土方开挖及止水方案.doc

郴州碧桂园项目基础工程基坑土方开挖及止水专项方案批准： 校核： 编制： 国都建设集团有限公司郴州碧桂园项目工程技术部二一一年十二月目录一、概述二、地下水处理方案选择三、施工总体部署四、灌浆材料、制浆和制浆设备五、止水帷幕施工六、土方开挖七、施工进度计划八、劳动力及材料计划九、施工机械设备计划十、质量控制措施十一、安全控制措施基坑止水施工方案一、概述1、工程概述1.1、工程概况拟建场地位于郴州市苏仙区，相山大道南面，观山大道东面。原始地貌属冲积阶地，基坑坡顶标高在160.70167.00m。其中目前2#基坑场地标高在164.30m,底板底设计标高为162.10163.00m，当基坑开挖至设计底板标高后将产生高3.404.60m的基坑坡面。6#栋基坑底板设计标高为161.4m，当基坑开挖至设计底板标高后将产生高4.0m4.60m的基坑坡面。设计基坑坡面为临时性支护，安全等级为二级，结构重要性系数为1.0，设计使用年限2年。1.2、基坑开挖深度本工程0.000相当于黄海高程166.00167.00m。基础底板上皮建筑标高为162.40163.30m，基础承台垫层底标高162.00162.90m（局部承台垫层底标高为159.71m，大部分位于基坑中部），因此基坑深度为3.404.60m。 1.3、周围环境条件本项目位于郴州市碧桂园内，相山大道南面，观山大道东面，地下车库外墙距离用地红线的距离为4.2m，红线外为观山大道，道路下面分布有市政管网和地下电缆。6#楼北面红线外为相山大道，道路边有高压电缆。 1.4、工程管理目标质量目标：国家验收规范合格标准，争创 “芙蓉奖”。工期目标：2#地库安排两个班组施工，计划15天完成。6#栋安排一个班组施工，计划15天完成。安全、文明施工目标：市标化工地2、工程地质水文概况2.1、工程地质条件2.1.1、地形、地貌拟建建设场地：原始地貌属冲积阶地，场地标高在163.40167.00m。地表土为耕植土。2.1.2、地层及岩性特征拟建场地内主要岩土层的岩性特征，依据详勘报告按照由新到老的顺序描述如下：2.1.2.1人工填土（Qml）：灰褐色、可塑，湿。主要由耕植土、粉质粘土堆填，新进回填，未完成自重固结 2.1.2.2、粉质粘土（Qal）：灰褐色，湿，可塑硬塑状态。摇震无反应，稍有光泽，干强度及韧性中等，结构中密，冲积成因。 2.1.2.3、圆砾（Qal）：灰褐色，中密，湿。最大粒径60mm，一般2-50mm，含量约50%，次圆状，级配一般，胶结性较差，中粗砂充填。2.1.2.4、淤泥层（Qal）：由于岩体风化，形成的残积土，在地下水长期浸泡下，形成了流塑状的淤泥层；一般20-50mm厚。2.1.2.5中风化灰岩（D）：青灰色，坚硬。细晶隐晶结构，中厚层状构造，裂隙较发育，岩芯呈柱状，岩石质量指标值RQD=85。岩体基本质量等级为级，属于坚硬岩。部分钻孔有溶洞，溶洞填充物为淤泥质土。 初见岩面标高为140.35161.57m，多见石笋状的斜坡岩石面。拟建场地土层分布及岩性详细情况可参考详勘报告。2.2、工程水文地质条件2.2.1、水文地质条件依据详勘报告勘察期间各钻孔圆砾层含有微承压水，初见水位159.00-165.00m，静止水位164.00左右。拟建场地地下水和其水质对砼结构具微腐蚀性，对钢筋砼结构中钢筋具微腐蚀性。根据拟建场地目前局布地段施工情况调查：场地地下水较丰富与区域河道水有连通。2.2.2、降排水试验分析根据8#楼试验旋挖桩孔（孔径1000mm）的抽水试验得出以下结果:A. 泵的抽水量为108t/h，10分钟后水位线从164m降到了161m；B. 停泵后7分钟水位又回到了原始水位C. 