中石油天津大厦工程深基坑土方开挖及降排水方案

目 录第一章 工程概况11.1 基坑设计概况11.2 环境条件21.3 水文概况31.4 地质概况3第二章 降水设计及施工42.1 降水设计概况42.2 降水井施工目标42.3 施工准备工作42.4 降水井施工52.5 降水方案72.6 封井92.7 降水井管保护措施102.8 降水常规管理要求112.9 降水井应急预案11第三章 土方开挖施工123.1 土方开挖概况123.2 土方开挖重难点及对策133.3 土方开挖153.4 土方开挖应急预案与质量保证措施30第四章 基坑监测324.1 基坑开挖监测目的324.2 基坑监测项目334.3 基坑监测方法334.4 基坑监测报警394.5 数据处理与信息反馈404.6 基坑监测质量保证措施41第五章 安全技术措施42第六章 环境保护措施43第七章 雨季施工措施43第八章 防止扰民措施44第九章 组织管理措施45第一章 工程概况 基坑设计概况中国石油天津大厦总承包工程主要有主楼部分、辅楼A、辅楼B以及地下车库出入口A和地下车库出入口B组成。其中，主楼地上23层，地下两层，辅楼地上5层，地下一层。本工程基坑深度不一，其中车库出入口基坑深度为05.85m，围护结构采用SMW工法桩，内侧共用辅楼围护，坡道最深边围护采用灌注桩加双轴搅拌桩，内部设一道混凝土支撑；辅楼地下一层基坑深度6m，采用双排灌注桩加双轴搅拌桩止水帷幕进行围护，另在四角分别设置一道混凝土角撑；主楼基坑深度，与楼座基坑落差约。基坑围护结构平面布置见图-1，基坑开挖深度与支护深度关系见图-2、图-3、图-4，图-5。图-1 基坑支护平面图 图-2 1-1剖面图 图-3 2-2 剖面图 图-4 3a剖面图 图-5 3b剖面图基坑深度及围护深度关系统计见下表-1。主体结构基坑工程性质表 表-1 开挖部位开挖深度(m)开挖大沽标高(m)围护底标高(m)车库出土口0辅楼6主楼注：以上开挖深度以设计地面大沽标高。 环境条件拟建中国石油天津大厦工程位于滨海第二大街与太湖西路交口的西北侧，北侧紧邻发大街，西侧紧邻北海东路。周围建筑物较少，仅北海东路西侧的白云蓝天酒店离本工程场地较近（见图-1），周边地下管线也相对较为简单。图-1 工程位置示意图 水文概况开发区地下水受基底构造、地层岩性和地形、地貌、气象以及海进、海退等综合因素影响，水文地质条件复杂。开发区在自然条件下总的地下水补、径、排水特点：在水平方向上，浅层水和深层水由北向南形成径流，在垂直方向上，下浮含水岩组接受上覆含水岩组的渗透补给。补给：地下水接受大气降水入渗和地表水入渗补给，地下水具有明显的丰、枯水期变化，丰水期水位上升，枯水期水位下降。径流：由于含水介质颗粒较细，水力坡度小，地下水径流十分缓慢。排泄：排泄方式主要有蒸发、向深层承压水渗透和人工开采。场地内地下水位总体上随季节变化而波动，丰水期水位抬升，枯水季节水位下降，多年波动幅值为1.02.0m。本工程所在场区表层地下水属于孔隙潜水类型，以大气降水补给，蒸发形式排泄为主，地下水位年变化幅度在0.501.00m左右。初见水位埋深1.502.90m，标高0.451.65m；稳定水位埋深0.802.40m，标高0.752.90m。场地地下水对混凝土结构具有弱腐蚀性，对混凝土结构中的钢筋，在长期浸水部位具微腐蚀性，场地标准冻结深度为。1.4 地质概况本工程基坑最深处槽底标高，所在场区场地为软弱土，场地类别为类，为抗震不利地段。场区埋深25米范围内土层性质如表-1所示：场区土层性质表 表-1地层编号岩土名称厚度范围（m）土层性质压缩性fak（Kpa）颜色状态1杂填土杂松散2素填土黄褐色松散黏土黄褐色软塑可塑中901粉质粘土3.15.5褐灰灰色软塑高中901淤泥质粘土褐灰灰色流塑高802t淤泥透镜体灰色流塑高603粉质粘土褐灰灰色软塑高中1104粉土浅灰色中密中低125粉土灰白色密实低150第二章 降水设计及施工 降水设计概况根据设计图纸，场地内基坑水井均采用无砂大口管井，井径700mm，管径400mm。其中在两车库出入口基坑内各布置两口降水井，井深11m；在楼座基坑内布置40口坑内降水井，井深14m；在主楼基坑坑内布置18口，井深20m；另外在基坑外布置13口观测兼集水井，井深8m，共计水井数75口，具体井点位置见图-1。图-1 降水井平面布置图 降水井施工目标按照施工工期部署，本工程降水井计划2012年7月28日开始施工，2012年8月20日前完成降水井施工,确保降水满足土方开挖要求。 施工准备工作1 材料准备降水井采用400无砂砼管，外围针刺无纺布及等粒径滤料，坑底设盲沟，随挖随填，与降水井形成降排水系统，盲沟用编织袋或土工布包等粒径碎石。专人负责进料，工程师核定，确保井管、填料、粘土等材料的质量。2 机械设备准备根据设计工程量及施工现场情况，本工程的主要机械设备配备如表-1。施工主要机械配备表 表-1序号设备名称规格型号数量设备能力1成井钻机QJ-1250型34台2泥浆泵3PNL12台3电焊机ZXF12台4空压机ZV12台5潜水泵QDX3-25-1.162台6潜水泵150QJ10-36/420台 降水井施工1 施工工艺流程本工程降水井施工工艺流程见图-1。