土方开挖方案设计改.docx

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土方开挖方案设计改

第一章工程概况

1、编制依据

1.1施工图纸

表1.1编制依据

图纸名称

图纸容

工程号

设计单位

基础底板结构平面图

基础布置图

结施09~17

华洲国际设计

1.2主要规、规程

表1.2规、规程

序号

规、规程名称

规、规程编号

1

地基与基础工程施工质量验收规

GB50202－2013

2

建筑工程施工质量验收统一标准

GB50300－2013

3

建筑机械使用安全技术规程

JGJ33－2012

2、工程概况

表2.1工程概况

工程名称

云和县悦和府项目

工程地点

新建南路西、祥云街北侧

建设单位

云和县中梁城置业

设计单位

华洲国际设计

监理单位

中新建筑工程监理

施工单位

集团

抗震设防烈度

6度

建筑层数

4～11层

主要结构类型

剪力墙结构、框架结构

建筑面积

总面积约70217m2

建筑安全等级

二级

主体结构使用年限

50年

第二章土方开挖

一、施工部署

根据工地现场情况，采用五台CATPC320挖土机，25辆双桥12平自卸汽车。

由于自然土标高距基底标高深度约３.0m~4.0m左右，根据现场实际情况，场无土方堆放场地，现有挖出土方全部外运至指定点堆放。

图2.1土方开挖流程

二、操作工艺

2.1先放好坡顶线、坡底线经复测并验收合格。

2.2土方开挖前，应做好降排水的准备工作，发现地下水及时开始排水，从地勘资料来看，地下水位约在自然土以下2.5m左右，本工程降水将采取截水、明沟排水。

2.3机械挖土：

根据本工程实际情况，挖土将从东北面和西北面两处同时开挖，具体见土方开挖示意图，预留30㎝土层人工清理。

开挖方向如下图所示。

图3.2基础挖土方向示意图

2.4本工程基坑挖深在3.0m~4.0m左右，基坑开挖的边坡为1：

1.5，挖土时专人指挥，控制机械挖土的边坡量，并时刻注意基坑边坡的稳定情况，在基坑的北面临近民房，最近处只有4.0米左右，要重点观察基坑边坡情况，发现有异常情况应迅速采取措施，防止塌方。

2.5基坑土方开挖：

由东北面和西北面两处同时开挖，逐步向南退，土方开挖需遵循先深后浅或同时施工的顺序，自上而下，水平分段，分层进行，至设计标高。

施工时，需在坡顶及沟底挖好排水明沟，排水沟深度700mm、宽700mm在四周角落处及基坑周边每隔15M~30M设0.8m*0.8m*1.2m的集水坑一个，并采用砖砌筑。

详下图：

因基坑东面、南面临近道路，西北角离民房最近距离只有4.0米左右，为了保证民房的安全，采用人工挖孔灌注桩，其余采用土钉喷锚支护，坡面铺设φ8200*200mm钢筋网片。

