红星土方开挖施工方案.docx
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红星土方开挖施工方案
编制说明
1、编制依据
(1)红星国际广场5#地工程项目招标文件、招标答疑;
(2)红星国际广场5#地基坑支护施工图纸;
(3)红星国际广场5#地工程桩桩基施工图纸;
(4)红星国际广场5#地工程地勘报告;
(5)《建筑机械使用安全技术规程》(JGJ33-2012);
(6)《岩土工程技术规范》DB29-20-2000;
(7)《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002;
(8)《工程测量规范》(GB50026-2007);
(9)《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011);
(10)《建筑工程施工质量验收统一标准》(GB50300-2001);
(11)《建筑基坑工程监测技术规范》(GB50497-2009);
(12)《危险性较大的分部分项工程管理办法》(建质【2009】87号);
(13)《基坑降水手册》(中国建筑工程出版社);
2、本施工方案的发放范围
分公司:
工程部、技术部、合约部
项目部:
项目经理、项目总工、项目生产经理、项目商务经理、项目机电经理、工程部、技术部、质量部、安全部、机电部、商务部、物资部
中建五局第三建设有限公司
天津红星国际广场5#地块工程项目经理部
2013年5月16日
第一章工程概况
1、工程概况
红星国际广场5#地工程位于天津市河东区河东万达广场南侧,津滨大道与东兴桥交口西南角,为河东区最为繁华的商业中心区。
本工程总建筑面积27.4573万平米,由1栋超高层写字楼、配套商业、商业中心及地下室组成,其中地下面积10.6393万平米,地上面积16.818万平米。
本工程±0.000相当于大沽高程2.9m,自然地坪标高为2.186m左右,场地标高约-0.714m,工程地下室2层,基坑深度为11.2米,最深处为12.4米。
止水帷幕采用三轴搅拌桩。
2、基坑支护设计概况
根据设计要求,本项目支护形式为:
东侧及北侧局部为双排灌注桩加冠梁,南侧及北侧大部为单排灌注桩,西侧为二级放坡,在基坑东北角、东南角、西南角分别设置角撑。
根据项目支护形式,土方开挖方式:
东侧为垂直开挖,西侧、南侧、北侧为二级放坡。
图1基坑支护图
图2基坑北侧、南侧支护剖面图
图3北侧变电室支护剖面图
图4东侧中部支护剖面图
图5东北角、东南角支护剖面图
图6西南角支护剖面图
图7基坑西侧支护剖面图
3、地质情况
3.1工程地质情况
根据勘察报告,该场地埋深110.00m深度范围内,地基土按成因年代可分为以下10层,按力学性质可进一步划分为19个亚层,现自上而下分述之:
3.1.1人工填土层(Qml)
全场地均有分布,厚度1.40~3.80m,底板标高为0.92~-1.86m,该层从上而下可分为2个亚层。
第一亚层,杂填土(地层编号①1)厚度一般为0.50~3.50m,呈杂色,松散状态,由砖渣、石子、废土等组成。
其中在8、12、14、17、18、21、33、35、36、38、42、44、53、54、56、57、63、64、65、72、74、82~84、89、90号孔附近缺失该层。
第二亚层,素填土(地层编号①2)厚度一般为0.50~3.50m,呈褐色,软塑~可塑状态,粉质粘土、粘土夹局部粉土组成,含砖渣、石子,土质结构性差、不均匀。
其中在15、22~24、26、34、46、47、49、58、59、73、77号孔附近缺失该层。
人工填土近期翻填处理区。
3.1.2新近冲积层(Q43Nal)
