基坑开挖及护坡工程施工方案

基坑开挖及护坡工程施工方案

1、 工程概况 本工程为某宾馆地下建筑的基坑开挖工程。该建筑由主楼和裙房组成，主楼东 西长约72m,南北宽约42m，开挖深度12m （电梯井14m）,裙房东西长约71m, 南北宽约26m，开挖深度5.8m。

施工深度范围内，地层土质分布情况如下：地面以下0〜-3.5m为杂填土，局部 有旧建筑基础；-3.5m〜-8.1m主要为粉质粘土，其中在-4.5m左右有一层厚度0.5m〜 -1.00m的重粉质粘土层；-8.1m〜-14.00m为细砂；-14.00m〜-20.20m为卵石，卵石 最大粒径5〜7 cm； -20.20m〜-27.6m为粉质粘土。

地下水有二层,第一层为滞水,在地面下 -4.5m 处,第二层为潜水,在地面下 -10.30m

处。

由于基坑设计标高在地下水位以下。基坑坑东面、北面有建筑物,西面、南面 临大街,无场地放坡,因此采用管井井点降水,钢筋混凝土灌注桩加锚杆护坡。基 坑土方、降水、护坡桩及锚杆统称基坑开挖及护坡工程,主要工程量如下表。

本工程的施工特点是：地处繁华市区,交通与环保管制严格,施工场地窄小, 工序多,工期要求急,施工中必须采取措施减少振动和噪声,安排好作业班次和工 作面,白天打井、打桩,夜间挖运土方,各分项工程互创施工条件,抓好工序搭接 和流水作业,确保 d 完成施工任务。

2、 施工准备工作

⑴全面调查施工现场和锚杆深度范围内的地上、地下障碍物，制定排障计划和 处理方案,并加以实施。

⑵根据建设单位提供的建筑红线、控制桩、水准点和施工图纸，进行测量放线 工作。基坑开挖范围内所有轴线桩、水准点都要引出机械施工活动区以外，并设置 涂红白漆的钢筋支架加以保护。 ⑶根据轴线桩、施工图纸，测放井位、桩位和基坑开挖线，并加以保护。

⑷施工用电和施工照明：

① 根据机械配备型号和数量及钢筋加工、混凝土浇灌用电，经计算本工程高峰

用电量为200kw，建设单位提供的316kVA变压器，符合施工用电容量要求。

② 临时供电线路采用90伽2橡皮电缆，并设置8个施工电闸箱供护坡和降水施 工用电。

③ 在现场搭设4个4〜6m的照明灯架，每个灯架安装镝灯 2000kw。工作面和 坡道口安装碘钨灯活动灯架1〜2个，供夜间施工照明用。

⑸施工用水：在现场东西两侧，各设置 1个50伽的水源，供打井和护坡工程 施工用水。

⑹在基坑南侧搭建临时办公室、休息用房约 150 〃，工具棚20川，水泥棚川。

⑺根据施工方案和施工图纸进行机械设备和钢筋、水泥、砂石、钢绞线等材料 的准备。

⑻办理交通、城建、市政、市容、环卫等有关手续，办理降水工程向市政雨水 或污水管道的排放手续，准备弃土场，办理运土及渣土消纳手续。

3、 施工平面布置

⑴出入口分别设在现场东南侧和西南角，运料、运土汽车可走循环线路。

⑵混凝土搅拌机及砂石料场设在裙房基坑范围内，但要避开护坡桩桩位线。由 于场地窄小，砂石、水泥、钢筋、钢绞线等原材料须按计划分期分批进场。

⑶钢筋加工场设在主楼基坑北侧， 钢筋笼要分批加工， 码放高度不得超过 2 层。

4、 分项工程施工方法 4．1 降水工程

1、 降水方案的选择

本工程主楼降水目的是兼顾基坑开挖和护坡桩施工， 降低水位标高要求降到护坡 桩底标高，降水深度大，潜水存在于细砂和卵石层内，渗透系数和出水量也较大， 又由于上层粉质粘土有滞水，因此，主楼采用管井加砂漏井点降水方案。管井主要 降低潜水水位，砂漏井主要将上层潜水渗漏至细砂层，再用管井抽走。

