天辰路管廊深基坑支护方案.doc

深基坑土钉墙支护施工方案1 编制依据1.1 济南中央商务区市政项目部济南天辰路综合管廊基坑支护工程方案设计。1.2 与本工程施工、设计相关的规范及标准，公路桥涵施工技术标准（JTJ 041-2000）、公路工程质量检验评定标准（JTG F80/1-2004）、公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ 024-85）、公路工程施工安全技术规程（JTJ 076-95）、基坑土钉支护技术规程。1.3 本分项工程相关的施工图设计。1.4 施工现场实际情况。2 工程概况济南市城市建设投资有限公司拟在工业南路以南、解放东路以北、奥体西路以西新建济南中央商务区市政道路基础设施项目（三纵三横）。拟建天辰路管廊工程位于茂岭二号路以东，茂岭三号路以西的天辰路段。该管廊工程分热力舱、动力舱、综合舱，拟开挖基坑要素见下表：天辰路管廊、雨水沟天辰路管廊长（m）宽（m）挖深（m）安全等级392.7617.4-18.25.3-6.5二级天辰路雨水沟（m）宽（m）挖深（m）安全等级337.0811.7-12.687.1-8.7二级2.1 地形地貌及水文地质条件拟建场地第四系地貌单元属山前冲洪积平原上部。地形总体上东南高西北低，局部有起伏。场区主要属小清河水系，主要河流为场地东侧的大辛河。大辛河为小清河一级支流，源于龙洞庄以南诸山谷，向北经孟家庄、石河岭、十里河庄，至大辛庄西向北入小清河，长22公里，是一条季节性的泄洪河流。场区中部偏西为南北向的丁家庄沟，现已成为排污沟，沟宽210米，南侧从解放东路三箭平安苑小区东侧出地表，向北流经济南第二钢铁厂，从二钢北门向北约90米处进入地下，水量较小，水质差，散发臭味。场区内地下水位测量及调查场地及周边地下水资料，拟建道路沿线地下水类型为第四系孔隙水及灰岩岩溶裂隙水。工业南路附近第四系下部为相对隔水的辉长岩，地下水类型为孔隙潜水及风化基岩裂隙水，含水层主要为第四系碎石土、辉长岩风化带，主要由大气降水和地下渗流补给，局部勘察钻孔内测得地下水静止水位埋深7.509.70米，相应标高53.9959.11米。场地季节性水位变化幅度约2.03.0米。以南的区域第四系下部为灰岩，地下水类型为灰岩岩溶裂隙水，由于水位埋藏较深，未观测到地下水位。雨季可能在灰岩表面及碎石层中形成暂时性流水。2.2 工程地质条件根据勘探资料，与基坑设计有关地层简述如下：填土（Q42ml）：以杂填土为主，局部分布素填土、碎石素填土。杂填土：杂色，松散稍密，主要成分为碎石、砖块、灰渣、混凝土块等。1素填土：褐黄色、黄褐色，可硬塑，稍密，稍湿，以粘性土为主，含少量砖屑、煤屑、碎石、植物根等。2碎石素填土：杂色，稍密，碎石原岩成分为石灰岩，次棱角状亚圆形，粒径310厘米，含量3070%，局部为块石，充填粘性土。层厚0.1017.50米，层底标高60.2991.03米。黄土、碎石（Q4al+pl）：该层以黄土为主，碎石主要呈透镜体状分布。黄土：褐黄色，可硬塑，含氧化铁、少量白色钙质条纹，具虫孔。1碎石：杂色，稍中密，母岩成分为灰岩，呈次棱角状亚圆形，粒径110厘米，含量5580%，混褐黄色粘性土。层厚0.508.50米，层底深度1.1016.00米，层底标高55.1987.09米。粉质粘土、粘土、碎石、胶结砾岩（Q3al+pl）：该层上部主要为粉质粘土、粘土，下部主要为碎石，局部为胶结砾岩。粉质粘土：浅棕黄棕黄色，可硬塑，含铁锰氧化物及少量碎石。粉质粘土主要分布在该层的上部。1粘土：棕黄色，可硬塑，含铁锰氧化物及其结核。2碎石：杂色，稍中密，母岩成分为灰岩，呈次棱角状亚圆形，粒径112厘米，含量约5085%，混棕黄色粘性土，偶有胶结。碎石普遍存在，主要分布在该层的底部。