1、基坑支护与降水工程

基坑支护与降水工程专项施工方案中铁三局五公司向莆铁路JX-4B标-1-基坑支护与降水工程专项施工方案1.工程概况新建向塘至莆田铁路三江至福州段JX-4B标段，中铁三局五公司管段起讫里程DK160＋818.24～DK188＋250，全长27.603km，主要工程：桥梁20座，全长7491.745m，其中特大桥2534.24m/2座（里塘特大桥18-32m，长度为597.92米，西坪特大桥（3-24+48-32m+40+56+40m+40+64+40m）1936.32m，大桥4773m/16座,中桥184.505m/2座；公跨铁5座，涵洞86座；其中框架涵63座；盖板涵10座；圆涵4座；倒虹吸9座；隧道660m/3座；路基正线长度16.9km。本方案主要针对DK160+818.24～DK188+250范围内开挖深度超过5m(含5m)的基坑(槽)并采用支护结构施工的工程和基坑虽未超过5m，但地质条件和周围环境复杂、地下水位在坑底以上等的工程。DK160+818.24～DK188+250段段内明挖扩大基础31个，承台171个，基础设计主要为扩大基础和承台基础，基坑大于5米主要在西坪特大桥10#、11#、20#、21#墩承台开挖，黄署大桥3#、4#墩基础等。一般基坑（开挖深度小于5米）的开挖采用放坡明挖，个别地质条件不好地段根据现场实际情况采用草袋围堰、木板桩防护、钢板桩防护等措施，在工程具体实施时根据工点现场实际情况进行特殊支护的结构稳定检算。2.编制依据《新建铁路向莆线施工图》及相关设计图纸《铁路桥涵工程施工质量验收标准》TB10415-2003(TBJ286-2004)基坑支护与降水工程专项施工方案中铁三局五公司向莆铁路JX-4B标-2-《客货共线铁路桥涵工程施工技术指南》TZ203-2008《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120)《混凝土结构设计规范》(GB50010)相关技术规范及安全规程向莆铁路JX-4B标实施性施工组织设计3.基坑支护危险源识别与监控(1)基坑支护工程事故的类型1)与挡土结构有关的事故①挡土结构施工不良②挡土结构渗漏水严重，致使挡土结构后面土体流失③挡土结构异常变形④地面超载引起挡土板结构上侧压力过大⑤各阶段挖土超挖引起挡土结构上侧压力过大⑥未进行支护与土体整体稳定和抗滑移验算或验算错误，导致挡土结构整体垮塌⑦对雨水、周边排水等地表水造成的侧压力增加考虑不足，导致挡土结构垮塌2)与支撑体系有关的事故①设计不当造成的事故②施工不良造成的事故3)与地下水治理不当有关的事故基坑支护与降水工程专项施工方案中铁三局五公司向莆铁路JX-4B标-3-①发生在挡土结构上的事故②发生在挡土底部的事故③发生在基坑周边的事故④未对井点降水进行整体流量均匀性控制，地下水位降低过大、过快导致已有临近建(构)筑物沉降、开裂等事故4)与管理不当有关的事故①放坡开挖时坡度过陡，土坡可能丧失其稳定性②基坑周围过多堆放荷载，引起边坡失稳③挖土施工速度过快，改变了原土层的平衡状态，易造成滑坡④基坑周围停放重型机械，使支护荷载增大，引起边垛失稳破坏⑤附近基坑施工对基坑支护的影响引起围护结构破坏⑥基坑暴露时间过长，坑底回弹增大从而影响支护结构稳定性(2)引发事故的主要原因①在调查阶段，事前对周围环境调查不够，如临近建筑物的基础情况调查不足、地下设施及地下构筑物情况调查不足、地质勘察不详细、地质资料不足等②在设计阶段，选用的土的物理力学性质指标有误，选用的设计方法有误，荷载估计不足等③在施工阶段，不适当地增加基坑四周地面上施工荷载、基坑超挖、回填土不密实、支撑结构断面不足、异常降水使墙后侧压力过大等(3)危险源的监控项目基坑支护与降水工程专项施工方案中铁三局五公司向莆铁路JX-4B标-4-①支护结构水平位移。②周围建筑物、地下管线变化。③地下水位。④支撑轴力⑤立柱变形⑥土体分层竖向位移。⑦支护结构界上侧向压力。4.