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专项施工方案土方基坑围护井点降水

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2020年6月23日
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基 坑 土 方 开 挖 施 工 方 案

一、 工程概况:
本工程北区而街坊商品住宅工程位于, 临近浦东大道。本工程总建筑面积为28008.23平方米, 由9幢号房及一地下车库组成, 本工程建筑结构安全等级为二级, 地基基础设计等级为二级。抗震设防烈度7度, 设计地震分组为第一组。建筑抗震设防丙类, 25#、 34#、 35#底层框架—剪力墙结构的框架和剪力墙的抗震等级为二级。设计使用年限50年。结构类型为六层砖混结构, 商铺层高3.3m,住宅楼层高2.8m, 地下车库3.8m。
本工程号房桩基础采用250*250与300*300预制钢筋混凝土方桩。有地下室基础埋深5.95m, 无地下室的号房基础埋深为2.6m,集水坑基坑为23#、 24#、 36#、 37#号房基础底标高2.05m, 25#、 35#号房基础底标高1.8m, 32#、 33#号房基础底标高3.34m, 地下车库基础底标高5.9m。23#、 24#、 33#、 34#、 36#、 37#号房±0.00相当于绝对标高4.550m, 25#、 35#号房±0.00相当于绝对标高4.300, 32#号房±0.00相当于绝对标高4.850m。
本工程多数号房的基础下有暗浜, 土质比较软, 地下水位普遍高。因此挖土时对基坑的围护特别重要, 特别是地下车库的基础埋深要达到5.9米, 机械开挖时注意挖土机涡于暗浜中及倾覆。
本工程由于场地小的缘故, 所有号房及地下车库的基础土方原则上全部外运出现场。
二、 施工部署:
25#、 35#号房土方开挖时间: ２００4年12月26日—28日; 工期3天。
其余楼的土方开挖待施工的进度再定。

三、 施工准备
3.1 主要机具: 挖土机、 自卸汽车、 铁锹、 手推车、 钢卷尺等。
3.2 作业条件:
3.2.1 土方开挖前, 应根据施工方案的要求, 将施工区域内的地下、 地上障碍物清除和处理完毕。
3.2.2 建筑物的位置或场地的定位控制线( 桩) 、 标准水平桩及开槽的灰线尺寸, 必须经过检验合格; 并办完预检手续。
3.2.3 夜间施工时, 应有足够的照明设施; 在危险地段应设置明显标志, 并要合理安排开挖顺序, 防止错挖和超挖。
3.2.4 应根据工程地质资料, 采取措施降低地下水位。一般要降至开挖面以下0.5m, 然后才能开挖。
3.2.5 施工机械进入现场所经过的道路、 桥梁和卸车设施等, 应事先经过检查, 必要时要进行加固或加宽等。
3.2.6 在机械施工无法作业的部位和修整边坡坡度、 清理槽底等, 均应配人工进行。

四、 施工顺序:

定位 开挖放线 基坑土方开挖 清底及修边 集水井深坑人工开挖 基坑监测 地基验槽

五、 主要施工方法:
本阶段工程25#、 35#号房计划采用1台挖土机进行作业,逐楼进行土方开挖。

在机械开挖准备工作及安全措施全部做到位后, 开始基坑土方大开挖, 计划3天左右完成基坑内土方大面积挖土。机械开挖至桩顶标高时预留20cm土由人工修挖, 保证基底土层不受扰动、 不超挖; 控制基底土层保持平整, 及时引测基底标高, 挖土过程随时进行标高测量, 防止因超挖扰动降低地基承载力。
挖机挖土时, 必须可靠控制, 防止碰撞预制混凝土方桩, 造成断桩等质量事故。挖土时, 现场安排一名施工管理人员, 专门指挥挖机, 控制挖土深度和挖土速度。
集水井等深坑部位, 必须及时引测轴线和标高, 控制挖土范围和深度。深坑采用人工开挖( 20人左右) 。深坑土方采用1台8吨汽车吊车配合人工挖土运出坑外。
基坑挖土完成后, 随即通知有关单位( 建设、 设计、 勘察、 监理单位) 进行地基验槽; 验槽合格立即浇捣基础垫层。垫层采用100厚C10( 地下室C15) 商品混凝土, 浇捣必须抓紧时间及时进行, 防止基底暴露时间过长。受雨淋及人工踩踏而扰动。
人工清底时, 在基底土层表面铺设竹笆, 施工人员尽量站在竹笆上挖土和运土, 防止踩踏使基底土扰动。
在基底人工清理的同时, 沿基坑四周挖出一条300×300mm排水沟, 每幢号房基坑下对角设600×600×700mm集水坑。用泥浆泵将集水坑内雨水( 或渗水) 及时排除出基坑。
如基底土层发现有扰动现象, 应立即将扰动土清除并及时回填砂、 石垫层和浇捣砼垫层。