相邻5m处观察集水井降水不明显，只有20cm左右；由此推断：水压较大；水量丰富；补水量为336.4L/min 2.2.4、地震效应根据详勘报告，拟建场地为抗震设防烈度6度区，设计基本地震加速度值为0.05g,设计地震地震分组为第一组,设计特征周期为0.35s。场地内无可液化地层分布。拟建场地属于可进行建设的一般场地。3、编制依据3.1、编制依据3.1.1、文件依据（1）、建设方提供的拟建场地总平面图（电子版）。（2）、中盐勘察设计院提供的郴州碧桂园一期岩土工程详细勘察报告。3.1.2、相关规范、规程（1）、建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99）；（2）、建筑边坡工程技术规范（GB50330-2002）；（3）、岩土工程勘察规范（GB50021-2001，2009版）；（4）、水工帷幕注浆技术规程SL62-94（5）、既有建筑地基加固技术规程JGJ123-2000（6）、建筑基坑工程监测技术规范GB50497-2009；二、地下水处理方案选择2.1、地下水处理方案选择，地下水处理分降排水处理和止水处理。根据详勘报告中工程部位的地质条件，地层特征、分布厚度、透水性及地下水稳定水位标高，基坑开挖至基底设计标高后，水头高差大于4m，由于场地内稳定水位以下的圆砾层有一定厚度，透水性强，地下水与临近河道水有联通，水量较丰。如采用降水措施,则： 本工程出水量特别大，如若再遇上雨季，那么将会成倍增加出水量，从而无法降水； 地下水为承压水，一旦降水卸压后，会导致基坑边观山大道沉降开裂； 降水后会导致夯扩桩基底部细石骨料流失，从而导致桩基下沉而达不到设计承载力，导致别墅结构主体开裂。 因此本工程不能采用降水来处理地下水。同理，若采用截水沟和集水井降水、排水也会出现上述结果，因此也不能采用排水方案处理地下水。排除降排水处理法，则只能选择止水方案处理地下水。止水分为帷幕止水、钢板桩止水、冷冻止水等；帷幕止水分为：注浆止水、旋喷桩止水、定喷止水、摆喷止水等。首先冷冻止水价格昂贵，本工程不予采用。其次钢板桩止水，钢板桩止水不符合本工程地质情况，原因如下： 本工程开挖初见岩面标高为161.53m，开挖最低标高为159.71m（基坑开挖深度为3.8m局部5.3m），钢板桩需要将其打入超过开挖面以下近4m，才能使主动土压力和被动土压力平衡，钢板桩受岩层标高影响无法打入此深度。钢板桩将在主动土压力的作用下推倒，从而失效。 本工程岩石层面多见石笋状斜坡岩，因此若用钢板桩则会使钢板桩一部分伸入岩层，一部分不能进入岩层，不能进入部分会导致钢板桩无法止水，失去止水作用。 一旦钢板桩部分不能打入开挖面下3m，不能形成止水，那么这部分会形成高压水，随时会将土体冲崩溃，造成安全隐患及施工受阻。再次旋喷桩止水，旋喷桩止水是利用高压水泥浆喷射分解土体，从而使水泥浆和土体胶结在一起，形成帷幕止水，然而本工程地质中圆砾层有大量粒径较大的圆砾，而高压喷射无法穿透砾石，从而失效，故排除；同理排除旋喷、摆喷止水。另外，还有使用水泥搅拌桩帷幕止水的方法，但对含有大粒径的砾石土层，目前的机械性能不适应。因此本工程2#地库及6#楼止水均采用压力注浆法帷幕止水。2.2、设计原则（1）本设计遵循的基本原则是：“安全、经济、可靠”，以满足稳定、强度、变形三方面的设计要求，使其满足功能要求，符合相关规范规程。（2）设计目标：1） 保证坡体稳定，止水可靠，施工顺利；2） 保护周边环境，保证周边建筑物、道路及管网的安全。3） 6#北面相山大道边土体已经出现局部开裂现象，在止水帷幕施工时将土体一次性加固。（3）充分考虑各种不确定因素，为信息化施工、工程监测和变形控制提出指导性意见。