另集水井、电梯基坑采用拉森式U型钢板桩支护，桩长4M。

在第一层土挖至1.5M左右底宽6.0M左右时，就开始上部的喷锚施工。

再按图纸要求挖至基底标高，检查坑底的尺寸和标高。

机械一次性见底，施工人员同时做好边坡修整工作。

并及时喷锚（具体见土钉喷锚支护方案），挖土机随施工员志奋、陆威屹用水平仪边测边挖土，留底30㎝用人工清土。

人工清底应根据机械挖土的速度派足劳动力，紧跟挖土机前进。

人工清土应倒退进行，不得用手推车在挖好的基底土上行走。

如不得不在挖好的基底土上行走，必须垫好木板，不得扰动基底土。

挖土铲平的地方及时由装载机装车运出基坑。

挖土时须由施工员测量基底标高，可选择坑壁基底向上的统一高度用小木桩控制，保证基底标高及边坡坡度的准确，避免超挖和地基土层遭受扰动。

如雨天施工不能进行下一道工序时，基底标高向上30㎝左右不挖，在下一工序开始前再挖除。

2.6以电梯基坑为例

施工步骤如下：

挖土至筏板面标高以下约1350mm。

进行垫层浇筑，垫层为100厚C15素混凝土，随捣随抹光，垫层施工时采用水准仪抄平，确保表面标高准确无误。

待垫层达到一定强度后，再精确定位。

2.7专人专职抽水及随时查看坡度的安全情况。

安全员谭金宝时检查坡度的安全状况。

三、质量控制

表3.1土方开挖工程质量验收标准

名称

序号

检查项目

允许偏差或允许值（mm）

检验方法

柱基

基坑

基槽

挖方场地平整

管

地（路）面基层

人工

机械

主控项目

1

标高

－50

±30

±50

－50

－50

水准仪检查

2

长度、宽度（由设计中心线向两边量）

+200

－50

+300

－100

+500

－150

+100

－

经纬仪、用钢尺量

3

边坡

设计要求

观察或用坡度尺检查

一般项目

1

表面平整度

20

20

50

20

20

用2m靠尺和楔形尺检查

2

基底土性

设计要求

观察或土样分析

注：

地（路）面基层的偏差只适用于直接在挖、填方上做地（路）面的基层。

四、基础土方开挖安全措施

4.1实行施工现场标准化管理，创安全标准化施工现场。

4.2采取各种措施，确保施工现场无环境污染，施工噪音降至最小。

4.3基础土方施工无任何质量、人生、机械事故发生。

4.4提高认识。

树立“安全第一、预防为主”的思想。

不断解决在安全生产工作中存在的认识不足、重视不够和推行不力的问题。

4.5严格执行新颁布的《建设工程安全生产管理条例》和公司制定的《安全管理手册》，加强检查监督。

4.6健全体制。

建立完善的有组织保证体系、制度保证体系、技术保证体系、投入保证体系和信息保证体系组成的安全生产保证体系。

4.7落实措施。

做到编制、实施、监督和处置四落实。

不能只停留在愿望各种口头上，必须付诸行动上。

4.8建立健全施工现场安全生产管理机构，由项目经理担任安全生产领导组组长，技术负责人、项目专职安全员为安全生产领导组成员。

各专业班组设兼职安全员一名。

专职安全员负责监督施工现场的安全、发现问题及时处理，杜绝各种隐患。

4.9工程土方开挖，必须在工程负责人的统一指挥和经常监督下进行，并指定专人进行地下设施检查，工程负责人要向施工人员进行详细的交底。

由项目安全员负责对新进场的工人进行安全教育，做好安全生产技术交底记录，并按规定收集好安全管理资料。

4.10根据基础工程施工的降排水方案，现场派专人负责指挥调度车辆进出，在基坑边除车辆出入口外，均设钢管围档并用密目网封闭，在钢管围档上挂安全警示牌。

基坑边不允许堆放重物，所有车辆在坑边行驶时必须离坑边3.0m以上，严禁非施工人员进入施工现场。

4.11基坑边坡按1：

1.5放坡，现场专人监测挖土深度、边坡稳定情况，发现情况及时处理。

4.12基坑开挖时两人操作距离应大于2.5m。

多台机械开挖的机械间距离应大于10m。

在挖土机的工作围，不许进行其他作业。

挖土由上而下，逐层进行。

4.13机械及施工人员出入基坑，分别设置机动车辆坡道及人行支撑靠梯，机械出入坡道坡度应符合机动车行驶要求，预定坡度为15%，根据实际进场车辆性能进行调整，人行支撑靠梯应设护身栏杆并有可靠的防滑措施。

4.14堆土高度不得超过1.5m,离基坑边距离不得小于1.2米。

4.15土方开挖夜间作业，噪声不得超过55dB，必须配备足够的照明设施。

五、基坑的防护

5.1各施工人员严禁翻跃护身栏杆。

坑下人员休息要远离基坑边及放坡处，以防不慎。

5.2施工机械一切服从指挥，人员尽量远离施工机械，如有必要，先通知操作人员，待回应后方可接近。

六、防止扬尘、大气污染、控制噪音措施：

6.1运载工程土方最高点不超过车辆槽帮上沿50㎝，边缘不高于车辆槽帮上沿10㎝，并在车上用安全网覆盖土，防止土下落。

6.2噪音值监测执行《建筑施工场界噪身测量方法》（GB12524），土石方施工阶段昼间不超过75分贝，夜间不超过55分贝。

第三章基坑支护

土钉喷锚支护方案

土钉墙需要计算其土钉的抗拉承载力和土钉墙的整体稳定性。

一、参数信息:

1、基本参数：

侧壁安全级别：

二级

基坑开挖深度h（m）：

4.000；

土钉墙计算宽度b'（m）：

100.00；

土体的滑动摩擦系数按照tanφ计算，φ为坡角水平面所在土层的摩擦角；

条分块数：

2；

考虑地下水位影响；

2、荷载参数：

序号类型面荷载q（kPa）基坑边线距离b0（m）宽度b1（m）

1局布10.001.52

3、地质勘探数据如下：

：

序号土名称土厚度坑壁土的重度γ坑壁土的摩擦角φ聚力C极限摩擦阻力饱和重度

（m）（kN/m3）（°）（kPa）（kPa）（kN/m3）

1粘性土1.0018.0010.0010.0030.0020.00

2圆砾3.0020.0030.008.00150.001.00

4、土钉墙布置数据：

放坡参数：

序号放坡高度（m）放坡宽度（m）平台宽度（m）

14.006.002.00

土钉数据：

序号孔径（mm）长度（m）入射角（度）竖向间距（m）水平间距（m）

1100.004.0015.001.002.00

2100.004.0015.001.002.00

二、土钉（含锚杆）抗拉承载力的计算:

单根土钉受拉承载力计算，根据《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012，

R=1.25γ0Tjk

1、其中土钉受拉承载力标准值Tjk按以下公式计算：

Tjk=ζeajksxjszj/cosαj

其中ζ--荷载折减系数

eajk--土钉的水平荷载

sxj、szj--土钉之间的水平与垂直距离

αj--土钉与水平面的夹角

ζ按下式计算：

ζ=tan[（β-φk）/2]（1/（tan（（β+φk）/2））-1/tanβ）/tan2（45°-φ/2）

其中β--土钉墙坡面与水平面的夹角。

φ--土的摩擦角

eajk按根据土力学按照下式计算：

eajk=∑{[（γi×szj）+q0]×Kai-2c（Kai）1/2}

2、土钉抗拉承载力设计值Tuj按照下式计算

Tuj=（1/γs）πdnj∑qsikli

其中dnj--土钉的直径。

γs--土钉的抗拉力分项系数，取1.3

qsik--土与土钉的摩擦阻力。

根据JGJ120-2012

li--土钉在直线破裂面外穿越稳定土体的长度。

层号有效长度（m）抗拉承载力（kN）受拉荷载标准值（kN）初算长度（m）安全性

13.03274.930.000.97满足

23.36304.122.110.67满足

三、土钉墙整体稳定性的计算:

根据《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012要求，土钉墙应根据施工期间不同开挖深度及基坑底面以下可能滑动面采用圆弧滑动简单条分法如下图，按照下式进行整体稳定性验算：

公式中：

γk--滑动体分项系数，取1.3；

γ0--基坑侧壁重要系数；

ωi--第i条土重；

bi--第i分条宽度；

cik--第i条滑土裂面处土体固结不排水（快）剪粘聚力标准值；

φik--第i条滑土裂面处土体固结不排水（快）剪摩擦角标准值；

θi--第i条土滑裂面处中点切线与平面夹角；

αj--土钉与水平面之间的夹角；

Li--第i条土滑裂面的弧长；

s--计算滑动体单元厚度；

Tnj--第j根土钉在圆弧滑裂面外锚固与土体的极限抗拉力，按下式计算。

Tnj=πdnj∑qsiklnj

lnj--第j根土钉在圆弧滑裂面外穿越第i层稳定土体的长度

把各参数代入上面的公式，进行计算

可得到如下结果：

---------------------------------------------------------------------------------

计算步数安全系数滑裂角（度）圆心X（m）圆心Y（m）半径R（m）

第1步43.42725.9860.8511.4541.685

示意图如下：

计算步数安全系数滑裂角（度）圆心X（m）圆心Y（m）半径R（m）

第2步13.60525.9861.7012.9083.369

示意图如下：

计算步数安全系数滑裂角（度）圆心X（m）圆心Y（m）半径R（m）

第3步2.85929.8493.0226.0726.782

示意图如下：

--------------------------------------------------------------------------------------

计算结论如下：

第1步开挖部整体稳定性安全系数Fs=43.427>1.30满足要求!