3胶结砾岩：杂色，泥钙质胶结，岩心多呈块状，粒径310厘米，部分呈短柱状、柱状，柱长220厘米，采取率2065%。层厚0.4016.50米，层底深度1.7023.00米，层底标高49.7081.03米。岩土力学性质指标如下表：层号岩土名称(kN/m3)C (kPa) ()qsik(kPa)杂填土19.35.015.0251素填土18.515.012.0302碎石素填土19.55.020.070黄土18.629.721.8601碎石20.05.030.090粉质粘土18.633.922.0633 施工方案3.1 方案确定 根据现场工程条件，为确管廊及雨水沟安全施工，拟采用土钉墙支护方案。3.2 土钉墙支护的特点 3.2.1 能合理利用土体的自承能力，将土体作为支护结构的不可分割部分。3.2.2 结构轻型，柔性大，有良好的抗振性和延性。3.2.3 施工便捷、安全，土钉的制作与成孔简单易行，且灵活机动，便于根据现场监测变形数据和特殊情况，及时变更设计。3.2.4 施工不需单独占用场地，对于施工场地狭小，放坡困难，有相邻建筑，大型护坡施工设备不能进场时，该技术显示出独特的优越性。3.2.5 稳定可靠，支护后边坡位移小，水平位移一般为0.1%0.2%，最大不超过0.3%，超载能力强。3.2.6 总工期短，可以随开挖随支护，基本不占用施工工期。3.2.7 与其他深基坑支护类型相比费用低，经济，可降低造价10%40%。3.3 施工方案简图3.3.1 根据场地状况和工程地质情况，将基坑分三个剖面进行支护设计，基坑下口线距管廊外墙线留1.5米，详见基坑支护平面图以及支护剖面图。1-1剖面：开挖深度5.3m。采用土钉墙支护形式，坡度系数1：0.3，设置3道打入式钢管土钉。坡面挂网喷砼；2-2剖面：开挖深度5.5-6.5m。采用土钉墙支护形式，坡度系数1：0.3，设置3道打入式钢管土钉。坡面挂网喷砼；3-3剖面：开挖深度6.4m。采用土钉墙支护形式，坡度系数1：0.3，设置3道打入式钢管土钉。坡面挂网喷砼；注：(1)钢管土钉的构造应符合下列要求：钢管的外径不宜小于48mm，壁厚不宜小于3mm；钢管的注浆孔应设置在钢管末端l/2-l/3范围内；每个注浆截面的注浆孔宜取2个，且应对称布置，注浆孔的孔径宜取5mm-8mm，注浆孔外应设置保护倒刺；钢管的连接采用焊接时，接头强度不应低于钢管强度；钢管焊接可采用数量不少于3根、直径不小于16mm的钢筋沿截面均匀分布拼焊，双面焊接时钢筋长度不应小于钢管直径的2倍。3.4 施工工艺框图施工准备开 挖清理边坡孔位布点成 孔安设土钉注 浆铺设钢筋网喷射砼面层开挖下一步4 施工方法4.1 施工准备 4.1.1 认真学习规范，熟悉图纸，以书面形式请求业主出据地下障碍物、管线位置图，了解工程的质量要求以及施工中的监控内容，编写施工方案。4.1.2 施工前确定基坑开挖线、轴线定位点、水准基点、变形观测点等，并在设置后加以妥善保护。4.1.3 组织项目管理小组及专业施工队伍，对施工人员进行班前技术、安全交底，并完成上报审批程序。4.1.4 按照施工方案选择施工机具与工艺，并检查设备运转情况，安排现场水、电、照明及施工工作面，材料进场后做好原材料的检验与砼、水泥浆的试配。4.2 开挖4.2.1 土钉墙支护应按照施工方案规定的分层深度按作业顺序施工，在完成土层作业面的土钉与喷射砼以前，不得进行下一层深度的开挖。分层深度按照边坡土质以每层一道或两道土钉为宜，使土钉均匀分布于层间。钢管土钉与水平夹角为15，用D48钢管。4.2.2 当用机械进行土方作业时，严禁边壁出现超挖或造成边壁土体松动，当基坑边线较长，可分段开挖，开挖长度宜为1020m。4.2.3 支护分层开挖深度和施工的作业顺序应保证修整后的裸露边坡能在规定的时间内保持自立并在限定的时间内完成支护。尽量缩短边壁土体的裸露时间，对于自稳能力差的土体如高含水量的粘性土和无天然粘结力的砂土必须立即进行支护。