2、 管井井点计算

⑴计算参数

基坑面积 A=75 X 45=3375 〃，基坑深度 H=12m

降水深度 S=26.2-21.5=4.7m,含水层厚度 h=26.2-16.3=9.9m

渗透系数K砂=10m/d, K卵石=117m/d，加权平均后 K=65m/d。

降水井底在渗透系数很小的粉质粘土层内，故按潜水、完整井计算。

⑵基坑假半径：

Xo= (A/ n ) 1/2二(3375/ n ) 1/2=32.78m

⑶抽水影响半径：

R=【(Xo) 2+2K Xtx h/口】1/2二【(33) 2+2X65X6X 9.9/0.23】1/2 =186.18m

式中t——抽水稳定时间，取6d:

卩——给水系数，粉细砂 0.15〜0.20，卵石0.20〜0.35，取0.23。

⑷基坑总涌水量：

Q=1.366X KX(2h－S)X S/(logR-log X0) =1.366X0.23X(2X9.9－4.7)X

4.7/(log186.18-log 32.78) =8370m3/d ⑸单井涌水量：

q=2n rhwK1/2/15=2XnX 0.15X 2.67X 86400X（ 65/86400） 1/2/15=398m3/d

式中hw——滤管进水长度，0.27h=0.27X 9.9=2.67m

r ---- 管井半径（m）

⑹管井数量：

N=Q/qX 1.1=8370/398X 1.1=23.1座，实际布置 24座。

式中， 1.1 为增井系数，考虑降水井损坏、堵塞、效率降低等，井数增加 10%。

⑺管井平面布置及井距：

管井布置在基坑四周，其中 4 座布置在裙房基坑内。

井距匸L/N=230m/24=9.58m ,实际为9.6m,（锚杆间距的倍数，以防止被击穿）。

式中， L 为基坑周边长度， m。

⑻管井竖向布置 （井深 ）： 管井由地面开始打井，井深 h1 按下式计算：

hi=Si + iLi + h2=15+ 0.10X 37.5+ 3=21.75m,实际 23.00m。

式中S1――地面至桩底深度（m）

i ――水力坡度，环形井点取10%

h2 ---- 管井沉淀高度，一般取 2~ 3m;

L1 ---- 管井到基坑中线的距离（m）。

⑼计算结果校核： 以上井点计算公式及计算参数均为经验值，因此，有条件的工程应做现场抽水

试验，本工程无条件做试验，但完成2〜3座井后立即抽水，对渗透系数K、水力 坡 度

i 及 单井涌水量 q 等进行校核。

⑽管井井点对环境的影响： 潜水含水层在地面下 10.3m 的细砂和卵石层内，该层土压缩模量较大，上面又 有约 5m 厚的粉质粘土，形成硬壳顶托层，故降水引起的沉降量可忽略不计。

3、 管井井点施工

⑴管井的构造：管井采用300mm （内径）无砂混凝土砾石管（全部为滤管）， 井孔直径600mm,井管与井孔之间填2~ 6mm滤料，井深23m,井距9.6m，共布 置降水井

24 座，如图。

⑵管井成孔（井）：采用CZ22钻机冲击成孔（井），如噪音、振动大扰民时， 也可采用 XF-3 泵吸反循环钻机,钻机性能见表,可利用地层的粘性土,自造泥浆 护壁。钻孔（井）前要挖好泥浆池,冲击钻采用掏渣筒掏渣,泥浆少而稠,泥浆池 深度在 1.00m 以内,反循环钻机靠泵吸泥浆循环排渣,泥浆多,泥浆池深度 1.5~

2.0m，并配备泥浆罐车随时将多余泥浆运走。

⑶下井管：用钻机的卷扬装置，采用井托法逐节吊放，井管连接采用竹片用 16

号铅丝绑紧。要保持井管顺直,在井孔内居中。

⑷填滤料：从井管周围均匀填滤料，防止将井管挤偏，，洗井后要补填滤料， 井顶

2.00m 用粘性土封口。

⑸洗井：采用9〜12m3空压机气举冲冼法，将由气管和排渣管组成的洗井器放 入井底,关闭排渣管, 用高压气激荡沉渣和井壁, 再开启排渣管将水渣混合物吹出, 这一过程自下而上反复进行,直至洗出清水,井内水位接近周围地下水位为止。

