土方开挖及基坑支护方案剖析

第一章工程概况一、根本概况：本工程为体育广场提质改造建立工程全民健身馆，1+3层，构造类型为框架构造，根底为人工挖孔桩根底。本工程总用地35757平方米，单体占地面积2052.34平方米，地上建筑面积7215.1平方米，其中地下一层，建筑面积2239.26平方米，地上三层，建筑高度为23.50米。负一层主要用于公共停车及配电房和发电机房，地上一层为乒乓球活动区及门球场和老年活动中心，地上一层3.6m处夹层为健身训练中心，地上二层为儿童活动中心，地上三层为室内羽毛球场。本工程建筑耐火等级为二级，建筑构造平安等级为二级。建筑抗震设防烈度小于6度，设计合理使用年限为50年。该场区地貌上属于岩溶低山地区，场地为原花垣县城北体育场乒乓球馆旧址，原乒乓球馆地段较平坦，场地地面高程309.6m，×68.45m，基坑顶开挖总长约251.3m，基坑底开挖长约239.3m，地下室底板板底标高为303.95m，地下室高度5.5m，底板厚度0.4m，垫层厚0.1m，设计室外地坪标高为309.8m，开挖深度5.65m。根据本基坑工程支护失效破坏后果的严重程度，周边环境和其它综合因素，本工程工程基坑支护构造平安等级为三级。根据场地周边现状地面标高及地下室底板设计标高，基坑开挖后将形成高约5.6m的基坑边坡，边坡周长约251.3m，主要为土质边坡，为临时性边坡，基坑设计使用年限为1年。建立单位：花垣县体育局，勘察单位：湖南省湘西工程勘察院，设计单位：湖南省交通规划勘察设计院，监视单位：花垣县建立工程质量平安监视站，监理单位：株洲建立监理咨询有限责任公司，施工单位：湖南省衡洲建立。二、场地周边环境与现场施工条件：1〕基坑AB段〔东北面〕：长约77.3m，AB段侧面为花垣县人事局，靠近A点处有已建三层建筑物，基坑顶边与建筑物间距约1.3米，靠近B点处有已建7层建筑物，基坑顶边与建筑物间距约2.7米。2〕基坑BC段(南东面)：长约40.10m。BC段侧面为拟建进体育场主干道路宽12.0m，基坑顶边距拟建体泳馆约22.90m，基坑具备一定的放坡条件，基坑支护构造失效、土体过大变形对基坑周边环境或主体构造施工平安的影响不严重。3)基坑CD段(西南面)：长约93.80m。基坑侧面为运动场空地，靠近D点处为已修建一期看台地下室，本工程地下室与一期看台地下室连接，基坑开挖至一期看台地下室边。基坑具备一定的放坡条件，基坑支护构造失效、土体过大变形对基坑周边环境或主体构造施工平安的影响不严重。4)基坑AD段(西北面)：长约40.10m。基坑侧面有已修建七层建筑物，基坑顶距已建七层建筑物边约6.30m。据调查周边目前基坑北东侧存在地下网线和埋有城市供水管，但距离在15m以外。施工现场“三通一平〞已具备。三、工程地质及水文条件：3.1场地岩土层特征：在基坑开挖范围内，主要涉及到以下土层：1、素填土：杂色，湿至稍湿，成份主要由黏性土及少量碎石组成，碎石约占15％，堆积时间约10年左右，压实不均匀，处于欠固结状态，该层在整个场地中均有分布，厚度1.90～3.90m，平均厚度2.61m，层底标高305.50-307.5m，坡比0.0～16.0。2、红黏土：黄褐色，可塑状，具中等压缩性，局部含少量黑褐色铁锰氧化物及结核，土体为致密块状构造，偶见裂隙发育，无摇震反响，切面有光泽，干强度高，韧性高，残积形成。该层厚度变化较大，且上硬下软特征，在接近基岩面0.40m处呈软塑状，红黏土其复浸水特性为Ⅰ类，收缩后复浸水膨胀能恢复到原位。该层在整个场地中均有分布，埋深1.90-3.90m，层顶高程305.50-307.50m。