体育馆土方开挖专项施工方案.docx
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体育馆土方开挖专项施工方案
鹿邑体育中心
基坑土方开挖施工方案
编制人：
审核人：
批准人：
2016年8月3日
中铁七局第五工程有限公司
鹿邑体育中心项目经理部
一、编制依据
《鹿邑体育中心体育馆施工图纸》；
《鹿邑体育中心项目场地岩土工程勘察报告》；
《工程测量规范》GB50026-2007；
《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2013；
《建筑地基基础工程施工质量验收规范》；
《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2015；
鹿邑体育中心施工组织设计；
二、工程概况
本工程为鹿邑县体育中心，位于隐山路南侧，政道路东侧，博德路北侧，西迎宾路西侧。
项目建成后总占地为317.89亩，总占地面积211927平方米，建筑面积46449平方米。
包含体育馆、体育场、全民健身中心、机动车和非机动车停车场、变电所和锅炉房等。
本方案适用于体育馆基坑土方开挖，体育馆为现浇钢筋混凝土框架结构，地基采用水泥粉煤灰碎石桩复合地基，占地面积：
15184.91㎡；建筑面积：
38621.13㎡；建筑层数：
地上四层，局部5层、地下1层。
本工程施工现场±0.000的绝对标高为：
41.80米，自然地坪的相对标高为：
负0.3米。
桩顶设计标高为-3.4米、-4.8米、-4.875米、-5.125米等（详见图纸）超灌高度1米；设计基底标高为-3.4米、-4.8米、-5.125米、-5.175米、-5.675米等（详见图纸）；土方挖掘量约为60000m3。
体育馆基坑开挖采用机械大开挖，从基础外边缘预留1.5米宽工作面，放坡系数为1:
1。
工程参建单位相关情况:
工程名称
鹿邑体育中心
建设单位
鹿邑县教育体育局
开发单位
鹿邑开祥置业有限公司
设计单位
河南省纺织建筑设计院有限公司
监理单位
河南宏业建设管理股份有限公司
施工单位
中铁七局集团第五工程有限公司
勘探单位
郑州岩土工程勘察设计院
三、工程地质条件
3.1、地形地貌及自然条件（摘自《地质勘探报告》）
根据本次钻探资料，结合区域地质资料和邻近场地资料，室内土工试验成果，静探曲线线型分析。
本场地在勘探深度45.0m范围内的地层，全部为第四系松散沉积物，其岩性以冲洪积形成的褐黄色、灰黄色粉土、粉质粘土及粉砂层为主。
根据揭露土层的岩性、颜色、状态、时代及其力学性质差异等因素将勘探深度范围内的地层分为13个工程地质层，各层的岩性特征、分布等情况自上而下描述如下：
第1-1层：
杂填土（Q4ml）
灰褐色，黄褐色，湿，松散，含碎砖渣，塑料袋等建筑垃圾及生活垃圾，植物根系。
该层主要分布在场地西北部村庄的位置。
局部填土较深的位置为河沟回填，为新近随意回填。
本层层底埋深0.60-4.10m，平均埋深1.20m。
层厚0.60-4.10m，平均厚度1.20m。
第①层：
粉土（Q4al）
褐黄色，湿，松散~稍密，含铁锰氧化物，云母碎片，铁锈条纹，中间偶夹粉质粘土薄层或透镜体，黄褐色，软~可塑，含铁锈条纹。
场地南部该层上部0.4m左右为耕植土，呈松散状态，含植物根系。
本层分布稳定，本层层底埋深1.20-2.00m，平均埋深1.60m。
层厚0.60-2.00m，平均厚度1.40m。
第②层：
粉质粘土（Q4al）
黄褐色、灰褐色、灰黄色，可塑，局部软塑，含铁锰氧化物，螺壳碎片，偶见钙、锰质结核，铁锈条纹。
本层分布稳定，本层层底埋深4.70-5.90m，平均埋深5.40m。
层厚1.70-4.50m，平均厚度3.70m。
第③层：
粉质粘土（Q4al）
灰黄色、黄褐色，可塑，含铁锰氧化物，螺壳碎片，钙、锰质结核，铁锈条纹。
层间夹有粉土薄层或透镜体，褐黄色，呈稍密状态，含云母碎片、钙质结核。
本层分布稳定，本层层底埋深7.60-9.00m，平均埋深8.50m。
层厚1.80-3.80m，平均厚度3.10m。
3.2、地下水（摘自《地质勘探报告》）