2.3、 参数确定（1）安全等级：本次基坑支护：为临时性支护，安全等级为二级，结构重要性系数为1.0，设计使用年限2年。（2）周边建筑物环境：2# 基坑南侧为白水溪，西侧为观山大道，其余周边均为拟建建筑及拟建道路。6#栋北面为相山大道，西面为已经完成的综合楼，其余周边为拟建建筑及拟建道路。经调查道路各类管道埋深均在2.0m左右。（3）地面超载： 施工荷载：坡顶考虑施工超载q=10KPa； 道路车辆荷载：坡顶考虑道路车辆超载q=25KPa；（4）岩土层力学参数：根据勘察报告以及类似场地的经验，本次设计取各地层岩性参数如表：指 标地 层天然重度r(KN/m3)土体与锚固体粘结强度极限标准值qs（Kpa）承载力特征值fak(kPa)凝聚力C（kPa）内摩擦角K(度)人工填土18.5*25*/108粉质粘土19.6502204017圆砾20.0*804003519中风化灰岩25.70200*100045*30*说明：其中带*的为经验数值2.4、边坡支护设计 边坡支护采用坡率法+土钉+挂网+喷锚砼支护，具体详见边坡支护方案。三、施工总体布置施工总平面布置详见附图1。1、生活临建设施布置：生活临建设施布置详施工组织设计。2、生产临建设施布置：所有临建设施需视场地情况进行平整，地面硬化，场地周边边坡防护，处理地基和修复等相关工作，生产、生活临建需符合管理规定，具体详见施工组织设计。3、现场供电及照明施工用电有发包人提供电源接口，电源从8#楼处的变压器输出，为止水施工专门配置一个二级电箱，具体详见临电施工组织设计。4、供水和排水施工用水取自工业用自来水，接DN50供水管，安装DN20 输水管至各施工用水部位供水。水管接入施工工作面，根据需要安装阀门。在帷幕灌浆施工平台边缘平行于基坑边处修筑各一条排污沟，在适当位置设置沉淀池，用于钻孔岩粉的沉淀，岩粉由人工或机械清除至指定位置。5、泥浆站在基坑边设置一套泥浆系统，采用1.8m3单层泥浆搅拌机（第一次制浆），开动筏门，让水泥浆自流到双层泥浆搅拌筒内，再进行第二次搅拌，最后采用DW200或ZDW150泥浆泵在双层搅拌筒内，抽取水泥浆送至拟灌孔内。详见图2。6、施工道路止水帷幕灌浆施工设备、人员可通过场内施工便道进入。7、进度安排：帷幕施工（含实验帷幕）15天，开挖10天8、帷幕注浆安排专业分包：土方开挖及运输安排专业分包。四、灌浆材料、制浆和灌浆设备1、灌浆材料和浆液要求1.1、灌浆工程所采用的水泥品种选用P032.5级普通硅酸盐水泥，相山大道段采用P042.5级普通硅酸盐水泥。1.2、灌浆用水泥必须符合GB1752007质量标准，不得使用受潮结块的水泥。1.3、灌浆用水应符合混凝土拌和用水标准(JGJ631989)的要求。1.4、根据灌浆需要，可在水泥浆液中掺入下列掺合料：(1)砂：应为质地坚硬的天然砂或人工砂，粒径不宜大于2.5mm，细度模数不宜大于2.0，S03含量宜小于1%，含泥量不宜大于3%，有机物含量不宜大于3%；(2) 粉煤灰：应为精选的粉煤灰，不宜粗于同时使用的水泥，烧失量宜小于8%，S03含量宜小于3%；(3) 水玻璃：水玻璃模数在2.43.2之间，其浓度应在40B以上。水玻璃掺量控制在15%左右。(4) 其它掺合料。1.6、根据灌浆需要，可在水泥浆液中加入下列外加剂：(1)速凝剂：水玻璃、氯化钙、三乙醇胺等；(2)减水剂：茶系高效减水剂、木质素磺酸盐类减水剂等；(3)其它外加剂。所有外加剂凡能溶于水中的应以水溶液状态加入。2、制浆要求2.1各类浆液必须搅拌均匀并测定浆液密度。初期注浆用的浆液水灰比宜为0.6:1，后期采用0.8:1。2.2纯水泥浆液的搅拌时问，使用普通搅拌机时，应不少于3min；使用高速搅拌机时，宜不少于30s。浆液在使用前应过筛，从制备到用完的时问宜小于4h。