中石油天津大厦工程深基坑土方开挖及降排水方案.doc

中国建筑第八工程局有限公司中国石油天津大厦工程 土方开挖及降排水方案 目目 录录 第一章第一章 工程概况工程概况.1 1.1 基坑设计概况.1 1.2 环境条件.2 1.3 水文概况.3 1.4 地质概况.3 第二章第二章 降水设计及施工降水设计及施工.4 2.1 降水设计概况.4 2.2 降水井施工目标.4 2.3 施工准备工作.4 2.4 降水井施工.5 2.5 降水方案.7 2.6 封井.9 2.7 降水井管保护措施.10 2.8 降水常规管理要求.11 2.9 降水井应急预案.11 第三章第三章 土方开挖施工土方开挖施工.12 3.1 土方开挖概况.12 3.2 土方开挖重难点及对策.13 3.3 土方开挖.15 3.4 土方开挖应急预案与质量保证措施.30 第四章第四章 基坑监测基坑监测.32 4.1 基坑开挖监测目的.32 4.2 基坑监测项目.33 4.3 基坑监测方法.33 4.4 基坑监测报警.39 4.5 数据处理与信息反馈.40 4.6 基坑监测质量保证措施.41 第五章第五章 安全技术措施安全技术措施.42 第六章第六章 环境保护措施环境保护措施.43 第七章第七章 雨季施工措施雨季施工措施.43 第八章第八章 防止扰民措施防止扰民措施.44 第九章第九章 组织管理措施组织管理措施.45 中国建筑第八工程局有限公司中国石油天津大厦工程 土方开挖方案 1 第一章第一章 工程概况工程概况 1.1 基坑设计概况 中国石油天津大厦总承包工程主要有主楼部分、辅楼 a、辅楼 b 以及地下车库出 入口 a 和地下车库出入口 b 组成。其中，主楼地上 23 层，地下两层，辅楼地上 5 层， 地下一层。 本工程基坑深度不一，其中车库出入口基坑深度为 05.85m，围护结构采用 smw 工法桩，内侧共用辅楼围护，坡道最深边围护采用灌注桩加双轴搅拌桩，内部设 一道混凝土支撑；辅楼地下一层基坑深度 6m，采用双排灌注桩加双轴搅拌桩止水帷幕 进行围护，另在四角分别设置一道混凝土角撑；主楼基坑深度 12.3m，与楼座基坑落差 约 6.3m。基坑围护结构平面布置见图 1.1-1，基坑开挖深度与支护深度关系见图 1.1- 2、图 1.1-3、图 1.1-4，图 1.1-5。 图 1.1-1 基坑支护平面图 图 1.1-2 1-1 剖面图 图 1.1-3 2-2 剖面图 中国建筑第八工程局有限公司中国石油天津大厦工程 土方开挖方案 2 图 1.1-4 3a 剖面图 图 1.1-5 3b 剖面图 基坑深度及围护深度关系统计见下表 1.1-1。 主体结构基坑工程性质表 表 1.1-1 开挖部位开挖深度(m)开挖大沽标高(m)围护底标高(m) 车库出土口05.85+3.85-2.00-8.65/-14.65/-14.65/-19.55 辅楼6-2.15-19.55 主楼6.3-8.45-19.55 注：以上开挖深度以设计地面大沽标高+3.850。 1.2 环境条件 拟建中国石油天津大厦工程位于滨海第二大街与太湖西路交口的西北侧，北侧紧 邻发大街，西侧紧邻北海东路。周围建筑物较少，仅北海东路西侧的白云蓝天酒店离 本工程场地较近（见图 1.2-1） ，周边地下管线也相对较为简单。 图 1.2-1 工程位置示意图 中国建筑第八工程局有限公司中国石油天津大厦工程 土方开挖方案 3 1.3 水文概况 开发区地下水受基底构造、地层岩性和地形、地貌、气象以及海进、海退等综合 因素影响，水文地质条件复杂。 开发区在自然条件下总的地下水补、径、排水特点：在水平方向上，浅层水和深 层水由北向南形成径流，在垂直方向上，下浮含水岩组接受上覆含水岩组的渗透补给。 补给：地下水接受大气降水入渗和地表水入渗补给，地下水具有明显的丰、枯水 期变化，丰水期水位上升，枯水期水位下降。 径流：由于含水介质颗粒较细，水力坡度小，地下水径流十分缓慢。 排泄：排泄方式主要有蒸发、向深层承压水渗透和人工开采。 场地内地下水位总体上随季节变化而波动，丰水期水位抬升，枯水季节水位下降， 多年波动幅值为 1.02.0m。 本工程所在场区表层地下水属于孔隙潜水类型，以大气降水补给，蒸发形式排泄 为主，地下水位年变化幅度在 0.501.00m 左右。初见水位埋深 1.502.90m，标高 0.451.65m；稳定水位埋深 0.802.40m，标高 0.752.90m。场地地下水对混凝土结 构具有弱腐蚀性，对混凝土结构中的钢筋，在长期浸水部位具微腐蚀性，场地标准冻 结深度为 0.6m。 1.4 地质概况 本工程基坑最深处槽底标高-19.35m，所在场区场地为软弱土，场地类别为类， 为抗震不利地段。