深基坑专项施工方案

.劳动力计划6.1项目管理人员本工程实行项目经理责任制。由项目经理、项目技术负责人、施工员、专职质检员、材料员、试验员、安全管理小组组成管理班子。为保障本工程顺利进行，我公司决定选派强有力的管理班子承担该项目施工管理。项目管理人员组织机构如下：项目经理项目经理项目技术负责人项目技术负责人试验员材料员质检员施工员试验员材料员质检员施工员安全员土方组打井组土方组打井组模板组混凝土组模板组混凝土组钢筋组外架组项目部管理人员配置如下表：岗位姓名职称职责项目经理周海波高级工程师全面领导施工，抓好现场管理，是质量、安全、文明施工的直接负责人。项目技术负责人顾利珍助理工程师工程施工技术、施工质量的技术责任人，组织对新技术、新工艺的开发和实施，疑难技术问题攻关。施工员丁志峰工程师实施施工组织设计方案和技术开发，调度各工序的衔接，负责轴线放样定位。施工员季玉斌助理工程师实施施工组织设计方案和技术开发，调度各工序的衔接，负责轴线放样定位。质检员王青松助理工程师负责对工序、设备安装质量的检查、监督、指导，负责质量管理制度的实施。安全员殷芹工程师设备的安全使用，完善安全设施，实施有关安全管理制度，按时呈报有关安全资料报表。材料员卢春玉工程师负责材料购置及辅助设备的采购，保证采购计划的及时、完整、准确、有效实施。6.2作业人员劳力组织布置由公司工程部配合项目经理部负责组织，依据施工进度要求的劳动力计划报表，选拔组织熟练程度高、能信任分项工程质量要求的技术工人，及时办理劳力进场和退场，并作好施工现场新工人的进场三级教育。劳动力可按照施工情况分批进场，并可根据实际施工情况进行调整。作业人员安排见下表：序号工种工人数量备注1土方组15人负责机械挖土、运土。2后勤保障6人负责清土、排水沟、截水沟施工，抽水等勤杂工、安全文明施工。3污水管道施工组12人负责污水管道主体施工。4电工、电焊工各1人负责施工用电、焊接5降水组2人负责降水井的施工。6钢板桩施工组6人负责拉森钢板桩的施工。7.计算书及相关图纸本工程污水管道总长1262米，其中W18-W31段（长982m）污水管道沟槽开挖深度（6.56—5.4m）均超过5m，槽底平均高程高程-2.68m。本工程深基坑管材采用D600钢筋砼预应力管，管道基础采用钢筋砼管。本次深基坑专项方案的计算书以W18—W20段管道基坑为例（此段基坑最深），基坑尺寸为长100m宽17.3m，基坑底标高为-3.07m,基坑深度为6.37米，本基坑放坡采用二级放坡，上层吹填土按1：1放坡，下层粉砂土采用拉森钢板桩支护后直槽开挖。本工程超过5m的基坑均按此方案进行放坡。7.1基坑边坡稳定验算（采用同济启明星边坡稳定分析计算软件计算）7.1.1计算参数土质技术参数表层号土层名称重度r粘聚力c内摩擦角弹性模量E孔隙比土层厚度KN/m3kPa0CMPam1-2冲填土18.5411.928.510.650.8576.52-1粉质黏土夹粉土18.0381.0032.53粉土18.5113.226.612.320.8704.64淤泥质粉质黏土夹粉土17.981.0322.45粉土夹粉砂18.6110.925.512.230.8394 7.1.2计算基本原理：用瑞典条分法分析土坡稳定，是基于对失稳土坡现场观测得知土坡失稳时的滑动曲面呈圆弧形，如下（图1-1）所示，分析时假定1m长条的土体ACD绕圆心O转动（即沿AC弧滑动时），用极限平衡状态来判别土坡是否失稳。7.1.3计算基本方法：1.按比例绘制土坡剖面（图1-1），假设滑弧通过坡脚，任选一圆心O、半径为R的圆弧AC，并将圆弧分为若干个垂直的土条，并编号。2.将每个土条的重力Gi(Gi=ri·Hibi)，沿圆弧分解成切向力Hi和垂直圆弧的法向力Vi，即Hi=GisinaiVi=Gicosai分析时不计土条两侧面的法向力和剪切力的影响（误差约为10%-15%）。