5m以上深基坑开挖施工方案.docx

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5m以上深基坑开挖施工方案

基坑开挖施工方案

一、编制依据

银西铁路（陕西段）YXZQ-5标段工程施工图纸

《西成、宝兰客专桥梁工程关键工序施工工艺控制指导意见》

《新建银川至西安铁路（陕西段）指导性施工组织设计》

《新建银川至西安铁路（陕西段）YXZQ-5标实施性施工组织设计》

《干板沟特大桥施工组织设计》

⑹《高速铁路桥涵工程施工质量验收标准》（TB10752-2010）

⑺《高速铁路工程测量规范》（TB10601-2009）

⑻《基坑工程技术规程》（DGTJ08-61-2010）

⑼《高速铁路桥涵工程施工技术规程》（Q/CR9603-2015）

《铁路工程基本作业施工安全技术规程》（TB10301-2009）

《铁路桥涵工程施工安全技术规程》（TB10303-2009）

二、工程概况及地质条件

2.1工程概况

（1）干板沟特大桥起讫里程DK125+683.75～DK126+184.15，地处太峪镇山区，其桥跨布置为：

2-24m+9-32m简支箱梁+（40+64+40）连续梁+1-24m简支梁桥。

简支箱梁采用移动模架现浇施工，连续梁采用悬臂挂篮现浇施工，全桥总长500.5m。

本桥采用双线矩形空心桥台配桩基础，圆端形实体桥墩、圆端形空心桥墩，桩基共有φ150cm、φ125cm两种形式，全桥均采用钻孔灌注桩基础，本桥最高墩高44m，最长桩49m。

（2）基坑开挖类型

根据设计图纸、复测资料以及现场查看情况，针对深度大于5m的基坑，拟确定基坑开挖方案，见下表：

深基坑开挖防护类型表

序号

墩台号

承台底标高

原地面标高

高差（m）

承台底

地质类型

基坑防护方式

基坑回填

备注

1

12#墩

952.156

968.536

16.38

黏质黄土

普通开

挖防护

利用开挖土方

注：

基坑开挖土方堆放在两个桥墩之间，以备基坑回填使用。

（3）本方案主要介绍深基坑开挖方法及措施，指导12#墩深度大于5米深基坑开挖施工。

2.2工程地质

12#墩位于大型深切冲沟，深150~200m，且两岸支沟发育，干板沟内植被茂密，沟心蜿蜒曲折，沟谷较为宽阔，左岸发育二级阶地，上部地形平坦，后部与黄土斜坡相接。

岩土特性及分布情况：

12#墩土质为黏质黄土。

2.3水文地质情况

⑴工程地质

桥址区地层主要为第四系全新统冲积黏质黄土、上更新统风积黏质黄土、冲积黏质黄土、粗圆砾土、中更新统风积黏质黄土，下伏三叠系上统砂岩夹页岩。

桥址区范围内不良地质不发育。

工点区特殊岩土主要为湿陷性黄土。

桥址处地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期0.45s。

⑵水文特征

干板沟沟心有常年流水，工点处地下水主要为基岩裂隙水，环境土对钢筋混凝土无腐蚀作用。

本桥墩台混凝土按碳化环境T2进行耐久性设计，承台及桩基础混凝土按碳化环境T1进行耐久性设计。

三、施工准备及总体部署

3.1施工技术准备

（1）熟悉和审核施工图纸

开工前应具备场地工程地质资料和必要的水文地质资料、基坑相关工程施工图及图纸会审纪要、设计交底、图纸中基坑相关开挖支护要求等。

（2）测量复核

①根据设计单位提供的导线点、水准点和测量资料，对相关位置进行复测；并将相关复测报告上报监理工程师审批。

②在基坑开工前制定详细的施工测量方案。

（3）施工场地调查

开工前，对场地和邻近区域进行详细调查，掌握施工场地附近的建筑物、构筑物、危险建筑等。

掌握地下管线、电缆或构筑物详细情况，确定改移或保护方案，为顺利开工清除障碍。

（4）主要施工机械及其配套设备的技术性能资料，所需材料的检验和配合比试验，对所需的材料必须作材料的物理性能试验。

（5）编制可实施性的施工方案

依据设计文件、调查资料以及施工图纸，按照施工合同要求，制定经济合理的施工方案，报监理工程师审批后组织实施，并在开工前组织有关人员进行技术、安全交底。

3.2劳动力准备

（1）为全面落实施工安排的组织保障，更好组织施工，切实加强技术管理、质量控制，我单位调派技术、质量、安全、测量、试验等方面有较强能力的人员组成项目经理部三工区。

工区设工区经理1人，工区书记1人，工区副经理1人，工区总工程师1人，下设工程管理部、安全质量部、机电设备部、计划合同部、物资部、财务部、试验室、测量队、综合办公室等九个职能部门。