4.2.4 为防止基坑边坡的裸露土体发生塌陷，对于易坍塌的土体应因地制宜采用相应措施。4.2.5 开挖过程中如遇到土质与原设计有异常情况时应进行反馈设计。4.3 清理边坡 基坑开挖后，基坑的边壁宜采用小型机具或铲锹进行切削清坡，以达到设计规定的坡度。4.4 孔位布点 土钉成孔前，应按设计要求定出孔位并做出标记编号。孔位的允许偏差不大于150mm。4.5 成孔 根据经验及现场试验，采用钢管利用机械打入土层，钢管上可每隔500mm钻直径10mm的出浆孔，梅花形布置，并以60角钢呈倒刺状焊于孔边，以防打管时散落土粒堵塞出浆孔，同时增加其抗拔力，钢管前端做成锥形，以减少打入时的摩擦阻力。成孔过程中如遇障碍物需调整孔位时，不得影响支护安全，成孔后要进行清孔检查，对塌孔处应及时处理。4.6 置钉及注浆4.6.1 置钉 在直径832mm的级钢筋（本方案取级22mm）上设置定位架，保证钢筋处于孔中心部位，支架沿钉长的间距为23m左右，支架的构造应不防碍注浆时浆液的自由流动。加强筋为214钢筋。4.6.2 注浆 成孔后应及时将土钉钢筋置入孔中，可采用重力低压（0.6MPa）或高压（12MPa）方法按配比浆水泥（砂）浆注入孔内。重力注浆以满为止，但需12次补浆；压力注浆采用二次注浆法，并在钻孔口设置止浆塞和排气孔；注浆导管应先插入孔底，以低压注浆，同时将导管以匀速缓慢撤出，导管的出浆口应始终处在孔中浆体的表面以下，保证孔中气体能全部逸出。导管离孔口0.51m时采用高压注满，并保持高压35Min；采用钢管时应使用高压注浆，注满后及时封堵，让压力缓慢扩散；注浆时需加入早强剂和膨胀剂以提高注浆体早期强度和增大其与孔壁土体的摩擦力。4.7 铺设钢筋网片钢筋网片可用直径68mm盘条钢筋焊接或绑扎而成，网格尺寸150300mm；本方案采用级6.5mm钢筋，网格尺寸采用250mm。在喷射砼之前，面层内的钢筋网片应牢固固定在边壁上并符合规定要求的保护层厚度。钢筋网片可用插入土中的钢筋固定，在砼喷射下应不出现振动。4.8 喷射砼面层4.8.1 喷射砼强度采用C20。施工顺序应自下而上，喷头与受喷面距离宜控制在 0.81.5m范围内，射流方向垂直指向喷射面，在钢筋部位应先喷钢筋后方，然后再喷填钢筋前方，防止在钢筋背面出现空隙。也可在铺设钢筋网片之前初喷一次，铺设网片之后再进行复喷，一次喷射厚度不宜小于40mm，喷射砼前应先向边壁土层喷水润湿；喷射时应加入速凝剂以提高砼的凝结速度，防止砼塌落。喷射钢筋砼面层厚度为80mm，钢筋网规格为6.5250250mm，钢筋搭接长度为300mm。基坑上部设2.0m宽的散水喷射80mm厚砼，每隔1.50米砸入14钢筋，长度500mm，用以挂网。为确保钢管土钉和面层的有效连接，设置2根14加强钢筋。喷射面层采用C20混凝土，其中水泥与沙石的重量比宜取1:4-1:4.5，砂率宜取45%-55%，水灰比宜取0.4-0.45。4.8.2 为保证喷射砼的厚度，可用插入土内用以固定钢筋网片的钢筋作为标志加以控制。当面层厚度超过100mm时应分两次喷射，每次喷射厚度宜为5070mm。继续进行下步喷射砼作业时，应仔细清除预留施工缝接合面上的浮浆层和松散碎屑，并喷水使之潮湿，为使砼施工缝搭接方便，每层下部300mm可喷成45的斜面形状。4.8.3 喷射砼终凝后2h，应根据当地条件，采取连续喷水养护57d。4.8.4 土钉墙支护最下一步的喷射砼面层宜插入基坑底部以下，深度不小于 0.2m，在基坑顶部也宜设置宽为12m的喷射砼护顶。本方案设置顶面2米宽散水混凝土面，厚度为80mm。4.9 排水系统4.9.1 土钉墙支护宜在排除地下水的条件下施工，应采取的排水措施包括地表排水，支护内部排水，以及基坑排水，以避免土体处于饱和状态并减轻作用于面层上的静水压力。