场区埋深 25 米范围内土层性质如表 1.4-1 所示： 场区土层性质表 表 1.4-1 土层性质 地层编号岩土名称厚度范围（m） 颜色状态 压缩性fak（kpa） 1 杂填土0.71.2杂松散 2 素填土0.61.6黄褐色松散 黏土1.02.3黄褐色软塑可塑中90 1 粉质粘土3.15.5褐灰灰色软塑高中90 1 淤泥质粘土10.014.7褐灰灰色流塑高80 2t 淤泥透镜体1.29.3灰色流塑高60 3 粉质粘土2.22.5褐灰灰色软塑高中110 4 粉土3.35.8浅灰色中密中低125 中国建筑第八工程局有限公司中国石油天津大厦工程 土方开挖方案 4 粉土3.55.9灰白色密实低150 第二章第二章 降水设计及施工降水设计及施工 2.1 降水设计概况 根据设计图纸，场地内基坑水井均采用无砂大口管井，井径 700mm，管径 400mm。其中在两车库出入口基坑内各布置两口降水井，井深 11m；在楼座基坑内布 置 40 口坑内降水井，井深 14m；在主楼基坑坑内布置 18 口，井深 20m；另外在基坑 外布置 13 口观测兼集水井，井深 8m，共计水井数 75 口，具体井点位置见图 2.1-1。 图 2.1-1 降水井平面布置图 2.2 降水井施工目标 按照施工工期部署，本工程降水井计划 2012 年 7 月 28 日开始施工，2012 年 8 月 20 日前完成降水井施工,确保降水满足土方开挖要求。 2.3 施工准备工作 1 材料准备 降水井采用 400 无砂砼管，外围针刺无纺布及等粒径滤料，坑底设盲沟，随挖随 填，与降水井形成降排水系统，盲沟用编织袋或土工布包等粒径碎石。专人负责进料， 工程师核定，确保井管、填料、粘土等材料的质量。 2 机械设备准备 根据设计工程量及施工现场情况，本工程的主要机械设备配备如表 2.3-1。 施工主要机械配备表 表 2.3-1 序号设备名称规格型号数量设备能力 中国建筑第八工程局有限公司中国石油天津大厦工程 土方开挖方案 5 1成井钻机qj-1250型347.5kw/台 2泥浆泵3pnl127.5kw/台 3电焊机zxf125.5kw/台 4空压机zv127.5kw/台 5潜水泵qdx3-25-1.1621.1kw/台 6潜水泵150qj10-36/4202.2kw/台 2.4 降水井施工 1 施工工艺流程 本工程降水井施工工艺流程见图 2.4-1。 钻机就位、对中整平 钻进成孔 终孔 下井管 围填砂砾 填泥封孔 洗井 成井结束 下泵抽水 清孔 调浆 孔深 验收 井管进场质 量验收 井管焊接质 量验收 填砾深度验 收 井位测量放线、验收 图 2.4-1 降水井施工工艺流程 2 降水井施工步骤 1）井位测量 根据确定无误的点位测放井位，井位测放完毕后应做好井位标记，方便后期施工。 若布设井位无法正常施工，及时与设计方沟通、处理，必要时适当调整井位。 2）安装钻机 安装钻机时，为了保证孔的垂直度，机台安装稳固水平，大钩对准孔中心，大钩、 转盘与孔的中心三点成一线，严把开孔关，钻头与钻杆连接处带两根钻铤，并且，弯 曲的钻杆不得下入孔内。 3）成井施工 中国建筑第八工程局有限公司中国石油天津大厦工程 土方开挖方案 6 施工机械设备降水井选用 qj-1250 型工程钻机及其配套设备。成孔时采用正循环 回转钻进泥浆护壁的成孔工艺。 （1）钻进成孔 钻进时轻压慢转，当钻具全部进入粉质粘土层后，可适当加压，提高转速。 成孔施工采用孔内自然造浆，钻进过程中泥浆密度控制在 1.051.20，当提升钻具 或停工时，孔内必须压满泥浆，以防止孔壁坍塌。 （2）清孔换浆 钻孔钻进至设计标高后，在提钻前将钻杆提至离孔底 0.50m，进行冲孔清除孔内杂 物，同时将孔内的泥浆密度逐步调低，返出的泥浆内不含泥块为止。 （3）下井管 按设计井深预先将井管排列、组合，下管时所有深井的底部按标高严格控制，并 且保持井口标高一致。井管应平稳入孔，每节井管的两端口要找平。为了保证井管不 靠在井壁上和保证填料厚度，在滤水管上下部各加一组扶正器，保证环状填料间隙厚 度大于 180mm，外包一层 30-40 目滤网。下管要准确到位。自然落下，稍转动落到位， 不可强力压下，以免损坏过滤结构。井管到位后下钻杆泥浆稀释，在稀释泥浆时井管 管口应密封，使泥浆从过滤器经井管与孔壁的环状间返回地面，稀释泥浆应逐步缓慢 进行。 （4）回填滤料 填滤料前在井管内下入钻杆至离孔底 0.30m0.50m，井管上口应加闷头密封后， 从钻杆内泵送泥浆进行边冲孔边逐步调浆，使孔内的泥浆从滤水管内向外由井管与孔 壁的环状间隙内返浆，使孔内的泥浆密度逐步调低，在降水井和井壁之间填滤料，回 填 5-10滤料至井口向下 1 米，井口向下 1 米回填黏土，并密实，见图 2.4-2。 图 2.4-2 滤料回填 4） 洗井 中国建筑第八工程局有限公司中国石油天津大厦工程 土方开挖方案 7 在提出钻杆前利用井管内的钻杆接上空压机抽水洗井，吹出管底沉淤,直到水清不 明显含砂为止。空压机洗井原理见图 2.4-3。 空压机 排水管 泥浆池 井管 进气管 阀门 图 2.4-3 空压机洗井原理示意图 5）试抽水 安装泵体要稳，泵轴垂直。泵体安装在过滤管的中部或中部偏下深度处。排水管 及电源线路连接完好后，进行试抽水，测定抽水井的流量、水位变化及观测井的水位 变化及流量，水位恢复后进行试验性抽水。 