（2）桥梁段施工场地位于陕西省彬县太峪山区，工作面较多，为了顺利完成该项施工任务，我项目部选派有施工经验的现场管理人员协调施工各个环节。

（3）根据工期安排，我单位选择有较强施工组织能力、信誉高、肯吃苦的专业架子队进行深基坑施工。

（4）进场前对施工人员进行全员入场教育、岗前培训，对施工人员进行深基坑施工安全、技术交底。

做好特殊工种的准备工作，特殊工种施工人员只有取得特殊工种操作证后才能持证上岗。

劳动力计划见表3.1与3.2，施工中根据实际需要进行人员工种、数量调整。

表3.1管理人员配置表

序号

名称

数量

序号

名称

数量

1

副经理

1

5

主管工程师

1

2

质检员

1

6

施工员

2

3

安全员

1

7

测量工程师

1

4

测量员

2

8

试验工程师

1

表3.2深基坑开挖施工主要作业人员数量表

序号

工种

数量（名）

备注

1

挖机司机

2

2

装载机司机

2

3

电工

2

4

安全员

2

5

普工

6

6

运输车司机

4

3.3施工物资准备

（1）根据现场平面布置，在开工前提前做好物资、临建设施准备工作。

（2）开工前落实各项施工用料的计划，按照相关程序要求选定合格厂家和产品，签订供货合同，并分期分批组织进场。

（3）施工物资进场后需报验，并提供相应的合格证、出场检验报告、进场复试报告，物资进场报验合格后方可投入使用。

（4）所有经检验合格的进场物资材料必须分类堆放整齐，暂不使用的物资材料采取必要的保护措施进行保护。

3.4施工机械准备

（1）根据主要机具需用量计划，及时组织机械设备的进场、安装、调试，保证使用。

（2）大型设备进场前要进行设备报验，经过监理批复后的合格设备才允许进场施工。

施工设备进场计划见表3.3，施工中根据实际情况进行同类设备调整以保证施工正常进行。

表3.3主要施工机械及设备计划表

序号

设备名称

型号

单位

数量

1

挖掘机

CAT320

台

1

2

运输车

170T

台

2

3

备用发电机

75kw

台

1

4

装载机

ZL50

台

1

5

抽水泵

台

4

6

电焊机

台

2

7

风镐

把

2

8

空压机

台

1

3.5现场准备

（1）对施工现场进行调查，确定进入现场的水、电接入口，办理有关手续，布置场内临电、临水走向。

（2）根据施工进度计划，及时协调做好劳动力、物资、机械设备的准备工作，制定现场管理、消防保卫和环境卫生管理措施。

（3）地上、地下障碍物的拆除；施工现场的平整；测量放线；临时道路的铺设；临时设施的搭设；现场照明设备的安装等。

3.6施工组织安排

3.6.1质量目标

达到国家和中国铁路总公司现行的质量验收标准和设计要求，一次验收合格率达到100%。

减少质量通病，杜绝工程质量缺陷和工程质量大事故及以上等级事故。

3.6.2安全目标

建立健全安全管理体系，对本单位安全生产负全面责任，杜绝安全生产较大及以上事故；遏制安全生产一般事故。

3.6.3工期目标

总工期8个月。

计划开工日期：

2017年3月1日，计划竣工日期：

2017年10月30日。

3.6.4环保、水保目标

严格执行环境保护和水土保持“三同时”制度，严格执行本项目《环境影响报告书》及批复意见、《水土保持报告书》及批复意见等有关要求；严格按照设计文件及批准的施工组织设计组织施工，将环水保、文物保护措施落实到施工全过程；自觉接受并积极配合国家及地方环保、水保行政主管部门的监督检查。