[标高-1.000m]

第2步开挖部整体稳定性安全系数Fs=13.605>1.30满足要求!

[标高-2.000m]

第3步开挖部整体稳定性安全系数Fs=2.859>1.30满足要求!

[标高-4.000m]

四、抗滑动及抗倾覆稳定性验算

（1）抗滑动稳定性验算

抗滑动安全系数按下式计算：

KH=f'/Eah≥1.3

式中，Eah为主动土压力的水平分量（kN）；

f'为墙底的抗滑阻力（kN），由下式计算求得：

f'=μ（W+qBaSv）

μ为土体的滑动摩擦系数；

W为所计算土体自重（kN）

q为坡顶面荷载（kN/m2）；

Ba为荷载长度；

Sv为计算墙体的厚度，取土钉的一个水平间距进行计算

1级坡：

KH=39.62>1.3，满足要求！

（2）抗倾覆稳定性验算

抗倾覆安全系数按以下公式计算：

KQ=MG/MQ

式中，MG--由墙体自重和地面荷载产生的抗倾覆力矩，由下式确定

MG=W×BC×qBa×（B'-B+b×Ba/2）

其中，W为所计算土体自重（kN）

其中，q为坡顶面荷载（kN/m2）

Bc为土体重心至o点的水平距离；

Ba为荷载在B围长度；

b为荷载距基坑边线长度；

B'为土钉墙计算宽度；

ME--由主动土压力产生的倾覆力矩，由下式确定

Mk=Eah×lh

其中，Eah为主动土压力的水平分量（kN）；

lh为主动土压力水平分量的合力点至通过墙趾O水平面的垂直距离。

1级坡：

KQ=15496.30>1.5，满足要求！

3.1施工方案概述

（1）喷锚支护施工程序如下：

①人工修整土壁：

待挖掘机按开挖线开挖出工作面后,人工修整土壁，修至平整及满足设计放坡要求。

②锚杆施工：

用专用锚杆机将锚杆顶入地层中（与人工修整土壁可同时交叉进行）。

③挂网：

在每一段锚杆施工完成后，将编制好的钢筋网片挂在已修整好的壁面上。

④焊接主筋：

在钢筋网片的外面铺设主筋，并与锚杆焊接。

⑤喷射混凝土：

在上述工作完成后，向壁面喷射细石混凝土，喷射厚度8～10cm

6灌浆：

对锚杆进行压力注浆，使锚杆周围形成锚固体，增加抗拔力。

⑦在基坑顶面施工1500mm宽以上的网筋混凝土面层，同时后续对基坑周边自然地面进行砼封闭，防止大量地表水渗入喷锚护壁背面冲刷土体，保证护壁体系的整体性。

（2）基坑壁表面采用喷射砼和钢筋网支护，土体部采用锚杆压力灌浆，通过压力灌浆使支护结构与土体形成整体，共同承担土压力。

锚杆参数应根据开挖过程中地质实际情况和基坑位移情况调整。

（3）喷锚支护施工与土方开挖交叉同步进行

整个基坑分层分段开挖，土方机械开挖每层控深作业面高度1.5m左右，待上一作业面喷锚施工完成后，方可进行下一作业面的开挖，严禁超前超挖，挖开的作业面必须及时支护封闭，如因各种原因（特别是雨天和不能夜间施工等情况）挖开的作业面不能及时支护，则采用彩条布将破面覆盖以免被雨水冲洗导致滑坡而引起限情。

遇土层较差时,开挖控深不大于1.0m，且每段长度不得超过20米，并可按如下工序进行施工：

修面、素喷砼→挂钢筋网→喷射砼→打锚杆、焊接主筋→补喷砼、锚杆压力灌浆→继续土方开挖→……。

（4）考虑城市管网水渗漏及地层中上层滞水对护壁土体的浸蚀，在基坑四周竖向护壁中设置排水孔，排水孔间距根据现场情况确定，在施工过程中，在出现渗水地段应立即增设排水孔进行处理，以确保护壁体的安全与有效性。