六、 土方开挖时, 注意事项:
１.在挖到工程桩附近时, 应有专人指挥, 明确标识工程桩所在位置; 挖机抓斗应放慢移动速度, 做到轻抓、 轻移、 轻放。严禁硬扳、 硬碰工程桩, 以避免工程桩身位移和断裂发生, 确保工程桩质量。
２.在挖到集水井等加深部位土方时, 人工开挖, 再往坑外运土。挖土时, 现场必须有专人控制指挥, 明确集水井位置的前提下, 方准利用机械, 适当加深挖掘, 挖到基坑一定深度, 采用人工清底。集水井处应及时布置一台潜水泵, 以确保集水井基底的地基坚实可靠, 开挖顺利。
３.基底局部遇到暗浜等地质不良情况时, 必须及时通知勘察设计和建设、 监理单位到现场进行研究协商, 制定处理方案, 根据处理方案采用人工为主, 将桩间淤泥挖尽( 机械挖土易碰撞工程桩, 造成损坏, 故原则上采用人工挖土为主) , 同时分层回填颗粒级配良好的中粗砂或砂石垫层, 确保地基质量。未经勘察设计建设监理单位同意, 严禁自行处理。
4.开挖过程注意保护测量控制定位桩, 轴线桩, 水准控制桩, 防止碰坏。
七、 质量标准:
按《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202- 进行验收。
项
序
项 目
允许偏差或允许值
检验方法
基坑、 基槽
主控项目
1
标高
-50
水准仪
2
长度、 宽度( 由设计中心线向两边量)
+200
-50
经纬仪, 用钢尺量
3
边坡
设计要求
观察或用坡度尺检查
一般项目
1
表面平整度
20
用2米靠尺和楔型塞尺检查
2
基底土性
设计要求
观察或土样分析
注: 地( 路) 面基层的偏差只适用于直接在挖、 填方上做地( 路) 面的基层
八、 安全注意事项:
１. 土方开挖过程, 挖机严禁碰撞及切割工程桩, 防止工程桩出现位移。
２. 加强开挖期间对基坑的监测, 根据基坑变化情况相应调整土方开挖深度和速度; 确保基坑安全、 可靠。
３. 挖机挖土应合理分层进行, 在软土上开挖时, 必须铺设路基箱及钢板等, 防止出现塌方及机械倾翻等事故。
４. 本工程开挖出的土方全部留置在现场。堆土位置距基坑边３米以上。重车行走距基坑边３米以上。
５. 在开挖土方时必须保证挖机所处位置的边坡稳定, 防止挖机倾覆。
６. 挖机作业现场, 必须由专人负责指挥, 无关人员严禁进入作业区。挖机司机必须服从现场调度指挥。
７. 夜间作业, 必须提前申报夜间施工手续, 有关部门同意后方可施工; 现场必须配置充分的照明设施, 在危险区域必须设置明显的警示标志; 在基坑周围必须设置围护栏杆。
８. 土方车辆进出施工现场大门, 必须清理冲洗干净, 防止污染市政道路。
９. 雨期施工, 运输机械及道路必须采取防滑措施, 保证行车安全。
九、 主要机械设备及劳力( 针对第一阶段开挖的25#、 35#) :
１. 挖土机: 1台
２. 运土车辆: 5台( 根据运距灵活调整)
３. 水泵: 8台。
４. 劳力: 4０人。