3.分别计算滑动土体的滑动力矩MOV和抗滑力矩Mr(均对滑动圆心取力矩)，应等于：第i条滑弧处土的内摩擦角；第i条滑弧处土的黏聚力；第i条滑弧长度；第i条中线处法线与铅直线的夹角。4.计算边坡稳定安全系数K5.根据《建筑施工土石方工程安全技术规范》(JGJ120-2012)Kmin大于1.25时为稳定边坡。7.1.4、坡顶有动载情况下的边坡进行安全稳定系数验算。本次主要对上层土的边坡进行稳定性验算。动载主要考虑污水管道施工的材料运输车辆的荷载，以及施工机械行走通过便道时的荷载。荷载为25Kpa的均布荷载，范围距基坑边2—7米。具体验算见下图：7.1.5边坡稳定系数验算结论：经用“同济启明星边坡稳定性分析计算软件”进行验算，基坑边坡顶部边缘2m以外有车辆动载情况下对边坡稳定安全系数没有影响；计算得出本方案基坑边坡稳定安全系数K=2.21〉1.25，符合《建筑施工土石方工程安全技术规范》(JGJ120-2012)的要求。7.2降水计算7.2.1涌水量计算本工程岩土工程勘察报告中，勘探深度内未揭示有不透水层，故按潜水无压非完整井进行设计。见下图1、计算参数：降水设计技术参数表层号土层名称重度r粘聚力c内摩擦角渗透系数K土层厚度KN/m3kPa0Ccm/sm1-2冲填土18.5411.928.52.16E-046.52-1粉土夹粉砂18.519.528.32.36E-0402-2粉质黏土夹粉土18.58E-052.53粉土18.633E-044.64淤泥质粉质黏土夹粉土17.98E-052.45粉土夹粉砂18.6110.925.52.36E-044根据勘察报告采用各土层的渗透系数根据土层厚度进行加权计算如下：K=（6.5×2.16×10-4+2.5×1.68×10-4+4.6×1.93×10-4+2.4×2.88×10-5+4×2.36×10-4）/20=1.67×10-4cm/s=0.144m/d降水曲线坡度i=0.1原地面标高：3.3m地下水位标高：3.0m基坑底标高：-3.07m基坑尺寸：长100m,宽17.3m（以上数值见基坑开挖断面图）深水井井径d=0.4m，r=0.2m深水井滤管长度l取值6m2、降水区等效半径按《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012)附录E：r0=0.29(a+b)=0.29（17.3+100)=34m3、基坑水位降深式中：s——要求降低的水位（m）；D——基坑开挖深度（m），D取6.37m；dw——地下水位埋深（m），为0.3m；sw——降下后的水位与基坑底距离（m）为0.5m。计算得s=6.57m4、含水层厚度的确定由于南通地区降水影响深度内没有不透水层，按《建筑施工计算手册》表4-14：计算有效含水层厚度H0上表中地下水水位至滤管上端距离s′=iL/2+S=5/2*0.1+6.57=6.82m由s′/（s′+l）=6.82/(6.82+6)=0.54（内插法上表）得含水层有效深度式中：L——深水井至基坑中心的距离,取5m；S——基坑水位降深,取6.57；i——降水曲线坡度取值0.1。H0=1.72（s′+l）=1.72*（6.82+6）=22.1m5、抽水影响半径的确定按《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012)7.3.11-1，故抽水影响半径：R0=2S(H0K)1/2=2*6.57*(22.1*0.144)1/2=23.44m6、降水区总涌水量按《建筑与市政降水工程技术规范》（JGJ/T111-98）6.4.4-1：Q=LK（H02-hm2）/R0L—条状基坑长度；K—渗透系数；Hm—抽水前与抽水时含水层厚度的平均值；R0—抽水影响半径。