某泵站泵房基坑开挖施工方案

'目录一、工程概况1二、环境条件2三、地质条件2四、施工程序、方法及工艺要求34.1测量控制34.2开挖施工方法34.4应急措施114.5施工监测12五、基坑保护与安全措施13六、施工安全标志、临时围挡13七、公共设施及邻近建筑物的保护13八、基坑回填1418 慈溪污水主干管泵站建设工程泵站泵房基坑开挖方案1、工程概况：北京市市政设计研究总院设计的东2＃、东3＃、东4＃、西5#泵站采用大开挖施工。各开挖施工的泵房基坑侧壁安全等级均为二级，泵房坐落于粉土层上。开挖深度为8.28~11.2米不等，各泵站具体开挖参数详见下表。泵站开挖前必须弄清周围环境，部分泵站构筑物边线与周边建（构）筑物、道路及管线的相互关系见下表和各泵站平面位置示意图（附后）。泵站开挖参数统计表泵站编号规模开挖最宽处(m)开挖最窄处(m)开挖最深处(m)开挖最浅处(m)备注东2＃泵站远期2.22万m3/d，近期1.11万m3/d11.23.410.99.21东3＃泵站远期6.71万m3/d，近期3.36万m3/d16.75.211.29.5东4＃泵站远期8.03万m3/d，近期4.02万m3/d165.610.188.28西5＃泵站远期15.26万m3/d，近期5.09万m3/d21.87.010.518.65地埋式各泵站周边构筑物距离统计泵站名称周边构筑物名称距周边构筑物距离备注最近距离（m）最远距离（m）东2＃泵站电缆、公路路基8东3＃泵站管道、电缆、公路路基718 东4＃泵站电缆、公路路基、管道10西4＃泵站排水管道和既有公路9西5＃泵站高压电杆、排水沟12现以东2#泵站为例谈谈泵站基坑开挖方案。东2#泵站为污水主干线15座泵站其中的一座，其设计近期规模0.91万m3/d,远期规模1.81万m3/d,建筑面积327.7m2.站内泵房设计采用明挖基础即大开挖施工，基坑侧壁安全等级为二级。泵房基底置于(4)－2层粉土上，基础底面最宽11.2米，最窄3.4米，原地面高程约2.2米，设计池顶高程为4.1米，设计池底最浅处高程为-7.01米，最深处高程为-8.7米。最大开挖深度10.9米，最小开挖深度9.21米。本方案编制依据及参考图纸：北京市政设计研究总院《慈溪污水东部主干管泵站工程结构设计图》江苏省水文地质工程地质勘查院《岩土工程勘测报告》《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》二、环境条件18 该工程位于慈溪市，场地地貌属于宁绍冲海积平原区，地形平坦、开阔。地面绝对标高在2.1～2.4m之间。泵房北侧是中横线,本场地地下水主要为松散岩类孔隙水，其类型主要为潜水;主要赋存于上部灰色粉土地层中,埋深在地表下1.3～1.8m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,对混凝土结构中钢筋具弱腐蚀性,对钢结构具弱腐蚀性.三、地质条件根据江苏省水文地质工程地质勘查院提供的《岩土工程勘测报告》，在基坑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（②－1）层：粉质粘土，灰黄色，可塑，稍有光滑，干强度中等，韧性中等，无摇振反应,见少量褐黄色斑点,为硬壳层,表层覆盖约20cm耕植土,含植物根系,层厚2.15m；第二层（③－1）层：淤泥质粉质粘土夹粉土，灰色，流塑，夹粉土薄层，厚度10mm左右，具层理，稍有光滑，干强度中等,韧性中等，无摇振反应，层厚1.9m；第三层（③－2）层：粉土，灰色～深灰色，湿～很湿,中密～密实，局部夹粉砂薄层，无光泽反应，干强度低,韧性低，摇振反应迅速，含云母碎片，层厚12.25m；第四层（④-1）层：粉砂夹粉土,浅灰色夹灰黄色，湿～很湿,中密，夹大量粉沙，局部夹软塑状的粉质粘土薄层，含云母碎屑以及少量腐植物质碎屑，层厚2.65m;第五层（④-3）层：粉土，浅灰色夹灰黄色，湿，密实，夹粉沙，局部夹软塑状的粉质粘土薄层粉砂薄层，主要成份为石英、长石、云母，局部未揭穿，揭露层厚2.48m；基坑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：18 