厚度4.40-12.40m，平均厚度6.66m，层底标高294.90-302.70m。3、强风化白云岩寒武系中上统娄山关群，肉红色-灰白色,中晶构造，强风化，主要矿物为白云石,节理裂隙发育，岩体破碎，呈碎裂块状，散砂状。强风化与下伏中风化呈渐变关系，且时常混杂，分界限不十分清晰。厚度0.7～1.8m，平均厚度1.36m，底层标高294.20～301.00m。4、中风化白云岩寒武系中上统娄山关群厚层状白云岩，灰白色，中晶构造，中等风化，其矿物成份主要为细粒的白云石，钙质胶结，其岩石质量指标(RQD=60～74)较差，属较软岩，岩体根本质量等级Ⅳ级，岩芯呈块状和短柱状。岩体节理裂隙较发育，岩体构造为厚层状构造，构造面类型主要为节理及裂隙面，钙质胶结，结合程度一般。基岩面起伏较大，全民健身活动中心基岩面埋深8.60～15.40m，顶界标高为294.2～301.00m。基坑侧壁各区段地层厚度统计详见各支护剖面图。3.2水文地质条件〔1〕地表水湾溪河为万溶江一级支流，位于拟建场地北东侧，距离36.00-50.00m，经周边调查访问湾溪河最高洪水位204.80m，场地整平后标高206.60m，不会被洪水淹没。但在雨季时，河水上涨对根底和基坑施工有一定的影响。〔2〕地下水根据勘察报告，场地内地下水主要为第四系孔隙水。主要分布于红黏土层中，红黏土属弱透水层，为相对隔水层，场地地势较高，地下水根本类型为包气带水，主要承受大气降水的入渗补给，以蒸发排泄为主，为季节性存在的地下水，地下水的补给区和分布区根本一致，以蒸发排泄为主，地下水量随季节变化而变化。勘察期间钻孔控制深度范围内未见地下水，地下水较为贫乏。四、基坑支护方案：根据建筑物详细勘察资料及施工现场情况，场地内的地层为从上至下为素填土、红黏土、强风化白云岩、中风化白云岩，地下室开挖深度范围内地层为素填土和红黏土、强风化白云岩，本基坑支护方案拟全部采用放坡土钉墙支护边坡，边坡采用1：0.35的坡率放坡。具体详见平面图及各支护剖面。土钉钻孔孔径为Ф130mm，主筋采用HRB400级25、22钢筋，骨架筋为216钢筋，网筋采用单层双向HPB300级钢筋Ф6.5@200××2.0m,杆体注浆材料采用32.5复合硅酸盐水泥配制的M30水泥砂浆，坡面采用100厚C25混凝土素喷。整个支护坡面均设置Φ×2.0m，长度为400～600，其出水口向下倾角为5-15度左右，呈梅花状分布。基坑周边附加地面荷载均按20KPa考虑，施工中基坑周边地面堆载不得超过设计荷载且距坡顶3.0m范围内不得堆载。第二章编制依据一、编制说明：1.1本平安专项施工方案严格按照施工图纸及施工组织设计的要求进展编制。在人员、机械、材料调配、质量要求、进度安排等方面统一部署。1.2根据本工程设计特点、功能要求，本着对工程质量的终身负责的态度，以“科学、经济、优质〞为原则进展编制。1.3我公司对此施工方案的编制高度重视，召集了参加过类似工程施工、有丰富管理及施工经历的人员，在仔细研究图纸，明确工程特点、充分了解施工环境、准确把握招标文件要求的前提下，成立编制小组，集思广议、博采众长，力求本方案切合工程实际和可行性。二、编制依据：2.1本工程施工方案是根据国家现行设计、施工标准、标准、规程等进展编制的，主要依据以下文件：1、设计单位的施工图纸。2、勘察单位的岩土工程勘察报告。3、建立单位提供的用地红线及道路、管线图。2.2依据的主要法律法规和标准、标准、规程如下：1、法律法规：建筑法、平安生产法、建立工程平安生产管理条例、生产平安事故报告和调查处理条例等。