图-1 降水井施工工艺流程2 降水井施工步骤1）井位测量根据确定无误的点位测放井位，井位测放完毕后应做好井位标记，方便后期施工。若布设井位无法正常施工，及时与设计方沟通、处理，必要时适当调整井位。2）安装钻机安装钻机时，为了保证孔的垂直度，机台安装稳固水平，大钩对准孔中心，大钩、转盘与孔的中心三点成一线，严把开孔关，钻头与钻杆连接处带两根钻铤，并且，弯曲的钻杆不得下入孔内。3）成井施工施工机械设备降水井选用QJ-1250型工程钻机及其配套设备。成孔时采用正循环回转钻进泥浆护壁的成孔工艺。（1）钻进成孔钻进时轻压慢转，当钻具全部进入粉质粘土层后，可适当加压，提高转速。成孔施工采用孔内自然造浆，钻进过程中泥浆密度控制在1.051.20，当提升钻具或停工时，孔内必须压满泥浆，以防止孔壁坍塌。（2）清孔换浆钻孔钻进至设计标高后，在提钻前将钻杆提至离孔底，进行冲孔清除孔内杂物，同时将孔内的泥浆密度逐步调低，返出的泥浆内不含泥块为止。（3）下井管按设计井深预先将井管排列、组合，下管时所有深井的底部按标高严格控制，并且保持井口标高一致。井管应平稳入孔，每节井管的两端口要找平。为了保证井管不靠在井壁上和保证填料厚度，在滤水管上下部各加一组扶正器，保证环状填料间隙厚度大于180mm，外包一层30-40目滤网。下管要准确到位。自然落下，稍转动落到位，不可强力压下，以免损坏过滤结构。井管到位后下钻杆泥浆稀释，在稀释泥浆时井管管口应密封，使泥浆从过滤器经井管与孔壁的环状间返回地面，稀释泥浆应逐步缓慢进行。（4）回填滤料填滤料前在井管内下入钻杆至离孔底，井管上口应加闷头密封后，从钻杆内泵送泥浆进行边冲孔边逐步调浆，使孔内的泥浆从滤水管内向外由井管与孔壁的环状间隙内返浆，使孔内的泥浆密度逐步调低，在降水井和井壁之间填滤料，回填5-10滤料至井口向下1米，井口向下1米回填黏土，并密实，见图-2。图-2 滤料回填4） 洗井在提出钻杆前利用井管内的钻杆接上空压机抽水洗井，吹出管底沉淤,直到水清不明显含砂为止。空压机洗井原理见图-3。图-3 空压机洗井原理示意图5）试抽水安装泵体要稳，泵轴垂直。泵体安装在过滤管的中部或中部偏下深度处。排水管及电源线路连接完好后，进行试抽水，测定抽水井的流量、水位变化及观测井的水位变化及流量，水位恢复后进行试验性抽水。6）降水施工注意事项针对本降水方案，在进行降水施工时注意以下几点：（1）现场可能影响成井施工的工序须合理安排，保证在成井施工时不受其影响。（2）坑内的降水井，靠近支撑部位的，尽量靠近砼混凝土支撑的格构柱，避免后续基坑开挖过程中的碰撞，也便于后期管理保护，本工程中位于后浇带中的疏干井应加强保护措施。（3）成井深度不得小于设计深度，成孔孔径不得小于设计孔径。（4）洗井时要保证洗出的水不浑浊方为合格。（5）滤料进场后要用水冲洗，保证滤料干净。 降水方案1 排水1）基坑外围排水沿基坑外围设置400400砖砌排水沟，内抹防水水泥砂浆，排水沟上面铺放钢筋篦子。降水、地表水经沉淀池沉淀后排入指定市政管线，靠近坑边的降水井先将水直接排入排水沟，离坑边较远的降水井先将水先排至离坑边较近的降水井，然后再排至排水沟，形成排水接力。基坑外围排水沟做法示意图见图-1所示：图-1 基坑外围排水沟做法示意图2）基坑内排水基坑随深度的加深，应密切注意观察所有降水设备的运行情况，及时排除故障，确保基坑呈现无水状态下作业，基坑底若有局部湿土或地面水及排出水局部影响，采用设置400300排水盲沟及直径、深砖砌集水井。排水盲沟内用编织袋或土工布包等径渣石填平，集水井设置在基坑转角部位，用砖砌内抹防水砂浆。排水沟与集水井相通。应迅速用泵排除积水，使基坑始终处于无水状态。排水盲沟、集水井做法见图-2、图-3所示。 图-2 排水盲沟做法图 图-3 集水井做法图2 降水基坑降水要遵循“分层降水、按需降水、动态调整”的原则。基坑降水在开挖过程中加强监测，并对单井抽水量及水质含沙率做好记录。依据观测的水位及环境监测数据，指导降水运行。基坑分层开挖前应进行20天以上全面降水，以保证土方开挖面无明水作业，降水井每次降水水位不得大于基坑分层开挖深度以下2m，开挖至坑底时降水水位保持在坑底标高下。3 沉降观测在抽水过程中，组织专业测量人员对周边地物进行观测，同时，基坑监测单位对基坑位移、变化进行监测测量。 封井针对降水井，在确定停抽、封井时，应注意以下几点：1 底板砼浇筑完毕并养护一周以上区块周边的降水井方可考虑停止抽水；2 由于底板要分块浇筑，可考虑对分布在已浇筑底板且养护一周以上区域的降水井进行试停抽12天；但试停抽只适用于井内水位不高于当前井口的降水井，以防止井内地下水溢出；试停抽期间降水井内抽水泵不应拔除，且应确保抽水泵可以随时正常开启，根据出水量的大小，在砼底板施工时在此区域分部的降水井可同时封死。3 试停抽期间应观测试停抽降水井内水位以及未浇筑底板或底板未至强度区域的观测井水位，以确保当前降水可以满足未浇筑底板或底板未至强度区域的降水需求；若满足要求，则延长试停抽时间，并继续保持水位观测；若无法满足要求，则必须开启预设降水井已确保基坑抗突涌安全；4 封井应会同设计方确定封井原则并形成相关文件；在满足封井原则提出的相应要求时，提出书面封井指令。