对环境的影响及对策基坑开挖降水后，水位降低将改变基坑周边工程地质体和原有平衡状态，使基坑周边土层孔隙水压力减少和有效应力增加，从而产生附加荷载导致相应的沉降，对周围建筑物会造成不同程度的危害，鉴于此，对可能产生的危害程度做出正确的评估是非常必要的。但由于缺乏相关土工试验资料，无法计算沉降值和沉降差。本工程勘察期为200年12月份，属枯水期，承压水位4.0m，受水位影响。由于河水位多年枯水、丰水季节性规律变化，上部粘土层的固结沉降已基本完成，从这方面分析对周边基础沉降有利，下部中粗砂层、砾石层渗透性好，压缩模量高，排水固结迅速，沉降

20、大，相应的沉降差也大。这是对基础沉降不利的因素。综合考虑，浅层粘性土虽然已完成固结，但毕竟土层较薄，也不能很好的调整下部水位下降漏斗引起的土层沉降差，如果降水后，下部处于中密状态的中粗砂层将迅速（相对粘土而言）排水固结，引起不均匀沉降。建议业主方能够邀请地质勘察单位作进一步的分析、计算和论证。在地质勘察单位分析论证的基础上，如果在基础施工期内（初步估计为60d），周边建筑物不会受到太大的影响，按照确保万无一失的考虑，在临近基础周边50m以内的建筑物设置沉降监视装置，随时监视周边建筑物的沉降情况。具体方案在第十二章周边环境变形监测方案中详细说明。4.基坑降水施工基坑降水的施工主要由开挖排水沟、积

21、水井以及设置水泵、排水管等。他的施工顺序依次为：机械开挖排水沟人工清理架设临时水泵砌筑沟壁护坡清理沟底、沟底护坡人工开挖积水井架设积水井水泵架设水泵出水管道等。根据上述要求，开挖排水沟以后，边清理边架设临时水泵抽水。清理后立即砌筑护坡，水泵的架设在靠近河岸边集中多一点，因为越靠近河边，渗透水量将越大。水泵的下面采用窗纱滤网包裹以防止泥浆进入。为了确保抽水的连续性，建议业主方为施工现场提供双电源，另外，施工时采用一部分柴油发动机泵，确保在停电情况下也能够正常排水。水泵出水管道采用150PVC管，在挖方区域以外尽量埋地架设，如无法埋地的将水直接排入地面开挖的排水沟内，由排水沟排入市政排水管网。在挖

22、方区域以内的排水管两边搭设防护栏杆，并设置明显的警示标志，确保管道得到有效的保护。在抽水过程当中，尤其应注意抽水设备的保护，设置专人进行抽水机的管理与维护工作，在水即将抽干时及时关闭抽水机电源，确保设备安全，并设置专人进行水泵的修理工作，一旦出现问题，及时解决。现场设45个紧急备用水泵，一旦水泵损坏或水量增加，可以及时得到补充。排水时临时电由专业电工负责进行跟踪检查和维修，以确保设备正常运转。第五章 基坑支护方案1.初步分析本深基坑工程挖深较深，最大深度为相对标高-8.0m，相对室外地面也有7.0m的深度，由于本工程四周均没有建筑物遮挡，除西南角一处有一个4层住宅，目前已经打了护坡桩，从经济方

23、面考虑，全面放坡开挖。挖方区先后经历杂填土层和中粗砂层。杂填土层相对密实，又无地下水，按照1:0.5放坡，足以满足施工要求。中粗砂层处于饱和水状态，基坑开挖以后地下水必然渗流，透过渗流部位，会引起涌土、涌砂现象的发生，所以土方开挖后该层边坡是不稳定的，必须采取支护措施。前面已经提到，挖方以前应先挖排水沟，先排水后开挖，使挖方区尽量处于无水状态。在这种情况下，中粗砂层开挖边坡处也可以处于无水状态。有关资料显示，中粗砂的自然休止角在60左右，按照1:1的放坡开挖应可以保持沙土的稳定。考虑到开挖以后，还要经历90d左右的基础施工期，在此期间必将会下雨，河水渗透以及生活用水流入等等情况都有可能发生。一

24、旦有水，沙土就会顺流而下，甚至危及人员安全，所以，进行衬砌护坡是十分有必要的。开挖排水沟时，地下水量是比较大的，包括抽水、沟底清理、护壁等工作都是在有水的条件下进行的，特别是抽水以前，渗流地下水会造成沟壁土方的坍塌和滑坡，所以，及时进行清理和护壁就像是一场战役。由于有水状态下是无法进行水泥湿作业的，所以我们选择了开挖以后采用粘土砖干砌护壁，沟底平铺一层红砖，以方便清理。透过干砌上去的粘土砖缝，地下水继续渗流，因此，砖体仅承受边坡砂土的侧压力，渗透水压力很小。2.基坑支护设计放坡开挖以后的基坑边坡支护主要是中粗砂层的边坡支护，支护方法也相对简单，一般可以保证在无水状态下进行，先人工修理边坡，达到