2、有关标准、标准、规程：名称文件编号工程测量标准GB50026-2007建筑地基根底工程施工质量验收标准GB50202-2002混凝土构造工程施工质量验收标准GB50204-2002建筑工程施工质量验收统一标准GB50300-2001锚杆喷射混凝土支护技术标准GB50086-2001建筑基坑工程监测技术标准GB50497-2021建筑基坑支护技术标准JGJ120-99建筑机械使用平安技术规程JGJ33-2001岩土锚杆〔索〕技术规程CECS22：2005施工现场临时用电平安技术标准JGJ46-2005建筑施工高处作业平安技术标准JGJ80-91钢筋焊接及验收标准JGJ18-2003建筑施工平安检查标准JGJ59-99建筑施工土石方工程平安技术标准JGJ180-2021建筑地基根底技术标准DBJ13-07-2006湖南省建筑工程文件管理规程DBJ13-56-2004建立工程施工重大危险源辩识与监控技术规程DBJ13-91-2007工程建立标准强制性条文2021版3、建筑行政主管部门及监管部门的有关文件规定：〔1〕住房和城乡建立部关于印发危险性较大的分局部项工程平安管理方法的通知〔建质〔2021〕87号〕；〔2〕湖南省建立厅关于建立建立工程施工现场重大危险源报告制度的通知〔湘建建[2021]12号〕；〔3〕湖南省建立厅关于转发危险性较大的分局部项工程平安管理方法的通知〔湘建建〔2021〕24号〕；〔4〕湖南省建筑边坡与深基坑工程管理规定〔湘建建[2021]41号〕；〔5〕湘建建〔2021〕303号、304号文件4、本工程施工组织设计。第三章施工方案一、施工进度方案：二、材料与设备方案：三、施工部署：3.1施工前技术交底：3.2放线定位：按建立单位、设计单位提供的有关资料，准确测放出地下室外墙边线及基坑开挖线，并请有关单位校核后，作好固定标志，以便施工中随时控制。“三通一平〞工作：完善施工前的准备工作及施工程序，平安员、机管员应及时做好开工前的各项检查工作，保证机械设备入场后即能正常开工。3.4机械设备的安装调试：根据工程量及工期要求，配套设备应根据现场施工进度及施工空间及时调整。3.5施工现场四周应装设照明灯具，以便于夜间作业。四、工程管理目标：‰以内，杜绝发生死亡、重伤事故，。4.3文明施工目标：，争取到达省标化工地要求。4.4环保目标：控制施工噪音、粉尘、有毒有害气体、施工生活污水排放等，到达地方标准要求，防火平安符合要求。根据相关规定，工地最大噪音允许值：昼间允许值≤75dB，夜间允许值≤55dB。五、工程管理机构：工程经理部组织管理机构框图工程经理工程经理技术负责人后勤部机修组质量技术部设备材料部安全保卫部行政财务部测量组挖土组钢筋工组喷锚组5.2管理机构职责：第四章施工工艺技术一、基坑支护施工工序总流程：地下室总体施工步骤：边界确定〔基坑边界〕→现场清理、整理到平面图所示各边侧基坑顶面设计高程→第一层土方开挖→土钉→逐层锚喷…二、主要施工方法：土钉墙支护施工：1、施工工艺流程：支护施工工艺流程为：分层挖土→人工修坡→初喷砼面层→土钉施工→铺设面层钢筋网→埋设泄水管→喷射砼面层→进展下一道工序施工。2、喷射混凝土施工要求：网喷施工技术要求〔1〕喷射砼面层强度为C25，厚度100mm，设计为砾石砼喷射，水泥为32.5普通硅酸盐水泥，粗骨料为砾石，最大粒径小于或等于12，细骨料为砂，水灰比不宜大于0.45，要求层面平整美观，保护层不低于25mm；喷射前应按Φ6@200×200挂网或铁丝网，土钉墙段的加强〔劲〕筋16要求与土钉錨头焊接连接，要求网面平整、平滑过渡，喷射砼配合比应通过试验确定。施工时按要求留置喷射混凝土试块。