收到相应指令或确认文件后，按指令或确认文件停止所有降水井抽水并实施降水井封井；5 小流量降水井封井方案针对坑内疏干井以及后期正常出水量小于6m/h的降压井，在进行封井时，通常采取以下封井方案：1） 封井前预拌足量的C15混凝土；2） 用抽水泵将井内水位抽至井底；3） 迅速拔除抽水泵；4） 灌入混凝土至底板以下1m，捣实混凝土；5） 等待混凝土初凝，并观察井内渗水情况，必要时再次下泵抽出余水；6） 二次浇灌混凝土到底板以下约10cm，捣实混凝土；7） 混凝土初凝后割除剩余井管至底板以下约10cm；8） 采用水泥砂浆抹平井口，至此封井完毕。6 大流量降水井封井方案加工防水钢套管：钢套管采用550mm、高500mm的钢管，钢管外中部焊80mm宽止水环，顶部制作法兰，和预制的盲板用螺栓进行连接，盲板和法兰间连接螺栓不少于8个。方法见图-1所示。 图-1 防水套管示意图具体做法如下：1、首先用加工的钢管紧密套在降水井管外（做防水前）；2、做防水时，将防水卷材上反至止水片之下，并粘贴牢固；3、浇筑防水保护层；4、绑扎底板钢筋，在绑扎钢筋时要考虑套管的加固（同墙体洞口加固）5、浇筑底板混凝土，浇筑底板混凝土时井管周围预留的方坑，坑底随大面积底板浇筑混凝土200mm，即钢管止水片上50mm；6、底板和外墙浇筑完成后对井进行封堵：a，切断水泵电源，取出水泵；b，向井内投放砂石；c，用盲板封堵井口 。7、在确保不渗漏的情况下，浇筑预留坑的混凝土（此混凝土比底板高一个标号，并掺有膨胀剂）图-2 防水套管分割图 降水井管保护措施1 对降水井竖立醒目标志，做好标识工作，弄好夜间施工反光带，加强人工值班保护。抽水运行期间，派专门人员进行看护；2 土方分层开挖完成后，降水井应及时割管及下泵。且降水井应在区域土方开挖完成后方可割管，避免发生后续挖土过程中被土方掩埋的情况。3 为了防止降水井在开挖过程中被施工机械损坏导致降水井井内填充,降水井内加直径300长度为3000衬管,具体做法见图-1所示。图-1 井管内衬管示意图 降水常规管理要求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 正式降水前必须进行试运行，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；通过试运行熟悉水泵开启、电路切换，以确保降水连续进行。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 降水应严格根据工况进行降水控制，确保基坑安全并降低对周边环境影响；7 基坑开挖后，降水井割管时应测量井深，及时采取清淤措施；8 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；抽水井应选择代表性降水井安装流量表进行流量测量。 降水井应急预案1 用电应急预案1） 双电源保证施工现场应有两路工业用电，降水运行中应保证一路工业用电停电后另一路工业用电能及时使用，保证停电10分钟内（具体根据抽水试验确定）能将确保降压井的电源得到更换，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。2） 电源切换流程电源切换时电工、发电机工和降水人员统一指挥，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） 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；（2） 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；（3） 降水班人员：位于各降压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10分钟内各就各位，确保10分钟内恢复降水运行。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，且须是在供电工作稳定后方可切换。2 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，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。3 成立降水应急抢险队伍组织成立降水应急抢险队伍，对施工过程中降水引发的各种异常及时采取应急抢险措施，相应管理人员、成井队伍、降水物资在5小时内赶赴现场，确保施工安全。第三章 土方开挖施工 土方开挖概况本工程基坑开挖深度不一。其中，汽车坡道基坑深度为05.85m，围护结构采用SMW工法桩，内侧共用辅楼围护，坡道最深边围护采用灌注桩加双轴搅拌桩止水帷幕，内部设一道混凝土支撑；辅楼地下一层基坑深度6m，坑底大面标高，采用双排灌注桩加双轴搅拌桩止水帷幕进行围护，另在四角分别设置一道混凝土角撑；主楼基坑大面开挖深度，坑底大面标高，采用单排灌注桩加三轴搅拌桩止水帷幕，另设置一道混凝土支撑，主楼基坑两核心筒各有一个集水井局部深坑，深度，比临近主楼承台底面深，比主楼负二层底板深，标高。本工程土方开挖概况统计见表-1。