沟槽深基坑开挖专项方案

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1、黑驼沟防洪改线工程方涵沟槽专项施工方案目录一、工程概况2二、本工程拟定施工工艺及原因3三、沟开挖施工51、概述52、开挖准备53、沟槽开挖宽度计算94、钢板桩设计方案9（1）钢板桩的选用9（2）计算钢板桩入土深度10（3）钢板桩稳定性验算125、钢板桩施工方法136、钢板桩插打的主要施工技术要求157、土方开挖168、地基局部处理17（1） 坑(填土，淤泥，墓穴)的处理17（2）井或土井的处理18（3）局部软硬(高差)地基的处理18（4）橡皮土，古河、古湖泊的处理18（4）流砂的处理 流砂现象，形成原因及处理方法19四、湿陷性黄土的汛期防护措施20黑驼沟防洪改线工程方涵沟槽专项施工方案一、工程

2、概况1、工程名称太原南站黑驼沟防洪改造工程分项工程黑驼沟改线工程。2、建设单位太原市市政公用设施建设处。3、设计、勘察单位太原市市政工程设计研究院。4、施工单位太原市诚信市政工程有限公司5、工程设计情况工程位于太原市小店区，工程起点为太原市太榆路与晋阳街交叉口，沿太榆路西侧往南600米顺转穿过同蒲铁路与农科南路，经北营村后穿过规划与现状铁路、北营南路、规划中的太行铁路后接入终点。本工程施工范围包括：（1）桩号0-61.1880+40、2.91.8m方涵开挖工程，纵坡6.18；（2）0+1201+650、砼DN3000圆管施工工程，纵坡6.18；（3）桩号1+6501+920、砼DN2000圆管

3、施工工程，纵坡25.98；（4）桩号1+9202+171.16、1.92m方涵开挖工程，纵坡25.98。6气候地质情况气候条件太原市年平均气温为8.111.5，全市年平均气温基本正常。全年极端最低温度为-16.6-24.4，全年极端最高温度为38.639.8。年初气温偏低，春、夏、秋季太原大部气温偏高，夏季气温偏高显著。全市年降水量偏少。年初降水分布不均，春、夏、秋季降水持续偏少，时空分布不均，入冬降水偏少。地质条件根据地质报告显示，场地土在勘探深度范围内主要由第四系全新统早期沉积的湿陷性粉土、粉土与粗砾砂等构成。场地的岩石构成与工程特性如下：第一层为填土，颜色为杂色。含有大量的砖渣、灰渣、煤

4、屑、粉土以及与少量的生活垃圾等，成分不均匀，结构松散。该层厚度介于0.50-0.80m之间，层底埋深介于0.50-0.80m之间，层底标高介于784.99-792.03m之间。第二层为湿陷性粉土，颜色为黄褐色。含云母、煤屑、氧化铁铝与少量的钙质结核等。稍湿。稍密。中等压缩性。具湿陷性，湿陷性程度为中等。无光泽反应，摇振反应较快，干强度较低，韧性较差。该层天然孔隙比平均值为0.918，天然含水量平均值为8.4%，湿陷系数平均值为0.053。该层层厚介于6.00-7.80m之间，层底埋深介于6.50-8.40m之间，层底标高介于777.49-784.73m之间。第三层为中砂，颜色为灰褐色。含石英、

5、长石、云母及零星的砾石等。稍密。颗粒级配较差，磨圆度较差，粘粒含量小。土层的相关参数：干容重（15.1-16.6Kn/m3）、粘聚力（23kPa）、内摩擦角（23.5）。二、本工程拟定施工工艺及原因1、拟定施工工艺本工程根据设计要求采用以下施工方法：（1）0-61.1880+040段采用2.91.8m方涵大开挖方法；（2）0+0401+650段采用砼DN3000穿越顶管掘进方法；（3）桩号1+6501+920段采用砼DN2000穿越顶管掘进方法；（4）桩号1+9202+171.161段采用1.92m方涵大开挖方法。2、采用此施工工艺的原因（1）本工程全线土质均为湿陷性黄土，原则上不适宜采用大开