6）降水施工注意事项 针对本降水方案，在进行降水施工时注意以下几点： （1）现场可能影响成井施工的工序须合理安排，保证在成井施工时不受其影响。 （2）坑内的降水井，靠近支撑部位的，尽量靠近砼混凝土支撑的格构柱，避免后 续基坑开挖过程中的碰撞，也便于后期管理保护，本工程中位于后浇带中的疏干井应 加强保护措施。 （3）成井深度不得小于设计深度，成孔孔径不得小于设计孔径。 （4）洗井时要保证洗出的水不浑浊方为合格。 （5）滤料进场后要用水冲洗，保证滤料干净。 2.5 降水方案 1 排水 1）基坑外围排水 沿基坑外围设置 400400砖砌排水沟，内抹防水水泥砂浆，排水沟上面铺放钢 筋篦子。降水、地表水经沉淀池沉淀后排入指定市政管线，靠近坑边的降水井先将水 中国建筑第八工程局有限公司中国石油天津大厦工程 土方开挖方案 8 直接排入排水沟，离坑边较远的降水井先将水先排至离坑边较近的降水井，然后再排 至排水沟，形成排水接力。基坑外围排水沟做法示意图见图 2.5-1 所示： 图 2.5-1 基坑外围排水沟做法示意图 2）基坑内排水 基坑随深度的加深，应密切注意观察所有降水设备的运行情况，及时排除故障， 确保基坑呈现无水状态下作业，基坑底若有局部湿土或地面水及排出水局部影响，采 用设置 400300排水盲沟及直径 1.5m、深 1.2m 砖砌集水井。排水盲沟内用编织袋或 土工布包等径渣石填平，集水井设置在基坑转角部位，用砖砌内抹防水砂浆。排水沟 与集水井相通。应迅速用泵排除积水，使基坑始终处于无水状态。排水盲沟、集水井 做法见图 2.5-2、图 2.5-3 所示。 300 600 400 1200 1500 400 排水盲沟集水井 图 2.5-2 排水盲沟做法图 图 2.5-3 集水井做法图 2 降水 基坑降水要遵循“分层降水、按需降水、动态调整”的原则。基坑降水在开挖过程 中国建筑第八工程局有限公司中国石油天津大厦工程 土方开挖方案 9 中加强监测，并对单井抽水量及水质含沙率做好记录。依据观测的水位及环境监测数 据，指导降水运行。 基坑分层开挖前应进行 20 天以上全面降水，以保证土方开挖面无明水作业，降水 井每次降水水位不得大于基坑分层开挖深度以下 2m，开挖至坑底时降水水位保持在坑 底标高下 0.5m。 3 沉降观测 在抽水过程中，组织专业测量人员对周边地物进行观测，同时，基坑监测单位对 基坑位移、变化进行监测测量。 2.6 封井 针对降水井，在确定停抽、封井时，应注意以下几点： 1 底板砼浇筑完毕并养护一周以上区块周边的降水井方可考虑停止抽水； 2 由于底板要分块浇筑，可考虑对分布在已浇筑底板且养护一周以上区域的降水 井进行试停抽 12 天；但试停抽只适用于井内水位不高于当前井口的降水井，以防止 井内地下水溢出；试停抽期间降水井内抽水泵不应拔除，且应确保抽水泵可以随时正 常开启，根据出水量的大小，在砼底板施工时在此区域分部的降水井可同时封死。 3 试停抽期间应观测试停抽降水井内水位以及未浇筑底板或底板未至强度区域的 观测井水位，以确保当前降水可以满足未浇筑底板或底板未至强度区域的降水需求； 若满足要求，则延长试停抽时间，并继续保持水位观测；若无法满足要求，则必须开 启预设降水井已确保基坑抗突涌安全； 4 封井应会同设计方确定封井原则并形成相关文件；在满足封井原则提出的相应 要求时，提出书面封井指令。收到相应指令或确认文件后，按指令或确认文件停止所 有降水井抽水并实施降水井封井； 5 小流量降水井封井方案 针对坑内疏干井以及后期正常出水量小于 6m/h 的降压井，在进行封井时，通常 采取以下封井方案： 1） 封井前预拌足量的 c15 混凝土； 2） 用抽水泵将井内水位抽至井底； 3） 迅速拔除抽水泵； 4） 灌入混凝土至底板以下 1m，捣实混凝土； 5） 等待混凝土初凝，并观察井内渗水情况，必要时再次下泵抽出余水； 中国建筑第八工程局有限公司中国石油天津大厦工程 土方开挖方案 10 6） 二次浇灌混凝土到底板以下约 10cm，捣实混凝土； 7） 混凝土初凝后割除剩余井管至底板以下约 10cm； 8） 采用水泥砂浆抹平井口，至此封井完毕。 6 大流量降水井封井方案 加工防水钢套管：钢套管采用 550mm、高 500mm 的钢管，钢管外中部焊 80mm 宽止水环，顶部制作法兰，和预制的盲板用螺栓进行连接，盲板和法兰间连接螺栓不 少于 8 个。方法见图 2.6-1 所示。 图 2.6-1 防水套管示意图 具体做法如下：1、首先用加工的钢管紧密套在降水井管外（做防水前） ；2、做防 水时，将防水卷材上反至止水片之下，并粘贴牢固；3、浇筑防水保护层；4、绑扎底 板钢筋，在绑扎钢筋时要考虑套管的加固（同墙体洞口加固）5、浇筑底板混凝土，浇 筑底板混凝土时井管周围预留 1.5m1.5m 的方坑，坑底随大面积底板浇筑混凝土 200mm，即钢管止水片上 50mm；6、底板和外墙浇筑完成后对井进行封堵：a，切断 水泵电源，取出水泵；b，向井内投放砂石；c，用盲板封堵井口 。