张家港管道基槽开挖专项施工方案.docx

张家港保税区渤海路工程

管
道
基
槽
开
挖
专
项
施
工
方
案
编制人员:
审核人员:
编制单位:张家港市市政工程有限公司
编制日期:2010年1月27日
目 录
一、工程概况
二、环境条件
三、地质条件
四、施工程序、方法及工艺要求
五、基槽开挖施工
六、基槽边坡方案
七、支护方案
八、位移监测
九、开挖断面图
十、应急措施
十一、施工监测
十二、基槽保护与安全措施
十三、基槽回填
十四、季节性施工措施

张家港保税区渤海路工程
管道基槽开挖专项施工方案
1、工程概况：
中机国际设计研究设计的保税区渤海路污水管道采用大开挖施工。开挖施工的管道基槽侧壁安全等级为三级，基槽坐落于粉砂层上。开挖最深深度为7米。
本方案编制依据及参考图纸：
中机国际设计研究设计的《张家港保税区渤海路施工图》
《建筑施工手册（第四版）》
《建筑地基基础设计规范》
《建筑基坑支护技术规程》
《基坑工程设计规程》
2、环境条件
该工程位于保税区内，场地地貌属于冲积平原区，地形平坦、开阔。地面绝对标高在2.1～2.4m之间。本场地地下水主要为潜水;主要赋存于上部灰色粉砂地层中,埋深在地表下0.4～1.56m左右，其主要受大气降水及地表水补给，地下水对混凝土结构均无腐蚀性.
3、地质条件
在基槽开挖深度及其影响深度范围内的土层分布自上而下的描述如下：
第一层：亚粘土，灰黄色，湿，软塑-可塑，干强度中等，韧性中等, 稍有光泽，无摇震反应，本层厚度：0.50-2.10m，平均1.00m,层底标高：0.55-2.50m，平均1.39m,层底埋深：0.80-2.50m，平均1.38m。该层土土质较均匀，工程特性一般。
第二层：细砂，灰色，饱和，松散-稍密，含云母、石英屑，级配差、分选性较好，摇震反应迅速，本层厚度：3.10-3.80m，平均1.86m,层底标高：-2.61-1.15m，平均-0.73 m,层底埋深：1.9-5.50m，平均3.5m。该层土土质较均匀，压缩性中等，工程特性一般。
基槽开挖深度及影响范围内各土层主要物理力学指标详见下表：
土层
序号
土名
天然重度（γ）
（KN/m3）
粘聚力
（C）KPa
内摩擦角（φ）度
含水量
ω%
压缩模量（ES0.1-0.2）Mpa
地基承载力（KPa）
1
亚粘土
18.5
37
12.6
25.3
6.45
100
2
细砂
18.6
6
33.6
30.8
12.8
70
4、施工程序、方法及工艺要求
4.1 测量控制
根据勘测单位提供的控制桩，采用全站仪放设基槽的中心控制线和开挖边线，同时在开挖坡顶做好各控制桩。
4.2降水方案
4.2.1基槽降水方案总体技术思路
场地内对基槽施工有影响的地下水为潜水，其静止水位标高为1.4～1.556m，埋深0.9～1.2m。
水位降深至垫层以下1m，即-5.25m处。
根据该场地地下水埋藏条件、基槽开挖深度以及场地附近地区已有的降水经验，拟采用管井井点降水方案降低地下水位，即在基槽边布设一定数量的管井，由管井统一将地下水抽出，达到阻截基槽外围地下水流入基槽的目的，从而满足基础施工对降水的要求,局部夹层水根据实际情况增设轻型井点封闭。
4.2.2降水设计计算（按完整井计算）：
1. 基槽等效半径r0
r0＝0.29(a+b)
式中：a为基槽长度，取100m；
b为基槽宽度，取25m（含每边井点到底板外皮距离）。
即：r0=36.25m，综合考虑r0取40m。
2. 影响半径R：
R=2S
式中：H为含水层厚，取30m ；
S为降深，取8m；
k为渗透系数，取2m/d。
则 R≈125m
3. 基槽涌水量Q
Q=
将以上参数代入上式得：Q≈1818m3/d
4. 管井单井出水量能力q：
q=
式中：'为过滤器淹没段长度，取12m；
d为过滤器外径，取400mm；
γ'为经验系数，
综合考虑，q取500 m3/d
5. 确定管井数量n:
n=1.1≈4
6. 确定调整管井数量
n取5口。
7. 确定管井深度
L＞H+h1=12+0.1×25/2=13.25m
取16m
4.2.3降水井的布置
1.管井布置
(1) 基槽外侧：沿基槽外侧，距底板外皮7.0m处布置管井，井间距20m，每100米布置管井5口。管井井深16m，井径450mm，井管内径300mm，井管为砼滤水管，井管与井壁的环行间隙内填入砾石滤料，滤料直径为2~5mm。
2．观测井的布置
在基槽外共布置1口观测井，井深16m, 井径450mm，井管内径300mm，井管用料及填入的滤料同降水管井。
4.2.4槽壁残留滞水的处理
基槽侧壁在潜水层分布范围有可能会出现少量的残留滞水，可采取相应位置插入引流管，引入槽底积水坑集中排走的措施进行处理。
4.2.5地面防渗措施
1.严格控制基槽四周的用水点。
2.基槽修筑排水沟或管，防止人工或雨水流入槽内。
3.妥善处理各种管道渗漏水。
4.2.6工艺流程
测量放线
降水井施工
洗井
排水干管铺设
下泵
抽水
封井