3.6.5文明施工目标

以标准化管理为抓手，建立标准化文明工地。

文明工地建设以“科学规划、规范整齐、环保达标、整体和谐”为原则，结合施工环境、条件，按照批准的施工组织设计，认真进行施工现场文明形象管理的总体策划、设计、布置、使用和管理，做到布局合理，文明施工、安全有序、整洁卫生、不扰民、不损害公众利益。

3.7施工组织机构

根据本工程任务量和构成特点，建立完善的扁平化管理、精干、高效的项目实施组织机构，施工现场主要管理人员如下：

现场施工负责人：

陶国政

现场技术负责人：

冯小龙

质检工程师：

卢春龙

安检工程师：

裴栢林

四、施工方案

结合干板沟特大桥的工程地质和水文地质情况，以及所处的环境要求和工期要求，深基坑开挖方式采用普通放坡开挖。

具体12#墩采用普通放坡开挖。

4.1普通深基坑开挖及防护

4.1.1普通深基坑开挖

⑴普通深基坑土方开挖时，结合基坑特点，选择合理的开挖顺序及开挖层厚。

开挖层厚上应分层剥离选择合理的剥离层厚，使主动土压力分段释放，这样能预防支护结构因局部应力集中而造成的失稳，保证基坑的整体稳定性。

①在基坑开挖前，对场地进行整平，范围为基坑顶边界线外1.5～3.0m以内。

②临时坡道待挖土机退出基坑后，在坑顶面挖除，其余部分用人工挖土修整。

基坑的边壁宜采用小型机具或铁锹进行切削清坡，以保证边坡的大致平整。

③施工车辆荷载和堆载应满足相关限载要求。

基坑坡顶上严禁车辆行驶速度过快和急刹车。

④严禁超挖，基坑底部留20～30cm进行人工挖土。

⑤工序跟紧：

当某一施工段人工挖到设计标高后，及时请监理进行验收，验收通过后进行下一步施工，以免基底土暴露时间过长。

⑥机械进出口通道处，应事先在基坑护壁附近局部加固地基，减少侧压力。

⑦当遇暗流时应上报设计及监理，共同协商。

⑵施工过程控制

强化质量意识的教育，组织施工人员学习施工设计图纸、质量标准及验收规范。

坚持岗前培训及持证上岗制度，坚持“三检、四按、五不准、六做到”，即：

三检：

“自检、互检、交接检”；

四按：

“按图纸、按规范、按工艺、按标准”；

五不准：

“资料不全不准开工、材料不合格不准进场、测量闭合不符合要求不准使用、上道工序不合格不准进行下道工序、达不到质量标准不准交工验收”；

六做到：

“方案做到合理、技术资料做到齐全、质量检验做到可靠、施工试验做到真实、测量数据做到准确、施工方法做到正确”。

基坑开挖过程中应加强检测工作，安排专人进行轴线、中心点和桩的标高测量,确保位置正确和开挖土方时不得超挖，检查标准如下表：

基坑开挖检查标准

项次

检查项目

规定值或允许差

检查方法和频率

1

平面周线位置（mm）

不小于图纸要求

全站仪测量纵横各2点

2

基底标高（mm）

土质

±50

全站仪：

测量5～8点

石质

+50，-200

3

基坑尺寸（mm）

不小于图纸要求

尺量

基坑开挖程序：

测量放线→切线分层开挖→排、降水→修坡整平→留足预留土层→人工开挖基底等，相邻基坑开挖时，遵循先深后浅或同时进行的施工工序。

雨期施工时，基坑应分段进行开挖，并在基坑两侧围以土堤或挖排水沟，以防地面雨水流入基坑槽，同时应经常检查边坡和支护情况，防止坑壁受雨水浸泡造成塌方。

基坑底面宜按基础设计平面尺寸每边放宽不小于50cm。

4.1.2普通深基坑防护

⑴基坑采用机械开挖，边坡松动土体必须清除和人工修整坡面。

⑵基坑四周及时搭设高1.2m的安全栏杆，栏杆用钢管搭设，并挂安全网和安全标志。

⑶基坑边2m范围内严禁堆载，2m外的堆载（包括土方、施工机械等）必须不大于15kPa；基坑周边严禁行走汽车。

4.1.3基坑稳定性验算

桥梁在施工前均会进行征拆安置，以保证施工正常，故可不考虑周边房屋及相关建筑物影响，周边行车均设置在安全范围以外，故基坑所受外力均为自身周边土压力，按静荷载进行计算。