4.9.2 基坑顶部四周可做散水各排水沟，坑内应设置排水沟和集水坑，并与边壁保留0.51.0m的距离，集水坑内积水应及时抽出。4.9.3 如基坑侧壁水压较大时，可在支护面层背部插入长度400600mm，直径不小于40mm的水平导水管，外端伸出支护面层，间距1.52.0m，以便将砼面层后积水排出。5 原材料5.1 水泥 采用强度等级为-P.O42.5普通硅酸盐水泥。5.2 注浆材料-水泥浆，强度不低于M20，水灰比0.5。5.3 钢筋（或钢管） 级钢筋，直径832mm；盘条钢筋68mm，若用钢管则采用直径为48mm壁厚为3mm的钢管。5.4 外加剂 采用符合有关规范要求的早强剂、膨胀剂和速凝剂，在冬季施工时喷射砼中应加入防冻剂。5.5 喷射混凝土强度等级为C20。6 施工机械设备设备名称型 号数 量用 途空压机9m3/Min1台喷射砼及机械锤击打管用注浆机1.8m3/h1台土钉注浆用喷射砼机5m3/h1台喷射砼用切割机普通1台钢筋下料，加工土钉钢筋用全站仪、水准仪普通2台放线、监测用锤击器自制1台土钉墙支护机械成孔用电焊机普通2台钢筋焊接，加工土钉钢筋用搅拌机普通1台搅拌水泥（砂）浆用7 劳动组织及安全7.1 劳动组织 每班配置管理人员4名，施工人员2530名。具体如下表：人员配备一览表人员组成人 数职 责施工队长1负责组织施工、协调现场技术员1负责施工技术工作及施工安全质量员1负责施工质量材料员1负责组织材料进场及管理班组长1负责指挥具体施工人员的工作电工1负责现场用电焊工2负责钢筋焊接，制作土体钢筋、钢管测量员2负责放线及监测工作钢筋工68负责钢筋绑扎成孔工68负责成孔注浆工2负责注浆喷射工2负责喷射砼7.2 安全管理除遵守国家有关建筑工程安全操作规程外，还应特别注意以下事项：7.2.1 所有现场施工人员必须戴安全帽，以防高空坠物伤人及其他意外事故。7.2.2 注浆、喷射砼工人作业时，必须戴防护眼镜，以防因高压喷射造成的人身伤害。7.2.3 电源线的搭接应符合安全要求，电路操作必须有专人负责，禁止非专业人员进行电路操作。7.2.4 在需要搭接脚手架的施工部位，脚手架应搭接牢靠、稳固，以防止倒塌伤人。7.2.5 在使用空气锤进行土钉施工时，施工人员应注意双手远离锤头，以防止锤头振动伤人。8 质量要求及注意事项8.1 质量管理技术员负责进行技术交底，按设计施工参数施工，整理技术资料及处理施工时发生的变更情况，及时与设计单位、建设单位联系；质量员监督施工质量，并作好质量记录，发现问题及时与技术人员联系解决。具体操作应执行基坑土钉支护技术规程CECS 9697中的有关规定。8.2 质量检验8.2.1 原材料检验 土钉墙支护施工所用原材料（水泥、砂石、砼外加剂、钢筋等）的质量要求以及各种材料性能的测定，均应以现行国家标准为依据。8.2.2 注浆强度及喷射砼强度检验 用于注浆时的水泥或水泥砂浆强度用70mm70mm70mm立方体试件经标准养护后测定，每批至少留取3组试件，给出3d和28d强度，注浆强度等级不低于12MPa，3d强度不低于6MPa；喷射砼强度可用100mm100mm100mm立方体试块进行测定，制作试块时应将试模底面紧贴边壁，从侧向喷入砼，每批至少取3组试件，强度不低于C20，3d强度不低于10MPa。8.2.3 喷射砼厚度检验 可采用凿孔法作为检查依据，也可用砼厚度标志或其他方法检查，有争议时以凿孔法为准。检查数量为每批100m2取一组，每组不少于3个点，其合格条件可定为：全部检查处厚度平均值应大于设计厚度，最小厚度不应小于设计厚度的80%。8.2.4 土钉抗拔力试验 每一典型土层中至少留3根非工程土钉进行抗拔试验，其孔径注浆材料等参数及施工方法应与工程土钉完全相同，在注浆体强度不低于6MPa时检验土钉的抗拔力是否满足设计要求，一般加荷至抗拔力的1.5倍，观察其抗拔力和变形，一旦发现异常情况，及时采取措施或给设计人员反馈修改设计加以改进。