深基坑开挖支护及降水方案

邹平县魏桥镇污水处理设施配套管网工程二标段工程深基坑施工支护及深井降水施工方案专项方案编制：年月日审核：年月日审定：年月日批准：年月日编制单位：邹平泰兴工程施工有限公司目录一、工程概况二、施工准备三、施工安排及方法总说明四、土方边坡计算书五、深基坑开挖及支护施工方案六、深井降水施工方案七、现场安全管理、文明施工与冬季施工措施八、深基坑工程质量安全事故应急预案。九、深井平面布置图附件：地质勘察报告一、工程概况本工程为邹平县魏桥镇污水管网工程，局部污水管道埋深在5～7m范围内（创业七路及齐东六路），管径为DN800，DN1000。管径采用承插式钢筋混凝土管。拟建管道沿线主要为门头房前砼地面、村庄、绿化带、树苗等且河网交错。地势平坦，稍有起伏。周边无高大建筑物，管道一侧为公路，但距离较远，对沟槽边荷载影响较小。依据地质勘察报告（后附），情况自上而下为：①层为（人工填土）杂填土，层底标高10.97~14.62m，层底埋深0.4~4.0m；②层为粉状土，层底标高13.3~13.72m，层底埋深1.3~1.7m；③层为粉质粘土,层底标高11.4~12.72m，层底埋深2.4~3.7m；④层为粉土,层底标高8.45~9.35,层底埋深5.7~6.6m;⑤层为粉质粘土,层底标高7.67~8.45m,层底埋深6.6~7.3m。本工程挖深超过5m所处地质结构在④~⑤层之间二、施工准备由于路线较长，工期较紧，需要做好充足的施工准备。2.1、施工队伍进场后，必须先进行场地的整理，及时进行测量放样，准确放出管道布置的轴线和沟槽开挖的边线。2.2、机械设备与材料抓紧落实进场，所需的材料设备必须准备齐全，要满足规范设计要求。2.3、落实管道供应厂家，进行认真考查和认可，选定供应厂商，在保证质量的前提下，要求其具备足够的日生产能力，保证供应，满足施工进度要求。2.4、管道施工前进行认真的技术质量安全交底，分工明确，责任到人。三、施工安排及方法总说明本工程采用分段施工，先降水后挖土，打井、降水、挖土、管道施工流水作业，节约工期。对于埋深超过5m的污水管道的施工，采用两次开挖，两次放坡成槽的挖土方法，先考虑将表土（杂填土及粉土）挖除一层（3.0m左右），堆土至槽口0.8m以外,有效降低沟槽深度，然后进行深井降水，二次放坡开挖沟槽，沟槽弃土先堆放在预留的工作平台，然后由另一台挖掘机倒土堆放至原地面，因施工现场在公路旁边，多余土方不能侵占公路，需外运至集中弃土点（运距至少3km），待回填时再运回。沟槽开挖如下图所示：四、土方边坡计算书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。参数信息:条分方法：瑞典条分法；条分块数：14；考虑地下水位影响；基坑外侧水位到坑顶的距离(m)：3.000；基坑内侧水位到坑顶的距离(m)：7.500；放坡参数：序号放坡高度(m)放坡宽度(m)平台宽度(m)条分块数13.001.502.500.0024.503.381.000.00土层参数：土名称土厚度(m)坑壁土的重度γ(kN/m3)坑壁土的内摩擦角φ(°)杂填土1.3018.0020.00粉状土0.4018.1017.60粉质粘土2.7018.1015.20粉土2.9018.1020.60粉质粘土1.8518.5016.10内聚力C(kPa)饱容重(kN/m3)10.0022.009.1022.1020.4022.107.922.1019.922.504.1、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=1.3的要求。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=1.3的要求。