基坑开挖及支护安全专项施工方案最终文档格式.docx
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三、工程概况
1、工程概况
根据XX河治理工程一标建造合同文件,本工程基坑开挖及支护区域为河道轴线桩号122~1733段及截污工程的大部分区域,该区域河道防护距现有构筑物距离较近或开挖深度较大。
基坑开挖及支护平面图见图3-1。
(1)基坑支护形式
主要支护形式,详见表3-1。
表3-1基坑支护形式汇总表
序号
区域桩号
长度(m)
支护形式
代表桩号
1
70
旋喷桩+锚杆支护
2
48
3
57
旋喷桩+放坡
4
103
旋喷桩+土钉支护
5
83
6
50
7
626
放坡+旋喷桩+土钉支护
(2)典型断面
基坑支护典型断面,详见代表桩号断面图。
114+322~14+392段,代表桩号14+353断面图。
214+392~14+440段,代表桩号14+413断面图。
314+440~14+497段,代表桩号14+453断面图。
414+497~14+600段,代表桩号14+552断面图。
514+600~14+683段,代表桩号14+683断面图。
614+683~14+733段,代表桩号14+733断面图。
2、工程地质与水文地质条件
(1)工程地质情况
本工程区属低山丘陵,地势东北高,西南低。
拟整治河段迂回曲折,河曲发育,河床浅窄,坡降平缓,两岸以冲积阶地、漫滩、河曲等地貌为主。
工程区内主要地层自上而下分别为:
第四系人工填土层(Q4s)、第四系冲洪积层(Q4al+pl)、第四系残积土层(Q4el),石炭系测水组上段(C1dcb),各层分布及特征如下:
①人工填筑土(Q4s),土质以素填土为主,局部为杂填土,主要成份为砾质粘性土、含碎石粉质粘土,局部为回填块石,坚硬。
该层呈松散~稍密状,为强~中等透水。
层厚为0.3m~11.2m,平均厚度3.12m,整个工程区内除河床外均有分布。
其中ZK19-ZK29号孔段,ZK38-ZK54号孔段,人工填土较厚,大部分为回填块石,块石为花岗岩,坚硬。
人工填土层最厚为ZK23号孔,厚度为11.2m。
②第四系冲洪积层(Q4al+pl)
②-1-1粉土层:
褐黄色,松散,饱和。
粉土主要分布在ZK4-ZK9,ZK104-ZK113之间,其他地方也有零星分布,呈透镜体状,不连续。
层厚为0.5m~4.8m,平均厚度1.83m。
②-1-2淤泥质土(淤泥夹砂)零星分布,仅6个孔有揭露,该层呈透镜体,软塑-可塑,饱和,层厚为0.3m~0.8m,平均厚度0.53m。
②-2粉质粘土层:
土质较均匀,局部含砂,刀切面较光滑,干强度、韧性中等。
层厚为0.6m~4.2m,平均厚度1.91m,该层呈透镜体分布,不连续。
主要分布在ZK16-ZK22、ZK1-ZK3之间,其他地方也有零星分布。
②-3粉砂、细砂、粗砂、粘土质砂:
黄褐-灰白色,松散,饱和,主要分布在ZK3-ZK19、ZK33-ZK40、ZK55-ZK61之间,层厚为0.5m~7.1m,平均厚度1.74m,该层呈透镜体分布,不连续,其他地方零星分布。
②-4砂卵砾石层:
主要为砾砂、卵石、漂石。
褐黄色,松散-稍密,饱和,漂石主要分布在上游段及河漫滩,磨圆状,坚硬,该层层厚为0.4m~6.9m,平均厚度3.08m,该层分布广泛,整个工程区内大都有分布。
