水闸改造工程主体工程土建施工基坑开挖施工方案.docx

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水闸改造工程主体工程土建施工基坑开挖施工方案

水闸改造工程（主体工程）

土建施工基坑开挖施工方案

水闸西边孔及岸墙基槽验收报告

第一章、编制说明1

1.1工程简介1

1.2编制依据5

1.3水文地质条件5

1.4施工工况6

第二章、施工总部署9

2.1基坑降水施工部署9

2.2基坑开挖施工部署9

第三章、基坑降排水施工10

3.1初期排水10

3.1.1水泵选型11

3.1.2抽水效率计算11

3.1.3水泵及出水口布置12

3.1.4安全监测12

3.2轻型井点降水12

3.2.1第一次井点降水平面布置12

3.2.2第二次井点降水平面布置13

3.2.3降水计算14

3.2.4井点降水施工18

3.3基坑经常性排水（明渠排水）22

3.3.1基坑总涌水量计算22

3.3.2水泵选择23

第四章、基坑开挖施工23

4.1第一阶段水力冲挖清淤施工23

4.1.1施工安排23

4.1.2施工方法及技术要求24

4.2第二阶段基坑边坡机械开挖24

4.2.1边坡土方开挖顺序25

4.3第三阶段坑底土方机械开挖28

4.3.1边孔及岸墙底板土方开挖30

4.3.2外河消力池土方开挖30

4.3.3内河护坦段土方开挖31

4.3.4中孔底板段土方开挖31

4.3.5防冲槽土方开挖32

4.4机械开挖具体施工方法32

第五章、基坑喷面混凝土施工34

5.1施工准备34

5.2施工方法35

5.3施工质量控制35

5.3.1钢筋网施工质量控制35

5.3.2喷射混凝土施工质量控制36

第六章、机械人员投入36

第七章、进度节点安排36

第八章、质量管理37

8.1质量管理体系37

8.2质量控制措施37

第九章、安全管理38

9.1安全管理总要求38

9.2安全管理措施38

第十章、文明施工38

第十一章、雨期施工措施39

第一章、编制说明

1.1工程简介

金汇港南闸改造工程位于某区西南部的海湾镇，属于一线海塘水闸，面临杭州湾。

本工程具有挡潮（闲）、排涝（水）、水资源调度、兼顾景观和应急通航等综合功能。

本工程主要内容为外移新建总净宽60m（设3孔15m+30m+15m）水闸一座，闸上建交通桥及其配套设施；拆除老闸；同步整治1501.8km金汇港河道（随塘河~新闸段）；拆除原水文测亭，新建水文站一座（含内外河两座测亭）；配套管理设施等。

本工程基坑顺水流方向长约265m（两侧坡脚线距离），垂直水流方向宽约95~115m（两侧坡脚线距离），基坑周长约905m（沿坡脚线），基坑总面积约2.45万m2（沿坡脚线）。

本基坑工程拟建场地坐落于现有金汇港老闸外海侧一线海塘大堤间滩地范围内，河道两侧具有宽度达到30m以上的滩地平台，平台高程约为3.5～4.5m，基坑底高程为-2.45～-5.50m（吴淞高程，下同），基坑深度为6.0～9.0m。

1、主体结构

水闸工程主要由内河防冲槽、内河海漫段、内河护坦段、闸室段、外河消力池段、外河海漫段、外河消力池段等部分组成。

2、基坑面积

基坑顺水流方向长约265m（两侧坡脚线距离），垂直水流方向宽约95~115m（两侧坡脚线距离），基坑周长约905m（沿坡脚线），基坑总面积约2.45万m2（沿坡脚线）。