4.2、计算公式:式子中：Fs--土坡稳定安全系数；c--土层的粘聚力；li--第i条土条的圆弧长度；γ--土层的计算重度；θi--第i条土到滑动圆弧圆心与竖直方向的夹角；φ--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；h1i――第i条土水位以上的高度；h2i――第i条土水位以下的高度；γ'――第i条土的平均重度的浮重度；q――第i条土条土上的均布荷载；其中，根据几何关系，求得hi为：式子中：r--土坡滑动圆弧的半径；l0--坡角距圆心垂线与坡角地坪线交点长度；α---土坡与水平面的夹角；h1i的计算公式当h1i≥hi时，取h1i=hi；当h1i≤0时，取h1i=0；h2i的计算公式：h2i=hi-h1i；hw――土坡外地下水位深度；li的几何关系为：4.3、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Fs：----------------------------------------------------------------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2.37631.9971.4043.1083.410示意图如下：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2步1.51740.9662.6698.7159.115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Fs=2.3761.30满足要求![标高-3.000m]第2步开挖内部整体稳定性安全系数Fs=1.5171.30满足要求![标高-7.5000m]五、深基坑开挖支护施工方案5.1、污水管道施工工艺流程测量放线→第一次土方开挖→布置井点降水→沟槽二次开挖→局部土层不稳定部位支设挡土版或土钉支护→管道基础施工→铺设管道→污水井施工→闭水试验→管道坞膀→沟槽回填5.2、测量放线根据设计施工图，测设管道中心线和污水井中心位置，设立中心桩。管道中心线和井中心位置经监理复核后方可在施工中使用。根据施工管道直径大小，按规定的沟槽宽度测放出边线，开挖前用石灰划线来控制，对于井位置的确定通过在沟槽外两侧设置控制桩来进行控制，并记录两桩至井中心的距离，以备校核。5.3、第一次土方开挖按照测量放出的开挖线，进行第一次开挖，将表层1.5～3.0m厚的杂填土及粉土层开挖，上口宽度按照管径的大小和下一层放坡宽度来确定，一般为13m左右，按照《给排水管道工程施工及验收规范》(GB50268-2008)确定开挖边坡坡度为1：0.5，这样可以有效降低沟槽的深度，挖出的土离槽口0.8m以上，堆土高度宜小于1.5m，或者尽量远离堆放，以减小土压力对沟槽的影响。5.4、土方二次放坡开挖在第一次土方开挖的梯形沟槽两侧留置不小于2.5m宽工作平台，然后二次放坡，沟槽深度（第一次开挖底面至沟槽底部）大于2m小于5m,坡度按照地质勘察报告及《给排水管道工程施工及验收规范》(GB50268-2008)采用1：0.75坡度放坡；因施工现场工作面有限及工艺的特殊性，需两台挖掘机同时施工，一台挖土，一台倒土。5.5其他工艺说明对于不能按规定留取工作面，放坡坡度达不到设计和规范要求的线段，为了防止在基坑开挖工作期间，基坑周边发生滑坡及坍塌事故，需采用在边坡上设置单排土钉锚杆支护的施工方案。对于局部开挖放坡后土层土质不稳定的，需加设挡土板支护（坡度不小于1：0.5）。5.5.1土钉支护施工概况邹平县魏桥镇污水管网一期工程管网深基坑施工采用大口径深井降水，水位降至管线以下2米，土方开挖按二次放坡施工方案组织实施，对于不能按规定留取工作面的线段需采取土钉支护施工方案。土钉支护设置单排土钉锚杆支护设计方案，土钉直径25mm，深度5m、水平间距2m，锚固体直径不小于10cm，注浆压力0.5～0.7MPa。