安全技术设计方案本方案对开挖深度超过5m(含5m)的基坑(槽)并采用支护结构施工的工程和基坑虽未超过5m，但地质条件和周围环境复杂、地下水位在坑底以上等的工程优先考虑采用分级分层开挖，其次为草袋围堰，或者两者相结合的方式进行支挡防护，当以上方式不能满足施工要求时进行木板桩、钢管桩、钢板桩等特殊施工措施。当施工现场需要采用钢管桩支护、钢板桩围堰等特殊措施时，编制具体实施操作方案，计算结构受力稳定情况，报送监理工程师审批后方可施工。（1）一般规定和要求1）现场准备学习审查图纸和核对施工现场；勘察现场，了解现场地形、地貌、地上障碍物、临近建设物以外及水电供电供应，运输道路情况，探坑开挖核对地质、地下埋设物，作为计算土方工程量，选择施工方案及组织降水、排水的依据；现场做好施工区域内的三通一平工作；按照设计及施工现场基坑支护与降水工程专项施工方案中铁三局五公司向莆铁路JX-4B标-5-条件，确定基坑采用的开挖方式，根据工点具体情况制定专项方案和支挡护结构的稳定验算；做好现场测量放线工作；依据既定开挖支护方案，提报所需材料计划，相关物资部门做好所有现场使用材料的备料工作。2）施工机械的选择根据工程具体情况，调整开挖工程及支挡护结构施工的各种机械、机具。如挖掘机开挖基坑，自卸汽车土方外运，草袋围堰需草袋、钢管、木桩等物资，以及施工现场人员等。施工机械进场必须经过验收，司机必须持证上岗。3）基坑放坡开挖按既定施工方案所确定的放坡坡率，根据现场放线开挖界限进行分级开挖。为使基底土不受扰动，防止超挖，保证边坡坡度正确，机械开挖至接近设计坑底标高或边坡边界，应预留30cm厚土层。用人工开挖和修坡。挖掘机作业时，施工人员不得进入挖土机作业半径之内，应在作业半径外2m处。挖土时应严格核对现场地质情况，与设计图纸地质情况进行比对，地质变化明显时上报驻地设计师及现场监理，注意检查基坑底是否有古墓、洞穴、暗沟等存在，如发现迹象应迹象应及时汇报，并进行探察处理。基坑挖至设计标高后，应立即通知现场监理和设计部门，经共同验槽确认后，方可进行基础工程施工。做好隐蔽工程地质资料（影像）。4）临边防护四周必须设置牢固的防护栏杆，并挂设防护网，夜间必须设红色标志灯。栏杆的固定方法采用钢管打入地面50～70cm，杆间基坑边的距离不应小于基坑支护与降水工程专项施工方案中铁三局五公司向莆铁路JX-4B标-6-150cm。栏杆高度1.2cm，并刷红白相间警示色。5）坑边荷载弃土应及时运出，在基坑边缘上侧不准堆土或堆放材料，施工机械作业时应与基坑边缘保持2m以上的距离，以保证坑边直立壁或边坡的稳定。6）防排水措施基坑防排水采用地面堵截，坑内抽水结合措施，对地下水较发育地区可设置井点抽水，降低地下水位。在基坑周围设一道土堤或挖排水沟，水沟坡度3‰，沟宽500mm，沟深200mm（最浅外），防止地面水流入基坑和对基坑边坡冲刷、浸蚀。基坑内四周挖排水沟，设置积水井，水泵随时将积水抽到坑外。见排水措施图。7）上下通道基坑开挖期间，用简易梯子作为人员上下基坑的通道。基坑开挖完毕之后，在基坑角搭设专用的人员上下和材料及料具运输通道，通道两边设置护身栏杆和挡脚板。8）作业环境在基坑内作业要有保证作业人员安全的可靠的立足点和足够安全活动空间。垂直作业上下要设置隔离防护措施。对光线不足的基坑要设置足够的安全照明装置。9）基坑支护变形监测制定基坑支护变形和毗邻建筑物、构筑物、通路、管线的沉降观测方案，基坑支护与降水工程专项施工方案中铁三局五公司向莆铁路JX-4B标-7-设专职人员监控边坡变形情况，发现险情及时采取加固及处理措施，并及时向工地负责人汇报。（2）构造要求不同深度的基坑和作业条件，所采取的支护方式不同。主要施工方案确定为分级放坡开挖，结合草袋围堰及木板、钢板桩围护方式。对特别需进行特殊工艺的支护方式在施工前单独进行方案上报和结构稳定计算。1）分级放坡一般基坑深度小于3m时，可采用一次性放坡。当深度达到5m及以上时，采用分级放坡。明挖放坡必须保证边坡的稳定，根据土的类别进行稳定计算确定安全系数。选用合适坡率，进行开挖线放样时考虑基坑底面作业空间和边坡沉降位移因素。