某高层深基坑工程基坑土方开挖及支护降水施工方案.docx
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某高层深基坑工程基坑土方开挖及支护降水施工方案
基坑支护施工方案
基坑降水施工方案
土方开挖施工方案
经典花园6#、11#楼工程
基坑支护、基坑降水、土方开挖施工方案
编制人：
审核人：
审批人：
编制单位：
xx市金马建筑有限公司
编制日期：
第一章工程概况及周边环境4
1.工程概况4
2.场地工程地质概况4
3.场地水文地质条件4
4.周边环境4
第二章编制依据5
1.编制原则5
2.编制依据5
3.参考文献5
第三章施工总体部署5
1.场区地质水文环境及周边环境分析5
2.总体支护、开挖和排水方案6
3.总体施工部署7
4.项目经理部人员配置8
第四章降水设计施工方案8
1.对地下水水量的预测：
8
2.基坑降水设计8
3.基坑降水对环境的影响及对策10
4.基坑降水施工10
第五章基坑支护方案11
1.初步分析11
2.基坑支护设计11
3.基坑支护对环境的影响及对策13
4.基坑支护施工工艺和方法13
第六章土方开挖施工方案13
1.开挖原则13
2.土方开挖设计14
3.土方开挖施工工艺和方法14
第七章施工进度计划安排14
第八章施工机械配置计划15
第九章劳动力需用量计划16
第十章保证质量的施工措施16
第十一章安全文明施工措施19
第十二章周边环境变形监测方案21
1.监测的目的和原则21
2.监测内容21
3.监测方法21
4.资料整理及信息反馈22
5.监测设备22
第十三章深基坑工程施工安全风险分析及应急处理预案22
1.施工安全风险分析22
2.应急处理预案22
第十四章施工现场平面布置图23
第一章
工程概况及周边环境
1.工程概况
xx市经典花园6#和11#楼位于xx市新建的经典花园内，靠近浉河岸边，距离浉河河岸仅有100m左右的距离，地下一层，地上11号楼为7层，框架结构，6号楼为17层，框剪结构。
设计6号楼采用筏板基础，11号楼采用了桩筏基础。
基础土方需要开挖的尺寸和大致标高情况如下表所示：
6号楼
41米
39米
-6．50米
地下室
6号楼
41米
21米
-8.00米
平行浉河靠近河边
11号楼
55米
17米
-5.20米
垂直于浉河
2.场地工程地质概况
拟建建筑物场地内地势总体平坦，总体上讲场区地层除表层杂填土以外，其下为一套第四系冲洪积物，场区基岩层为红砂岩层。
现根据地质勘察报告的结果，将勘查揭露的与基坑工程密切相关的土层自上而下分述如下：
第①层：
素填土，灰褐色，松散，主要成分为细沙、粘性土，底部夹有粗沙和砾石，地表局部为建筑垃圾。
层厚2.80-3.80米平均层厚2.91米。
第②层：
中砂，黄褐色，稍密-中密状态，饱和，以石英砂为主，承载力高，低压缩性。
层厚0.50-4.20米，平均层厚2.91米。
第③层：
砾砂，黄褐色，稍密，饱和。
层厚1.2-4.10米，平均厚度2.72米
第④层：
砾石，杂色，中密-密实，饱和。
层厚3.80-5.50米，平均层厚4.29米。
第⑤层：
砂质泥岩，强风化，棕红色，层厚2.80-3.80米，平均厚3.25米。
第⑥层：
砂质泥岩，中风化，棕红色，未揭穿。
3.场地水文地质条件
由于地质勘察报告主要服务于工程设计，为设计提供承载力依据，所以，在这份报告中没有见到关于土工试验方面的结果。
因此，也不知道土的空隙率（e）、塑性指数（Ip）、饱和容重（rsat）和含水率。
4.周边环境
本工程位于新建经典花园内临近浉河岸边，规划范围内原有建筑已经拆除，周边环境较为复杂：