土层序号土名天然重度（γ）（g/cm3）粘聚力（C）KPa内摩擦角（φ）度含水量ω%渗透系数(KV)cm/s地基承载力（KPa）1－1粉质粘土1.87329.428.511.0×10-71202－1粉质粘土夹粉土（淤泥质）1.852511.535.9803－2粉土1.941528.227.5177×10-7130四、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，采用全站仪放设基坑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开挖施工方法→测量放线→坡顶截水明沟施工，坑顶轻型井点布设，坑顶平台喷混覆盖。→开挖第一层（深度3m），边坡坡率为：1：1.25。开挖坑底部分积水采用集水明排，坡面以喷浆护坡、整理平台。→在一层平台上布置井点降水设备，试抽满足要求后开始降水。→降水达到效果后，开挖第二层（深度3.5m），坡面以喷锚支护、整理三层平台。→在二层平台上布置井点降水设备，试抽满足要求后开始降水。→降水达到效果后，开挖第三层（格栅间深度为2.7米,泵房为4.4米）。→第三层坡面以喷锚支护。18 →底部格栅间与泵房间1.7米高差喷锚支护。→泵房间基底部分开挖，按照设计高程严禁超挖。→开挖到位。开挖平面及剖面图附后4.2.2开挖及支护：本次土石方开挖最深处约10.9米，根据泵房深度需要采用有效的支护措施以稳定基坑壁，确保基坑施工的安全，根据场地地质资料，基坑开挖上层3米高度采用放坡开挖喷浆护坡，二、三层边坡开挖采用喷锚支护方案。一层边坡开挖坡率为1：1.25,二、三层边坡开挖坡率为1：0.6，平台宽度1.5米。根据地质报告工程所处位置地下水位较高，同时开挖时间在雨季，施工时需进行降水作业，降水采用轻型井点降水与集水明排相结合的方式，井点降水分二级，一层布置在一层平台，一层为布置在第二层平台的轻型井点。4.2.2.1基坑排水此基坑采用二级轻型井点降水,开挖深度3m平台位置设置一组，开挖深度6.5m平台位置设置一组，坑内其余的地方可以采用常规排水沟结合集水井排水。现场应双路供电并配发电机，以便停电过程中能尽快恢复供电，确保井点管正常抽水，基坑底排水沟严禁沿基坑下坎线开挖，基坑外侧地表排水沟用于防止地表水流入基坑，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。轻型井点降水采用二级轻型井点降水系统，每级降水深度约为5.0m，降水曲线在所在开挖层基坑底面以下1.0m，井点采用主管φ125mm、支管φ18 50＠1200、1000、0.8分布、一级采用二台、二级采用一台，一个泵站备用二台。基坑明降水在开挖过程中，有部分需要明降水配合才能更有效的进行基坑开挖，在开挖坑四角挖集水坑，与井点降水相结合配置足够数量潜水泵进行明降水。井点降水见基坑降水平面布置图4.2.2.2坡顶截水明沟施工第一层土方开挖前，应在坡顶开挖边线外3米周圈开挖圆弧截水明沟，沟宽0.5米，排水沟坡度为3/1000，截水明沟至开挖线段喷射10cm厚C15混凝土覆盖，确保坡顶雨水不进入基坑内，而且不得渗入坡面，造成塌方，同时，截水明沟可作为基础坑排水明渠。截水明沟做法如下图；4.2.2.3基坑开挖施工本工程标高按绝对标高计，地面标高按黄海标高3.17米计，基坑周边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，并立即打上当层土钉，并注意超挖不得大于40Cm，不能一次性或局部开挖过深。