土方开挖及基坑降水施工方案设计.docx

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土方开挖及基坑降水施工方案设计

张掖市科技企业孵化园2#科技孵化楼

基坑土方开挖、支护、降水专项施工方案

批准：

审核：

编制：

甘肃振繁建筑安装工程有限公司

二〇一七年五月

第一节、土方开挖方案

第二节、基坑钢管+钢板支护方案…………………………………………………21

附录1：

基坑支护计算书.......................................................38

第一部分、概述

一、编制依据

1.1设计文件

1、《岩土工程勘察报告》

2、本工程相关图纸。

1.2国家有关法律法规

《中华人民共和国建筑法》

《中华人民共和国安全生产法》

《建筑工程安全生产管理条例》

《建筑工程质量管理条例》

《中华人民共和国环境保护法》

《建筑工程消防监督审核管理规定》

1.3土建施工主要规程规范

《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）；

《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2012）；

《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）；

《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）

《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18-2012）；

《工程测量规范》（GB50026-2007）；

《建筑变形测量规程》（JGJ8-2007）；

《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300-2001）；

《建筑机械使用安全技术规程》（JGJ33-2012）；

《施工现场临时用电安全技术规程》（JGJ46-2005）；

《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）；

《建筑与市政降水工程技术规范》（JGJ/T111-98）。

二、工程概况及工程水文地质条件

2.1工程概况

2.1.1参建单位概况

建设单位：

张掖市万盛中小企业服务有限责任公司

勘察单位：

西北地质勘查基础工程总公司

设计单位：

中国有色工业第八冶金建设公司设计施工研究院

监理单位：

张掖市启翔工程监理有限责任公司

施工单位：

甘肃振繁建筑安装工程有限公司

2.2.2工程基本概况

1）拟建工程场地总用地面积6912.64㎡，总建筑面积18774㎡，本工程±0.00相当于绝对高程1486.40m，基坑安全等级为二级。

本工程地上四层，地下一层，框架结构。

地下室层高为4.5m，一层层高为5.4m，其余各层均为5.1m。

基础垫层底标高为-5.0m，电梯基坑垫层底标高为-6.9m。

本工程基础一般区域开挖深度为5m，局部挖深为6.9m。

2）本工程基础采用桩-筏板（防水板）联合基础，桩采用400*400及450*450预制钢筋混凝土方桩。

桩端持力层为第三层圆砾，第二层细砂对桩的极限侧阻力为24Kpa，第三层圆砾极限侧阻力为60Kpa,桩极限侧阻力为7000Kpa。

桩进入持力层不应小于1m，对于有细砂夹层的场地区域，桩须穿过夹层，进入下层圆砾层不应小于1m。

本工程地基基础设计等级为丙级。

桩基的安全等级为二级。

2.2工程地质条件

2.2.1场地地形概况

1）本工程施工现场平坦，拟建建筑物西临昆仑大道，北临敬候路，南侧为在建1#科技孵化楼，东临工业园区道路及轻工业厂房。

待土方开挖时周边无集中堆载。

本工程与1#科技孵化楼相邻20米。

现场四周有临时围挡，现场办公室及临舍均搭建于拟建建筑物北侧，临敬候路。

2）本工程建设场地原为建设用地。

建设场地无洪涝、滑坡泥石流等自然灾害及含氡土壤的威胁，无电磁辐射危害和火、爆、有毒物质等危害源。