土方开挖概况表 表-1范围基坑占地（）开挖步挖深大面标高（m）大面开挖深度（m）土方量（m3）小计（m3）车库出入口A345撑底以上-74810092042撑底至坑底261车库出入口B353撑底以上7661033撑底至坑底267辅楼及主楼负一层23444撑底以上71684117360撑底至坑底45676主楼负二层3633撑底以上762925877撑底至坑底18248合计（m）24142完成145279 土方开挖重难点及对策1 土方开挖重难点1）本基坑工程开挖深度大，最深达m，需要降低地下水位的幅度较大。 2）本基坑中负一层土方开挖必须先进行冠梁的施工，冠梁底标高在地面以下，按设计要求须先对冠梁外土方进行放坡，这样在对坑内土方大规模开挖时，出土车辆不能进入坑内，只能站在冠梁外放坡坡顶，若采用挖机直接将土分步传递坑顶装车，则出土效率较低。3）主楼基坑在楼座基坑中，主楼基坑另设置一道混凝土支撑，其撑下土方开挖需要在楼座基坑开挖完成后进行，此时考虑工期需要，辅楼地下一层开始进行底板施工，主楼剩余土方出土路线需精心设计。4）主楼基坑中，两核心筒位置各包含一个集水井局部深坑，比临近主楼基坑承台处坑底深，比主楼负二层开挖大面低，此部分须进行局部支护。5) 现场内场地非常狭小,基坑开挖放坡后场内无法形成环形道路,为后续施工带来很大麻烦。2 对策1）降水对策（1）疏干井在基坑开挖前20天开始疏干降水。（2）除坑内降水井以外，基坑外设置观察井，作业过程中，根据监测到的坑底隆起、回弹等数据，及时启用坑外观察井，保证基坑安全。（3）为防止基坑突涌、基底隆起，首先加强围护结构施工质量检验，其次加强排水管理，基坑开挖前，降水降至开挖面下，保持水位稳定。在降排水阶段，加强坑外水位的观测，发现坑外水位下降过快，需尽快查找漏点，堵漏止水。2）地下一层土方开挖对策冠梁采用边挖边做，先开挖基坑南北两边线中点处6m范围内冠梁以上土方并施做该部分冠梁，待全部冠梁施做完成后，最先施做的冠梁达到设计强度，然后在其上回填土，并进行硬化，使之成为基坑外与内部连接通道，出土车辆便可以直接进入基坑内运土，可大大提高出土效率。3）主楼撑下土方开挖对策主楼基坑南侧边线距大基坑围护结构南侧边线，由此考虑主楼由基坑南侧出土。在该范围内临时堆土，后由挖机坐在外围基坑支护冠梁及盖板上往坡上出土车辆上装土。4）主楼基坑内局部集水井深坑土方开挖此部分局部深坑深度较深，放坡难以满足要求，考虑进行局部支护，拟采用12m长40b工字钢板桩支护，内加一道钢管支撑，钢管撑与钢板桩间通过一道H4004002413mm型钢腰梁进行连接，具体方案详见。5) 为实现场内形成环形道路，拟将放坡部位改为土钉墙护坡，配置6200X200钢筋网，喷射80mm厚C20混凝土护坡，土钉墙护坡示意图如下，具体方案详见土钉墙护坡设计方案。图3.2-1 现场东西北三侧剖面示意图图3.2-2 现场南侧剖面示意图 土方开挖1 土方开挖总体思路根据整体施工部署，土方开挖分三个阶段。第一阶段进行辅楼冠梁以上土方，（见图-1），然后施工该部分冠梁及支撑；第二阶段进行辅楼地下一层以及主楼混凝土支撑撑底以上土方，以及汽车坡道土方开挖（见图-2），然后施工主楼冠梁和支撑；第三阶段进行主楼钢筋混凝土支撑下负二层土方开挖（见图-3）。图-1 第一阶段土方开挖范围图-2 第二阶段土方开挖范围图-3第三阶段土方开挖范围2 土方开挖施工组织1）施工区段划分根据施工整体部署，土方开挖分三个阶段进行，每个阶段分别进行施工分区。第一阶段土方开挖分为四个区，见图-4：图-4 第一阶段土方开挖分区图第二阶段土方开挖分为3个区，见图-5。图-5 第二阶段土方分区图第三阶段土方开挖分为两个区，见图-6：图-6 第三阶段土方开挖分段图2） 施工组织（1）第一阶段土方开挖第一阶段进行边跨冠梁底标高以上两侧土体开挖。采用由内向外退挖，在冠梁处开挖深度。退挖时注意在冠梁内外留坡，其中外侧坡高，坡宽4m，另外冠梁与外侧坡脚间留出4m宽平台，在平台上施做盖板；内侧坡高，坡宽6m，土方量21750m，开挖顺序由基坑南北两边线中点处向基坑东西两边线中点处逐步推进，I-1段采取由左向右分层退挖，I-2段则由右向左分层退挖。挖深03.4m，土方量1514 m。具体施工组织见图-7、-8。图-7 第一阶段总体施工平面图图-8 1-1剖面图（2）第二阶段土方开挖第一阶段土方开完完成后，进行第一阶段土方开挖范围内冠梁及支撑的施工，然后在基坑南北边线处回填出三个6m道路，使坑外自然地坪与坑内土方连成一个整体，然后进行第二阶段土方开挖。A区由南向北侧出土口处退挖，B区由北向南侧出土口处退挖，C区基坑分别由深部向浅部退挖。其中楼座基坑范围内挖至坑底，挖深，中部主楼基坑范围挖至其冠梁与支撑底部，挖深，土方总量104753m。车库出入口分层退挖至坑底，挖深02.45m，土方量528 m。具体见图-9、图-10。图-9 第二阶段土方开挖平面图图-10 2-2剖面图(3) 第三阶段土方开挖第二阶段土方开挖施工结束后，主楼已挖至其支撑底，施做主楼支护冠梁及支撑结束后即开始第三阶段土方开挖。第三步土方开挖是在主楼范围内，为主楼支撑底至坑底。主楼基坑分为两个区段，每段均由北向南分层退挖，挖深，土方量18248m，土方由挖机分层传递至坑顶出土车辆上。见图-11、图-12所示。