33层高层建筑电梯井深坑水下施工实际操作方案

1阆中市首批自然人合伙建房合作会华胥南苑工程B标段电梯井、集水坑深坑开挖施工技术措施重庆巨能建设（集团）有限公司阆中华胥南苑B标段项目经理部时间：2012年10月15编制人：梁利洲审核：刘伟2阆中市首批自然人合伙建房合作会华胥南苑工程B标段电梯井、集水坑深坑开挖施工技术措施一、工程概况：B标段为1#、2#楼、3#楼、4#楼、21#楼及标段范围内相应的地下室（地下室划分为轴线P和轴线N之间中线到轴线b与轴线23和轴线24之间中线到轴线1所围范围内所有工程）。5栋楼建筑面积约为72900㎡，本工程建筑工程等级为一级，防火设计的建筑分类为一类，耐火等级为一级。结构类型为剪力墙结构，基础形式为钢筋砼管桩+筏板基础，抗震设防烈度为6度，结构安全使用年限为50年。编制依据（一）招标文件本工程招标文件及所含图纸。（二）中国华西工程设计建设有限公司2011年5月阆中市华胥南苑住宅小区岩土工程勘察报告二、场地工程地质条件2.1场地交通位置、地形地貌2.1.1交通位置阆中是四川省省辖市，由南充市代管。位于四川东北部，嘉陵江中游，东枕巴山、西倚剑山、雄峙川北为蜀道南路的“咽喉之地”。自古为“川北重镇”。介于东经105°41′~106°24′，北纬31°22′~31°51′之间。东靠巴中市、仪陇县，南连南部县，西邻剑阁县，北接苍溪县。国道212线北经广元直达兰州，东连重庆，与省道302线交汇形成网络。拟建场地位于位于阆中市华胥路148号地块内，凌家坝村以西，马池坝以东，赵家祠以南。2.1.2地形地貌阆中市处于川中丘陵区向川北低山区过渡地带。全境东西北部高，中南3部低，呈堰尾槽状地势和多层次梯级地形，海拔328~888.8米。境内主要河流有嘉陵江，地貌上为构造剥蚀地形，区内沟谷发育，山梁纵横，锥状山，条形单薄山及浸蚀洼地等地貌景观常见。拟建场地地貌单元即属嘉陵江Ⅱ级阶地，现主要为耕地，场地内分布有3个小水塘，水塘一般深0.5~1.5m，勘察期间水塘均干枯无水，一般雨后即积水，在19、20号楼地段分布有民房，场地海拔高程（孔口高程）357.75~360.15m，场地地形平坦开阔，适于进行工程建设。2.2区域地质构造与地震本场地属嘉陵区Ⅱ级阶地地貌，地表分布第四系全新统人工堆积（Q4ml）之素填土，第四系全新统冲洪积（Q4al+pl）成因的粉质粘土、粉土、粉细砂及卵石等组成，下伏地层为侏罗系上统（J3P）砂、泥岩，基岩埋深约26.7m~29.0m。根据《建筑抗震设计规范》（GB50011—2010）附录A的规定，拟建场地地震动峰值加速度为0.05g，地震基本烈度为6度。总体而言，该区域地质构造稳定，未发现新构造活动行迹，无发震断裂构造，主要受外围地震波及的影响，区内晚近期构造活动微弱，地壳运动以大面积间歇性整体抬升为主，未见大的断裂构造，构造裂隙不发育，属相对稳定地块，宜于工程建设。2.3气象概况阆中市属亚热带气候，温暖潮湿，气象特征为“冬春干，夏伏旱，秋多雨”。多年平均气温17.1℃，干旱指数为0.84，最高气温为39℃，最低气温为4.1℃。2.4场地岩土构成拟建场地上覆地层为第四系全新统人工填土层（Q4ml）和第四系全新统冲洪积层（Q4al+pl）之粉质粘土、粉土、粉细砂及卵石层，下伏地层为侏罗系上统蓬莱镇组（J3P）砂、泥岩，现由新至老对各层岩土的构成和特征分述如下：（1）第四系全新统人工填土（Q4ml）4①素填土（Q4ml）：一般为黄褐色、浅灰褐色，稍湿，结构松散，主要由粉质粘土和粉土组成，上部含植物根系。该层在场地内地表连续分布，一般层厚0.5~1.2m。（2）四系全新统冲洪积层（Q4al+pl）②-1粉质粘土（硬塑）：黄褐、灰褐等色，硬塑状，下部渐变为可塑状，稍有光泽，无摇振反应，干强度高，韧性高，含铁锰质氧华物条斑及少量结核。该层在场区内连续分布于素填土以下，层厚2.5~4.0m，层底埋深3.6~4.8m。②-2粉质粘土（软塑）：褐黄色，以软塑状为主，上部多为可塑状。