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深基坑土方开挖工程施工技术

发表于:2020-04-21 浏览量: 112 次

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  深基坑土方开挖必须结合现场实际场地情况安排好出土口和出图线路,在基坑监测数据安全的前提下,使土方开挖工程与支撑结构工程、基础结构工程合理组织,队伍之间紧密穿插配合,达到最佳的统筹调配结果,开挖过程中特别注意分层厚度、运土道路坡度、对支撑梁、立柱桩、降水井、排桩等的保护,为及早地安全地施作地下结构创造条件。

  一、工程概况

  南京新都汇广场工程位于江宁区双龙大道以西、董村路以北,总建筑面积为59912m2,框架剪力墙结构,地上裙楼4层,上部分为15层酒店式公寓和11层办公楼两座双塔。地下二层,作为车库及设备用房,地下建筑面积为15272m2,地下一层结构面标高为-5.15m,底板顶标高为-8.70m。施工场地±0.00相当于绝对标高+9.80m,自然地面相对标高为-0.70m~1.0m。基坑平面面积约为7670m2,基坑长约为105m,宽约为75m,土方开挖量约为67598m3。基坑土方开挖深度根据不同区段为8.4m~9.7m

  1、基坑安全等级

  基坑侧壁安全等级为一级。

  2、基坑结构形式

  基坑支护工程采用钻孔灌注桩排桩,止水帷幕在支护桩外侧设置三轴深搅桩,局部影响三轴深搅桩无法施工为高压旋喷桩,东侧设暗墩采用双轴深搅桩。基坑内采用两道钢筋混凝土水平支撑,两道支撑中心标高分别为一2.0m和一6.2m。立柱桩下部为900钻孔灌注桩,上部为钢格构,支撑平面呈对撑及交撑,东侧靠近地铁一边加一道连梁。

  3、基坑降水

  基坑内降水采用管井降水。

  4、基坑周边环境

  该工程位于江宁区双龙大道与董村路交汇处,基坑东边临近双龙大道西边一号地铁河定桥站,基坑东北边距离地铁支护桩边17.60m,南边距离董村路13.199m,西边距离围墙边7.818m,距离西南边地然地基房屋24.957m,北边距离欧尚超市30.102m,计划在西边设置出土通道,出土口设置在对撑两侧,经董村路外运土方。

  5、工程地质概况

  本工程基础底板主要位于3—2、3~2A土层内。

  6、地下水情况:

  根据地下水的赋存、埋藏条件,勘察揭示的地下水类型为孔隙潜水、微承压水和基岩裂隙水。孔隙潜水主要赋存于浅部填土及新近期沉积的2—2层以浅土层及粉土中。3-2A层、3-4A层的粉土层中孔隙潜水属微承压水,其中3—2A层粉土,富水性较弱,局部基坑开挖对工程影响较大,3-4A层的粉土,富水性一般,但埋深大,对本工程无影响。

  二、施工准备

  1、图纸交底:开工前熟悉基坑支护设计图,地勘报告,项目负责人对施工班组进行技术交底。了解设计意图和基坑监测方案及地层分布情况。2、落实土场:开工前,推土机进入倒土场做好准备工作,使之具备进土条件。开工前配合建设单位到江宁区环保局固体废弃物管理处办理工程渣土准运证,到区环保局办理夜间施工许可证;做好邻近单位、居民等诸方面工作。3、施工测量:会同业主、监理单位进行图纸、现场地下管线、控制点、水准点保护等交底工作;会同业主、总包、监理单位共同进行施工场地原始高程测量,办理有关签证。4、施工机械准备:按合同约定,土方挖运机械在进场前做好调试工作,当支护桩全部施工完成,总包单位对支护桩头进行除理,做好基坑土方开挖准备,随时准备进场。5、出土口道路:设计已在出土口设置钻孔灌注桩及钢筋砼板,宽度约6.80m。根据施工场地土质情况,运进建筑垃圾修筑基坑内临时运土道路。建议总包单位在基坑西面做一条宽10m,厚0.3m,混凝土强度C30,配置双层双向钢筋网(配置中16@150),路基铺垫厚0.3m毛石,压路机压实,距离基坑边10M以上,并将出土口延伸并连接到董村路。6、基坑排水:开工前一周内做好基坑管井排水,将地表储存水位降低到挖面以下0.5~1m,满足现场土方开挖基本条件。7、冲洗平台设置:在进出口设一个高压水冲洗台,以冲洗车辆泥土,防止污染路面。冲洗台用C30混凝土浇筑,混凝土厚30cm。冲洗台设1%坡度,坡底设明排水沟与坡顶排水沟相连通,上用25的钢筋焊成铁栅,冲洗后的泥浆水经明沟流向沉淀池,经沉淀过滤后的积水排人基坑周边排水沟。8、路基箱准备:开前准备路基箱、钢板铺垫在支护结构与场地地耐力较差部位。

