粉土地質(zhì)深基坑施工工法工作單位：七化建成都分公司姓名:張永紅2011年11月28日粉土地質(zhì)深基坑施工工法一、前言深基坑施工在工程建設(shè)中是經(jīng)常遇見的，對于粉土地質(zhì)條件下的深基坑作業(yè)在我國北方地區(qū)普遍存在，由于粉土土質(zhì)軟弱，穩(wěn)定性差，地下水位較高，對于深基坑土方開挖過程中基坑邊坡穩(wěn)定，地下水抽排，施工機(jī)械安全作業(yè)必須采取有效的技術(shù)措施，確保施工人員及施工機(jī)械安全。本文通過工程實(shí)例介紹粉土地質(zhì)條件下深基坑施工功法，為同一地質(zhì)條件類型的土質(zhì)深基坑施工提供可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。二、工程概況新疆中泰化學(xué)阜康工業(yè)園區(qū)一、二期項(xiàng)目乙炔裝置渣漿處理濃縮池及地下泵房工程，由四個鋼筋混凝土圓形筒體構(gòu)成，單個筒體外徑￠=46.8m，一、二期項(xiàng)目濃縮池各為兩個圓形筒體，泵房位于兩筒體之間，筒體及泵房基礎(chǔ)底板連成一體。一、二期工程兩個濃縮池軸線距離均為57.0m，一、二期濃縮池之間軸線距離為80.0m。筒體基礎(chǔ)埋深-9.10m，開挖面積達(dá)2多萬平方米，屬深基坑大面積工程，根據(jù)施工現(xiàn)場實(shí)際情況，考慮到工期及經(jīng)濟(jì)成本要求，整個基坑土方開挖采用反鏟挖土機(jī)分層大開挖，開挖過程中隨即進(jìn)行邊坡支護(hù)及地下水抽排處理，整個基坑土方開挖量達(dá)16萬立方左右。三、地質(zhì)、地貌特征根據(jù)相關(guān)地勘資料報告顯示，該工程所處位置地貌單一，場地地層主要由粉土組成，地基土共分為四層；①層粉土層厚2.1～5.2m，稍密，稍濕～很濕；②層粉土層厚7.1～8.5m，穩(wěn)定性較差，呈軟塑～流塑狀態(tài)，稍密，濕～飽和；③層粉土揭露層厚0.4～10.8m，稍密～密實(shí)，濕；④層粉土埋深20.1～21.6m，密實(shí)，濕。場地地下水類型屬潛水，主要含水層為第②層粉土層，為弱透水層，水量不大，滲透性較差（滲透系數(shù)0.1～0.5m/d），地下水埋深在3.0～5.0m之間，常年變化幅度約在1m左右。四、施工部署及主要施工方法、措施（一）、施工部署：1、放坡及邊坡支護(hù)處理：根據(jù)地勘報告及現(xiàn)場開挖探坑實(shí)際考察土質(zhì)及含水層分部狀況，決定濃縮池基坑土方采用分層大開挖，共分三層進(jìn)行開挖（第一層開挖深度控制在2.0m以內(nèi)，該層土質(zhì)較好，地基土承載力fak=110kpa，通過采取一定的土質(zhì)置換處理措施可承受施工機(jī)械及運(yùn)輸車輛進(jìn)出通行，第二層開挖深度4.0m,第三層開挖深度3.1m（基底，預(yù)留人工清理層）），由于基坑較深（深度達(dá)9米多），且池體結(jié)構(gòu)施工周期較長，為確保安全，避免基坑邊坡坍塌及雨水沖刷坍塌，基坑開挖擬采取放坡大開挖，基坑邊坡按1：1自然放坡，邊坡支護(hù)采用噴漿硬化處理（內(nèi)加δ=5鋼絲網(wǎng)片或δ=5鋼板網(wǎng)）（若邊坡穩(wěn)定需要，在第二層、第三層土邊坡底部采用鋼樁護(hù)坡處理，鋼樁采用18］槽鋼制作，沿每一層坡底按@600用重錘貫入土層，并在邊坡底部鋼樁內(nèi)側(cè)，加壓砂土袋，防止邊坡坍塌及因土質(zhì)濕陷而局部坍塌）。2、車輛運(yùn)輸通道修建：開挖第二層、第三層土?xí)r，因土方運(yùn)輸需要，根據(jù)施工現(xiàn)場具體條件，在濃縮池南面，充分利用裝置區(qū)原道路修建一條運(yùn)輸坡道（由原北四路直達(dá)基坑坑底，隨基坑開挖深度下降而降低，最終與基坑底部一致）通往基坑（坡道坡度≤12°，坡道做法：底層500mm厚卵石，面層300mm厚戈壁土），便于運(yùn)輸車輛進(jìn)出及土方運(yùn)輸，也作為后期主體施工材料運(yùn)輸、砼施工、人員通行等主要通道。