土方开挖施工技术

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1 工程概况1.1 工程地质情况本工程地下水可分为第四系孔隙潜水和基岩裂隙水两大类。场地内第四系覆盖层含孔隙潜水，水位埋藏浅，勘察期间测得稳定地下水位埋深 1.40 ～ 2.10m。基坑内涉及的土层渗透系数较小（在 10-6-10-7cm/s 级上），透水性很弱。1.2 基坑围护（表 1）2 工程特点杭州某饭店改造扩建工程是杭州市，乃至浙江省的重大工程，地下四层开挖深度 19m左右的基坑，地处繁华路段，西侧是世贸中心和某体育中心，东边为杭州市中心，周围道路地面交通繁忙，周围建筑物多，且有居民楼靠得较近，环境保护要求较高。施工基坑面积比较大，开挖深度深，基坑周边位置小，施工布置难度大。东区 4 道支撑，西区在原 3 道支撑的基础上增加了一道支撑，不同标高支撑在 8-2 ～ 8-3 轴间由围檩转换。不仅涉及到的土层复杂，而且由于多道围护支撑的存在，使得基坑挖土受到很大的限制；又由于是扩建工程，且与原有宾馆距离十分靠近（最近距离 2.8m），要在保证原有宾馆安全正常营业的情况下，还要进行与原有建筑的衔接施工。施工场地狭小也使工程的施工安排和平面布置受到了限制。场地内有一定厚度的淤泥质粘土，力学性能差。针对上述特点，拟制定下列施工技术措施保证工程安全、质量和进度：利用施工栈桥（施工栈桥设计荷载由 35KN/m2 增加 45KN/m2，可满足挖机及载重汽车在其上停留运走）为作为主要通道，使土方车辆和挖机能够在场地内通行和施工。将基坑以 8-2 轴～ 8-3 轴分界划为东西两个区域，采取逐层、两块一起施工开挖，随挖随浇筑支撑，以减少基坑变形，保护周围环境。3 工程难点3.1 工程基坑环境复杂由于是扩建工程，且与原有宾馆距离十分靠近（最近距离 2.8m），要在保证原有宾馆安全正常营业的情况下，还要进行与原有建筑的衔接施工。且周边东侧约 10m 处为住宅楼（浅基础），尚有一路煤气管线经过，场地西侧紧邻杭大路，道路下埋设有大量的市政管道、通信电缆井，对本工程基坑施工所产生的影响极为敏感，极易造成各类纠纷。应通过加强监测，主动协调以避免和减小周边矛盾。3.2 基坑安全要求高通过在开挖中严格控制围护体和支撑梁的施工穿插，需要对支撑砼的配合比中适当掺加早强剂、加强支撑保养和监测，对开挖中出现的渗漏水第一时间有效处理，确保基坑安全。3.3 基坑深造成土方挖运困难基坑深度近 19m，基坑周边位置小，施工布置难度大。东西区各 4 道支撑，不同标高支撑在 8-2 ～ 8-3 轴间由围檩转换。不仅涉及到的土层复杂，而且由于多道围护支撑的存在，使得基坑挖土受到很大的限制，对土方开挖坑内运输、深坑开挖和挖土通道收尾提出很高要求。通过对挖运土坑内路线和开挖方向的精心设计，优选开挖机械解决因坑深带来的挖土难点。3.4 基坑降排水本工程基坑投影面积达到约 9600m2，土方开挖量约为十七万立方米，挖土施工适逢秋天季节，基坑开挖前应做好基坑内外的降排水工作。在工程施工场地中挖设环绕基坑的场地明沟，集中基坑内排出的地下水和场地内大气落水，在场地大门处的标准三级沉淀池经沉淀净化后排放出场。坑内根据工况变化及时调整临时集排水设施。3.5 挖土中支撑的闭合本工程内支撑体系在西侧出入口处具有四道水平支撑，本工程将基坑西侧作为基坑内土方开挖入口，土方开挖施工中应科学的设置挖土通道，工程挖土各工况中存在挖土通道下内支撑的闭合工作，合理部署挖土流程和转换，才能有效提高工效、缩短施工工期。4 挖土方式的选择由于本工程土方开挖深度比较深，而且多道混凝土支撑对挖土放坡限制比较大。