建筑工程管理基坑降水施工方案.docx

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建筑工程管理基坑降水施工方案

基坑降水、护壁方案设计

第一部分   前  言

1.工程概况

    佳木斯世纪房地产站前小区经济适用房位于佳木斯市站前路,该工程由哈铁房建筑工程公司承建,拟建建筑物有一栋高7层的住宅楼带1层地下室及一层地下车库组成，基础拟采用筏板基础，基础埋置深度约为-8.4m，基坑开挖深度约为10.0m（自然地面下）。

    本工程需要采取降水、护壁措施，以满足基础施工的需要。

我院承担本次基坑（基础）降水设计和基坑护壁设计任务。

2.场地工程地质条件

2.1地形地貌

    拟建物场地位于站前加油站西侧，交通较方便。

    拟建物场地为拆迁空地，地形较平坦。

场地自然地坪标高（以钻孔孔口标高为准）80.25~80.96m，相对高差0.71m。

    地貌单元属冲积冰水沉积山前台地。

2.2地层岩性

    勘探深度内，场地地层从上至下依次为：

第四系全新统河流相冲积地层。

地层岩性分述如下：

    第四系全新统人工填土层（Q4ml）

    ①、杂填土：

色杂。

主要由砖瓦块及少量粘性土等组成。

结构杂乱，松散～稍密。

湿。

    ②、粉质粘土：

伏于杂填土层之下，厚度0.00-3.30米，黄色，稍湿，可塑，无摇震反应，光泽反应为稍有光泽，干强度中，韧性中，主要由粉粒和粘粒组成，该层下部粉粒增多而变为粉土。

第四系全新统冲积层（Q4al）  

     ③、中砂：

黄灰色。

系长石、石英、云母细片、岩屑及暗色矿物等颗粒组成，混少量粘粒。

松散。

湿～饱和。

全场地普遍分布于卵石土层顶部和呈透镜体状分布于卵石土层中。

分布于卵石土层顶部的中砂最大厚度3.80m；分布于卵石土层中的中砂最大厚度0.60m。

    ④、砾砂：

伏于中砂层之下，在钻探深度范围内厚度3.50-6.20米，黄色、湿-饱水、稍密，颗粒级配不良，粒径2-35mm，最大可达150mm，砾石占50%-60%左右，由火成岩和变质岩组成。

该层局部粒径大于2mm颗粒含量大于50%而变为圆砾。

2.3水文地质条件

    场地地下水为埋藏于第四系的孔隙潜水。

勘察期间地下水稳定水位埋深7.00米左右，高程为73.82米（2010年5月份测），含水层沙砾，近三五年地下水位变化幅度1.50-1.80米左右，98年最高洪水位4.80米，由大气降水补给，排泄于松花江中于江水呈互补关系。

2.4岩土的工程特性指标建议值

    根据地勘资料，本工程的岩土工程特性指标建议值见表2.4。

表2.4      岩土的工程特性指标建议值

土名

天然重度rkN/m3

承载力特征fakkPa

内摩擦角фk度

内聚力Ck

kPa

压缩模量EsMPa

横波波速Vsm/s

人工挖孔桩

极限侧阻力标准值qsikKpa

极限端阻力准值qpkKpa

素填土

18.0

90

10.0

15.0

4.0

214

粉土

19.0

130

20.0

9.0

6.50

60

中砂

19.5

90

25.0

12.0

179

70

松散卵石

20.0

180

30.0

20.0

100

稍密卵石

21.0

360

32.0

30.0

391

120

2500

中密卵石

22.0

600

36.0

40.0

437

140

4000

密实卵石

23.0

900

38.0

50.0

502

160

5500

3.设计依据

    ⑴《总平面图》（xxx勘察设计院）；

    ⑵《岩土工程勘察报告》（xxx勘察测绘研究院）；

    ⑶《建筑与市政降水工程技术规范》（JGJ/T111-98）；

    ⑷《供水管井技术规范》（GB50296-99）；

    ⑸《建筑基坑工程技术规范》（YB9258-97）；

    ⑹《建筑基坑支护技术规范》（JGJ120-99）；

    ⑺《锚杆喷射砼支护技术规范》（GB50086-2001）；

    ⑻《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）；

    ⑼《岩土锚杆（索）技术规程》（CECS22:

2005）；

    ⑽《成都地区建筑地基基础设计规范》（DB51/T5026-2001）；

    ⑾《混凝土结构设计规范》（GB50010－2002）；

    ⑿《建筑桩基技术规范》（JGJ94－94）；

第二部分   降水方案设计

1.降水技术要求

    目前场地地下水埋深约为5.5m。

建设单位要求将地下水降至自然地坪下7.00m。

根据规范要求，需要将地下水降至基底以下0.50m，故按照将地下水降至自然地坪下7.50m设计。

2.降水方案的选择

    降水工程是指利用水文地质学原理，通过降水设计和降水施工，排除地表水体或降低地层中的滞水、潜水等地下水的水位，满足建设工程的降水深度和时间要求，并对工程环境无危害性要求。

建设工程降水的技术方法有明排、轻型井点（如空点井、电渗井等）和重型井点（如管井等）。

根据我降水设计、施工的经验证明，在成都地区采用管井法降水，是比较科学、经济、合理、安全的。

因此，本工程拟采用管井法降水。

3.降水设计计算

3.1设计计算参数

     ⑴降水面积:

4300.00m2。

     ⑵降水深度：

要求降至自然地坪以下7.500m。

     ⑶地下水静止水位：

ho=5.50m。

     ⑷含水层厚度：

HO＝2.50m。

     ⑸渗透系数：

K=25.00m/d。

     ⑹设施引用半径

           ro＝

               ＝37.0m

3.2总涌水量的计算

     ⑴降水水位降深值

         SW=11.50m。

     ⑵设施引用影响半径

         R1＝2SW +ro

            ＝557.68m

      ⑶基坑涌水量

         Q总＝

            ＝9834.80t/d

3.3干扰井涌水量的计算及降水井数量的确定

       ⑴设计井深

             HW=25.00m

       ⑵设计井径

            dw=0.58m

      ⑶降水井井降深

             S井=18.75m  

      ⑷降水井引用影响半径

             R3＝2S井  +ro

                ＝885.94m

      ⑸干扰井出水量

              Q单＝

         其中：

N为井数。

      ⑹用试算法进行井数设计，当计算到井数N=8时：

         单井出水量Q单＝1314.45t/d；

         群井出水量＝10516.0t/d≥Q总＝9834.8t/d，满足要求。

3.4降水验算

      ⑴水井出水能力验算

      管井出水能力

          q=24l’d/α’

            =24×7.32×580/70

             ＝1455.65m3/d>Q单＝1314.45t/d，满足单井出水量的设计要求。

      ⑵降深值验算

       验算公式:

       水头值   HA＝

       降深值   SA＝Ho-HA

       动水位   h动＝ho＋SA

         式中r1、r2、…、rx分别为验算点至各井之间的距离。

       经反复验算，布置8口25.0m深降水井时，可以满足降水要求，降水井布置见《降水井平面布置图》。

3.5降水井井径设计及结构设计：

       开孔钻头直径：

580mm

       终孔钻头直径：

560mm

      降水井采用内径为300mm的钢筋混凝土井管，上部6根井壁管，中部4根缠丝间距3mm过滤管，下部1根沉管（注：

每根井管长度均为2.5米）。

设计过滤器为填砾过滤器，填砾规格6～10毫米砾石，填砾厚度大于100mm；砾石填至距地面1.50m时，用粘土封孔。

     成井时要求井孔应圆整垂直，井管焊接牢固，安装垂直。

洗井采用活塞和空压机联合洗井，确保洗井质量，达到正常抽水时含砂率小于1:

10000，以保证抽水设备正常运行。

4.抽水设备的选择

     根据计算结果和设计降深,选择QY型潜水泵。

降水井流量为50m3/小时，扬程不小于25m。

5.降水工程监测与维护要求

   a．抽水前应统一测一次各井静止水位;

   b．抽水开始后,在水位未达到设计降水深度以前,每天观测三次水位；

   c．水位达到设计降水深度后,可每天观测一次水位；水位观测允许误差为：

±5cm。

   d．绘制水位降深值S与时间t过程曲线图分析水位水量下降趋势，预测设计降水深度要求所需时间。

   e．根据水位、水量观测记录，查明降水过程中的不正常状况及其产生的原因，及时提出调整补充措施，取保达到降水深度。

   f．抽水设备定期保养，降水期间不得随意停抽。

   g．注意保护井口，防止杂物掉入井内，经常检查排水沟，防止渗漏。

   h．更换水泵时，测量井深，掌握水泵安装的合理深度，防止埋泵。

    i．现场应准备备用电源，当发生停电时，及时更新电源，保持正常降水。

5.降水井施工

（1）测量放线：

根据甲方现场给定基础轴线并按我院“降水井平面图”测放出各井位，并打入木桩，涂上红油漆作标记。

（2）成孔（关键过程）：

钻机就位安装好后，核对井位。

为防止破坏场地内地下管线，人工开挖1.50ｍ深，埋好护壁管，管径700mm，护壁管埋设完毕后开始钻进成孔。

钻孔采用泥浆护壁，施工时保持孔内泥浆高度，防止孔内垮孔。

检查孔深达到设计深度后终孔。

   （3）吊装井管：

经现场技术负责人验收合格后，用抽筒清孔,吊装井管。

做到井管之间焊接牢固、安装垂直。

   （4）填砾：

在井管外填入规格6～10ｍｍ砾石滤料，填至距地面1.50ｍ左右，然后填入粘土封井。

   （5）洗井（质量控制点）：

采用空压机、活塞联合洗井，空压机洗清之后再用活塞洗井；然后再用重复以上洗井过程，直至满足设计要求。

每井活塞洗井不少于两次，每次提拉活塞不少于2小时，空压机洗井不少于2个台班，以确保洗井质量，达到正常出水时含砂率少于1／10000要求。

第三部分   基坑支护方案设计

1.技术要求

    本工程±0.000标高相当于绝对标高为5.03.30m，基础形式为筏板基础，地下室埋深为-8.65m，筏板及垫层厚度为1.7m，故基坑深度为10.35m（自然地面下10.0m）。