厚度0.30~1.50m,顶板标高为0.92~-0.68m,主要由粉质粘土、粘土(地层编号③1)组成,呈黄褐色,可塑状态,无层理,含铁质,属中压缩性土。
其中在3、4、6、7、17、19、22~25、27、29、31、32、37、39、40、41、48、49、52、55、59~62、67、68~70、72、75、77~82号孔附近缺失该层。
粉质粘土、粘土二者力学性质相近,剖面图上统一按粉质粘土绘制。
本层土水平方向上土质较均匀,分部不稳定。
3.1.3全新统上组陆相冲积层(Q43al)
厚度0.50~2.10m,顶板标高为-0.21~-1.86m,主要由粉质粘土(地层编号④1)组成,呈灰黄色,可塑状态,无层理,含铁质,属中压缩性土。
局部夹粉土透镜体。
3.1.4全新统中组海相沉积层(Q42m)
厚度10.50~11.90m,顶板标高为-1.58~-2.74m,该层从上而下可分为2个亚层。
第一亚层,粉土(地层编号⑥3)厚度一般为2.10~4.50m,呈灰色,中密状态,无层理,含贝壳,属中(偏低)压缩性土。
局部夹粉质粘土透镜体。
第二亚层,粉质粘土(地层编号⑥4)厚度一般为6.90~8.50m,呈灰色,软塑状态,有层理,含贝壳,属中压缩性土。
局部夹粉土透镜体。
本层土各亚层水平方向上土质较均匀,分部尚稳定。
3.1.5全新统下组陆相冲积层(Q41al)
厚度3.50~6.00m,顶板标高为-12.52~-13.79m,主要由粉质粘土(地层编号⑧1)组成,呈灰黄色,可塑状态,无层理,含铁质,属中压缩性土。
局部夹粉土透镜体。
本层土水平方向上土质较均匀,分部较稳定。
3.1.6上更新统第五组陆相冲积层(Q3eal)
厚度10.50~13.30m,顶板标高为-16.71~-19.08m,该层从上而下可分为3个亚层。
第一亚层,粉土(地层编号⑨1-1)厚度一般为1.50~9.30m,呈黄褐色。
中密~密实状态;无层理,含铁质,属中(偏低)压缩性土。
局部夹粉土、粉质粘土透镜体。
本亚层土在5#地块内上部普遍夹有粉质粘土(地层编号⑨1-1t)透镜体,厚度一般为1.00~3.00m,呈褐黄色,可塑状态。
第二亚层,粉质粘土(地层编号⑨1)厚度一般为2.00~11.00m,呈褐黄色,可塑状态,无层理,含铁质,属中压缩性土。
第三亚层,粉土(地层编号⑨2)厚度一般为1.50~6.50m,呈褐黄色,密实状态,无层理,含铁质,属中(偏低)压缩性土
本层土⑨1粉土土质砂粘有所变化,分部不稳定,⑨1粉质粘土土质尚均匀,厚度变化较大;⑨2亚层粉土土质尚均匀,局部厚度有所变化。
3.1.7上更新统第三组陆相冲积层(Q3cal)
厚度13.00~16.50m,顶板标高为-29.09~-31.56m,该层从上而下可分为2个亚层。
第一亚层,粉质粘土(地层编号⑪1)厚度一般为1.50~7.00m,呈褐黄色,可塑状态,无层理,含铁质,属中压缩性土。
局部夹粉土透镜体。
第二亚层,粉土(地层编号⑪2)厚度一般为8.50~13.50m,呈褐黄色,密实状态,无层理,含铁质,属中(偏低)压缩性土。
埋深约38.00~40.50段夹粉质粘土(地层编号⑪2t)透镜体,呈褐黄色,可塑状态。
本层土水平方向上土质尚均匀,分布尚稳定。
3.1.8上更新统第二组海相沉积层(Q3bm)
厚度4.50~6.50m,顶板标高为-43.74~-46.56m,主要由粉质粘土、粘土(地层编号⑫1)组成,呈黄灰~灰色,可塑状态,无层理,含少量铁质、贝壳,属中压缩性土。
局部夹粉土透镜体。
粉质粘土、粘土二者力学性质相近,剖面图上统一按粉质粘土绘制。
本层土水平方向上土质较均匀,分部较稳定。
3.1.9上更新统第一组陆相冲积层(Q3aal)
