基坑越冬维护及保温措施.docx
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基坑越冬维护及保温措施
基坑蓄水保温方案
桦甸百姓商业广场项目部
2012.10
一、概述
由于目前天气即将进入冬施阶段,为保证施工质量,经集团公司决定,今冬不进行冬季施工,需对已经开挖的基坑做好保温工作,其中越冬期间的主要保护部位是已开挖基坑,为了做好越冬维护,采用蓄水法方案越冬。
1、工程概况
桦城万达广场坐落在桦甸市,清水大街与莲花路拐角,占地面积37900平方米,总建筑面积179000平方米,地下二层(局部三层)基坑深负11.65、12.05、12.50.地上16层,独立基础,抗水板,框架剪力墙结构,分别有商场,酒店,洗浴广场、超市、住宅等综合体。
2、区域地质构造背景
桦甸市城区位于松花江支流辉发河畔的低山丘陵区,属长白山余脉向松嫩平原过度地带。
主要为冲洪积作用形成的粘性土、砂土、角砾、园砾、卵石、泥岩等。
钻探所达深度范围内,场地地层属冲洪积成因,拟建场地岩土体按力学性质可分8层,自地面向下各层分别为①杂填土层、②粉土层、③细砂层、④粉质粘土、⑤圆砾层、⑥全风化泥岩层、⑦强风化泥岩层、⑧中风化泥岩层;
3、地下水的类型及埋藏、分布特点
根据地质报告场区地下水属潜水类型。
潜水埋藏于第⑤层圆砾中,勘探孔中实测潜水稳定水位标高263.10m。
4、本方案编制依据:
1、《岩土工程勘察报告》
2、平面布置图及基础施工剖面图
3、《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)
4、《地基基础设计规程》(GB50007-2002)
5、《锚杆施工技术规范》(CECS147:
2003)
6、《黑龙江省建筑工程施工质量验收标准》(DB23/711-724-2003)
7、《黑龙江省建筑地基基础工程施工质量验收标准》(DB23/721—2003)
8、《黑龙江省建筑工程资料管理标准》(DB/23/1019—2006)
9、《建筑与市政降水工程技术规范》(JGJ/T111-98)
10、《水工建筑物抗冰冻设计规范》(SL211-98)
11、《渠系工程抗冻胀设计规范》(SL23-91)
二、基坑支护方案
1、本工程位于吉林省桦甸市人民路与新安大街交汇处,交通状况一般。
2、基坑北侧距离相邻建筑为3.0~10.0m;基坑西侧距离道路7.0m,基坑东侧距离道路3.0m,其他部分场地开阔。
3、附近有地下排水管线通过,管径为800mm,管底标高为-3.5m,距离基坑4.0m。
根据场地的地质和基坑周边的实际情况,为了确保基坑的整体稳定性及安全性,考虑工程成本,为了加快施工进度。
(1)(北侧)A-A、基底标高为-12.35m(自然地面),采用钢筋混凝土桩+锚杆体系支护;距离地面2.0m范围内土层按1:
0.3比例放坡,坡下留0.8m宽平台,坡面采用钢筋喷射砼护坡,避免土质流失,防止滑坡。
砼采用C20砼,平均厚度为80mm;设置一排锚钉,设置在-1.0m处,采用1φ16钢筋,间距为2000mm,长度为1.0m。
钢筋网采用φ6圆钢,间距为200*200mm;附加筋及加强筋为1φ12,通长横向、纵向设置,附加筋与加强筋采用焊接方式连接,沿坡顶延长至围墙600mm宽作为散水坡,坡下平台铺设钢筋网,喷射混凝土。
支护钢筋混凝土桩采用φ600mm,长度为15m,(入泥岩3m)桩中心距为1000mm。
设置三道锚杆,第一道设置在-4.85m处,间距A-A、1500mm,直径Ф150,倾斜角15度,长度为18m;第二道设置在-7.35m处,间距为1500mm,直径Ф150,倾斜角15度,长度为11m;第三道设置在-9.85m处,间距为1500mm,直径Ф150,倾斜角15度,长度为11m。
桩间土有散落时,
(2)(东侧)B-B剖面:
基底标高为-12.35m(自然地面),采用钢板桩+锚杆体系支护;距离地面2.0m范围内土层按1:
0.3比例放坡,坡下留0.8m宽平台,坡面采用钢筋喷射砼护坡,避免土质流失,防止滑坡。
砼采用C20砼,平均厚度为80mm;设置一排锚钉,设置在-1.0m处,采用1φ16钢筋,间距为2000mm,长度为1.0m。
钢筋网采用φ6圆钢,间距为200*200mm;附加筋及加强筋为1φ12,通长横向、纵向设置,附加筋与加强筋采用焊接方式连接,沿坡顶延长至围墙600mm宽作为散水坡,坡下平台铺设钢筋网,喷射混凝土。
支护钢桩采用型钢H400*200,长度为12m,桩中心距为800mm。