2）围堰支护基坑深度大于5米基坑，除分级放坡开挖外，常规为草袋围堰、钢板桩围堰、草袋围堰与桩支护结合等方式，如西坪10#、11#墩承台设计为草袋围堰，据现场核查情况，11#墩临河，地下水发育，需采用草袋围堰与木桩结合或钢板桩方式进行基坑支护。（3）基坑排水、降水基坑、沟槽开挖时降低地下水位采用排水沟排水和井点降低地下水位两类方法，其中优先采用设明(暗)沟、集水井排水方法，各种井点主要应用于大面积深基坑降水。基坑支护与降水工程专项施工方案中铁三局五公司向莆铁路JX-4B标-8-1）集水坑排水法集水坑排水的特点是设置集水坑和排水沟，根据工程的不同特点具体有以下几种方法：A、明沟与集水井排水B、分层明沟排水C、深层明沟排水D、暗沟排水E、利用工程设施排水基坑排水广泛采用动力水泵，一般有机动、电动、真空及虹吸泵等。选用水泵类型时，一般取水泵的排水量为基坑涌水量的1.5—2倍。当基坑涌水量Q20m3／h，可用隔膜式泵或潜水电泵；当Q在20-60m3／h，可用隔膜式或离心式水泵，或潜水电泵；当Q60m3／h，多用离心式水泵。隔膜式水泵排水量小，但可排除泥浆水，选择时应按水泵的技术性能选用。当基坑涌水量很小，亦可采用人力提水桶、手摇泵或水龙车等将水排出。2）井点降水法在地下水位以下的含水丰富的土层中开挖大面积基坑时，采用一般的明沟排水方法，常会遇到大量地下涌水，难以排干；当遇粉、细砂层时，还会出现严重的翻浆、冒泥、流砂现象，不仅使基坑无法挖深，而且还会造成大量水土流失，使边坡失稳或附近地面出现塌陷，严重时还会影响邻近建筑物的安全。当遇有此种情况出现，一般应采用人工降低地下水位的方法施工。人工降低地下水位，常用的为各种井点排水方法，它是在基坑基坑支护与降水工程专项施工方案中铁三局五公司向莆铁路JX-4B标-9-开挖前，沿开挖基坑的四周、或一侧、二侧埋设一定数量深于坑底的井点滤水管或管井，以总管连接或直接与抽水设备连接从中抽水，使地下水位降落到基坑底0.5—1.0m以下，以便在无水干燥的条件下开挖土方和进行基础施工，不但可避免大量涌水、冒泥、翻浆，而且在粉细砂、粉土地层中开挖基坑时，采用井点法降低地下水位，可防止流砂现象的发生；同时由于土中水分排除后，动水压力减小或消除，大大提高了边坡的稳定性，边坡可放陡，可减少土方开挖量；此外由于渗流向下，动水压力加强重力，增加土颗粒间的压力使坑底土层更为密实，改善了土的性质；而且，井点降水可大大改善施工操作条件，提高工效加快工程进度。但井点降水设备一次性投资较高，运转费用较大，施工中应合理地布置和适当地安排工期，以减少作业时间，降低排水费用。井点降水方法的种类有：单层轻型井点、多层轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点、深井井点、无砂混凝土管井点以及小沉井井点等。可根据土的种类，透水层位置，厚度，土层的渗透系数，水的补给源，井点布置形式，要求降水深度，邻近建筑、管线情况，工程特点，场地及设备条件以及施工技术水平等情况，作出技术经济和节能比较后确定，选用一种或两种，或井点与明排综合使用。表1为各种井点适用的土层渗透系数和降水深度情况。基坑支护与降水工程专项施工方案中铁三局五公司向莆铁路JX-4B标-10-施工准备做施工临时围挡及各种警示标志接通施工用临时电路、水管查明地下管线及地下构筑物定井位测量放点校核挖探坑埋设钢护筒、垒砌泥浆池钻机就位、调整钻机对准井位调整水平度、垂直度检查钻头直径钻孔至设计孔深换浆、验孔下井管、填滤料洗井、补滤料、上部封井是否影响交通做地下工作井做地下排水支管水泵安装，试抽水是否降水管井施工工艺流程图基坑支护与降水工程专项施工方案中铁三局五公司向莆铁路JX-4B标-11-表1各种井点的适用范围项次井点类别土层渗透系数（m/d）降低水位深度（m）1单层轻型井点0.5—503-62多层轻型井点0.5—506-123喷射井点0.1—28—204电渗井点0.1根据选用的井点确定5管井井点20