14.2 高层建筑变形监测 
    高层建筑从施工准备起, 到全部工程竣工后的一段时间内, 应按施工与设计的要求, 进行沉降、 位移和倾斜等变形观测。一般分两部分: 一部分是观测高层建筑施工造成周围邻近建(构)筑物和护坡桩的变形以及日照等对建筑物施工影响的变形, 以保证安全和正确指导施工, 这是直接为施工服务的变形观测; 另一部分是在整个施工过程中和竣工后, 观测高层建筑各部位的变形, 以检查施工质量和工程设计的正确性, 并为有关地基基础与结构设计反馈信息。

14.2.1 监测项目清单
    监测项目清单见表14-3。
表14-3  高层建筑监测项目清单

监测项目
监测内容
沉降观测
1施工对邻近建(构)筑物影响的观测
打桩和采用井点降低水位等, 均会使邻近建(构)筑物产生不均匀的沉降、 裂缝和位移等变形。为此, 应在打桩、 井点降水影响范围以外设基准点, 对距基坑一定范围的建(构)筑物上设置沉降观测点, 并进行沉降观测。并针对其变形情况, 采取安全防护措施。
2施工塔吊基座的沉降观测
高层建筑施工使用的塔吊, 吨位和臂长均较大。随着施工的进展, 塔吊可能会因塔基下沉、 倾斜而发生事故。因此, 要根据情况及时对塔基四角进行沉降观测, 检查塔基下沉和倾斜状况, 以确保塔吊运转安全。
3地基回弹观测
一般基坑越深, 挖土后基坑底面的原土向上回弹的越多, 建筑物施工后其下沉也越大。为了测定地基的回弹值, 基坑开挖前, 在拟建高层建筑的纵、 横主轴线上, 用钻机打直径100mm的钻孔至基础底面以下300～500mm处, 在钻孔套管内压设特制的测量标志, 测定其标高。当套管提出后, 测量标志即留在原处。待基坑挖至底面时, 测出其标高, 然后, 在浇筑混凝土基础前, 再测一次标高, 从而得到各点的地基回弹值。地基回弹值是研究地基土体结构和高层建筑物地基下沉的重要资料。
4地基分层和邻近地面的沉降观测
这项观测是了解地基下不同深度、 不同土层受力的变形情况与受压层的深度, 以及了解建筑物沉降对邻近地面由近及远的不同影响。这项观测的目的和方法基本与地基回弹观测相同。
5建筑物自身的沉降观测
这是高层建筑沉降观测的主要内容。当浇筑基础垫层时, 就在垫层上设计指定的位置埋设好临时观测点。一般每施工一层观测一次, 直至竣工。工程竣工后的第一年内要测四次, 第二年测二次, 第三年后每年一次, 直至下沉稳定为止。一般砂土地基测二年, 粘性土地基测五年, 软土地基测十年。
位移观测
1护坡桩的位移观测
无论是钢板护坡桩还是混凝土护坡桩, 在基坑开挖后, 由于受侧压力的影响, 桩身均会向基坑方向产生位移。为监测其位移情况, 一般要在护坡桩基坑一侧500mm左右设置平行控制线, 用经纬仪视准线法, 定期进行观测, 以确保护坡桩的安全。
2日照对高层建筑物上部位移变形的观测
这项观测对施工中如何正确控制高层建(构)筑物的竖向偏差具有重要作用。观测随建(构)筑物施工高度的增加, 一般每30m左右实测一次。实测时应选在日照有明显变化的晴天天气进行, 从清晨起每一小时观测一次, 至次日清晨, 以测得其位移变化数值与方向, 并记录向阳面与背阳面的温度。竖向位置以使用天顶法为宜。
3建筑物本身的位移观测
由于地质或其它原因, 当建筑物在平面位置上发生位移时, 应根据位移的可能情况, 在其纵向和横向上分别设置观测点和控制线, 用经纬仪视准线或小角度法进行观测。
倾斜观测
1建(构)筑物竖向倾斜观测
一般要在进行倾斜监测的建(构)筑物上设置上、 下二点或上、 中、 下多点观测标志, 各标志应在同一竖直面内。用经纬仪正倒镜法, 由上而下投测各观测点的位置, 然后根据高差计算倾斜量。或以某一固定方向为后视, 用测回法观测各点的水平角及高差, 再进行倾斜量的计算。
2建(构)筑物不均匀下沉对竖向倾斜影响的观测
这是高层建筑中最常见的倾斜变形观测, 利用沉降观测的数据和观测点的间距, 即可计算由于不均匀下沉对倾斜的影响。