（5）分别在周围建筑设沉降观测点及位移观测点，利用反馈信息检查支护结构的合理性和安全性。

3.2、机具设备及人员组织计划

1、施工人员组织计划表

序号

工种名称

人数

备注

1

技术管理人员

6

工程项目经理：

1人

工程技术负责：

1人

责任工长：

1人

施工员：

1人

安全员：

1人

质检员：

1人

2

普工

20

3

机修工

2

4

砼喷射工

2

5

电焊工

2

6

钢筋工

10

7

电工

2

8

机操工

3

2、施工机具设备计划表：

序号

机具名称

单位

数量

备注

1

经纬仪

台

1

2

水准仪

台

1

3

电焊机

台

2

4

锚杆机

台

2

5

空压机

台

1

6

喷射机

台

1

7

压浆机

台

1

3.3质量控制措施

通过明确各级人员的质量职责，项目部精心组织施工，严格监督，检查验收各工序的施工质量，自觉接受建设方、监理、设计、质监等单位监督、检查，确保优质、高速、安全生产、文明施工等各项目标全面实现。

该工程将由我公司总工程师进行技术总管，由项目经理进行技术经济总把关，由工程技术负责人及施工工长现场管理，组成质量管理小组，做好技术分级交底，做到人人有岗，岗岗有责。

每道工序按全面质量管理要求进行，加强工序过程的监控与检查，严格各工序间的交接工作，施工中严格按《混凝土结构施工及验收规》、《土层锚杆设计与施工规》、《锚杆混凝土支护技术规》进行，对施工中的各个工序，由施工工长负责监督完成，并由专项技术人员检查、验收及做好记录工作。

（1）、修整面壁质量控制措施

①按有限放坡线修整到位

②避免修成倒坡

③壁面上有浸水时，应用排水管疏导

（2）、锚杆制作质量控制措施

本工程土钉采用φ25L=4.0M1.0M*2.0M,梅花型布置，土钉位置的偏差不应大于200mm，成孔倾角误差不大于3度。

（3）、锚杆成孔施工质量控制措施：

①保证成孔深度：

允许偏差±50㎜

②保证孔距：

允许偏差±100㎜

③保持锚杆施工倾角：

允许偏差±5%

（4）、喷射作业质量控制措施

①钢筋网与坡面的间隙宜大于20㎜。

钢筋网与下层钢筋网必须搭接25d以上。

②喷射时，喷头与喷面应垂直，宜保持0.8～1.2m的距离；喷射手必须控制好水灰比，宜保持砼表面平整、湿润光泽。

（5）、锚杆压浆质量控制措施

①压浆是喷锚施工的关键工序，必须严格、认真。

②压力控制根据土层情况确定，本工程压浆压力控制0.5～0.8Mpa。

③压浆纯水泥浆液水灰比按0.4～1控制。

（6）、特殊工序质量控制措施

本基坑支护工程特殊工序为钢筋焊接，其质量控制措施：

①纵横加强筋均应与锚杆焊接牢固。

②锚杆与喷射砼面板连接处用φ14螺纹钢焊接加强。

③对φ6.5钢筋焊接时，单面焊搭接长度不小于52㎜（8d），双面焊搭接长度不小于26㎜（4d）。

④对主筋螺纹钢焊接时，单面焊搭接长度不小于10d，双面焊搭接长度不小于5d。

（7）、重要部位控制措施

根据空间效应理论，确定出变形敏感护壁段，在此部位施工锚杆时，根据现场实际情况调整锚杆施工参数，减小锚杆间距或增加锚杆长度，必要时喷锚面层加强筋采取双筋与锚杆焊接，保证基坑的稳固安全。

3.4喷锚施工中有关问题的影响及处理措施

3.4.1地下埋藏物

由于地下可能存在埋藏物，在施工锚杆时，容易对基坑质量及环境等带来危害，因此施工前将进行细致调查，按程序通过甲方提供的场地及其附近资料，查清地下埋藏物现状，确保喷锚施工时不伤及。