3.2.1、根据收集的气象资料了解，鹿邑县地处暖温带大陆性季风气候区，其特征是冬冷夏热，雨热同期，四季分明，多年平均气温14.6oC，多年平均降水量790.4mm，年最大降水量1197.9mm，日最大降水量135.8mm，降水年际变化大，年内分配不均，多集中在7、8、9月份。
平均风速2.9m/s。
鹿邑县的干燥指标K<1.5，属于湿润区；另外，拟建场地内浅部地基土的岩性以粘性土为主，属弱透水层。
综合上述因素，确定拟建场地环境类型应属II类。
3.2.2、地下水的埋藏条件及地下水作用评价
勘察期间，拟建场地地下水位在现自然地面下3.60m左右，（从自然地面标高-0.60m高程算起）稳定水位标高为-4.20米左右。
地下水类型属孔隙潜水类型，含水层为第四系冲积粉土及粉质粘土层，含水层的富水性及导水性较差，地下水位变幅主要受大气降水和地表径流补给，水位年变化幅度在±1.5m左右。
根据资料记载，该区域历年内最高水位出现在自然地表下1.0m左右（从自然地面标高-0.60m左右高程向下1.0米即抗浮水位）。
四、土方开挖
结合地勘报告，在土方开挖之前沿基坑开挖线四周和体育馆地下室范围内外，布置管井降水井，内径400mm。
按照抗浮水位1m考虑，降水至-4.0m时，大面开挖2.0m并完成B区游泳池和训练池部分上层土方开挖，B区游泳池和训练池预留60cm厚土层以防地基土在行车过程中扰动。
第一层土方开挖完成后进行测量放线，开始A区和C区桩间土开挖，预留30cm人工开挖。
降水高度至-6.3m时开始开挖A区，B区深基础下部土方，预留30cm人工开挖，直至基底设计标高。
根据基底标高，现场基本上分为三大块，其中A区部分区域、C区基本开挖深度为3.1m，B区游泳池部位开挖深度为2.725m，B区（A区）周边管道井部分最深开挖深度为5.375m，为方便后期土方回填及保证施工质量，本基层开挖分两步进行，首先整个场区集中开挖2m找到桩头，剩余部分针对本基础的特殊情况，A区无地下室部位、C区独立基础桩承台，承台与承台之间按照1:
1放坡后，承台与承台间土体基本无法保留且无法进行后续人工级配砂石回填，所以采取整体大开挖，小勾机掏桩头大勾机配合倒土装车，预留30cm人工开挖。
土方开挖沿基坑一侧向另一侧分段开挖。
A区、B区地下室部分为独立基础、条形基础和筏板基础及防水板组合基础，采取整体大开挖，首先用神钢260大挖机（斗容量1.2m³）开挖至高出桩顶设计标高1米处，将土用自卸车倒运至500米堆土场，然后换用小挖机（斗容量0.4m³）挖桩间土，大勾机配合收集桩间土装车，待有桩部位土方开挖完成后，再采用神钢260大挖机大开挖。
最后预留30cm厚土方及下柱墩、集水坑等处土方采取人工开挖，以防对基底土扰动。
全场形成三个开挖工作面，单独独立作业，所有土方均从西侧出去，堆放在西侧停车场位置，将上层土质较好的土方单独堆放，以备后期回填使用，回填大约需要43000立方米土方量。
基坑开挖顺序：
测量放线→开挖第一层→修整边坡→测量放线开挖第二层→修整边坡→测量放线人工清理基底。
下部无桩基区域采用大型挖掘机根据设计标高进行大开挖，地下室挖至基础设计底标高以上300mm；挖掘机在施工时,现场派测量员时刻掌握标高，不超挖、不乱挖，底部预留300mm余土及下柱墩、集水坑等处采用人工开挖至设计基底标高，下部有桩基区域，使用大型挖掘机挖至桩顶部，然后使用小型挖掘机进行桩间土开挖、大钩机配合装土、自卸车运土。
在基坑开挖时根据基坑开挖坡度线，在坡度线1米以外设置1道1.2米高钢管防护栏杆，立杆间距2m，离地面0.6m、1.2m分别设置两道横杆，下部设置200mm高踢脚板。
基坑周边坡顶暂时利用土方人工做成一个50cm宽、50cm高往外侧3%排水坡度的拦水坎。
土方开挖至设计标高后，会同设计、监理、业主、质量监督站及地质勘探各部门共同进行地基验槽，验槽合格并在地基验槽记录表上签字后，方可进行级配砂石褥垫层施工。
基坑开挖至设计标高后，要及时验槽，及时施工上部垫层，以防地基土暴晒和雨淋免受扰动。
基坑开挖完成后沿四周设置净尺寸300mm×300mm砖砌120mm厚排水沟，内抹2cm厚防水砂浆，沟底浇筑10cm厚C15混凝土垫层宽60cm。
在排水沟转角处设置净尺寸1.2m×1.2m×1m深砖砌240mm厚的集水坑，内抹20mm厚防水砂浆，坑底浇筑10cm厚C15混凝土垫层宽与外墙齐。
