污水處理廠進(jìn)水泵房深基坑安全專項(xiàng)施工方案（完整版）

1、一、進(jìn)水泵房工程概況進(jìn)水泵房位處廠區(qū)的西北側(cè)，占地面積為306m2，進(jìn)水泵房為格柵段、過渡段及泵房段，格柵段、過渡段埋深14.65m、泵房段埋深15.3m。基坑呈多邊形，作業(yè)場(chǎng)地狹小，在基坑西南側(cè)距離不足20m處有一座10kV的高壓電塔，根據(jù)進(jìn)水泵房的兩詳勘點(diǎn)顯示，穿過土層主要是淤泥質(zhì)土層、粉質(zhì)粘土層、中砂層和粘土層，其中中砂層厚度達(dá)到10m，故基坑隔水為該工程又一難題。二、進(jìn)水泵房的工程特點(diǎn)1. 基坑埋置較深，深度為 14.6515.30m,是目前湛江市政工程中最深的基坑。2. 地下水位較高，場(chǎng)地穩(wěn)定水位深度為1.50m。3地質(zhì)情況十分復(fù)雜，該地區(qū)原是由海灘沉積而成，因此，含有深厚的土力性質(zhì)

2、極差的淤泥質(zhì)土和高塑性粉質(zhì)粘土，將給基坑開挖及維護(hù)帶來很大困難。三、地質(zhì)及水文條件1.地質(zhì)條件工程場(chǎng)地為濱海堆積地貌，經(jīng)人工改造變成漁塘、污水河等洼地，現(xiàn)經(jīng)人工堆填平，地面平坦。根據(jù)鉆孔揭露，可將場(chǎng)地內(nèi)巖土層自上而下劃分為人工填土、第四系沖積層、第四系湛江組海陸交互沉積層等三大類，如圖1 :(1) 人工填土層：呈灰、褐紅、灰黃、灰白等雜色，結(jié)構(gòu)松散，由粉土、粉質(zhì)粘土、礫砂、碎石塊、磚塊、混凝土塊及生活垃圾等組成。(2) 淤泥質(zhì)土、淤泥：呈灰黑色，流塑軟塑，飽和，粘性好，含腐植質(zhì)及粉細(xì)砂。(3) 粉質(zhì)粘土、粘土：呈褐紅、淺灰、灰黃等色，可塑，粘性好。(4) 中砂：呈灰白、灰黃、淺灰等色，飽和，稍

3、密，局部含少量粘粒、礫石。(5) 粘性土：呈黃褐色、灰白、褐紅等雜色，中部可見鐵質(zhì)層。柱 狀 圖巖土名稱土層 厚(m層深 厚(m素填土2.32.3粘土1.13.4淤質(zhì)粘土2.86.2粉質(zhì)粘土3.910.1J z if 中砂3.213.3粉質(zhì)粘土2.716.0- * -* t ,廠z .*f - * * *J- -. 中砂6.8 22.8鉆孔柱狀圖圖2 水文條件：擬建區(qū)地下水水量豐富，從揭露的地層分析，其主要含水層為中砂層，水量豐富。地下水埋藏 類型為承壓水，補(bǔ)給與排泄以側(cè)向滲流為主。四、基坑支護(hù)設(shè)計(jì)1.支護(hù)方案設(shè)計(jì)(1) 支護(hù)方案設(shè)計(jì)原則為了做到其他構(gòu)筑物的同步施工，首先做好圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔水措施

4、，防止水、土流失。第二應(yīng)減 少圍護(hù)結(jié)構(gòu)自身的側(cè)向變形。第三應(yīng)要防止坑底土在水頭壓力的作用下向上隆起或產(chǎn)生管涌現(xiàn)象。由于該工程基坑巖體的土層覆蓋厚度不一，其可塑、軟塑等土層厚度分布不均，而且土體物理 力學(xué)指標(biāo)變化很大，這樣很難做出符合工程實(shí)際的計(jì)算。因此，只能根據(jù)本工程基坑內(nèi)的情況，再 結(jié)合以往成功的工程經(jīng)驗(yàn)近似取基坑地面以下C 0值加權(quán)平均值作為初步計(jì)算的依據(jù)，待施工開挖時(shí)根據(jù)實(shí)際再作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。因此，該工程的設(shè)計(jì)原則是：動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)施工、動(dòng)態(tài)管理。比較，發(fā)現(xiàn)與設(shè)計(jì)所取土體施工過程中應(yīng)隨時(shí)對(duì)開挖和鉆孔取得的土體資料和水文資料進(jìn)行分析、物理力學(xué)性能及水文資料不符或出入較大時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)方案