14.2.2 变形监测的特点
    1) 精度要求高
    为了能准确地反映出建(构)筑物的变形情况, 一般规定测量的误差应小于变形量的1／10～1／20。为此, 变形观测中应使用精密测量仪器和精密的测量方法。具体精度要求参见第8章第8.2节的表8-1～表8-3。
    2) 观测时间性强
    各项变形观测的首期观测时间必须按要求及时进行, 否则得不到初始数据, 从而使整个观测失去意义。其它各阶段的复测, 也必须根据工程进展定时进行, 不得漏测, 这样才能得到准确的变形量及其变化情况。
    3) 提交观测成果要及时
    对于施工期间的变形监测, 一定要及时提交监测成果, 以便进行信息化施工。另外, 观测成果要可靠、 资料要完整, 这是进行变形分析的需要, 否则得不到符合实际的结果。

14.2.3 变形监测的基本措施
    为了保证变形观测成果的精度, 除按规定时间一次不漏的进行观测外, 在观测中应采取”一稳定、 四固定”的基本措施。
    1) 一稳定
    一稳定是指变形观测依据的基准点和工作基点, 其点位要稳定。基准点是变形观测的基本依据, 每项工程至少要有3个稳固可靠的基准点, 并每半年复测一次, 工作基点是观测中直接使用的依据点, 要选在距观测点较近但比较稳定的地方。对通视条件较好或观测项目较少的高层建筑, 可不设工作基点, 而直接依据基准点观测。变形观测点应设在被观测物上最能反映变形特征, 且便于观测的位置。
    2) 四固定
    四固定是指: ①所用仪器、 设备要固定; ②观测人员要固定; ③观测的时间要固定; ④观测的路线、 镜位、 程序和方法要固定。

14.2.4 电子水准仪在高层建筑沉降观测中的应用
    日本TOPCON公司生产的电子水准仪DL-101C的标称精度为 ±0.4mm/km, 完全能够达到沉降观测所需要的二等水准测量的精度要求。笔者利用电子数字水准仪DL-101C进行高层建筑的沉降观测, 取得良好效果。

    1) 仪器实测精度分析
    我们用电子数字水准仪DL-101C对南京某高层住宅楼( 28层) 进行了沉降观测, 从该楼±0.000开始至封顶期间共进行了26次沉降观测, 每盖一层观测一次。每次观测均构成一条闭合水准路线, 根据测量数据能够求得当次的高差闭合差, 监测中有6次观测因现场条件的原因而没有闭合。现将20次实测高差闭合差fh ( 即W) 列于表14-4。

表14-4         沉降观测实测精度分析表
序号
m
测站数
n
闭合差
W(mm)
W2
(′10-4)
序号
m
测站数
n
闭合差
W(mm)
W2
(′10-4)
1
6
-0.21
441
11
6
0.43
1849
2
6
0.04
16
12
6
0.26
676
3
6
0.33
1089
13
6
-0.11
121
4
6
-0.15
225
14
6
0.62
3844
5
6
0.47
2209
15
6
-0.25
625
6
6
0.31
961
16
6
-0.18
324
7
6
-0.17
289
17
6
-0.46
2116
8
6
-0.06
36
18
6
-0.28
784
9
6
0.19
361
19
6
0.01
1
10
6
-0.52
2704
20
6
0.26
676
[ww]＝1.9347, m＝20, n＝6; 每测站高差中误差:   ;
沉降观测最弱点高程测量精度: 。

    从表中的统计计算可知, 电子数字水准仪DL-101C应用于高层建筑的沉降观测, 虽然现场观测条件较差, 但其实测精度是比较高的, 完全能够满足沉降观测的精度要求。