6、挖施工。（2）桩号0-61.1880+040段，以太榆路与晋阳街交叉口处已建黑驼沟暗涵作为起点，沿晋阳街转向太榆路，曲率半径大，不适应顶管施工的顶力传递，设计为方涵开挖。在方涵开挖周围有三层楼房建筑物、高压杆及各种地下管线，方涵开挖时安全隐患较大，开挖最大深度近10米。（3）桩号0+1200+640段，沿线临街有建筑物、高压杆等障碍物，自来水、旧雨污水、联建、光缆等地下管线复杂，明开挖安全隐患较大，地下管线迁移难度大、费用较高，故采用顶管施工。（4）桩号0+6401+920段，设计下穿北营村，管线上面均为房舍及其他高层建筑物，不具备明开挖条件，施工难度较大，故采用顶管施工。（5）桩号0+640

7、1+920段，需下穿两处铁路、一处高铁，只能采用顶管施工工艺。（6）桩号1+9202+171.16段，此处建筑物多为仓库厂房，拆迁难度不大，采用方涵明开挖方法，最大深度近13米。23三、沟开挖施工1、概述根据设计要求，061.188至0+040方涵，沟槽开挖深度大部分在8米以上。为保证晋阳街与太榆路的车辆通行，施工期间不可能完全封堵交通，而且附近还有三层建筑物，无放坡开挖施工的条件，采用直插工字钢围护施工方案。1+9202+171.166开挖深度最深处达10米左右，根据周围的建筑物情况，可采用二部槽开挖方案，这样可减小支撑围护的成本。头部槽开挖至地面下约1m-4m，边坡1：0.33，二部槽与头

8、部槽之间边台宽度要求不少于1m，见附图。沟槽围护根据土质情况，选用36c（36014014）工字钢板桩一丁一顺密咬方法。钢板桩长度根据开挖深度初步定为1518m，入土深度（设计沟槽标高以下）不小于6m。打桩开挖后同步加设横撑和围檩，横撑和围檩采用25#H型钢，横撑间距宜为2m，见附图。现场场地小，无法堆放挖出的沟槽土，且沟槽土方量大，堆在沟槽两侧，对沟槽形成很大侧压力，危及沟槽安全，同时沟槽旁堆土占用了施工通道，无法进行正常施工作业，如遇雨季，影响防汛排水，综合上述原因，挖出的沟槽土全部外运，二次倒运回填。2、开挖准备（1）由业主组织相关单位进行原管线（通信、电力、自来水、煤气、热力等）技术交

9、底，签署相关手续，主管部门开具“开挖令”。（2）施工单位对地下管线进行挖探坑查看，复核是否与相关单位交底的情况相符，并做好位置和深度标记，如有异疑，及时与主管子部门、相关单位联系。（3）选定合适的临时堆土场地，并准备足够的塑料，以防下雨淋湿堆放的沟槽土。（4）0-61.1880+000方涵中线北2米，南8米范围内做为封闭施工区域，0+0000+040方涵中线西2米，东8米范围内做为封闭施工区域；1+9202+171.166方涵中线东西15米范围内为封闭施工区域。B 1m 1m 沟槽开挖断面示意图横撑工字钢板桩入土深度不小于6m沟槽顶下1m沟槽支护示意图工字钢排桩密撑方式采用如下图所示支护：入土

10、深度取6m，桩长1518m，36号工字钢。工字钢板桩一丁一顺密撑3、沟槽开挖宽度计算沟槽的底部开槽宽度，根据规范可按下式确定B=D1+2（b1+b2+b3+ b 4）式中：B-方涵沟槽底部的开槽宽度D1-方涵结构的外缘宽度b1-方涵一侧的工作面宽，这里取50cmb2-方涵一侧的支撑宽度，一般可取15-20cm，这里取15cm。b3-现浇砼模板一侧的宽度b 4-排水沟的宽度061.188至0+040方涵，箱涵内截面2.91.8 ，壁厚0.3。B=（2.9+0.32）+2(0.5+0.3+0.15+0.025)=4.85米，取5.6米。1+9202+171.166方涵，箱涵内截面2.02.0 ，壁