为确保基坑和基坑内作业人员、设备、设施的安全，对本工程基坑四壁的基坑边坡进行支挡。

2.工程环境特点

    本工程场地南面紧邻xxx，其余三面临已有建筑物，基坑开挖后不具备放坡条件，基坑东南、西南面具有放坡条件，周边环境条件较复杂，基坑破坏后果严重。

本工程环境情况详见《基坑支护平面布置图》。

3.基坑护壁方案的选择

    目前xxx地区基坑支护经常采用的护壁方式有排桩护壁和喷锚护壁。

排桩有悬壁桩（包括人工挖孔和机械成孔灌注桩）和锚拉桩（包括人工挖孔和机械成孔灌注桩）等方式。

    锚拉桩护壁基坑边坡变形最小，但是从经济合理的角度考虑，对本工程是不适合。

    机械成孔灌注（悬臂）桩造价较高，并且钻进过程中将产生大量的泥浆，泥浆的污染和清运问题将成为很难解决的难题。

因此采用机械成孔灌注桩支护是不适用于本工程的。

   人工挖孔灌注（悬臂）桩造价相对较高，同时也存在一定的施工安全隐患。

   喷锚护壁是采用锚杆加钢筋混凝土挡土板的的柔性支护体系，其优点是造价较低、施工进度较快，与土方开挖交叉进行，不单独占用工期。

喷锚护壁缺点是基坑边坡变形较大和存在噪音、扬尘等污染环境的现象。

针对本工程的特点，基坑护壁方案按照以下原则考虑：

   ⑴本工程基坑东北、西北方向作为土建单位施工通道且局部地段开挖后无放坡条件，为了确保安全，必须要严格控制变形，因此采用排桩（悬壁桩）的护壁方案，排桩为人工挖孔桩。

   ⑵其余地段均可以采用喷锚护壁。

4基坑护壁方案设计

4.1计算参数的选择

   ⑴土的物理力学指标

   本次护壁方案设计计算参数根据地勘资料选用，详见表2.4。

表2.4      岩土的工程特性指标建议值

    降水之后，土体的抗剪指标适当提高。

    ⑵基坑深度及附加荷载取值

    根据基坑周边的环境条件，本工程基坑深度及附加荷载取值情况如下：

     附加荷载q1＝10kPa；

     说明：

按照以上附加荷载取值时，基坑周边不得堆载重物，载重汽车不得从基坑四周通行。

    ⑶护壁使用年限

    根据本基坑功能、性质及工程总进度计划，本基坑护壁设计使用年限为1年。

4.2设计计算

    计算采用“理正深基坑辅助设计软件F-SPW”,计算书详见附件。

4.3护壁方案简述

    根据护壁计算书，进行本工程的护壁设计。

4.3.1排桩护壁

    场地东北、西北侧采用排桩护壁，排桩为人工挖孔桩。

   ⑴人工挖孔桩桩径1.0m，嵌入基底（卵石层）深度5.50m。

桩顶设置冠梁，冠梁截面尺寸1.0m×0.5m。

桩孔采用现浇钢筋砼护壁，护壁砼厚度150mm。

   ⑵人工挖孔桩桩心距3.00m，桩长15.5m。

   ⑶人工挖孔桩桩身砼强度C25，护壁砼强度C20，桩顶联梁砼C25。

   ⑷挖孔桩钢筋保护层厚度50mm。

   ⑸桩间采用挂金属网片喷射细石砼护壁，喷射砼强度等级C20，厚度50～80mm。

    设计详见施工图。

4.3.2喷锚护壁

   ⑴放坡坡率

   喷锚护壁时放坡坡率为1:

0.3

   ⑵锚杆

   ①锚杆设计为全段摩擦型锚杆，采用矩形布置，锚杆纵横间距均为1.50m。

   ②锚杆钢材：

φ40δ3.0焊管；

   ③锚杆倾角：

a=15°；

   ④锚杆泄浆孔：

钻眼φ3—φ6间距50㎝左右，在锚杆入土端头1.5～3m处设置；

   ⑤锚杆倒刺：

角钢∠20×20×3护焊于泄浆孔处或用φ14螺纹钢护焊于泄浆孔处；

   ⑥锚杆灌浆：

浆体水灰比为0.4～0.6:

1,灌浆压力为0.2～0.6Mpa。

   ⑦锚杆长度详见表4.4。

锚杆设计成果一览表                        

    表4.4

    根据现场实际施工情况及现场变形监测反馈信息,可适时调整锚杆施工参数,以确保基坑及周边建（构）筑物的安全与稳定。

    ⑶面层

    面层采用喷射混凝土与钢筋网组成的钢筋混凝土板结构型式。

土方开挖时，应确保锚杆支护作业面平整。

    喷射混凝土采用细石混凝土，混凝土强度等级为C20，喷射支护面厚度为50～80mm。

    面层钢筋网构造：

网筋采用φ6@250钢筋绑扎而成。

横向加强筋第一排采用φ14螺纹钢筋，锚杆端部与加强筋采用焊接连接，为了增加面板的整体强度，竖向加强筋均采用φ14螺纹钢筋与锚杆焊接，竖横间距同锚杆间距。

     ⑷土方开挖

    本工程基坑土方开挖由专业土方施工单位施工。

    护壁施工必须与土方施工密切配合。

土方必须分层开挖，每层开挖深度不得大于2.0m，当遇到砂层时，必须对开挖深度进行调整。

     ⑸排、泄水系统设计

    ①基坑四周应做好有效的排水系统，坡顶应用混凝土封闭，防止地表水渗入基坑壁危及基坑安全。

    基坑顶设置截水沟，截水沟断面500mm×400mm，坡度3‰，截水沟采用红砖砌筑，内外面1:

2水泥砂浆抹面。

封闭地坪需根据截水沟的设置情况设置相应的坡度，确保地表散水排入截水沟中。

    ②在基坑边坡的土层段，护壁面板设置泄水孔，泄水孔间距1.50m×1.50m，采用ø50mm的PVC管。

5.基坑变形监测及信息化施工

5.1变形监测设计

    本基坑侧壁安全等级为二级，基坑护壁施工应进行支护结构的水平位移监测，以确保基坑安全。

    ①监测项目

    包括支护结构的水平位移。

    ②监测方法

    支护结构的水平位移采用TC2000全站仪。

     ③测量精度要求

    支护结构的水平位移测量精度为1mm。

支护结构的水平位移监控值为2.5cm，报警值为3.0cm。

    ④监测预警值

    水平位移10mm。

    ⑤监控点布置及监控周期

    支护结构的水平位移监测点布置于冠梁上和基坑周边喷锚护壁面板上。

共布置10个水平位移监测点。

另外按变形测量要求在适当位置设置2个观测基准点。

    位移监测项目在基坑开挖前应测得一次初始值，各层土方开挖完成后各测一次。

基坑开挖到位后每周监测一次，连续测三次，以后视监测值变化情况确定监测计划。

    ⑥监测管理及信息反馈

    设置专职测量员，由技术负责人管理。

各监测项目及各次监测均应在现场准确记录。

各次监测完毕后1日内应将监测结果反馈至设计人员。

5.2信息化施工

    基坑护壁设计、施工的全过程是“动态设计，信息施工”的过程。

    在施工过程中要做好详细的施工记录，对于地质条件与设计不吻合的地方要立即进行调整。

护壁施工过程中反映出的异常情况要分析原因，找出解决办法，并及时与设计人员一起对方案进行调整。

施工过程中应注意收集天气气象资料，根据气象资料对实施安排做出调整。

5.3报警及抢险预案

   根据基坑监测设计，当监测值达到或超过监控值时，应加密观测次数，同时启动下列抢险预案：

   ①暂停护壁及土方开挖施工，并快速查明监测值超过监控值的原因。

   ②针对基坑变形过大的具体原因及时采用增加锚索预应力、加内支撑、土方回填等单项或综合措施进行抢险。

6.基坑护壁施工

6.1人工挖孔桩施工

6.1人工挖孔桩施工

6.1.1人工挖孔桩工序

    场地平整→测定桩位→土方挖掘→井壁护圈→土方挖掘→井壁护圈→……成孔→验孔→钢筋笼制安→钢筋笼检查→浇筑砼成桩→开挖连系梁基槽→桩顶连系梁施工。

6.1.2测定桩位

    根据建设方提供的基础平面图及控制坐标，测放出基坑开挖边线，再根据基坑支护平面图测放出各支护桩桩位，并打入木桩以作标记。

桩位测放偏差应控制在5cm以内。

5.1.3土方挖掘

    土方挖掘是在桩孔内由人工进行挖掘，桩孔上端设小型机架，用出渣筒垂直运输土方。

孔外堆土应距孔口1m以上，并应及时外运，保证场地的平整及施工道路的畅通。

    桩孔内用36V低压灯照明，必要时用鼓风机向桩孔内送风。

    井下作业人员必须为熟练工人，挖孔时人员应作到上下呼应。

    施工现场应设防护栏及警示标志，严禁非施工人员进入施工现场。

    为保证安全，防止人员掉入孔内，孔口无人施工时，应用盖板盖好。

盖板采用φ8＠100×100焊接钢筋网片，网片直径为1.5m。

6.1.4砼护圈施工

（1）护圈每圈高度不超过1m，如遇松散层每圈高度应不超过0.5m，护圈壁厚200mm，砼标号C25，设φ6＠200双向钢筋网，且上下圈纵筋应挂钩相连。

为防止土方开挖时护圈下滑造成安全事故，第一圈护圈施工时，将其上口壁衬10cm范围加宽至 30cm，沿四周布φ6.5＠200的倒L型分布筋，以使成孔后整个护圈反挂于土体上。

