前潮悬挑脚手架施工方案.doc

复杂条件下深基坑施工一、工程概况一）、概况简述1、本工程位于浦东新区花木镇，位于石楠路以东、芳甸路以西、梅花路以南、樱花路以北。地下部分由三层地下室组成，地上部分由办公楼、酒店及裙房三部分组成。基坑平面上呈长方形（27396m），面积约26000m2。本工程基坑0.000相当于4.500，周边地面相对标高为-0.700m。本基坑为一级基坑，基坑大部分开挖深度为16.70m，其中办公楼部分开挖深度为18.00m，酒店部分开挖深度为18.10m，最深处开挖深度为21.30m。二）、工程地质条件根据上海岩土工程勘察设计研究院有限公司提供的2006年2月22日上海证大当代艺术中心岩土工程勘察报告，拟建场地地势较平坦，平均标高+3.83m。场地土层物理力学性质情况如下：土层物理力学性质综合成果表层序土 名层厚h(m)重度(KN/m3）直剪固快峰值渗透系数K(/s)C(Kpa)()1杂填土1.28粘土1.4218.31713.5KV=1.40E-07Kh=3.77E-07淤泥质粉质粘土1.517.31315KV=8.76E-07Kh=7.61E-06夹砂质粉土1.618.4228KV=1.40E-04Kh=4.69E-04淤泥质粉质粘土2.717.31315KV=8.76E-07Kh=7.61E-06淤泥质粘土9.2616.61310.5KV=1.08E-07Kh=2.24E-07粉质粘土5.8917.91414KV=6.12E-07Kh=1.23E-06粉质粘土3.5919.54414.5KV=1.64E-07Kh=6.48E-071-1粘质粉土夹粉质粘土1.618.6725KV=3.43E-05Kh=7.93E-051-2砂质粉土夹粉砂7.6318.3429KV=2.30E-04Kh=5.18E-042-1粉细砂5.4918.6031.5KV=4.37E-04Kh=6.82 E-04E-042-2细砂24.4718.9粉质粘土与粉砂互层2.8419.2细砂夹中粗砂未钻穿基坑开挖深度范围内涉及的地基土层为1、夹、层土，除第层土质较好外，其余土层易产生坑壁坍塌、流砂、涌水等现象。拟建场地地下水类型有浅部土层中的潜水和深部土层（第、层）中的承压水。浅层土层中的潜水其主要补给来源为大气降水及地表迳流。地下水位埋深按50考虑。基坑影响深度范围内的深度土层中第一承压含水层主要存在于第层中。第层承压水水头埋深呈年周期性变化，变化幅度约为3.011.0m。地下水对混凝土无腐蚀性。三）、基坑围护结构设计1、围护结构本工程围护结构采用钻孔灌注桩挡土+三轴水泥搅拌桩 (1000750) 止水，局部采用高压旋喷桩，内置三道钢筋混凝土水平支撑。围护桩采用1100和1150的钻孔灌注桩。支撑体系的布置以对撑为主，辅以角撑和边桁架的形式，每一桁架节点处采用480480钢格构柱进行支撑。砼强度等级为C30，钢筋保护层厚度：底部为50，其余为25mm。第一道支撑中心标高为-4.000，位于地下室顶板和地下室一层楼板之间；第二道支撑中心标高为-9.400，位于地下室一层楼板和地下室二层楼板之间；第三道支撑中心标高为-13.800，位于地下室二层楼板和地下室底板之间。整个支撑在平面布置上共设五道对撑及2对角撑，共分成7个区，设置3条栈桥。东挖土阶段全貌2、坑内加固坑内加固采用三轴水泥搅拌桩850600，水泥掺量开挖面以下20%，开挖面以上13%。深坑中间采用二重管高压旋喷桩1000800封底。二、本工程基坑施工难点1、基坑大、深：本工程基坑开挖比较深，大部分开挖深度为16.7m，最深为21.30m；基坑面积为2.6万m2。2、工程量大，工期紧：根据甲方要求及基坑安全实际情况，本工程从2007年3月1日开始进行正式施工，到2008年1月（2008年春节前）必须完成地下室底板施工，以确保基坑安全。同时工程量大，其中钻孔灌注桩为2757根；三轴搅拌桩88485m3，高压旋喷桩共5800根；土方为45万m3；混凝土支撑方量为16000m3，底板混凝土为38000m3，将在11个月内完成。