3、基坑开挖深度

表1.1本工程各区域基坑开挖情况汇总表

区域

基坑底标高（m）

现状泥面

高程（m）

挖深

（m）

坑外地坪

高程（m）

基坑深度

（m）

内河海漫段

-2.45~-3.0

-2.5~1.0

0~1.45

4.50

6.95~7.50

内河护坦段

-3.30

-2.4~-0.5

0.9~2.8

4.50

7.80

闸室段

-2.7~-4.2

-2.2~2.0

1.0~4.9

4.80

9.00

外河消力池段

-4.50

-2.2~0.5

2.3~5.0

4.50

9.00

外河海漫段

-2.50~-3.50

-2.0~1.0

0.5~4.5

3.50

6.00~7.00

外河防冲槽段

-5.50

-1.8~1.0

3.7~6.5

3.50

9.00

4、基坑等级

1）安全等级：

根据某市工程建设规范《基坑工程技术规范》，本工程基坑深度为6.0～9.0m，基坑工程安全等级为二级。

2）环境保护等级：

本工程基坑周边环境相对简单，基坑实施过程中除需保护本工程已建临时工程（内外河围堰及导流涵管）外，主要需重点监测保护的对象为两侧堤顶道路（海鸥路）及西侧道路后侧海鲜一条街建构筑物。

西侧堤顶道路距离基坑边缘（基坑外边缘）28~80m，为基坑开挖深度的3.1~8.5倍；西侧道路墙后建筑物距离基坑边缘（基坑外边缘50m，为基坑开挖深度的5.5倍；基坑东侧堤顶道路距离基坑边缘（基坑外边缘）27~100m，为基坑开挖深度的3.0~10.5倍。

基坑工程周边永久建构筑物与基坑距离大于2倍基坑深度。

虽然本工程临时建筑物（内外河围堰及涵管导流工程等）距离基坑较近，但这些临时建筑物设计时均已经考虑基坑开挖影响，基坑开挖后临时建筑物的自身安全稳定均可满足要求，临时建筑物相对永久构筑物建筑等级低，变形要求也相对低一些。

综合上述分析，本工程基坑工程环境保护等级可定为三级。

本工程场地位于金汇港河道中，现状场地为金汇港河床，工程施工是需结合水闸布置对现状河床进行局部开挖，根据表1.1可知，水闸工程施工期间，需开挖的土体相对较浅，约0~6.5m。

考虑到现状河道宽度较宽，且两岸具有较宽的滩地平台，同时，水闸内外河海漫段均为斜坡式护岸结构，结合护岸结构，本工程采取放坡开挖方式是具备条件的，也是比较经济合理的。