降水后含水层厚度h=H0-S=22.1-6.57=15.5m，降水前后含水层平均厚度hm=(22.1+15.5)/2=18.8m，则Q=100*0.114*（22.12-18.82）/23.44=82.9m3/d7.2.2井群涌水量验算 按《建筑与市政降水工程技术规范》（JGJ/T111-98）6.4.4-2：Q1=nQ1′=n(πK(2H0-S)S/(ln(d′/πr)+πR0/2d′）)式中d′为井间距之半，即d′=15/2=7.5m=6*（3.14*0.144*（2*22.1-6.57）*6.57/(ln(10/3.14*0.2)+3.14*23.44/2*10）)=108.3m3/d＞Q=82.9m3/d符合要求7.2.3降水水位验算按《建筑与市政降水工程技术规范》（JGJ/T111-98）6.5.2-5：Sx=H0-（h2+(H02-h2)X/R0）1/2=22.1-(12.22+(22.12-12.22)*5/23.44)1/2=7.22m＞S=6.57m由2、3可知，深水井按间距20m布置满足本工程降水要求。7.2.4深水井埋置深度按《建筑与市政降水工程技术规范》（JGJ/T111-98）6.3.2：Hw≥Hw1＋Hw2＋Hw3＋Hw4＋Hw5＋Hw6式中Hw——管井的埋设深度(m)Hw1——基坑深度取6.37mHw2——基坑槽中央最深挖掘面至降水曲线点的安全距离(m)取0.5mHw3——降水曲线坡度取1/10Hw4——降水期间的地下水位变幅，取2.2米Hw5——降水井过滤器长度(m)取6.0Hw6——沉沙管长度（m）取2mHw≥6.37＋0.5＋6.6×1/10＋2.2+6+2=17.73m，为了确保降水效果取20m。7.2.5设计结论本深基坑采用深水井降水，深水井间距20m，井管选用d400无砂砼井管，埋置深度20m，井底沉淀管长度2m，查《建筑施工计算手册》表3-13，选用QY-25型深井水泵，其流量为25m3/h，扬程30m，电机功率2.0KW。为缩短降水周期、增强降水效果在沟槽西侧拉森钢板桩内侧增设一排轻型井点，立管间距1.0米、立管高5米。7.3钢板桩稳定性验算基坑计算采用排桩挡土支护模型，利用理正深基坑7.0程序模拟计算，开挖最大深度为6.37m，拉森桩止水支护钢板桩形成悬臂挡土结构，基坑等级按二级基坑设计，选用《国家行业标准—建筑基坑支护技术规程(JGJ120-2012)》进行设计计算，计算中不考虑拉锚设计影响，施工中可适当采取拉锚等措施加强，以提高安全系数。程序默认原地面标高为计算深度0.00m，即基坑顶标高3.3m作为计算起点0m，坑底标高-3.07m作为基坑底，计算深度6.37m，拉森钢板桩的长度为9m，入土深度5.23米，实际深度和计算深度一致。沟槽顶按150KN.M超载荷载予以考虑。土层情况见下表。土质技术参数表层号土层名称重度r粘聚力c内摩擦角弹性模量E孔隙比土层厚度KN/m3kPa0CMPam1-2冲填土18.5411.928.510.650.8576.52-1粉质黏土夹粉土18.0381.0032.53粉土18.5113.226.612.320.8704.64淤泥质粉质黏土夹粉土17.981.0322.45粉土夹粉砂18.6110.925.512.230.8394[支护方案]排桩支护[基本信息]规范与规程《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012内力计算方法增量法支护结构安全等级三级支护结构重要性系数γ00.90基坑深度h(m)6.370嵌固深度(m)5.230桩顶标高(m)-2.600桩材料类型钢板桩├每延米截面面积A(cm2)236.00├每延米惯性矩I(cm4)39600.00└每延米抗弯模量W(cm3)2200.00└抗弯f(Mpa)215有无冠梁无防水帷幕无放坡级数1超载个数1支护结构