③残积土层(Q4el):
包括砂质粘性土和砾质粘性土。
褐黄色,可塑,湿,由下部基岩泥质粉砂岩、千枚岩风化残积而成,层厚为0.6m~9.4m,平均厚度3.08m,主要分布在ZK2-ZK10,ZK47-ZK56,ZK86-ZK113孔段,分布不连续。
④石炭系测水组上段((C1dcb):
岩性包括砂岩、粉砂岩、变质砂岩、千枚岩,整个区域均有分布。
④-1全风化:
位于冲洪积层底部,原岩已风化成土状,以粉质粘土、砂质粘性土、砾质粘性土为主,局部地段夹有细小岩块及强风化夹层。
多呈灰~灰黄、灰白、黄褐等色,稍湿,可塑~硬塑。
④-2强风化:
紫红、黄褐、青灰色等,裂隙较发育,岩芯极破碎,石夹土状或碎块状,岩块被铁锰质浸染变色,钻孔多见全风化土状夹层。
④-3弱风化:
深灰色,岩芯呈块状,裂隙发育,岩体破碎,硅质胶结,局部见白色方解石细脉,坚硬,锤击声脆。
该段场地工程地质条件详见附图:
①ZK11号钻孔柱状图、②ZK12号钻孔柱状图、③ZK14号钻孔柱状图、④ZK15号钻孔柱状图、⑤ZK16号钻孔柱状图、⑥ZK55号钻孔柱状图。
(2)水文地质情况
本工程区地下水丰富,地下水类型主要为第四系松散土层孔隙潜水和基岩裂隙水。
上部为第四系填土层、冲洪积土层,下部残积土层,主要含水层为第四系冲洪积粘土质砂层和砂卵(砾)石层及下部的基岩强~弱风化层。
地下水补给主要为大气降水;
根据土工实验成果,冲积层的②-2粘土、粉质粘土,渗透系数K=2.21×
10-6cm/s,为微透水层;
②-4层的含泥质细砂和砂卵(砾)石层为中等~强透水层,渗透系数一般为10-2~10-4cm/s,③残积土层的渗透系数K=6.26×
10-6cm/s,为微透水层,以上各层水量均不丰富;
根据钻孔所得的资料,在勘探期间,地下水位埋深为2.6~6.5m。
四、施工准备
1、技术准备:
熟悉、审查施工图纸和施工方案。
2、施工现场准备工作:
地上、地下、周边各种管线及障碍物的勘测定位施工现场的平整;
临时道路、临时供水、供电等管线的敷设;
临时设施的搭设;
现场照明设备的安装。
3、劳动组织准备:
组织劳动力进场,做好施工人员入场教育等工作。
4、材料、机械准备:
根据相关的设计图纸和施工预算,编制详细的材料、机械设备需要量计划;
组织材料和机械设备按计划进场。
5、施工场外协调:
对外协调交通、环卫、市容的关系,作好扰民、民扰处理的前期准备工作。
五、施工方法
(一)旋喷桩
1、施工技术参数
(1)施工技术参数要求:
根据旋喷桩施工规范及设计要求,确定施工技术参数为:
采用二重管法,桩径800mm,气压0.7MPa,流量为0.8~1.2m3/min;
灌浆压力≥20MPa,流量为70~100L/min;
转速10~20rpm,提升速度不大于0.1m/min。
灌浆材料采用P.O.42.5普通硅酸盐水泥,水灰比取1.0,桩体水泥用量不少于400kg/m;
要求旋喷桩渗透系数满足10-6cm/s,桩底超过砂层进入粘性土等相对不透水层不少于1m。
(2)根据旋喷桩试验桩试验结果,确定施工技术参数为(见“两重管法”施工参数表、5-1)。
表5-1“两重管法”施工参数表
项目
单位
参数值
备注
压缩
空气
气压
MPa
0.7
气量
m3/min
