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摘要:两道内支撑,且土质较差,含水率大,地下水位高,需精心组织降水,在分段分层开挖时组织好土方开挖,观测基坑变形,降水的同时密切观测降水效果,及时补救降水方案,保证降水效果不影响挖土的施工进度,第一层挖土时因工期紧,在3号区临时堆土,留出二道支撑施工作业面,不影响第二道支撑的同步施工。第三道挖土時分区分步开挖,需考虑GHIJA段区域补桩和支撑的置换。因临时运土道路在基坑壁的受力影响,考虑挖二步土时,做基坑壁型钢加固。做好基坑变形观测,雨天开挖的安全技术措施,做好应急预案和应急响应准备,保证周围建筑物和周边管网的安全和挖土的施工进度,且不影响城市环境。
关键词:降水;开挖;基坑变形观测
中图分类号:P426.6 文献标识码: A
一、工程概况
1、基坑基本情况
基坑面积:约15400m2;基坑周长:约为500m,两道内支撑(一道在-4.15m,二道在-9.05m),第二道支撑拆除时须换撑,现场场地狭小,周边南侧16米范围有高层建筑物,地处城市中心周边管网多且复杂。
现场标高:西北侧-1.15m,其它侧-1.35m,坑底标高-13.30~-14.20m;
基坑开挖深度:11.95m~13.05m (详见基坑开挖深度示意图)。
2、周边环境概况
北侧为绍兴道,道路总宽25m,红线距道路边线5m,地下室外边线距红线2.1m,距马路对面4~5层建筑32m;南侧为徽州道,道路总宽20m,红线距道路边线5m,地下室外边线距红线2.6~4.5m,距马路对面两栋26层建筑;西侧为广东路,道路总宽16m,红线距道路边线4m,地下室外边线距红线2.0m~2.4m,距马路对面2~4层建筑22m;东侧为九江路,道路总宽14m,红线紧邻道路边线,地下室外边线距红线3.9m~7.5m,距马路对面6层建筑19~22m。场地北侧公交汽车站为拟建工程,尚未施工,待地下基础工程施工完成后再施工。(详见基坑周边环境信息平面图)
3、施工现场布置概况
现场设置两个出土口,分别在南、北两侧,现场设塔吊5台,现场围在规划红线内;(详见基坑开挖现场平面布置图)。
基坑开挖深度示意图
基坑周边环境信息平面示意图
基坑开挖现场平面平面布置图
二、编写依据(略)
三、地质水文概况
1、场地地质概况
天津地处华北平原,属冲积、海积低平原。拟建场地位于河西区广东路与绍兴道交口处,勘查时,大部场地为空地,仅西北角一栋单层建筑物在勘察期间拆除,受其基础影响,1、2、3号孔施工时均向北侧平移。东南角(27、28号孔附近)由于自来水管长年漏水,已形成大的水坑。现场地地势较平坦,各孔孔口标高介于4.08~3.21m之间。
2、场地地层分布规律及土质特征
根据本此勘察资料,该场地埋深90.00m深度范围内,地基土按成因年代可分为以下9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:
1、人工填土层(Qml)
全场地均有分布,厚度2.40~4.70m,底板标高为1.13~-1.09m,该层从上而下可分为4个亚层。
人工填土填垫、冲填土年限大于十年。
2、全新统上组陆相冲积层(Q43al)
一般位于埋深约7.00m以上,厚度1.90m~4.40m,顶板标高为1.13~-1.09m,主要由粘土组成,呈灰黄色,可塑状态,无层理,含铁质,属中压缩性土。
本土层水平方向上土质较均匀,分布较稳定。
3、全新统中组海相沉积层(Q42m)
一般位于埋深约7.00~16.00m段,厚度8.00~10.00m,顶板标高为-2.05~-3.85m,该层从上而下可分为2个亚层。
本土层3a亚层尚均匀,仅局部分布;3b亚层土质较均匀,分布较稳定。
4、全新统下组陆相冲积层(Q41al)
一般位于埋深约16.00m~20.00m段,厚度3.30~5.50m,顶板标高为-11.22~-13.05m,主要由粉质粘土组成,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、粘土透镜体。
本层土水平方向上土质较均匀,分布较稳定。
5、上更新统第五组陆相冲积层(Q3eal)
一般位于埋深约20.00m~30.00m段,厚度6.50~10.50m,顶板标高为-15.75~-17.61m,底板有起伏,该层从上而下可分为2个亚层。
本层土5a、5b亚层土质较均匀,但厚度均有较大变化。
6、上更新统第三组陆相冲积层(Q3cal)
一般位于埋深约30.00~50.00m段,厚度21.20~23.80m,顶板标高为-22.77~-26.25m,该层从上而下可分为5个亚层。
本土层各亚层土质尚均匀,分布较稳定,厚度均有较大变化。
3、场地地下水概况
3.1 地下水类型
本场地埋深50.00m以上可划分为3个水文地质含水层:
一、潜水含水层:主要指埋深约16.00m以上人工填土(Qml)、海相沉积层(Q42m),视为潜水含水层。
二、第一微承压含水层:上更新统第五组陆相冲积层(Q3eal)粉土(地层编号 5b)可视为第一微承压含水层。
三、第二微承压含水层:上更新统第三层陆相冲积层(Q3cal)粉砂(地层编号 6b)可视为第二微承压含水层。
四、第三微承压含水层:上更新统第三组陆相冲击层(Q3cal)粉砂(地层编号 6d)可视为第三微承压含水层。
3.2 地下水水位
勘察期间测得场地地下潜水水位如下:
初见水位埋深2.00~2.70m,相当于标高1.83~0.80m。
静止水位埋深一般为1.50~2.20m,相当于标高2.01~1.46m。
仅27、28号孔附近由于长期浸水,钻孔静止水位较浅,静止水位埋深几乎为0.00m。
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。根据现场实测地下潜水位、水位年变幅及设计室外地面标高情况,建议本工程桩抗浮设计水位按大沽高程3.00m考虑。
勘察期间测得场地第一微承压水粉土(地层编号 5b)水位埋深4.30m左右,相当于标高-0.50m左右。
四、基坑支护设计概况
1、基坑支护设计方案概况
止水帷幕:
采用单排φ850@1200三轴水泥搅拌桩作为止水帷幕,桩长19.75m~29.9m,
竖向围护结构:
AB段、E'F段、FGH段竖向围护结构采用φ950@1150钻孔灌注桩;
HIJ段、JA段竖向围护结构采用φ1000@1200钻孔灌注桩;
DD’段竖向围护结构采用φ1200@1400钻孔灌注桩,桩间采用高压旋喷封堵,灌注桩外侧采用φ800@500高压旋喷桩止水;
BCD段、D'EE'段采用800mm厚地下连续墙,地连墙接缝处采用φ800@500高压旋喷桩封堵。
灌注桩桩长20.5m~24m;局部因利用钻孔桩作为主体结构侧墙及工程桩,DD’段灌注桩L=66.45m;
BCD、D'EE'段采用地连墙支护;
水平支撑形式采用混凝土桁架式角撑和对撑组合结构。第一道水平支撑底标高-4.15m;第二道水平支撑底标高-9.20m。
支撑及立柱桩:在φ1000立柱桩内设置550×550型钢格构柱作为支撑梁临时立柱。
电梯井等局部深坑处坑内采用放坡方法进行开挖。
2、基坑降水設计方案概况
本工程采用封闭式降水措施,坑内共设置51口降水井,坑外共设置29口观察井,降水井井径800mm。降水井井深分别为:疏干井井深18m;承压井井深30m;潜水观测井井深18m;承压水观测井井深30m,降水方案另说。
3、基坑周边荷载要求
基坑四周地面超载需控制20kN/㎡以内。
五、施工部署及施工重点、难点分析
一、施工部署
(一)、土方量统计及工期目标
土方量:本工程土方开挖量约20万m3;日出土量2000~2500 m3。
工期目标:土方开挖施工工期80-90天。
(二)、施工段划分及施工准备
根据基坑深度,基坑平面形状,全面考虑总体土方及土方施工工期,以横向对撑为分界线,将基坑分为南、北两个作业区。北区土方从4#出土通道经北侧出土口将土方外运;南区土方从1、2、3#出土通道经南侧出土口将土方外运,两个区同时作业。
(详见挖土分区示意图)
挖土分区示意图
(三)、机械配备
第一步土方配备3台1m3,20辆自卸汽车。
第二步土方配备6台1m3和20台0.6m3挖掘机,20辆自卸汽车。
第三步土方配备6台1m3和20台0.6m3挖掘机,20辆自卸汽车。
收尾阶段共配备3台长臂挖掘机负责收尾工作。
(四)、施工阶段的安排
1、根据施工图及场地实际情况,为方便土方施工,土方开挖阶段在绍兴道与徽州道一侧基坑中(南北两侧)各设一个出土口,出土口宽度12m,共设置4个出土通道,通道宽8m,保证土方运输的道路畅通(详见出土口设置图)。
出土口设置示意图
2、施工操作人员24小时作业。
3、运土车辆采用密封车弃土外运,做好车辆的冲洗工作,确保施工现场清洁。
4、在南侧1#、2#、3#、4#出土通道位置处,采取在帽梁上插筋设置三角肋扶壁墙控制桩顶变形措施,8米宽运土通道共设置9道三角肋。如下图所示。
砼扶壁墙立面示意图 砼扶壁墙配筋示意图
(五)、施工顺序
根据工程施工设计和地层情况,本工程施工顺序:放样→竖向支托桩→降水→开挖第一道钢筋混凝土支撑下土方→施工第一道支撑梁→混凝土达到设计强度后分层、分块开挖至第二道钢筋混凝土支撑底并形成核心岛装土平台→施工第二道支撑混凝土→混凝土达到设计强度后分层接力退挖至基槽底并收尾→清底后及时浇筑垫层、基础底板和传力带。
二、施工重点、难点分析
1.基坑支撑多
本工程基坑开挖面积约15400m2,挖土深度 11.95~13.05m,基坑开挖面积较大且坑深较深,坑内纵横水平支撑较多,且二道水平砼对撑不允许利用作为挖土栈桥;基坑进深小,土坡道需要两次填垫,工期要求及坡道回填是土方工程的重点、难点之一。
解决措施:
第二步土方完成后,第一道水平支撑下土方已被扰动,根据水平支撑布置及出土口布置情况,采取支撑下加固措施,形成通向核心岛的运土通道,最大化的发挥机械使用效率,加快施工速度。具体如下:
(1)第一道支撑与第二道支撑间设置钢管支顶,减小水平支撑杆件的跨度;
(2)第一道支撑与第二道支撑上下不重合杆件,通过与基坑支护设计协商,形成上下重合,方便钢管支顶预埋件的埋设。
2.工期紧,任务重
天津市土质软弱,本工程土方量约20万m3,对如此大的土方量,如此深的的基坑工程,编制合理、安全、经济、行之有效的降水、挖土、出土方案,在保证基坑结构安全和施工安全的前提下,以最大限度加速出土工效,缩短施工工期,是地下工程乃至整个工程的重点、难点之二。
解决措施:
(1)施工过程中,加强降水井成品保护及检测,确保降水井正常运行,确保土方工程顺利进行。
(2)设置延伸至坑内的运土通道及装土平台,最大化的发挥机械施工效率,缩短施工工期。
(3)加大机械及劳动力投入,实行白天坑内倒土,夜间运土措施,确保日出土量2000~2500m³/日。
3.土方运输交通组织
