深基坑土方开挖专项施工方案专家论证之欧阳化创编.docx

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深基坑土方开挖专项施工方案专家论证之欧阳化创编

银川市爱心护理院-8#楼医疗保健楼和医疗展厅超市及地下车库工程深基坑

时间：

2021.02.12

创作人：

欧阳化

专项施工方案

中铁二十一局集团第二工程有限公司

二〇一七年二月

同心县妇幼保健所建设项目-计划生育服务站、业务用房工程深基坑

（土方开挖及护坡支护）

专项施工方案

编制：

审核：

审批：

二〇一七年二月

一、工程概况1

（一）工程总概况1

（二）建筑结构概况1

（三）深基坑概况2

（四）基坑周边状况2

二、编制依据3

三、基坑场地土层性质、周围环境及地下水情况5

（一）场地土层性质5

（二）周围环境7

（三）地下水情况7

四、方案的确定8

（一）基坑侧壁安全等级确定8

（二）基坑降水方案确定8

（三）土方开挖方案确定14

（四）边坡支护方案确定15

（五）边坡防雨措施确定30

五、土方开挖施工危险源的辨识及监控措施30

（一）土方开挖工程事故类型30

（二）引发事故的直接原因31

（三）危险源的监控措施31

六、土方开挖施工32

（一）施工总体部署32

（二）施工准备32

（三）施工进度计划36

（四）土方开挖施工36

七、质量保证措施40

（一）组织保证体系40

（二）质量管理程序41

（三）各分项工程质量标准41

八、安全管理42

（一）安全组织机构42

（二）安全生产措施42

九、雨期施工措施44

十、基坑边坡监测措施45

（一）基坑监测的内容45

（二）应急处理措施45

（三）基坑监测方案45

十一、应急预案46

（一）目的46

（二）应急领导小组46

（三）应急领导小组职责47

（四）应急救援预案48

（五）应急准备50

一、工程概况

（一）工程总概况

工程名称

同心县妇幼保健所建设项目-计划生育服务站、业务用房

建设地点

同心县

建设单位

同心县卫生局

监理单位

设计单位

北京中建建筑设计院有限公司

施工单位

勘察单位

宁夏地质工程勘察院

总建筑面积

㎡

主要功能

公建

（二）建筑结构概况

地下层数

/

基础形式

现浇钢筋混凝土独立柱基础

结构形式

框架结构

建筑高度

/

结构安全等级

二级

设计使用年限

50年

抗震设防烈度

8度

使用钢筋

HPB300

HRB400

混凝土设计强度

C30

说明

地下车库平面近似呈长方形，轴线长46.8m，宽18.6m

（三）深基坑概况

部位

基坑轴线及长宽尺寸（m）

场地自然地坪标高

基底设计标高（m）

暂定基坑深度（m）

基础

1-9/A-D轴区域（46.8*18.6）

/

-2.1m

16.5m

说明

从自然地坪（绝对高程为±0.00=1337.65m）分层开挖，杂土放坡坡度系数1:

1.5考虑，黄土状粉土放坡系数按1:

0.75考虑，计划生育服务站为2F，业务用房3F,在基坑底及顶部四周设排水槽，四角设集水坑，安装抽水泵，防止雨水浸入基坑。

根据地勘报告之后开始地基基础施工，-9.0m（即1328.0m）为自然放坡，从-9.0--16.5m（即1321.15m）为土钉墙支护。

（四）编制说明及基坑周边状况

依据住房和城乡建设部建质[2009]87号《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》中规定的：

1、对开挖深度超过5米（含5米）的基坑（槽）的土方开挖、支护工程。

2、开挖深度虽未超过5米，但地质条件、周边环境和地下管线复杂，或影响毗邻建筑（构筑）物安全的基坑（槽）的土方开挖、支护工程，应编制专项施工方案并应经专家评审论证；结合本工程特点，基坑开挖深度为-16.5米。

因此，特编制本专家评审方案，并在通过有关专家评审的基础上作进一步的补充完善，之后编制专项施工方案，再组织现场施工，以确保安全与可操作性。

经现场踏勘该地下车库外墙轴线尺寸四周地势相对较开阔、平坦，不影响基坑的正常放坡，-9.0米以上为自然放坡，放坡系数为1;1.5放坡，进行基坑的开挖，在-9.0米位置开挖1.0米宽缓存大放脚，-9.0米---16.5米放坡系数为1:

0.75，该段基坑做土钉墙护坡。

本工程位于同心县，基底标高为±0.00向下16.5m，总土方量约为117886m3

二、编制依据

序号

制定

单位

规范标准及法规名称

文件编号

1

施工

图纸

同心县妇幼保健所建设项目计划生育服务站、业务用房工程建筑、结构施工图纸

/

2

同心县妇幼保健所建设项目计划生育服务站、业务用房工程合同

/

3

同心县妇幼保健所建设项目计划生育服务站、业务用房工程施工环境

/

4

同心县妇幼保健所建设项目计划生育服务站、业务用房工程岩土工程勘察报告

/

5

行业

规范

标准

建筑施工扣件钢管脚手架安全技术规范

JGJ130-2011

6

建筑施工安全检查标准

JGJ59-2011

7

建筑施工高处作业安全技术规范

JGJ80-91

8

施工现场临时用电安全技术规范

JGJ46-2005

9

建筑基坑支护技术规程

JGJ120-2012

10

钢筋焊接及验收技术规程

JGJ18-2003

11

建筑施工土石方安全技术规范

JGJ180-2009

12

深陷性黄土地区建筑基坑工程安全技术规程

JGJ167-2009

13

建筑与市政工程技术规范

JGJ/T111-98

14

建筑结构荷载规范

GB50009-2012

15

建筑地基基础施工工程质量验收规范

GB50202-2002

16

国家标准规范

建筑基坑工程检测技术规范

GB50497-2009

17

混凝土结构工程施工质量验收规范

GB50204-2002

18

混凝土结构工程施工规范

GB50666-2011

19

施工手册

施工手册（第四版）（中国建筑工业出版社出版）

/

20

建筑施工计算手册（江正荣编著中国建筑工业出版社）

/

21

部门规章

宁夏回族自治区建筑深基坑工程管理规定

宁建（建）字【2008】73号

22

危险性较大的分部分项工程安全管理办法

建质【2009】87号

23

地方规定

关于转发建设部《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》的通知

宁建办【2009】86号

24

计算软件

中国建筑科学研究院施工计算软件PKPM

/

三、基坑场地土层性质、周围环境及地下水情况

（一）场地土层性质

场地地层特征：

在勘察控制深度范围内，本场区内覆盖杂填土，根据场地内各层土层成因类型及岩土特征的不同，整个场区地层自上而下可分为下述4层，现描述如下：

1、素填土层：

即工程地质剖面图上第

层土。

黄褐色，稍湿，主要以粉砂为主，粉土、粉质黏土次之。

表层含大量植物根系。

该层厚0.50---1.50米，此层分布整个场地。

该层土土质不均，不宜作为建筑物基础持力层。

土层埋藏状况见下表

1

埋深（m）

高程（m）

厚度（m）

最小值

最大值

最小值

最大值

最小值

最大值

层底

0.00

1.60

1107.88

1108.78

0.5

1.60

2、粉砂：

即工程地质剖面图上第

层土。

黄褐色，干燥-稍湿，松散-稍密-中密-密实，以长石、石英质矿物为主，含少量云母及暗色矿物，磨圆度好，分选性好。

个别钻孔中局部夹粉质黏土薄层及透镜体（厚度小于20cm,未在剖面图中表示）

土层埋藏状况见下表

2

埋深（m）

高程（m）

厚度（m）

最小值

最大值

最小值

最大值

最小值

最大值

层底

1.1

3.20

1106.38

1108.22

0.5

1.6

3、粉质黏土：

即工程地质剖面图上第

层土。