0.8~1.2
水泥浆
压力
20~32
浆量
l/min
70~100
转速
rpm
10~20
提升速度
cm/min
8~10
水灰比
1:
P.O.42.5普通硅酸盐水泥
水泥用量
kg/m
400-500
2、主要工程量
表5-2主要工程量表
序号
工程部位
桩顶高程
桩底高程
根数(根)
单根长度(m)
总长度(m)
5.300
-0.700
118
6.00
708.00
4.580
-0.420
171
5.00
855.00
41
205.00
5.940
0.940
179
895.00
6.080
0.080
134
804.00
5.760
0.760
85
425.00
合计
728
3892.00
3、主要机械设备
表5-3主要施工机械设备表
名称
型号
数量
备注
工程地质钻机
MG-50A型
1台
高台喷车
GS500-4型
空气压缩机
W1.05/12.5
注浆泵
GZB-40C
4、旋喷桩施工工艺流程,见图5-1。
图5-1 旋喷桩工艺流程图
5、施工方法
按试验桩总结的最佳技术参数进行旋喷桩的施工,施工时,为确保旋喷桩接头效果,宜采用跳打法分两序施工,先施工第Ⅰ桩,再施工第Ⅱ桩,见旋喷桩施工方法示意图5-1。
图5-2 旋喷桩施工方法示意图
(1)施工准备
①场地平整:
正式进场施工前,进行管线调查后,清除施工场地地面以下2米以内的障碍物,不能清除的做好保护措施,然后整平、夯实;
同时合理布置施工机械、输送管路和电力线路位置,确保施工场地的“三通一平”。
②桩位放样
施工前用全站仪测定旋喷桩施工的控制点,埋石标记,经过复测验线合格后,用钢尺和测线实地布设桩位,并用竹签钉紧,一桩一签,保证桩孔中心移位偏差小于50mm。
③修建排污和灰浆拌制系统
旋喷桩施工过程中将会产生10~20%的返浆量,将废浆液引入沉淀池中,沉淀后的清水根据场地条件可进行无公害排放。
沉淀的泥土则在开挖基坑时一并运走。
沉淀和排污统一纳入全场污水处理系统。
④灰浆拌制系统主要设置在水泥附近,便于作业,主要由灰浆拌制设备、灰浆储存设备、灰浆输送设备组成。
(2)钻机就位
钻机安放在设计孔位上,使钻头对准孔位中心,纵横向偏差不得大于50mm。
为保证钻孔达到合同要求的垂直度偏差1.5%以内,钻机就位后,必须做水平校正,使钻杆轴线垂直对准孔位,并固定好桩机以保证钻机平整、稳固。
(3)造孔
在建立泥浆循环系统后进行钻孔。
钻进过程中根据地层情况要适当调整泥浆的稠度。
钻进速度要先慢后快,以保证成孔中心偏移小于50mm,孔斜率小于1.5%。
在钻进过程中要及时做好钻进记录,内容包括孔位、孔口高程、开钻时间、钻进速度、累计钻进深度,地质情况的描述等参数以备喷射时查验参考。
(4)下注浆管
成孔合格后即可下入注浆管到预定深度。
在下管之前,必须进行地面试喷,检验喷射装置及气、浆发生装置是否正常。
经现场质检人员检查认可后方可进行高喷灌浆施工,喷射过程中如遇特殊情况,如浆压过高或喷嘴堵塞等,应将喷射管提出地面进行处理,处理好后再进行施工。
(5)喷射注浆作业
①将注浆管下到预定深度后,检验喷射方向、摆动角度,进行底下试喷,一切正常后即可自下而上进行喷射作业,喷射管每隔0.5m标识尺度。
高压旋喷桩水灰比一般在1:
1~1.5:
1之间,根据设计要求,本工程高压旋喷桩水灰比采用1:
1。
施工过程中,必须时刻注意检查浆液初凝时间、提升速度、旋摆速度等参数,并随时做好记录,如遇故障及时排除。
喷浆量可按以下公式计算:
式中:
H1为喷射长度m,
V为提升速度m/min,
q为单位时间内喷射量L/min,
β为损失系数。
②喷射过程中,值班技术人员应随时检查各环节的运行情况,并根据具体情况采取下列措施:
1)接、卸换管要快,防止塌孔和堵嘴;
2)喷射因故障中断,应酌情处理:
a、因机械故障,要尽力缩短中断时间,及早恢复灌浆;
b、如中断时间超过1小时,要采取补救措施;
c、恢复喷射时,喷射管要多下0.3m,保证凝结体的连续性。
③喷射结束后,随即在喷射孔内进行静压充填灌浆,直到浆面不再下沉为止,保证高喷防渗墙固结后墙顶标高,回灌浆液一般采用邻孔高喷冒浆静压充填。
(6)冲洗器具
喷射作业完成后,应把注浆管等机具设备冲洗干净,管内机内不得残存水泥浆。
通常把浆液换成水,在地面上喷射,以便把泥浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排除。
每一孔的高压喷射注浆完成后,应及时清洗灌浆泵和输浆管路,防止清洗不及时不彻底浆液在输浆管路中沉淀结块,堵塞输浆管路和喷嘴,影响下一孔的施工。
(7)移动机具
将钻机等机具移到新孔位上。
(8)废浆处理
施工过程中注意现场的浆液存放,避免浆液四溢,做到工完场清。
4、特殊情况的处理
根据旋喷桩施工工艺特点及场区内工程地质情况,为保证旋喷桩施工质量,针对施工中可能出现的问题进行分析并提出预防措施及处理方法。
(1)固结体强度不均匀、缩颈
①产生原因
1)喷射方法与机具没有根据地质条件进行选择。
2)喷浆设备出现故障中断施工。
3)拔管速度、旋转速度及注浆量适配不当,造成桩身直径大小不均匀,浆液有多有少。
4)喷射的浆液与切削的土粒强制搅拌不均匀,不充分。
5)穿过较硬的粘性土,产生颈缩。
2预防措施及处理方法
1)根据设计要求和地质条件,选用不同的喷浆方法和机具。
2)喷浆前,先进行压浆压气试验,一切正常后方可配浆,准备喷射,保证连续进行.配浆时必须用筛过滤。
3)根据固结体的形状及桩身匀质性,调整喷嘴的旋转速度、提升速度、喷射压力和喷浆量。
4)对易出现缩颈部位及底部不易检查处进行定位旋转喷射(不提升)或复喷的扩大桩径办法。
5)控制浆液的水灰比及稠度。
6)严格要求喷嘴的加工精度、位置、形状、直径等,保证喷浆效果。
(2)压力上不去
1)安全阀和管路安接头处密封圈不严而有泄漏现象。
2)泵阀损坏,油管破裂漏油。
3)安全阀的安全压力过低,或吸浆管内留有空气或密封圈泄漏。
4)塞油泵调压过低。
②预防措施及处理方法:
应停机检查,经检查后压力自然上升,并以清水进行调压试验,以达到所要求的压力为止。
(3)压力骤然上升
1)喷嘴堵塞。
2)高压管路清洗不净,浆液沉淀或其他杂物堵塞管路。
3)泵体或出浆管路有堵塞。
②预防措施及处理方法
1)应停机检查,首先卸压,如喷嘴堵塞将钻杆提升,用铜疏通。
2)其他情况堵塞应松开接头进行疏动,待堵塞消失后再进行旋喷。
(4)钻孔沉管困难偏斜、冒浆
1)遇有地下埋设物,地面不平不实,钻杆倾斜度超标。
2)注浆量与实际需要量相差较多。
