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深基坑土方护坡排水工程施工组织设计

基坑土方、护坡、排水工程

一、本方案的设计、编制依据

由招标人提供的本工程招标文件及补充招标文件；

西安星河湾一期装饰装修施工组织设计（150页）.doc北京市建筑设计研究院设计的相关图纸：

我公司企业标准、程序文件、作业指导书、成功管理经验等编制而成。

国家及当地现行的相关标准、规范和规程、法律、法规及政府授权管理部门的规定及要求等。

二、本方案编制主要引用的规范及标准

GB50021－2001

锚杆喷射混凝土支护技术规范

GB50086－2001

建筑地基基础工程施工质量验收规范

GB50202－2002

岩土锚杆(索)设计规程

CECS22:2005

建筑地基基础工程施工质量验收规范

GB50202－2002

建筑与市政降水工程技术

混凝土结构工程施工及验收规范

工程测量规范及条文说明

普通混凝土配合比设计规程

建筑工程施工质量验收统一标准

建筑机械使用安全技术规程

建设工程施工现场供用电安全规范

建筑安装工程资料管理规程

第二部分、工程与地质概况

1、工程地理位置及建设概况

本次工程重要性等级为一级、场地等级为二级和地基等级为二级，基坑安全等级为一级。

2、本工程主要估算工程量

基坑土方挖运量约17.4万m3（不含电梯井、集水坑等加深区土方）。

基坑支护面积约7000m2。

工期目标：76天内完成基坑土方、护坡及降水工程。

质量目标：确保工程质量合格，达到设计图纸、技术规范及施工验收规范标准。

安全目标：施工过程中无伤亡事故。基坑支护体系安全可靠，后续工程顺利施工。

文明施工：各专业应达到工完场清，不影响文明工地的目标实现。

消防保卫：遵守施工现场消防、保卫管理规定，不发生火灾，不出现偷盗、丢失及施工成品破坏现象。

根据《勘察报告》，拟建场区地形平坦，场区地面标高为46.50～46.92m。场地地形较平坦，地貌上属昆都仑河冲洪积扇中部。

本次钻探揭露的地层除表层分布的杂填土外，60.0米钻探深度范围内天然地层按年代及成因分为第四系全新统冲～洪积地层(Q4al+pl)、第四系全新统冲积地层(Q4al)、第四系全新统湖相沉积(Q4l)、第四系更新统冲积地层(Q3al)及第四系上更新统湖相沉积地层(Q3l)。依据岩性及工程性质不同，共划分为八个单元层，分述如下：

第②层粉砂(Q4al+pl)，黄褐色，含云母，稍湿～饱和、稍密状态，均粒结构，级配较差。厚度在0.5～4.5米之间，层底标高在1048.38～1051.84米之间。

第③层为中砂(Q4al+pl)，杂色，湿～饱和、中密状态，长石、石英质，混粒结构，级配较好。该层以中砂为主，局部为粗砾砂和粉细砂，混少量卵石。该层厚度在2.9～8.2米之间，层底标高在1042.64～1047.52米之间。

第③1层粉砂层(Q4al+pl)，黄褐色，含云母，呈饱和、中密状态，均粒结构，级配较差。厚度在0.6～5.2米之间，层底标高在1041.05～1045.30米之间。

第④层粉质粘土与粉砂互层(Q4al)，黄褐色～黄绿色，硬塑～可塑状态，含云母及氧化铁，有水平层理。层厚3.5～7.7米，层底标高在1037.27～1038.88米之间。

第⑤层粉质粘土(Q4l)，灰褐色～灰黑色，含云母，可塑～软塑状态，有光泽，略带腥臭味，含少量有机质，该层厚度在14.0～15.3米之间，层底标高在1022.94～1023.42米。