7、在确保不渗漏 的情况下，浇筑预留坑的混凝土（此混凝土比底板高一个标号，并掺有膨胀剂） 图 2.6-2 防水套管分割图 2.7 降水井管保护措施 1 对降水井竖立醒目标志，做好标识工作，弄好夜间施工反光带，加强人工值班 中国建筑第八工程局有限公司中国石油天津大厦工程 土方开挖方案 11 保护。抽水运行期间，派专门人员进行看护； 2 土方分层开挖完成后，降水井应及时割管及下泵。且降水井应在区域土方开挖 完成后方可割管，避免发生后续挖土过程中被土方掩埋的情况。 3 为了防止降水井在开挖过程中被施工机械损坏导致降水井井内填充,降水井内加 直径 300长度为 3000衬管,具体做法见图 2.7-1 所示。 图 2.7-1 井管内衬管示意图 2.8 降水常规管理要求 1 降水运行前，降水井应合理布设排水管道并便于接入施工现场排水设施； 2 降水运行前应做好降水供电系统，配备独立的电源线； 3 所有抽水井应在供电电箱插座、抽水泵电缆插头及排水管上做好对应的标示， 并在每次发生变动时进行相应的标示变更，便于抽水运行管理；供电电箱应定期进行 检查并备有检查记录； 4 正式降水前必须进行试运行，进一步检验供电系统、抽水设备、排水系统及应 急预案能否满足降水要求；试运行结果进行记录并备案，根据试运行结果，对于无法 满足降水要求的部分进行相应整改；通过试运行熟悉水泵开启、电路切换，以确保降 水连续进行。 5 降水前各降水井均应测量其井口标高、静止水位并进行相关记录； 6 降水应严格根据工况进行降水控制，确保基坑安全并降低对周边环境影响； 7 基坑开挖后，降水井割管时应测量井深，及时采取清淤措施； 8 抽水过程中各应做好抽水井流量及观测水位观测数据记录；抽水井应选择代表 性降水井安装流量表进行流量测量。 2.9 降水井应急预案 1 用电应急预案 1） 双电源保证 中国建筑第八工程局有限公司中国石油天津大厦工程 土方开挖方案 12 施工现场应有两路工业用电，降水运行中应保证一路工业用电停电后另一路工业 用电能及时使用，保证停电 10 分钟内（具体根据抽水试验确定）能将确保降压井的电 源得到更换，确保在基坑开挖过程中降水不得长时间中断，否则造成的后果无法估量， 影响基坑的安全。 2） 电源切换流程 电源切换时电工、发电机工和降水人员统一指挥，协调操作，各负其责。切换电 源时，各位置工作人员职责如下： （1） 发电机操作工：在发电机所在位置，迅速启动发电机，待正常之后立即通 知电工切换电源； （2） 电工：位于双向闸刀位置，接到发电机工的指令后，迅速切换电源； （3） 降水班人员：位于各降压井启动箱和分电箱位置，根据启动箱指示灯状态 或电表状态随时合上开关并启动指定按钮。 以上工作人员必须在断电 10 分钟内各就各位，确保 10 分钟内恢复降水运行。 3） 其他注意事项 （1）切换电源会造成所有水泵停止工作，切换电源时降水人员必须在启动箱旁随 时准备启动水泵； （2）若采用发电机，则先发电后切换电源，且须在发电机工作稳定后方可切换； 一旦恢复供电，先切换电源，再关闭发电机，且须是在供电工作稳定后方可切换。 2 配备降水备用物资 降水井在实际运行中，由于各种原因，可能出现机械损坏的情况，而造成降水工 程的中断。为了避免出现这种情况，在进行物资配备时，适当考虑配备降水备用物资， 在现使用物资出现异常时，及时更换备用物资，确保降水运行的顺利进行。 3 成立降水应急抢险队伍 组织成立降水应急抢险队伍，对施工过程中降水引发的各种异常及时采取应急抢 险措施，相应管理人员、成井队伍、降水物资在 5 小时内赶赴现场，确保施工安全。 第三章第三章 土方开挖施工土方开挖施工 3.1 土方开挖概况 本工程基坑开挖深度不一。其中，汽车坡道基坑深度为 05.85m，围护结构采用 smw 工法桩，内侧共用辅楼围护，坡道最深边围护采用灌注桩加双轴搅拌桩止水帷幕， 中国建筑第八工程局有限公司中国石油天津大厦工程 土方开挖方案 13 内部设一道混凝土支撑；辅楼地下一层基坑深度 6m，坑底大面标高-7.1m，采用双排 灌注桩加双轴搅拌桩止水帷幕进行围护，另在四角分别设置一道混凝土角撑；主楼基 坑大面开挖深度 12.3m，坑底大面标高-13.4m，采用单排灌注桩加三轴搅拌桩止水帷幕， 另设置一道混凝土支撑，主楼基坑两核心筒各有一个集水井局部深坑，深度 18.25m， 比临近主楼承台底面深 4.35m，比主楼负二层底板深 5.95m，标高-19.35m。 本工程土方开挖概况统计见表 3.1-1。 土方开挖概况表 表 3.1-1 范围 基坑占地 （） 开挖步 挖深大面 标高（m） 大面开挖深度 （m） 土方量 （m3） 小计（m3） 撑底以上 -4.5 03.4 748 车库出入口a 345 撑底至坑底 -6.95 02.45 261 1009 撑底以上 -4.5 03.4 766 车库出入口b 353 撑底至坑底 -6.95 03.55 267 1033 2042 撑底以上 -4.53.471684 辅楼及 主楼负一层 23444 撑底至坑底 -7.12.645676 117360 撑底以上 -9.22.17629 主楼负二层 3633 撑底至坑底 -13.44.218248 25877 合计（m） 24142 完成 -13.412.3145279 3.2 土方开挖重难点及对策 1 土方开挖重难点 1）本基坑工程开挖深度大，最深达 18.25m，需要降低地下水位的幅度较大。 