3、基坑卵石、戈壁土換填：由于第②層粉土層穩(wěn)定性較差，土質(zhì)呈軟塑～流塑狀態(tài)，因基坑面積大，施工機(jī)械必須從運(yùn)輸通道進(jìn)入基坑進(jìn)行作業(yè)，第一層土土質(zhì)較好，施工機(jī)械可直接進(jìn)入基坑開挖第二層土，若行車道路或局部地段土質(zhì)較差，施工機(jī)械無法進(jìn)入進(jìn)行作業(yè)時，進(jìn)行局部換填卵石及戈壁土（換填深度500mm，300厚卵石，200mm厚戈壁土）。開挖第三層土?xí)r，由于土質(zhì)較差，施工機(jī)械無法進(jìn)入，須進(jìn)行基坑土質(zhì)更換（在土層表面換填500mm厚卵石和300厚戈壁土），便于施工機(jī)械進(jìn)入基坑進(jìn)行作業(yè)。4、地下水及雨水處理：根據(jù)地勘報告顯示，含水層為②層粉土層，為弱透水層，含水量不大，滲透性較差（滲透系數(shù)0.1～0.5m/d），在地下4.30m左右出現(xiàn)地下水，土方開挖作業(yè)時須進(jìn)行邊坡地下水處理，采用明溝、集水坑進(jìn)行排水處理：在基坑開挖進(jìn)行邊坡噴漿硬化處理同時在邊坡錨入導(dǎo)水管導(dǎo)出邊坡地下水，通過明溝、集水坑進(jìn)行集中排水，雨水通過明溝匯入集水坑集中排水。5、工作面預(yù)留：根據(jù)地質(zhì)條件，邊坡支護(hù)及地下水、雨水排放要求，第一層因土質(zhì)較好，預(yù)留1m（工作面）臺階施工排水溝及集水坑，作為地表雨水收集排放需要，第二層開挖時放坡開挖線外預(yù)留4m作為工作面（地下水收集排水溝、集水坑及防止邊坡坍塌護(hù)坡處理），另池體結(jié)構(gòu)施工時，考慮到需搭設(shè)雙排外腳手架及支撐、基礎(chǔ)防腐處理和布置排水溝和集水坑，為確保邊坡穩(wěn)定（護(hù)坡處理）、基底土質(zhì)換填及搭設(shè)主體腳手架的穩(wěn)定，基坑底部施工工作面按基礎(chǔ)墊層外輪廓線以外4m考慮。6：施工流程：測量放線（確定坐標(biāo)及開挖線）機(jī)械開挖第一層土方（2.0m以內(nèi)）第一層邊坡噴漿處理、排水處理修建第一層土運(yùn)輸坡道、車道第二層土確定開挖線第一層土根據(jù)車輛通行要求局部換填卵石及戈壁料（500mm厚）機(jī)械開挖第二層土方（4.0m～4.5m）第二層邊坡噴漿硬化處理、排水處理修建第二層土運(yùn)輸坡道、車道第三層土確定開挖線第二層土換填卵石及戈壁土（）機(jī)械開挖第三層土方（至設(shè)計(jì)基底標(biāo)高上200mm）第三層邊坡噴漿硬化處理、排水處理人工清理基槽至設(shè)計(jì)基底標(biāo)高換填土質(zhì)至設(shè)計(jì)基底標(biāo)高驗(yàn)槽墊層砼澆筑（二）、主要施工方法及技術(shù)措施1、測量放線：根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙坐標(biāo)和裝置區(qū)測量定位控制點(diǎn)成果表，用全站儀和經(jīng)緯儀進(jìn)行軸線投測，作好軸線控制樁。按1：1放坡系數(shù)進(jìn)行放坡和確保基坑邊坡穩(wěn)定進(jìn)行噴漿處理（鋼樁防護(hù)邊坡底部）、排水處理所需工作面（1米、4米），計(jì)算出開挖邊線，首先放出第一層土方開挖線及車輛運(yùn)輸坡道、道路線，并用石灰劃線著好標(biāo)記。一層開挖完成進(jìn)行邊坡處理及排水處理、坡道及道路修建、土質(zhì)換填后再經(jīng)控制點(diǎn)放出下一層的開挖線，并嚴(yán)格控制好基底標(biāo)高開挖深度及平整度。2、基坑土方開挖：1）、挖掘機(jī)及運(yùn)土車輛選用：根據(jù)工期要求，濃縮池土方開挖預(yù)計(jì)工期為40天，土方開挖量很大（16萬立方），考慮到護(hù)坡、排水、基坑土質(zhì)換填影響，實(shí)際開挖工期只有30天左右，平均每天開挖作業(yè)土方量大約為5300～5500立方，選用1立方挖掘機(jī)從東、西兩側(cè)同時分層后退開挖，采用兩班進(jìn)行作業(yè)。挖掘機(jī)所需數(shù)量：N=Q/P*1/T*C*K（Q=160000m3，T=30天，C=2，K取0.8）一臺挖掘機(jī)生產(chǎn)率：P=8*3600/t*q*Kc/Ks*KB（Ks取1.15，Kc取0.9，KB取0.8，t（100型挖掘機(jī)）取40s，q=1m3）P=8*3600/40*0.9/1.15*0.8=450.8m3/臺班=451m3/臺班則所需挖掘機(jī)數(shù)量：N=160000/451*1/30*2*0.8=7.4臺，取8臺。