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坑侧壁的变形，严禁暴露时间过长。18 坡顶截水明沟施工后，在坡顶布设井点设备，试抽满足要求后开始开挖第一层，开挖深度为3m，坡度为1：1.25，采用两台反铲挖掘机，由泵站的大头向缩小端退挖（即由基坑较深端向较浅端），同时现场做好基坑排水措施，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，组织坡面及台阶面喷浆覆盖和台阶面雨水排水沟施工，在一层降水平台上布设井点设备。井点抽水达到效果后开挖第三层，坡面采用喷锚支护。当挖至三层格栅及泵房间底部时，格栅间与泵房间高差1.7米处采取喷锚支护，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，确保开挖过程基坑保持干燥。4．3基坑二、三级边坡支护方案设计4.3.1支护方案选择综合场地的地理位置、土质条件、基坑开挖深度和周围环境条件，本基坑具有如下特点：1、基坑开挖深度有变化，浅坑最浅9.2米，深坑最深开挖深度10.9米;2、基坑开挖面积均较小；3、基坑开挖深度范围内主要为粉质粘土和砂质粉土，其中砂质粉土位于坑底附近；4、场地地下水较高，做好降水工作是深基坑开挖成败的关键。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，本设计采用土钉墙的支护形式，局部采用放坡，结合地质报告，局部深坑采用井点降水的方式降水。18 4.3.2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、设计基本参数取值地面超载取20KPa,基坑侧壁重要性系数取1.1。3、计算分区根据基坑开挖深度及周围土层情况必须分多个区段进行设计计算才能较好的体现基坑的实际受力情况，详见支护结构剖面图。4、设计计算结果1-1剖面计算书原——始——数——据支护类型基坑重要性系数基坑深度地下水位墙面坡角（度）土钉墙1.1010.90.5251土层号厚度重度粘聚力内摩擦角摩阻力标准值（m）（KN/m3）(KPa)(度)（KPa）12.1518.7329.41321.9018.52511.515312.2519.41528.21742.6518.91229.21652.4819.61531.310放坡级数坡度系数坡高（m）坡脚台宽（m）20.607.91.5超载序号超载类型超载值(KPa)距坑边距离（m）作用宽度（m）1120.00土钉道号竖向间水平间入射角度超挖深度钻孔直径土钉长度距（m）距（m）(度)（m）（m）（m）11.201.2O15.000.4011012.0021.201.2015.000.4011010.0018 31.301.2O15.000.401107.0041.301.2015.000.401107.0051.201.2015.000.401106.0061.201.2015.000.401106.00土钉钢筋级别：2计——算——结——果计算方法：抗拉验算计算步数破裂面角（度）土钉号安全系数验算长度（m）内力设计值（KN）135.0----235.0199.9012.000.00334.6199.9012.000.00223.1710.002.58434.4199.9012.000.00225.4810.002.60399.907.000.00534.4199.9012.000.00224.0610.002.5032.757.0028.94416.157.006.98636.2199.9012.000.00222.4510.002.4232.687.0028.04415.967.006.7653.266.0037.01736.4199.9012.000.00222.0610.002.4032.657.0027.80415.877.006.7153.206.0018 