设置三道锚杆,第一道设置在-4.85m处,间距A-A、B-B剖面分别为800、1200mm,直径Ф150,倾斜角15度,长度为18m;第二道设置在-7.35m处,间距为800mm,直径Ф150,倾斜角15度,长度为11m;第三道设置在-9.85m处,间距为800mm,直径Ф150,倾斜角15度,长度为11m。
桩间土有散落时,钢桩之间插木板维护,并将木板后土方填实。
(3)(东侧)C-C剖面:
基底标高为-12.75m,采用钢板桩+锚杆体系支护;距离地面2.0m范围内土层按1:
0.3比例放坡,坡下留0.8m宽平台,坡面采用钢筋喷射砼护坡,避免土质流失,防止滑坡,做法与A-A剖面相同。
支护钢桩采用型钢H400*200,长度为12m,桩中心距为800mm。
设置三道锚杆,第一道设置在-5.25m处,间距为1200mm,直径Ф150,倾斜角15度,长度为18m;第二道设置在-7.75m处,间距为800mm,直径Ф150,倾斜角15度,长度为11m;第三道设置在-10.25m处,间距为800mm,直径Ф150,倾斜角15度,长度为11m。
桩间土有散落时,钢桩之间插木板维护,并将木板后土方填实。
东侧AE-AH轴处近24米,由于施工过程中出现下水管线塌陷,抢险时直接打入9m钢板桩,入泥岩一米,回填时填入大量块石致使锚杆无法正常打入,处理方案在基坑上部20m处做地锚0.5m*1.5m*13m钢筋混凝土梁,埋入地下1.8m深,锚固直径Ф150钢索18根与9m钢钢梁为槽钢1[20连接。
底部在入泥岩一米以上部位设置一道锚杆,间距为1200mm,直径Ф150,倾斜角15度,长度为18m.已下部位采用钢筋喷射混凝土护坡方式进行防护。
砼采用C20砼,平均厚度为100mm
(4)(南侧)D-D剖面:
基底标高为-13.25m,按1:
0.5比例放坡,采用钢筋喷射混凝土护坡方式进行防护。
砼采用C20砼,平均厚度为80mm;设置三排土钉一排锚杆,土钉分别设置在-2.65m、-4.3m、-7.6m处,间距为2000mm,直径为120mm,长度分别为8.0、8.0、5.0m;锚杆设置在-5.95m处,间距为1200mm,直径为150mm,长度为15m,腰梁为槽钢1[20。
钢筋网采用φ6圆钢,间距为200*200mm;附加筋及加强筋为1φ12,通长横向、纵向设置,附加筋与加强筋采用焊接方式连接,沿坡顶延长1000mm作为散水坡。
(5)(西侧)E-E剖面:
基底标高为-12.35m,土层分二阶开挖,第一阶开挖深度为5.0米,宽度为2.0米,坡下留出1.0m宽平台;第二阶开挖深度为6.35~6.55米,宽度为2.0米,坡面采用钢筋喷射混凝土护坡方式进行防护。
砼采用C20砼,平均厚度为80mm。
设置四道土钉,分别设置在-2.45m、-4.1m、-5.75m、-7.4m处,水平间距为2000mm,垂直间距为1650mm,直径为120mm,长度分别为8.0、8.0、5.0、5.0m。
钢筋网采用φ6圆钢,间距为200*200mm;附加筋及加强筋为1φ12,通长横向、纵向设置,附加筋与加强筋采用焊接方式连接,沿坡顶延长1360mm作为散水坡。
三、土方施工
1、在开挖过程中掌握好“分层、分步、对称、平衡、限时”五个要点,遵循“竖向分层、纵向分段、先支后挖”的施工原则。
分段开挖两端设截流沟和排水沟,渗水及雨水及时泵抽排走挖土施工至-3.00m。
顺序为:
锚杆施工,安置腰梁,张拉锁定。
用7天的时间将此处锚杆打完、注完水泥浆等待养生,锚杆施工采用二桩一锚的施工方法。
2、挖土施工至-5.50m。
顺序为:
锚杆施工,安置腰梁,张拉锁定。
用7天的时间将此处锚杆打完、注完水泥浆等待养生,锚杆施工采用二桩一锚的施工方法。
3、局部挖土至-8.0m。
顺序为:
锚杆施工,安置腰梁,张拉锁定。
用7天的时间将此处锚杆打完、注完水泥浆等待养生,锚杆施工采用二桩一锚的施工方法。
4、挖土施工至基底-11.15m\-11.55m\-12.00m(基地预留1m土已被越冬)挖土施工结束后,经相关各方验收合格,挖土工作结束。
为了更好的保证安全性北侧距混凝土桩保留12m宽,其余部分距基坑边缘预留1.5m,高度3.0m,做越冬维护蓄水之用。
四、基坑排水措施
鉴于本工程地下水位较高,施工现场距离莲花河较近,本工程拟采用止水、导水、排水(井点)等降水施工技术措施来保证工程施工顺利进行。
1、基坑排水措施
沿基坑两边设350×350㎜的截水明沟,沿坑的两侧挖排水沟进行基坑内导水,排水沟距钢板桩1.5米(坑边),断面取0.3×0.3m,坡度为0.5%,集水井隔40m左右设置一个,集水井的直径为1.5m*1.5m*2m,深度随挖土的加深适当设置,基坑内地下水流入集水井内后用水泵抽出坑外,经过沉砂池沉淀后排入市政管线。
根据现场实测:
日排水量3500立方米左右.