我们综合比较多个施工方案，结合相类似的工程经验，以及专家和有实际挖土经验的工程人员的建议，一至三层土采用坡道出土，第四层第五层土方采用留设堆土平台，利用长臂挖机开挖的方式，既经济合理，而且对工期的影响较小。4.1 基坑开挖施工4.1.1 开挖原则针对本工程的特点，结合设计要求，本工程基坑开挖按下列原则施工：(1) 严格遵守分层开挖，先撑后挖的施工原则。整个基坑按支撑设置分为四层，逐层开挖，每层开挖后立即制作钢筋砼支撑，待钢筋砼支撑达到80%设计强度后再开挖下层。(2) 严禁挖掘机和运土车辆直接在支撑面上行驶和作业，对支撑两侧须回土填实，并高出支撑顶面 300mm 以上，再采用钢板路基箱架空过桥方法，使挖掘机和运土车辆荷载均匀地传至支撑两侧的土上。(3) 挖掘机挖土时要注意避免挖斗上下时碰撞工程桩、竖向立柱、支撑梁和连续墙。(4) 机械挖土标高控制在基坑面以上300mm，余土方由人工挖除，以避免扰动基土。(5) 对落深的承台和地梁，以及桩间、桩周土，必须采用人工挖土和修土，运至基坑边集中堆放，由挖掘机装车外运。(6) 挖土斜道坡度采用 1:8~1:6，宽 8m，可供二辆运土车辆交汇行驶。斜道可由建筑垃圾回填而成，上铺路基箱。(7) 涉及到淤泥质粘土等土质情况较差的土层，可掺加建筑垃圾或石灰，改善土层性质，以便于开挖的顺利进行。(8) 土方开挖期间，注意文明施工，控制土方装车方量，确保渣土无散漏。通过出入口铺垫草包及设置清洗槽，及时清洗车辆，保证场内外道路清洁，并派专人每天对大门外的道路进行清扫。(9) 夜间施工要有足够照明。做到挖土到哪里，照明就跟到哪里。(10) 随着基坑的开挖，及时沿基坑周边用漆成红白相间色的钢管设置双道防护栏杆。5.4 挖土施工方法根据本工程基坑东西侧均为四道支撑，但东西侧支撑标高不一（首道标高一致），确定第一层土方不划分施工区块而自东向西结合土钉墙施工进行大开挖；从第二层土方开始，在8-2 轴东、西区不同标高支撑转换处将基坑划分为东、西两个施工区块，同时各自开挖。其中第一至第三层土利用坡道，土方直接在基坑内装车外运；第四至第五层土则采用土方短驳、长臂挖机装运方式。4.2 第一层土方开挖（1）东区第一层土方开挖本层土方主要采用 1m3 挖掘机自东向西退行开挖，直接装车外运，本层土方开挖深度2.3m，土方方量约为 9700m3，在施工前用建筑垃圾或者道渣铺设施工道路。通道与大门出入口相接。坡道预留土方约 150 m3，本层土方实际需要外运土方 9550 m3 左右。采用挖机同时从两侧四个角开始施工作业，本层土方预计投入普通挖掘机（PC200）2 台 , 车辆 11辆，按每天出土量 1100 m3 计算，该层土方开挖时间预计 9d。该区域土方外运出入口主要在场地东侧。第一层土方开挖在基坑 -3.60m 以上处，位于基坑的西侧靠近杭大路位置，及基坑北侧采用土钉墙及水泥搅拌桩复合支护。土钉墙与挖土协调配合。（2）西区第一层土方开挖本层土方主要采用 1m3 挖掘机自东向西退行开挖，直接装车外运，本层土方开挖深度2.3m，土方方量约为 12400m3，在施工前用建筑垃圾或者道渣铺设施工道路。通道与大门出入口相接。采用挖机同时从两侧四个角开始施工作业。坡道预留土方约 150m3，本层土方实际需要外运土方 12250 m3 左右。本层土方预计投入普通挖掘机（PC200）2 台 , 车辆 15辆，按每天出土量 1300 m3 计算，该层土方开挖时间预计 10d。该区域土方外运出入口为场地西侧大门。第一层土方开挖在基坑 -3.60m 以上处，位于基坑的西侧靠近杭大路位置，及基坑北侧采用土钉墙及水泥搅拌桩复合支护。土钉墙与挖土协调配合。