25、平整以后在边坡上平排一层实心粘土砖，以保证支护对象处于稳定状态，人员上下施工时不至于将边坡踩踏下滑。如果边坡始终处于无水状态，简单支护以后就可以满足施工的要求。如果有地下水渗出，长时间会引起边坡变形，再在上面整体做一层30mm厚细石混凝土找平层。细石混凝土间隔一定的距离预留排水孔，以减少渗流水对边坡土质的影响。边坡支护的具体做法见图3。图4 边坡支护做法挖掘机和人员、设备上下部位是边坡支护的重点，为确保万无一失，该部位在土方开挖完成以后采用100mm厚C10混凝土浇筑，并设置防滑条。排水沟的沟壁支护相对比较紧张一点，当排水沟开挖完成以后，及时进行清理边坡和沟底，同时架设临时水泵抽水。由于排水沟

26、开挖深度均在1m以内，可以边清理边护坡。护坡采用粘土砖干砌护壁，沟底平铺一层红砖。干砌护壁砌体初步选用240mm宽，除不采用水泥砂浆砌筑灰缝以外，均按照砌体工程要求进行咬槎砌筑。确保护壁的连续性以及整体性。在挖掘机和人员上下部位的排水沟均提前预制沟盖板，在护壁完成以后盖上，保证施工机具和人员的顺利通行。排水沟的护壁和沟底做法见图4。图5 排水沟做法在基坑深度不同交接的部位，如果塌方，将影响到基底土质，在这些地方，需砌筑挡土墙以保证边坡稳定和基础开挖集合尺寸的正确，需在开挖后砌筑水泥砂浆实心粘土砖挡土墙，初步设计挡土墙的宽度为370mm，砌筑时设置泄水孔排水减压。3.基坑支护对环境的影响及对策根

27、据现场实际情况，基坑西南角一处民房距离施工基坑仅有10m的距离，目前业主在桩基施工时已经采取了护坡桩防护，该处的土方支护我方也无需考虑。只要在挖土过程中注意护坡桩的保护即可，具体的保护办法在第六章详细说明。在施工过程当中，仍需进一步对该处进行过程跟踪监视控制，发现问题及时向业主报告。4.基坑支护施工工艺和方法边坡支护在基础开挖完成以后，上层排水沟排水基本稳定以后进行，基本上土方开挖完成以后即可，基坑支护采用人力手推车进行垂直和水平运输。人工施工。边坡衬砌施工以前，为了减少坑壁土体内部的积水和含水量，在护坡处埋设25塑料排水短管，一般12根，根据实际情况可作增减。护壁顶部地面设置排水沟，沟旁一定

28、范围的地面抹M10水泥砂浆，以利地面排水。 为保证施工安全，护壁顶部设置栏杆，材料可用25mm钢筋或48mm钢管架设；红砖护壁水泥砂浆护面工程需与基坑开挖同时进行。为保证坡度满足设计要求，保证平整度，在靠近设计边坡附近，应停止使用大型机械开挖，采用人工挖铲，以免扰动边坡土体。水泥砂浆可以采用制作好的成品“电焊网巴” 预先挂网，其规格为1.8mm25mm，为了先铺好“电焊网巴”，在网外面布置12mm钢筋，间距500mm500mm1000mm1000mm，将钢筋与“电焊网巴”焊牢或绑牢，在钢筋交叉处设置12mm16mm插筋，插入坡面内深度一般为0.51.2m，如遇卵石打不进时，可以适当调整打入位置

29、，然后抹平均厚度为510cm M15水泥砂浆，砂浆应盖住“电焊网巴”和固定钢筋，不使其外露。对个别可能发生局部垮塌的部位，根据情况可用砌砖保护或立模现浇混凝土保护。为保证排除坑壁土体中的集水或渗透水，布置25mm塑料排水短管，伸入土体0.10.5m左右，纵横间距一般为23m，个别部位可以增设排水管。 坡顶一样也要布置排水沟，并在地面一定范围抹水泥砂浆。安全栏杆设置位置距坡顶边缘的距离应在0.51m左右，以免栏杆受力后引起坡顶垮塌。第六章 土方开挖施工方案1.开挖原则工程经验表明，由于受地下工程不可知的因素影响较多，因此深基坑开挖工程是一项风险较大的工程，即使从已知条件设计出安全、可靠的基坑施工方案，在施工中也要采取信息法施工。由于该工程土质较差，且基坑开挖施工要与基坑排水、基坑支护密切配合，所以基坑开挖要采用安全可靠的措施，严密组织，科学施工。尤其是要坚持“慎开挖、快支护、勤监测、早处理”的原则，方能确保基坑边坡稳定和基坑工程的安全。基坑开挖必须与基