北侧面临浉河，仅有100米左右的距离；南侧为待开发地段，现状为空地，以后将陆续开发建筑；东侧面临有一栋三层建筑，条形浅基础，距离拟建建
筑物有20-30米的距离；西侧有多栋三、四层住宅，条形浅基础，最近处距离基础边仅有10米左右距离，后面临近金海岸酒店，四层，基础为采用天然地基的混凝土条形基础。
周边所有房屋除金海岸大酒店以外，其余均为未规划以前所建的村民住宅，基本上建筑时没有施工图纸，更别说是地质勘探，基础均为天然地基片石基础，而且片石砌筑均没有水泥砂浆，又加之都是原有二、三层建筑后来又加高1—2层，直接加高而地基与基础均未处理，地基承载力根本就没有富余，是这次土方开挖保护的重点。
第二章编制依据
1.编制原则
在保证基坑工程安全可靠；保证坑内工程桩的安全的前提下，力求经济合理、简便可行、缩短工期。
2.编制依据
《xx市经典花园6#、11#楼工程地质勘察报告》
《xx市经典花园6#、11#楼施工图纸》
《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120—99）
《建筑与市政降水工程技术规范》（JGJT111—98）
《地基与基础工程施工验收规范》（GB50200—2000）
3.参考文献
《工程地质土力学》中国建筑工业出版社
《高层建筑施工手册》中国建筑工业出版社
第三章施工总体部署
1.场区地质水文环境及周边环境分析
基坑规模大、开挖深。
拟建工程基坑轴线东西约55米，南北宽约60米，基坑最大开挖深度7.0米。
基底面积约3600平方米，按不放坡考虑，尚应开挖土方25200立方米。
基坑周边环境较为复杂。
土是一种由碎散矿物颗粒组成，并具有连续孔隙的多孔介质。
当土中孔隙完全饱和时，由于水所处的位置不同，存在能量的差异，水就会从高位向低位渗流。
拟建建筑物距离浉河河岸仅100米左右，而且除第一层杂填土渗透性略差以外，其余各层均为饱和状态的砂石类土，尤其是开挖层大部分正好处于第二层土中粗砂层内，渗透性好，水量丰富，较易引起土方边坡滑坡、基底管涌、流沙现象的发生。
临近浉河，渗流影响基础施工和开挖边坡稳定，从而影响周边建筑地基的变形和稳定。
基坑四周10—40米以内均有建筑物，而且地基基础不是太好，建筑质量不好，一旦产生不均匀沉降，后果不堪设想。
通过查阅有关资料，目前有以下几种方案可供选择;
井点降水：
设置三级管井井点进行降水，确保抽水量大于渗透流量，该方案会造成周围建筑物的不均匀沉降，如果施工时间过长，有可能个别井点会杜塞报废，因此不可行。
钢板桩：
挖土前打入钢板桩，一方面做为基坑支护用，另一方面可以有效的阻止地下水的浸入，但由于本地没有钢板桩施工企业，费用自然就会增加。
同时打桩会产生很大的噪音，对周边环境造成影响。
止水帷幕：
浇筑地下连续墙或连续桩，一方面做为基坑支护用，另一方面可以有效的阻止地下水的浸入，是目前常用的一种施工方法，但造价较高，如果从降低造价方面考虑，也可以先挖4米，到达地下水位上，再打6米左右深度的桩，如果在放坡范围以外打桩，不考虑基坑支护作用，桩的直径亦可小一点。
明挖分阶段排水：
通过分阶段开挖，分阶段挖排水沟排水，水量大时，可以增加抽水台班，确保抽水量大于渗透流量，该方案会造成周围建筑物的不均匀沉降，如果业主方能够对周围100米以内的建筑物实施有效保护，这是一个费用最低廉的方案。
经过上报初步方案，经业主审查，认为可以考虑此方案，下文将详细进行介绍。
本基坑施工方案主要解决以下几个方面问题：
（1）防止开挖过程中的基坑水土流失，保持开挖边坡的稳定性；
（2）有效截断、抽排浉河水向基坑内渗流，创造基坑内无水作业环境。
（3）对周围建筑物进行定期观测，在危及周边建筑物安全时及时向业主报告。
2.总体支护、开挖和排水方案