第⑥层粉质粘土(Q3al)，黄绿色，含云母及氧化铁，硬塑～可塑状态，有清晰的水平层理。层厚2.8～3.2米，层底标高在1019.94～1020.59米之间。

第⑦层粉质粘土(Q3l)，灰黑色，含云母，可塑状态，有光泽，略带腥臭味，含少量有机质，层厚18.3～18.7米，层底标高在1001.63～1002.17米之间。

第⑧层粉质粘土(Q3al)，黄褐色，含云母及氧化铁，呈可塑状态，本次钻探未揭穿该层。

场地内无不良地质作用存在，场地稳定，拟建场地地形平坦，地基土分布连续、均匀，判定为均匀地基。包头市抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.20g，设计地震分组为第一组。地基土为中硬土，场地类别为II类。场地内无液化土层分布，为抗震有利地段。

勘察期间，场地地下水埋藏于自然地表下4.2～5.0米之间，标高为1049.95～1050.15米，属潜水。随补给量变化，靠大气降水渗入地下补给，地下径流是排泄主要途径。根据区域水文资料，地下水年变幅在1.0～1.5米，抗浮设计水位可按1051.65米采用。

地下水对混凝土结构、混凝土结构中钢筋具弱腐蚀性。地基土对混凝土结构、混凝土结构中钢筋及钢结构具微腐蚀性。

一、本工程主要特点、技术难点和应对措施

本工程主要特点归纳起来主要有如下几个方面：

1)、地理位置特殊：工程地理位置位于包头市中心区，东侧紧邻劳动路，周边商业及住宅较多，施工车辆的出入存在一定的难度。

2）、地下水为浅：。由于地下水浅，需要进行大面积降水，而基坑周边存在较多的住宅及商业用房，对降水施工的要求较高。

3)、周边情况复杂：施工场地周边三面临建筑物，一侧劳动路商业店铺。这要求基坑设计中要充分考虑基坑周边地上、地下建筑物，加强基坑的结构稳定性以保证基坑的安全，减小基坑施工对周边原有建筑的不利影响。

4）、本工程施工恰逢雨季，应加强雨季施工的管理和施工措施的落实。

2、工程技术难点和要点

本工程单从施工技术上说就目前的技术水平和施工手段，满足本工程施工需要并解决施工中的技术问题应该不很困难，但必须给予足够的重视并给出科学、合理的应对措施和设计方案，才能高质量地完成本工程的施工任务，通过具体分析，在本工程中需要解决的主要技术难点和要点如下：

1）、基坑较深：基坑深度约有15.00m（自然地面以下），在进行基坑内不同标高的坡面支护设计时必须考虑上步土的变形问题，确保不会出现边坡发生明显位移造成对上部基坑的不利影响。

2）、出土难度大：场地周边存在较多的住宅楼和商业用房，对土方的出土通道有一定的影响，对土方车辆的运行与环保提出了较高的要求。

3）、交叉作业多：本工程工序较多，如降水施工、基坑土方挖运、基坑坡面土钉墙支护、基坑护坡桩、多道锚杆施工等，且各工序的工程量较大，如何能够做到科学、合理地组织各工序的施工进程，使各工序能够正常、连续的进行（尤其是基坑土方挖运），将各工序的相互影响降至最低，是保证施工质量和施工工期的关键。

3、应对措施及解决方案

根据上述的技术难点和要点，我公司通过多次的专题技术研究和方案讨论，最终确定了如下的应对措施和解决方案：

1）、本工程必须考虑基坑较深，以及基坑边坡的变形问题，经反复多次的计算结合具体工程经验最终的措施是：采用3.50m采用喷锚土钉墙防护，下部护坡桩+2道预应力锚杆的支护形式。

2）、为了能够真正做到科学、合理的施工组织管理，确保高质量地完成施工任务，针对本工程施工工序多的特点，科学地规划了本工程各施工工序的总体安排和部署，为本工程的施工组织设计制定了宏观的总体规划，它是本工程项目管理的基础。