黄褐色，稍湿-饱和，可塑，该层土无摇振反应，刀切面稍有光泽、干强度中等、韧性中等。

该层在33#/34#/50#/51#/55#钻孔中缺失。

个别钻孔中局部夹粉砂薄层及透镜体（厚度小于20cm，未在剖面图中表示）

土层埋藏状况见下表

3

埋深（m）

高程（m）

厚度（m）

最小值

最大值

最小值

最大值

最小值

最大值

层底

0.9

7.4

1103.85

1108.15

0.5

3.7

4、粉砂层：

黄褐色，稍湿-饱和，稍密-中密，以长石、石英质矿物为主，含少量云母及暗色矿物质，磨圆度好，分选性好，该层土只在6#、42#、43#钻孔中以透镜体状分布于

粉质黏土层中。

土层埋藏状况见下表

4

埋深（m）

高程（m）

厚度（m）

最小值

最大值

最小值

最大值

最小值

最大值

层底

0.9

2.8

1104.66

1105.26

2.9

3.4

（二）周围环境

本场地位于同心县鄂尔多斯台地向黄土高原过渡地带，地貌分异明显，类型复杂多样，对宁夏中部地区地形地貌有明显的代表性，地势为：

东南高，西北底，东南部为黄土丘陵区，海拔1500-2000m。

西北为低山，缓坡，丘陵与川地纵横交错，海拔1283—2624.5m。

西部有清水河，东部有甜水河都为东南西北流向。

主要地形可分为

（1）丘陵区，包括黄土丘陵，沟台沟掌，及鄂尔多斯缓坡丘陵

（2）川地区，包括清水河川地，甜水河川地及洪沟川地三大部分（3）山地区及其他。

四周较空旷，无任何建筑物、构筑物，基坑场地内无岩溶、滑坡、危岩和崩塌、泥石流、采空区、地面沉降、地裂缝等其他不良地质作用及地质灾害；坑场地内无埋藏的河道、沟滨、墓穴、防空洞、孤石、溶洞及塌陷等对工程不利的埋藏物；基坑边线以外2-3倍基坑深度范围内，无影响地下施工的各种管道及地下设施等，基坑周边约9.0m范围内无现状建筑物，地势相对较开阔、平坦。

（三）地下水情况

根据地勘报告内容，该场区在开挖深度范围无地下水，故不需编制降水施工方案。

四、方案的确定

（一）基坑侧壁安全等级确定

根据工程该《岩土工程勘察报告》土层性质描述、基坑开挖深度较深、周边作业环境、地下无管线且影响毗邻建筑物的安全等因素综合考虑，该项目工程基坑侧壁安全等级可定为一级。

（二）土方开挖方案确定

由于该基坑周围约30.0m范围内无现状建筑物，开挖范围内土壤无扰动，水平方向物理力学性质变化不大，对四周建筑物影响较小。

地势相对较开阔、平坦，基坑挖土深度约16.5m，故基坑土方开挖采用机械独立大开挖辅以人工修坡，开挖总体分二大部分，.自然地面至-9.0米为第一阶段，该部分为自然放坡，放坡系数按1:

1.5放坡，第一阶段分三次开挖：

（1）第一次自然地面挖至-3.0米，

（2）第二次从-3.0米至-6.0米。

（3）第三次从-6.0米至-9.0米，在-9.0米处挖1.0米宽错台面。

第二阶段分三次开挖：

放坡系数按1:

0.75放坡，该部分随挖随做土钉墙护坡

（1）第四次从-9.0米至-11.5米。

（2）第五次从-11.5米至-14米。

（3）第六次从-14米至-16.5米，在挖至设计基底标高，预留200—300mm厚人工清槽，防止扰动原土层。

开挖顺序为由北向南方向分6层开挖。

（三）边坡支护方案确定

该建筑物周围约16.5m范围内无现状建筑物，开挖范围内土壤无扰动，水平方向物理力学性质变化不大，对四周建筑物影响较小，坡率为1:

1.5和1:

0.75，下部边坡需采用土钉锚杆+钢筋网片支护结构防护。

1.基坑方案的选择

基坑护坡设计考虑了后续施工用地及场地情况，在保证基础施工安全的前提下，尽可能降低造价，并最大可能的减小回填量，基于以上原则，我项目决定选用喷锚网（土钉墙）支护技术。