基坑开挖采用放坡施工方法。

计算依据

采用力学验算法计算。

施工现场土质为黏质黄土，按圆弧滑动面法中表解法规则在图解和计算的基础上，经过分析研究，制定图表，供边坡稳定性验算时采用。

基坑周边无其它荷载。

按正常工作状态算:

基坑总深度超过5m，深度均为各基坑四周最高处至基坑底面高程之差，综合各基坑开挖考虑，考虑采取二级放坡开挖施工，边坡高度取8m，放坡坡比1:

1，平台宽度2m（施工中可根据地质情况适当调整坡比及对应开挖深度）。

根据地勘及设计出图：

普通深基坑土质以黏质黄土为主，取内摩擦角33°，土容重

=18。

滑动土楔体是各向同性滑动面通过坡脚，不考虑滑动土体内部的应力分布及各土条之间相互作用力的影响。

假定2个滑动圆弧，按步骤分别计算相应的稳定系数，在圆心辅助线上绘出稳定系数对应于圆心的关系曲线K=f（o），在该曲线上找出最小的稳定系数Kmin，与Kmin对应的滑动面就是最危险的滑动面。

判定标准

当Kmin≥1.25认为边坡是稳定的。

当Kmin＜1.25时，则应放缓边坡，再按上述方法进行定稳性验算。

验算过程（泰勒图表法）

公式及字母意义

K稳定系数

f土的内摩擦系数，f=tanφ

H边坡高度m

AB取决于几何尺寸的系数，查下表

C土的粘结力Kpa

r土的容重

验算理论及方法

基坑四周无其它荷载，用36度法确定圆心辅助线。

假定滑动面通过坡角，各个滑动圆弧的圆心自基坑边缘Oo点开始，取SO1=（0.25+0.4m），m为基坑开挖放坡坡率。

自O1点起每隔0.3H确定一点，设为滑动坡面圆心。

分别为O2、O3、O4、O5。

滑动面通过直角时表解法的AB值

边坡

系数

o1

o2

o3

o4

o5

A

B

A

B

A

B

A

B

A

B

1:

1.25

2.64

6.05

2.16

6.35

1.82

7.03

1.66

8.02

1.48

9.65

1:

1

2.34

5.79

1.87

6

1.57

6.57

1.4

7.5

1.24

8.8

1:

0.9

1.992

4.736

1.612

4.94

1.356

5.44

1.224

6.208

1.088

7.38

1:

0.85

1.88

4.47

1.52

4.67

1.28

5.14

1.156

5.863

1.028

6.97

1:

0.75

1.66

3.9467

1.3433

4.1167

1.13

4.5333

1.02

5.1733

0.9067

6.15

1:

0.5

1.1429

2.7819

0.9181

2.8905

0.77

3.1724

0.6914

3.621

0.6133

4.27

表中数据按外插法计算求得。

下层边坡验算（H取8m）

粘聚力c=18kpa平均值

内摩擦角φ=33°平均值

容重γ=18KN/m3平均值

f=tanφ=tan33°=0.6494

边坡系数取1:

0.75，K值计算如下：

符合要求。

上层边坡验算（H取8m）

粘聚力c=18kpa平均值

内摩擦角φ=33°平均值

容重γ=18KN/m3平均值

f=tanφ=tan33°=0.6494

c=18Kpa

r=18KN/m3

边坡系数取1:

0.75，K值计算如下：

符合要求。

结论

基坑开挖采取二级边坡，放坡比1:

0.75，根据国标50330-2002《建筑边坡工程技术规范》，5.3.1条，安全系数计算结果大于1.25，满足边坡安全稳定系数要求。

基坑边坡整体安全稳定。

4.2高边坡深基坑开挖及防护

4.2.1基坑开挖

1、施工方法

考虑高边坡开挖高度，拟采用分阶段开挖，每层开挖深度控制在2.5～3米，严禁超挖，以确保高边坡的安全。

支护的施作须控制在预定的时间以内，确保高边坡及时封闭。

施工中动态坡度控制在1：

1.5，层间留设台阶，平台宽度为2米，使总开挖坡度控制为1：

0.75，以保证边坡稳定。

根据设计要求，为保证施工安全，12#墩在基坑开挖前先进行刷方施工，即：

先顺原地面线进行刷坡，并对刷方线进行防护，防止雨水冲刷及因外部因素影响边坡稳定。

主要措施为：

喷射混凝土、锚杆+钢筋网片或铺设防水毡布等措施，具体可在刷坡完成后根据土体地质情况及自稳性进行确定。

2、土方开挖顺序：

从一端头开挖，减少高边坡土体暴露时间。

开挖应保持均匀、平衡，以使土体开挖过程中和开挖后应力释放均匀，保证高边坡的安全。

科学地利用土体自身控制位移的潜力，尽量减少每步开挖无支护的暴露时间，降低高边坡的位移和变形。

为减少开挖过程中的土体扰动范围，最大限度减少高边坡周边土体位移量和差异位移量，在临近开挖底层时，使用小型挖掘机结合人工修土方式，分块、平衡地开挖；加强对周围环境的观测，及时调整开挖进度及作业面，从而保证高变度水平位移变化值均在允许范围内。

3、高边坡开挖施工以保证施工和周围环境安全及节点工期为原则。

土方开挖的顺序和方法必须与设计工况相一致，严格按照时空效应理论，掌握好“分层、分段、分块、对称、限时”五个要点，并遵循“竖向分层、水平分区分段、严禁超挖、高边坡底垫层要求到设计标高后及时喷射”的原则，确保工程安全质量前提下快速施工，减少土体开挖后的暴露时间。

4、开挖时，其纵横向边坡放坡应根据地质、环境条件采取安全坡度。

每步开挖所暴露的部分宽度宜控制在3-6米，每层开挖深度控制在2.5-3米，严禁在一个工况条件下，一次开挖到底。

材料的堆载应远离高边坡顶边线5米以外，防止侧压力过大，根据设计要求，周边堆载不得大于20Kpa。

5、纵向放坡开挖时，应在坡顶外设置截水沟或挡水土堤，防止地表水冲刷坡面和高边坡外排水再回流渗入坑内，防止边坡坍塌。

6、加强明水排放，在高边坡开挖后，应及时设置排水沟，防止积水。

在雨季施工，严格执行雨季施工方案。

7、机械挖土时，底层应保留20cm-30cm厚土层用人工挖除整平，防止超挖。

（2）主要施工方法

①测量放线

利用在施工现场设置测量控制网，采用全站仪进行测量施工控制，精确放样出开挖轮廓，画出轮廓线。

边坡控制放样精度不大于±10cm，经监理确认后进行下一步工作。

②开挖施工

开挖主要采用挖机开挖，开挖时采用分层开挖的施工方法进行施工。

一层完毕后，采用挖机反铲装渣，自卸车拉运至指定的弃渣场对方，开挖至承台底标高20cm-30cm高度时停止开挖。

采用人工剥离开挖至设计高程面。

9、开挖流程如下：

开挖准备

开挖前弃土场地、后续支护工作已落实规划好。

交通导行措施已经得到实施。

高边坡周围排水沟已经修好，并能够正常使用；

根据高边坡开挖进展情况，做好临边防护，在高边坡四周搭设强度符合要求、高度不低于1.20m的防护栏杆，护栏外侧挂设绿色密目安全网封闭，防止物体打击、高空坠落等不安全因素的发生。

开挖工序

自卸车运输

根据现场地形，如需采用自卸汽车运输弃土，可采用挖掘机配自卸汽车从高至低一层一层往下开挖，每层开挖深度控制在2.5～3m为最佳。

先初约开挖至距设计坡面线50～100cm处，后用机械修坡，然后再用人工修坡，坡面线杜绝超挖。

边坡土方开挖详见（边坡土方开挖示意图）

如现场地形满足弃土堆放要求，可根据现场情况，就近安排相关弃土工作，但要满足以下要求：

a、弃土堆放高度满足其自稳性要求；b、弃土堆放压紧密实，并在周边设计排水设施；c、堆土底部不得有水流，距离堆土处下方30m内不得有住户；d、如有安全隐患，需在堆土处下方施做相关挡护措施。