2）本基坑中负一层土方开挖必须先进行冠梁的施工，冠梁底标高在地面以下 3.4m，按设计要求须先对冠梁外土方进行放坡，这样在对坑内土方大规模开挖时，出 土车辆不能进入坑内，只能站在冠梁外放坡坡顶，若采用挖机直接将土分步传递坑顶 装车，则出土效率较低。 3）主楼基坑在楼座基坑中，主楼基坑另设置一道混凝土支撑，其撑下土方开挖需 要在楼座基坑开挖完成后进行，此时考虑工期需要，辅楼地下一层开始进行底板施工， 主楼剩余土方出土路线需精心设计。 4）主楼基坑中，两核心筒位置各包含一个集水井局部深坑，比临近主楼基坑承台 处坑底深 4.35m，比主楼负二层开挖大面低 5.95m，此部分须进行局部支护。 5) 现场内场地非常狭小,基坑开挖放坡后场内无法形成环形道路,为后续施工带来 很大麻烦。 2 对策 1）降水对策 中国建筑第八工程局有限公司中国石油天津大厦工程 土方开挖方案 14 （1）疏干井在基坑开挖前 20 天开始疏干降水。 （2）除坑内降水井以外，基坑外设置观察井，作业过程中，根据监测到的坑底隆 起、回弹等数据，及时启用坑外观察井，保证基坑安全。 （3）为防止基坑突涌、基底隆起，首先加强围护结构施工质量检验，其次加强排 水管理，基坑开挖前，降水降至开挖面下 0.5m1.0m，保持水位稳定。在降排水阶段， 加强坑外水位的观测，发现坑外水位下降过快，需尽快查找漏点，堵漏止水。 2）地下一层土方开挖对策 冠梁采用边挖边做，先开挖基坑南北两边线中点处 6m 范围内冠梁以上土方并施做 该部分冠梁，待全部冠梁施做完成后，最先施做的冠梁达到设计强度，然后在其上回 填土，并进行硬化，使之成为基坑外与内部连接通道，出土车辆便可以直接进入基坑 内运土，可大大提高出土效率。 3）主楼撑下土方开挖对策 主楼基坑南侧边线距大基坑围护结构南侧边线 9.75m，由此考虑主楼由基坑南侧出 土。在该 9.75m 范围内临时堆土，后由挖机坐在外围基坑支护冠梁及盖板上往坡上出 土车辆上装土。 4）主楼基坑内局部集水井深坑土方开挖 此部分局部深坑深度较深，放坡难以满足要求，考虑进行局部支护，拟采用 12m 长 40b 工字钢板桩支护，内加一道钢管支撑，钢管撑与钢板桩间通过一道 h4004002413mm 型钢腰梁进行连接，具体方案详见 3.3。 5) 为实现场内形成环形道路，拟将放坡部位改为土钉墙护坡，配置 6200x200 钢筋网，喷射 80mm 厚 c20 混凝土护坡，土钉墙护坡示意图如下图 3.2-1、图 3.2-2， 具体方案详见土钉墙护坡设计方案 。 中国建筑第八工程局有限公司中国石油天津大厦工程 土方开挖方案 15 图 3.2-1 现场东西北三侧剖面示意图 图 3.2-2 现场南侧剖面示意图 3.3 土方开挖 1 土方开挖总体思路 根据整体施工部署，土方开挖分三个阶段。第一阶段进行辅楼冠梁以上土方， （见 图 3.3-1） ，然后施工该部分冠梁及支撑；第二阶段进行辅楼地下一层以及主楼混凝土 支撑撑底以上土方，以及汽车坡道土方开挖（见图 3.3-2） ，然后施工主楼冠梁和支撑； 第三阶段进行主楼钢筋混凝土支撑下负二层土方开挖（见图 3.3-3） 。 中国建筑第八工程局有限公司中国石油天津大厦工程 土方开挖方案 16 图 3.3-1 第一阶段土方开挖范围 图 3.3-2 第二阶段土方开挖范围 中国建筑第八工程局有限公司中国石油天津大厦工程 土方开挖方案 17 图 3.3-3 第三阶段土方开挖范围 2 土方开挖施工组织 1）施工区段划分 根据施工整体部署，土方开挖分三个阶段进行，每个阶段分别进行施工分区。 第一阶段土方开挖分为四个区，见图 3.3-4： 图 3.3-4 第一阶段土方开挖分区图 第二阶段土方开挖分为 3 个区，见图 3.3-5。 中国建筑第八工程局有限公司中国石油天津大厦工程 土方开挖方案 18 图 3.3-5 第二阶段土方分区图 第三阶段土方开挖分为两个区，见图 3.3-6： 图 3.3-6 第三阶段土方开挖分段图 2） 施工组织 （1）第一阶段土方开挖 第一阶段进行边跨冠梁底标高以上两侧土体开挖。采用由内向外退挖，在冠梁处 开挖深度 3.4m。退挖时注意在冠梁内外留坡，其中外侧坡高 2.58m，坡宽 4m，另外冠 梁与外侧坡脚间留出 4m 宽平台，在平台上施做盖板；内侧坡高 3.4m，坡宽 6m，土方 量 21750m，开挖顺序由基坑南北两边线中点处向基坑东西两边线中点处逐步推进，i- 1 段采取由左向右分层退挖，i-2 段则由右向左分层退挖。挖深 03.4m，土方量 1514 m。具体施工组织见图 3.3-7、3.3-8。 