喷锚网支护技术是一种先进的新型岩土加固技术，它充分利用原状土体自身的承载能力，通过密布土钉及压力注浆，彻底改善加固区原状土体的力学性能，在边坡原状土体中形成加固区（土钉墙）以抵抗不稳定的侧向土压力；边坡回固施工紧随开挖，迅速封闭开挖面，使得因开挖造成的土层应力的释放及时得到控制，从而使边坡土体变形得到有效控制；用土钉将不稳定的土压力引入深层土体中，借助稳定土层自身的承载力，提供有效的锚固力来平衡不稳定的压力，从而形成一种先进的深层承力主动支护体系，与土体共同作用，充分发挥土层能量，提高边坡土层的整体性的自身强度自稳定能力，使边坡得以稳定。

2.设计方案：

本工程基坑护坡采用喷锚网支护。

喷锚护坡按1:

0.75开挖计算，并采用计算机模拟施工过程分层计算，调整后设计如下：

设4排土钉，从上至下配筋长度依次为11米（1Φ20）、12米（1Φ20）、12米（1Φ20）、11米（1Φ20）纵向间距分别为1300mm，横向间距均为@1400mm。

以上设计的土钉倾角均为5～20度。

横压筋2Φ16通长，竖压筋2Φ16长200mm，与横压筋在土钉端部井字架型焊接。

土钉成孔直径不小于100mm；钢筋网片φ6.5@180×180，现场扎丝绑编；面层喷射混凝土C20，厚度不小于80mm。

坡顶喷射混凝土护顶宽度不小于500mm。

施工图详见《喷锚护坡平面布置图》。

本工程采取信息法施工，各段土钉的排数、长度、间距应根据实际情况和地下障碍情况及时作出变更和调整。

 4.计算书：

计算机模拟喷锚分层计算（涉及土层：

4层）：

土层

序号

内聚力

kpa

内摩檫角

度

土容重

kn/m3

单层厚度

米

累计厚度

米

土体侧摩阻

kpa

No.

C

FI

r

Hi

Hy

TAO

I=1

C=20.0

FI=28.0

r=20.0

Hi=2.1

Hy=2.1

TAO=55.0

I=2

C=30.0

FI=15.0

r=20.0

Hi=3.5

Hy=5.6

TAO=50.0

I=3

C=35.0

FI=20.0

r=20.0

Hi=1.0

Hy=6.6

TAO=55.0

I=4

C=30.0

FI=15.0

r=20.0

Hi=1.1

Hy=7.7

TAO=50.0

基坑实际深度：

16.5米；坡角：

84.3度；坡顶荷载取值20Kpa。

土钉横向间距1.4米，纵向间距1.2-1.4米，梅花状排列。

不考虑水压力，遇滞水用排水管引出。

设计土钉4排，成孔直径不小于100mm。

②计算理论与公式：

采用瑞典条分法计算，采用北京工业大学建筑工程学院土木综合研究室土钉墙计算程序计算模拟各层滑裂面，找出最大滑裂半径，计算各层土钉抗拔力，计算各层土钉自由段和锚固段长度，计算内部稳定性安全系数，输出计算结果。

土压力计算公式：

采用郎金土压力

Ea=rhKa-2cKa1/2

其中Ea---主动土压力（Kpa）

r---土容重（KN/M3）

h---土层厚度（M）

Ka---主动土压力系数Ka=tg（45-/2）---内摩檫角

c---内聚力（Kpa）

土钉抗拔力计算公式：

T=πDLτ/f

其中T---抗拔力

π---圆周率

D---注浆体直径

L---锚固长度

τ---土体侧摩阻

f---安全系数

③计算结果：

土钉

排号

距坡底

高度M

土钉长度

M

浆体影响

直径cm

成孔直径

cm

截面模量

No.

Hi

Li

Qi

Di

Ti

I=1

Hi=.50

Li=7.5

Qi=13.0

Di=.11

Ti=3500.0

I=2

Hi=1.80

Li=8.5

Qi=13.0

Di=.11

Ti=3500.0

I=3

Hi=3.00

Li=10.0

Qi=13.0

Di=.11

Ti=3500.0

I=4

Hi=4.40

Li=11.0

Qi=13.0

Di=.11

Ti=3500.0

土钉

排号

锚固段长度

m

锚固力

KN

配筋截面积

cm2

钢筋直径

mm

No.