    2) 数据通讯
    DL-101C电子数字水准仪, 带有PCMCIA卡( 以下简称PC卡) , PC卡与仪器内存之间的数据通讯可经过仪器菜单”工具模式(Utility)”的操作来实现( 详见仪器操作手册) 。存有数据的PC卡, 可直接插入到电脑的PC卡驱动器中, 从而将测量数据传输给电脑。台式电脑一般没有PC卡驱动器, 而笔记本电脑大都配有1~2个PC卡驱动器。因为windows98都不能自动搜索到该硬件, 因此, 需要人为地在计算机C盘根目录下的系统文件config.sys中添加两句:
device=c:\windows\system\csmapper.sys
device=c:\windows\system\carddrv.exe /slot=2
若电脑只有1个PC卡驱动器, 则第二句应改为: device=c:\windows\system\carddrv.exe /slot=1
然后重新启动计算机即可。PC卡驱动器在电脑中标识为”可移动磁盘X: ( X为该电脑盘符序号) ”。因此, 仪器内存与电脑之间的数据通讯, 经过PC卡可很方便地实现, 而无需使用卡读器。

    3) 应用软件开发
    电子数字水准仪最大的一个优点是野外观测数据能自动记录并存储在仪器内存中, 经过PC卡, 又可将仪器内存中的原始观测数据传送到电脑, 这就为内业数据处理的自动化提供了方便。沉降观测是定期进行观测的, 观测周期长, 观测次数多, 人工进行成果整理费时费力, 且容易发生差错, 因此, 为了提高工作效率, 进行应用软件开发是很有必要的。
    笔者选用了Visual Basic 5.0作为软件开发平台, 已开发出沉降观测内业处理软件(for windows95)。软件开发的总体设想是: 将各次观测的平差成果存入到某一指定数据文件中, 然后经过编程进行沉降观测的成果整理, 如计算各点的本次沉降量、 累计沉降量等, 还可让计算机绘制沉降曲线图。

    软件界面很友好, 可视化操作, 使用简单、 方便。软件主要功能有: ( 1) 读取PC卡数据后, 能自动进行数据格式转换, 并进行平差计算, 然后将平差计算的当次沉降观测高程成果自动添加到某一个指定的数据文件中; ( 2) 能生成沉降成果表格文件; ( 3) 能绘制沉降曲线图; ( 4) 有在线帮助功能, 按F1键, 便可得到在线操作帮助。

    4) 实例结果
    南京某高层住宅沉降观测点平面位置布置图见图14-2。利用该软件计算得到的沉降成果电子表格见表14-5( 注: 因保密原因, 表中只列出了部分点的数据) , 沉降曲线图见图14-3。有此软件支持, 能够实现沉降观测内外业一体化技术。

  图14-2  某高层住宅沉降观测点布置图

表14-5  南京某高层住宅部分沉降观测点沉降监测成果表 (单位: mm)
观测日期
观测点号
101
104
106
110
112
第23期
97.08.30
( 第23层)
高 程 值
8011.4
8007.9
8009.3
8000.0

本次沉降
-0.7
-0.6
-0.9
-1.1

累计沉降
-11.7
-11.1
-13.7
-16.0

第24期
97.09.05
( 第24层)
高 程 值
8010.4
8007.0
8008.1
7998.3

本次沉降
-1.0
-0.9
-1.2
-1.7

累计沉降
-12.7
-12.0
-14.9
-17.7

第25期
97.09.13
( 第25层)
高 程 值
8010.3
8006.8
8007.9
7998.0

本次沉降
-0.1
-0.2
-0.2
-0.3

累计沉降
-12.8
-12.2
-15.1
-18.0

第26期
97.09.18
( 第26层)
高 程 值
8009.5
8005.8
8006.5
7996.8

本次沉降
-0.8
-1.0
-1.4
-1.2

累计沉降
-13.6
-13.2
-16.5
-19.2

第27期
97.09.24
( 第27层)
高 程 值
8008.4
8005.0
8005.8
7995.6

本次沉降
-1.1
-0.8
-0.7
-1.2

累计沉降
-14.7
-14.0
-17.2
-20.4

第28 期
97.09.29
( 第28层)
高 程 值
8007.8
8004.4
8004.9
7994.7

本次沉降
-0.6
-0.6
-0.9
-0.9

累计沉降
-15.3
-14.6
-18.1
-21.3

图14-3  沉降曲线图

    另外, 本软件同样适用于常规仪器沉降观测的内业处理。利用光学精密水准仪( 如Ni007, NA2等) 进行沉降观测时, 记录方式有电子手簿记录和人工记录两种, 如果是电子手簿记录, 则先要设法将电子手簿记录的原始数据传送到电脑, 本软件亦可对此原始记录数据进行平差计算、 自动生成沉降成果电子表格和绘制沉降曲线图。如果是手工记录, 则要将各次观测平差成果经过人工输入到电脑, 并保存在一数据文件中, 利用本软件能够自动生成沉降成果电子表格和绘制沉降曲线图。