拟建场地地处河西走廊张掖盆地，张掖盆地南部为断缺褶皱强烈隆升的祁连山，海拔一般3500-4000m，北部为断缺上升的中低山，海拔一般为2000m-3000m。

张掖盆地在祁连山和北山上升影响下断缺沉陷，形成断陷盆地。

盆地在黑河、梨园河等水系搬运和堆积作用下形成山前洪积扇群。

拟建场地地貌单元属

级堆积阶地，场地地形平坦，各勘探点高程在1485.40-1485.80m之间高差0.4m。

2.2.2地层土质概述

拟建场地属黑河冲洪积扇地貌单元，根据地层成因及其工程地质特征，将场地地层自上而下划分为3个工程地质层，其特征描述如下：

第

层杂填土（Q

）杂色，稍湿，松散。

主要以粉土为主，内含少量建筑及生活垃圾。

该层在场地内均有分布。

层底埋深1.6-2.20m，层厚1.6-2.20m，层底高程1483.300~1484.000m。

第

层粉砂（Q

）青灰色，湿~饱和，稍密。

砂质较为纯净，颗粒不均，零星露出小圆砾。

矿物成分主要为石英、长石。

该层场地内均有分布，分布厚度大。

层底埋深12.00~12,90m，层厚10.00~11,10m。

层底高程1472.700~1473.700m。

第

层粉砂（Q

）灰褐色，饱和，中密。

级配不良，颗粒磨圆度较好，多呈浑圆状，最大粒径60mm，一般粒径2-20mm,充填物以中细砂为主，未胶结。

母岩成分主要为花岗岩、石英岩等。

该层在场地内分布均匀稳定，厚度大，未揭穿。

2.2.3土层承载力参数如下表：

层号

岩土名称

承载力特征值

Fak（Kpa）

变形模量

Ea（Mpa）

桩极限侧阻力标准值qisk（Kpa）

桩极限端阻力标准值qisk（Kpa）

钢筋混凝土预制桩

机械成孔灌注桩

钢筋混凝土预制桩

机械成孔灌注桩

杂填土

细砂

130

10

24

22

圆砾

280

25

160

135

7000

1800

2.2.4地下水：

1）勘察期间，场地内地下水稳定水位埋深1.90-2.40m，水位高程1483.100~1483.700，地下水埋藏类型主要以潜水为主。

主要含水层岩性为场地内分部的细砂及圆砾层。

水化学类型

—SO

—

—

型，根据水质分析报告，矿化度705.3—772.6mg/L。

2）抗浮水位高程为1484.100m。

3）地下水对混凝土结构有微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋具弱腐蚀性。

4）地下水补给来源于南大山大气降水及黑河地下径流，排泄于沼泽湖泊湿地后，靠蒸发、叶面蒸腾作用一部分排泄于大气层中，一部分排泄于细部的临泽、高台盆地内。

5）地下水属季节动态型，据长期动态资料显示，地下水水位最高时段为11—翌年2月份，最低段为4—7月份；受季节性、人工抽取地下水以及冰雪融化、农田灌溉等因素的影响，场地水位变幅1-2m，拟建场地设防水位及抗浮设计水位建议按1m的水位变幅考虑，抗浮水位按1484.1m进行设计。

2.2.5标准冻深、地基土及场地类别：

1）场地标准冻深为1.23m，属季节性冻土。

2）地基土：

场地地基土对混凝土结构及钢筋混凝土结构中钢筋均具微腐蚀性。

3）杂填土层及细砂层属中软土，圆砾属中硬土；场地类别为

类场地；抗震地段属一般地段。

第二部分、基坑降水专项方案

一、降水方案概述

1）根据地质勘察报告，勘察期间，场地内地下水稳定水位埋深1.90-2.40m，水位高程1483.100~1483.700，地下水埋藏类型主要以潜水为主。

抗浮水位高程为1484.100m。

根据基坑开挖范围、开挖深度、基础平面图以及拟建场地地质、水文地质条件，确定地下水控制方法，采取管井井点降水可以满足基础施工要求。

根据设计要求，降水直至上部荷载全部增加完毕（施工结束）方可停止。

2、基坑降水设计

降水施工工艺技术

2.1降水计算

1、基坑总涌水量计算：

基坑降水示意图

根据基坑边界条件选用以下公式计算：

Q=πk（H2-h2）/（ln（1+R/ro）+（hm-l）/l×ln（1+0.2hm/ro））=π19.796（152-102）/（ln（1+284.408/35.682）+（12.5-2）/2×ln（1+0.2×12.5/35.682））=3049.211m3/d