11、厚0.3。B=（2.0+0.32）+2(0.5+0.3+0.15+0.025)=3.95米，取4.6米。4、钢板桩设计方案 （1）钢板桩的选用根据工程所在场地特点，结合钢板桩的特性、施工方法等进行综合考虑，选用36c工字钢，36c工字钢板桩宽度适中，抗弯性能好，依地质资料及作业条件，选用长度1518 米钢板桩，要求钢板桩入土深度是外露部分0 .5倍以上。25#H型钢直撑工字钢板桩入土深度不小于6m沟槽顶下1m25#H型钢围檩沟槽支护示意图（2）计算钢板桩入土深度 根据钢板桩入土的深度，按单锚浅埋板桩计算，假定上端为简支，下端为自由支承。这种板桩相当于单跨简支梁，作用在桩后为主动土压力，作用在桩

12、前为被动土压力，压力坑底以下的土重度不考虑浮力影响，计算简图如下。墙后土的重度（KN/m3）；21 KN/m3;H二步槽开挖深度H =810m；为了使钢板桩保持稳定，在A点的力矩等于零，及MA=0整理后即可得所需最小入土深度t=5.88米，考虑钢板桩露出10厘米所以钢板桩总长度L=(810)+5.88+0.1=13.9815.88米故选择1518米36号工字钢板桩作为围护桩是合理的。（3）钢板桩稳定性验算 板桩入土深度除保证本身的稳定性外，还应保证基坑底部在施工期间不会出现隆起和管涌现象。在软土中开挖较深的基坑，当桩背后的土柱重量超过基坑底面以下地基土的承载力时，地基的平衡状态受到破坏，常会发

13、生坑壁土流动，坑顶下陷，坑底隆起的现象（如下图），为避免这种现象发生，施工前，需对地基进行稳定性验算。5、钢板桩施工方法投入钢板桩振动打拔桩机2台用于打设和拔除工字钢桩。打拔桩机为EX350H，激振力800KN。工字钢板桩数量按1个施工段320根考虑，每一施工段基槽两边各设160根，前一施工段施工完毕拔除后，转入下一施工段，依次反复周转（周期 30 天）使用。（1）单桩逐根打入法施打钢板桩一步槽开挖完毕先由测量人员定出钢板桩的轴线，并撒白灰线控制桩位，可每隔一定距离设置导向桩，导向桩直接使用钢板桩，然后挂绳线作为导线，打桩时利用导线控制钢板桩的轴线。准备送桩：打桩机吊起钢板桩，人工扶正就位。单

14、桩逐根连续施打，必须垂直施打，注意桩顶高程不宜相差太大。（2）拔桩与桩孔填砂原则上土方回填后方可拔桩，桩经整修后重新利用。先用打拔桩机夹住钢板桩头部振动1min2min，使钢板桩周围的土松动，产生“液化” ，减少土对桩的摩阻力，然后慢慢的往上振拔。拔桩时注意桩机的负荷情况，发现上拔困难 或拔不上来时，应停止拔桩，先振动1min2min后再往下锤0.5m1.0m再往上振拔，如此反复可将桩拔出来。 钢板桩拔除后应及时回填桩孔；回填桩孔时应采取措施填实。本工程采用中粗砂灌填，冲水助沉。（3）钢板桩的施工中遇到的问题及处理由于地质结构复杂，钢板桩打拔施工中常遇到一些难题，常采用如下几点办法解决 ：钢板

15、桩杂填土地段挤进过程中受到石块等侧向挤压作用力大小不同容易发生偏斜，采取以下措施进行纠偏：在发生偏斜位置将钢板桩往上拔l.0m2.0m，再往下锤进，如此上下往复振拔数次，可使大的块石被振碎或使其发生位移，让钢板桩的位置得到纠正，减少钢板桩的倾斜度。 钢板桩沿轴线倾斜度较大时，采用异形桩来纠正，异形桩一般为上宽下窄和宽度大于或小于标准宽度的板桩，异形桩可根据实际倾斜度进行焊接加工；倾斜度较小时也可以用卷扬机或葫芦和钢索将桩反向拉住再锤击。6、钢板桩插打的主要施工技术要求投入钢板桩振动打拔桩机2台用于打设和拔除工字钢桩。打拔桩机为EX350H，激振力800KN。工字钢板桩数量按1个施工段320根考