4.2.7降水井施工
1、 管井施工工艺流程：
成孔 → 下管 → 填料
1）成孔：成井采用旋挖钻机成钻，泥浆护壁，井旁设置泥浆池或泥浆沟，深度1.5m，成孔直径ф600mm，成孔深度25.0m。
2）下管：成孔完毕应立即下开孔水泥管，采用钻机卷扬下管，下管时要垂直居中。
3）填料：井滤料从井口四周均匀回填，防止将井管挤偏，井顶离地面1.0m用粘性土回填至地面，井口要加盖。
2、观测井施工：同降水井。
3、洗井：用空压机气举法洗井, 要从上至下逐节逐层吹洗，将井底泥砂吹净、洗出清水为止。
4.2.8封井：
在管道闭水试验结束回填土完成后，及时用粘土封井
4.3 开挖施工方法
→测量放线
→槽顶井管降水布设。
→开挖第一层（深度2m），边坡坡率为：1：0.5。
→开挖第二层（深度5m），按照设计高程严禁超挖。
→开挖到位。
开挖剖面图附后
4.4开挖及支护：
本次土石方开挖最深处约7米，根据污水管道深度实际情况需要,本工程土方开挖采用大开挖方式,利用适当的边坡系数稳定基槽壁，确保基槽施工的安全，根据场地地质资料，基槽开挖上层2米高度采用放坡开挖边坡率为1：0.5，平台宽度约2米。下层5米高度采用放坡开挖边坡率为1：0.8。根据地质报告工程所处位置地下水位较高，施工时需进行降水作业，降水采用井管降水的方式。
4.5基槽排水
第一次开挖深度2m平台2m，待达到降水效果后一次开挖到设计标高，槽内其余的地方可以采用常规排水沟结合集水井排水。基槽底排水沟严禁沿基槽下坎线开挖，基槽外侧地表排水沟用于防止地表水流入基槽，影响施工，如果水位降深难以满足施工要求则需根据实际情况增加降水措施。本工程拟采用16米深管井管5只(每100米).
5.基槽开挖施工
本工程标高按绝对标高计，地面标高按黄海标高2.2米计，基槽周边10米范围内堆载不得超过15KPа，台面上严禁堆载。土方开挖应在无水时方可进行。土方实际挖深应按结构施工图进行。挖土应分层开挖，挖到设计标高时应及时封底，使垫层对围护结构形成一个刚性支点，这样能有效的防止基槽侧壁的变形，严禁暴露时间过长。
井管试抽满足要求后开始开挖第一层，开挖深度为2m，坡度为1：0.5，采用两台反铲挖掘机开挖,同时现场做好基槽排水措施，坡面采用机械配合人工的方法进行修整，要求坡度准确、平整，表面不留松土，当第二层开挖面、开挖台阶形成后，进行第二层开挖，坡面坡度为1：0.8，机械开挖后预留土由人工清理平整，避免对基底进行扰动，整个开挖过程需不间断降水，确保开挖过程基槽保持干燥。
6.基槽边坡方案
设计分析计算
1、支护结构分析计算采用北京《理正深基坑支护结构设计软件》V4.3版。
2、设计基本参数取值
基槽侧壁重要性系数取0.9。
3、设计计算结果
剖面计算书

********************
* 报 表 *
********************

原----------始----------数----------据

支护类型 基槽侧壁重要性系数 基槽深度(m) 地下水位(m)
天然放坡 0.90 7.00 -8.00

土层号 厚度 重度 粘聚力 内摩擦角
(m) (kN/m^3) (kPa) (度)
1 1.30 18.50 32.00 14.60
2 0.61 18.40 20.00 12.00
3 10.03 18.80 5.00 30.70
4 3.70 18.00 5.00 15.00