高边坡分层分段开挖顺序及开挖步骤

高边坡开挖分段开挖，每段根据具体区段采用从大里程往小里程开挖；

高边坡从上而下分层开挖，随开挖随拉运；

高边坡开挖时纵向放坡由于挖掘机操作工艺的要求而挖成台阶形，台阶长度4m～5m左右。

但总的土坡还是要控制1∶1的坡率。

施工中充分利用"时空效应"以加强土体的稳定。

高边坡开挖及出土方法

土方开挖的顺序、方法必须与设计工况相一致，并遵循“分层开挖、严禁超挖、先挖先支护”的原则。

分层开挖的每一层开挖面标高不低于该层坡面线标高。

开挖过程主要采取层挖法施工。

安排两台挖机分别在高边坡坡面上采用退挖法向中心挖土装车外运，每段开挖宽度小于12m，每挖完一小段立即进行相关支护措施，直至挖完。

严格控制最后一次开挖，控制超挖，确保坡面线标高控制在设计范围内。

9、相关施工注意措施

保证纵坡稳定的措施

开挖过程中的动态坡度按1：

1.5放坡，总坡率控制为1：

0.75。

纵向采用人工修坡。

若纵向坡放置时间较长时，在坡面上浇捣100mm厚C15砼保护层或用塑料布/防水毡布等将纵坡整体覆盖，必要时在坡角及易滑移位置打入一定数量的短小桩或锚杆，以防纵向滑坡。

充分备好排除地表积水的排水设备

高边坡开挖前，做好高边坡外的防水工作，对高边坡外的地面水，采用沿高边坡四周设置排水沟排水或施作挡水桩（24砖桩30cm高或素混凝土）等措施。

对施工过程中高边坡内的散水，备足排水设备，通过排水沟引流。

纵向排水沟设在高边坡的中部，横向通过树状水沟引到纵向水沟。

雨季施工时对开挖面用塑料布封闭，严防地表水渗入土体。

当开挖至设计坡底标高后，在底层布置排水系统。

坑顶防护措施

在运输道路靠高边坡侧设置高度不低于1.20m牢固的防护栏杆，并挂绿色密目式安全网封闭（不小于2000目）进行安全防护。

其它保证措施

应切实做好出土、运输和弃土工作，保证高边坡开挖中连续高效率出土。

同时准备备用发电机，确保降水作业的不间断进行。

4.2.2高边坡防护

1、基坑开挖后，其边坡失稳坍塌的实质是边坡土体中的剪应力大于土的抗剪强度。

而土体的抗剪强度来源于土体的内摩阻力和内聚力。

因此，凡是能影响土体中剪应力、内摩阻力和内聚力的，如土的类别、土的湿化程度、气候的影响、基坑边坡上面附加荷载或外力等，都能影响边坡的稳定。

2、为了防止坍方，保证施工安全，当土方挖到一定深度时，边坡均应做成一定的坡度。

土方边坡的坡度是指其高度与底宽度之比，即土方边坡坡度的大小与土质、开挖深度、开挖方法、边坡留置时间的长短、排水情况、附近堆积荷载等有关。

开挖的深度愈深，留置时间越长，边坡应设计得平缓一些，反之则可陡一些。

3、当土质均匀且地下水位低于基坑或管沟底面标高时，其挖方边坡可做成直立壁不加支撑，挖方深度应根据土质确定，采用直立壁挖土的基坑挖好后，应及时进行地下结构和安装工程施工，在施工过程中，应经常检查坑壁的稳定情况。

4、在基坑开挖时，常因受场地的限制不能放坡，或者为了减少挖填的土方量，缩短工期以及防止地下水渗入基坑等要求，可采用设置支撑与护壁桩的方法。

5、施工测量

根据甲方提供的高程控制点，将水准标高引测至施工现场做为控制点（各单体外基坑边布设高程控制点），建立高程控制系统。

由专人定期对高程控制点进行复测，确保高程控制点的准确性。

4.3边坡防水

当临时排水设施不能满足排水要求时，需设置边坡排水设施，以保证基坑开挖过程重水路通畅，不影响