遇有降水及时采用水泵将雨水排出。
五、设计计算
5.1、土方边坡计算依据
1、《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012
2、《建筑施工计算手册》江正荣编著
3、《实用土木工程手册》第三版杨文渊编著
4、《施工现场设施安全设计计算手册》谢建民编著
5、《地基与基础》第三版
本工程基坑壁需进行放坡，以保证边坡稳定和施工操作安全。
基坑挖方安全边坡按以下方法计算。
一、参数信息:
坑壁土类型
粘性土
坑壁土的重度γ（kN/m3）
18
坑壁土的内摩擦角φ（°）
18
坑壁土粘聚力c（kN/m2）
11.5
边坡的坡度角θ（°）
60
二、挖方安全边坡计算:
θ=60°>φ=18°，为陡坡。
h=2csinθcosφ/（γsin2（（θ-φ）/2））=2×11.5×sin60×cos18/（18×sin2（（60-18）/2））=8.195m。
土坡允许最大高度为8.195m。
示意图
5.2、土坡稳定性计算
计算依据：
1、《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012
2、《建筑施工计算手册》江正荣编著
3、《实用土木工程手册》第三版杨文渊编著
4、《施工现场设施安全设计计算手册》谢建民编著
5、《地基与基础》第三版
计算土坡稳定性采用圆弧条分法进行分析计算，由于该计算过程是大量的重复计算，故本计算书只列出相应的计算公式和计算结果，省略了重复计算过程。
本计算书采用瑞典条分法进行分析计算，假定滑动面为圆柱面及滑动土体为不变形刚体，还假定不考虑土条两侧上的作用力。
一、参数信息:
基本参数：
条分方法
瑞典条分法
基坑开挖深度h（m）
2.8
条分块数
50
基坑外侧水位到坑顶的距离ha（m）
3.6
基坑内侧水位到坑底的距离hp（m）
5.3
放坡参数：
序号
放坡高度L（m）
放坡宽度W（m）
平台宽度B（m）
1
2.8
1.6
1
荷载参数：
序号
类型
面荷载q（kPa）
基坑边线距离a（m）
荷载宽度b（m）
1
局布
72
5
10
土层参数：
序号
土名称
土厚度（m）
土的重度γ（kN/m3）
土的内摩擦角φ（°）
粘聚力C（kPa）
饱和重度γsat（kN/m3）
1
粘性土
8
18
18
11.5
22
二、计算原理:
根据土坡极限平衡稳定进行计算。
自然界匀质土坡失去稳定，滑动面呈曲面，通常滑动面接近圆弧，可将滑裂面近似成圆弧计算。
将土坡的土体沿竖直方向分成若干个土条，从土条中任意取出第i条，不考虑其侧面上的作用力时，该土条上存在着：
1、土条自重，2、作用于土条弧面上的法向反力，3、作用于土条圆弧面上的切向阻力。
将抗剪强度引起的极限抗滑力矩和滑动力矩的比值作为安全系数，考虑安全储备的大小，按照《规范》要求，安全系数要满足≥1.35的要求。
圆弧滑动法示意图
三、计算公式:
Ksj=∑{cili+[ΔGibi+qbi]cosθitanφi}/∑[ΔGibi+qbi]sinθi
式子中：
Ksj--第j个圆弧滑动体的抗滑力矩与滑动力矩的比值;
ci--土层的粘聚力；
li--第i条土条的圆弧长度；
ΔGi-第i土条的自重；
θi--第i条土中线处法线与铅直线的夹角；
φi--土层的内摩擦角；
bi--第i条土的宽度；
hi--第i条土的平均高度；
q--第i条土条土上的均布荷载；
四、计算安全系数:
将数据各参数代入上面的公式，通过循环计算，求得最小的安全系数Ksjmin：
------------------------------------------------------------------------------------
计算步数安全系数滑裂角（度）圆心X（m）圆心Y（m）半径R（m）
第1步1.94529.939-0.0144.1354.135
示意图如下：
--------------------------------------------------------------------------------------
计算结论如下：
第1步开挖内部整体稳定性安全系数Ksjmin=1.945>1.350满足要求!