仅90~110m深钻孔穿透该层,厚度24.50~25.50m,顶板标高为-49.59~-51.10m,该层从上而下可分为3个亚层。
第一亚层,粉质粘土、粘土(地层编号⑬1)厚度一般为3.00~10.00m,呈灰黄~褐黄色,可塑状态,无层理,含铁质,属中压缩性土。
粉质粘土、粘土二者力学性质相近,剖面图上统一按粉质粘土绘制。
第二亚层,粉土、粉砂(地层编号⑬2)厚度一般为5.00~11.00m,呈褐黄色,密室状态,无层理,含铁质,属中(偏低)压缩性土。
局部夹粉质粘土透镜体。
粉土、粉砂二者力学性质相近,剖面图上统一绘制。
第三亚层,粉质粘土(地层编号⑬3)厚度一般为9.70~13.00m,呈褐黄色,可塑~硬塑状态,无层理,含铁质、姜石,属中压缩性土。
局部夹粉土透镜体。
本层土各亚层水平方向上土质尚均匀,分布尚稳定。
3.1.10中更新统上组滨海三角洲沉积层(Q23mc)
仅90~110m深钻孔揭示该层,本次勘察钻至最低标高-108.08m,未穿透此层,揭露最大厚度32.00m,顶板标高为-75.20~-76.10m,该层从上而下可分为2个亚层。
第一亚层,粉质粘土、粘土(地层编号
1)厚度一般为11.00~12.50m,呈灰绿~黄灰色,可塑~硬塑状态,无层理,含铁质,属中压缩性土。
局部夹粉土、粉砂透镜体、粉质粘土、粘土二者力学性质相近,剖面图上统一按粉质粘土绘制。
第二亚层,粉砂(地层编号
2)仅110m深钻孔揭示该层,本次勘察未穿透此层,揭露最大厚度21.00m,呈灰~黄灰色,密实状态,无层理,含铁质,属低压缩性土。
本层土各亚层在揭示范围内水平方向上土质较均匀,分布较稳定。
表1土方开挖范围内的物理力学指标
编号
统计项目
W(%)
r(kN/m3)
e
Ip
IL
a1-2(1/MPa)
Es1-2(MPa)
2
平均值
31.7
19.0
0.89
15.2
0.79
0.45
4.6
1
平均值
30.5
19.3
0.85
16.8
0.63
0.40
4.6
④1
平均值
23.7
20.1
0.67
12.2
0.62
0.29
5.8
⑥3
平均值
24.0
19.5
0.71
6.1
0.73
0.13
12.8
⑥4
平均值
28.0
19.4
0.79
11.3
1.00
0.33
5.6
⑧1
平均值
22.8
20.3
0.64
12.2
0.63
0.30
5.6
⑨1-1
平均值
19.9
20.1
0.60
5.8
0.70
0.11
15.4
⑨1-t
平均值
22.2
20.4
0.62
11.5
0.61
0.28
5.8
⑨1
平均值
23.4
20.2
0.66
12.4
0.59
0.27
6.2
⑨2
平均值
18.8
20.4
0.56
5.0
0.66
0.10
16.8
1
平均值
21.9
20.5
0.62
12.5
0.52
0.24
6.6
2
平均值
19.5
20.2
0.58
4.8
0.67
0.10
16.3
2t
平均值
23.9
20.2
0.67
13.2
0.55
0.27
6.3
1
平均值
26.0
19.8
0.73
13.7
0.55
0.28
6.3
1
平均值
23.4
20.2
0.67
13.2
0.51
0.25
6.7
2
平均值
20.5
20.1
0.61
5.5
0.66
0.10
16.1
3
平均值
23.3
20.2
0.68
13.8
0.43
0.23
7.4
1
平均值
24.9
20.0
0.71
15.3
0.44
0.24
7.2
2
平均值
18.1
20.6
0.53
/
/
0.09
18.0
3.2地下水条件
勘察期间测得场地地下潜水水位如下:
初见水位埋深2.00~2.50m,相当于标高0.15~-0.18m。