土钉支护施工范围内的土体主要为杂填土、粉砂土，水位在地面下1m左右。施工时先在基坑周边钻孔，孔内放锚杆并注入水泥浆，土钉外露部分不少于150mm，使土体、土钉锚杆及喷浆护坡钢筋网带结合，并做好喷浆护坡喷浆厚度40mm。5.5.2工艺流程及施工方法施工应根据土方开挖情况进行。开挖一段，支护一段，施工前制定监测点，施工期间应连续观测，直至施工完毕。5.5.2.1、工艺流程土方开挖→成孔→安装土钉锚杆→注浆→土钉与外喷浆护坡钢筋连接→喷射护坡混凝土→土钉端头砂浆抹平。5.5.2.2、主要技术参数(1)锚固体孔径100mm，孔内注浆压力0.5～0.7MPa。(2)钻孔深度5m，倾角15°，孔位水平间距2m。(3)土钉锚杆：HRB335级热轧带肋钢筋，直径Φ25。(4)土钉布置形式：直线形。5.5.2.3、施工方法(1)沟槽土方开挖之后人工修整，根据实际情况，分段支护施工。(2)锚固体定位成孔：按设计孔深、倾角和间距人工水冲成孔，然后放入土钉。(3)注浆：按1:1的水灰比配比制浆，注浆采用底部注浆法，注浆管应插入距孔底250～500mm处，随浆液的注入缓慢匀速拔出，为保证注浆饱满，孔口宜设止浆塞或止浆袋。(4)将土钉与喷浆护坡钢筋网焊接牢固，并喷射边坡护浆。(5)后续处理：对土钉锚杆位置做好记录并进行保护。5.5.3施工中应注意的问题5.5.3.1、成孔时遇砾石、砖块、管网或地下构筑物时，孔位及其下倾角可以适当调整，如遇到砾石层可改用钢管做锚杆。5.5.3.2、支护施工完毕，应及时进行后序管网施工，同时做好有序排水，防止水浸渗入导墙底下。5.5.4挡土板的支护对于局部因工作面等原因不能满足放坡要求且不适宜采用土钉支护的部位（需要支护的位置以施工现场的实际情况而定，影响因素包括土质，工作面，周边环境等，方案仅能说明做法）。支护方法示意图如下：5.6对周边建筑物的影响观测开挖施工时，应对沟槽两遍的高大建筑物及构筑物（特别是挖深超过5m的位置）进行定时定点定人的实时观测，包括沉降及位移等并每天做好观测记录，一旦发现异常状况立马报告，做出应对响应，采取有效措施排除风险隐患。六、深井降水施工方案6.1降水工程概况本工程因局部沟槽必须降水后方能进行下一步施工。参考现场实际情况，所需降水段总长度约2075m，根据设计高程分析，决定分两次施工，第一次施工包括创业七路桩号k1+860至桩号k2+680，布置深井33口。齐东六路桩号k0+000至桩号k0+700，布置深井28口。第二次施工包括齐东六路桩号k0+700至桩号k1+255。布置深井22口。6.2地质水位情况依据地质勘察报告，本工程需降水段土质处于④层粉土层，经降水后土质稍湿，状态良好，可用作地基持力层；根据地质勘察报告，得知地下稳定水位埋深约5m，年变化幅度为1.5~2.0m。依据施工现场挖掘测量的实际水位上平约在原地面下3.6m处，并且地下水流量较大，补给来源主要为河道及大气补水，流水方向大致为东南方向。6.3降水方案的设计及施工6.3.1.方案的选择根据本工程地质条件及地下水埋藏条件并结合大开挖施工形式，建议采用大口径深井降水措施。大开挖明排降水困难大，无法将地下水排尽，造成带水作业，不能保证施工质量；同时大开挖明排易造成塌方，增加开挖基槽的宽度，增加成本，同时存在安全隐患，造成危险的不确定因素，所以否定大开挖明排的施工方案。而深井降水降的是地下水，只有地下水下降，基坑才能干作业以保证质量。目前局部路段地下水静止水位在原地面下3.6m，槽底位于自然地面下深约达到6m，地下水至少应降至原地面下7.0m，降深达3.4m。开始降水时，所有水泵需连续24小时不间断工作，方能满足施工要求，保证干作业，确保工程质量。根据现场实际情况，为保证降水效果的可靠性，确保结构干槽施工，使地下水位降至基底下1m以下，以便在无水