2.3集中制浆站按设计要求制备纯水泥浆液。输送浆液流速宜为1.42.Om/s。各灌浆地点应测定来浆密度，调制使用。2.4寒冷季节施工应做好机房和灌浆管路的防寒保暖工作。炎热季节施工应采取防热和防晒措施。浆液温度应保持在540之间。若用热水制浆，水温不得超过40。3、灌浆设备和机具要求3.1搅拌机的转速和拌和能力应分别与所搅拌浆液类型和灌浆泵的排浆量相适应，并应能保证均匀、连续地拌制浆液。3.2灌浆泵性能应与浆液类型、浓度相适应，容许工作压力应大于最大灌浆压力的1.5倍，并应有足够的排浆量和稳定的工作性能。3.3灌浆管路应保证浆液流动畅通，并应能承受1.5倍的最大灌浆压力。3.4浆塞应和采用的灌浆方式、方法、灌浆压力及地质条件相适应。橡皮套应具有良好的膨胀性和耐压性能，在最大灌浆压力下能可靠地封闭灌浆孔段，并且易于安装和卸除。3.5所有灌浆设备应注意维护保养，保证其正常工作状态，并应有备用量。五、止水帷幕灌浆施工由于本次施工点含水层渗透系数较大，基坑开挖时对于防渗的要求较高，拟采用孔距1.0m的单排布孔，2#地库的钻孔深度至岩石面且入岩0.5米。6#栋钻孔深度为设计底板底标高下去4.0m（孔底标高为157.10m），6#栋电梯核心筒部位为承台底下去4.0m。因为核心筒部位水头高差过大，在四周帷幕的基础上将核心筒底部全部密封（详见附图），帷幕布置详见附图。6#栋因为止水帷幕未到岩石面，日后在基础及底板施工时还应形成明排降水系统。施工工艺：钻机就位 150mm三翼钻头钻至砂卵石层 下入127mm跟管钻具钻至岩石 钻机移位 套管内下入袖阀管 起拔套管 封闭上层段袖阀管与孔壁间隙 待凝 袖阀管内下入注浆枪注浆1、帷幕止水灌浆试验1.1、本工程帷幕止水先做试验，得出相应的施工参数以确保帷幕施工的效果。1.2、试验并记录数据拟在8#楼施工场地选择已由旋挖机开挖后的一个桩孔，以此桩为中心，布置一个10m的帷幕圈，按照要求布置帷幕钻孔后灌浆，灌浆采用跳灌的方式，完成试验并记录相应的施工参数。 观察、记录灌浆压力数据 观察注浆的扩散范围 记录灌浆的时间 抽水时观察进出水情况 记录并保存用浆液浓度以上记录保存数据对本设计方案在现场施工时作为调整施工工艺，工法的依据，如果测试数据偏差过大，再另作修改。2、钻孔排序、钻孔测量定位及止水帷幕灌浆工程施工技术要求2.1、钻孔排序本工程帷幕孔均分两序施工，分序时按序孔1、3、5; 序孔按2、4、6以此类推。2.2、测量定位先将测量控制点引入场地内。2.3帷幕灌浆时，一个单元工程内，后序排上的第一序孔宜在前序排上最后次序孔在岩石中均灌完后再开始钻进。同一排上相邻的两个次序孔之间，以及后序排上第一次序孔与其相应部位前序排上最后次序孔之间，在岩石中钻孔灌浆的间隔高差不得小于3m。2.4帷幕钻孔孔斜偏差应满足表3的要求。3、帷幕灌浆施工方法、程序3.1钻孔3.1.1帷幕灌浆孔采用Mg-50型动力头式锚固钻机，动力头式钻机的上加钻杆方式，是实现潜孔锤跟管钻进的先决条件。钻杆连接潜孔锤置于127mm的套管内，套管底部安装一个套管靴。潜孔锤以空压机的风力为动力源，在强劲风力作用下，潜孔锤的内活塞上下往复运动而产生冲击功，活塞冲击潜孔锤下部安装的球齿合金钻头，钻头在对岩石破碎钻进的同时，带动套管同步下行，以实现跟管钻进。表3钻孔孔底最大允许偏差值孔 深(m)102030405060最大允许偏差值(m)单排孔0.100.250.450.701.001.303.1.2钻孔偏差不符合规定时，应结合该部位灌浆资料和质量检查情况进行全面分析，如确认对帷幕灌浆质量有影响时，应采取补救措施。3.1.3钻灌浆孔时应对岩层、岩性以及孔内各种情况进行详细记录。3.1.4钻孔遇有洞穴、塌孔或掉块难以钻进时，可先进行灌浆处理，而后继续钻进。