16、虑，每一施工段基槽两边各设160根，前一施工段施工完毕拔除后，转入下一施工段，依次反复周转（周期30天）使用。（1）单桩逐根打入法施打钢板桩一步槽开挖完毕先由测量人员定出钢板桩的轴线，并撒白灰线控制桩位，可每隔一定距离设置导向桩，导向桩直接使用钢板桩，然后挂绳线作为导线，打桩时利用导线控制钢板桩的轴线。准备送桩：打桩机吊起钢板桩，人工扶正就位。单桩逐根连续施打，必须垂直施打，注意桩顶高程不宜相差太大。（2）拔桩与桩孔填砂原则上土方回填后方可拔桩，桩经整修后重新利用。先用打拔桩机夹住钢板桩头部振动1min2min，使钢板桩周围的土松动，产生“液化” ，减少土对桩的摩阻力，然后慢慢的往上振拔。拔桩

17、时注意桩机的负荷情况，发现上拔困难 或拔不上来时，应停止拔桩，先振动1min2min后再往下锤0.5m1.0m再往上振拔，如此反复可将桩拔出来。 钢板桩拔除后应及时回填桩孔；回填桩孔时应采取措施填实。本工程采用中粗砂灌填，冲水助沉。（3）钢板桩的施工中遇到的问题及处理由于地质结构复杂，钢板桩打拔施工中常遇到一些难题，常采用如下几点办法解决 ：钢板桩杂填土地段挤进过程中受到石块等侧向挤压作用力大小不同容易发生偏斜，采取以下措施进行纠偏：在发生偏斜位置将钢板桩往上拔l.0m2.0m，再往下锤进，如此上下往复振拔数次，可使大的块石被振碎或使其发生位移，让钢板桩的位置得到纠正，减少钢板桩的倾斜度。 钢

18、板桩沿轴线倾斜度较大时，采用异形桩来纠正，异形桩一般为上宽下窄和宽度大于或小于标准宽度的板桩，异形桩可根据实际倾斜度进行焊接加工；倾斜度较小时也可以用卷扬机或葫芦和钢索将桩反向拉住再锤击。7、土方开挖（1）5米以上的深基坑宜分层开挖，以逐渐释放侧向土压因力。上层用反开挖，下层开挖深度如超越反铲挖土机的能及范围，可用小型挖土机深入基坑、堆集土方，用抓斗挖土机抓出坑外。（2）为防止超挖机坑桩边稳定，机械开挖至按近设计坑底标高或坑边界，应预留50cm厚土层，用人工开挖和修坡。（3）挖土时注意检查基坑底是否有古墓，洞穴，暗沟或裂隙，如发现迹象，应及时汇报，并进行探查处理。（4）弃土应及时运出，不留置任

19、何土在基坑两侧，确保基坑稳定、安全。（5）基坑挖好后，应对坑底进行抄平，修整。如挖坑时有小部分超挖，可用3：7灰土回填夯实至与地基土基本相同的密实度。（6）为防止坑底扰动，基坑挖好后应尽量减少暴露时间，及时进行下一道工序的施工，如不能立即进行下一工序时，应预留1530cm厚覆盖土层，待基础施工时再挖去。8、地基局部处理对于基坑开挖过程中或开挖后遇到特殊地基问题要进行地基局部处理。（1） 坑(填土，淤泥，墓穴)的处理 a、若松土坑在基槽中，且较小时， 将坑中软弱虚土挖除，使坑底见天然土为止，然后采用与坑底的天然土压塑性相近的土抖回填，当天然土为砂土时，用砂或级配砂回填，天然土为较密实的粘性土，则

20、用3:7灰土分层夯实回填，天然土为中密可塑的粘性土或新近沉积粘性土，可用1:9或2:8灰土分层夯实回填。b、若松土坑较大且长度超过5m时，将坑中软弱土挖去，如坑底土质与一般槽底土质相同，可将基础落深，做1:2踏步与两端相接，每步不高于50cm，长度不小子100cm，如深度较大，用灰土分层回填夯实至坑(槽)底一平。c、对地下水位较高的松土坑，将坑(槽)中软弱的松土挖去后，再用砂土或混凝土回填（2）井或土井的处理a、水井，在基础附近将水位降低到可能限度，用中，粗砂及块石，卵石或碎砖等夯填到地下水位以上50cm如有砖砌井圈时，应将砖井圈拆除至坑（槽）底以下1m或更多些， 然后用灰土分层夯实回填至基底