2、防冻胀设计规范与标准
《水工建筑物抗冰冻设计规范》(SL211-98)和《渠系工程抗冻胀设计规范》(SL23-91)。
3、冻胀土和非冻胀土
土中粒径小于0.05mm的土粒含量大于总土重的6%称为冻胀土;反之,当土中粒径小于0.05mm的土粒含量小于总土重的6%称为非冻胀土。
也就是说,粉砂、壤土、粘土为冻胀土,细砂中小于0.05mm的土粒重量大于和等于6%为冻胀土,粗砂、中砂、砾砂为非冻胀土。
4、标准冻深
全年标准冻结深度H。
按下式估算:
H。
=0.28√∑TM+7--0.5(m)
其中:
∑TM----低于0度的月份平均气温累计值,以正号带入
经查桦甸近10年气象资料月平均气温情况如下:
10月-0.4度、11月-12.8度、12月-21.2度、1月-23.8度、2月-20.8度、3月-11.1度
经计算H。
=1.86米
5、边坡支护允许位移值
支护结构的抗冻稳定性,由支护体允许法向位移值为控制指标。
当基坑边土的冻胀量大于允许位移值时,应选择一种或多种适宜的抗冻胀措施。
由于冻胀量在同一断面的不均匀性,同一断面的不同部位可采用不同的抗冻胀措施。
五、采用蓄水保温法
蓄水保温可以用下式估算确定:
式中:
Hs——保温水层厚度(mm)
Hd——实际冻深(mm)
δ——基础板厚度(mm)
hs=0.6(1860-0.7*0)=1116(mm)
根据现场实际情况基坑蓄水厚度可控制在3.0米以内(258.70),停止降水10日内水位可达到保温厚度(1116mm)工程采用停止降水方式蓄水,由于受较多的自然因素影响,易发生冰塞、冻胀等问题
(一)冰塞问题
1、形成冰塞的主要原因:
冰塞是输送水最易发生的问题。
随着气温的下降,基坑内出现流凌,在水面封冻时,浮冰顺水而下,钻到冰面以上或以下,浮冰和冰块推积,逐渐形成冰塞、冰坝。
大大减小过水断面,输水能力减少。
冰塞使水位上涨,特别是在输水流量、高水位运行时,危险性会更大。
冰塞发生时间多在运行初期,遇气温骤降,运行水位不稳定冰盖破裂时,另外还多发生在气温回升解冻时。
2、对策:
(1)严格控制水位,保证等容量控制。
在输水冰盖形成后,水位变幅应在±10厘米内,在正常运行时,利用水泵调节,使水位在连续几周甚至一月内保持±5厘米的变幅内,以确保冰盖的完好。
(2)泵站机组合理匹配,使流量稳定,水位相对稳定。
(3)加强水位观测,每24小时观测记录上报一次水位,发现水位异常,要及时采取措施,掌握适度水位,同时进行输水巡视,及时发现问题,减少或避免冰塞带来的损失。
(4)落实巡视责任制,发现问题及时处理。
(5)要落实冰塞及突发事故应急预案,准备抢险人员、车辆和物资,长臂挖掘机是必备的机械。
(二)冻胀问题
1、冻胀原因:
冬季气温一般在-10℃---25℃左右,如遇寒潮,最低气温可达-30℃,输水结冰厚度在100~120厘米之间。
但由于多种原因,难以避免输水冻胀问题。
当气温降至0℃以下时,输水在保温水位以上运行。
水位变化区护壁冻胀较为明显,造成护壁坡面变形和混凝土破碎。
东西向的背阴面冻胀更为严重。
当冰层同护壁冻结,水位变幅过大时,造成冰层对护壁的拉力,将护壁掀起。
其次是水位控制不好,未达到设计保温水位造成的冻胀。
2、对策:
合理控制水位是关键。
(可在基坑内埋设6台60吨水泵控制水位)要根据水位变化合理控制水位,保持水位的稳定。
在较厚冰盖下送水,日水位变幅不应超过±10厘米。
在机组匹配后,在较长时间内相对保持稳定的水位。
在保温运行时,应在保温水位20厘米以上运行。
对已产生冻胀损坏的部位要在停水后及时维护。
(三)启闭设备安全性和可靠性问题
1、运行期间,启闭设施操作频繁,如遇机电设施出现故障的可能性增大,如遇出现停电、操作失灵等问题,都会直接影响水位的控制,造成损失,易出现的主要问题:
(1)启闭机故障。
(2)线路停电。
(3)水泵冻结。
(4)配电设施故障。
无论哪一环节出现问题,都会对输水等容量的控制造成影响.