综合分析本基坑工程的工程地质、水文条件、基坑规模、深度以及周边环境，本着确保基坑内安全，留意周边环境安全、经济、快速的原则。
选择分阶段衬砌护坡+分阶段排水沟排水+分阶段放坡开挖为本工程的优化施工方案。
基坑开挖采用放坡开挖的方法，第一层杂填土按照1：
0.5放坡，第二层中粗砂按照1：
1放坡，放坡表面采用红砖护壁、钢丝网水泥砂浆进行衬砌护坡，因现场有足够的放坡面，放坡以后临时衬砌应可以满足施工需要。
局部距离周边建筑物较近的部位目前已经采用护坡桩支护，不再采取其他措施。
基础排水我们采用的是明挖排水沟排水的方法，明挖排水沟最大的特点就是能够看见地下水的变化情况，及时采取应对措施，本工在程地质勘察报告不太详细的情况下，采取这种办法更具有优势。
考虑到一次开挖到位如果水量很大将造成不可挽救的局面，所以确定要分阶段开挖、分阶段排水。
本方案强调信息法施工，注重反馈设计。
因为深基坑施工具有一定的不可预见性，加之其工程地质水文勘察资料、环境情况调查、设计计算模型等都难以与实际情况相符，因此我们强调对施工情况实时监控，根据开挖揭露出的地质水文条件变化情况和监测结果分析，及时调整设计，达到控制变形，安全施工的目的。
所以深基坑工程必须进行信息化施工，其全过程监控和反馈动态设计流程如图1所示。
收集相关资料编制施工方案
公司内部审批、报业主、监理审批
不可行重新编制
可行
实施降水施工方案
实施土方开挖施工方案
实施基坑支护施工方案
反馈监测数据
实时监测土方边坡、渗透出水量、周边环境
与方案不符
完成
结束
可行
图1信息化动态施工流程
3.总体施工部署
本方案强调深基坑施工的整体性。
基坑开挖、基坑支护和基坑排水是深基坑施工的三个不同的施工措施，在实施过程中，他们三者之间是连续的，也是相互关联、相互制约的，为确保本方案实施的成功，开挖、支护和排水必须同步进行，同步施工，方案调整时，也是一变俱变。
所以说，把本基坑工程作为一个系统工程来研究，来施工，是本方案施工总体部署的一大原则。
第一步：
全面开挖2米深。
根据地质报告显示，常地下水位在地表以下4米，因此，全面开挖2米不会出现地下水，保守考虑，地质勘察是在2006年12月，当时是冬季河枯期，河水不深，现在的地下水位应该高一点。
如果到了含水层，可以适当提高开挖深度。
第二步：
四周挖排水沟排水。
如果含水层开挖时如果渗透流量过大，会引起四周沙层塌方、中部管涌或流土（俗称沙沸），将无法控制开挖边线和标高，所以在含水层全面开挖以前，在挖方区域以外四周先用挖掘机挖出一条四面连通的排水沟。
初步设计排水沟沟宽1米，深1米，开挖以后采用粘土砖干砌护壁，沟底平铺一层红砖，以方便清理。
边坡衬砌护坡同时施工。
为方便施工，排水沟开挖完成以后及时用水泵（暂定功率200M3/h）抽水，如果沟内的水不能及时抽出，应适当增加水泵台班，直至抽水量大于渗透量，排水沟内几乎没有积水，方可进行下一步施工。
第三步：
排水沟以内再开挖1米深。
待排水稳定以后，再将排水沟以内往下开挖1米深。
第四步：
重复第二、三步的工作，直至挖至设计标高。
重复第二、三步的工作，直至挖至设计标高。
大约需要5--6道排水沟，挖至设计标高以后，底部再开挖一条排水沟，始终抽水以保持基底没有积水。
4.项目经理部人员配置
为了确保本方案的有效实施，我们项目部内部建立一个高效的技术班子，发挥有关人员的职能作用，以满足施工现场的需要;
项目部设项目经理一名，执行经理一名，技术负责人一名，技术员一名，质检员一名，专职安全员二名，材料工程师一名，资料员一名，设备员一名，劳资员一名，计划核算员一名，电气工程师一名，木工工长一名，钢筋工长一名，混凝土工长一名，泥工工长一名。