干强度不高，局部含粉土块体。在场内均匀公布于硬塑状粉质粘土以下，层厚0.8~2.8m，层底埋深4.8m~7.3m。③粉土：褐黄、灰黄色；稍湿；中密~密实；含少量铁、锰质结核；摇振反应中等；干强度低；韧性低。层底含少量粉砂，在场内连续分布于软塑状粉质粘土以下，层厚2.5~5.1m，层底埋深7.8~10.3m。④粉细砂：青灰色；松散；饱和。矿物成分以长石和石英以及角闪石矿物颗粒为主，云母次之，含少量砾石粉粒，局部偶见中砂。连续分布于卵石层顶板，层厚为1.5~5.4m，层底埋深10.7~14.8m。⑤卵石：灰褐色、灰色、饱和，松散~中密，卵石成分主要为岩浆岩、变质岩，卵石粒径多为2~10cm，部分卵石粒径可达20cm以上，卵石磨圆度较好，多呈圆形、亚圆形，大多数卵石呈中等风化~微风化状。卵石骨架间被粉粒、砂、少量圆砾充填，卵石顶板附近卵石往往以砾石充填为主。根据卵石层密实程度的差异，可划分为松散卵石、稍密卵石、中密卵石3个亚层（在《工程地质剖面图》中分别以⑤-1、⑤-2、⑤-3予以标注）。松散卵石⑤-1：卵石含量50%~55%，粒径一般2~5cm，个别粒径大于10cm。稍密卵石⑤-2：卵石含量55%~60%，粒径一般4~7cm，个别粒径大于15cm。中密卵石⑤-3：卵石含量60%~70%，粒径一般5~10cm，部分粒径大于20cm，根据取芯钻孔鉴别及结全N120超重型动力触探原位测度，在该层中516.0~20.0m间不连续有厚度不大的胶结卵石分布，胶结卵石以孔隙式胶结为主，胶结程度不一，胶结度好的卵石N120超重型动力触探击数往往偏高。(3)侏罗系上统蓬莱镇组地层（J3p）⑥a.泥岩：紫红色，泥质结构，中厚层状构造，层理清晰，由泥质碎屑物及钙质和云母组成，质地软弱，属极软岩类，V类岩石。钻探揭露为强风化及中风化，强风化泥岩仅局部分布于卵石底板以下，厚度一般小于0.5m，岩芯破碎。中风化泥岩未揭穿，岩芯呈短柱状-柱状，获得率98%，较完整，风化裂隙一般发育。抗风化能力弱，失水易开裂。b.砂岩（中风化）：青灰色、灰白色为主，主要成分为长石、石英，次为云母，岩屑。细粒结构，厚层块状构造，孔隙式胶结，胶结物以泥质、钙质为主，少量铁质，质地较硬~硬，抗风化及抗冲刷能力一般。钻探揭露为中风化，仅其表层部分钻孔揭露有厚0.1~0.2m厚的强风化。中风化砂岩芯完整，呈柱状~长柱状，获得率79~100%，岩性较均匀，层位较稳定，斜层理和交错层理较发育。属软岩~较软岩Ⅳ~Ⅲ类岩石。蓬莱镇组为一套内陆河湖相沉积产物，岩性以泥岩和砂岩为主，呈互层状产出。根据钻探结果结合现场踏勘，泥岩为紫红色，厚度一般大于10m，砂岩以青灰色、灰白色为主，厚度一般为5.0~20.0m。2.5场地水文地质条件：2.5.1场地地下水类型和水文特征拟建场地在地貌单元上系嘉陵江Ⅱ级阶地，场地地下水类型主要为空隙潜水，次为基岩裂隙水。（1）孔隙型潜水：场地孔隙潜水主要埋藏于第四系砂卵石空隙中。受上游地下水补给，向下游排泄于嘉陵江。砂及卵石层为本场地的主要含水层，具强透水性，据区域水文地质资料显示，该场地含水层的平均渗透系数K值6约为20m/d，局部区域尤其是卵石底板附近渗透系数可能偏大。（2）基岩裂隙水埋藏于风化基岩裂隙中，其含水、透水性受岩性、裂隙发育程度、风化程度等条件影响，泥岩含水微弱、透水性差，为相对隔水层；裂隙发育的砂岩为相对含水透水层。基岩裂隙水受上覆松散堆积层中孔隙水补给，排泄于下游嘉陵江中。勘察期间为平水期，在钻孔中测得该场地地下水稳定水位埋深5.2~6.8m，相对标高为352.26~354.06m考虑，地下水位西高东低，地下水水位年变幅在1.50~2.50m之间。三、B标（1#、2#、3#、4#、21#）地质华胥南苑小区B标位于阆中市华胥路148#地块内，根据中国华西工程设计建设有限公司2011年5月阆中市华胥南苑住宅小区岩土工程勘察报告，工程地质剖面图4~14断面显示，粉质粘土层（Q4al+pl）与粉土层（Q4al+pl）交界面高程位于351.68~353.68之间，粉土层（Q4al+pl）与粉细沙层（Q4al+pl）交界面高程位于348.78~349.56之间，地下水位标高位于353.08~353.59之间。