hm=（H+h）/2

Q为基坑涌水量；

k为渗透系数（m/d）；

H为含水层厚度（m）；

h为设计降水面到潜水层底面的距离（m）；

R为降水井影响半径（m）；

r0为基坑等效半径（m）；

l为过滤器进水长度（m）；

通过以上计算可得基坑总涌水量为3049.211m3。

2、降水井数量确定：

单井出水量计算：

q0=120πrslk1/3

降水井数量计算：

n=1.1Q/q0

q0为单井出水能力（m3/d）；

rs为过滤器半径（m）；

l为过滤器进水部分长度（m）；

k为含水层渗透系数（m/d）。

通过计算得井点管数量为24个。

3、过滤器长度计算

群井抽水时，各井点单井过滤器进水长度按下式验算：

y0>l

y0=[H2-0.732Q/k×（lgR0-lg（nr0n-1rw）/n]1/2

l为过滤器进水长度；

r0为基坑等效半径；

rw为管井半径；

H为潜水含水层厚度；

R0为基坑等效半径与降水井影响半径之和；

R0=R+r0

R为降水井影响半径；

通过以上计算，取过滤器长度为9.18m。

4、基坑中心水位降深计算：

S1=[-P±（p2+4qQ）1/2]/2q

p=1.366kl/[log（0.66l/r0）-0.22arsh（0.44l/R0）]+1.366kl/log（2R0/r0）

q=1.366k/log（2R0/r0）

S为基坑水位降深（m）；

Q为基坑涌水量；

k为渗透系数（m/d）；

R0为井点系统影响半径（m）;

r0为基坑等效半径（m）；

l为含水层厚度（m）；

根据计算得S1=11.789m>=Sd=2.9m，故该井点布置方案满足施工降水要求！

5、抽水设计

采用潜水泵抽水，直接抽入地面排水管，进地面排水管系统。

抽水井全部下入潜水电泵（4.5KW，扬程50m），计划准备30台潜水电泵。

降水井全部运行抽水时，半负荷运转的总功率为60Kw/h。

6、降水效果预测及处理措施

因本工程地下水埋深较浅，为防止地下水浮力对结构的不利影响，施工时必须采取有效的降水措施，待上部主体结构（包括填充墙）施工完成后方可停止降水。

随时观测水位的高低，适当调整降水井的数量；如基坑开挖时土层饱和水未能彻底疏干，采用导流、毛沟明排处理。

7、降水井布置详见后附“降水井平面布置图”