项目管理人员名单附后。
第四章降水设计施工方案
1.对地下水水量的预测：
由于地质勘察报告没有提供土工试验数据，目前只能够通过查阅一些相关资料进行预测，根据地质报告的显示，挖土区域主要为中粗砂，表层杂填土层位于地下水位以上，基本上可以不考虑它的渗透。
通过查阅相关资料，粗砂的渗透系数在a*10-1至10-2cm/s之间；中砂的渗透系数在a*10-1至10-3cm/s之间，可以知道，本工程的渗透系数取值最小值为1*10-3cm/s；最大值为9*10-1cm/s。
根据达西渗透定律，渗透流量可按近似的下式进行计算：
Q=kAi
=1*10-3cm/s—9*10-1cm/s*100*100*300/10000
=0.3cm3/s—270cm3/s
（此为平均每1平方米的渗透量，最大可达到每平方米每小时0．97立方米）
如果将整个基坑全部开挖完毕，每小时的渗透流量为：
A=（41*60）+（41+60）*2*3.5+55*17+（55+17）*2*3.10=4481M2
Q=1.08*10-3—4355M3
需要说明的是，这只是一个初步估计，而实际的渗流长度是变数，不是100米而是都大于100米，这是一个最保守的估计。
2.基坑降水设计
分层开挖以后，分步设置排水沟，初步设计排水沟沟宽1米，深1米，开挖以后采用粘土砖干砌护壁，沟底平铺一层红砖，以方便清理。
每步开挖以后的排水沟应连通，并根据设置水泵的数量设置积水井。
水泵采用150WQ200-10-15型，出口直径150mm，流量200m3/h。
根据开挖的情况及时设置水泵抽水，如果沟内的水不能及时抽出，应适当增加水泵台班，直至抽水量大于渗透量，排水沟内几乎没有积水，方可进行下一步施工。
下表是对各层开挖以后降水时抽水量的估计。
表1各层开挖后渗透流量及抽水台班估算表
开挖层次
部位
开挖深度
层次
渗透长度（m）
水头损失（m）
水力梯度
渗透系数MAX
（m/h）
渗透系数MIN
（m/h）
总流量MIN
（m3/h）
总流量MAX
（m3/h）
水泵数MAX
（台）
水泵数MIN
（台）
1
河边
0-2M
1
100.00
1
0.01
0.0025
0.00
两边
0-2M
130.00
1
0.01
0.0025
0.00
两边
0-2M
130.00
1
0.01
0.0025
0.00
后面
0-2M
170.00
1
0.01
0.0025
0.00
0.00
0.0151
1
1
2
河边
2-3M
2
100.00
2
0.02
250
0.28
两边
2-3M
130.00
2
0.02
250
0.28
两边
2-3M
130.00
2
0.02
250
0.28
后面
2-3M
170.00
2
0.01
250
0.28
1.61
1447.7
7
1
3
河边
3-4M
3
100.00
3
0.03
250
0.28
两边
3-4M
130.00
3
0.02
250
0.28
两边
3-4M
130.00
3
0.02
250
0.28
后面
3-4M
170.00
3
0.02
250
0.28
2.36
2124.7
11
1
4
河边
4-5M
4
100.00
4
0.04
250
0.28
两边
4-5M
130.00
4
0.03
250
0.28
两边
4-5M
130.00
4
0.03
250
0.28
后面
4-5M
170.00
4
0.02
250
0.28
3.08
2770.4
14
1
5
河边
5-6M
5
100.00
5
0.05
250
0.28
两边
5-6M
130.00
5
0.04
250
0.28
两边
5-6M
130.00
5
0.04