本工程基坑均采用多级放坡开挖方式。

基坑顺水流向总长约265m。

各部位垂直水流向基坑宽度如表1.2所示。

表1.2本工程各区域基坑开挖情况汇总表

区域

基坑底标高（m）

坑外地坪

高程（m）

基坑深度

（m）

基坑围护

方式

坑底宽度（m）

坑顶宽度（m）

内河海漫段

-2.45~-3

4.50

6.95~7.50

三级放坡

95

145

内河护坦段

-3.30

4.50

7.80

三级放坡

78~80

168

闸室段

-2.7~-4.2

4.80

9.00

多级放坡

115

168

外河消力池

-4.50

4.50

9.00

三级放坡

80~88

168

外河海漫段

-2.50~-3.50

3.50

6.00~7.00

一级放坡

93~100

118~130

外河防冲槽

-5.50

3.50

9.00

一级放坡

100

132

基坑平面图如

1.2编制依据

《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002；

《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002；

某市工程建设规范《基坑工程设计规程》DGJ08-61-97；

某市工程建设规范《地基基础设计规范》DGJ08-11-2010；

《碾压式土石坝设计规范》DL/T5395-2007；

《喷射混凝土施工技术规程》YBJ226-91

甲方提供的施工平面图和剖面图；

甲方提供的地质勘察报告。

1.3水文地质条件

1、水文条件

内河特征水位：

内河设计高水位3.75m，设计常水位2.5m~2.8m，设计低水位2.00m（闸前1.0m）；通航水位2.00m~3.00m。

外海特征潮位：

200年一遇高潮位为6.49m；历史最低潮位为-1.62m；20年一遇高潮位为5.79m；多年平均高潮位3.64m；多年平均低潮位-0.05m。

2、工程地质条件

工程区滨临杭州湾，地基土均属第四纪沉积物。

陆域呈北高南底走势，场区自然标高一般在4.0m~8.0m，河床底标高一般为-3.0m~-2.0m。

整个场区河堤顶部及居住区标高在4.0m~6.0m。

本工程地质主要由饱和的粘性土、粉性土和砂土组成，具有成层分布的特点。

按照成因可分为7层，第⑤、⑦层按其土性及土色差异又可分为若干亚层，缺失某地区标准层第③层灰色淤泥质粉质粘土。

整个场地层面出露变化基本平缓。

本工程地质的主要分层情况如下：

第①层填土以冲填土为主，土性为粘质粉土；第②3层灰色砂质粉土，状态中密，为不液化土层；第④层淤泥质粉质粘土，层厚7.6~17.8m，状态流塑，高压缩性，是②3层砂质粉土的软弱下卧层；第⑤2层灰色砂质粉土，局部夹薄层粘性土，状态流塑，高压缩性，局部缺失；第⑤3层灰色-灰绿色粉质粘土，局部为粘性土，状态流塑；第⑦1层灰绿-草黄色砂质粉土，土质尚好；第⑦2层草黄色粉砂，状态密实，中等压缩性，土质很好。

1.4施工工况

金汇港南闸改造工程位于奉贤区奉新镇金汇港入海口，基坑工程拟建场地坐落于现有金汇港老闸外海侧一线海塘大堤间滩地范围内。

本工程基坑由金汇港河道东西两侧岸坡及内外河围堰形成，施工工况如下：

1、东侧岸坡

基坑东岸为现状海塘大堤，堤顶为海鸥路，宽约5m，路面高程约7.8~8.0m，海鸥路道路边线距离基坑坡顶约27～100m。

堤后为空地、鱼塘及随塘河等，堤后地坪约为3.0~5.0m。

堤前为滩地，滩地高程约为4.5m，滩地作为堆场使用，本工程实施时对堆场进行搬迁。

2、西侧岸坡

基坑西岸为现状海塘大堤，堤顶为海鸥路，宽约7.5m，路面高程约7.5~7.8m，海鸥路道路边线距离基坑坡顶约25～800m。

金汇塘路北侧堤后为海鲜一条街，堤后地坪高程为3.5~7.5m，金汇塘路南侧侧堤后主要为空地及随塘河，堤后地坪约为3.5~5.5m。

堤前为滩地，滩地高程约为4.5m，滩地作为堆场码头使用，西侧滩地平台敷设有2根Φ2000临时导流涵管。

导流涵管在闸室侧设计有SMW工法桩围护结构。

3、基坑南侧

基坑南侧为现状金汇港河道，河道河床高程约为-2.1m～-2.3m。

目前基坑南侧外河围堰已经实施完成。

外河围堰为4级堤防，设计标准为20年一遇高潮位（5.79m）加9级风（20.8m/s），经计算，外河围堰堤顶高程为7.93m，取8.00m。

外河围堰长318.6m，距离水闸中心线约200m。

4、基坑北侧

基坑北侧为现状金汇港河道，河道河床高程约为-2.5m～3.0m。

目前基坑北侧内河围堰已经实施完成。

内河围堰为5级堤防，设计高水位为内河高水位3.75m，堤顶设计高程为4.25m。

内河围堰长120.8m，距离水闸中心线约140m。

第二章、施工总部署

基坑开挖过程中基坑降水是关键，本方案将基坑降水与基坑开挖结合起来考虑，确保降水到位，为基础施工、基坑开挖及结构施工提供良好的施工条件。

2.1基坑降水施工部署

1、施工降排水主要内容为临时围堰所围范围内的初期排水、经常性排水和基坑内永久工程建筑物施工所需的经常性降排水（包括排除降雨、堰体和基坑渗漏水、地下水和施工废水等。

2、施工期间配备降排水所需的全部设施和设备并保证这些设备的安装、运行和维修，以有效地排除开挖区内的地下水和地面水，并保持地下水位低于基础底面以下0.5m~1.0m，确保基坑内无积水。

3、施工期间在基坑外侧场地设置水沟等地表排水系统，防止基坑周边雨水汇入基坑，排水系统距离基坑外边线距离不小于0.5m。

4、基坑内也设置明排水系统，排除基坑初期积水、经常性降雨、堰体与基础的渗漏水等。

5、基坑内采用轻型井点降水，考虑到基础施工特别是三轴搅拌桩施工对降水系统的破坏作用，井点降水系统分两次布设。

第一次在初期排水完成且清淤结束后，在桩基础施工范围四周布设井点降水系统，为桩基础施工创造干燥的施工条件；第二次在基础完成后，结构底板基坑开挖前布设，为底板施工创造条件。