2.3降水设计

在基坑开挖前期，先提前施工降水井，统一进行降水井抽水施工，等将坑内水位疏干至设计基底标高以后，进行下一步的土方施工。

注意在土方施工时，尽量保证降水井不受破坏。

基坑开挖至坑底后，视具体情况设置坑底排水沟及集水井。

坑底四周修整排水沟，排水沟沿坑底四周设置，底宽200mm，沟底低于坑底200mm，为排水顺畅，排水沟沿通向集水井方向设置1‰的纵向坡度，沟内填滤料。

2.4地面排水系统设计

1）本工程计划围绕楼四周布设排水管，降水井中的水抽出汇入排水管，由排水管进入场内排水井中。

场内排水井设置于距拟建建筑物西北角6米处。

然后由此排水井穿过昆仑大道进入市政排水井内。

场内排水井至市政排水井计划共需43m排水管。

具体布置详见降水井平面布置图。

2）排水管采用Ф300钢管，水力坡度1‰，每个井出水口集中汇入场内排水井，排水井沉淀完成的水排入市政管线或排水渠内。

3）电路系统与排水管路同步布设，使场地文明施工，安全可靠。

降水总管布管图类似下图

钢管排水总管安装图

本工程总体降水设计见下表：

设计内容

设计结果

降水井直径（mm）

200

坑外降水井深度（m）

20

坑外降水井间距（m）

南北侧为13m，东西侧10米

集水总管规格（mm）

300mm钢管

2.5降水观测

1．观测井设置

基坑外侧降水井同时作为观测井。

每侧设置观测井1口。

成形工段共设置4口观测井，观测井分别设置在基坑四角。

2．观测井构造

降水井同时作为观测井，观测井构造与降水井构造相同。

坑外观测井应做好保护措施，防止渣土等污物进入井内。

3．观测方法

采用测绳测量。

4．观测频率及时间

降水之前进行观测进行静止水位的观测，抽水初期每天早晚7点观测2次，水位稳定后应每天观测1次。

这些测量应贯穿整个施工和开挖阶段，直到停止降水。

5．观测记录

降水期间由项目技术员每天作好降水水位的测量记录工作，须真实有效，且每天及时将前一天的测量记录表上报建设、监理单位进行复核。

记录表如下：

井点编号

观测时间

水位标高

排水量

三、降水施工

3.1施工准备

1．测量放线

根据结构外墙线、基坑开挖线和降水井平面布置图，先施放降水井井位中心线，然后放出井位点，用白灰做好标记。

降水井的定位放线完成后，进行降水井施工。

2．施工进度计划

1）计划场地平整完成后具备打井条件即进场施工，施工工序为：

机械进场——钻井成孔——洗井——下潜水泵——布设坑外排水管晃说降水井的连接——试运行抽水——正常抽水——降水水位达到土方开挖要求

2）计划降水井施工工期为15天。

3．施工安排

基坑降水井共24口。

根据降水施工安排，全部降水井可正常运转开始抽水时，每天至少12口降水井运行抽水，以满足基坑开挖的水位要求。

降水井施工时，一边成井，一边洗井并同时开始下泵临时抽水，当排水管线安装完毕后，由排水管线向外排出。

降水总管采用Φ300钢管，水力坡度为1‰左右。

根据现场周边管线位置，降水总管汇入市政雨水或污水井。

3.2施工工艺流程

井点放线定位→钻孔→井管安装→填管壁缝隙料→洗井→安装抽水设备→抽水试验→铺设排水总管及沉砂池→联网抽水→降水完毕拔井管→封井

3.3降水井成孔机械及抽水泵

1）施工机械：

4台CZ—6型冲击式钻机

2）准备30台潜水泵，每台功率4.5kw，每台抽水40m3/h，扬程25m。

3.4特殊情况下的处理措施

对于不能彻底排除的上层滞水，设置滞水排水管。

滞水排水管采用1寸塑料花管，外面包裹窗纱。

滞水排水管伸入土中0.6m，外露300mm。

排水管和排水孔之间里面用碎石滤料填充，外口用粘土封堵。

排水管的布置根据现场情况而定。

排水沟沿坑底四周设置，底宽200，沟底低于坑底200，坡度为1‰。

3.5降水维护

1降水期间应对抽水设备和运行状况进行维护检查，每天检查不应少于3次，发现问题及时处理，使抽水设备始终处在正常运行状态。

2抽水设备应进行定期保养，降水期间不得随意停抽。

3注意保护井口，防止杂物掉入井内，经常检查排水管、沟，防止渗漏。

4在更换水泵时，应测量井深，掌握水泵安装的合理深度，防止埋泵。

5发现基坑出水、涌砂，应立即查明原因，组织处理。

6当发生停电时，应及时更新电源，保持正常降水。

3.6降水期间夜间巡查制度

1）降水施工期间，项目部组织安排人员对降水井抽水运行情况及供电电源进行巡视检查，时间为每晚21：

00至次日凌晨6:

00，每天夜间至少巡视检查2次，并做好巡视检查记录。

2）巡查人员安排

时间

星期一至星期二

星期三至星期四

星期五至星期日

检查人员

刘登军

（项目技术负责人）

颜建国

（项目施工员）

降水施工负责人

注

王吉宏（项目经理）负责监督并随机抽查

四、质量要求及保证措施

4.1质量保证技术措施

1.成孔前由专业测量人员放线确定降水井井位。

2.成孔过程中随机检查钻杆垂直度和钻杆进尺深度，成孔后用测绳量测深度和沉渣，保证孔深和垂直度。

3.清孔合格后立即下井管，检查井管质量和数量，下管时慢慢上下提升，严禁强行下管，接头处用铁丝绑扎结实，保持垂直和居中，到设计深度后固定在孔口，不能偏斜，管口高出地面300mm。