3、采用钻孔灌注桩及三轴搅拌桩进行支护，对一级基坑支护较为少见。此对基坑防水施工及基坑变形提出了较高要求。同时在基坑东南角由于基坑距唐朝酒店（长度为85m）较近，仅2米左右，无法进行三轴搅拌桩施工，采用三重高压旋喷桩作为止水帷幕，另围护桩间止水帷幕一端采用三重管高压旋喷桩进行填充，另一端采用二重管高压旋喷桩进行填充。4、基坑深，存在承压水，对基坑及周边环境影响较大。应做到“按需抽水”，确保基坑及周边环境的安全。5、存在外部干预因素：在工期紧，需全部“开花”，进行施工的情况下，由于各种原因，被唐朝酒店占用的东南角约1500m2直至2007年6月12日让出，此对整个施工产生很大的影响。6、周边紧贴居民区，夜间施工难以进行。针对上述情况，我方从工程安排、人员和机械组织、技术支持及质量控制和安全监控上下手，超额完成任务。2008年1月14日完成地下室底板，同时2008年1月27日完成C区地下室三层结构（建筑面积9000m2）。三、工程安排针对现场实际情况，本工程进度主要矛盾为桩基施工及土方开挖，抓住此两个主要矛盾，在2008年春节前完成本工程基坑施工才有可能。同时由于唐朝酒店占用基地东南角，造成该部分施工滞后。故在整体施工安排上，根据本工程基坑长度较长，将先进行施工基坑北面工程桩及围护施工，逐步向东南角收尾，同时基坑北面围护桩及坑边三轴搅拌桩施工完毕后达到设计强度，经询问设计，将先行进行基坑北面土方开挖，及时形成对撑，按流水作业进行施工。由于坑底加固高压旋喷桩数量较多，达到5336根，施工工期较长，将边开挖土方边利用混凝土支撑养护期进行高压旋喷桩施工。四、人员和机械组织一）、人员组织对于基坑围护施工，将进行多工种施工，同时进行交叉施工，尤其在挖土期间施工围护混凝土支撑，木工和钢筋工用工呈脉冲状（即间歇短期工程量大，所需施工人员较多，其余时间处于息工状态）。合理组织施工人员，将成为工程进度和基坑安全的必要手段。在人员组织上，我们充分利用我公司所有的资源（劳务公司），利用相邻公司所属的项目之间人员的调拨，突击完成混凝土支撑。二）、机械组织1、在桩基、围护桩施工阶段在桩基、围护桩施工阶段由于夜间无法施工，根据施工进度及工程施工安排，在组织近40台钻孔灌注桩机（每台平均每天可施工1.5根钻孔灌注桩）进行钻孔灌注桩施工外，施工流程从北向南进行施工。先大范围进行钻孔灌注桩的施工（现场进36台GPS-10型钻机）；待围护三轴搅拌桩止水帷幕施工有工作面时，自北向南采用2台JB160型SMW工法桩机和8台GPS-10型钻机进行围护桩及三轴搅拌桩止水帷幕进行施工，围护钻孔灌注桩与三轴搅拌桩止水帷幕之间的压密注浆施工及时跟进；待北面有坑边加固（三轴搅拌桩加固）施工作业面时，将2台JB160型SMW工法桩机进行坑边加固，然后采用原先施工止水帷幕的2台桩机就地进行基坑南面的坑边加固。就此安排，按原计划2007年7月9日北面进行挖土，除东南角唐朝酒店区域高压旋喷桩止水帷幕没施工完毕，其余的桩基、围护桩及三轴搅拌桩止水帷幕及坑边三轴搅拌桩加固均施工完毕，为北端挖土奠定了较好的基础。2、唐朝酒店区域桩基、围护桩施工在本工程基坑围护施工中，唐朝酒店问题一直是重点，它直接影响施工进度及基坑围护安全。由于唐朝酒店外墙外边距钻孔灌注围护桩外边线仅60cm左右，无法进行三轴搅拌桩进行施工，将采取高压旋喷桩作为止水帷幕。在施工过程中将先施工围护钻孔灌注桩、工程桩、再施工坑边加固，最后施工高压旋喷桩。为加快施工进度在唐朝酒店区域集中了10台GPS-10型钻机进行钻孔灌注桩进行施工，然后采用1台JB160型SMW工法桩机进行坑边加固，最后采用2台三重管YDM-1旋喷桩机和1台二重管YDM-1旋喷桩机进行高压旋喷桩施工。3、坑底加固 本工程电梯井落深处为防止承压水的管涌采用二重管高压旋喷桩1000800封底。由于施工进度影响，将在支撑养护期间进行二重管高压旋喷桩，施工时采用接杆式旋喷桩机进行施工，直接采用塔吊进行吊运。