〔2〕网筋固定钉：在喷射砼前，面层内的钢筋网片应结实固定在边壁上，喷射砼时钢筋不得晃动，土钉钢筋可做固定钉。〔3〕铺设钢筋网：钢筋使用前去除污锈。钢筋网可用焊接或绑扎而成，网格允许误差±30mm，钢筋与坡面的间隙应大于20mm，钢筋网铺设时每边的搭接长度应不小于一个网格边长或300mm，如为搭焊则焊长不小于网筋直径的10倍；钢筋网保护层厚度为25mm；〔4〕在坑顶500mm范围内，用钢筋网、水泥砂浆或喷射砼覆盖坡顶，并与坡面网搭接，当遇围墙较近时直封到围墙脚趾止；〔5〕喷射作业应分段分片依次进展，一次喷层厚度宜为30-80mm，喷射时,喷头与受喷面垂直,并保持0.6～1.0m的距离。保持砼外表平整，无干斑或滑移流淌现象，喷射砼终凝后2小时，应洒水养护7天。3、施工方法：〔1〕土方开挖：本工程基坑开挖按1:坡比放坡开挖，土方开挖及基坑支护要求按设计要求自上而下、分段分层进展，当支护构造构件强度到达开挖阶段的设计强度时方可下挖基坑；对土钉墙应在土钉、喷砼层面的养护时间大于2d前方可下挖基坑。每层开挖高度应控制在土钉位置往下0.5m，水平分段长度约20m，并应结合现场施工条件进展调整，严禁超挖。〔2〕人工修坡：在机械开挖后，应辅以人工修整坡面，坡面平整度的允许偏差为±25mm，修〔3〕喷射第一层混凝土〔即初喷〕：〔4〕土钉施工：在坡顶打入18插筋L=1000@2000，坡面布置二排土钉，土钉采用=3\*ROMANIII级螺纹钢制作。第一排土钉25@2000×2000，L=18000，第二排22@2000×2000，L=12000.=1\*GB3①成孔坡面修整好后按设计要求布点成孔=2\*GB3②杆体制作根据设计要求，锚杆〔土钉〕主筋为25、22钢筋，水平及纵向间距为2米，在锚头采用三根长5cm的25mm钢筋与锚杆头双面焊接在一起，并与16骨架筋焊接，详见锚杆端头示意图。锚杆〔土钉〕制作时，应严格按设计要求下料，长度误差不应大于50mm，锚杆接长宜采用搭接双面焊，=3\*GB3③安装锚杆(土钉)锚杆〔土钉〕成孔后，应及时将锚杆送入孔中，以免塌孔后造成送锚困难。在锚杆杆体上每隔2m安设锚杆固定支架，杆体应平顺，除油除锈。在安放锚杆时，应防止杆体扭曲、压弯；注浆管随锚杆一同放入孔内，管端距孔底距离为50～100mm，杆体放入角度与钻孔倾角保持一致，锚杆安好后杆体始终处于钻孔中心。=4\*GB3④注浆锚杆〔土钉〕定位时宜将注浆管一同放入钻孔。注浆导管头部应插入距孔底30cm以内，在注浆开场并孔内出水后，将导管以匀速缓慢撤出，保证导管出浆口不拔出浆体，孔中气体能充分逸出。至浆体充满后拔出浆管。浆体充盈系数≥1.0，否则应检查成孔和清孔的工艺是否正确。土钉注浆后三天内，不得锤击、碰撞杆体，杆体保护层厚度≥25mm。注浆采用M30纯水泥浆，水泥浆应用搅拌机拌合均匀，即拌随用，水泥浆采用水灰比为0.5～0.55的32.5复合硅酸盐水泥加1%速凝剂。注浆压力0.5～1.0Mpa左右。〔5〕铺设面层钢筋网：焊接16骨架钢筋。钢筋网应在喷射一层混凝土后铺设，钢筋网采用φ6.5@200×200，并用22#铁丝绑扎；钢筋保护层厚度不宜小于20mm，钢筋网上下搭接长度不应小于300mm，上下钢筋网之间用铁丝绑扎固定，确保喷射砼时钢筋网不晃动。坡顶部位钢筋网应向上外翻约500mm宽，不同层及不同区段的网筋之间用扎丝绑接后，必须焊接。网筋和加强筋必须与坡顶的土钉焊接。〔6〕埋设泄水管：坡面设φ50的PVC泄水管，宽高间距2000×2000，长600mm，外倾5%，入土局部500mm，凸出坡面100mm，其出水口向下倾角为5-15度左右，呈梅花状分布。管外口用棉纱堵塞，待喷射完毕后，再除去棉纱。