4.下完管后注入清水稀释泥浆，开始填入滤料，填料前检查滤料质量，滤料采用碎石，粒径位2～7mm，含泥量应小于3％。

滤料要沿四周均匀填入，填料时边填边测量孔深的变化，核对填料数量与孔深变化是否相符，并与计算值作比较。

井口下1米用粘土填实封死。

5.采用空压机气举法，从井底逐节、逐层吹洗，将井底泥砂吹净，洗出水中无泥砂为止。

安装水泵前测量实际井深及井内水位，严格按要求下泵，泵底部距井底不得小于1.0米，水泵下到预定深度用绳索吊住在孔口，安装完毕将井口封住。

6.降水设备的管道、部件和附件等在组装前，必须检查和清洗，并妥善保管；

7.加强降水观测：

从开始降水起，每天由专人观测降水井内水位，并作好记录。

对于水位变化异常的情况，应及时研究，采取措施处理。

8.降水系统施工完后，进行试运转，如发现井管失效，立即采取措施使其恢复正常，如无可能恢复则报废，另行设置新的井管。

降水期间对设备进行定期检查维修，设专人记录地下水水位变化情况，确保基坑施工过程中，地下水位保持在设计降至位置。

五、降水保障措施

5.1用电保障

对于本工程降水，在正常的降水运行过程中，必须有合理的用电保障以满足降水运行的需求。

本工程临时施工用电自拟建建筑物东侧工业厂房变压器接入，降水施工期间，为保障所有降水井正常运行抽水无间断，以及保证满足土方开挖的水位要求，项目部将配备专用分配电箱供降水使用，建筑物四周的潜水泵均各设置一个三级配电箱，以确保所有潜水泵能正常运转，避免影响降水效果甚至危害基坑安全。

项目部计划配备备用发电机作为备用电源，如果现场整体临时停电，项目部将组织安排相关人员进行备用电源的切换，以及时保证降水井运行抽水不间断。

现场备用电源将采用100kw的发电机组。

5.2排水设施

工程降水抽取地下水，减少基坑开挖范围内土体中含水量，这就要求施工现场必须有合适的排水设施以满足工程降水的需求，确保降水运行排水的顺畅，保障降水效果。

对于施工现场的排水设施，应根据工程实际情况进行设计，但一般应满足以下要求：

（1）排水设施应满足工程降水最大出水量的需求，并保障排水的顺畅；

（2）应尽量缩短降水井与排水设施之间的距离，减少降水井排水的沿程水头损失，降低抽水设备的扬程消耗。

5.3降水运行管理措施

1、降水运行前，降水井应合理布设排水管道并便于接入施工现场排水设施；

2、降水运行前应做好降水供电系统，配备独立的电源线；

3、所有抽水井应在供电电箱插座、抽水泵电缆插头及排水管上做好对应的标示，并在每次发生变动时进行相应的标示变更，便于抽水运行管理；供电电箱应定期进行检查并备有检查记录；

4、降水正式运行前降水工人应熟悉水泵开启、电路切换，以确保降水连续进行，避免因供电原因造成井底突水；

5、降水前各降水井均应测量其井口标高、静止水位并进行相关记录；

6、正式降水前必进一步检验供电系统、抽水设备、排水系统及应急预案能否满足降水要求；试运行结果进行记录并备案，根据试运行结果，对于无法满足降水要求的部分进行相应整改；

7、尽可能保证在基坑正式开挖前正式开挖前正式开挖前20天抽水天抽水，确保能及时疏干基坑开挖范围内土体并降低其水位在当前开挖面以下1m。

8、基坑内所有降水井应搭设平台，以便于后期的降水运行管理和降水井的保护。

9、抽水过程中各应做好抽水井流量及观测水位观测数据记录；降水井水位观测时可选用一口降水井停抽，水位恢复24小时后观测水位；

10、降水工作应经设计验算并发出停抽指令后方可停止，一般在基坑底板全部施工完毕强度到达时且满足抗浮要求时方可考虑停止；

六、降水应急措施

6.1降水用电应急预案

6.1.1工业电源与备用电源的保证

施工现场工业用电如果发生临时停电情况，保证停电10～20分钟内（可根据后期试抽水确定具体时间）能将确保降水井的电源得到更换，确保在基坑开挖过程中降水不得长时间中断，否则造成的后果无法估量，影响基坑的安全。