静止水位埋深0.90~1.50m,相当于标高1.21~0.63m。
表层地下水属潜水类型,主要由大气降水补给,以蒸发形式排泄,水位随季节有所变化。
一般年变幅在0.50~1.00m左右。
根据勘察期间地下水位观测值,并结合天津地区地下水位变化幅度及场地周围道路标高(琳科东路道路标高2.10m左右)、室外地面整平标高,该场地抗浮设水位按大沽标高2.00m考虑。
本场地环境按Ⅲ类环境,无干湿交替作用时,地下水对砼结构有弱腐蚀性,腐蚀介质为SO42-;有干湿交替作用时,地下水对砼结构有弱腐蚀性,腐蚀介质为SO42-;按地层渗透性判定,地下水对砼结构有微腐蚀性。
第二章土方开挖方案
1、施工准备及部署
1.1技术准备
1.2.1根据施工图、地质报告、合同,在开工前完成土方开挖方案的编制工作。
1.2.2技术负责人组织技术人员、施工人员进行土方开挖方案交底和技术交底,进行质量、安全和文明施工教育。
1.2现场准备
1.2.1“三通一平”设置:
平整作业场地和临时设施场地,接通电源、水源。
1.2.2放线:
与甲方履行正规的测量基准点资料和桩点的交接手续,设置测量控制点,测定开挖边线与桩位。
控制点应不受施工影响。
1.2.3支护桩混凝土试块合格,设计强度达到强度后方可开挖。
1.3资源准备
1.3.1组织专业的劳务施工班组,安排足够的劳动力。
1.3.2组织货源,按施工进度要求及时进料。
1.3.3落实并组织施工机具进场。
拟配备的劳动力计划及主要施工机械详见表2、表3。
表2劳动力计划表
序号
工种名称
人数
备注
1
清槽工
150人
2
破桩工
30人
3
电工
5人
表3主要施工机械设备表
序号
设备名称
规格、型号
台数
备注
1
挖土机
PC200
15台
2
挖土机
PC60
5台
3
推土机
T60
3台
4
自卸汽车
20m3
100辆
5
钢卷尺
50m
10把
6
水枪
高压
8支
7
全站仪
RTS632
3台
8
水准仪
S3
6台
1.4施工部署
根据甲方要求,本工程土方开挖分成三个阶段进行开挖,第一阶段开挖区域为写字楼与商业楼基础,第二阶段开挖主要为商业中心基础,第三阶段开挖为西侧反压土开挖,北侧支护桩及工程桩施工完成后,开挖受影响区域土方。
第一阶段土方开挖时,由于北侧工程桩正在施工,土方运输车辆主要经东南侧大门(3#大门)进出,第二阶段、第三阶段土方开挖时,土方运输车辆主要经北侧大门(1#大门)、东北侧大门(2#大门)进出。
图8土方开挖顺序图
2、施工工艺及方法
2.1施工工艺流程
测量放线→第一层土方开挖至冠梁、角撑底标高→冠梁、角撑施工→第二层土方开挖→第三层土方开挖→地下清槽凿桩头→排水措施施工
2.2外运路线
第一阶段土方开挖时,3#大门作为主要土方运输出口,第二阶段、第三阶段土方开挖时,1#和2#大门作为主要土方运输出口。
2.3施工方法
2.3.1测量放线
根据施工现场设置的控制线采用全站仪及50m钢卷尺定出各区基坑开挖的外边线,并撒上石灰。
土方开挖标高采用水准仪进行测量。
2.3.2坡度的确定
本工程土方开挖,东侧为垂直开挖,西侧、北侧、南侧为二级放坡,坡度为1:
1。
图9东侧垂直开挖示意图
图10土方二级放坡示意图
2.3.3开挖顺序
严格按本方案的施工部署中的要求进行开挖。
2.3.4土方开挖方法
2.3.4.1基坑土方按“竖向分层,挖掘机挖掘,坑内归堆,挖掘机台阶接力装载,汽车外运”的方法。
第一层土采用挖掘机直接挖掘装载,采用退挖法施工,角撑底部的垫层要同步清除。
第二层及第三层土方采用台阶式反铲挖掘机接力开挖出土的方法。
2.3.4.2大部分土方采用反铲接力开挖,直接将士方转至地表,由自卸汽车装卸,由于施工场地狭窄,所挖土方随挖随出,不在现场堆放。