如发现集中漏水，应查明漏水部位、漏水量和漏水原因，经处理后，再行钻进。3.1.5钻进结束等待灌浆或灌浆结束等待钻进时，孔口均采取堵盖加保护。4、帷幕孔灌浆方法和灌浆方式4.1本次工程灌浆采用袖阀管灌浆，袖阀管使用外径40mm，内径34mm的塑料管制成。管底封闭严密，管子上每隔50cm钻一环出浆孔，每环孔46个，孔径10mm。出浆孔的外围用弹性良好的橡皮套扎紧，橡皮套的厚度为1.5mm，宽度为100mm。这样每个橡皮套如同一个单向阀门，在灌浆压力作用下浆液可以自里向外流出，但灌浆结束或中止后，浆液不能反流。4.2钻孔至设计深度后，起出套管内的钻杆和潜孔锤。套管内注入水泥浆液作为套壳料，再下入袖阀管，然后用拔管机起拔套管。袖阀管下设完毕后，需待凝一段时间，一般待凝2d。4.3袖阀管内下入双向止浆塞，用清水或5:1的稀水泥浆通过泵压作用，压开橡皮套，压裂套壳料形成通路，给浆液进入砂卵石层创造条件，在压浆过程中压力突降或吸浆率突增时，表示已经开环。开环后可以开始注浆，每一环孔作为一个注浆段，单独进行灌浆，灌浆结束后，拔出止浆塞，下入水管，将阀管内的余浆清洗干净。如灌浆效果仍有缺陷，可反复下入注浆管，进行补灌，而无需重新钻孔；若还是不能满足要求，则需要重新钻孔。5、灌浆压力和浆液变换5.1砂卵圆砾地基灌浆使用纯水泥浆，空隙较大时，还可以使用水泥砂浆，或由多种材料拌制的膏状浆液等。5.2根据本工程地质条件，初期宜先用0.6:1的纯水泥浆灌注，压力达到0.3mpa，即可结束本段灌浆，后期如出现渗漏水现象则采用0.8:1的纯水泥浆补灌。5.36#栋北面相山大道土体已经出现了位移现象，在帷幕施工过程中将土体一次性加固。下部段帷幕灌浆压力为0.3mpa，土体加固段压力为23mpa。6、灌浆结束标准采用自下而上分段灌浆法时，在规定的压力下(预计为0.2-0.5mpa,具体通过实验定)，当注入率不大于O.4L/min时，继续灌注30min；或不大于1L/min时，继续灌注60min，灌浆可以结束。7、封孔方法7.1帷幕灌浆均可采用压力灌浆法封孔。7.2每段灌浆结束后需待凝。8、特殊情况处理8.1灌浆过程中，发现冒浆漏浆，应根据具体情况采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆等方法进行处理。8.2防渗帷幕灌浆过程中发生串浆时，如串浆孔具备灌浆条件，可同时对两孔进行灌浆，但应一泵灌一孔。否则应将串浆孔用塞塞住，待灌浆孔灌浆结束后，再行串浆孔的扫孔、冲洗，而后继续灌浆直至结束。8.3灌浆工作必须连续进行，若因故中断，可按照下述原则进行处理：(1)应及早恢复灌浆。否则应立即冲洗钻孔，而后恢复灌浆。若无法冲洗或冲洗无效，则应进行扫孔，而后恢复灌浆。(2)恢复灌浆时，应使用开灌比级的水泥浆进行灌注。如注入率与中断前的相近，即可改用中断前比级的水泥浆继续灌注；如注入率较中断前的减少较多，则浆液应逐级加浓继续灌注。8.4灌浆段注入量大，灌浆难于结束时，可选用下列措施处理：(1)低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆；(2)浆液中掺加速凝剂；(3)灌注稳定浆液或混合浆液。该段经处理后仍应扫孔，重新依照技术要求进行灌浆，直至结束。8.5灌浆过程中如回浆变浓，宜换用相同水灰比的新浆进行灌注，若效果不明显，延续灌注30min。即可停止灌注。9、工程质量检查在帷幕止水施工后检查是否还在渗水，只要不影响基坑施工即可。六、土方开挖 待桩基础施工完毕及帷幕止水完毕3天后，可进行下一道工序-土方开挖。 本地库土方开挖拟为7#、8#楼土方往北面开挖，以便土方从北面道路运出。 9#、10#楼土方往