上的水平集中力0[放坡信息]坡号台宽(m)坡高(m)坡度系数13.0002.6001.000[超载信息]超载类型超载值作用深度作用宽度距坑边距形式长度序号(kPa,kN/m)(m)(m)(m)(m)1150.0000.0007.0007.000条形[附加水平力信息水平力作用类型水平力值作用深度是否参与是否参与序号(kN)(m)倾覆稳定整体稳定[土层信息]土层数3坑内加固土否内侧降水最终深度(m)8.000外侧水位深度(m)15.000内侧水位是否随开挖过程变化否内侧水位距开挖面距离(m)弹性计算方法按土层指定√弹性法计算方法内力计算时坑外土压力计算方法主动[土层参数]层号土类名称层厚重度浮重度黏聚力内摩擦角与锚固体摩(m)(kN/m3)(kN/m3)(kPa)(度)擦阻力(kPa)1素填土6.5018.511.9028.5060.02粉土2.5017.910.017.116.260.03粉土4.6019.39.313.2026.6060.0层号黏聚力内摩擦角水土计算方法m,c,K值不排水抗剪水下(kPa)水下(度)强度(kPa)1m法4.6820.0033.00分算m法18.48345.0015.00合算m法7.50[土压力模型及系数调整] 弹性法土压力模型: 经典法土压力模型: 层号土类水土水压力外侧土压力外侧土压力内侧土压力内侧土压力名称调整系数调整系数1调整系数2调整系数最大值(kPa)1素填土合算1.0001.0001.00010000.0002粉土分算1.0001.0001.0001.00010000.0003粉土合算1.0001.0001.00010000.000[工况信息[设计参数]整体稳定计算方法瑞典条分法稳定计算采用应力状态有效应力法稳定计算合算地层考虑孔隙水压力√条分法中的土条宽度(m)0.40刚度折减系数K0.850工况工况深度支锚号类型(m)道号1开挖2.6002开挖6.370[设计结果][结构计算各工况：内力位移包络图：地表沉降图：[截面计算][截面参数]弯矩折减系数0.85剪力折减系数1.00荷载分项系数1.25[内力取值]段内力类型弹性法经典法内力内力号计算值计算值设计值实用值基坑内侧最大弯矩(kN.m)23.260.0022.2422.241基坑外侧最大弯矩(kN.m)22.9592.4321.9521.95最大剪力(kN)23.4956.5026.4326.43[截面验算]基坑内侧抗弯验算(不考虑轴力)σnei=Mn/Wx=22.242/(2200.000*10-6)=10.110(MPa)<f=215.000(MPa)满足基坑外侧抗弯验算(不考虑轴力)σwai=Mw/Wx=21.946/(2200.000*10-6)=9.976(MPa)<f=215.000(MPa)满足式中: σwai———基坑外侧最大弯矩处的正应力(Mpa); σnei———基坑内侧最大弯矩处的正应力(Mpa); Mw———基坑外侧最大弯矩设计值(kN.m); Mn———基坑内侧最大弯矩设计值(kN.m); Wx———钢材对x轴的净截面模量(m3); f———钢材的抗弯强度设计值(Mpa);[整体稳定验算]计算方法：瑞典条分法应力状态：有效应力法条分法中的土条宽度:0.40m滑裂面数据圆弧半径(m)R=15.055圆心坐标X(m)X=-0.256圆心坐标Y(m)Y=9.810整体稳定安全系数Ks=1.286>1.25,满足规范要求。[抗倾覆稳定性验算]抗倾覆(对支护底取矩)稳定性验算: Mp——被动土压力及支点力对桩底的抗倾覆弯矩,对于内支撑支点力由内支撑抗压力 决定;对于锚杆或锚索，支点力为锚杆或锚索的锚固力和抗拉力的较小值。 Ma——主动土压力对桩底的倾覆弯矩。工况1： Kov=9.838>=1.150,满足规范要求。工况2： Kov=1.238>=1.150,满足规范要求。