放坡级数 坡度系数 坡高(m) 坡脚台宽(m)
1 0.50 2.00 2.00
2 0.80 5.00 0.50

计----------算----------结----------果

开挖深度(m) 安全系数 X座标(m) Y座标(m) 半径(m)
1.30 6.68 0.33 -0.06 1.29
1.91 3.72 0.63 -0.04 1.90
2.00 3.41 0.84 0.17 2.17
7.00 1.32 8.97 4.12 11.29
根据计算结果可知安全系数均大于1.3,边坡稳定.
7.支护方案选择
综合场地的地理位置、土质条件、基槽开挖深度和周围环境条件，本基槽具有如下特点：
1、基槽开挖深度有变化，浅槽最浅6米，深槽最深开挖深度7米;
2、基槽开挖面积较小；
3、基槽开挖深度范围内主要为粉质粘土和砂质粉土，其中砂质粉土位于槽底附近；
4、场地地下水较高，做好降水工作是深基槽开挖成败的关键。
5、本工程周围环境条件尚可。
结合本工程的上述特点，根据“技术可行、经济合理、方便施工”的原则，结合已有的工程经验，本设计采用放坡开挖方式。
8、位移监测
确保基槽开挖过程中的安全， 必须对基槽进行监测，方案如下：
8.1、变形观测的基本工作点和观测点的布置
1、基本工作点置于最深2倍范围距离之外的稳固安全地带，用于水平观测时，每边不少于3点，其型式采用300×300×1000mm的现浇混凝土，顶部插入Φ20的钢筋；同时兼做沉降观测工作基点。
2、观测点按以下方式设置：
观测点形式采用200×200×500mm现浇混凝土，顶部插入Φ20短钢筋。根据基本点位置统一刻痕，作为变形观测标志。
8.2、观测精度及技术要求：
根据本工程地质状况和基槽开挖方法，参考《建筑变形测量规程》（JGJ/T8-97）有关规定，本工程基槽开挖变形观测按二等变形观测的技术要求执行。其中，水平位移观测使用J2级经纬仪。按视准线和小角度法观测；而沉降观测则使用N3水准仪，按二等水准测量的技术要求施测。观测技术要求按《建筑变形测量规程》执行。
水平误差控制<6.00mm，垂直误差控制<0.5mm
8.3、观测时间的确定:
1、基槽开挖每一步都应作基槽变形观测.
2、观测时间间隔每天一次, 必要时连续观测, 基槽开挖完7天后, 可由每天一次到3天一次, 15天后每周观测一次。
8.4、场地查勘与记录:
1、施工前对原场地进行全面调查, 查清有无原始裂缝和异常并作记录, 照相存档。
2、每次观测结果详细记入汇总表并绘制沉降与位移曲线。
8.5、观测要点
1、每次观测前，首先复核基本工作点的稳定性。
2、所用仪器必须经法定检测机构检定合格。观测期间要做到“五固定”，即观测人员、测量器具、观测方法、观测路线和测站固定。
3、观测点埋设稳定后进行首次观测，并在同期观测两次无异常时取其平均值作为变形观测的起始数据。之后随开挖进度和变形速率确定观测时间。
8.6、变形资料的收集和处理
每次变形观测结束后，应及时检查外业观测记录，符合规定要求进行平差处理。计算出各观测点的本期变形量和累计变形量，将其变形结果及时报至项目总工，以便判断和预测边坡的稳定性和发展趋势，为及早采取防治措施提供监控信息。
边坡位移不得超出3/1000，沉降不得超出5cm。

9.开挖断面（见附图）
10. 应急措施
10.1水平位移大于25mm
或采用水平或斜支撑，在地下结构施工过程中，可采用脚手架加水平支撑，限制水平位移发展。
10.2坡脚滑移或基槽底隆起
坡脚滑移时采用砂石草包堆叠坡脚，阻止坡脚继续滑移。基槽底隆起时，用砂石草包等增加槽底上覆荷载，平稳土压力，限制隆起。
10.3 流砂及管涌
实际施工中基槽底极有可能发生流砂或管涌现象，当发生此问题时需立即加强降水措施，降低地下水位。对轻微的流砂现象可在基槽开挖后加快垫层浇筑或加厚垫层的方法“压注”流砂。对较严重的流砂在降水措施的同时需增加槽内降水措施，使地下水位降至槽底以下0.5～1.0m左右。
10.4 停电
应在15分钟内补接新的电源，以防止井管停抽后可能造成的坑壁坍塌。
10.5 应备有应急措施的材料及设备
如：砂袋、钢管、钢筋、水泥及施工机具。
11.施工监测
11.1 监测项目
地下水位量测、边坡位移监测。
11.2 监测方法
地下水位采用钢尺测量、边坡位移监测采用水准仪和经纬仪。
11.3 量测精度要求及报警值
地下水位的报警值为200mm、边坡位移不得超出3/1000，沉降不得超出5cm。
11.4 监测点布置及监测周期
地下水位监测点2个，地下水位监测点布置于其中的2口深井降水井上，要求前每天测量1次。
12、基坑保护与安全措施
13、基槽回填

季节性施工措施
本工程施工周期较短,对于基槽来说受影响的主要是雨雪天气,为防止雨雪天气对边坡冲刷,造成边坡失稳,项目部组织了足够的彩条布, ,并指定专门人员掌握天气情况拟在雨雪天气前对边坡进行覆盖,防止雨雪冲刷边坡使之失稳.