图-11 第三阶段土方开挖平面图图-12 3-3剖面图3 主楼集水井处局部深坑支护方案1）概况主楼两核心筒部位各有一个集水井，分别位于主楼ZCT7承台与ZCT7A内部。两承台土方开挖深度，而该集水井土方开挖深度，比该承台处土方开挖深度深，该集水井北侧边线与负二层底板相连，界面高差。集水井局部深坑长度，宽度。其具体位置及示意见图-13、图-14、图-15、图-16所示。图-13 局部深坑位置示意图图-14 集水井局部深坑平面图图-15 1-1剖面图图-16 2-2剖面图2）支护方案设计拟在局部深坑周边连续插入40b工字钢板进行支护，内部沿长边每4m设一道直径350mm，壁厚6mm的钢管撑，钢管撑与钢板桩之间通过一道H4004002413mm型钢腰梁进行连接，具体加固图见图-16、图-17、图-18。图-17 局部深坑支护平面图（加钢腰梁）图-18 1-1剖面图-19 2-2剖面3）支护验算书（1）场地地质条件和计算参数见表-1。地下水位标高为坑底以下1m。验算时，考虑坑外附加荷载为10KPa。场地地质情况表 表-1土层层底标高(m)层厚(m)重度(kN/m3)j()c(kPa)m(kN/m4)淤泥6121320粉质粘土18粉土00粉质粘土-158 -15m/-界面支护验算（此处仅验算1-1剖面中的悬臂工字钢支护，2-2剖面中相对1-1剖面多了一道横撑，其支护相对更为安全）该界面采用工字钢板悬臂加固，钢板桩插入后，土方一次开挖到底，剖面见图-19所示。 图-20 剖面示意图基坑安全验算结果见图-21。图-21 基坑安全验算结果 /-界面验算采用同上一界面，因其开挖深度小，其支护一致，故本界面不必验算。 /-界面验算该界面采用工字钢板桩加钢管撑支护，钢管撑与钢板桩之间通过一道H型钢腰梁连接，其开挖工况分为三步，第一步挖至撑底，挖深，第二步加撑，第三步挖至坑底，总挖深。示意见图-22：图-22 剖面示意图a 基坑安全验算结果见图-23： 图-23 基坑安全验算结果b 钢管支撑验算如下：钢管支撑为直径350mm，壁厚12mm，长度，按压弯构件计算。绕任意轴X弯曲:轴心受压构件截面分类（按受压特性）: a类荷载按1.4的安全系数，且每四米一道支撑，故计算荷载绕X轴最不利位置稳定应力按钢结构规范公式(-1)该荷载小于钢材强度210N/mm2，故钢管支撑安全。c H型钢腰梁验算如下：钢腰梁按两端简支的三跨连续梁计算，每跨跨长4m，钢腰梁采用4004002413mmH型钢，由理正软件计算，计算简图如图-24：图-24 H型钢腰梁验算见图各跨计算结果如表-2：钢腰梁各跨验算结果 表-2跨号抗弯强度抗剪强度安全状态1安全2安全3安全4 土方开挖机械选择1） 第一阶段土方开挖机械选择根据施工进度计划安排，本阶段挖土持续时间为6天，土方总量21750m3，每天的开挖量约为3625m，拟采用CAT320B型挖掘机（斗容量1.6m），反铲时最大挖深，台班产量450550m。计算挖土机需用数量：N1=Q/PdTmKt其中：N1挖土机需用台数；Q土方量（m）；Pd挖土机台班产量，取500m；T工期；m每天工作班数，取三班制；Kt时间利用系数，一般为0.80.85，取0.80；N1=21750/500630.80=3.1(台)，取4台；计算自卸车(20m)需用数量：自卸汽车生产率按下式计算：PJ=60qkekchksu/T式中：PJ自卸汽车每小时生产率：m/ hq汽车车箱容积：20m3 T汽车一次循环时间T=tz + ty + tx +tdtz装车时间n/n0+tr ty行车时间（60L/Vz+60L/Vk）Ktx卸车时间：1 mintd调车、等车时间：5minn汽车需装铲斗数：12L运距：5公里以内。Vz重车行车速度：取为30Km/h。Vk空车行车速度：取为40Km/h。PJ=31.34q/45m/h，则20m自卸汽车生产率为15m/小时辆。经计算得：20m自卸汽车台班生产率为：120m/台班辆日生产率如下（3班制）：20m自卸汽车：P=360 m/天辆本工程每日土方运输量为3625m，36251.2/360=12.08辆，考虑汽车行走时装载不宜太多，取0.8系数，为保证土方开挖连续性，每台车辆至少配置共需配置20m自卸汽车16辆，可满足施工要求。 综上所述，第一步明挖施工期间，机械总需用量汇总为：CAT320B-7（斗容量型挖掘机4台，20m自卸车16辆。2）第二阶段土方开挖需用机械量计算（1）地下车库出入口本阶段C区地下车库出入口处土方总量约600m，工期计划6天，计划安排一台CAT320B挖机和两辆20m负责本部分土方开挖。（2）楼座基坑本阶段基坑内土方开挖总量104753m，分两个施工段分别进行两层退台接力开挖，根据工期计划，本阶段工期为21天，每天土方量4988m，计划采用CAT320B型挖机（斗容量），最大反铲挖掘深度，台班产量405550m。计算挖土机需用数量：N1=Q/PdTmKt其中：N1挖土机需用台数；Q土方量（m）；Pd挖土机台班产量，取500m；T工期；m每天工作班数，取三班制；Kt时间利用系数，一般为0.80.85，取0.80；N1=104753/5002130.80=4.2(台)，因按前土方开挖部署考虑，本阶段土方分两个施工区段，由四个方向退台收土，每个区段取2台，共取8台；另外每区拟布设4台进行土方导运，共需12台。