250
0.28
后面
5-6M
170.00
5
0.03
250
0.28
3.76
3384.8
17
1
6
河边
5-6M
6
100.00
6
0.06
250
0.28
两边
5-6M
130.00
6
0.05
250
0.28
两边
5-6M
130.00
6
0.05
250
0.28
后面
5-6M
170.00
6
0.04
250
0.28
4.41
3967.9
20
1
日抽水台班的近一步估计：
根据上述计算结果，结合地质勘察报告，开挖层中粗砂处于中密状态，其孔隙率应不在最小，也不在最大值上，而是中间值。
从而估计渗透系数亦在中间值左右，据此考虑，开挖第一层可以不设水泵，第二层设置4台水泵，第三层设置6台水泵，第四层设置7台，第五层9台，第六层10台。
排水沟和积水井的布置原则见图2。
为了满足施工需要，水泵泵管固定位置，采用Φ150PVC管，虽然容易破损，相对造价比较便宜，通过加强施工管理，采取一定的保护措施，应该可以实施。
3.基坑降水对环境的影响及对策
基坑开挖降水后，水位降低将改变基坑周边工程地质体和原有平衡状态，使基坑周边土层孔隙水压力减少和有效应力增加，从而产生附加荷载导致相应的沉降，对周围建筑物会造成不同程度的危害，鉴于此，对可能产生的危害程度做出正确的评估是非常必要的。
根据相关技术规定，采用下式估算因降水而引起的地面最大沉降量。
S=C1•C2p0∑（
）ΔZi
但由于缺乏相关土工试验资料，无法计算沉降值和沉降差。
本工程勘察期为2006年12月份，属枯水期，承压水位4．0米，受浉河水位影响。
由于浉河水位多年枯水、丰水季节性规律变化，上部粘土层的固结沉降已基本完成，从这方面分析对周边基础沉降有利，下部中粗砂层、砾石层渗透性好，压缩模量高，排水固结迅速，沉降大，相应的沉降差也大。
这是对基础沉降不利的因素。
综合考虑，浅层粘性土虽然已完成固结，但毕竟土层较薄，也不能很好的调整下部水位下降漏斗引起的土层沉降差，如果降水后，下部处于中密状态的中粗砂层将迅速（相对粘土而言）排水固结，引起不均匀沉降。
建议业主方能够邀请地质勘察单位作进一步的分析、计算和论证。
在地质勘察单位分析论证的基础上，如果在基础施工期内（初步估计为60天），周边建筑物不会受到太大的影响，按照确保万无一失的考虑，在临近基础周边50米以内的建筑物设置沉降监视装置，随时监视周边建筑物的沉降情况。
具体方案在第12章周边环境变形监测方案中详细说明。
4.基坑降水施工
基坑降水的施工主要由开挖排水沟、积水井以及设置水泵、排水管等等。
他的施工顺序依次为：
机械开挖排水沟→人工清理→架设临时水泵→砌筑沟壁护坡→清理沟底、沟底护坡→人工开挖积水井→架设积水井水泵→架设水泵出水管道等等。
根据上述要求，开挖排水沟以后，边清理边架设临时水泵抽水。
清理后立即砌筑护坡，水泵的架设在靠近浉河河岸边集中多一点，因为越靠河边，渗透水量将越大。
水泵的下面采用窗纱滤网包裹以防止泥浆进入。
为了确保抽水的连续性，建议业主方为施工现场提供双电源，另外，施工时采用一部分柴油发动机泵，确保在停电情况下也能够正常排水。
水泵出水管道采用Φ150PVC管，在挖方区域以外尽量埋地架设，如无法埋地的将水直接排入地面开挖的排水沟内，由排水沟排入市政排水管网。
在挖方区域以内的排水管两边搭设防护栏杆，并设置明显的警示标志，确保管道得到有效的保护。
在抽水过程当中，尤其应注意抽水设备的保护，设置专人进行抽水机的管理与维护工作，在水即将抽干时及时关闭抽水机电源，确保设备安全，并设置专人进行水泵的修理工作，一旦出现问题，及时解决。
现场设4—5个紧急备用水泵，一旦水泵损坏或水量增加，可以及时得到补充。