管内设500mm打φ6＠50麻花眼，外包二层20目尼龙滤网。〔7〕喷射混凝土面层〔即复喷〕：坡面喷射C25细石混凝土，喷射混凝土采用干浇工艺进展喷射，喷射时可根据天气情况参加适量的速凝剂。喷射作业应分段进展，自上而下，喷射厚度约100mm。喷射时保持砼外表平整，无干斑或滑移流淌现象。〔8〕养护喷射的砼应做好喷水养护和坡面的补修养护。养护时间应根据气温和环境条件而定，一般为5～7天。方案：1、总体要求：土方施工应与其它工程施工互为联系，挖土应注意施工平安和施工质量，基坑挖土对支护构造的整体稳定和变形有很大影响，土方开挖方案应符合设计要求。一般情况下，土方开挖从四周向中间分层开挖至设计标高，在任何情况下，都不允许有超标挖土和无序挖土的现象。土方开挖应分层分段进展，应开挖一层支护一层，且必须密切配合支护构造施工。每开挖一层应为上一层支护构造施工留出10m宽的工作面，同时应根据具体情况适当调整分层开挖深度和开挖长度，最后配合人工清槽底。开挖过程中应详细了解土层稳定情况，土方挖运过程中应注意已施工支护构造的平安，按方案、有步骤地进展开挖，严禁超挖。当开挖接近底板底标高时，应人工修整至垫层底标高。2、土方开挖工艺流程：施工准备→施工场地平整→分层开挖土方→喷锚支护施工→开挖剩余局部土方→人、机配合清底→验收。3、土方开挖施工要求：〔1〕土方开挖的顺序、方法必须与设计工况相一致，应遵循“开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖〞的原则。开挖后发现地质条件与勘察报告有较大出入时，应及时通知设计及各方协商处理。〔2〕基坑土方开挖前应先进展场地清理，去除场地内其它障碍物；在支护构造施工及土方开挖前，应查明核对地下管线埋设位置及深度，确保其平安。基坑周边堆载不得超过设计荷载限制条件。〔3〕基坑土方开挖应与基坑支护、降水配合进展，并严格遵循先支护后开挖的原则，采取分阶段分层开挖，使支护构造受力均匀，并与支护构造的设计工况相吻合。〔4〕放坡坡度严禁大于设计要求。〔5〕土方开挖时，出土坡道的设置应尽量使支护构造受力均匀，并根据道路行走条件合理设置坡率。〔6〕基坑土方开挖应严格按设计要求进展，不得超挖。并应与基坑支护、降排水配合进展，严格遵循先支护后开挖的原则，使支护构造受力均匀。土方开挖顺序及速度应根据监测结果及时调整。〔7〕土方开挖过程中,必须合理安排基坑挖土顺序，应采取措施保护已完成支护构造不受碰撞。〔8〕土方开挖应避开雨季，开挖过程中应做好坑内滞水及大气降水的疏导工作，确保坑内不积水。开挖完毕后应马上施工垫层砼，使基坑暴露的时间应尽可能短。地下室施工时，围护构造与地下室外墙间的间隙应尽早回填，回填要求应按地下室土建施工图进展。4、土方开挖方法：〔1〕土方开挖前应按设计图纸，测量放出基坑土方开挖的上口、下口边线，基坑边界应平直；并报现场监理人员复核。〔2〕土方开挖方式采用退挖方式，分层分段开挖，每段开挖工作面不大于20m，每层高度不大于2m，随挖随支护。基坑土方开挖应在上层喷射混凝土面层强度达设计强度的70%前方可开挖下一层土方。〔3〕本工程基坑深度：开挖深度为5.65m。根据各支护构造剖面情况进展土方分层开挖，开挖主要以机械挖土为主，人工挖土为辅，土方开挖至坑底以上300mm时，坑底土应采用人工开挖，严格按设计要求控制坑底标高，并及时封底，确保支护平安。开挖方法采用退挖法，首先开挖基坑周边土方给支护构造施工创造作业面，然后再一步一步往后开挖中间土方，以便配合支护构造施工。〔4〕各层土方开挖到下层锚杆标高低，各层开挖深度根本为各层锚杆之间的竖向间距，不得超挖。