  三、施工方案及技术措施

  (一)施工工艺
 

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  (二)管井降水施工概述

  1、施工场地内管井分布12口,井深21m,基坑观测井12口,每口管井施工完成后应进行洗井,并试抽水,防止管井滤网被泥浆堵塞,影响排水效果,基坑排水24小时不问断,派专人值班随时观察降水情况,并观察观测井地下水位情况。2、坑内管井水位根据土方开挖深度控制在(低于土方开挖面0.5m~1m),基坑水位严格按照设计要求控制,不得降水过快,影响基坑周边环境安全,或达不到降水深度,对土方挖运带来难度,影响工期。3、土方开挖期间,要对管井做好保护,每口管井做好明显标志,防止挖运土方车辆破坏管井,对运土道路有管井的,车辆应尽量避开,对确实不能避开的井位应将排水管及电缆线做好保护护,临时停止降水,当挖运土方不影响管井降水时,立即恢复降水,如不能满足施工需要,在基坑内挖明沟排水到集水井,沉淀后排入管井。

  (三)水平支撑结构施工概述

  本工程地下室支护设计为两道钢筋混凝土支撑,钢筋混凝土支撑第一层中心标高一2.00m、第二层为一6.20m,圈梁截面800×1200mm,围檩截面900×1300mm,支撑截面650 x 700mm,联系梁截面500×600mm,混凝土强度等级为C30。支撑施工应与土方施工紧密配合,采取分区施工流水作业。根据设计要求,施工缝只能留置在圈梁位置,结合本工程支撑的设计图纸,因东北、东南两个方向的角支撑与横撑均相连,必须连续浇筑混凝土,故将该部分作为一个整施工区段,西北、西南两个角支撑各自独立作为施工区段,分别在圈梁的合适位置设施工缝。第一层圈梁和支撑按西北、中间、西南的顺序施工,待每个区一2.4m以上的土方挖完后开始施工该区段的圈梁和支撑,第一层圈梁和支撑计划工期24天。第二层支撑的施工顺序与土方施工顺序相同,第二层支撑计划工期36天天。

  (四)土方开挖

  该工程基坑面积约7670m2,土方总量约67598m3,地下室土方分3次开挖。第一层挖土标高至-2.40m,深度约1.40~1.70m,便于支撑梁的施工,出土量约11890m ,第一层土方可一次性开挖完成,随后破支护桩头,施工支护冠梁及支撑梁。第二次土方开挖在第一层支护结构混凝土强度满足设计强度80%后进行,挖土标高至-6.50m,本层深度约4.10m,土方开挖量约31450m3。土方开挖前应在跨越外壁支撑结构上覆土并铺垫路基箱或钢板,覆土厚度不应小于1.0m,不得直接在支撑结构上碾压。在基坑内铺垫好运土车辆进出循环道路,供运土汽车行驶形成循环的运输道路,并留有空地范围做供汽车调头的临时场地,能使运土汽车直接进行装土外运,挖土方向与第一层相反,土方计划分2层开挖进行,分为清底一中间挖土一上部装车的施工方法,车辆行驶临时道路坡比1:4,挖土放坡坡度1:2,第二层土方挖运道路放坡系数1:4,若坡度较陡运土车辆趴度困难,可以增加放坡系数当运土道路回填压后,车辆可直接进入基坑(-2.4m)进行第二层土方挖运,在车辆坡道满足运土车辆行驶时,运土车与装土挖掘机在-2.4m作业在无支撑梁部位由东(双龙大道)向西分二层挖土标高至-6.50m,用小挖掘机在有支撑梁下倒土到无支撑梁部位装车外运但挖土速度不宜过快,同时依据基坑安全监测报告提供的数据分析基坑周边情况,分区分段进行调整。详见附图2挖土对于-6.50m支撑梁施工工作面根据总包单位统一安排,特别是位于双龙大道(东侧)部位围檩、支撑梁的施工,首先挖出该部位工作面由东向西退挖,确保该工作面同檩、南北水平支撑与东北、东南角撑施工满足施工缝要求,中间围檩、对撑与西北、西南角撑同时完成,施工过程中尽量压缩工期,24小时轮班作业,在最短时间内完成二层围檩、支撑,在-6.50m形成全封闭的围檩、支撑,保证基坑安全。第三次土方开挖在第二层支护结构混凝土强度满足设计强度80%后进行,挖土标高至-9.40m~-10.70m,本层深度约2.90m~4.20m,土方开挖量约24258m3。本次土方开挖难度较大,基坑开挖深度已距离自然地面8.4m~9.70m。挖土方向与第二层相同,土方计划分2层开挖进行,分为清底一中间挖土一上部装车的施工方法,车辆行驶临时道路坡比1:4,挖土放坡坡度1:2,第三层土方挖运道路放坡系数1:4,若坡度较陡运土车辆趴度困难,可以增加放坡系数当运土道路回填压后,车辆可直接进入基坑(-6.5m)进行第三层土方挖运,在车辆坡道满足运土车辆行驶时,运土车与装土挖掘机在-6.5m作业,在无支撑梁部位由东(双龙大道)向西分二层挖土标高至-9.40m—-10.70m,用小挖掘机在有支撑梁下倒土到无支撑梁部位装车外运,但挖土速度不宜过快,同时依据基坑安全监测报告提供的数据分析基坑周边建筑物沉降情况,分区分段进行调整。基坑承台土方挖运,依据基坑支护设计图要求进行。对基坑底标高满足设计要求时,总包单位应立即做好垫层混凝土的浇筑,并投入足够施工人员进行基础承台的施工。出土口坡道土方采用垂直运输方法清运。