3）、通过人工降水的方式解决基坑内的地下水问题，在基坑四周设置降水井并在基坑内设置若干疏干井。

4）、土方挖运采用挖掘机与运输车辆配合倒运。场地东南角设置出土坡道，在挖运大部分土方后，逐渐收坡并采用加长臂挖掘机挖除基底其余土方。

完成基坑降水的施工，在主体地下工程施工过程中，负责降水及对降水设备设施的维修监护工作，并保证在本基坑工程竣工后至土方回填之间（不超过三个月）的降水工作和基坑边坡支护的安全使用。同时应相关政策要求，考虑到减小抽取地下水的影响，尽量提前土方回填，减少抽水时间。

由根据我公司的经验，经过计算分析决定本工程的基坑降水采用大口管井降水方案，具体方案如下：沿基坑外边线以外设置降水井，井间距8.00mm左右，井深22.00m。

由于基坑较深，降水面积较大，降水设施很难解决基坑内土体中固有的残余水。因此在基坑内设置疏干井（井间距20.00m），强制疏干基坑内土层中残余的地下水，以确保达到基坑降水效果，为今后基坑土方和主体结构施工提供条件。

由于周边存在较多的建筑房屋，因此根据情况在基坑与邻近建筑物之间设置回灌井，保持一定的水位差，减少大面积降水对邻近建筑物的影响。

3）、基坑实际降水面积：10783.01m2；

4）、地下水情况：自然地表下4.20～5.00m之间，属潜水。随补给量变化，靠大气降水渗入地下补给，地下径流是排泄主要途径。

（2）、基坑降水深度及影响基坑涌水量的主要地下水类型

根据基坑降水深度及地下水埋藏条件，本工程影响基坑涌水量的主要地下水类型为②～④层中潜水。地下水可采用潜水泵强制排出或采用排水沟和集水井排出。

基坑降水设计主要参数一览表

8.00m/20.00m

ф400无砂混凝土滤水管

80～100目尼龙纱网

1）、降水井井身结构：降水井的井深为22.0m，井径600mm，间距8.00m，下入水泥砾石滤水管，滤水管外裹80～100目尼龙网一层，外径400mm，内径300mm，用φ2～4mm干净石屑填至地表。

2）、下泵及水位观测：按施工及单井设计要求成井后，下泵抽水，潜水泵的能力为：潜水泵流量10m3/h、扬程25m，下泵深度21.00m。对基坑周围的降水井进行水位观测，观测地下水位的变化，为基坑开挖提供水位资料。

3）、地面排水：抽水井采用1″泵管将水抽至地表基坑外排水总管，基坑内的排水是由排水总管汇集到集水箱，通过二级接力把水排到地面的排水总管。排水总管将水汇集到沉淀池中，经沉淀池三级沉淀后排放到市政污水系统。

4）、机械设计：降水井、疏干井和回灌井全部采用冲击反循环钻机施工，冲击反循环施工工艺，要求泥浆比重较小，可减少降水井泥皮厚度，有利于粉土、细砂地层中的工程降水，同时冲击反循环能够有效穿越卵石层。降水井施工设备计划安排2台，由熟练专业操作工人作业。

5）、洗井：为发挥降水井的作用，降水井、疏干井和回灌井需要采用空压机及时洗井，每个井洗井时间不少于0.3个台班，下泵洗井时间为4个小时。

6）、坑内排水沟和集水坑的设置：当基坑开挖到基底标高时，如发现有明显的坡面渗水或基底含有明显残余水时，结合基坑开挖进程，在基坑的四周设置排水沟，在基坑的四个角的位置设置集水坑。排水沟宽0.20m，深0.30m，集水坑0.50×0.50×1.00m。

降水井成井后在井口周围施作混凝土井台，井台上口直径600mm，下口直径700mm，井台高400mm；井台上覆盖混凝土盖板，混凝土盖板为正四方形边长400mm，厚80mm。防止行人跌入降水井井内也可防止杂物掉入井内污染地下水资源。