排水时临时电由专业电工负责进行跟踪检查和维修，以确保设备正常运转。
第五章基坑支护方案
1.初步分析
本深基坑工程挖深较深，最大深度为相对标高-8.0米，相对室外地面也有7.0米的深度，由于本工程四周均没有建筑物遮挡，除西南角一处有一个4层住宅，目前已经打了护坡桩，从经济方面考虑，全面放坡开挖。
挖方区先后经历杂填土层和中粗砂层。
杂填土层相对密实，又无地下水，按照1：
0.5放坡，足以满足施工要求。
中粗砂层处于饱和水状态，基坑开挖以后地下水必然渗流，透过渗流部位，会引起涌土、涌砂现象的发生，所以土方开挖后该层边坡是不稳定的，必须采取支护措施。
前面已经提到，挖方以前应先挖排水沟，先排水后开挖，使挖方区尽量处于无水状态。
在这种情况下，中粗砂层开挖边坡处也可以处于无水状态。
有关资料显示，中粗砂的自然休止角在60度左右，按照1：
1的放坡开挖应可以保持沙土的稳定。
考虑到开挖以后，还要经历90天左右的基础施工期，在此期间必将会下雨，河水渗透以及生活用水流入等等情况都有可能发生。
一旦有水，沙土就会顺流而下，甚至危及人生安全，所以，进行衬砌护坡是十分有必要的。
开挖排水沟时，地下水量是比较大的，包括抽水、沟底清理、护壁等工作都是在有水的条件下进行的，特别是抽水以前，渗流地下水会造成沟壁土方的坍塌和滑坡，所以，及时进行清理和护壁就像是一场战役。
由于有水状态下是无法进行水泥湿作业的，所以我们选择了开挖以后采用粘土砖干砌护壁，沟底平铺一层红砖，以方便清理。
透过干砌上去的粘土砖缝，地下水继续渗流，因此，砖体仅承受边坡砂土的侧压力，渗透水压力很小。
2.基坑支护设计
放坡开挖以后的基坑边坡支护主要是中粗砂层的边坡支护，支护方法也相对简单，一般可以保证在无水状态下进行，先人工修理边坡，达到平整以后在边坡上平
排一层实心粘土砖，以保证支护对象处于稳定状态，人员上下施工时不至于将边坡踩踏下滑。
如果边坡始终处于无水状态，简单支护以后就可以满足施工的要求。
如果有地下水渗出，长时间会引起边坡变形，再在上面整体做一层30厚细石混凝土找平层。
细石混凝土间隔一定的距离预留排水孔，以减少渗流水对边坡土质的影响。
边坡支护的具体做法见图3。
挖掘机和人员、设备上下部位是边坡支护的重点，为确保万无一失，该部位在土方开挖完成以后采用100厚C10混凝土浇筑，并设置防滑条。
排水沟的沟壁支护相对比较紧张一点，当排水沟开挖完成以后，及时进行清理边坡和沟底，同时架设临时水泵抽水。
由于排水沟开挖深度均在1米以内，可以边清理边护坡。
护坡采用粘土砖干砌护壁，沟底平铺一层红砖。
干砌护壁砌体初步选用240宽，除不采用水泥砂浆砌筑灰缝以外，均按照砌体工程要求进行咬槎砌筑。
确保护壁的连续性以及整体性。
在挖掘机和人员上下部位的排水沟均提前预制沟盖板，在护壁完成以后盖上，保证施工机具和人员的顺利通行。
排水沟的护壁和沟底做法见图4。
在基坑深度不同交接的部位，如果塌方，将影响到基底土质，在这些地方，需砌筑挡土墙以保证边坡稳定和基础开挖集合尺寸的正确，需在开挖后砌筑水泥砂浆实心粘土砖挡土墙，初步设计挡土墙的宽度为370mm，砌筑时设置泄水孔排水减压。
3.基坑支护对环境的影响及对策
根据现场实际情况，基坑西南角一处民房距离施工基坑仅有10米的距离，目前业主在桩基施工时已经采取了护坡桩防护，该处的土方支护我方也无需考虑。
只要在挖土过程中注意护坡桩的保护即可，具体的保护办法在第六章详细说明。
在施工过程当中，仍需进一步对该处进行过程跟踪监视控制，发现问题及时向业主报告。
4.基坑支护施工工艺和方法
边坡支护在基
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