在支撑养护期间，在混凝土养护3天后立即进行不间断施工，采用10台桩机进行施工。坑底加固计划在第三层土方开挖前施工完工。4、挖土阶段一般挖机装运一车需5分钟，长臂挖机挖深10米左右深装运一车需10分钟；挖深15米左右深装运一车需20分钟。按施工进度计划及本工程实际情况将挖土进行分阶梯施工（即计划留有一个月作为最后一块底板进行钢筋绑扎、混凝土浇筑施工，从2007年7月9日开始进行挖土至2007年12月31日最后一块土方开挖完毕，挖土施工工工期为175天。）第一层土方开挖9.62万m2（开挖标高从地坪-0.70-4.40m），第二层土方开挖14.04万m2（开挖标高从-4.40-9.80m），第三层土方开挖11.44万m2（开挖标高从-9.8014.20m），第四层土方开挖9.90万m2（开挖标高从-14.20m底）。第一、二层将采取大开挖的形式进行挖土，每天出土5000m2左右，均配备4台大挖机（1m3），由于第二层土方开挖时，将要在支撑下掏挖土方，每台大挖机配备2抬小挖机（0.2m3）进行支撑下掏挖土方。第一层土方开挖第二层土方开挖第三、四层土将利用栈桥、挖机驳运、长臂挖机装车的方式进行挖土。第三层土每天出土3000m2左右，在2座栈桥上同时进行开挖。每座栈桥配备2台长臂挖机，每抬长臂挖机配备2抬大挖机进行土方开挖及接驳土方，配备配备3抬小挖机（0.2m3）进行支撑下掏挖土方。第四层土每天出土1500m2左右，在2座栈桥上同时进行开挖，每座栈桥配备2台长臂挖机。每抬长臂挖机配备3抬大挖机进行土方开挖及接驳土方，配备配备3抬小挖机（0.2m3）进行支撑下掏挖土方。第三层土方开挖第四层土方开挖五、技术支持1、围护栈桥布置在本次基坑围护施工中，挖土的进度是完成2007年度基坑施工任务的重要因素，而采取何种挖土方式、布置挖土路线、流程是挖土施工的关键所在，而在深基坑挖土施工中，栈桥布置的好坏对挖土是否顺利起到决定性的作用。在本基坑施工中，我方预先根据现场情况（现场场地狭小，周边只可设走道、唐朝酒店将后开挖）、基坑情况（基坑呈长方形、可阶梯式从北向南开挖）、基坑支撑（基坑分成7块，设5处对称和2处角对称）、基坑底板（底板超深部位在第一、五道支撑下），在第一、三、五道支撑上第一层支撑上设置栈桥，满足了第一层、第二层土方的大开挖局面；同时满足矩形基坑阶梯式多开挖面施工提高了施工进度；同时减少了土方驳运，提高挖土效率；另利用栈桥作为钢筋堆场和加工棚，利用覆盖全场的五台塔吊，切实解决了现场狭小、混凝土支撑及地下室底板和楼层钢筋加工及堆场问题。在实际施工过程中，此三座栈桥确实发挥了重要的作用。2、止水帷幕施工止水帷幕在钻孔灌注围护桩外侧设单排1000750三轴水泥土搅拌桩止水，桩长分别为23.2米（桩顶标高为-0.700，桩底标高为-23.90）、25.2米（桩顶标高为-0.700，桩底标高为-25.90），水泥掺量20%，遇有暗浜或填土过深区域，水泥掺量应提高至23%。考虑到三轴水泥土搅拌桩施工长度较长（23.2米和25.2米），三轴搅拌桩施工按图1顺序进行，其中阴影部分为重复套钻，保证墙体的连续性和接头的施工质量，三轴水泥土搅拌桩的搭接以及施工设备的垂直度补救是依靠重复套钻来保证，以达到止水的作用。图1：三轴水泥搅拌桩施工顺序为保证止水帷幕在基坑变形过程中紧贴围护桩，防止其受剪切断裂。在施工过程中将先施工轴水泥土搅拌桩，再施工钻孔灌注围护桩。另为确保两者之间紧贴密实，同时检验三轴水泥土搅拌桩在夹层施工质量，在两者之间进行压密注浆。在实际施工过程中发现三处浆液外溢现象。在开挖过程中发现止水帷幕基本无漏点，在夹层存在几处渗点，同时该三处无渗点。3、唐朝酒店处止水帷幕施工唐朝酒店其外墙外边离基坑内边仅2.0米左右（地下室外墙外侧模板已只能用砖胎膜），其条形基础距基坑内边仅1.5米左右，仅能刚好施工钻孔灌注围护桩，无法采用同其他部位采用三轴搅拌桩作为止水帷幕。而唐朝酒店内部装饰大部分采用玻璃装饰，采用大量的玻璃分隔墙来视觉上增大酒店空间。此对围护止水帷幕和基坑围护施工及挖土时对周边环境的影响提出了更高的要求。