为尽可能减小基坑降水对地下水资源的破坏，我们在基坑降水方案中给予充分考虑外，基坑降水所抽出的外排水的充分利用也是对地下水资源的间接保护。

为此我们借鉴以往工程项目的经验，对本工程地下水的充分利用采取如下具体措施：

1）、利用基坑降水系统的外排水解决本工程的施工用水,比如：利用外排水进行进出现场车辆的轮胎冲洗、为消防水箱提供水源、现场浇水防止扬尘、卫生厕所用水等。

2）、一旦基坑降水系统开始抽水运行，与当地环卫部门、绿化部门联系，无偿为市政部门的环卫、绿化用水提供服务。

根据施工现场的具体情况及有关的土层情况，本工程的支护设计是以室外自然地坪标高为基准，基槽深度为设计给定的基底设计标高进行设计和计算的，地面荷载按25KN/m2（临时堆载距坡顶1.50m以外，车辆2.00m以外）考虑，施工工作面宽度建筑物外墙皮距基坑支护内边缘预留0.80m左右。

本工程基坑深度15.00m，属深基坑，基坑支护按一级安全和复杂等级标准进行设计。本工程护坡时必须特别预防对相邻建筑物和地下设施的不利影响，严格控制基坑支护结构的变形量。

根据基坑周围地下设施的情况、基坑距红线范围及地面堆载的使用情况，支护设计为:

具体详见基坑支护平面图、剖面图。

护坡桩采用长螺旋钻机或旋挖钻机成孔，在成孔深度范围内遇有地下水时，压浆护壁后浇筑混凝土。护坡桩桩身混凝土及联梁混凝土强度等级C25，采用商品混凝土。

预应力锚杆施工：预应力锚杆在一般土层中成孔时采用国产土层锚杆钻机成孔，当遇有流砂、卵石成孔困难时改用进口全套管锚杆钻机进行成孔，成孔直径不小于φ150，并在自由段套塑料管使钢铰线与水泥浆隔离。锚杆的杆体采用钢铰线，强度等级为1860N/mm2，锚杆注浆采用纯水泥浆，水灰比0.45～0.55，水泥采用P.O.42.5水泥，锚杆均采用一次常压注浆，待锚固结石体强度达到15Mpa后，进行锚杆张拉锁定。

桩间土支护方法采用挂钢丝网、喷射混凝土进行。首先在桩间竖向每隔1.50m向桩后别短锚筋，长度0.80～1.00m左右，锚筋采用φ20钢筋，然后在表面铺设钢筋网片，喷射厚度为50mm的C20喷射混凝土。

具体描述详见施工设计图纸，计算过程见基坑支护计算书。

支护方案：土钉墙+护坡桩+2道预应力锚杆；

设置2道预应力锚杆。具体设计参数详见下表：

四、基坑土方开挖方案设计

经设计计算本工程基坑土方量约：17.4万m3（不含电梯井、集水坑等加深区土方）。由于基坑土方挖运量很大，并且工程地理位置特殊。如何能够将如此大量的土方在较短时间内挖运出场，是本工程的关键所在。要顺利地完成本工程土方挖运任务除必须投入适量的施工机械以外，还要科学的进行土方挖运方案的设计、合理的组织各工序的流水作业，保证基坑土方挖运工作能够基本连续进行是十分重要的，同时坡道及基坑内、外运输道路的合理设置，不仅有助于本项土方工程，而且还有助于桩基工程和地下结构施工。

根据施工方案的总体部署，基坑土方在基坑测量放线完成后即可开始，基坑土方根据基坑施工整体施工计划分阶段进行。

由于周边限制，在基坑东南角设置永久坡道供土方外运使用。坡道位置及行驶路线参见：施工总平面图。

根据设计计算基坑总土方量为17.4万m3，预计土方作业时间按60天计算，综合考虑到本工程地处繁华地区，白天行驶路线交通拥堵严重，基坑土方白天无法施工。因此基坑土方施工只能依靠夜间施工。设计每天出土能力夜间2000～3500m3/天，平均每夜出土应不少于3000m3。

土方挖运夜间施工，现场出入能力限制，基坑内作业机械多等不利因素影响。按照每台挖掘机每夜间（晚23:00～5:00时间段）装载能力为3000m3考虑，现场安排2～3台挖掘机为土方车辆装车。土方车辆按照：15m3/车，4趟/车·夜的运载能力计算，每天需安排土方车辆50部左右的土方车辆出勤，确保45辆左右能够正常行驶，即可满足基坑土方挖运的基本要求。