  (五)土方开挖技术措施

  1、土方在开挖前一周应开始降水,降水速度不宜过快,应适度控制,控制降水速度是基坑土方挖关键。2、土方挖运除应满足基坑开挖时条件外,四周的沉降位移观测应按设计要求及监测方案进行。3、土方开挖前基坑监测单位对每个监测点位进行一次原始观测,提供原始数据,土方开挖时安全观测每天不少于1次,当基坑发现位移时随时跟踪观测,基坑安全监测单位每天提供一份监测报告,并做出观测结论及建议。4、特别是西边靠近双龙大道的河定桥地铁站进出口,来往人流较多,建议加大安全观测力度。

  5、土方开挖分层、分区、对称放坡进行,每层开挖深度不得超过2.0m,严禁超挖,为保证钢立柱、降水井、工程桩安全,挖土速度不得过快,挖掘机不得碰撞钢立柱、降水井、工程桩,基底土必须留0.3m土方人工清理,对超出标高的工程桩,在挖土过程中要十分小心,以避免碰撞造成不必要的经济损失。同时,挖掘机械不得碰撞支撑杆件,防止支撑梁发生变形。

  6、土方开挖时基坑周围10m范围内严禁堆放重量大于20kN/m2的任何材料、土方或物体、重载车辆在基坑周边行驶,减轻基坑外部荷载对支护结构的附加荷载。7、基坑开挖过程中,若挖土局部不对称,可用局部堆载或在基坑外部挖土卸载的方法使应力释放均衡。8、基坑开挖过程中,防止应力释放不均衡,基坑局部变形过大,支护结构位移超过安全值时,应立即停止土方开挖,用土回填堆载或用砂袋堆压,施工现场抢险指挥部立即分析原因,按照应急预案抢险。9、基坑开挖时若发生管涌现象及侧壁漏水现象则立即停止开挖,用高标号防水混凝土、水泥、防水材料进行封堵,请基坑支护施工单位与设计联系共同制定解决措施,并及时向业主、监理单位汇报。10、土方开挖接近支撑梁底标高或承台底标高时,进行标高测量,距支撑梁底留0.10m~0.2m,距基础垫层底留0.3m厚土(包括电梯井、集水坑、承台及梁),由总包施工单位立即组织人员进行清理基坑底部土方工作,并采取24小时轮流施工作业,进行承台工序施工,混凝土垫层浇筑到支护桩边,形成坑底支撑。并要求保证基坑暴露在最短时间内,完成基础部分施工。

  四、本工程重点、难点及处理措施措施

  (一)本工程的重点、特殊部位的处理

  1、混凝土支撑、工程桩、立柱桩、降水井的保护措施(1)、每台挖机派专人指挥,管井、立柱桩周边土用人工清除,严禁挖机碰撞。(2)、挖土必须从桩的四周均匀开挖,以免在一边开挖后,另一边侧向土压力造成工程桩受损。土方开挖中加强对工程桩的保护,在工程桩间掏土时,应派有经验的驾驶员进行施工,开挖中禁止挖斗碰撞支撑梁,车辆行驶避开支护结构的支撑梁、钢立柱,以免对支护结构产生影响,人为造成安全隐患。特别是在临近两个出土道路附近的钢立柱,车辆行驶对道路的碾压可能产生主动土压力,为了防止土体挤压对钢立柱质量产生影响,在钢立柱附近挖一条宽0.5一1m深1—4m的阻力沟,并在运土道路边用木桩或48×3.5钢管@500—1000打人土中,并用木工板围挡成挡土墙肪止道路坍塌,并起到保护钢立柱的作用。2、施工中做好与工程桩施工单位的配合,基坑挖至相应设计标高后,支撑结构施工、基础结构施工应及时跟上