⑹地面排水管：布置在基坑顶周边，由 © 300mm钢管排水总管和沉淀池组成。 抽出的地下水经排水总管及沉淀池再排入市政雨或污水管道内。

⑺抽水：采用扬程25m,出水量20t/h, QS系列潜水电泵，性能如下表。置泵 标高16.00m,引水管采用50mm胶管或钢管，一般情况下，群井抽水6~7d后水位 显著下降, 10d 后稳定到设计水位标高,此时水泵出水量显著减少,为起始出水量 的 50% 左右，可换用小流量水泵。

⑻降水运转：管井井点运转后，要配备专人值班，保持昼夜连续运转并定期检 查水泵及管路运转情况，测量水位、水量，做好施工记录。必要时可配备备用电源 或发电机，以防停电、停泵造成水位上升，发生灾害，影响施工。

⑼裙房基坑内降水井：由地面打井，随挖土深度逐节拆除至裙房坑底标高。抽

水时，可采用串联抽水法，即将中间降水井的水抽至边侧降水井，再抽至地面排水

管内。

4、 砂漏井施工

砂漏井井孔直径300mm,井深10.00mm,井内填2~6mm滤料，井距2~3m, 在管井降水井之间共布置砂漏井 54 个，如图。

砂漏井成孔采用 BQZ300 步履式钻机,要边钻边填砾,以防塌孔。填砾至地面 下2.00m,用粘性土封口。

4．2 护坡工程

1 ． 护坡方案 根据护坡高度、周围环境、土质分布情况、施工能力和经验,本着安全、经济、 合理的原则,本工程选择振动小、噪音低和变形小的钢筋混凝土灌注桩护坡方案, 不同部位其构造和做法也不相同。

⑴主楼护坡高度12.00m,采用© 800mm钢筋混凝土灌注桩加锚杆护坡方案（如

图）。由于有旧建筑基础需拆除,也便于新建管线通入,挖土 3.50m 后再做桩,桩 顶设850mmx 500mm连梁，锚杆设在连梁上，连梁顶砌砖墙并设抗弯柱和压顶梁 （如图）。

⑵裙房护坡高度5.80m,采用© 500mm钢筋混凝土悬臂桩护坡方案（如图），由 地面开始做桩，桩顶设500x 300mm连梁。 ⑶主楼与裙房结合部，高差6.20m,考虑到地基处理问题，采用1: 0.75放坡,

坡面采用钢板网抹灰加固（如图） 。主楼、裙房的桩间土也采用钢板网抹灰处理。

2． 护坡工程设计与计算

目前尚无国标护坡桩设计规范,根据《高层建筑施工手册》 （中国建筑工业出版 社出版）介绍的计算方法、 有关规范和实践经验, 编制了护坡工程设计计算机程序。 本工程的电算输入参数和计算设计结果见 下表 。

根据设计与施工经验,本工程采用了以下数据处理和构造措施：

⑴计算土层深度内有®值和C值时，摩擦角换算为等值摩擦角® d;

⑵地质条件良好，最大弯矩折减 30%〜40%再配筋；

⑶提高安全系数，桩入土深度增加 10%〜20%;

⑷计算出护坡桩每米的弯矩，按弯矩分布大小配筋；

⑸“周边均匀法”和“等效矩形法”对照配筋；

⑹锚杆设在连梁上，锚杆间距不受限制，便于优化锚杆设计，也省去了腰梁，

节省了钢材，简化了工序。⑺⑻⑼⑽

3． 护坡桩及锚杆的布置构造及做法

4． 护坡桩施工

⑴工艺流程：根据护坡桩设计和地层土质分布情况，主楼和裙房护坡桩均采用 长螺旋钻孔机施工。其成桩工艺流程为：

场地平整T钻机对准桩位T调整大臂垂直度T启动钻机T钻机出土并随时清理