B标段1#、2#（3#、4#、21#）楼±0.000=360.95，地下(室)车库绝对高程355.10m，筏板厚1.8m。根据设计，电梯井（电梯集水坑）底较筏板底-2.05m，实际电梯井（电梯集水坑）底绝对高程：351.25m，电梯井（电梯集水坑）垫层土方顶面高程：351.10m，根据地质资料和实际开挖情况，地下水位较电梯井（电梯集水坑）要高出1.98m~2.49m。根据设计要求，在实际开挖中，只要挖土标高超过353.59m，地下水就会将在粉土层（Q4al+pl）呈泉涌状涌出。涌水量在0.05~0.3m3/s左右，并将粉细沙层（Q4al+pl）内粉沙一起涌出。很快将四周粉土层土质软塑状变为液状，形成新的垮塌面，这样，水位不断升高，开挖面就不断向周边垮塌，基坑下涌水不断将细沙从粉细沙层（Q4al+pl）涌出，使得电梯井（电梯集水坑）基坑无7法施工。电梯井（电梯集水坑）如采用井点降水施工，因涌水内沙太细，涌水量大，在抽降水的过程中，会将水和细沙一并抽出，在抽水点四周就会形成新的塌陷区域。四、电梯井（电梯集水坑）施工措施鉴于现场的实际情况，对电梯井（电梯集水坑）四周采用(间距800ф57*3.5热扎无缝钢管，梅花布置，长5米)打入注浆管，然后在注浆开挖范围首先浇注一层C30#,厚250mm的封压层混凝土（加早强剂），三天后，进行注浆作业。每根注浆管注浆（PO32.5纯水泥浆1:1）在8~12包左右，将电梯井（电梯集水坑）开挖边界内粘土层，粉土层，粉细沙层内的土质，通过水泥浆，固结在一起，形成一道土质与水泥浆混合的止水的幕墙。近似于隧道的管棚法，只是隧道处于水平面，我们的电梯井处于竖直面。适用于新建阆中B标段电梯井、集水坑流砂层深坑施工作业。施工原理简介管棚法或称伞拱法，是地下结构工程浅埋暗挖时的超强支护结构。其实质是在拟开挖的地下隧道或结构工程的衬砌拱圈隐埋弧线上，预先钻孔并安设惯性力矩较大的厚壁钢管，起临时超前支护作用，防止土层坍塌和地表下沉，以保证掘进与后续支护工艺安全运作。管棚超前支护法在软岩隧道施工中穿越破碎带、松散带、地面深坑开挖施工中越破软弱地层，涌水、涌砂层发挥了重要作用。由于预埋超前管棚做顶板及侧壁支撑．为后续的开挖奠定了坚实的基础。4.1注浆管的技术参数①热扎无缝钢管导管规格：外径ф57mm。②管距：矩向间距80cm；③倾角：外插角1°～3°为宜，可根据实际情况作调整；④注浆材料：M20水泥浆或水泥砂浆；⑤设置范围：电梯井（电梯集水井）的开挖范围内。8⑥长度：5.0米4.2注浆管的施工施工工艺流程及平面布置见图4.2.3安装及加工注浆管⑴钢管在专用的管床上加工好丝扣，导管四周钻设孔径10～16mm注浆孔(靠孔口1.5米的钢管不钻孔)，孔间距15～20cm，呈梅花型布置。管头焊成圆锥形，便于入孔。⑵钢管顶进采用人工直接锤击的方式。⑶接长钢管应满足受力要求，相邻钢管的接头应前后错开。同一横断面内的接头数不大于50%，相邻钢管接头至少错开1m。4.2.4浆⑴安装好有孔钢花管后即对孔内注浆，浆液由ZJ-400高速制浆机拌制。⑵注浆材料：注浆材料为M20水泥浆。⑶采用注浆机将水泥浆注入钢管内，初压0.5～1.0MPa，终压2MPa，持压15min后停止注浆。注浆量应满足设计要求，未达到压力要求，应调整浆液浓度继续注浆，确保钻孔周围土体与钢管周围孔隙充填饱满。注浆时先灌注“单”号孔，再灌注“双”号孔。4.3施工控制要点⑴人工锤击打入前，精确测定孔的平面位置、倾角、外插角，并对每个孔进行编号。⑵打孔外插角1°～3°以为宜，工点应根据实际情况作调整。一般控制在1°～1.5°。施工中应严格控制锤击入土高度及左右偏移量。⑶严格控制部孔平面位置，钢管不得和相邻的钢管相撞和立交。⑷经常量测孔的斜度，发现误