我方针对此情况，综合了多种围护方案，本着安全的原则，提出了采用三重管高压旋喷桩作为止水帷幕，桩径为1000mm，搭接500mm。由于场地影响，三重管高压旋喷桩中心距钻孔灌注围护桩外边仅350mm，无法保证其1000mm的直径及搭接部位的宽度，故另在围护桩之间止水帷幕一端采用三重高压旋喷桩进行填充，另一端采用二重高压旋喷桩进行填充。由于高压旋喷桩中心穿过酒店条基，采取间隔500mm引孔，而后下桩机施工。至回填土施工完毕，该部位基坑无漏水现象，唐朝酒店正常运行。4、二重管高压旋喷桩施工对混凝土支撑的影响处理为满足施工进度，坑底加固采取边挖土边施工，其由于二重管高压旋喷桩其抬土现象十分严重，对已施工的混凝土支撑将造成破坏性的影响。我方在支撑施工完3天后，将其下部泥土间隔挖除，以保证土向上的拱力不影响支撑，同时边施工二重管高压旋喷桩边进行支撑底部清土。坑底加固5、降水及承压水的控制降水的成功与否是挖土成功的关键所在，在本工程降水主要为地表水（雨水及二重管高压旋喷桩施工产生的水）、土层潜水及层承压水。地表水主要采用地表挖排水沟及集水井进行迅速汇水、排水。由于支撑梁将基坑分成许多分块，为尽快排除积水、在小分格之间采用在支撑下埋设100雨水管，将水汇集到大的分块中，同时在大分块中设集水井将水抽至市政排水管网。同时配备大功率、高扬程的抽水机进行排水，以确保当天明水当天清，不影响挖土施工进度。大功率、高扬程抽水机抽水土层潜水采用85口均布深井进行抽水，由于二重管高压旋喷桩后施工，其施工对深井抽水的影响很大，若在其影响范围内抽水，将会堵塞井管，故在其影响范围内的深井将先行施工、抽水，待该部位高压旋喷桩施工时，其影响范围内的深井将不抽水，同时配备10套轻型井点作为备用，突击抽除深井抽除时间较短且水量仍较大部分土的潜水。其两者配合施工，土方开挖比较顺利。承压水抽水实行“按需抽水”，只要不影响基坑安全将尽量少抽水或不抽水。我方根据地质报告和附近工程施工经验，对承压水抽水进行了计算，并进行了抽水试验，确定将设置10口46米深井进行抽水可确保基坑安全和周边环境安全。基坑开挖深度与安全承压水位埋深关系表 序号基坑开挖深度(m)安全水头埋深(m)1145.152156.783168.42416.79.5751710.06617.410.7171811.69818.212.02918.913.17101913.33112014.97 12 2116.60 1321.316.93 142218.24根据上表分析可知，在承压水的初始水头为6.00m时，基坑的安全开挖深度可达到14.00m，在此开挖深度内不需要进行减压降水。开挖深度达到16.70m时，安全承压水头埋深应在9.57m；基坑开挖深度达到21.30m时，安全承压水头埋深应在16.93m。 我方根据科学监测，合理按需抽水，在围护设计院、结构设计院的认可下，与2008年2月14日停止最后3口承压井抽水。目前基坑各承压井均封堵完毕，一切正常。6、土方开挖减少围护变形的措施土方开挖的合理组织施工对减少围护变形有着很大的影响，每个基坑开挖均有不同的措施。我方对本基坑土方开挖主要抓住如下几点：1）、合理组织，支撑施工与挖土相符的原则，即挖除部分必须可形成有效的支撑。本基坑为5个对撑和2对角撑，必须有效地形成支撑，方可开挖其他部分。在本工程开挖过程中也由于种种原因造成第三层土方东北角开挖无法收头，其他部位也同时挖除，而角撑却难以形成，造成日围护桩倾斜10mm的情况发生。2）、开挖部分及时形成支撑。有效组织泥工、木工、钢筋工在48小时内完成支撑施工，同时将混凝土垫层换成木模板，以提高施工进度。因为混凝土有一定的硬化时间。3）、每道支撑采取盆式开挖，角撑采取先开挖角部有支撑的部位再挖除中间无支撑部位。4）、第四层土方开挖将按结构设计院后浇带的布置进行分块开挖，及时浇筑底板。按此原则进行挖土完毕后，支撑处于安全状态，周边环境及各管线均无破坏的情况发生。根据监测报告各最大变形：围护桩测斜：+94.6mm；立柱桩：+46.7