36.6961.956.0065.44计算方法：稳定验算计算步数安全系数破裂面角（度）滑裂面：深度（m）X坐标（m）Y坐标（m）半径（m）11.83352.63.853.016.06土钉号验算长度（m）112.00计算步数安全系数破裂面角（度）滑裂面：深度（m）X坐标（m）Y坐标（m）半径（m）21.3734.63.84.02.266.30土钉号验算长度（m）112.00210.00计算步数安全系数破裂面角（度）滑裂面：深度（m）X坐标（m）Y坐标（m）半径（m）31.2734.45.104.133.588.73土钉号验算长度（m）112.00210.0037.00计算步数安全系数破裂面角（度）滑裂面：深度（m）X坐标（m）Y坐标（m）半径（m）41.7034.45.205.063.598.79土钉号验算长度（m）112.00210.0037.0046.00计算步数安全系数破裂面角（度）滑裂面：深度（m）X坐标（m）Y坐标（m）半径（m）51.4235.46.307.285.3711.78土钉号验算长度（m）112.00210.0037.0046.00计算步数安全系数破裂面角（度）滑裂面：深度（m）X坐标（m）Y坐标（m）半径（m）61.3936.27.5010.247.4515.42土钉号验算长度（m）112.00210.0037.0046.0056.00计算步数安全系数破裂面角（度）滑裂面：深度（m）X坐标（m）Y坐标（m）半径（m）18 71.5836.47.9011.998.6417.35土钉号验算长度（m）112.00210.0037.0047.0056.0066.002—2剖面计算书原———始———数———据支护类型基坑侧壁重要性系数基坑深度（m）地下水位（m）墙面坡角（度）土钉墙1.109.20.5251土层号厚度重度粘聚力内摩擦角摩阻力标(m)(KN/m3)(kpa)(度)准值(kpa)12.1518.7329.41321.9018.52511.515312.2519.41528.21742.6518.91229.21652.4819.61531.310放坡级数坡度系数坡高(m)坡脚台宽(m)10.606.201.50超载序号超载类型超载值(kpa)距坑边距离(m)作用宽度(m)距地面深度(m)1120.00土钉道号竖向间水平间入射角度超挖深度钻孔直径土钉长度距(m)距(m)(度)(m)(mm)(m)11.201.2015.000.4011012.0021.201.2015.000.401109.0031.201.2015.000.401107.0041.201.2015.000.401106.0051.101.2015.000.401106.00土钉钢筋级别:2计————算————结————果18 计算方法:抗拉验算计算步数破裂面角(度)土钉号安全系数验算长度(m)内力设计值(KN)139.5----239.5199.9012.000.00339.1199.9012.000.00216.569.005.11438.9199.9012.000.00216.339.005.1432.207.0056.22539.9199.9012.000.00215.549.005.0232.167.0054.90412.006.0010.21639.9199.9012.000.00215.549.005.0232.167.0054.90412.006.0010.2153.646.0035.714.3.3基坑支护结构施工1、支护结构施工顺序降水—土方按层开挖—打当层土钉—土方按层开挖—打当层土钉…2、土钉成梅花形布置，采用Ф20二级钢筋和48×2.5钢管作抗拉材料(具体见剖面布置图),为保证钢管的侧摩阻力钢管渗浆眼间距为0.50米,成梅花型布置。严禁土钉施工时破坏周边地下构筑物、管线及工程桩。