2.3.4.3当无法按台阶法反铲接力转运土的方法施工时,主体基坑采用反铲挖掘机挖装土方,地表塔吊配合提升吊桶出土。
2.3.5施工要点
2.3.5.1角撑下方土方,采用PC60挖机向内掘进,将角撑下方土方分次倒运出来,由PC200挖机倒运至土方运输车上。
图11角撑下方土方开挖示意图
2.3.5.2本工程基坑开挖深度较深,施工过程中采用分层进行土方开挖,如下图所示。
图12土方分层开挖示意图
2.3.5.3在开挖过程中,应随时检查槽壁和边坡的状态。
根据土质变化情况,应做好基坑的支撑准备,以防坍陷。
2.3.5.4机械开挖时应随时实测开挖位置的土方的标高,机械开挖时留30cm厚土方,最后由人工清理基槽。
开挖过程中接近地下水位时应先完成标高最低处的地方,以便在该处集中排水。
2.3.5.5机械开挖过程中,注意降水井的保护,开挖井口土时,一节一节推倒大口井标准节,同时覆盖模板,防止土方填满井内。
2.3.5.6值班人员必须对挖土机机手详细交底工程桩位置、围护桩位置、放坡位置及坡度、开挖深度等。
值班员要跟机作业,时刻指出桩位,提醒机手不要触碰桩。
开挖时机械不得碰撞围护桩、工程桩。
2.3.5.7为防止超挖,土方开挖时派专人值班,负责标高控制。
2.3.5.8由于本工程土方开挖时,正处于雨季施工,在基坑南侧、北侧及西侧,随着土方开挖进度进行护坡施工,施工时须挂铁丝网,喷射50mm厚C15混凝土。
图13护坡施工示意图
2.3.5.9人工清槽
(1)人工清槽前,按1.5m间距测放标高,做好标高标志来控制基底标高和平整度。
具体做法是用水准仪每4m左右设一根木桩标桩,标桩打入坑底约20cm深,标桩上用红油漆做好标高标记,浇筑垫层时即可利用该标记控制垫层厚度和表面标高。
(2)进行人工清槽时,应用铁锹清除基坑底部30cm厚预留土方;基坑边坡及基底按照要求修平,保证基坑的表面平整度。
基坑边角部位一定数量的土方人工用铁锹或铁铲清除,翻铲到斗车内再运走。
(3)防止基底扰动,尽量减少暴露时间。
基坑挖到设计标高后,立即报请监理验收,监理验收合格后再请业主组织监理、勘察院、设计院进行地基验槽,并做好隐蔽工程验收记录。
2.3.5.10土方运输
土方运输的主要工具为全封闭自卸式汽车。
土方运输要根据土方开挖量和土方运距调整汽车数量,使汽车数量与挖掘机数量相配合,实现土方的机械化综合施工。
土方运输前办理好相关行政环保及夜间施工手续,工地门口设置的洗车槽,及时冲洗,从管理及措施上保护城市环境。
第三章降水施工方案
1、施工部署
1.1分项工程施工目标
质量目标:
确保基坑开挖期间无积水;符合设计和规范要求。
安全目标:
无安全事故。
环境、文明施工目标:
符合天津市文明工地施工要求。
1.2施工区段的划分
根据图纸,场地需降水区域为A区、B区和C区3个区域,如图14所示。
图14降水区域示意图
1.3施工顺序
施工顺序为:
C区→A区→B区
图15施工顺序示意图
1.4施工准备
1.4.1技术准备
1.4.1.1根据施工图、地勘报告、合同,在开工前完成降水方案的编制工作。
1.4.1.2技术负责人应组织技术人员、施工人员进行降水方案的交底和技术交底,进行质量、安全和文明施工教育。
1.4.2现场准备
1.4.2.1“三通一平”设置:
平整作业场地和临设场地,接通电源、水源。
1.4.2.2放线:
与降水施工队伍测量进行基准点资料和桩点的交底手续,设置测量控制点,测定开挖边线与桩位。
控制点应不受施工影响。
1.4.2.3摸清施工障碍物,尤其要摸清地下施工障碍物,以便采取措施,防止发生施工事故。
1.4.3资源准备
1.4.3.1组织专业的劳务施工班组,安排足够的劳动力。
1.4.3.2组织货源,按施工进度要求及时进料。