地下水位降至建基面以下0.5m~1.0m。

6、井点降水布置设置在基坑底板四周，井点管间距不得小于1.2m。

7、施工过程应随时对排水系统进行检查和维护，确保施工期间排水系统的正常运行，保证基坑不泡水、不积水、不出现管涌等不利基坑安全的现象。

2.2基坑开挖施工部署

本工程水闸基坑开挖拟分三个阶段进行：

由于金汇港河道为老河道，河底淤泥较多，围堰内侧水抽除完毕后，挖机直接开挖难度较大，第一阶段对河底淤泥采取水力冲挖，冲至硬土层后采取机械开挖至设计高程（约为-2.50m），形成闸室桩基础施工平面；

桩基础施工完成后进入第二阶段开挖，本阶段主要进行基坑东西两侧坡面土方开挖，形成基坑边坡，并进行边坡砼喷面保护工作施工，整个基坑整体形象在本阶段完成，本阶段采用机械干挖。

第二阶段完成后，将地下水位降至底板底高程以下0.5m，进行结构底板部分土方开挖施工。

边孔底板部位开挖深度1.7m，防冲槽部位开挖深度2.5m。

本阶段完成后可进行结构垫层浇筑，整个工程基坑开挖全部完成。

由于本工程后期土方回填量较大，外运土方量较少，拟考虑在外河海漫两侧，靠近外河围堰接坡部位设置两个土方临时堆场，开挖出来可用于后期回填的土方堆在临时土方堆场备用。

第三章、基坑降排水施工

3.1初期排水

内外河围堰施工完成后，具备基坑初期排水条件，水面高程+2.8m，滩面平均高程约-2.0m，抽水量月12万m3。

采用水泵强排。

3.1.1水泵选型

基坑内水面较宽，经计算需抽水约122400m3，拟采用6台22kw泥浆泵进行抽水施工。

该型号泥浆泵性能参数如下：

流量：

Q=200m3/h

扬程：

H=21m

功率：

P=22kw

基坑滩地标高按最低-2.5m计算，外河围堰顶高程为8.0m，总水头高差为10.5m，该水泵扬程21m＞10.5m，可知该水泵仍有10.5m的扬程富余，考虑沿程水头损失及局部水头损失后该水泵扬程仍可以满足施工要求。