3、土钉成孔直径为110mm，注浆配比为水泥：砂：水=1：0.2:0.5(或纯水泥浆代替),注浆压力不小于0.5MаP,须慢速进行,确保注浆充盈系数≥1.1。4、面层形式面层采用喷射混凝土与钢筋网组成钢筋混凝土板结构：喷射混凝土采用细石混凝土，配比为水泥：砂：石＝1：2：2，水泥为P.O.32.5水泥，喷射混凝土强度等级C20，喷射混凝土支护面层80mm;钢筋网采用Ф6＠200×200钢筋绑扎而成，为了增加面板的整体强度，纵、横向设1Ф16Ⅱ18 级加强钢筋，纵、横向加强钢筋与锚杆焊牢，布设详见剖面布置图。5、喷锚施工方法（1）坡面修整由于基坑开挖后，基坑边坡局部松散且不平整，故必须将松散的土质清除干净并将基坑边坡修整顺滑。（2）混凝土喷射作业喷射作业应分段分片依次进行，喷射顺序自上而下，按地形条件和风向从左至右，或从右至左依次进行；第一层混凝土喷射厚度4～5cm，喷射时喷头与受喷面应垂直，宜保持0.6～1.0m的距离。喷完第一层后进行锚杆及钢筋网施工，第二层喷射混凝土应在第一层混凝土终凝后进行，混凝土喷射24小时后浇水养护。（3）锚杆钻孔及注浆结合成孔及灌浆设备，锚杆采QC-150型气动冲击锚杆机将Ф48钢管击入土层，采用压力泵将M25砂浆注入锚杆孔。要保持0.6～1.0MPa的工作压力。（4）挂网按边坡形状尺寸取料加工，20cm×20cm的规格编织好钢筋网，网格要分布均匀，绑扎牢固。钢筋网与锚杆交接处用Ф16钢筋与锚杆焊接牢固，钢筋网铺设时需与混凝土表面密贴。4.4应急措施4.4.1地面出现裂缝18 地面出现裂缝，顺裂缝注入水泥与水玻璃混合液，防止地表水灌入增加坑壁压力，地面用水泥砂浆抹平，在裂缝外侧布置钢筋钉，增加抗拉力，稳固变形土体。4.4.2水平位移大于25mm施工过程中若发现水平位移大于报警值，应立即撤离基坑内作业人员，采取回填反压土或坑顶卸土的措施；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；或在位移过大区域增加锚杆和加强筋，加强喷射混凝土面板的刚度,或立刻回填并临时补打超前土钉，其长度、密度视具体情况而定。4.4.3坡脚滑移或基坑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。基坑底隆起时，用砂石草包等增加坑底上覆荷载，平稳土压力，限制隆起。4.4.4流砂及管涌基底坐落在③－2层粉土及④－2层粉砂接界标高位置，实际施工中基坑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井点降水，降低地下水位。对轻微的流砂现象可在基坑开挖后加快垫层浇筑或加厚垫层的方法“压注”流砂。对较严重的流砂在加强井点降水同时需增加坑内降水措施，使地下水位降至坑底以下0.5～1.0m左右。4.4.5地下水位高于开挖面加强降水措施。4.4.6停电应在15分钟内补接新的电源，以防止井点管停抽后可能造成的坑壁坍塌。18 4.4.7应备有应急措施的材料及设备如：砂袋、钢管、钢筋、水泥、喷浆机具及施工机具。4.5施工监测4.5.1监测项目包括支护结构的水平位移、周边建筑物变形、地下水位量测。4.5.2监测方法支护结构水平位移、周边建筑物变形采用全站仪量测，地下水位采用钢尺测量。4.5.3量测精度要求及报警值支护结构的水平位移变形量测精度为1mm,地下水位量测精度为5cm。支护结构的水平位移变形监控值为20mm，报警值为30mm，地下水位的报警值为200mm。4.5.4监测点布置及监测周期基坑上两侧每20m设一钢筋砼沉降位移监测点，基准点设在远离基坑100m以上的不受影响区，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。各监测项目在基坑开挖前应测得2次初始值，各层土方开挖完成后各测一次，基坑支护完成至地下结构施工到±0.000期间应每周监测1次，地下水位达到设计要求前每天测量1次，达到设计要求后每两天测量1次。