计算自卸车(20m)需用数量：20m自卸汽车台班生产率为：120m/台班辆日生产率如下（3班制）：20m自卸汽车：P=360 m/天辆本工程每日土方运输量为4988m，49881.2/360=16.63辆，考虑汽车行走时装载不宜太多，取0.8系数，共需配置20m自卸汽车21辆，可满足施工要求。综上所述，第二部土方盖挖期间，机械总需用量汇总为：CAT320B(斗容量)型挖掘机12台，20m自卸翻斗车21辆。（3）第三阶段土方开挖（负二层顶板以下至混凝土撑底）需用机械量计算：本阶段为主楼负二层混凝土撑底以下土方开挖，主楼分为两个区段，开挖深度约为，土方开挖量约为13248m。该阶段土方开挖工期计划为18天，根据经验，拟计划每个区段布置1台长臂挖机CAT320B（斗容量），负一层坑底各布置一台CAT320B（斗容量）挖机进行由负二层坑底向负一层临时堆土区上倒土。负二层坑底另布置3台CAT200（斗容量）挖机进行坑底内横向退挖土方，另需布置3台PC80-7（斗容量），负责支撑下掏土。另外每个区段布置4辆自卸翻斗车进行土方外运。综上所述，本阶段共需布置2台长臂挖机CAT320B（斗容量），5台CAT320B（斗容量）挖机，3台PC80-7(斗容量)挖机，自卸式翻斗车8辆。5 土方开挖质量控制要点1）超大基坑开挖应注意基坑内的边坡稳定，开挖时应充分利用“时空效应”作用，基坑开挖应分层、分块、对称进行，其放坡应结合地质、环境条件确定安全坡度，每步开挖暴露的支护桩体宽度控制在36m，每层开挖深度不大于5m，严禁在一个工况条件下过量超挖。且在未完成相应层的结构前严禁开挖下层土方。2）支撑及底板底面下2030cm范围内应采用人工开挖整平、夯填密实，作为构件地膜，地膜高程允许偏差为+10mm，平整度允许偏差10mm。3）支承桩柱两侧土体应尽量对称开挖，高差应控制在以内。施工中严禁机械碰撞立柱、井点管、围护桩，施工过程中设专人进行监护，并且在降水井位置插小旗作为警示。4）土方开挖的同时，应加强对基坑支撑体系水平位移的监测、加强坑底回弹和隆起量的监测、加强支撑体系裂缝变形的监测、加强工程桩移位的监测，确保基坑及周边环境的稳定与安全。5）尽量缩短围护结构暴露时间，采取措施加快地下结构部分施工速度。土方开挖满足混凝土垫层施工条件后，即展开混凝土工程的施工，尽量缩短基坑晾槽时间。6）合理安排开挖时间及顺序，确保按照分段分层一个作业面要么不开挖，一旦开挖确保一个工作面完整即不影响下道工序的施工，杜绝“半吊子”工序出现。7）对开挖过程中发现的暗塘，暗渠等不良地质，及时向现场监理工程师、业主、设计院汇报，研究处理方法，最终按设计要求进行处理，严禁隐瞒不报。8）应注意施工前需要做好地面排水和降低地下水位的工作。人工开挖时，操作间距应保持23米，并应从上而下逐层挖掘。挖土方工程完工前，应提前与建设、监理、质监、设计等部门取得联系，及时验槽，不要因某个部门工作延误，耽误工期。 土方开挖应急预案与质量保证措施1 土方开挖应急预案1） 支护结构渗漏水处置土方开挖后围护桩出现渗漏，对基坑施工带来不便，如渗漏严重时则往往会造成土颗粒流失，引起支护桩背地面沉陷甚至支护结构坍塌。在基坑开挖过程中，一旦出现渗漏应及时处理，如果比较严重，首先应立即启动坑边观测备用井，降低坑外水位，再进行封堵。封堵主要为坑内进行封堵，其次利用坑外注浆管进行堵漏，具体情况下的封堵措施见下述。对渗水量较小，不影响施工也不影响周边环境的情况，可采用坑底设沟排水的方法。对渗水量较大，但没有泥砂带出，造成施工困难，而对周围影响不大的情况，可采用“引流修补”方法。即在渗漏较严重的部位先在止水帷幕上水平（略向上）打入一根钢管（内径2030mm），由此将水从该管引出，而后将管边围护桩的薄弱处用防水混凝土或砂浆修补封堵，待修补封堵的混凝土或砂浆达到一定强度后，再将钢管出水口封住。如封住管口后出现第二处渗漏时，按上面方法再进行“引流修补”。如果引流出的水为清水，周边环境较简单或出水量不大，则不作修补也可，只需将引入基坑的水设法排出即可，对渗、漏水量很大的情况，应查明原因，采取相应的措施：（1）如漏水位置离地面不深处堵漏工艺为：首先对漏水处进行割缝与剔槽，精修出一道宽3050mm，深150200mm的沟槽，然后用清水冲洗干净渗漏处的夹泥和杂质；其次是对沟槽进行凿毛、引流和封堵。其具体做法是在接缝表面两侧l00mm范围内凿毛，以增加封堵的外防水层与老混凝土墙面的粘结。凿毛后在沟槽处设置塑料管对漏水进行引流，并用封缝材料 (即水泥掺和材料) 进行封堵。封堵完成并达到一定强度后，再选用“TZS水溶性聚氨酯堵漏剂”，用注浆泵进行化学压力灌浆即在注浆嘴上接塑料压浆管，用手动泵进行压浆，由下向上，当浆液由上部排气管冒出时，立即封闭，停止注浆，最后剔除注浆嘴，堵塞注浆孔。（2）如果开挖面以下（往上漏水）严重渗漏，则可在漏水点附近先使用麻袋片或棉被铺设过滤泥沙，安装泄水管，并局部进行回填使流量减小，同时在基坑外渗漏点附近垂直注浆，注浆材料以双液浆或油性聚氨酯封堵为主。