本工程基坑南侧和北侧各设置一个出土口,每个大门设置车辆冲洗设施及沉淀池、排水沟、能保证及时清理运土车辆轮胎带泥问题,不污染场外道路。
解决措施:
由于现有场地和大门的位置所限,在每个大门外设专人指挥交通,对经过此道的行人和车辆进行有序疏导,确保行人和车辆的安全,从而确保土方车辆的顺利通行。
4.基坑开挖范围内土质有较厚的粉土层及坑底下有第一承压水含水层,施工期间的疏干井及减压井的保护,确保降水井正常运行及防止流砂是本工程的重点、难点之四。
解决措施:
(1)基坑开挖期间,制定疏干井及减压井保护措施,严禁机械碰撞,确保井周边土方开挖面水平及周边土方采取人工清除的措施。
(2)基坑开挖期间,降水井上插小红旗及减压井采取临时与支撑固定的措施,设置专人定期巡查监视。
(3)设置专人定期检查疏干井的出水量、浑浊度、井底标高及泵头位置。确保疏干井、减压井运行正常。
5、基坑临近有城市重要道路及已有建筑,控制基坑渗漏减小道路及已有建筑沉降,确保周边环境安全是本工程的重点、难点之五。
解决措施:
(1)基坑开挖前,进行基坑试降水,检查帷幕渗漏,如发现渗漏,及时采取封堵措施。
(2)采取信息化施工措施,设专人每天分析第三方监测数据、加强基坑周边道路、已有建筑的监测,设置专人进行定期巡查,及时发现问题,及时采取措施。
六、 挖土方案
一、土方施工的准备工作
1、生产准备
⑴ 根据施工平面总体部署,平整场地,搭建临时设施,规划好材料堆场。
⑵ 制作钢筋场地平整,修筑施工道路。
⑶ 做好车辆的冲洗设施(污水池、沉淀池等)。
⑷ 安装好临时用水、用电管线。
⑸ 组织人员、设备进场并对所有设备进行检测、维修
⑹ 落实好机械设备(含塔式起重机)的进场、维修检查和试运转,准备好施工用料及工程用料。按施工平面图堆放。
⑺ 建立相应的专业工作组,组织工人进场,安排好职工生活,并进行安全、防火和文明施工等教育。
2、技术准备
⑴ 做好测量基线、水准点,设置测量控制网并做好保护工作。提交监理、建设单位认可。
⑵ 组织技术人员熟悉施工图纸,掌握工程项目的结构形式和特点,参加图纸自审和会审工作。
⑶ 落实施工计划和技术责任制,做好对施工管理人员、操作人员的施工技术、安全交底工作。
⑷ 做好开工前的各种原始记录表格配备工作。
⑸ 做好各种施工用料的报检及测量用具的标定等技术准备。
⑹ 熟悉专业监测单位提供的基坑围护监测方案。
(7)土方开挖前,应做好地面排水和基坑四周的场地平整工作,并确保平整后的场地标高不高于设计标高。检查定位放线、水平标高,并随时观测周围的环境变化。
(8)完成基坑内大口井降水施工,进行10天以上的降水过程并降至坑底以下不小于0.5m处才可以进行基坑开挖工作。
(9)出土通道范围内采取支护桩接长至室外地坪及铺垫钢板的措施,进行加固。
二、土方开挖
该工程总土方量约为20m3,土方开挖分三步进行。
第一步土方开挖第一道支撑下土方,由现地坪挖至-4.15m标高,同时留置核心岛土方,其顶标高为-1.35m,第一步土方量约3.2万m3,计划投入4台1m3挖掘机20辆自卸汽车,12天完成。土方开挖平面及流向、剖面图如下图:
第一步土方开挖完成,进行第一道水平支撑施工,待第一道水平支撑砼强度达到设计要求后,开挖第二步土方。
第一步土方开挖平面示意图
第一步土方开挖剖面示意图
第二步土方开挖,由第一道支撑底位置-4.15m处开挖至-9.20m,施工第二道支撑体系;核心岛处土方从-1.35m开挖至-6.35m处,第二步土方施工前先在4个出土通道处填垫渣土形成土坡道并压实,保证车辆顺利通过,砼梁上部垫土厚度不少于1m,起到对砼对撑梁的保护作用。第二步土方开挖至-9.20m标高。第二步土方总量约7.5万m3,计划投入6台1 m3挖掘机负责大面积土方开挖及接力倒土,其余角部投入20台0.4 m3小挖掘机配合掏挖角部,20辆自卸汽车负责土方外运,每天出土量约2000~2500 m3,33天完成。土方开挖平面及流向、剖面图如下图:
第二步土方开挖平面图
第二步土方开挖剖面图
第二步土方开挖原则是,在1#、2#、3#、4#出土通道处填垫8m宽土坡道,坡度约1:6~1:7,坡道端部设在-6.35m标高,在-6.35m标高处设装土平台,挖土车在挖土平台装车外运。基坑内东、西侧土方采用接力倒运的方法装车外运(见详图)。具体挖土顺序是由小挖掘机挖角部土方,大挖掘機装土外运。
第二步土方完成后,进行第二道砼水平支撑的施工,待第二道水平支撑强度达到设计强度要求后,进行第三步土方开挖。
第三步土方开挖至坑底,采取核心岛装土平台接力退挖的方式,最后采取长臂挖掘机收尾,第三步土方施工前,先填垫4个出土通道处的土坡道并压实。对于二道支撑之间已扰动的土层采取局部加钢管支顶的措施,以避免第一道支撑承受上部土压力及重型车压力。钢管可用φ300钢管,支点设在两个垂直格构柱之间。(详见附件2:支撑竖向加固措施图)
第三步土方开挖局部承台采用人工开挖。第三步土方量约9.3万m3,计划投入6台1m3大挖掘机负责大面积土方开挖及坑内接力倒土,角部投入20台0.6m3小挖掘机配合,20辆汽车负责土方外运。日出土量2000~2500m3,45天完成。详见第三步土方开挖平面图、剖面图及挖土流向示意图。
每个出土口甩的剩余土方用长臂挖掘机收尾,并采取铺垫钢板进行加固的措施。详见下图。
第三步土方开挖平面示意图
电梯井、地坑处开挖:
采用放坡开挖,按照1:1坡度施工。
三、土方开挖要求:
⑴、土方开挖前应按当地行业主管部门文件的要求进行验收,验收合格后方可进行施工。施工前,施工单位应编制详细合理的土方开挖施工方案。
⑵、土方开挖前应进行试降水,试降水无渗漏后方可进行大面积降水。基坑分层开挖前应进行10天以上的全面降水,以保证土方开挖面无明水作业;降水应分步进行,降水井每次降水水位不得大于基坑分层开挖深度以下1.0m;开挖至坑底时降水水位保持在坑底标高下0.1m。
⑶、土方开挖应分层分步、均匀、对称开挖。
⑷、每道支撑体系达到设计强度后方可进行下一步土方开挖。分层挖土时,每步开挖深度不得超过该层水平支撑下皮标高。
⑸、土方开挖期间,挖土机械不得碰撞支护结构、立柱与支撑,挖土时应先掏挖立柱四周,避免立柱承受不均匀的侧向土压力。
⑹、基坑四周及支撑梁上严禁堆土或堆载,地面超载应控制在20KPa以内。
⑺、由于机械进出口通道均位于坑边,应铺设路基箱扩散应力,或铺垫钢板,不得在桩墙顶部压顶板上碾压。
⑻、开挖至设计标高后,应在48小时内按设计要求施工素混凝土垫层,工程桩头应在浇筑垫层后处理。基坑内所有垫层施工完成后,应及时绑扎底板钢筋,浇筑地下室底板,作为拆撑的必要条件,要求底板混凝土必须浇筑至支护结构边。
⑼、现场应做好堵漏措施,准备堵漏设备,以核对可能出现的渗漏现象。
⑽、做好监测工作,实行信息化施工。
⑾、土方开挖时须对每口降水井加以保护,插设明显标识示警,如有破坏及时补井。
四、换撑、拆撑措施
(1)后浇带位置换撑传力带布置
土方开挖至坑底后,第二道支撑拆除前,基础底板后浇带之间设置工16型钢传力带,间距2.0m。后浇带位置传力带布置如下图所示:
(2)支撑拆除条件
基础底板及底板与支护结构间传力带施工完成,砼强度达到设计要求后,方可拆除第二道水平支撑;待负二层结构楼板及负二层楼板位置处的砼传力带施工完成,砼养护达到设计强度要求后,且负二层结构下土方回填完成后,方可拆除第一道水平支撑。
七、监测方案
一、第三方监测方案
建设单位委托有资质的第三方监测单位对基坑进行监测。
详见附件3:天津名门广场基坑支护变形监测技术方案。
建立第三方监测数据公共邮箱,及时将监测数据上传邮箱,以方便相关人员及时、动态了解分析基坑的相关情况及采取相关应急措施。
二、监测管理
1 监测内容包括对地下水位、围护体系水平位移、基坑周边建筑物沉降及周围道路管线的监测。
2 基坑监测频率:
正常情况下,针对当前施工部位:基坑开挖降水前一周测定初始值;基坑开挖后监测频率为1次/1天;基坑垫层打完后停止观测。监测期间如遇情况异常应适当增加监测频率;当施工中途停工,视情况适当调整监测频率。
3 监控警戒值:
当基坑水平位移达到报警值时,应及时通知设计单位。
4 监测数据管理:
项目部设专人进行监测数据的收集、整理并将监测数据上传至公共监测邮箱,使设计单位、建设单位、监理单位相关人员第一时间了解相关数据,对基坑及周边环境进行动态监控。发现监测数据出现突变或达到报警值,及时通知相关人员进行分析研究。
5 基坑巡查:
土方开挖期间,设专人定期对基坑的水平位移、周边道路、地下水位情况、帷幕渗漏情况进行巡查,如发现异常情况及时通知相关人员研究解决措施后方可继续施工。
6、设置监测公共邮箱,每天设专人查看,发现问题及时解决。
三、总包单位现场日常巡检项目
1、渗漏水、流砂监测及其它规范规定的日常巡检项目:
(1)支护结构成型质量;
(2)围护桩压顶有无裂缝出现;
(3)支护桩有无较大变形;
(4)止水帷幕有无开裂、渗漏;
(5)墙后土体有无沉陷、裂缝及滑移。
2、施工工况:
(1)开挖后暴露的土质情况与岩土勘察报告有无差异;
(2)基坑开挖分段长度及分层厚度是否与设计要求一致,有无超长、超深开挖;
(3)场地地表水、地下水排放情况是否正常,基坑降水设施是否运转正常;
(4)基坑周围地面堆载情况,有无超堆荷载;
(5)渗漏水、流砂监测。
3、基坑周边环境
(1)地下管线有无破损、泄露情况;
(2)周边道路(地面)有无裂缝、沉陷;
4、监测设施:
(1)基准点、测点完好状况;
(2)有无影响观测工作的障碍物;
(3)监测元件的完好及保护情况。
我方将派有经验的工程师每天对以上项目进行仔细巡查,巡检工作列进观测计划,定期进行。巡检的方法主要为肉眼巡检,可以辅以锤、钎、量尺、放大镜等工具以及摄像、摄影等设备进行,巡检要及时捕捉宏观的险情发生前兆信息,用肉眼巡视和一般的险情预报实例表明,大多数的险情是可能通过肉眼巡视早期发现的,对自然条件、支护结构、施工工况、周边环境、监测设施的巡视检查情况应做好记录,检查记录及时整理、并与第三方监测数据进行分析对比,发现特殊情况时,及时组织相关人员研究解决措施,防止情况继续发展。
八、 雨季施工措施
九、 应急专项方案(略)
十、 施工安全保证措施、文明施工措施、环境保护措施(略)
结论和建议:两道内支撑,且土质较差,含水率大,地下水位高,需精心组织降水,在分段分层开挖时组织好土方开挖,观测基坑变形,降水的同时密切观测降水效果,及时补救降水方案,保证降水效果不影响挖土的施工进度。挖土施工时需布置临时通行道路,第二层挖土时因工期紧,在3号区临时堆部分土,留出二道支撑施工作业面,不影响第二道支撑的同步施工。第三道挖土时分区分步开挖,需考虑 FGHJA段区域补桩和支撑的置换。因临时运土道路在基坑壁的受力影响,考虑挖二步土时,做基坑壁型钢加固。做好基坑变形观测,雨天开挖的安全技术措施,做好应急预案和应急响应准备,保证周围建筑物和周边管网的安全和挖土的施工进度,且不影响城市环境。经合理进出路道和精心组织施工,分层分区分段挖土施工,密切观测降水、基坑变形及周围建筑物和复杂管网沉降,做好应急相应和特殊气候的施工安全,是完全可以克服先天不利条件,顺利完成土方施工任务。