安全系数最小的工况号：工况2。 最小安全Kov=1.238>=1.150,满足规范要求。[抗隆起验算]1)从支护底部开始，逐层验算抗隆起稳定性，结果如下： 支护底部，验算抗隆起：Ks=(19.019×5.230×6.930+29.100×15.612)/(18.587×(3.770+5.230)+107.279)=4.165 Ks=4.165≥1.400，抗隆起稳定性满足。[嵌固深度构造验算]根据公式:嵌固构造深度=嵌固构造深度系数×基坑深度=0.800×6.370=5.096m嵌固深度采用值5.230m>=5.096m,满足构造要求。[嵌固段基坑内侧土反力验算]工况1： Ps=461.396≤Ep=2069.953，土反力满足要求。工况2： Ps=474.636≤Ep=1363.907，土反力满足要求。工况3： Ps=472.762≤Ep=853.646，土反力满足要求。 式中： Ps为作用在挡土构件嵌固段上的基坑内侧土反力合力（kN）； Ep为作用在挡土构件嵌固段上的被动土压力合力（kN）。结论：综上所述本次钢板桩设计方案能满足《建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012》的要求的。7.4降水造成地面沉降的估算根据上述计算可知本基坑的降水影响半径为23.44m,在此影响范围内道路西侧江堤距离距离降水井的距离为56.5米〉23.44M，本深基坑的降水对江堤影响较小。现对降水影响半径为23.44m的临界值进行地面沉降估算。由于本次降水范围内地下水位以下均以粉砂土为主，沉降量计算公式如下：式中，S∞——计算沉降量（cm）；△P——水位变化施加于土层的附加应力（Mpa）;△H——为计算土层的厚度（cm）；E——土的弹性模量，根据勘测报告取第一层土层的弹性模量E=10.65。——计算点处的水位下降值；H——含水层厚度，取值22.1m；S——基坑水位降深,取值6.57m；R——基坑降水影响半径,取值23.44m；r0——基坑仿大井半径,取值34m；hw——井点降水稳定水头值；hw=H-S-i*r0=22.1-6.57-6.6*0.1=14.98mr——取23.44m。距离基坑最近处（r1=23.44m）地基沉降量计算如下： =0.335m=0.335×10=0.0034MpaS∞=0.0034×46/10.65=0.023cm很小江堤位于零介点西侧33.06米，降水井对江堤的影响更小。所以深井降水对江堤的影响未超出《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）允许值。由于该江堤属于一道江堤非常重要，为了确保江堤万无一失，在江堤内侧距坡脚2米处每50米施打一口观测井，每天进行严密观测地下水位，一旦该处的地下水降幅超过1米就对其进行地下水回灌。7.5基坑管涌稳定性验算7.5.1管涌发生的机理及处理措施在渗透水流作用下，土中的细颗粒在粗颗粒形成的孔隙中移动，以至流失；随着土的孔隙不断扩大，渗透速度不断增加，较粗的颗粒也相继被水流逐渐带走，最终导致土体内形成贯通的渗流管道，造成土体塌陷，这种现象称为管涌。可见，管涌破坏一般有个时间发展过程，是一种渐进性质的破坏。

土是否发生管涌，首先取决于土的性质，管涌多发生在砂性土中，其特征是颗粒大小差别较大，往往缺少某种粒径，孔隙直径大且相互连通。无粘性土产生管涌必须具备两个条件：①几何条件：土中粗颗粒所构成的孔隙直径必须大于细颗粒的直径，这是必要条件，一般不均匀系数＞10的土才会发生管涌；②水力条件：渗流力能够带动细颗粒在孔隙间滚动或移动是发生管涌的水力条件，可用管涌的水力梯度来表示。但管涌临界水力梯度的计算至今尚未成熟。对于重大工程，应尽量由试验确定。

位于透水地基上的水工建筑物，在水位差作用下地基产生承