Lm

T

As

d

I=1

Lm=7.20

T=105.3

As=3.40

25

I=2

Lm=7.45

T=108.9

As=3.51

25

I=3

Lm=8.30

T=118.3

As=3.82

25

I=4

Lm=8.60

T=115.3

As=3.72

25

最大滑裂圆心横坐标Xk=-34.99

最大滑裂圆心纵坐标Yk=28.121

最大滑裂半径Lk=44.89

最小安全系数Kmin=1.658

二、基坑护坡施工方案

1.施工准备：

①施工前施工场区做好“三通一平”。

②测量放线：

根据现场测量控制点，放出基坑开挖上口线，并在场区四周围挡上作标记，以备开挖后测放边线。

③钢筋加工：

在施工现场加工成型钢筋网片。

④其他准备工作：

熟悉地质报告、施工方案、支护平面布置图及有关规范规程；查清支护结构及锚喷施工范围有无地下管线和构筑物；铺好施工临时排水管道及施工用水、供电管线；做好施工中所需各种材料的计划和供应工作，并提前进行试验，不合格的材料不得使用；对施工人员进行技术、质量、安全责任教育。

2.施工安排：

土方开挖分两部分，其中基坑周边的开挖分步以2.5—3.0米为宜，边开挖边喷锚护坡。

3.主要施工机械设备：

考虑到场区内地层情况、设计要求及工期要求，主要施工机械设备选用如下：

空压机2台

喷射机2台

搅浆桶2个

注浆泵2台

4.施工顺序及工艺流程：

①施工工序：

根据各分项工程的设计要求，各分项工程的施工工序安排如下：

场地三通一平⇒土方开挖、施工喷锚⇒剩余土方开挖⇒收坡道。

②喷锚施工工艺流程：

修坡⇒成孔⇒下钢筋⇒注浆⇒编网⇒喷射砼。

5、喷锚施工方案及质量要求：

①成孔：

采用人工成孔，隔孔跳打，孔位成梅花形布置；

孔位允许偏差±100mm；

孔深允许偏差±50mm；

孔径不允许负偏差；

孔内渣土应清理干净；

遇地下障碍达不到设计深度时应及时上报，经现场技术人员同监理研究后再行施工。

②注浆：

采用二次注浆法，注浆至孔口溢浆为止，初凝前应补浆1～2次至浆液灌注饱满，注浆时间间隔过长应及时洗管。

注浆采用全长压力灌浆，注浆压力不小于0.1Mpa。

注浆采用纯水泥浆，浆液水灰比1：

0.5—1：

0.6，水泥为普通425R，浆液应随搅随用，搅拌均匀。

③制锚：

锚筋要达到设计长度，孔口外露统一为100。

锚筋全长每2米加焊支架。

锚筋外露段严禁悬挂重物。

④喷射混凝土：

面层喷射砼C20，厚不小于8cm。

为加快工期，在滞水地段砼中掺加适量速凝剂，掺量5-10%。

喷完混凝土24小时后派专人洒水养护。

混凝土应留置试块，经同条件养护，其3天强度不应低于设计强度的50%。

钢筋网片为Ф6.5@180×180，采用绑扎而成，铺设时每边塔接长度应不小于200mm。

横竖压筋要双面满焊,不得有气孔、咬肉。

⑤滞水处理：

设置滞水排水管，用塑料软管连接排水管，将水引至槽底排水沟，经集水井集中抽排。

6.针对喷锚支护部分问题的解决措施：

①阳角加固措施：

将锚杆向水平方向斜打，形成一个水平角度，打入阴角土体中，将两层土体通过锚杆连接起来，有效拉接阴阳角土体，从而对阳角土体进行加固。

可考虑不留阳角,圆弧开挖。

②开挖时的应急措施：

如果监测坡面变形过大，护坡速度则需减慢，重新划分护坡流水段，使流水段划分合理化。

若出现大面积土体脱落，用挖掘机挡住后在分步进行处理。

遇到大面积塌方，护坡要分500mm或1000mm分步施工。

③滞水层流沙处理措施：

先预喷混凝土，混凝土中掺入速凝剂和早强剂；插入导水管进行明排滞水；减小动水压力制止流沙，同时加大锚杆角度，穿透该层土打至下一层土之中，有效拉接流砂层；局部地区采取锚杆加密措施。