附录:参考建筑施工手册第四版基坑土方施工,参考建设方提供的第三版勘探报告,参考建设方提供的L版基坑设计图纸。
关键词:降水;开挖;基坑变形观测
中图分类号:P426.6 文献标识码: A
一、工程概况
1、基坑基本情况
基坑面积:约15400m2;基坑周长:约为500m,两道内支撑(一道在-4.15m,二道在-9.05m),第二道支撑拆除时须换撑,现场场地狭小,周边南侧16米范围有高层建筑物,地处城市中心周边管网多且复杂。
现场标高:西北侧-1.15m,其它侧-1.35m,坑底标高-13.30~-14.20m;
基坑开挖深度:11.95m~13.05m (详见基坑开挖深度示意图)。
2、周边环境概况
北侧为绍兴道,道路总宽25m,红线距道路边线5m,地下室外边线距红线2.1m,距马路对面4~5层建筑32m;南侧为徽州道,道路总宽20m,红线距道路边线5m,地下室外边线距红线2.6~4.5m,距马路对面两栋26层建筑;西侧为广东路,道路总宽16m,红线距道路边线4m,地下室外边线距红线2.0m~2.4m,距马路对面2~4层建筑22m;东侧为九江路,道路总宽14m,红线紧邻道路边线,地下室外边线距红线3.9m~7.5m,距马路对面6层建筑19~22m。场地北侧公交汽车站为拟建工程,尚未施工,待地下基础工程施工完成后再施工。(详见基坑周边环境信息平面图)
3、施工现场布置概况
现场设置两个出土口,分别在南、北两侧,现场设塔吊5台,现场围在规划红线内;(详见基坑开挖现场平面布置图)。
基坑开挖深度示意图
基坑周边环境信息平面示意图
基坑开挖现场平面平面布置图
二、编写依据(略)
三、地质水文概况
1、场地地质概况
天津地处华北平原,属冲积、海积低平原。拟建场地位于河西区广东路与绍兴道交口处,勘查时,大部场地为空地,仅西北角一栋单层建筑物在勘察期间拆除,受其基础影响,1、2、3号孔施工时均向北侧平移。东南角(27、28号孔附近)由于自来水管长年漏水,已形成大的水坑。现场地地势较平坦,各孔孔口标高介于4.08~3.21m之间。
2、场地地层分布规律及土质特征
根据本此勘察资料,该场地埋深90.00m深度范围内,地基土按成因年代可分为以下9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:
1、人工填土层(Qml)
全场地均有分布,厚度2.40~4.70m,底板标高为1.13~-1.09m,该层从上而下可分为4个亚层。
人工填土填垫、冲填土年限大于十年。
2、全新统上组陆相冲积层(Q43al)
一般位于埋深约7.00m以上,厚度1.90m~4.40m,顶板标高为1.13~-1.09m,主要由粘土组成,呈灰黄色,可塑状态,无层理,含铁质,属中压缩性土。
本土层水平方向上土质较均匀,分布较稳定。
3、全新统中组海相沉积层(Q42m)
一般位于埋深约7.00~16.00m段,厚度8.00~10.00m,顶板标高为-2.05~-3.85m,该层从上而下可分为2个亚层。
本土层3a亚层尚均匀,仅局部分布;3b亚层土质较均匀,分布较稳定。
4、全新统下组陆相冲积层(Q41al)
一般位于埋深约16.00m~20.00m段,厚度3.30~5.50m,顶板标高为-11.22~-13.05m,主要由粉质粘土组成,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、粘土透镜体。
本层土水平方向上土质较均匀,分布较稳定。
5、上更新统第五组陆相冲积层(Q3eal)
一般位于埋深约20.00m~30.00m段,厚度6.50~10.50m,顶板标高为-15.75~-17.61m,底板有起伏,该层从上而下可分为2个亚层。
本层土5a、5b亚层土质较均匀,但厚度均有较大变化。
6、上更新统第三组陆相冲积层(Q3cal)
一般位于埋深约30.00~50.00m段,厚度21.20~23.80m,顶板标高为-22.77~-26.25m,该层从上而下可分为5个亚层。
本土层各亚层土质尚均匀,分布较稳定,厚度均有较大变化。
3、场地地下水概况
3.1 地下水类型
本场地埋深50.00m以上可划分为3个水文地质含水层:
一、潜水含水层:主要指埋深约16.00m以上人工填土(Qml)、海相沉积层(Q42m),视为潜水含水层。
二、第一微承压含水层:上更新统第五组陆相冲积层(Q3eal)粉土(地层编号 5b)可视为第一微承压含水层。
三、第二微承压含水层:上更新统第三层陆相冲积层(Q3cal)粉砂(地层编号 6b)可视为第二微承压含水层。
四、第三微承压含水层:上更新统第三组陆相冲击层(Q3cal)粉砂(地层编号 6d)可视为第三微承压含水层。
3.2 地下水水位
勘察期间测得场地地下潜水水位如下:
初见水位埋深2.00~2.70m,相当于标高1.83~0.80m。
静止水位埋深一般为1.50~2.20m,相当于标高2.01~1.46m。
仅27、28号孔附近由于长期浸水,钻孔静止水位较浅,静止水位埋深几乎为0.00m。
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。根据现场实测地下潜水位、水位年变幅及设计室外地面标高情况,建议本工程桩抗浮设计水位按大沽高程3.00m考虑。