如果渗漏水非常混浊，含砂量大、渗漏量较大时，下部土体可能严重流失而出现空洞，此时应立即进行土方回填，并严禁重型机械靠近，并采用单液浆或双液浆注浆方式填充地下空洞。2）基坑变形过大应急处理措施基坑变形过大应急处理措施见表-1：基坑变形过大应急处理措施 表-1变形情况序号措 施变形速率较大1变形速率达到报警值时，应立即停止挖土，加强监测，分析原因采取措施；2如无渗漏，则应对基坑加强监测，如有渗漏，则应立即采取措施堵漏；3立即在基坑内侧堆填砂石施加荷载，控制桩体变形；4检查支撑轴力、土压力、支护桩内力，分析原因并采取相应措施。累计变形值较大1累计变形值达到报警值时，应立即停止挖土，加强监测；2检查支撑轴力、土压力、支护桩结构内力，分析原因并采取相应措施；3如支撑轴力较大，应增加临时支撑，控制变形发展。2 土方开挖质量保证措施1） 由项目总工组织质量目标、技术质量管理制度、执行的主要工程规范、质量验评标准的学习和培训，主要对象为工程技术人员、各级管理人员和班组长。2） 土方开挖，应严格按照方案制定的工况实施，包括放坡坡度、中心岛尺寸、倒土台阶尺寸、中心岛与平台之间回填材料选择、挖土顺序等。3） 充分利用“时空效应”概念组织开挖及支撑施工，采取平面分区、竖向分层、先撑后挖的方法。挖每一层土，土层底面保持大致平整，以利于流水施工展开。4） 在最后一层土方开挖中特别注意，在基底预留300mm土由人工跟进挖掘机清底，确保基底不受扰动。5） 土方开挖施工要充分利用信息化施工技术，加强对周边建筑、围护结构的检测工作，指导开挖施工，当监测结果达到警戒值时，要立即停止开挖作业，对周边建筑物、地基加固后再继续开挖。6） 土方工程完工前，应提前与建设、监理、质监、设计等部门取得联系，及时验槽，不要因某个部门的工作延误，造成晾槽时间过长。第四章 基坑监测 基坑开挖监测目的1 监视分析基坑周围土体在施工过程中的动态变化，明确工程施工对原始地层的影响程度及可能产生失稳的薄弱环节。2 掌握支护体系的受力和变位状态，并对其安全稳定性进行评价。3 监测坑内外水位变化，了解基坑止水帷幕隔水以及基坑降水效果。4 通过现场监测信息反馈，及时采取措施使施工更安全、经济、快捷。 基坑监测项目本工程基坑安全等级二级，按照设计要求，基坑监测项目严格按照建筑基坑工程监测技术规范 GB50497-2009中表中二级基坑应测项目执行。以此规范，本基坑监测应测项目见表-1所示。基坑监测项目明细表 表-1序号监测项目1坡（桩）顶水平位移监测2支护桩桩顶及坡顶竖向位移监测3支护桩深层水平位移监测4土体深层水平位移监测5地下水位6周边地表竖向位移监测7周围建筑物竖向位移监测8周边建筑、地表裂缝、周围管线变形本工程基坑各监测项目的监测点具体位置见监测点布点示意图。图-1 监测点平面布置图 基坑监测方法本工程基坑工程的现场监测应采用仪器监测与巡视检查相结合的方法。1 巡视检查 基坑工程巡视检查包括以下主要内容。1）支护结构（1）混凝土支护桩成型质量；（2）冠梁、支撑有无裂缝出现；（3）支撑、立柱有无较大变形；（4）止水帷幕有无开裂、渗漏；（5）支护桩后土体有无沉陷、裂缝及滑移；（6）基坑有无涌土、流砂、管涌。2）施工工况（1）开挖后暴露的土质情况与岩土勘察报告有无差异；（2）基坑开挖分段长度及分层厚度是否与设计要求一致，有无超长、超深开挖；（3）地表水、地下水排放状况是否正常，基坑降水、回灌设施是否运转正常；（4）基坑周围地面堆载情况，有无超堆荷载。3） 基坑周边环境（1）地下管道有无破损、泄露情况；（2）周边建（构）筑物有无裂缝出现；（3）周边道路（地面）有无裂缝、沉陷；（4）邻近基坑及建（构）筑物的施工情况。4） 监测设施（1）基准点、测点完好状况；（2）有无影响观测工作的障碍物；（3）监测元件的完好及保护情况。 巡视检查的检查方法以目测为主，可辅以锤、钎、量尺、放大镜等工器具以及摄像进行。 巡视检查应对自然条件、支护结构、施工工况、周边环境、监测设施等的检查情况进行详细记录。如发现异常，应及时通知委托方及相关单位。巡视检查记录应及时整理，并与仪器监测数据综合分析。2 仪器监测1） 坡顶、桩顶的水平位移监测桩顶的水平移是关系到基坑安全的重要方面。它的监测目的是及时掌握随着基坑开挖深度的增加桩顶处的变形情况。主要工作内容包括：基准点的布设与测量、观测点的埋设、全站仪监测（见图-1及表-1）。（1）监测点的埋设采用测钉钉入冠梁和坡顶的监测位置，并用红油漆做好标记，监测点安装完成后，要对其加强保护，防止遭到破坏导致该点的监测数据缺失。（2）监测方法水平位移测量精度要求：水平角观测时两次照准目标读数差3，半测回归零差8，一测回2C互差13，同一方向值各测回互差8。图-1 全站仪莱卡TPS802A主要性能 表-1测角精度测距精度补偿范围测程工作原理22mm+2ppm41500米激光束 (3) 数据处理水平位移数据处理：将测量数据录入计算机程序，之后用软件处理数据。开挖前观测两次，两次坐标平均值作为观测点的初始值，以后观测点变化后的坐标值相对初始坐标的变化量即观测点的累积位移量。2） 竖向位移监测采用几何水准测量方法进行桩顶及坡顶以及周边地表和周边建筑物的竖向位移。其测量方法为在地面两点间安置水准仪，观测竖立在两点上的水准标尺，按尺上读数推算两点间的高差。 