抗拔试验操作方法按基坑土钉支护技术规程CECS 9697执行。8.3 施工监测 土钉墙支护的施工监测至少应包括下列内容：8.3.1 支护位移的测量。8.3.2 地表开裂状态（位置、裂缝宽度）观察。8.3.3 附近建筑物和重要管线等设施的变形测量和裂缝观察。8.3.4 基坑渗漏水和基坑内外的地下水位变化。监测过程中应特别加强雨天各雨后的监测，以及对各种可能危及支护安全的水源进行仔细观察。在支护施工阶段，每天监测不少于12次，在完成基坑开挖，变形趋于稳定的情况下，可适当减少监测次数。施工监测过程应持续至整个基坑回填结束，支护退出工作为止。8.4 施工质量验收 支护工程竣工后，应由工程建设单位、监理单位和施工单位共同按设计要求进行工程质量验收，认定合格后予以签字。工程验收时，施工单位应提供以下竣工资料：8.4.1 施工方案及施工图。8.4.2 各种原材料的出厂合格证及材料试验报告。8.4.3 工程开挖记录。8.4.4 土钉墙支护工程质量检验记录。8.4.5 设计变更报告及重大问题处理文件，反馈设计图。8.4.6 土钉抗拔测试报告。8.4.7 支护位移、沉降及周围地表、地物等各项监测内容的量测记录与观察报告。8.5 注意事项：8.5.1本次基坑工程拟采用动态设计、信息化施工方案，发现任何异常情况时，都应立即停止本工序施工，查清原因并采取措施后，方可进行下一步工作。各支护段的设计依据现有的地质报告，基坑开挖后，若现场地质情况与地质报告不符，应及时通知设计单位，对本设计进行调整。8.5.2基坑开挖过程中，应及时对边坡岩土层进行挂网喷射混凝土保护，防止雨水浸泡和施工扰动土层，减少土层曝露时间。8.5.3工程所用材料施工前提出检验报告，验收合格后方可使用。8.5.4基坑施工及使用过程中，加强施工用水及地表水的管理工作。8.5.5根据边坡支护和土层情况，在填土等含水层部位沿边坡自上而下布置泄水孔，泄水孔水平间距为3米，泄水孔材料采用A75PVC管，泄水管长度不小于500mm，排水管进入土层部分设置成花管，外包滤布，反滤包采用中粗砂，反滤包尺寸不小于200*500*200mm。8.5.6坑边不准堆积弃土，不准堆放建筑材料、存放机械、水泥罐及行车。基坑上口线2米外、计算宽度范围内，荷载不得大于设计要求。9 施工与检测9.1 基坑支护施工应严格执行建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012中的有关规定。施工中应加强信息化管理，并应委派有经验的地质人员在基坑开挖过程中做好巡视、勘查工作。9.2 开挖后及时完成边坡支护和管廊的施工，并尽快回填。9.3 土方开挖应分层开挖，每层土方开挖深度为土钉位置以下0.30米，严禁超挖。下层土在上层土钉墙及喷护网支护施工完毕，对土钉墙，应在土钉、喷射混凝土面层的养护时间大于2d后，方可下挖基坑。当土方开挖时应注意保护施工完毕的土钉及面层。9.4 土钉墙的施工偏差应符合下列规定：位置允许偏差应为100mm，倾角允许偏差应为3，土钉杆体长度不应小于设计长度。9.5 机械开挖后，应人工修整坡面。在坡面挂网喷射混凝土前，应清除坡面虚土。喷射混凝土终凝2小时后，应根据气温条件养护5-7天，并每批次留置试块一组。土钉和面层的质量检测应根据建筑基坑支护技术规范JGJ120-2012有关规定执行。9.6 基坑开挖过程中及基坑使用期间，若确实要行走重型车辆必须及时通知设计人员，对相应部位的基坑设计方案进行调整并对路面进行硬化处理。9.7 根据相关规范应对土钉进行抗拔承载力试验，土钉检测数量不宜少于土钉总数的1%，且每一工况中的每层试验数量不应少于3根；墙面喷射混凝土厚度采用钻孔检测，每500m2喷射混凝土面积的检测数量不应小于一组，每组的检测点不应小于3个。应进行土钉墙面层喷射混凝土的现