中国建筑第八工程局有限公司中国石油天津大厦工程 土方开挖方案 19 图 3.3-7 第一阶段总体施工平面图 图 3.3-8 1-1 剖面图 （2）第二阶段土方开挖 第一阶段土方开完完成后，进行第一阶段土方开挖范围内冠梁及支撑的施工，然 后在基坑南北边线处回填出三个 6m 道路，使坑外自然地坪与坑内土方连成一个整体， 然后进行第二阶段土方开挖。a 区由南向北侧出土口处退挖，b 区由北向南侧出土口 处退挖，c 区基坑分别由深部向浅部退挖。其中楼座基坑范围内挖至坑底，挖深 2.6m，中部主楼基坑范围挖至其冠梁与支撑底部，挖深 4.7m，土方总量 104753m。 车库出入口分层退挖至坑底，挖深 02.45m，土方量 528 m。具体见图 3.3-9、图 3.3- 10。 中国建筑第八工程局有限公司中国石油天津大厦工程 土方开挖方案 20 图 3.3-9 第二阶段土方开挖平面图 图 3.3-10 2-2 剖面图 (3) 第三阶段土方开挖 第二阶段土方开挖施工结束后，主楼已挖至其支撑底，施做主楼支护冠梁及支撑 结束后即开始第三阶段土方开挖。 第三步土方开挖是在主楼范围内，为主楼支撑底至坑底。主楼基坑分为两个区段， 每段均由北向南分层退挖，挖深 4.2m，土方量 18248m，土方由挖机分层传递至坑顶 出土车辆上。见图 3.3-11、图 3.3-12 所示。 中国建筑第八工程局有限公司中国石油天津大厦工程 土方开挖方案 21 图 3.3-11 第三阶段土方开挖平面图 图 3.3-12 3-3 剖面图 3 主楼集水井处局部深坑支护方案 1）概况 主楼两核心筒部位各有一个集水井，分别位于主楼 zct7 承台与 zct7a 内部。两承 台土方开挖深度 13.9m，而该集水井土方开挖深度 18.25m，比该承台处土方开挖深度 深 4.25m，该集水井北侧边线与负二层底板相连，界面高差 5.95m。集水井局部深坑长 度 12.176m，宽度 8.75m。其具体位置及示意见图 3.3-13、图 3.3-14、图 3.3-15、图 3.3-16 所示。 中国建筑第八工程局有限公司中国石油天津大厦工程 土方开挖方案 22 图 3.3-13 局部深坑位置示意图 图 3.3-14 集水井局部深坑平面图 图 3.3-15 1-1 剖面图 中国建筑第八工程局有限公司中国石油天津大厦工程 土方开挖方案 23 图 3.3-16 2-2 剖面图 2）支护方案设计 拟在局部深坑周边连续插入 40b 工字钢板进行支护，内部沿长边每 4m 设一道直径 350mm，壁厚 6mm 的钢管撑，钢管撑与钢板桩之间通过一道 h4004002413mm 型钢 腰梁进行连接，具体加固图见图 2.3-16、图 2.3-17、图 2.3-18。 图 2.3-17 局部深坑支护平面图（加钢腰梁） 图 2.3-18 1-1 剖面 中国建筑第八工程局有限公司中国石油天津大厦工程 土方开挖方案 24 图 2.3-19 2-2 剖面 3）支护验算书 （1）场地地质条件和计算参数见表 3.3-1。地下水位标高为坑底以下 1m。验算时， 考虑坑外附加荷载为 10kpa。 场地地质情况表 表 3.3-1 土层层底标高(m)层厚(m)重度(kn/m3)()c(kpa)m(kn/m4) 淤泥-2.82.816.56121320 粉质粘土-5.32.519.210.4182923.2 粉土-10.45.120.500 粉质粘土-154.620.129.1814826.2 -15m/-19.35m 界面支护验算（此处仅验算 1-1 剖面中的悬臂工字钢支护，2-2 剖 面中相对 1-1 剖面多了一道横撑，其支护相对更为安全） 该界面采用工字钢板悬臂加固，钢板桩插入后，土方一次开挖到底，剖面见图 3.3-19 所示。 q=10 () () () () hw=6.95 h=4.35d=7.65 10 () () () () 4.357.65 y x o k=2.48 , o( 1.2 , 2.5 ) 10 () () () () 6.95 4.357.65 prandtl: k=11.63terzaghi: k=14.15 图 3.3-20 剖面示意图 中国建筑第八工程局有限公司中国石油天津大厦工程 土方开挖方案 25 基坑安全验算结果见图 3.3-21。 10 () () () () 4.357.65 y x o k=2.48 , o( 1.2 , 2.5 ) 10 () () () () 6.95 4.357.65 prandtl: k=11.63terzaghi: k=14.15 图 3.3-21 基坑安全验算结果 -16.2m/-19.35m 界面验算采用同上一界面，因其开挖深度小 1.2m，其支护一致， 故本界面不必验算。 -13.4m/-19.35m 界面验算 该界面采用工字钢板桩加钢管撑支护，钢管撑与钢板桩之间通过一道 h 型钢腰梁 连接，其开挖工况分为三步，第一步挖至撑底，挖深 2.10m，第二步加撑，第三步挖至 坑底，总挖深 5.95m。