5、和施工方案，以確保設(shè)計(jì)方案的可靠度。(2) 支護(hù)方案比較考慮到進(jìn)水泵房與進(jìn)水渠道緊密相連接，進(jìn)水渠道的基礎(chǔ)為獨(dú)立基礎(chǔ)，如果全部明開挖，進(jìn)水渠道區(qū)域?qū)⒋蠓秶鷵Q填砂石料，而且，15m多的深基坑施工，若采取大放坡開挖， 土方開挖量過大，將影響周邊構(gòu)、建筑物基礎(chǔ)施工。另外，雨季施工存在安全隱患，不宜采取該方法。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件，進(jìn)水泵房所處區(qū)域周邊22m范圍內(nèi)沒有建筑物及構(gòu)筑物(除進(jìn)水渠道)，不適于放坡開挖，考慮到進(jìn)水泵房基坑開挖的難度、基坑支護(hù)的可行性、工作量、工期、經(jīng)濟(jì)性等因素，采取3m放坡，12m直槽開挖。2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算(1) 土的力學(xué)指標(biāo)取值根據(jù)地質(zhì)詳細(xì)勘察報(bào)告，結(jié)合各土層的近似特點(diǎn)C取10

6、.55kPa , =16.85 。(2) 擋土樁入土深度計(jì)算由于土層多為淤泥質(zhì)土，粘結(jié)力不大，且在基坑工程中由于采用了大口井降水，采用用郎肯土 壓力的水土合算法計(jì)算。cp主動(dòng)土壓力系數(shù)：Ka二tg2(45)=0.552、一 、， 2 0被動(dòng)土壓力系數(shù)：Kp二tg (45) = 1.816q=97KN/mBQH3 QWU4 n0n3 EaC圖3示意圖被動(dòng)區(qū)的在實(shí)際工程中由于圍護(hù)墻的變形，將使圍護(hù)結(jié)墻與土體之間產(chǎn)生相對(duì)位移與摩擦力。土破壞后土體棱柱體是向上隆起的，而圍護(hù)墻則對(duì)破壞棱柱體產(chǎn)生向下的摩擦力，從而使被動(dòng)土壓力增大，計(jì)算時(shí)可根據(jù)土體的力學(xué)指標(biāo)取用一個(gè)被動(dòng)土壓力修正系數(shù)，koc=1.5，則K

7、p =1.816 1.5=2.724。圖3中q為考慮從整平的工作面， 到現(xiàn)地面3m高土體對(duì)擋土樁的影響qi =19 3 =57kN/m及在施工過程中由于機(jī)械設(shè)備（挖掘機(jī)根據(jù)不同型號(hào)一般取平均接地比壓為3060kPa）和一些施工材料（如：模板、腳手架等）的堆置而引起的附加荷載q2 =40kN/m。取 q = q q2 = 97kN / m計(jì)算時(shí)根據(jù)等值梁法引入新的假設(shè)條件： 基坑開挖至第一道支撐的底面標(biāo)高，此時(shí)可按懸臂墻計(jì)算上段的負(fù)彎矩，在計(jì)算此時(shí)的主、被動(dòng)土壓力時(shí)，因滲流流徑比較長(zhǎng)，可不計(jì)算滲流效應(yīng)，且在進(jìn)水泵房基坑開挖前進(jìn)行了大口井降水。 當(dāng)設(shè)置第一道撐后，繼續(xù)開挖至第二道支撐的底標(biāo)高此時(shí)根

8、據(jù)一道支撐的受力結(jié)構(gòu)計(jì)算第一道支撐的內(nèi)力，其中假設(shè) O點(diǎn)為鉸接。 當(dāng)設(shè)置第二道撐后，繼續(xù)開挖至基坑底標(biāo)高此時(shí)根據(jù)第一道支撐的受力不變來計(jì)算第二道支撐的內(nèi)力。根據(jù)靜力平衡條件來求的土壓力平衡點(diǎn)位置及樁的入土深度。根據(jù)等值梁法基坑開挖至第二道支撐底部時(shí)擋土樁樁及鋼管橫撐的受力如下圖4q=97KN/mA tIHHHHIHUnhij0BEa、 CYEpO1卜DE圖4YKP 2C KP二(Y 7) Ka -2C Ka q Y =1.84m1 1NEY)* 尹 Y) Y q(7 嘰-(7 Y)解得N1904.82084.53 =576.6kn /m5.84根據(jù)等值梁法在第一道支撐受力不變時(shí)，加設(shè)第二道支撐