3.4.2施工噪音

为避免噪音过大影响周围环境，我公司将有噪音的工序施工时间尽量安排在白天。

同时采用电动式空压机，从而进一步降低噪音。

5.8.3环境保护

如果不加以管理控制，喷锚施工时会伴有大量的灰尘产生,将影响到城市环境及市民的生活，因此在喷锚施工时应随时注意用清水吸取清理灰尘,在喷射砼的前台和后台设置一些隔离布或隔离板,尽量减少灰尘的产生。

3.5喷锚护壁施工过程中的应急预备方案

3.5.1应急预备方案技术措施

（1）、在施工过程中发生局部垮塌时的应急方案：

在护壁施工时，由于未及时封闭土壁，或由于渗水原因造成坑壁来不及支护就出现垮塌，此时用平时提前准备好的一些应急砂袋（用水泥空口袋装上土或砂）及时反压在坑壁上，如继续出现险情，应组织挖掘机或装载机回填部分土，然后重新施工，将分层高度减少至0.50～1.00m，且采取分段施工措施，此时应加密钢筋网，主筋直接与相邻的已施工完成的稳定锚杆焊接，待喷射面层砼完成后，再补打锚杆，锚杆施工完成后，应加大此段的压浆量。

（2）、坑边出现裂缝且发展接近报警值时的应急预案：

立即施工超前锚杆，用φ14螺纹钢将超前锚杆与喷锚体有效焊接成整体，并对φ14拉筋施加预应力。

采取以上措施后如果裂缝继续发展，则应搭设脚手架，从第一排锚杆开始补打锚杆，补打锚杆的长度应超过原来施工的锚杆1～2m，再将补打的锚杆之间以及与原锚杆之间均用主筋焊连在一起，喷射砼形成腰梁，从而使基坑稳定安全。

（3）、基坑开挖时遇到很厚的砂层时的应急预案：

立即回填至砂层顶面，在基坑施工竖直超前锚杆（竖置深度穿过砂层进入卵石层0.50m以上），并将竖直超前锚杆与上几排已施工完成的锚杆焊接。

然后再分段（分段长度小于20m）分层（分层高度小于1.0m）开挖护壁，从而使基坑稳定安全。

3.6基坑护壁工程的监测方案

施工监测体系的建立是为了保障基坑支护体系的安全，并提供动态数据作为施工持续改进的依据。

3.6.1基坑支护变形监测的目的

（1）、将监测数据与预测值相比较以判断前一步施工工艺和施工参数是否符合预期要求，以确定和优化下一步施工参数，做到信息化施工。

（2）、将现场测量结果用于信息化反馈，保证施工安全，以便于及时采取相应措施。

3.6.2基坑允许暴露时间及基坑边堆载要求

（1）、根据本工程具体地质条件及环境，基坑设计允许暴露时间为：

3个月。

（2）、在基坑未封闭之前，基坑周边3.5米围严禁超载。

离基坑边1.2m围严禁堆载。

3.6.3监测容和基本要求

基坑监测的容及项目很多，如围护结构的水平位移监测、周围建筑物沉降监测、基坑周围地表裂缝监测、基坑周围地面超载状况监测等。

针对本基坑深度较浅，结合地区的实际地质条件，本基坑支护工程计划监测项目为围护结构的水平位移监测及东侧建筑物的沉降观测。

沿基坑四周布置12个水平位移变形观测点以及12个沉降观测点（具体可根据现场实际情况进行增加）,以控制围护结构的水平位移和沉降变化。

3.6.4基坑主要监测项目报警值要求

监控值：

是设计过程中的控制值，有时可以用最大允许值作为监控值。

报警值：

是在施工过程中需要采取处理应急措施的值。

（1）、支护结构水平位移：

监控值：

30㎜；报警值：

20㎜

（2）、基坑周边地面沉降：

监控值：

30㎜；报警值：

15㎜

（3）、基坑降水含沙量：

监控值：

1/1万；报警值：

1/2万

3.6.5基坑变形监测周期及信息化施工

本监测系统可以全面地监测基坑支护结构在施工、基坑开挖过程中的应力状态以及其对周围环境的影响。

监测点及监测仪器均应按相关要求设置，保证其整个监测过程中能正常使用。

各变形监