2、对策:
(1)要加强设施的日常维修养护,通水前对配电设施和启闭机设备进行系统地检查维护,并经常进行模拟启闭实验,确保操作的灵活性和可靠性。
(2)在突发线路停电时要做好人工拉闸的准备。
要配备发电机组应急。
(3)水泵冻结启闭困难时要用温水除冰。
六、结束语
1、防冰害措施
冰期输水安全问题一直是施工中的难题,结论是:
流冰造成的冰阻、冰塞机会较多,冰花随水流量突变,蓄水,堆积堵塞,抬高水位,诱发冰塞,造成冰害。
在翌年3~4月开化期,水流由南往北即由暖向冷方向行进,大量碎冰块堆积,遇到坚冰阻滞,容易卡死形成冰坝,容易危及护壁,冰情危急。
这比开河流冰时间更长冰情更为危急。
在水力要素输水条件下,难以形成冰盖,必须调整流速,人为降低水流Fr指数,实现冰盖下输水是可能的。
冰期输水安全的防范措施包括输冰、结冰盖,排水、蓄冰等一种或综合防冰运行方式,结合工程布设和自然条件,注意以下几点:
(1)由于冰盖输水和流冰输水,致使设计水位下的流量减小,或设计流量下的水位抬高,根据工程实际分析:
在设计水位情况下,有冰盖时,输水流量减少23.5%~27.1%;在设计流量情况下,有冰盖时,水位壅高0.61%~0.75%。
因此在蓄水施工中,要考虑输冰的影响,调整水位。
考虑高程冰期水位抬高和冰盖厚度,留有余地。
(2)利用降水泵控制水位,用以紧急排冰减险和冰凌存储,避免冰花内大量堆积和堵塞护壁。
(3)护壁前应该置拦冰索、拦冰板等拦冰设施,设置水位越限无线传输报警装置;拦冰栅和启闭机等应采取保温加热除冰措施。
冬季输水由流冰转为连续冰盖的过程应具备三个条件:
①流冰的体积密度大于1,并持续5~8h;②水流的速度小于0.3m/s,延续5~8h;③气温低于-8℃,延续5~8h。
实现冰盖下输水调度管理。
2、防冻胀工程的施工要求
国内多数工程的实践证明:
采取单一措施是难以达到防治工程的冻害、冰害的目的,要针对产生冻胀的因素,采取有主有次的综合措施。
不但是规划布置、排水、保温、护壁结构等措施经济合理,而且要重视施工质量、管理维修,防治冰、冻害预案,才能达到满意的防冻害效果。
3、施工中应注意以下几点要求:
(1)保证有良好的排水系统。
无论是采取适应、回避和削减等措施都要建立在良好排水系统的基础上,有外排条件的尽量外排,没有外排条件的采取内排型式,必要时采取强排措施。
(2)保证工程质量,处理好膜料接缝;处理好混凝土坡壁、木板冻胀变形缝的维护。
(3)置换工程要选择好砂砾料级配,保证回填质量;压实工程要保证实压厚度和干密度;符合质量要求.
(4)建立施工质量控制与质量体制,保证施工质量达到规范要求,对于混凝土、砂砾料、与土和膜结合的稳定等一些关键技术都应预先进行试验和施工测试。
2012.10.10
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