基坑开挖护坡施工方案.docx

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 工程概况 本工程为某 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 12.00m（电梯井 14.00m） ，裙房东西长约 71m，南北宽约 26m，开挖深度 5.80m。施工深度范围内，地层土质分布情况如下：地面（标高 36.50m） 以下 0-3.50m 为杂填土，局部有旧建筑基础；-3.508.10m 主要为粉 质粘土， 其中在-4.50m 左右有一层厚度 0.501.00m 的重粉质粘土层； -8.10-14.00m 为细砂； -14.00-20.20m 为卵石， 卵石最大粒径 57cm； -20.20-27.60m 为粉质粘土。地下水有二层，第一层为滞水，在地面下-4.50m（标高 32.00m） 处，第二层为潜水，在地面下-10.30m（标高 26.20m）处。由于基坑设计标高在地下水位以下。基坑东面、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、护坡桩及锚杆系统称基坑开 挖及护坡工程，主要工程量见下表 1主要工程量表项目单位主楼裙楼备注降水井座24井管内径 300mm，井深 23.00m砂漏井座54井孔直径 300mm，深 10.00m护坡桩根6598主楼桩径 800mm， 裙房桩径 500mm锚 杆根108直径 150mm，长 22.00m土 方m332111132合计 48510m3 98 11310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 60d 完成 施工任务。施工准备工作（1）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。 （2） 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、水准点都城要引出 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。（3）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。 （4）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、混凝土浇筑用电，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 90mm2 橡皮电缆，并设置 8 个电闸箱供护 坡和降水施工用电。 3）在现场搭设 4 个高 46m 的照明灯架，每个灯架安装镝灯 2000KW。工作面、坡道口安装碘钨灯活动灯架 12 个，供夜间施工 照明用。 5）施工用水；在现场东西两侧，各设置 1 个 50mm 的水源， 供打井和护坡工程施工用水。 6） 在基坑南侧搭建临时办公、 休息用房约 150m2， 工具棚 20m2， 水泥棚 20m27)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。8）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。施工平面布置 （1）出入口分别设在现场东南侧和西南角，运料、运土汽车可走 循环路。 （2）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。 （3）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。分项目工程施工方法 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 高要求降至护坡桩底标高（21.50m） ，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了降水方案， 管井主要降低潜水水位， 砂漏井主要交直层潜水渗漏至细砂层，再用管井抽走。2.管井井点计算 （1）计算参数： 基坑面积 A=75m 45m=3375m2，基坑深度 H=12.00m 降水深度S=26.20m-21.50m=4.70m ，含水层厚度 =26.20m-16.30m=9.90m。 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。 （2）基坑假想半径： X0=A/ =3375/ =32.78m （3）抽水影响半径： R=(Xo)2 + 2K.t.h = 式中t抽水稳定时间，取 6d； 给水系数，粉细砂 0.15!0.20，卵石 0.200.35，取 0.23 （4）基坑总涌水量：（5）单井涌水量：式中 hw滤管进水长度，0.27?h=0.27 9.9=2.67m r管井半径（m） 。 （6）管井数量： N=Q/q 1.1=8370/398 1.1=23.10 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%。 （7）管井平面布置及井距： 管井布置在基坑四周，其中 4 座井布置在裙房基坑内。 井距 =L/N=230m/24=9.58m，实际为 9.60m（锚杆间距的倍数， 以防被其击穿） 。 式中：L 为基坑周边长度，m。 （8）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，环型井点取 10%； h2管井沉淀高度，一般取 23m；L1管井至基坑中线的距离（m） （9）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 23 座井后立即试 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。 （10）管井井点对环境的影响： 潜水含水层在地面下 10.30m 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（1）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 26mm 滤料， 井深 23.00m，井距 9.6m，共布置降水井 24 座。 （2）管井成孔（井） ：采用 CZ22 钻机冲击成孔（井） ，如噪声、 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 2 ，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 1.00mm 以内； 反循环钻机靠泵吸泥浆循环排渣，泥浆多，泥浆池深度 1.502.00m， 并配备泥浆罐车随时将多余泥浆运走。常用钻孔机性能表 表2型号钻孔方式钻孔直径（mm）钻孔深度（mm）护壁方式电机功率备注cz-22冲击式400-800150泥浆22可克服地下旧基础Xf-33回旋式500-150050泥浆40泥浆泵电机功率77KWbqz500螺旋式300-50010-12干作业37步履式，可改装钻杆Zkl800螺旋式400-80012-18干作业55履带式，可改装钻杆（3）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。（4）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。 （5）洗井：采用 912m3 空压机气举冲洗法，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，直到 洗出清水，井内水位接近周围地下水位为止。 （6）地面排水管：布置在基坑顶周边，由 300mm 钢管排水总 管和沉淀池组成（见图 1） 。抽出的地下水经排水总管及沉淀池再排 入市政雨水或污水管道内。 （7）抽水：采用扬程 25m，出水量 20t/h，QS 系列潜水电泵， 性能见表 3，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 67d 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。常用管井潜水电泵性能表 表 3型号流量（t/h）扬程（m）（m）电机功率（KW）出水口径（mm）外围尺寸（mm）重量（kg）QX3-30-1.1 QX6-25-1.1 QS20-27-3 QS40-28-5.5 175QJ50-26/2 250QJ80-40/236204050803025272826401.11.135.57.515 25 38 51 76 76 108233233184233175 25014146072（8）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。 （9）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 10m，井内填 26mm 滤料，井距 23m，在管井降水井之间共布置砂漏井 54 个，见图 1 砂漏井成孔采用 BQZ300 步履式钻机，要边钻孔边填砾，以防塌 孔。填砾至地面下 2m，用粘性土封口。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，噪声低和变形小的 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。 （1）主楼护坡高度 12m，采用 800mm 钢筋混凝土灌注桩加锚 杆护坡方案（图 2） 。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，连梁顶砌墙并设抗弯桩和压顶梁。 （2）裙房护坡高度 5.80m，采用 500mm 钢筋混凝土悬壁桩护 坡方案（图 3） ，由地面开始做桩，桩顶设 500mm 300mm 连梁。（3）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（图 4） 。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诸设计结果 见表 4、表 5 输入计算参数 计算参数 护坡高度 土重度 地面荷载 主动摩擦角 被动磨擦角 护桩直径 保护层厚度 桩间距 混凝土等级 Sa d 符号 H g 单位 m KN/m3 KN/m2 。输入计算参数 表4计算参数符号单位主楼裙房计算参数符号单位主楼裙房护坡高度 土重度地面荷载主动摩擦角 被动磨擦角 护桩直径保护层厚度 桩间距混凝土等级HYGDsamKN/m3 KN/m2 。mmmmm12.0 19103542 800 30 1.60 C255.81910 3320 500 30 1.20 C25钢筋等级拉锚位置锚固土层摩擦角锚固土层粘聚力锚杆倾角锚杆直径锚杆间距土压系数安全系数fyHamCaDmShKoKfN/mm2。cmmN/mm2310 -3.75 282022152.40 0.91.5310 悬臂计算机设计结果 表5计算参数符号单位主楼裙房计算参数符号单位主楼裙房护桩入土深度 护桩全长 护桩最大弯距 最大弯距作用点 护桩最大配筋 锚杆全长X l Max Ylom m KNm根m12.0 19103542 800 5.81910 3320 500 30 锚固段长度 自由段长度 锚杆轴拉力锚杆配筋 整体稳定系数 护桩直径L1 L2 Tam m KN18.30 5.70 643.9 4 1860 钢绞线800500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： （1）计算土层深度内有 值和 C 值时，摩擦角换算为等值摩擦 角 ； （2）地质条件良好，最大弯距折减 30%40%再配筋； （3）提高安全系数，桩入土深度增加 10%20%； （4）计算了出护坡桩每米的弯距，按弯距分布大小配筋； （5） “周边均匀法”和“等效矩形法”对照配筋； （6）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。3护坡桩及锚杆的布置构造及做法 4护坡桩施工 （1）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 （2）钻孔： 1）主楼护坡桩桩径 800mm，间距 1.60m，桩长 12.00m，采用 ZKL-800 履带式长螺旋钻机（性能见表 2） ，由于采取了降水措施， 卵石层最大粒径 57cm， 初步判断不塌孔或塌孔不严重， 只须适当 加 深钻深即可。如卵石层塌也严重时，可采用中心压灌水泥浆法成孔。 裙房护坡桩桩径为 500m，间距 1.20m，桩长 10.00m，采用 BQZ500 钻孔（同砂漏井相同，但需改装钻杆直径，性能见表 2） 。 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。 （3）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。 （4）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，主筋采用电弧焊双面焊，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，桩主 筋伸入连梁内不小于 50cm。（5）混凝土搅拌： 1）为加速浇灌，防止塌孔，桩身及连梁混凝土均在现场搅拌。 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， 砂子为粗砂，碎石粒径大于 40mm，因现场窄小，要随用随进。混凝 土等级为 C25。坍落度为 1214cm，配合比如下： 水 水泥 砂 石子200kg 300kg 769kg 1114kg 以上配合比应根据砂石含水量及粒径进行调整， 搅拌时砂石每车必须过磅。 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 捣棒分层浇灌，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 （1）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，孔径 150mm，孔深 24.50m，倾角 22，采用 MZ-II 型锚杆机干作业成孔，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 （1.5m 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。 （2）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 25mm 塑料管，绑在杆体上放入 距孔底 100mm 处。 （3）锚体注浆：锚体水泥浆浆体强度 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。 （4）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，张拉至设计拉力的 1.05 倍， 稳定 510min， 并记录伸长值。 当锚杆应力没有明显衰减时， 退至设计拉力 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、10mm 长 50cm 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 30mm 厚 M5 水泥砂浆，锚筋间距纵向 100cm，横向 3050cm，可蛇行楔锚，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 2038mm 塑料管或 钢管，将水引出。 7连梁顶砌砖墙 连梁施工时，要预埋抗弯钢筋。砌 37 砖墙时，每砌高 50cm，水 平放置 6.5mm 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。 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土机， 配备自卸汽车挖运 施工，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 0.70.9 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 1.11.2 的增加系数。 本工程采用分步（层）开挖和接力挖土法，但场地窄小，故选择 体积小、效率高的 PC-400 反铲挖土机挖土，配备 T-815 太脱拉自卸 汽车运土，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（层） 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，挖至连梁标高下 1.00m，即-+5.00m， 主要是清理桩钻孔土方， 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 至-10.00m （第三步挖土） 实际挖深 5.00m，直接装汽车运走， ， 另一台反铲挖土机由-10.00m 挖至-12.00m（电梯井-14.00m） （第四步 挖土，实际挖深 2.004.00mm，将土挖甩至上边挖土机工作面内，装 汽车运走。这样下、上层传递直至将主楼土方挖完。 裙房分两步挖土，第一步由地面挖至-1.50m，第二步由-1.50m 挖 至-5.80m，在第三次进场期间挖完。 3坡道开设和开挖顺序 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 1:51:6， 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。 机械及人员配备 主要施工机械及人员配备表名称型号机械数量（台）人员配备（人）用途冲击钻 空压机长螺旋钻机 长螺旋钻机 混凝土搅拌机 小翻斗车 电焊机 锚杆机 灰浆搅拌机 注浆泵 反铲挖土机 自卸汽车 液压锤 钢筋加工 其它配合人工 管理人员 合计CZ-22ZVY12/T BQZ500 ZKL800 JZC350 20KVA MZ-II BW250/50 PC400 T-815 W-16021112232112201124442026844420416104126打井洗井 护坡桩，砂漏井 护坡桩 护坡桩护坡桩钢筋加工锚杆锚杆 锚杆 土方 土方 旧基础拆除护坡桩，锚杆 质量要求和措施 1基本要求 （1）遵守国家施工及验收规范及有关季节施工的规定。 （2）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，填报各种报表。 （3）原材料、半成品、成品要有出厂质量证明和试（检）验报 告） 。 （4）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 （1）井位允许偏差100mm，井径不大于 600mm，井深不小于 设计深度。 （2）打井采用自造泥浆，不再投入粘土料。 （3）洗井要洗透，洗井后水质清晰，井底无泥砂，井内水位接 近自然水位。 （4）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 （1）钢筋主