勘察期间测得场地第一微承压水粉土(地层编号 5b)水位埋深4.30m左右,相当于标高-0.50m左右。
四、基坑支护设计概况
1、基坑支护设计方案概况
止水帷幕:
采用单排φ850@1200三轴水泥搅拌桩作为止水帷幕,桩长19.75m~29.9m,
竖向围护结构:
AB段、E'F段、FGH段竖向围护结构采用φ950@1150钻孔灌注桩;
HIJ段、JA段竖向围护结构采用φ1000@1200钻孔灌注桩;
DD’段竖向围护结构采用φ1200@1400钻孔灌注桩,桩间采用高压旋喷封堵,灌注桩外侧采用φ800@500高压旋喷桩止水;
BCD段、D'EE'段采用800mm厚地下连续墙,地连墙接缝处采用φ800@500高压旋喷桩封堵。
灌注桩桩长20.5m~24m;局部因利用钻孔桩作为主体结构侧墙及工程桩,DD’段灌注桩L=66.45m;
BCD、D'EE'段采用地连墙支护;
水平支撑形式采用混凝土桁架式角撑和对撑组合结构。第一道水平支撑底标高-4.15m;第二道水平支撑底标高-9.20m。
支撑及立柱桩:在φ1000立柱桩内设置550×550型钢格构柱作为支撑梁临时立柱。
电梯井等局部深坑处坑内采用放坡方法进行开挖。
2、基坑降水設计方案概况
本工程采用封闭式降水措施,坑内共设置51口降水井,坑外共设置29口观察井,降水井井径800mm。降水井井深分别为:疏干井井深18m;承压井井深30m;潜水观测井井深18m;承压水观测井井深30m,降水方案另说。
3、基坑周边荷载要求
基坑四周地面超载需控制20kN/㎡以内。
五、施工部署及施工重点、难点分析
一、施工部署
(一)、土方量统计及工期目标
土方量:本工程土方开挖量约20万m3;日出土量2000~2500 m3。
工期目标:土方开挖施工工期80-90天。
(二)、施工段划分及施工准备
根据基坑深度,基坑平面形状,全面考虑总体土方及土方施工工期,以横向对撑为分界线,将基坑分为南、北两个作业区。北区土方从4#出土通道经北侧出土口将土方外运;南区土方从1、2、3#出土通道经南侧出土口将土方外运,两个区同时作业。
(详见挖土分区示意图)
挖土分区示意图
(三)、机械配备
第一步土方配备3台1m3,20辆自卸汽车。
第二步土方配备6台1m3和20台0.6m3挖掘机,20辆自卸汽车。
第三步土方配备6台1m3和20台0.6m3挖掘机,20辆自卸汽车。
收尾阶段共配备3台长臂挖掘机负责收尾工作。
(四)、施工阶段的安排
1、根据施工图及场地实际情况,为方便土方施工,土方开挖阶段在绍兴道与徽州道一侧基坑中(南北两侧)各设一个出土口,出土口宽度12m,共设置4个出土通道,通道宽8m,保证土方运输的道路畅通(详见出土口设置图)。
出土口设置示意图
2、施工操作人员24小时作业。
3、运土车辆采用密封车弃土外运,做好车辆的冲洗工作,确保施工现场清洁。
4、在南侧1#、2#、3#、4#出土通道位置处,采取在帽梁上插筋设置三角肋扶壁墙控制桩顶变形措施,8米宽运土通道共设置9道三角肋。如下图所示。
砼扶壁墙立面示意图 砼扶壁墙配筋示意图
(五)、施工顺序
根据工程施工设计和地层情况,本工程施工顺序:放样→竖向支托桩→降水→开挖第一道钢筋混凝土支撑下土方→施工第一道支撑梁→混凝土达到设计强度后分层、分块开挖至第二道钢筋混凝土支撑底并形成核心岛装土平台→施工第二道支撑混凝土→混凝土达到设计强度后分层接力退挖至基槽底并收尾→清底后及时浇筑垫层、基础底板和传力带。
二、施工重点、难点分析
1.基坑支撑多
本工程基坑开挖面积约15400m2,挖土深度 11.95~13.05m,基坑开挖面积较大且坑深较深,坑内纵横水平支撑较多,且二道水平砼对撑不允许利用作为挖土栈桥;基坑进深小,土坡道需要两次填垫,工期要求及坡道回填是土方工程的重点、难点之一。
解决措施:
第二步土方完成后,第一道水平支撑下土方已被扰动,根据水平支撑布置及出土口布置情况,采取支撑下加固措施,形成通向核心岛的运土通道,最大化的发挥机械使用效率,加快施工速度。具体如下:
(1)第一道支撑与第二道支撑间设置钢管支顶,减小水平支撑杆件的跨度;
(2)第一道支撑与第二道支撑上下不重合杆件,通过与基坑支护设计协商,形成上下重合,方便钢管支顶预埋件的埋设。
2.工期紧,任务重
天津市土质软弱,本工程土方量约20万m3,对如此大的土方量,如此深的的基坑工程,编制合理、安全、经济、行之有效的降水、挖土、出土方案,在保证基坑结构安全和施工安全的前提下,以最大限度加速出土工效,缩短施工工期,是地下工程乃至整个工程的重点、难点之二。
解决措施:
(1)施工过程中,加强降水井成品保护及检测,确保降水井正常运行,确保土方工程顺利进行。
(2)设置延伸至坑内的运土通道及装土平台,最大化的发挥机械施工效率,缩短施工工期。
(3)加大机械及劳动力投入,实行白天坑内倒土,夜间运土措施,确保日出土量2000~2500m³/日。
3.土方运输交通组织
本工程基坑南侧和北侧各设置一个出土口,每个大门设置车辆冲洗设施及沉淀池、排水沟、能保证及时清理运土车辆轮胎带泥问题,不污染场外道路。
解决措施:
由于现有场地和大门的位置所限,在每个大门外设专人指挥交通,对经过此道的行人和车辆进行有序疏导,确保行人和车辆的安全,从而确保土方车辆的顺利通行。