21、(或地坪底)。b、枯井在基础下，先用素土分层夯实，回填到基础底下2m处，将井壁四周较软部分挖去，有砖井圈时，将砖按规定拆除，热后用灰土分层夯实回c、井巳淤填，但不密实可用大块石将下面软土挤紧，再用上述办法回填处理，若井内不能夯填密实时，则可在井砖圈上加钢筋混凝土盖封口，上部再回填处。（3）局部软硬(高差)地基的处理若基础下局部遇旧墙基、老灰土、大块石或构筑物尽可能挖除，以防由于局部落于较硬物上造成不均匀沉降而引起管道连接处开裂；或将坚硬物凿去3050cm深，再回填土砂混合物夯实。（4）橡皮土，古河、古湖泊的处理a、橡皮土处理：地基局部含水量很大趋近于饱和，夯拍后使地基土变成有颤动感觉的“橡皮土

22、”。地基处理方法避免直接夯拍，可采用晾槽或掺石灰粉的办法降低土的含水量。如已出现橡皮土，可铺填一层碎砖或碎石将土挤紧，或将颤动部分的土挖除，填以砂土或级配砂石夯实。b、天然古河、古湖泊处理 根据其成因，有年代久远经过长期大气降水及自然沉实，土质较为均匀、密实，含水量20%左右，含杂质较少的古河、古湖泊。有年代近的土质结构较松散，含水量较大的、有机物的古河、古湖泊，对年代久远的古河，古湖泊，土的承载力不低于相接天然土的，可不处理对年代近的古河、古湖泊则应将松散含水量大的土挖除，视情况用素土或灰土分层夯实，或采用加固地基的措施。c、人工古河，古湖泊处理分老填土和薪填土，老填土为长期生括填积而成，内

23、含有砖瓦碎块，草木灰等杂物，土质较均匀、密实，稳定。新填土形成时间短，沉降未稳定，土中含有较多的砖瓦碎块、草木灰，炉渣譬，结构松散不均匀，含水量一般大于20%。老填土如承量力不低于同一地区天然土，可不予处理。新填土要将填土挖除，用素土或灰土分层夯实回填，或采用加固地基的措施。（4）流砂的处理 流砂现象，形成原因及处理方法基坑开挖深于地下水位0.5m以下时，在坑内抽水，有时坑底的土会成流动状态，随地下水涌起，边挖边冒，无法挖深的现象称为流沙，当坑外水位高于坑内抽水后的水位，坑外水压向坑内移动的动水压力大于土颗粒的浸水浮重时，使土粒悬浮失去稳定，随水冲入坑内，从坑底涌起或两侧涌入，变成流动状态。如

24、施工时强挖，抽水愈探，动水压力就愈大，流砂就愈严重。产生流砂的条件是，水力坡度愈大或砂土空隙度愈大，愈易形成流砂，砂土的渗透系数愈小，排水性能愈差时，愈易形成流砂，砂土中含有较多的片状矿物，如云母、绿泥石等，易形成流砂。采取措施的方法是“减小或平衡动水力”，使坑底土颗粒稳定，不受水压干扰。常用处理方法有a安排在枯水期施工，使最高的地下水位不高于坑底0.5m；b. 采取水中挖土，即不抽水或少抽水，使基坑内水压与坑外水压基本平衡，缩小水头差距；c. 对于较重要或流砂严重的工程，可采用井点人工降低地下水位方法，将基坑和附近的地下水位降低至坑底以下，使坑底土面保持无水状态；四、湿陷性黄土的汛期防护措施

25、湿陷性黄土在基坑开挖期间如遇连续降雨，容发生坑周边及坑底土体液化，严重时可能造成围护结构塌陷。开挖前，在沟槽两侧浇筑4m宽，80mm厚的C20混凝土面层，内配6150钢筋网片，并在外侧开排水沟，以防止雨水或其他地表水随涌入沟槽内。在基坑底沿钢板桩两边开挖500*250排水沟，用C20混凝土浇筑底、壁。在排水沟端部挖一个1m0.8m1m的集水井，集水井处的H型钢按需求加长12m，每个集水井配备一台离心水泵。 排水沟布置如下图：山西诚信市政建设有限公司 黑驼沟防洪改线工程项目部二一一年六月黑驼沟防洪改造工程方涵沟槽支护施工方案单位：山西诚信市政建设有限公司黑驼沟防洪改线工程项目部编制：审核：审定：日期：二一一年六月