示意见图 3.3-22： q=10 () () () () hw=6.95 2.1 h=5.95d=6.05 图 3.3-22 剖面示意图 中国建筑第八工程局有限公司中国石油天津大厦工程 土方开挖方案 26 a 基坑安全验算结果见图 3.3-23： 10 () () () () 5.956.05 y x o k=1.76 , o( 1.61 , 1.57 ) 10 () () () () 6.95 5.956.05 prandtl: k=9.45terzaghi: k=11.5 10 () () () () 6.95 5.956.05 k=2.02 2.1m 10 () () () () 6.95 2.1 5.956.05 1256.7 10.9 985 8.2 o kc=1.85 () 中国建筑第八工程局有限公司中国石油天津大厦工程 土方开挖方案 27 图 3.3-23 基坑安全验算结果 b 钢管支撑验算如下： 钢管支撑为直径 350mm，壁厚 12mm，长度 8.75m，按压弯构件计算。 绕任意轴 x 弯曲: 长细比:=73.18 轴心受压构件截面分类（按受压特性）: a 类 轴心受压整体稳定系数: x=0.823 荷载按 1.4 的安全系数，且每四米一道支撑，故计算荷载 n=1.42434=1166.4.6kn 绕 x 轴最不利位置稳定应力按钢结构规范公式(5.1.2-1) n a n 1166400 12742 91.5376n /mm 2 该荷载小于钢材强度 210n/mm2，故钢管支撑安全。 c h 型钢腰梁验算如下： 钢腰梁按两端简支的三跨连续梁计算，每跨跨长 4m，钢腰梁采用 4004002413mmh 型钢，由理正软件计算，计算简图如图 3.3-24： 中国建筑第八工程局有限公司中国石油天津大厦工程 土方开挖方案 28 图3.3-24 h型钢腰梁验算见图 各跨计算结果如表 2.3-2： 钢腰梁各跨验算结果 表2.3-2 跨号抗弯强度抗剪强度安全状态 11.2791.417安全 21.2791.417安全 31.2791.448安全 4 土方开挖机械选择 1） 第一阶段土方开挖机械选择 根据施工进度计划安排，本阶段挖土持续时间为 6 天，土方总量 21750m3，每天 的开挖量约为 3625m，拟采用 cat320b 型挖掘机（斗容量 1.6m） ，反铲时最大挖深 6.6 米，台班产量 450550m。 计算挖土机需用数量： n1=q/pdtmkt 中国建筑第八工程局有限公司中国石油天津大厦工程 土方开挖方案 29 其中：n1挖土机需用台数；q土方量（m） ；pd挖土机台班产量， 取 500m；t工期；m每天工作班数，取三班制；kt时间利用系数，一般 为 0.80.85，取 0.80； n1=21750/500630.80=3.1(台)，取 4 台； 计算自卸车(20m)需用数量： 自卸汽车生产率按下式计算：pj=60qkekchksu/t 式中：pj自卸汽车每小时生产率：m/ h q汽车车箱容积：20m3 ke可松系数：1/1.53 kch汽车装满系数，考虑施工道路为土路，不宜装的太满，取 0.85 ksu运输损耗系数：一般为 0.941.0，取 0.94 t汽车一次循环时间 t=tz + ty + tx +td tz装车时间 n/n0+tr ty行车时间（60l/vz+60l/vk）k tx卸车时间：1 min td调车、等车时间：5min n汽车需装铲斗数：12 n0每分钟挖掘斗数：6043.2=1.4 tr汽车进入装位时间：0.5min l运距：5 公里以内。 vz重车行车速度：取为 30km/h。 vk空车行车速度：取为 40km/h。 pj=31.34q/45m/h，则 20m自卸汽车生产率为 15m/小时辆。 经计算得：20m自卸汽车台班生产率为：120m/台班辆 日生产率如下（3 班制）： 20m自卸汽车：p=360 m/天辆 本工程每日土方运输量为 3625m，36251.2/360=12.08 辆，考虑汽车行走时装载 不宜太多，取 0.8 系数，为保证土方开挖连续性，每台车辆至少配置共需配置 20m自 卸汽车 16 辆，可满足施工要求。 综上所述，第一步明挖施工期间，机械总需用量汇总为：cat320b-7（斗容量 中国建筑第八工程局有限公司中国石油天津大厦工程 土方开挖方案 30 1.6m3 型挖掘机 4 台，20m自卸车 16 辆。 2）第二阶段土方开挖需用机械量计算 （1）地下车库出入口 本阶段 c 区地下车库出入口处土方总量约 600m，工期计划 6 天，计划安排一台 cat320b 挖机和两辆 20m负责本部分土方开挖。 （2）楼座基坑 本阶段基坑内土方开挖总量 104753m，分两个施工段分别进行两层退台接力开挖， 根据工期计划，本阶段工期为 21 天，每天土方量 4988m，计划采用 cat320b 型挖机 （斗容量 1.6m） ，最大反铲挖掘深度 7.6m，台班产量 405550m。 