9、基坑開挖至基坑底部時(shí)擋土樁樁及鋼管橫撐的受力可得下式:YKP 2C . Kp 二(Y 7) -2C、心 q Y = 3.86m6PoX(Kp -Ka)6 573.62,19 (2.724 0.55) -9.伽所以擋土樁的入土深度X Y = 12.98m取樁長(zhǎng)為13+12=25m(3) 樁上最大彎矩計(jì)算：q=97KN/mN1M maxN2EaP0Ep當(dāng) 7m _H _12m時(shí)(圖 5)12 2c?=2 H2ka -2cH ka qHKa -N1-N2 = 0當(dāng) H=11.614m 時(shí) Mmax=1285.64kN m(4) 、擋土樁配筋、橫撐截面積形式、腰梁計(jì)算 灌注樁配筋計(jì)算混凝土采用 C30

10、, fcm =16.5N/mm2采用樁徑為$ 1000mm的灌注樁A=785000mm2鋼筋采用HRB ()鋼筋 fy =310N/mm擬采用 22 25 鋼筋，AS=10793.7mm2由式M 4m符合要求(2) 基坑流砂管涌檢算：根據(jù)詳勘報(bào)告，在泵房深基坑處穩(wěn)定水位為1.51.6 m，基坑在原基坑整平后地下水位與整KH 異w YHj平工作面平齊所以當(dāng)t 4m時(shí)不發(fā)生管涌。2五、基坑支護(hù)直槽圍護(hù)體系為長(zhǎng) 25m1000mmi鋼筋混凝土灌注樁，支撐體系為d=402鋼管橫撐。由于基坑比較深，通過計(jì)算在本工程中采用兩道鋼管橫撐。在密排的灌注樁一側(cè)嵌入長(zhǎng)22m500mm高壓旋噴樁和混凝土灌注樁形成止

11、水帷幕。采用兩道d=402無縫鋼管橫撐加雙榀 45a工字鋼形成內(nèi)撐。見圖845a工字鋼混凝土灌注樁/Id402鋼管撐1 A500*150*12 鋼板.450*100*12 鋼板970*150*12 鋼樂150膨脹螺栓?16L=100HW6500*150*12 鋼板鋼板支架|也600*450450*100*12 鋼板970*150*12 鋼板六、土方開挖深基坑開挖是從上到下分段、分層、分單元進(jìn)行，開挖機(jī)械主要是12m臂長(zhǎng)的挖掘機(jī)1臺(tái)。圍護(hù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)角局部結(jié)合人工挖掘完成。(1) 工況1:懸臂段基坑開挖(附加荷載為97kN/m)根據(jù)進(jìn)水泵房支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果，進(jìn)水泵圍護(hù)樁采用=1000mm勺混凝土灌注樁

12、，混凝土設(shè)計(jì)M=1335.87kN m強(qiáng)度為C30,主要受力筋為 2225mm鋼筋，混凝土灌注樁可承受的最大彎矩為懸臂段基坑開挖到最大深度h=4.8m，其受力見圖9。1q=97KN/m(2) 工況2:懸臂段基坑開挖到最大深度h=4.8m后施工第一道支撐，由于彎矩的分布成H的三次拋物線形，將出現(xiàn)彎矩的位置近似看成拋物線的中點(diǎn)。其受力見圖10hN1_4 EaYEp/q=97KN/m圖1工況2(3) 工況3 :基坑開挖到7.64m深度時(shí)施工第二道支撐，此時(shí)圍護(hù)樁上的最大彎矩處在第一道支撐處及第一道和第二道支撐之間，施工第二道支撐基坑直接開挖到底部。其受力見圖11q=97KN/mMnax p七、基坑監(jiān)