  (二)本工程的难点及处理措施

  土方工程施工难点主要反映在雨季施工等方面。1、在支撑结构间、工程桩间掏土时,挖机应小心轻挖。2、雨季施工遇下雨坑内积水较多,用集水井集中排水。确保坑内无明显积水。3、本工程垂直挖土深度较大达9.70m。在做好上下层接力翻土的同时,注意上下挖机位置错开,根据现场土质,上下层土按1:2的坡度放坡。4、支撑梁底0.10m-0.20m,基础坑底0.3m,挖机不能挖到位的情况下,采用人工清土的办法处理。此外,最后收尾余土普通挖机已不能发挥作用,此时考虑用2台长臂挖掘机挖土,基坑内用2~4台小挖掘机配合翻土,当长臂挖掘机无法施工时,采用垂直运输方法,用塔吊吊篮运输土方并装车外运,最后用50吨吊车将小挖掘机吊出基坑。

  五、基坑安全性措施及抢险应急措施

  (一)对相邻建筑物的保护措施

  1、建设单位委托有资质的监测单位对周围建筑物进行调查,主要了解地面建筑物的结构型式、基础形式、建筑物层数和层高、平立面形状经及建筑物对不同沉降差的反应。同时对各个不同时期的建筑物裂缝进行现场踏勘;在基坑施工前,对老的裂缝进行统一编号、测绘、照像,对裂缝变化的日期、部位、长度、宽度等进行详细记录。2、根据周围建筑物的调查情况,确定监测点布置部位和数量,在基坑开挖期间按要求进行建筑物沉降、倾斜、裂缝观测。3、对临近建筑物加强监测,如出现沉降超过警戒值等情况可采用压密注浆等加固措施。

  (二)对地面堆我、地表水、地下水的控制措施

  1、严格控制地面堆载,施工期间基坑周围10米范围内严禁大量堆载,地面允许堆载小于20KPa。2、在基坑上部边坡顶部设置截水沟,防止地表水流人基坑内和冲刷边坡。3、基坑内采用“明沟加集水井”进行疏干排水;排水沟每隔20m左右均匀布置,排水沟宽300mm,深300mmmm,排水沟坡度1%;集水井纵横向20m左右均匀布置,集水井截面为500mm X 500mm×600mm,井壁用钢筋笼尼龙网等简易支撑加固。基坑内的地下水经排水沟汇集于集水井内,用水泵排出坑外(也可以排人降水井)。

  (三)地下管线及其他地上地下设施的加固措施

  1、施工前完全查明基坑外围的地下管线和其他地上地下设施的分布和现状。对位移比较敏感的地下管线要进行开挖悬挂、开挖隔离沟与土体脱离的加固措施或将管线移走。2、基坑开挖时必须进基坑周围安全信息化监测,做好土方开挖和抢险应急措施。

  (四)、基坑周围安全监测

  施工前应对周边建筑物地基进行沉降监测。根据我公司以往的施工经验,在软土(高压缩性土)区挖土施工应防止周边建筑地基沉降的发生。基坑沿线有较多管线、民用建筑,基坑的安全稳定性至关重要。因此基坑监测是指导正确施工避免事故发生的必要措施,应由有资质的监测单位制定详细的沉降、位移等监测方案,施工过程应严格按照设计要求做好监测监控工作。基坑监测应由有监测资质的单位严格按本设计要求制定详尽基坑监测方案,并报设计单位和质监站审定确认后方可实施。

  (五)抢险应急措施

  在基坑开挖过程中,有可能出现支护桩体及地面沉降过大,引起周围建筑物的开裂、地下管线的破损、基坑渗水过多等意外险情,应事先做好防范应急措施,一旦出事故苗头,根据事故苗头出现的原因,分别采取不同的应急措施。1、基坑开挖期间,一定要做好施工监测工作,如出现上述险情或沉降、位移值超过设计值和控制要求,应立即控制挖土速度(严重时及时回填土方待设计处理),会同有关各方面商讨处理办法。2、准备好抢险器材,如草包、钢板桩、水泥、钢材、钢管等,如发现险隋及时抢修。3、如桩侧位移变形过大,宜采取如下措施:(1)、立即回填土,平衡侧向压力;(2)、坑外主动土体内采用双液注浆;(3)、坑外土体一定程度地卸载;(4)、打临时钢板桩。(5)、增加钢管支撑等。4、如果基坑漏水则及时采用棉絮加水泥封堵并加引流管等措施。5、按照施工技术措施中的要求,加强坑内、外地表水、地下水的排水工作,同时采取坑内侧桩问土防雨水冲刷措施。6、险情如发生并采取措施后,要继续加强监测,以便及时分析整理,采取有效措施,加以控制。


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