计算挖土机需用数量： n1=q/pdtmkt 其中：n1挖土机需用台数；q土方量（m） ；pd挖土机台班产量，取 500m；t工期；m每天工作班数，取三班制；kt时间利用系数，一般为 0.80.85，取 0.80； n1=104753/5002130.80=4.2(台)， ，因按前土方开挖部署考虑，本阶段土方分两 个施工区段，由四个方向退台收土，每个区段取 2 台，共取 8 台； 另外每区拟布设 4 台进行土方导运，共需 12 台。 计算自卸车(20m)需用数量： 20m自卸汽车台班生产率为：120m/台班辆 日生产率如下（3 班制）： 20m自卸汽车：p=360 m/天辆 本工程每日土方运输量为 4988m，49881.2/360=16.63 辆，考虑汽车行走时装载 不宜太多，取 0.8 系数，共需配置 20m自卸汽车 21 辆，可满足施工要求。 综上所述，第二部土方盖挖期间，机械总需用量汇总为：cat320b(斗容量 1.6m3) 型挖掘机 12 台，20m自卸翻斗车 21 辆。 （3）第三阶段土方开挖（负二层顶板以下至混凝土撑底）需用机械量计算： 本阶段为主楼负二层混凝土撑底以下土方开挖，主楼分为两个区段，开挖深度约 为 4.2m，土方开挖量约为 13248m。该阶段土方开挖工期计划为 18 天，根据经验，拟 计划每个区段布置 1 台长臂挖机 cat320b（斗容量 0.8m） ，负一层坑底各布置一台 cat320b（斗容量 1.2m）挖机进行由负二层坑底向负一层临时堆土区上倒土。负二层 中国建筑第八工程局有限公司中国石油天津大厦工程 土方开挖方案 31 坑底另布置 3 台 cat200（斗容量 1.2m）挖机进行坑底内横向退挖土方，另需布置 3 台 pc80-7（斗容量 0.3m3） ，负责支撑下掏土。另外每个区段布置 4 辆自卸翻斗车进行 土方外运。 综上所述，本阶段共需布置 2 台长臂挖机 cat320b（斗容量 0.8m3） ，5 台 cat320b（斗容量 1.2m）挖机，3 台 pc80-7(斗容量 0.3m3)挖机，自卸式翻斗车 8 辆。 5 土方开挖质量控制要点 1）超大基坑开挖应注意基坑内的边坡稳定，开挖时应充分利用“时空效应”作用， 基坑开挖应分层、分块、对称进行，其放坡应结合地质、环境条件确定安全坡度，每 步开挖暴露的支护桩体宽度控制在 36m，每层开挖深度不大于 5m，严禁在一个工况 条件下过量超挖。且在未完成相应层的结构前严禁开挖下层土方。 2）支撑及底板底面下 2030cm 范围内应采用人工开挖整平、夯填密实，作为构 件地膜，地膜高程允许偏差为+10mm，平整度允许偏差 10mm。 3）支承桩柱两侧土体应尽量对称开挖，高差应控制在 0.5m 以内。施工中严禁机 械碰撞立柱、井点管、围护桩，施工过程中设专人进行监护，并且在降水井位置插小 旗作为警示。 4）土方开挖的同时，应加强对基坑支撑体系水平位移的监测、加强坑底回弹和隆 起量的监测、加强支撑体系裂缝变形的监测、加强工程桩移位的监测，确保基坑及周 边环境的稳定与安全。 5）尽量缩短围护结构暴露时间，采取措施加快地下结构部分施工速度。土方开挖 满足混凝土垫层施工条件后，即展开混凝土工程的施工，尽量缩短基坑晾槽时间。 6）合理安排开挖时间及顺序，确保按照分段分层一个作业面要么不开挖，一旦开 挖确保一个工作面完整即不影响下道工序的施工，杜绝“半吊子”工序出现。 7）对开挖过程中发现的暗塘，暗渠等不良地质，及时向现场监理工程师、业主、 设计院汇报，研究处理方法，最终按设计要求进行处理，严禁隐瞒不报。 8）应注意施工前需要做好地面排水和降低地下水位的工作。人工开挖时，操作间 距应保持 23 米，并应从上而下逐层挖掘。挖土方工程完工前，应提前与建设、监理、 质监、设计等部门取得联系，及时验槽，不要因某个部门工作延误，耽误工期。 3.4 土方开挖应急预案与质量保证措施 1 土方开挖应急预案 中国建筑第八工程局有限公司中国石油天津大厦工程 土方开挖方案 32 1） 支护结构渗漏水处置 土方开挖后围护桩出现渗漏，对基坑施工带来不便，如渗漏严重时则往往会造成 土颗粒流失，引起支护桩背地面沉陷甚至支护结构坍塌。 在基坑开挖过程中，一旦出现渗漏应及时处理，如果比较严重，首先应立即启动 坑边观测备用井，降低坑外水位，再进行封堵。封堵主要为坑内进行封堵，其次利用 坑外注浆管进行堵漏，具体情况下的封堵措施见下述。 对渗水量较小，不影响施工也不影响周边环境的情况，可采用坑底设沟排水的方 法。对渗水量较大，但没有泥砂带出，造成施工困难，而对周围影响不大的情况，可 采用“引流修补”方法。即在渗漏较严重的部位先在止水帷幕上水平（略向上）打入 一根钢管（内径 2030mm） ，由此将水从该管引出，而后将管边围护桩的薄弱处用防 水混凝土或砂浆修补封堵，待修补封堵的混凝土或砂浆达到一定强度后，再将钢管出 水口封住。如封住管口后出现第二处渗漏时，按上面方法再进行“引流修补”。如果 引流出的水为清水，周边环境较简单或出水量不大，则不作修补也可，只需将引入基 坑的水设法排出即可，对渗、漏水