基坑土方开挖时肯定会遇到数量不少的地下障碍物，尤其是钢筋混凝土房屋基础，当遇有钢筋混凝土条形基础时可直接利用挖掘机将其破坏挖除，遇有体形较大的混凝土构件如：钢筋混凝土独立基础、钢筋混凝土化粪池等无法直接挖除的障碍物时，可暂时将其甩开，待集中破碎后运出现场。

5、平均日出土量的设计参数

1200m3/台·夜班

6、场内道路、基坑内道路和坡道的形成

为保证基坑土方施工能够做到安全、有序、连续、高效地进行，施工道路尤其是基坑内道路和坡道的好坏是十分重要的。它直接关系到基坑土方作业的安全和施工效率，同时也为今后结构施工进入创造条件，因此须给予特别重视。

7、雨后及挖运粘性土的土方施工

由于基坑土方施工期间要跨越雨季，且工期紧、工程量大。因此必须抓紧施工速度和加快施工节奏。由于大气降水使大量雨水渗入到地面下土体中，给雨后土方施工带来极大困难。

1）、坡道的保护：土方施工开始后应准备足够数量的带有防水塑料涂层的彩条布，在要下雨之前铺设在坡道上，保护坡道不受雨水冲刷和侵蚀。降雨过后立即立即清除积水并解掉彩条布，有利于坡道的风干。

2）、在雨后的土方施工以及在挖运粘性土时，车辆轮胎都会夹带大量泥土，如果不进行人工处理，车辆无法上路，必须上洗车台进行轮胎冲洗，根据以往施工经验，冲洗一辆需45秒钟时间，完全可以满足正常施工要求。冲洗车辆轮胎的水是利用基坑降水的外排水，这样就充分利用地下水资源。

五、基坑位移观测方案设计

深基坑的安全与稳定直接关系到基坑本身及邻近建筑物、基坑周边道路和邻近地下管线的安全。在施工过程中加强监测，及时掌握支护系统及周围环境动态变化，应用检测所得的信息指导施工，是施工过程科学化、信息化，确保支护系统和周围环境安全的重要措施。

结合本工程的具体情况，实施以下几项监测：

1）、基坑支护体系的水平位移；

2）、基坑周围邻近建筑物的沉降；

3）、现场场地内地下水位。

3、监测标准及监测仪器

DZS2型水准仪、FS1光学平板测微器

根据有关规程规范及设计要求，结合本工程的具体情况，本检测工程布设各监测点如下，各测点的具体位置参见监测点平面布置图。

1）、基坑支护体系水平位移：根据《建筑变形测量规程》的要求，在支护结构坡顶埋设位移观测点，间距：15m。其中在基坑四面各设1个观测站，计4个测站，埋设观测基准点4个，具体位置参见基坑观测点平面布置图。

2）、基坑邻近周边建筑物沉降：基坑北侧和西侧均有永久建筑物存在，因此建筑物沉降观测非常重要，在建筑物周边设置沉降观测点，间距15m左右，具体位置参见基坑观测点平面布置图

3）、场地内地下水位：利用基坑周边和坑内降水井，其中在基坑三面各2个，坑内2个，计10个观测井，定期观测地下水位变化，作为降水的依据，防止过量抽取地下水造成地下水资源浪费。

水平位移观测采用极坐标法进行观测计算坡顶位移。对各测点进行观测前DB50／T 911-2019标准下载，首先通过观测基准点核对工作站基点位置；然后再进行对各测点的观测。

基坑开挖前埋设观测点，观测点应通视良好，以利于精密仪器测量。

水准监测按国家Ⅱ等水准测量规范的要求进行。水准仪型号为DZS2+FS1光学平板测微器，每公里往返测量高差标准差为±0.7mm。

HAD 102-02-2019标准下载水准测量的主要技术要求

每千米高差全中误差（mm）

往返较差、附和或环线闭合差（mm）