3)地层中有较大空隙不冒浆或冒浆量过大则是因为有效喷射范围与注浆量不相适应,注浆量大大超过旋喷固结所需的浆液所致。
1)放桩位点时应钎探,遇有地下埋设物应清除或移动桩钻孔点。
2)喷射注浆前应先平整场地,钻杆应垂直倾斜度探制在0.3%以内。
3)利用侧口式喷头,减小出浆口孔径并提高喷射能力,使浆液量与实际需要量相当,减少冒浆。
4)控制水泥浆液配合比。
5)针对冒浆的现象则采取在浆液中参加适量的速凝剂,缩短固结时间,使浆液在一定土层范围内凝固,还可在空隙地段增大注浆量,填满空隙后再继续旋喷。
6)针对冒浆量过大的现象则采取提高喷射压力、适当缩小喷嘴孔径、加快提升和旋转速度。
(5)固结体顶部下凹
在水泥浆液与土搅拌混合后,由于浆液的析水特性,会产生一定的收缩作用,因而造成在固结体顶部出现凹穴。
其深度随土质浆液的析水性、固结体的直径和长度等因素的不同而异。
旋喷长度比设计长0.3~1.0米,或在旋喷桩施工完毕,将固结体顶部凿去部分,在凹穴部位用混凝土填满或直接在旋喷孔中再次注入浆液,或在旋喷注浆完成后,在固体的顶部0.5~1.0m范围内再钻进0.5~1.0m,在原位提杆再注浆复喷一次加强。
5、质量保证措施
(1)旋喷施工前,将钻架安放平稳牢固,定位准确,喷射管倾斜度不大于1.5%,桩心偏差不大于5cm。
(2)旋喷过程中,冒浆量小于注浆量的20%为正常现象,若超过20%或完全不冒浆时,应查明原因,调整旋喷参数或改变喷嘴直径。
(3)钻杆旋转和提升必须连续不中断,拆卸接长钻杆或继续旋喷时要保持钻杆有10~20cm的搭接长度,以免出现断桩。
(4)在旋喷过程中,如因机械故障中断旋喷时,应重新钻至桩底设计标高并重新旋喷。
(5)制作浆液时,水灰比要按设计进行,严格控制,不得随意改变。
在旋喷过程中,应防止泥浆沉淀、浓度降低。
不得使用受潮或过期水泥。
浆液搅拌完毕后送至吸浆桶时,应有滤网进行过滤,过滤筛孔以小于喷嘴直径1/2为宜。
(6)在旋喷过程中,若遇到孤石或大的漂石,桩位可适当调整(根据受力情况,必要时加桩),避免畸形桩和断桩。
(7)运抵工地的袋装水泥每200t为一批,当不足200t时,也按1批计。
对同厂家、同批号、同品种、同强度等级、同出厂日期的水泥进行进行有见证送检。
当水泥出厂日期逾3个月时,应进行复验。
贮存水泥的仓库应设在地势较高处,周围应设排水沟。
袋装水泥在装卸、搬移过程中不得抛掷。
水泥应按品种、强度等级分批堆垛,堆垛高度不宜大于1.5m。
堆垛应架离地面0.2m以上,并距离四周墙壁0.2~0.3m,或留一通道。
先到的水泥先用。
水泥不宜露天堆放,临时露天堆放时应上盖下垫。
(8)旋喷施工过程中按规定作好记录。
(二)锚杆施工
本工程锚杆采用25mm钢筋制作,长度为4~6m,横纵向间距为1.2mX1.2m和1.5mX1.2m两种形式。
锚杆施工的工艺流程详见图5-3。
图5-3锚杆施工工艺流程图
1、土方开挖
(1)基坑开挖从上至下依次进行,基坑的开挖深度应严格按设计图中给出的标高进行,严禁超挖。
(2)基坑开挖应注意基坑纵向的边坡稳定,应采取分层开挖方式进行,锚杆(土钉)支护最大开挖深度为当层锚杆(土钉)钉头高程面以下0.5m,放坡开挖段每层开挖厚度不超过3m。
(3)为确保基坑的稳定性,本工程特别强调跳槽开挖的重要性,分段长度不宜超过25m,此原则施工中必须坚持。