13、測(cè)1 .基坑施工監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容因?yàn)楣こ踢M(jìn)入基坑開挖期間，由于坑內(nèi)土體的荷載減少，坑內(nèi)外土、水壓力不平衡，可能會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生坑外土體和基坑本身的一定變形，因此擬將整個(gè)監(jiān)測(cè)過程分為兩個(gè)階段：基坑開挖期間，須對(duì)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的沉降和位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)頻率在開挖期間要每天觀測(cè)一 次。非開挖期間每隔天測(cè)一次。2.基坑頂部沉降和位移監(jiān)測(cè)(1)測(cè)點(diǎn)布置在基坑周邊上設(shè)置沉降和位移觀測(cè)點(diǎn)，根據(jù)建筑物具體情況確定觀測(cè)點(diǎn)數(shù)，一般每邊46點(diǎn),共布置沉降和位移監(jiān)測(cè)點(diǎn) 24點(diǎn)。(2) 測(cè)試手段采用水準(zhǔn)儀和全站儀進(jìn)行測(cè)試。沉降采用閉合線路二等水準(zhǔn)測(cè)量；位移全站儀進(jìn)行測(cè)試。(3) 測(cè)點(diǎn)埋設(shè)在基坑開挖時(shí)用鋼筋在圍護(hù)壓頂上布設(shè)沉降和水

14、平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，用紅油漆標(biāo)注。在施工期間， 為保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確無誤，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)點(diǎn)的保護(hù)也是一個(gè)重要環(huán)節(jié)。從基坑開挖到主體結(jié)構(gòu)施工到安全部位，通過監(jiān)測(cè)反應(yīng)，基坑的水平和豎向變形都很小，符合 國(guó)家規(guī)范要求，同時(shí)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)也經(jīng)受了雨季的考驗(yàn)。九、小結(jié)1.鉆孔灌注樁施工中，遇到砂層極易發(fā)生孔壁坍塌，產(chǎn)生擴(kuò)孔現(xiàn)象；一旦出現(xiàn)較大范圍的擴(kuò)孔則可能導(dǎo)致后續(xù)施工的高壓旋噴樁難以緊密搭接，產(chǎn)生漏水隱患，同時(shí)出現(xiàn)大范圍的擴(kuò)孔也浪費(fèi)樁體縮頸和擴(kuò)頸，但在后續(xù)的高壓旋噴樁搭接并不很理想，在基坑開挖過程當(dāng)中出現(xiàn)了漏水、漏砂 的現(xiàn)象。結(jié)合本工程的施工經(jīng)驗(yàn)，鉆孔灌注樁嵌高壓旋噴樁形成的止水帷幕比較經(jīng)濟(jì)，但是在樁身 比較長(zhǎng)的情況下

15、，樁體的垂直度比較難控制，容易形成樁間空洞，造成漏水隱患。在基坑比較深的 情況下，可以利用鉆孔灌注樁嵌高壓旋噴樁形成的止水帷幕，但在外圍加打一排或兩排高壓旋噴樁對(duì)基坑的止水效果會(huì)更好。2 在開挖深度比較大的基坑，在地質(zhì)條件比較好的情況下宜采用沉井或地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)，沉 井施工工期短，圍護(hù)結(jié)構(gòu)安全可靠；特別是地下連續(xù)墻為受力與防水結(jié)構(gòu)合二為一，甚至可兼作永 久結(jié)構(gòu)，沉井或地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)施工步驟簡(jiǎn)單，工期短，搭接少，整體性好，剛度大。與鉆孔灌注 樁、高壓旋噴樁復(fù)合結(jié)構(gòu)相比較，還是具有一定優(yōu)勢(shì)。3 坑底開挖的問題坑底開挖高程的控制涉及到經(jīng)濟(jì)與安全兩方面問題，本工程由于基坑開挖到坑底時(shí)滲水量比較大，利用長(zhǎng)臂挖掘機(jī)在滲水覆蓋處多處超挖3040cm不等。排除積水后利用海砂回填夯實(shí)?；拥某诩仍黾恿斯こ淘靸r(jià)，有拖延了工期，這是經(jīng)濟(jì)方面問題。更重要的是，坑底的超挖使圍護(hù)結(jié) 構(gòu)的擋土高度超過設(shè)計(jì)計(jì)算的高度，致使圍護(hù)結(jié)構(gòu)超負(fù)荷工作，無形中增加了安全隱患。4加快主體施工進(jìn)度，減少深基坑開挖后由于時(shí)間過長(zhǎng)的側(cè)向變形?；娱_挖后，盡快進(jìn)行 結(jié)構(gòu)主體的施