2、施工进度计划与工期保证措施
2.1施工进度计划
本工程降水施工进度安排考虑如下:
2013年5月15日~6月1日施工降水井,每完成一口降水井即开始排专人负责抽水,直至基础施工完成。
2.2工期保证措施
该项工程工期短,为确保按期顺利完工,采取如下工期保证措施:
(1)土方开挖提前20天开始降水,并将地下水位降至坑底以下不小于0.5m。
(2)配备组织协调能力强、技术好、业务精、能吃苦、作风过硬的项目领导班子。
组织一支技术好、吃苦耐劳、作风过硬的工人队伍,决心按计划工期完成该项工程施工。
(3)施工方案是组织施工的指导性技术文件,对于确保工程质量和工期至关重要。
因此,在施工准备阶段,必须按施工承包合同、施工图纸要求,编制科学合理、切实可行的施工方案,并认真付诸实施。
(4)抓紧做好施工准备。
做好施工准备,是确保按时开工和连续施工的前提条件,做好组织准备、技术准备、物资准备和现场准备,以便早日开工、连续施工。
(5)配备状况好、足够数量的施工机械,加强维修保养,提高设备完好率,确保满足施工需要。
(6)加强工程质量和安全管理,杜绝工程返工,确保安全生产,做到一次交验成功。
(7)搞好夜间照明,提高夜间施工效率。
3、降水设计方案
场区地下水属潜水类型,其渗透数小,根据其工程地质、水文情况,结合天津地区深基坑降水经验,本方案采用大口井降水方法,即在井中用潜水泵抽水以达到基坑降水和土体排水固结的目的。
3.1设计计算
本工程采用无砂水泥管大口井降水,局部采用钢管井管降水(井径600,管径273),无砂混凝土管井径800,管径500,井深有20m、17m、18m、12m四种类型。
以井深17m的疏干井为对象进行计算。
3.1.1基坑涌水量计算
基坑属于均质潜水含水层完整井基坑,且基坑远离边界,土层主要分为素填土、粘土、粉质粘土,土体渗透性为微透水。
图16计算简图
其中Q──基坑涌水量;
k──渗透系数,根据地勘报告第30页可知k=0.005m/d;
H──澘水含水层厚度,H=20.00m;
S──基坑水位降深,S=13.00m;
R──降水影响半径,R=11.63m;
r0──基坑等效半径,r0=135.72m。
基坑涌水量Q=66.59m3/d
3.1.2降水井数量确定
其中Q──基坑总涌水量;
q──单井出水量;
k──渗透系数,k=0.005;
rs──过滤器半径,rs=0.3m;
l──过滤器进水部分长度,l=1m。
经过计算,为了保证工程进度,故布置226口井合适,另外,在电梯基坑四角各布置4口降水井。
为了保证降水效果,在1#地块分别设置7口20m深的疏干井和6口20m深的钢管井管。
3.2降水井井身构造设计
降水井采用无砂混凝土井管,井管滤料采用6~8mm无粉碎石屑,降水井井身构造设计见图3。
图17降水井井身构造图
3.3降水井布置
根据目前业主提供的5#地块降水井图纸,设计情况如下所示:
表4降水井设计概况
井的类型
井管类型
设计深度(m)
井径(mm)
管径(mm)
数量(口)
疏干井1
无砂混凝土井管
17
800
500
226
疏干井1(电梯基坑四角处)
无砂混凝土井管
17
800
500
40
疏干井2
无砂混凝土井管
20
800
500
7
疏干井3
钢管井管
20
600
273
6
观测井1
无砂混凝土井管
12
800
500
15
观测井2
无砂混凝土井管
18
800
500
1
图18降水井布置平面图
图19电梯基坑降水井示意图
3.4降水井及观测井技术要求
(1)井管与孔壁之间填充碎石。
(2)单井涌水量不小于50m3/h,单井抽水含砂量不超过1
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