(4)本工程沿巡逻路均布设较多的管线,基坑开挖前,必须复核管线的具体位置;
基坑开挖过程中,采取有效措施防止支护结构造成管道设施的破坏。
(5)在距基坑5m范围内的堆载不得超过15kPa,5m至基坑开挖深度1倍的水平距离内堆载及动载不得超过25kPa,基坑周边严禁超载。
(6)开挖时,离基坑周边200mm内的土体由人工清理修坡。
2、钻进成孔
(1)平台施工完成后,按锚杆的倾斜角度安装好YL-3C型锚杆钻机,安装前应检修、调试正常后进行试机。
(2)孔径采用Φ150mm,孔深不得小于设计值,钻孔倾角、方位角应符合设计要求,孔斜误差和钻孔超径应满足规范要求。
如遇砂砾层,钻孔采用套管护壁跟进,一次将钻孔钻至设计长度。
钻孔过程中应进行分段测斜,及时纠偏,钻孔完毕进行一次全孔测斜。
3、锚杆制安
锚杆制作在钢筋加工场内进行,按图纸要求的长度与规格制作,制作完成后运至工地。
锚杆的安装由人工完成,在安装过程中如遇阻碍需收回锚杆,重新成孔,严禁强行插入。
锚杆与注浆管同时安装。
4、注浆
锚杆注浆采用M30注浆水泥砂浆水泥,采用P.O.42.5普通硅酸盐水泥,砂采用粒径小于2mm的中细河沙。
水泥砂浆水灰比为1:
0.5,注浆时注浆管距孔底300~500mm,注浆压力不小于2.0MPa。
5、挂网衬砌砼施工
(1)清理工作面
施工时以25m为一施工段。
按设计要求开挖工作面,修整边坡。
开挖完成后,用高压水泵将施工面冲洗干净,若局部发生塌方,则采用局部喷射水泥砂浆或立模浇筑砼的施工方法,但要保证衬砌施工厚度。
(2)挂网
挂网前按设计要求预先加工好,用钢钉或粗螺栓牢固地固定在受喷面,且应保证钢筋网没有剧烈的弯曲或折痕。
施工时保证两张钢筋网的保护层不低于20mm,两张钢筋网之间的搭接长度不低于150mm。
(3)喷混凝土
按P.O.42.5普硅水泥:
中砂:
5-20mm细石=1:
2:
2.5,水灰比=0.45:
1的重量配合比配制面层砼料,面层砼强度C25,厚100mm。
原材料的称量应按重量计,保证混合料配料准确;
拌和料投入使用时,须在喷头部位加水。
受喷面先洒水润湿,然后采用双罐式混凝土喷射机垂直喷射受喷面,按设计和规范要求喷射非收缩性混凝土浆。
喷射过程中,为保证混凝土的密实性,喷射距离控制在0.8~1.0m,工作风压则控制在0.12~0.14Mpa;
喷射时应分层作业,一般当掺有速凝剂时分层厚度为70~100mm,反之则为50~70mm,且每层的间隔时间控制在15~20min。
施工过程中应做好喷射记录,以备查验。
喷射施工完成后,且强度达到设计要求时,按设计要求间隔1.5m交错布置直径为50mm的排水孔,排水孔施工时打穿整个喷混凝土层。
喷混凝土在终凝2小时后人工连续洒水养护14天。
六、基坑支护工程管理组织及拟用的机械设备
1、管理组织架构及施工管理责任人员
本工程采取项目负责制,建立以项目经理为负责人组织体系。
项目经理全面负责本工程的施工质量安全进度文明施工及成本控制等方面的工作。
在项目经理领导下,设技术组、施工组、质管组、安全组、设备材料组、测量组及后勤组。
在整体目标下,各负其责,各司其职,共同实现优质定期完成工程施工。
施工管理组织架构见图6-1,施工管理责任人员及特殊作业人员见表6-1。
图6-1施工管理组织架构图
表6-1施工管理责任人