[标高-3.400m]
5.3、护坡措施
根据土质情况及场地现状，拟采用挂网喷射混凝土护坡形式。
（具体详见护坡专项施工方案）
六、施工准备
由于本工程施工区域土方开挖基本都是平行施工，现场场地充足，本次土方开挖全部采用整体大开挖的施工方法进行挖土，基坑基底留出1.5米的工作面，土方开挖前做好如下准备工作：
6.1．土方开挖前，将施工区域内的障碍物清除和处理完毕。
6.2.地表面要清理平整，做好排水坡向，在施工区域内，先人工挖好临时性0.6m*0.6m*0.3m深排水沟，沿基坑周边设置8个净尺寸1.2m×1.2m×1m深砖砌240mm厚的集水坑，内抹20mm厚防水砂浆，坑底浇筑10cm厚C15混凝土垫层宽与外墙齐。
（采用普通粘土砖砌筑，240mm厚墙体，20mm厚防水砂浆抹面），配备好抽水水泵，2.2kw功率水泵10台（2台备用）。
待基坑土方开挖完成后，再砖砌标准排水沟。
6.3.建筑物位置的标准轴线桩、定位控制桩，标准水平桩，测好建筑物自然土面标高方格网，并做好标高工作基准点。
6.4.根据基坑开挖边线放好挖土灰线，并根据挖土进度，及时对灰线进行补充，对挖土深度进行跟踪测量。
6.5.根据出土线路，采用建筑垃圾对出土路线的路基进行加固处理，出土临时道路铺设6米宽50cm厚砖渣。
6.6.开挖前做好环保部门及渣土管理部门及相关部门的申报工作。
6.7.夜间施工时，应合理安排工序，防止错挖或深挖。
施工场地应根据需要安装照明设施，在危险地段应设置明显警示标志。
6.8.开挖低于地下水位时，应根据工程地质资料，采取措施降低地下水位，安排专人负责基坑降水，一日三班，昼夜不停，每天观测地下水位。
一般要降至低于最低开挖底面0.5m以下,然后再开挖。
（详见基坑降水专项施工方案）
七、施工机械配置
根据工程实际情况，从基坑北侧开始，分为A区、B区、C区平行开挖，待桩基施工完毕20天以后进行开挖，A区从西侧开始施工，C区从东侧开始施工，等A区和C区北侧开挖到F轴以后开始B区开挖也是从基坑北侧开始。
三个区域共配备5台履带式大型挖掘机，4台小型挖掘机，从两头向中间聚拢，自北向南推进。
另配备20辆自卸汽车运土，1台大型挖掘机负责修路和土方堆土打垛。
机械名称
型号
数量
反铲挖掘机
神刚260（斗容量1.2m³）
6台
反铲挖掘机
三一95（斗容量0.4m³）
4台
铲车
山东临工50（斗容量3m³）
2台（配合修路和堆土打垛）
铲车
徐工30（斗容量1.9m³）
1台（配合场区材料倒运）
八、临时道路运输道路的铺设
为了保证土方工程进度的顺利进行，在基坑内沿E轴铺设一条10米宽东西向运输通道，在基坑A区B区交接处南侧修筑一条6米宽出土坡道，从基坑边开始向外放坡1/20，自出土坡道至体育馆西南机动车停车场堆土点修筑一条6米宽运输道路。
运输道路采用500mm厚砖渣进行铺填，待土方作业完成后再行开挖出土坡道。
为了保护基坑周边降水管道和电线电缆不被拉土车辆碾坏，购置10块2m×3m×2cm厚钢板进行覆盖防护。
九、安全保证措施
9.1、技术保证措施
1.开挖前应熟悉图纸，并做好对周围环境的熟悉工作，做好技术交底工作。
2．挖土前应先复核现场的定位控制线（桩），经复核合格后再进行挖土。
3.挖土施工中，安排专人现场巡视，指导施工。
4.基坑内挖土按着方案要求进行放坡。
5.测量人员在挖土施工过程中及时配合做好水平控制桩，防止超挖。
6.土方开挖时，基坑边（5米内）不得堆放重物，荷载控制在20KN/㎡以内。
7.雨季施工：
应注意边坡稳定，必要时可适当放缓边坡坡度进行防雨布覆盖，或浇筑素砼垫层，同时在基坑边修筑排水沟，防止地面水流入，并在基坑内增加排水沟，配备好水泵。
8.挖土期间安排专人负责基坑降水工作，做好地下水位监测和降水记录，发现异常情况及时上报。
9.2、安全保证措施
9.2.1、人工挖土、铲土修整操作人员左右间距应大于2.5m，严禁掏空挖土，严格执行“挖土机操作规程”和“挖土工程安全技术交底”中的各项规定。