五、基坑保护与安全措施5．1、基坑上两侧每20m18 设一钢筋砼沉降位移观测桩，基准点设在远离基坑100m以上的不受影响区，由测量人员每天定期进行观测，发现问题及时通知现场负责人。5．2、施工过程中若发现位移和水平有明显突变情况，应立即撤离基坑内作业人员，采取回填反压土或坑顶卸土的措施，保证基坑和施工作业人员的安全。5．3、基坑两侧应设立醒目的警示标志，并沿基坑边设置横拉彩旗严禁外人进入，设专人值班防止闯入。经常清理基坑边杂物，以防跌落基坑伤人。5．4、基坑外5.0m范围内严禁载重车辆行驶，防止破坏基坑边坡稳定。六、施工安全标志、临时围挡6．1施工标志：在开槽地段于工地明显地段设5～8处标准施工标志牌，顶进地段于每个工作井处设立施工标志牌，另施工现场按要求设置各类警告标牌，并保证夜间警示牌亦能起防护作用，做好夜间照明，同时做好24小时人工防护。6．2临时围挡：按业主要求于施工地段特别是顶进施工地段，设置蓝色钢板防护，高度2m，厚度0.85mm。七、公共设施及邻近建筑物的保护7．1施工前在业主协调下向有关部门咨询地下管线情况，制定保护措施，做到不影响公用设施使用。7．2在掌握施工现场有关管线基本情况后，对施工现场进行全面调查，在施工范围内，规划出用地线，确认用地界内建筑物是否已拆迁完毕。18 7．3对于邻近建筑物，施工前首先确定施工安全距离，对于可能在安全距离以内的建筑位移的控制，基坑开挖时必须加强观察，当位移或沉降值达到报警值后，应立即采用跟踪注浆的方法。根据基坑开挖进程，连续跟踪注浆。注浆孔布置可在边坡及建筑物前各布置一排，两排注浆孔间则适当布置。注浆深度应在地表至坑底以下2～4m范围，具体可根据工程条件确定。此时注浆压力控制不宜过大，否则不仅对开挖边坡会造成较大的侧压力，对建筑本身也不利。注浆量可根据开挖边坡的估算位移量及土的空隙率来确定。采用跟踪注浆时，应严密观察建筑的沉降状况，防止由注浆引起土体搅动而加剧建筑物的沉降或将建筑物抬起。对沉降很大，而压密注浆又不能控制的建筑，如其基础是钢筋混凝土的，则可考虑采用静力锚杆压桩的方法。如果条件许可，在基坑开挖前对邻近建筑物下的地基或开挖边坡土体先进行加固处理，如采用压密注浆、搅拌桩、静力锚杆压桩等加固措施，此时施工较为方便，效果更佳。7．4对离开基坑较远，但开挖后引起的位移和沉降又较大的管线注意保护。管线保护有两种方法：7．4．1在管线靠基坑一侧设置封闭桩或开挖隔离沟。为减小打桩挤土，封闭桩选用树根桩，也可采用钢板桩、槽钢，施打时控制打桩速度，封闭板桩离管线保持一定距离，以免影响管线。7．4．2管线架空，先将管线周围的土挖空，在其上设置支承架，支承架的搁置点应可靠牢固，能防止过大位移与沉降，并便于调整其搁置位置。然后将管线悬挂于支承架上，如管线发生较大位移或沉降，可对支承架进行调整复位，以保证管线的安全。八、基坑回填18 根据地质资料，开挖深度范围内绝大部分为粉土,可作为各层回填料，回填时需确定土的最优含水量，其最优含水量及土的最大干密度应用击实试验测定。当土含水量过大，采取翻松、晾干、风干、换土回填、掺入干土或其他吸水性材料等，确保土体含水量为最优含水量范围内。填土采用人工回填，机械夯实，每层不大于30cm。回填注意事项：：当采用不同的土填筑时，应按土类有规则地分层铺填，将透水性大的土层置于透水性较小的土层之下，不能混杂使用，以利水分排除和基土稳定，并避免在填方内形成水襄和产生滑动现象。采用振动夯实机：分层厚度250～350（mm），每层压实遍数3～4遍。填方应从最低处开始，由下向上整个宽度水平分层铺填夯实。填土层下淤泥，杂物应清除干净，如为松土时，应先夯实，然后再全面填筑。在地形起伏之处，应做好接槎，修筑1：2阶梯形边坡，每台阶高可取50cm，宽100cm。分段填筑时，每层接缝处应作成大于1：1.5的斜坡,碾迹重叠0.5~1.0m,上下层错缝距离不应小于1m。18'