    5) 应用前景
    将电子数字水准仪应用于沉降观测, 有以下优点:
    ( 1) 效率高。由于仪器重量轻, 又是自动读数, 作业员劳动强度大大减轻, 观测速度快, 且无需记录员, 大大提高了工作效率;
    ( 2) 精度高。测量高差闭合差都能满足沉降观测的限差要求, 从表14-4中的数据能够看出, 大部分的测量高差闭合差fh的绝对值小于0.4mm, 说明电子数字水准仪的性能稳定;
    ( 3) 内业数据处理自动化。利用PCMCIA卡记录数据, 可很方便地与电脑实现数据通讯, 再利用应用软件, 可自动生成沉降成果电子表格、 自动绘制沉降曲线图等, 内业数据处理工作变得非常轻松、 迅速。
电子数字水准仪应用于其它领域, 同样有上述优点。因此, 电子数字水准仪代表了当今水准测量发展的方向, 有着广阔的应用前景。

14.2.5 某高教公寓主体沉降监测数据分析
    1) 概况
    为高质量地建设南京某高教公寓, 掌握大楼施工过程中的变形情况, 建设单位委托东南大学对南京某高教公寓A、 B两大楼主体进行沉降监测。现将A大楼主体施工阶段的沉降监测情况作简要介绍。
    2) 沉降监测成果
    南京某高教公寓A大楼布设了12个沉降观测点。根据《工程测量规范》, 主体施工阶段, 大楼每施工1～2层观测一次。A幢是在1998年10月19日基础施工完毕之后作首次观测的, 至1999年５月20日结构封顶( 32层) 共进行了20次观测, 观测结果见表14-6。
表14-6   A幢沉降监测累计沉降量成果表( 单位: mm)
观测日期
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
98/10/19
-0.0
-0.0
-0.0
-0.0
-0.0
-0.0
-0.0
-0.0
-0.0
-0.0
-0.0
-0.0
99/05/20
-9.2
-5.3
-10.2
-9.3
-5.4
-5.4
-7.1
-10.2
-11.5
-9.6
-8.1
-12.7

    3) 沉降监测数据分析
   ( 1) 累计沉降量分析
    从表14-6中能够看出, A幢累计沉降量最大值是-12.7mm( 212点) , 212点的平均下沉速度为-0.060mm/d( 即每天下沉0.060mm) ; 累计沉降量最小值是-5.3mm( 202点) , 202点的平均下沉速度为 -0.025mm/d; 累计沉降量的平均值是-8.67mm, 平均下沉速度为-0.041mm/d。
    从累计沉降量和下沉速度来看, 数值均较小, 这些情况均属正常, 且较为理想。
   ( 2) 不均匀沉降分析
不均匀沉降对建筑物的结构影响较大。《地基基础实用手册》( 中国建筑工业出版社) 对多层、 高层建筑由不均匀沉降引起的倾斜度提出限差如下: 设建筑物总高度为H, 当H24m时, 限差为4‰; 当24m <H60m时, 限差为3‰; 当60m <H100m时, 限差为2‰; 当H>100m时, 限差为1.5‰。A大楼为96m高, 故由不均匀沉降引起的倾斜度不得超过2‰。
    现将A大楼的7条边由不均匀沉降引起的倾斜度结果列于表14-7。
表14-7    不均匀沉降分析表
A幢边号
201～202
203～204
205～206
206～207
208～209
209～210
211～212
倾 斜 度
0.21‰
0.08‰
0.00‰
0.13‰
0.10‰
0.26‰
0.42‰
   由表14-7中数据能够看出, 由不均匀沉降引起的倾斜度的最大值为0.42‰, 在限差要求范围之内, 且远小于限差值。