拟采用两台250KW柴油发电机作为自发电源解决抽水施工时的用电。

抽水施工时另外配备2台水泵作为备用水泵。

3.1.2抽水效率计算

6台22kw泥浆泵每小时可抽水：

6×200=1200m3

将基坑内水抽完共需耗时：

122400÷1200=102h。

根据设计单位意见，为保证围堰稳定和防渗安全，抽水时开始0.0m以上每昼夜不超过0.5m，0.0m以下每昼夜不超过0.3m。

0.0m以上抽水量为：

（100m+83.2m）×2.8m÷2×300m=76944m3

每昼夜抽水量控制为0.5m，则每天抽水量计算如下：

第一天抽水量为：

（100m+97m）×0.5m÷2×300m=14775m3

第二天抽水量为：

（97m+94m）×0.5m÷2×300m=14325m3

第三天抽水量为：

（94m+91m）×0.5m÷2×300m=13875m3

第四天抽水量为：

（91m+88m）×0.5m÷2×300m=13425m3

第五天抽水量为：

（88m+85m）×0.3m÷2×300m=7785m3

0.0m以下抽水量为：

（85m+73m）×2m÷2×300m=47400m3

每昼夜抽水量控制为0.3m，则每天抽水量计算如下：

第一天抽水量为：

（85m+83.2m）×0.3m÷2×300m=7569m3

第二天抽水量为：

（83.2m+81.4m）×0.3m÷2×300m=7407m3

第三天抽水量为：

（81.4m+79.6m）×0.3m÷2×300m=7245m3

第四天抽水量为：

（79.6m+77.8m）×0.3m÷2×300m=7083m3

第五天抽水量为：

（77.8m+76m）×0.3m÷2×300m=6921m3

第六天抽水量为：

（76m+74.2m）×0.3m÷2×300m=6759m3

第七天抽水量为：

（74.2m+72.4m）×0.2m÷2×300m=4398m3

实际施工时根据监测成果，抽水速度还可放缓。

3.1.3水泵及出水口布置

为尽量减小抽水对围堰的影响，抽水时水泵及出水口应布置在尽量远离围堰的区域。

拟将6台水泵布置在距离外侧围堰体堤脚30m河道中心线位置，采用打入钢管对水泵浮子进行定位固定。

出水口设置在外侧围堰堤脚外30m处，积水直接排至外海。

3.1.4安全监测

由于抽水开始后围堰内外水头差在短时间内发生较大变化，施工时必须加强对围堰的沉降及位移监测。

沉降及位移监测点利用围堰上已有的测量观测点，沉降及位移监测每6小时进行一次。

抽水时监测除施工单位自己监测外，第三方监测应同步进行。

3.2轻型井点降水

本基地对工程有影响的地下水主要为浅层的潜水，水位变化主要受降水，大气蒸发和河水的影响，水位随季节变化而变化，水位埋深一般为0.3～1.5m。

根据某市工程建设规范《地基基础设计规范》（DGJ08-11-1999）有关条款，某地区潜水位年平均水位埋深一般为0.5～0.7m，建议设计按不利条件分别采用地下水高水位埋深为0.5m，低水位埋深为1.5m。

本工程地下水采用轻型井点降水。

考虑到基础施工特别是三轴搅拌桩施工对降水系统的破坏作用，井点降水系统分两次布设。

第一次在初期排水完成且清淤结束后，在桩基础施工范围四周布设井点降水系统，为桩基础施工创造干燥的施工条件；第二次在基础完成后，结构底板基坑开挖前布设，为底板施工创造条件。

3.2.1第一次井点降水平面布置

清淤完成后桩基础施工前现状基面高程约为-2.50m，闸室底板（含岸墙）长109m，宽28.5m。

考虑到施工作业面，该部分降水平面沿底板范围外放7m。

第一次井点降水布置见图:

3.2.2第二次井点降水平面布置

地基基础施工完成后将三轴搅拌桩置换土清理完成，形成场内便道并重新布设轻型井点降水系统。

考虑到底板四周三轴搅拌桩防渗系统的止水作用及鞍形止水座施工，本次降水系统布置沿鞍形止水座四周7m范围外布设，同时在三轴搅拌桩防渗系统内封闭区域内布设一组井点抽除封闭区域内地下水。

底板土方开挖前将该组井点拆除。

第二次井点降水布置见图:

3.2.3降水计算

由于地基基础施工阶段要求场地较大，故第一次降水系统布置间距较大。

考虑最不利情况，以第一次降水系统布置做降水计算可以确保第二次降水系统布置计算结果的可靠性。

1、井点吸水高度计算：

根据所选施工机械设备的参数，井点管的最大吸水高度计算如下：

HV为抽水装置所产生的真空度（kPa）；

△h为管路水头损失（取0.3～0.5m）；

H1=7.785；

sw+D=2+3=5；（sw:

基坑中心处水位与设计开挖面的距离；D基坑开挖深度）

根据计算得H1>=sw+D，故该设备满足降水施工要求！

2、井点布置计算：

（1）基坑等效半径的确定：

A为基坑面积（m2）；

r0为基坑等效半径（m）；

（2）井点系统影响半径的确定：

R为降水井影响半径（m）；

r0为环形井点到基坑中心的距离（m）。

通过计算得到R0=38.82m；

3、基坑总涌水量计算：

根据基坑边界条件选用以下公式计算：

基坑降水示意图

Q为基坑涌水量；

k为渗透系数（m/d）；

H为含水层厚度（m）；

h为设计降水面到潜水层底面的距离（m）；

R为降水井影响半径（m）；

r0为基坑等效半径（m）；

M为由含水层底板到过滤器有效工作部分中点的长度（m）；

l为过滤器进水长度；

通过以上计算得基坑总涌水量为167.044m3/d。

4、每根井点允许最大出水量计算：

q,为单井允许最大出水量（m3/d）；

rv为过滤器半径（m）；

l为滤管长度（m）；

k为含水层渗透系数（m/d）。

通过计算得每组井点允许最大出水量为15.576m3/d。

5、井点数及每根井点实际出水量计算：

通过计算得到井点管数量为12组

6、井点管长度计算：

D为基坑开挖深度（m）；

dw为地下静水位埋深（m）；

sw为基坑中心处水位与基坑设计开挖面的距离（m）。

hd为井点管顶部离地面的距离（m）。

根据计算井点管长度为5.882m，取6m。

8、滤水管设计计算：

（1）滤管长度

Q为流入管井的流量（基坑涌水量）；

ne为滤管孔隙率，一般为2%～5%；

v为地下水进入滤管的速度；由经验公式v=k1/2/15求得；

根据计算滤管长度为391.665m。

每组井点滤管长度：

l1=l/12=32.6m

单根井点滤管长度为1m，故每组井点管滤管根数为33根。

井点降水管布置周长为440m，故每组井点管长度为440/12=36.67m。

滤管间距L=36.67/33=1.12m，取1.2m。

（2）滤网孔隙控制，要求dc>2d50

dc为滤网孔隙（mm）；

d50为含水层颗粒50％的直径（mm），d50=4.7mm。

（3）填料颗粒的控制

砂滤层颗粒尺寸应控制在5d50≤D50≤10d50并且建议D50=（6～7）d50，其中D50为填料粒径（mm）。

3.2.4井点降水施工

1、施工准备

1）施工机具

（1）滤管：

Φ48mm，壁厚3.0mm无缝钢管或镀锌管，长2.0m左右，一端用厚为4.0mm钢板焊死，在此端1.4m长范围内，在管壁上钻中15mm的小圆孔，孔距为25mm，外包两层滤网，滤网采用编织布，外再包一层网眼较大的尼龙丝网，每隔50～60mm用lO号铅丝绑扎一道，滤管另一端与井点管进行联结。

（2）井点管：

Φ48mm，壁厚为3.0mm无缝钢管或镀锌管。

（3）连接管：

透明管或胶皮管与井点管和总管连接，采用聚乙烯密封胶带绑扎以防漏气。

（4）总管：

Φ89mm钢管，壁厚为4mm，用法兰盘加橡胶垫圈连接，防止漏气、漏水。

（5）抽水设备：

根据设计配备离心泵、真空泵或射流泵，以及机组配件和水箱。

（6）水枪：

Φ50×5mm无缝钢管，下端焊接一个Φ16mm的枪头喷嘴，上端弯成大约直角，且伸出冲击管外，与高压胶管连接。

（7）蛇形高压胶管：

压力应达到1.50MPa以上。

（8）高压水泵：

100TSW一7高压离心泵，配备一个压力表，作下井管之用。

2）材料

粗砂与豆石，不得采用中砂，严禁使用细砂，以防堵塞滤管网眼。

3）技术准备

（1）详细查阅工程地质勘察报告，了解工程地质情况，分析降水过程中可能出现的技术问题和采取的对策。

（2）凿孔设备与抽水设备检查。

2、井点安装

1）轻型井点施工工艺流程：

井点沟槽→敷设集水总管→冲孔→陈设井点管→填砂滤料→将井点管与集水总管连接→试抽水→正常运行

轻型井点冲水管冲孔法示意图

2）井点管埋设

（1）井点设在基面（标高-3.0m）上，管底标高-7.0m，集水总管标高-2.5m左右。

（2）根据建设单位提供测量控制点，测量放线确定井点位置，然后在井位先挖一个小沟槽，深大约500mm，以便于冲击孔时集水，埋管时灌砂。

（3）用人工将简易井架移到井点位置，将套管水枪对准井点位置，启动高压水泵，水压控制在O.4～0.8MPa，在水枪高压水射流冲击下套管开始下沉，并不断地升降套管与水枪。

一般含砂的粘土，按过去经验，套管落距在1000mm之内，在射水与套管冲切作用下，大约在10～15min时间之内，井点管可下沉lOm左右，若遇到较厚的纯粘土时，沉管时间要延长，此时可采取增加高压水泵的压力，以达到加速沉管的速度。

冲击孔的成孔直径应达到300～350mm，保证管壁与井点管之间有一定间隙，以便于填充砂石，冲孔深度应比滤管设计安置深度低500mm以上，以防止冲击套管提升拔出时部分土塌落，并使滤管底部存有足够的砂石。

凿孔冲击管上下移动时应保持垂直，这样才能使井点降水井壁保持垂直，若在凿孔时遇到较大的石块和砖块，会出现倾斜现象，此时成孔的直径也应尽量保持上下一致