4.基坑开挖范围内土质有较厚的粉土层及坑底下有第一承压水含水层,施工期间的疏干井及减压井的保护,确保降水井正常运行及防止流砂是本工程的重点、难点之四。
解决措施:
(1)基坑开挖期间,制定疏干井及减压井保护措施,严禁机械碰撞,确保井周边土方开挖面水平及周边土方采取人工清除的措施。
(2)基坑开挖期间,降水井上插小红旗及减压井采取临时与支撑固定的措施,设置专人定期巡查监视。
(3)设置专人定期检查疏干井的出水量、浑浊度、井底标高及泵头位置。确保疏干井、减压井运行正常。
5、基坑临近有城市重要道路及已有建筑,控制基坑渗漏减小道路及已有建筑沉降,确保周边环境安全是本工程的重点、难点之五。
解决措施:
(1)基坑开挖前,进行基坑试降水,检查帷幕渗漏,如发现渗漏,及时采取封堵措施。
(2)采取信息化施工措施,设专人每天分析第三方监测数据、加强基坑周边道路、已有建筑的监测,设置专人进行定期巡查,及时发现问题,及时采取措施。
六、 挖土方案
一、土方施工的准备工作
1、生产准备
⑴ 根据施工平面总体部署,平整场地,搭建临时设施,规划好材料堆场。
⑵ 制作钢筋场地平整,修筑施工道路。
⑶ 做好车辆的冲洗设施(污水池、沉淀池等)。
⑷ 安装好临时用水、用电管线。
⑸ 组织人员、设备进场并对所有设备进行检测、维修
⑹ 落实好机械设备(含塔式起重机)的进场、维修检查和试运转,准备好施工用料及工程用料。按施工平面图堆放。
⑺ 建立相应的专业工作组,组织工人进场,安排好职工生活,并进行安全、防火和文明施工等教育。
2、技术准备
⑴ 做好测量基线、水准点,设置测量控制网并做好保护工作。提交监理、建设单位认可。
⑵ 组织技术人员熟悉施工图纸,掌握工程项目的结构形式和特点,参加图纸自审和会审工作。
⑶ 落实施工计划和技术责任制,做好对施工管理人员、操作人员的施工技术、安全交底工作。
⑷ 做好开工前的各种原始记录表格配备工作。
⑸ 做好各种施工用料的报检及测量用具的标定等技术准备。
⑹ 熟悉专业监测单位提供的基坑围护监测方案。
(7)土方开挖前,应做好地面排水和基坑四周的场地平整工作,并确保平整后的场地标高不高于设计标高。检查定位放线、水平标高,并随时观测周围的环境变化。
(8)完成基坑内大口井降水施工,进行10天以上的降水过程并降至坑底以下不小于0.5m处才可以进行基坑开挖工作。
(9)出土通道范围内采取支护桩接长至室外地坪及铺垫钢板的措施,进行加固。
二、土方开挖
该工程总土方量约为20m3,土方开挖分三步进行。
第一步土方开挖第一道支撑下土方,由现地坪挖至-4.15m标高,同时留置核心岛土方,其顶标高为-1.35m,第一步土方量约3.2万m3,计划投入4台1m3挖掘机20辆自卸汽车,12天完成。土方开挖平面及流向、剖面图如下图:
第一步土方开挖完成,进行第一道水平支撑施工,待第一道水平支撑砼强度达到设计要求后,开挖第二步土方。
第一步土方开挖平面示意图
第一步土方开挖剖面示意图
第二步土方开挖,由第一道支撑底位置-4.15m处开挖至-9.20m,施工第二道支撑体系;核心岛处土方从-1.35m开挖至-6.35m处,第二步土方施工前先在4个出土通道处填垫渣土形成土坡道并压实,保证车辆顺利通过,砼梁上部垫土厚度不少于1m,起到对砼对撑梁的保护作用。第二步土方开挖至-9.20m标高。第二步土方总量约7.5万m3,计划投入6台1 m3挖掘机负责大面积土方开挖及接力倒土,其余角部投入20台0.4 m3小挖掘机配合掏挖角部,20辆自卸汽车负责土方外运,每天出土量约2000~2500 m3,33天完成。土方开挖平面及流向、剖面图如下图:
第二步土方开挖平面图
第二步土方开挖剖面图
第二步土方开挖原则是,在1#、2#、3#、4#出土通道处填垫8m宽土坡道,坡度约1:6~1:7,坡道端部设在-6.35m标高,在-6.35m标高处设装土平台,挖土车在挖土平台装车外运。基坑内东、西侧土方采用接力倒运的方法装车外运(见详图)。具体挖土顺序是由小挖掘机挖角部土方,大挖掘機装土外运。
第二步土方完成后,进行第二道砼水平支撑的施工,待第二道水平支撑强度达到设计强度要求后,进行第三步土方开挖。
第三步土方开挖至坑底,采取核心岛装土平台接力退挖的方式,最后采取长臂挖掘机收尾,第三步土方施工前,先填垫4个出土通道处的土坡道并压实。对于二道支撑之间已扰动的土层采取局部加钢管支顶的措施,以避免第一道支撑承受上部土压力及重型车压力。钢管可用φ300钢管,支点设在两个垂直格构柱之间。(详见附件2:支撑竖向加固措施图)
第三步土方开挖局部承台采用人工开挖。第三步土方量约9.3万m3,计划投入6台1m3大挖掘机负责大面积土方开挖及坑内接力倒土,角部投入20台0.6m3小挖掘机配合,20辆汽车负责土方外运。日出土量2000~2500m3,45天完成。详见第三步土方开挖平面图、剖面图及挖土流向示意图。
每个出土口甩的剩余土方用长臂挖掘机收尾,并采取铺垫钢板进行加固的措施。详见下图。
第三步土方开挖平面示意图
电梯井、地坑处开挖:
采用放坡开挖,按照1:1坡度施工。
三、土方开挖要求:
⑴、土方开挖前应按当地行业主管部门文件的要求进行验收,验收合格后方可进行施工。施工前,施工单位应编制详细合理的土方开挖施工方案。
⑵、土方开挖前应进行试降水,试降水无渗漏后方可进行大面积降水。基坑分层开挖前应进行10天以上的全面降水,以保证土方开挖面无明水作业;降水应分步进行,降水井每次降水水位不得大于基坑分层开挖深度以下1.0m;开挖至坑底时降水水位保持在坑底标高下0.1m。