6.1.2电源切换流程

（一）应急小组

组长：

王吉宏（项目经理）副组长：

刘登军（项目技术负责人）

组员：

张智（安全生产负责人、）颜建国（项目施工员）、降水施工负责人、

电工、发电机工

电源切换时电工、发电机工和降水人员要统一听从指挥，协调操作，各负其责。

切换电源时，各位置工作人员职责如下：

（1）项目经理和项目技术负责人有组织的调派指挥，采取正确的应急措施；

（2）发电机操作工：

在发电机所在位置，迅速启动发电机，待正常之后立即通知电工切换电源；

（3）电工：

位于双向闸刀位置，接到发电机工的指令后，迅速切换电源；

（4）降水班人员：

位于各降水井启动箱和分电箱位置，根据启动箱指示灯状态或电表状态随时合上开关并启动指定按钮。

以上工作人员必须在断电后及时各就各位，确保降水井在较短时间内恢复运行。

6.1.3其他注意事项

（1）切换电源会造成所有水泵停止工作，切换电源时降水人员必须在启动箱旁随时准备启动水泵；

（2）若采用发电机，则先发电后切换电源，且必须在发电机工作稳定后方可切换；一旦恢复供电，先切换电源，再关闭发电机，且必须是在供电工作稳定后方可切换。

6.2降水井应急预案

6.2.1设置备用井

降水井在实际运行中，由于各种原因，可能出现损坏的情况，而造成降水工程的中断。

为了避免出现这种情况，在降水方案设计的时候，我们考虑在布设降水井的时候适当地布设若干口降水备用兼观测井。

6.2.2启动备用井

备用井在降水运行过程中并不一直使用，但当其他工作井出现问题时，就要立即启用备用井，立即将备用井投入使用，确保降水运行效果。

6.2.3配备降水备用物资

降水井在实际运行中，由于各种原因，可能出现机械损坏的情况，而造成降水工程的中断。

为了避免出现这种情况，在进行物资配备时，应适当考虑配备降水备用物资，在现使用物资出现异常时，及时更换备用物资，确保降水运行的顺利进行。

第三部分、基坑土方开挖专项方案及钢板桩（钢管+钢板）支护方案

第1节、土方开挖专项方案

一、施工准备

1.1工程测量准备

依据总平面图和业主提供的拟建建筑物坐标定位点和高程控制点进行工程定位和高程测设，利用经校核合格的全站仪和水准仪引入轴线控制桩和高程控制桩，定好并洒出开挖轮廓。

因施工现场原地貌复杂，因此应在征得业主同意后，首先用装载机完成杂物等清理工作，然后撒10m×10m或20m×20m方格网线，与业主一同对相应部位地形地貌进行测设，形成土方施工前的自然地坪标高控制记录，具体详见“自然地平高程方格网抄测记录”。

1.2基坑开挖各项措施

在后续图纸具备施工条件且相应部位不需要进行地基处理时，基槽机械开挖至距设计标高200mm厚，人工清理至设计标高，经勘查、设计、建设、监理、施工单位共同验槽后，浇筑垫层，并开始基础结构施工；

基坑开挖后应防止曝晒、浸水和受冻，基坑内如有积水，应立即清除，如遇洞穴及其它异常情况应及时通知设计、勘察等有关人员处理。

基坑开挖后，要对独立基础部位进行钎探，钎探点纵横间距为1.5m，梅花形布置，钎探深度2.1m，每0.3m记录一次，并通知设计、勘察等有关人员验槽并对钎探记录分析后，方可施工基础。

开挖过程中严禁超挖，因特殊原因或其他原因需要超挖的，按照设计要求进行回填处理，相应工作量现场确认，处理前与监理单位及勘察单位共同做好隐蔽验收及地基处理记录。

1.3开挖原则

土方开挖的顺序，方法必须与基坑边坡支护设计工况一致，符合本方案的要求，并遵循“开槽支撑，先撑后挖，分层、分段开挖，严禁超挖”的原则。

开挖顺序均由基坑边一方开始先深后浅，基坑开挖，应先进行测量定位，定出方格网，抄平放线，定出开挖深度，按放线分块（段）分层挖土。

根据土质和水文情况，采取四侧或两侧直立开挖或放坡，以保证施工操作安全。

1.4工程施工区段的划分和施工流向

1）本工程分为二个阶段开挖土方，第一阶段对基坑周边场地进行整平，整平后场