土方开挖过程中应注意上层支护构造的保护。〔5〕施工中应注意严格控制地面荷载，特别注意不得将土方开挖机械靠近坑边上方作业。发生异常情况应停顿挖土，并立即报告相关单位，待查明原因采取措施。〔6〕土方开挖至坑底后应及时在坑边设置排水沟、集水井，用潜水泵从降水井内抽水以降低坑内水位。〔7〕土方开挖过程中,应采取措施防止碰撞支护构造、降水井及扰动基底原状土，并应符合地下室施工图要求。2.3截、排水施工：1、基坑外的场地采用截水沟排水，截水沟采用明沟，将地表水汇入市政管道，阻止地表水流入坑内。截水沟内侧距离基坑上部边沿500mm。在基坑内的排水采用在基坑底四周设置排水沟，排水沟采用明沟，将基坑内积水汇入集水井。排水沟内侧距离基坑坑底边沿500mm，排水沟底面比坑底面低300mm。2、在基坑内四个角设置一个集水井，集水井尺寸为1000×1000×1000mm，集水井底面比排水沟底面低0.7m。第五章施工质量平安保证措施一、确保工程质量的技术保证措施：二、确保平安生产及文明施工的技术保证措施：平安生产防护：各种施工操作人员须经平安培训，不得无证上岗，各种作业人员应配戴相应的平安防护用具和劳保用品。严禁操作人员违章作业，管理人员违章指挥。施工中所用机械、电气设备必须到达国家平安防护标准，自制设备设施通过平安检验及性能检验合格前方可使用。土方施工机械和运输车辆在进场前进展彻底的检修和保养，确保施工期间机械的正常运转。土方开挖后，按现场平安防护要求在基坑周围搭设防护栏杆，防止人员坠落坑中。施工中应注意对周围地下管线的保护，加强施工的监控测量，及时反响测量信息，依照量测结果情况，及时调整技术参数，确保施工平安及地面建筑物的平安。临时用电平安所有施工人员掌握平安用电的根本知识和所用设备性能，用电人员各自保护好设备的负荷线、地线和开关，发现问题及时找电工解决，严禁非专业电气操作人员乱动电器。电缆等管线等应尽量架空设置，不能架起的绝缘电缆通过道路时，应采取保护措施，以免被机械、车辆扎坏，发生事故。配电系统采用三级配电两级保护，配电箱、开关箱外观完整、结实、防雨防尘、外涂平安色、统一编号。其安装形式必须符合有关规定，箱内电器可靠、完好，选型、定值符合规定，并标明用途。所有电器设备及其金属外壳或构架均应按规定设置可靠的接零及接地保护。施工现场所有用电设备，必须按规定设置漏电保护装置，要定期检查，发现问题及时处理解决。现场内各用电设施，尤其是电焊、电开工具，其装设使用应适合标准标准，维修保管应有专人负责。工地正式开工后，必须配备足够的管理人员，以保证施工中平安作业。全体参施人员，要求着装整齐，严禁赤脚、赤臂、穿拖鞋进入现场，并戴好平安帽。现场管理人员必须清楚开挖范围内的地上地下障碍物，并让建立单位作出明显标识。现场管理人员必须认真组织疏导好施工现场内的车辆，对车辆进出施工区域必须有专人指挥，以保证行人、车辆的平安。任何施工人员不得进入挖掘机回转半径内，以免发生危险。现场管理人员必须安排好现场各种施工机械的生产工作，保证施工质量和进度。机械平安：各种机械要有专人负责维修、保养，并经常对机械的关键部位进展检查，预防机械故障及机械伤害的发生。机械安装时地面必须稳固，安装时周边不得站人，操作时机械相关杆件距架空线应符合平安规定。各种机械设备视其工作性质、性能的不同，搭设防尘、防雨、防砸、防噪间工棚等装置，机械设备附近设标志牌、规则牌。消防保卫：成立义务消防队，制定消防平安管理制度。施工现场和生活区应尽量建立门卫和巡逻护场制度，并配戴执勤标志，出入现场凭证，外部人员不得随意出入。消防器材按有关规定配备齐全，在易燃物品处要有专门