3） 支护桩深层水平位移监测砼灌注支护桩桩身测斜的目的是及时掌握基坑开挖过程中，支护灌注桩从根部到顶部不同深度处水平变形，即监测灌注桩桩身整体的位移变形。通过使用测斜仪测试埋设在支护桩体内测斜管不同深度的变化，而达到测量支护桩体水平位移的目的。（1）仪器选择滑动式测斜仪主要由测头、测读仪、电缆3部分组成。测斜读数仪见图-2，主要技术指标见表-2：图-2 测斜读数仪测斜读数仪主要性能 表-2系统精度系统总精度测量范围分辨率线性导轮间距/500mm/30m0902(m)(30以内)500mm（2）数据采集第一次测斜前，用清水冲洗测斜管中的泥浆水，再用测斜预通器检查测斜管安装质量，查清管内有无异物堵塞，内壁导向滑槽是否对齐等情况。数据采集时将测斜仪探头沿垂直于基坑方向的导向滑槽缓缓沉至管底，在管底稳定1015min待读数稳定后，以为间隔自下而上拉动线缆，逐点进行读数。探头沿测斜管内壁导向滑槽上拉、下滑要匀速，不得冲击管底，每个测点的读数稳定后，方可记录储存数据，逐点测出各测点的位移；测完后将探头旋转180度，按照同样的方法重新观测一次。在基坑开挖前观测两次，取平均值作为初始数据。（3）数据处理测斜计算方法有以孔底为假设不动点和以孔顶（管口）为假设不动点两种计算方法。根据本工程实际情况，采用以孔底为假设不动点进行计算，计算方法基本相同。数据收集完成后，将测取数据传输进计算机，利用软件进行数据处理，得出各位置的位移值。本次各点测试值与上次测试值之差为各点本次偏移量，与初始值之差为各点累计偏移量（规定测斜管向基坑方向偏移为正值（+），向基坑外方向偏移为负值（-），根据同一测斜管各点的累计偏移量可绘制出基坑围护结构不同深度的水平位移变形曲线图。将计算结果填入基坑变形监测日报表中，阶段填写成果汇总表及绘制深层水平位移变化曲线。每次测斜完成后及时处理数据，与第三方的数据进行对比、分析、评价。并报送设计单位、监理单位、建设单位。3）土体深层水平位移监测在基坑开挖前一周，在基坑周边钻孔埋设PVC测斜管，埋设深度15m，注意测斜管有钻孔之间的孔隙要填充密实。具体测斜方法与桩体测斜相同。4）地下水位观测基坑开挖过程中地下水监测是在人为降低地下水位、疏干基坑涌水以及回灌等措施影响下对地下水的水位、水量、水质及流速流向等随时间变化规律的监测，水位监测目的是了解基坑围护结构止水效果；及时掌握降水、疏干与回灌工程现状、效果、动态及发展趋势，以便及时调整；预测可能出现的不良地质影响，及时采取相应的防治措施；保障基坑开挖施工顺利进行，保护周围地质环境不受影响。水位测量系统由三部分组成：第一部分为地下埋入材料部分水位管；第二部分为地表测试仪器钢尺水位计，由探头、钢尺电缆、接收系统、绕线架等部分组成，（见图-3）；第三部分为管口水准测量，由水准仪、标尺、脚架、尺垫等组成。图-3 水位测量仪器水位管选用直径50mm左右的钢管或硬质塑料管，管底加盖密封，防止泥砂进入管中。下部留出0.51m的沉淀段(不打孔)，用来沉积滤水段带入的少量泥砂。中部管壁周围钻出68列直径为6mm左右的滤水孔，纵向孔距50100mm。相邻两列的孔交错排列，呈梅花状布置。管壁外部包扎过滤层，过滤层可选用土工织物或网纱。上部管口段不打孔，以保证封口质量测试方法：先用水位计测出水位管内水面距管口的距离，然后用水准测量的方法测出水位管管口绝对高程，最后通过计算得到水位管内水面的绝对高程。注意事项：（1)水位管的管口要高出地表并做好防护墩台，加盖保护，以防雨水、地表水和杂物进入管内。水位管处应有醒目标志，避免施工损坏。（2)水位管埋设后每隔1天测试一次水位面，观测水位面是否稳定。当连续几天测试数据稳定后，可进行初始水位高程的测量。（3)在监测了一段时间后。应对水位孔逐个进行抽水或灌水试验，看其恢复至原来水位所需的时间，以判断其工作的可靠性。（4)坑内水位管要注意做好保护措施，防止施工破坏。（5)坑内水位监测除水位观测外，还应结合降水效果监测，即对出水量和真空度进行监测。5）裂缝监测裂缝宽度监测采用在裂缝两侧贴埋标志，后用千分尺或游标卡尺直接量测，裂缝长度采取直接量测，裂缝深度采用超声波或凿出法测量。裂缝宽度测量精度不低于，裂缝长度与深度测量精度不宜低于1mm。3 基坑监测频率基坑工程监测频率应以能系统反映监测对象所测项目的重要变化过程，而又不遗漏其变化时刻为原则。基坑工程监测工作应贯穿于基坑工程和地下工程施工全过程。监测工作一般应从基坑工程施工前开始，直至地下工程完成为止。 监测项目的监测频率应考虑基坑工程等级、基坑及地下工程的不同施工阶段以及周边环境、自然条件的变化。当监测值相对稳定时，可适当降低监测频率。对于应测项目，在无数据异常和事故征兆的情况下，开挖后仪器监测频率的确定如表4.3-3：现场仪器监测的监测频率 表-3基坑类别施工进程基坑设计开挖深度5m510m1013m二级开挖深度（m）51次/1d1次/2d1次2d5101次/1d1次/1d102次/1d底板浇筑后时间（d）71次/1d1次/1d2次/1d7141次/3d1次/2d1次/1d14281次/5d1次/3d1次/2d281次/7d1次/5d1次/3d当出现下列情况之一时，应加强监测，提高监测频率，并及时向委托方及相关单位报告监测结果：1）监测数据