9.2.2、机械挖土、启动前应检查离合器，液压系统设备铰链部分等经空车试运转正常后再开始作业，机械操作中进铲不应过深，提升不应过猛。
9.2.3、严格按照“挖土施工方案”进行施工。
配合挖土机的清坡，清底工人在坑内施工均需由专人指挥，严禁人员进入旋转半径内作业。
9.2.4、基坑边严禁堆土和行驶重型车辆。
9.2.5、配备专人指挥交通，调度车辆，便于土方开挖和运输安全，保证土方工程的顺利进行。
9.2.6、在基坑开挖后，在基坑边四周做好防护栏杆，在其下侧设置200mm高的挡板，并在防护栏上悬挂各种安全警示标志，在基坑周围设置照明设备，确保基坑周围安全。
9.2.7、电线电缆沿基坑四周搭设的防护栏杆布设，接电由专业电工负责，不得私拉乱设和私自接改线路。
十、文明施工措施
10.1、运土车辆进出大门必须听从现场指挥，轮胎上的泥土必须冲洗干净后方可出场。
10.2、每天安排不少于8人的专职清扫班组并配备一台雾炮，对土方作业期间的路面和工作面进行清扫和降尘除尘。
10.3、在运输路段设立警示牌，悬挂安全标示，提醒路人注意安全。
10.4、土方作业施工时必须佩戴好安全帽。
10.5、采用蛙式打夯机打夯时，操作工人必须带绝缘手套，避免触电。
10.6、现场施工要服从管理，严格按照交底进行作业，不得胡干蛮干，野蛮施工。
10.7、土方存放时，用绿色或黑色防尘网将土方覆盖，避免扬尘。
10.8、对基础、地下室防水层以及从墙伸出的各种管线要妥善保护，防止回填灰土时碰撞或损坏。
10.9、夜间施工时，要配备足够的照明设施，防止铺填超厚或配合比错误。
十一、应急预案
11.1、土方坍塌的预防和监控措施
11.1.1、施工前，项目技术负责人或施工员应向作业班组进行技术、质量、安全交底，分工明确，责任落实到人。
11.1.2、土方开挖时，必须有专人在现场统一指挥，按既定方案和程序施工。
11.1.3、对于挖出的泥土，要及时运走或按规定放置，不得随意堆放。
11.1.4、施工中应严格控制建筑材料、模板、施工机械、机具或其他物料在坑边堆放，以避免产生过大的附加荷载，造成基坑边坡失稳造成土方坍塌。
11.1.5深基坑开挖完后，应尽量缩短暴露的时间，以防其他不可预见的因素造成基坑边坡失稳造成土方坍塌。
11.1.6、基坑开挖过程中，自始至终应做好基坑变形监测。
根据具体周边环境设置监测控制点，按规定专人负责每日监测并作好记录，当发现监测数据超标准应及时报告并采取有效措施，防止基坑边坡土方坍塌。
11.2、基坑土方坍塌现场应急措施
当边坡变形过大，变形速率过快，周边环境出现开列等险情时应立即停止施工，根据险情原因采取如下应急措施
11.2.1、坡脚被动区临时压重——将原预备好的砂包抛（堆）至基坑坡脚；
11.2.2、坡顶地面主动区域卸土减载，并严格控制卸载程序；
11.2.3、作好排水、封面处理；
11.2.4、对险情段加强监测。
11.2.5、现场设置10人应急小分队，设置医务室购置常用医用物品，配备铁锹、样稿、麻袋等抢险工具，以应对突发事件。
中铁七局五公司鹿邑体育中心项目经理部
2016年8月3日附一：
土方开挖工程质量验收标准
项
序
检查项目
允许偏差或允许值（mm）
柱基基坑基槽
挖方场地平整
管沟
地（路）面基层
检验方法
人工
机械
主控项目
1
标高
-50
±30
±50
-50
-50
水准仪检查
2
长度、宽度（由设计中心线向两边量
+200
-50
+300
-100
+500
-150
+100
经纬仪、用钢尺量
3
边坡
设计要求
观察或用坡度尺检查
一般项目
1
表面平整度
20
20
50
20
20
用2M靠尺和楔形塞尺检查
2
基底土性
设计要求
观察或土样分析
注：
地（路）面基层的偏差只适用于直接在挖、填方上做地（路）面的基层。
附二：
土方开挖图
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