⑶、土方开挖应分层分步、均匀、对称开挖。
⑷、每道支撑体系达到设计强度后方可进行下一步土方开挖。分层挖土时,每步开挖深度不得超过该层水平支撑下皮标高。
⑸、土方开挖期间,挖土机械不得碰撞支护结构、立柱与支撑,挖土时应先掏挖立柱四周,避免立柱承受不均匀的侧向土压力。
⑹、基坑四周及支撑梁上严禁堆土或堆载,地面超载应控制在20KPa以内。
⑺、由于机械进出口通道均位于坑边,应铺设路基箱扩散应力,或铺垫钢板,不得在桩墙顶部压顶板上碾压。
⑻、开挖至设计标高后,应在48小时内按设计要求施工素混凝土垫层,工程桩头应在浇筑垫层后处理。基坑内所有垫层施工完成后,应及时绑扎底板钢筋,浇筑地下室底板,作为拆撑的必要条件,要求底板混凝土必须浇筑至支护结构边。
⑼、现场应做好堵漏措施,准备堵漏设备,以核对可能出现的渗漏现象。
⑽、做好监测工作,实行信息化施工。
⑾、土方开挖时须对每口降水井加以保护,插设明显标识示警,如有破坏及时补井。
四、换撑、拆撑措施
(1)后浇带位置换撑传力带布置
土方开挖至坑底后,第二道支撑拆除前,基础底板后浇带之间设置工16型钢传力带,间距2.0m。后浇带位置传力带布置如下图所示:
(2)支撑拆除条件
基础底板及底板与支护结构间传力带施工完成,砼强度达到设计要求后,方可拆除第二道水平支撑;待负二层结构楼板及负二层楼板位置处的砼传力带施工完成,砼养护达到设计强度要求后,且负二层结构下土方回填完成后,方可拆除第一道水平支撑。
七、监测方案
一、第三方监测方案
建设单位委托有资质的第三方监测单位对基坑进行监测。
详见附件3:天津名门广场基坑支护变形监测技术方案。
建立第三方监测数据公共邮箱,及时将监测数据上传邮箱,以方便相关人员及时、动态了解分析基坑的相关情况及采取相关应急措施。
二、监测管理
1 监测内容包括对地下水位、围护体系水平位移、基坑周边建筑物沉降及周围道路管线的监测。
2 基坑监测频率:
正常情况下,针对当前施工部位:基坑开挖降水前一周测定初始值;基坑开挖后监测频率为1次/1天;基坑垫层打完后停止观测。监测期间如遇情况异常应适当增加监测频率;当施工中途停工,视情况适当调整监测频率。
3 监控警戒值:
当基坑水平位移达到报警值时,应及时通知设计单位。
4 监测数据管理:
项目部设专人进行监测数据的收集、整理并将监测数据上传至公共监测邮箱,使设计单位、建设单位、监理单位相关人员第一时间了解相关数据,对基坑及周边环境进行动态监控。发现监测数据出现突变或达到报警值,及时通知相关人员进行分析研究。
5 基坑巡查:
土方开挖期间,设专人定期对基坑的水平位移、周边道路、地下水位情况、帷幕渗漏情况进行巡查,如发现异常情况及时通知相关人员研究解决措施后方可继续施工。
6、设置监测公共邮箱,每天设专人查看,发现问题及时解决。
三、总包单位现场日常巡检项目
1、渗漏水、流砂监测及其它规范规定的日常巡检项目:
(1)支护结构成型质量;
(2)围护桩压顶有无裂缝出现;
(3)支护桩有无较大变形;
(4)止水帷幕有无开裂、渗漏;
(5)墙后土体有无沉陷、裂缝及滑移。
2、施工工况:
(1)开挖后暴露的土质情况与岩土勘察报告有无差异;
(2)基坑开挖分段长度及分层厚度是否与设计要求一致,有无超长、超深开挖;
(3)场地地表水、地下水排放情况是否正常,基坑降水设施是否运转正常;
(4)基坑周围地面堆载情况,有无超堆荷载;
(5)渗漏水、流砂监测。
3、基坑周边环境
(1)地下管线有无破损、泄露情况;
(2)周边道路(地面)有无裂缝、沉陷;
4、监测设施:
(1)基准点、测点完好状况;
(2)有无影响观测工作的障碍物;
(3)监测元件的完好及保护情况。
我方将派有经验的工程师每天对以上项目进行仔细巡查,巡检工作列进观测计划,定期进行。巡检的方法主要为肉眼巡检,可以辅以锤、钎、量尺、放大镜等工具以及摄像、摄影等设备进行,巡检要及时捕捉宏观的险情发生前兆信息,用肉眼巡视和一般的险情预报实例表明,大多数的险情是可能通过肉眼巡视早期发现的,对自然条件、支护结构、施工工况、周边环境、监测设施的巡视检查情况应做好记录,检查记录及时整理、并与第三方监测数据进行分析对比,发现特殊情况时,及时组织相关人员研究解决措施,防止情况继续发展。
八、 雨季施工措施
九、 应急专项方案(略)
十、 施工安全保证措施、文明施工措施、环境保护措施(略)
结论和建议:两道内支撑,且土质较差,含水率大,地下水位高,需精心组织降水,在分段分层开挖时组织好土方开挖,观测基坑变形,降水的同时密切观测降水效果,及时补救降水方案,保证降水效果不影响挖土的施工进度。挖土施工时需布置临时通行道路,第二层挖土时因工期紧,在3号区临时堆部分土,留出二道支撑施工作业面,不影响第二道支撑的同步施工。第三道挖土时分区分步开挖,需考虑 FGHJA段区域补桩和支撑的置换。因临时运土道路在基坑壁的受力影响,考虑挖二步土时,做基坑壁型钢加固。做好基坑变形观测,雨天开挖的安全技术措施,做好应急预案和应急响应准备,保证周围建筑物和周边管网的安全和挖土的施工进度,且不影响城市环境。经合理进出路道和精心组织施工,分层分区分段挖土施工,密切观测降水、基坑变形及周围建筑物和复杂管网沉降,做好应急相应和特殊气候的施工安全,是完全可以克服先天不利条件,顺利完成土方施工任务。
附录:参考建筑施工手册第四版基坑土方施工,参考建设方提供的第三版勘探报告,参考建设方提供的L版基坑设计图纸。