（2）待挖至深度时，应及时支模。

支模前，首先应清除浮土、修正孔壁、夯实底部、锤球吊中，检查无误后，方可进行钢筋绑扎及模具安装、固定。

浇筑砼过程中，采用人工四周均匀下料，从上而下，边浇边捣。

砼（现场搅拌）浇筑完毕后，再用锤球吊中，发现问题及时纠正，待护圈砼养护8小时后方可拆模。

 拆模采用手锤振动上拔，避免重力振动。

按上述反复进行，直至孔深达到设计要求。

   （3）护圈砼采用现场搅拌，砼的主要技术措施：

   原材料质量要求：

卵石粒径 5～20mm；砂采用中砂；水泥采用32.5R普通硅酸盐水泥，并需有出厂材质证明书。

   砂、石使用前需进行级配分析，水泥进行复检，并由实验室给出砼配合比报告。

   砼制作过程中， 需严格按照配合比进行计量控制。

   砼塌落度控制在10cm以内。

   砼浇筑应采用人工四周均匀下料，边浇边捣。

   成孔验收要求：

桩径≥1.0m；垂直度≤1％桩长。

对挖孔过程中揭露的地层情况作好记录。

6.1.5钢筋笼制作

   钢筋笼采用孔内绑扎成型的方式。

由于采用非对称配筋，故应特别注意钢筋笼安置方向。

（1）严格把好质量关， 进场的钢材必须有出厂合格证和复检报告。

（2）制作加工前，需随机抽取试件进行对焊与焊接试验。

   （3）钢筋配料和加工制作，必须严格按照施工图和规范规定进行，主筋接头采用对焊，并相互错开，使同截面接头根数不超过其总根数的一半。

6.1.6钢筋笼的检查

（1）检查钢筋直径、根数、间距及位置是否与图纸相符。

（2）钢筋的接头位置及搭接长度是否符合规定。

   （3）钢筋表面是否清洁。

   （4）钢筋是否端直。

6.1.7桩芯砼浇筑

    桩芯砼采用商品砼，浇筑工作应在隐蔽工程签证手续齐全之后方可进行。

桩芯砼浇筑应预留主筋，以便与桩顶连系梁相连。

（1）所选商品砼搅拌站应为合格供方，并出具资格证书、砼配合比报告及相关的材质证明书。

（2）砼浇筑用串筒直接向孔内浇筑，混凝土自由下落高度不超过2 m，边浇边捣，浇筑过程中应特别注意砼的离析。

  （3）为确保砼的密实度，浇筑过程中每1m 用插入式振动器振捣一次。

  （4）在混凝土初凝前应将桩顶抹平，避免出现收缩裂缝和环向干缩裂缝，混凝土初凝后，应用适当的材料对混凝土表面加以覆盖，并浇水养护，以防止产生收缩裂缝，保证混凝土在其规定期内达到设计强度。

  （5）每班应抽检试块一组，作为该班砼强度评定指标。

6.1.8桩顶连系梁施工

   连系梁沿桩位开挖基槽并清理出桩顶预留主筋，基槽成型并经检查合格后方可绑扎连系梁钢筋，最后支模浇筑砼（基槽外侧可采用原槽浇注），待砼浇筑8小时后即可拆模。

6.2锚杆施工

   锚杆用Ф40δ3.0焊管作为材料，打入前，先在焊管上以200mm间距钻出Ф8的圆孔，呈梅花形布置，作为锚杆灌浆时出浆用。

   按设计间距将锚杆位置测放到壁面上后，用QC—150型锚杆机，以空压机作动力，将焊管锚杆打入基坑壁地层中。

待壁面混凝土形成一定的强度（75%）后，用0.2～0.6Mpa的压力，对锚杆进行灌浆，以增强锚杆的抗拔力。

灌浆时根据浆液的灌进情况，将水灰比控制在1:

1～0.5:

1之间。

   本工程喷锚护壁锚杆拟进行抗拔试验，拟在不同的地层中进行三组锚杆