④坡道留置：

根据现场施工的情况，坡道的设置分两个阶段：

阶段1：

第一步土方开挖时，在基坑南边西侧留置一个临时坡道，土方挖运在基坑内形成循环道路，避免在土方开挖初期因运输任务较重、车辆较多而出现交通阻塞，坡道宽8.0米，两侧放坡坡度为1:

0.7，坡道为内坡道。

阶段2：

从基坑北侧西侧开挖第二步时开始，先挖掉坡道地面以下3米，待坑边作上护坡后，垫好草袋子再往下清除坡道，以确保坡道壁的安全。

7、信息化施工：

由于本工程基坑支护深度较深，所以必须采用信息法施工，进行动态管理。

①护坡面渗水观测：

随着土方开挖、喷锚护坡的进行，观察基坑边坡。

如坑壁有水渗出，应判断水源性质。

对上层滞水，可以采用插排水管的方法处理；如水量持续较大，可能为周围市政管道的泄漏，必须查清水源，予以根治。

②地质观测：

在土方开挖时，必须观察土质情况，在喷锚施工前对照设计方案，对于局部土质不符合地质报告，原设计无法保证安全时，应及时调整支护设计方案和土方开挖方案。

③位移观测：

位移观测点布置：

在第一步喷锚护壁完成后，即在喷锚墙顶面设置位移观测点，并做好明显标记，予以保护，保证观测值的准确可靠。

在基坑四角必须设置观测点，在基坑四边，应按40米间距设置。

工作基点的布置：

工作基点应视现场情况布置在变形区以外的稳定地区，并做好明显标记，予以保护，保证观测值的准确可靠。

观测方法：

位移观测方法采用准线法，选用J2型经纬仪进行观测，观测时使每段观测点与两端工作基点布成一条准直线，将仪器设于一端工作基点上，后视另一工作基点，确定各观测点相对于准直线的垂直偏移量。

观测时，各观测点必须至少测一回测，以保证观测精度。

监测周期：

支护施工期间，监测周期为1-2次/1日，当相邻两次位移量大于3mm或总变形量达10mm时，应缩短监测周期。

同时及时分析位移原因，并向有关部门报告；当相邻两次位移量较小时，可将监测周期延长至1次/7日，直至变形速率为零或接近零时，方可停止监测。

如局部设计方案发生调整，须对局部的位移监测缩短周期，以观察方案调整是否合理。

监测记录：

监测工作必须指派专人负责进行，同时严格按监测周期进行，并作好监测记录。

对于监测记录，每次测后要进行整理，制变形曲线，观察位移变化是否合理。

8、文明施工：

①合理进行施工现场的平面布置，做到计划用料，使现场材料堆放降到最低值，保证场内道路通畅；

②运输散装材料时，车厢后封闭，避免撒落，混凝土罐车离场前，派人用水将料槽及车身、轮胎冲洗干净；

③建立有效的排污设施、二级沉淀池,，保证现场和周围环境整洁文明；

④合理安排作业时间，采用低噪施工机械设备，减少噪音扰民；

⑤夜间灯具集中照射，避免灯光扰民；

⑥根据文明施工要求，现场施工人员统一着装，并确保现场整洁、卫生。

9、安全施工措施：

①施工前要向全体参加施工人员进行安全交底。

②土方施工机械和运输车辆在进场前进行彻底的检修保养，确保施工期间车辆的正常运转。

③进入施工现场人员要戴好安全帽。

④施工中禁止向基坑内投掷物品，以免砸伤槽底施工人员。

⑤土方开挖后，按现场安全防护要求在基坑的周围搭设安全保护栏杆，避免人员坠落坑中，造成工伤。

⑥夜晚施工时在挖土机前方设置灯具，便于挖土司机确定其高度位置。

⑦施工中如遇地下障碍物（包括古墓、各种管道、管沟、电缆）时，立即暂停施工，及时报告业主，待妥善处理后方可继续施工。

10、施工进度计划；

计划2月25日开挖第一步，按现场总进度计划要求，应在3月5日完成护坡工作。

据此推算，每日应完成护坡面积210平方米以上，护坡高峰期劳动力将达25人。

由于护坡工作的时效性及本工程上