運(yùn)土車輛：（選用5T自卸汽車裝運(yùn)土方）N1=T1/t1每車裝土次數(shù)：n=Q1（運(yùn)土車載重量）*q（斗容量）*Kc/Ks*r=5*1*0.9/1.15*1.7（土容重）=6.65（取7次）每次裝車時間：t1=nt=7*40=280s=4.7min（取5min）運(yùn)土車輛每一個工作循環(huán)延續(xù)時間：T1=t1+2L（運(yùn)距）/Vc（車速，取15km/h）+t2（卸土?xí)r間，取1min）+t3（操縱時間取3min）=5+2*1*60/15+1+3=17min則每臺挖掘機(jī)配置運(yùn)土車輛數(shù)量：N1=T1/t1=17/5=3.4（取4輛）8臺挖掘機(jī)共需配置運(yùn)土車輛：4*8=32（輛）2）、基坑土方開挖：選用8臺1m3反鏟式挖掘機(jī)，分別置于濃縮池東、西兩個方向各4臺，同時進(jìn)行土方開挖。東面4臺挖掘機(jī)由東向西后退進(jìn)行挖掘，西面4臺由西向東后退進(jìn)行挖掘，最后交匯于原北四路（濃縮池南面）坡道，由北四路道路退場。土方開挖采用分層開挖，第一層土開挖時沿開挖線，按照1:1放坡要求進(jìn)行挖掘，并對邊坡進(jìn)行修正，為邊坡支護(hù)及排水要求創(chuàng)造條件，第一層土開挖深度為2.0m，開挖至濃縮池南面原北四路位置時，沿原北四路方向開挖出運(yùn)輸坡道（坡度≤12°），坡道寬度：與濃縮池接口處為45m（邊坡穩(wěn)定處理及排水要求），逐漸向原北四路收縮同寬度。坡道長度：濃縮池南面沿北四路方向從第一層開挖線起向南30m，確保整個基坑開挖完后坡道坡度≤12°（車輛通行要求）。第一層土開挖完成后（開挖深度為自然地面以下2m以內(nèi)），地勘報告顯示，該層土質(zhì)較好，地基土承載力fak=110kpa，可承受施工機(jī)械及運(yùn)輸車輛進(jìn)出通行（若通行道路及局部地段土質(zhì)軟弱，可進(jìn)行通行道路及局部土質(zhì)換填卵石及戈壁土，換填厚度500mm：300mm厚卵石，200mm厚戈壁土），確保施工機(jī)械、運(yùn)輸車輛進(jìn)入基坑正常作業(yè)，不至于因土質(zhì)軟弱沉陷而無法通行。第一層土（深2m）開挖及車輛進(jìn)出基坑通行坡道修整結(jié)束后，進(jìn)行第二層土方開挖測量放線，放出開挖線及1:1放坡線及預(yù)留1m（抽排水需要）臺階線，施工機(jī)械、運(yùn)土車輛進(jìn)入基坑，沿第一層土方開挖線路方向（依照第一層土開挖方法）開始進(jìn)行第二層土方開挖作業(yè)并進(jìn)行坡道（進(jìn)出基坑）開挖換填修整，根據(jù)地勘報告顯示，第二層土方開挖深度內(nèi)土質(zhì)屬于②層粉土，且位于透水層，土質(zhì)較差，呈軟塑～流塑狀態(tài)，這一層土方開挖深度為4.0m～4.5m（視土質(zhì)狀況決定）。為確保第三層土方開挖時施工機(jī)械及運(yùn)輸車輛能正常進(jìn)入基坑內(nèi)進(jìn)行作業(yè)，第二層土方及坡道開挖完成后，需對基坑及進(jìn)出基坑坡道土質(zhì)進(jìn)行換填，確保第三層土方開挖時施工機(jī)械及運(yùn)土車輛能順利通行，換填0.8m厚卵石及戈壁料。換填工作由濃縮池南面沿原北四路方向開始，隨同基坑坡道一起換填，由坡道方向向里推進(jìn)，再分別向濃縮池東、西兩個方向同時進(jìn)行?；娱_挖及坡道土質(zhì)換填工作結(jié)束后，進(jìn)行第三層土方開挖測量放線，放出開挖線及邊坡放坡線，依照上述方法進(jìn)行第三層土方開挖，第三層土方開挖一直開挖至設(shè)計(jì)基坑底標(biāo)高，為避免基底土層被擾動，預(yù)留200mm厚土層采用人工清理、平整，直至符合設(shè)計(jì)、地勘要求，檢查驗(yàn)收合格后立即進(jìn)行墊層封閉，至此土方開挖工作結(jié)束。3）、基坑邊坡支護(hù)：濃縮池基坑開挖深度為9.25m，且開挖面積大，屬深基坑大面積作業(yè)工程，對于邊坡穩(wěn)定，防止坍塌尤其重要，根據(jù)地勘報告顯示，基坑土質(zhì)均為粉土，坑底位于第②、③層粉土之間，第②層粉土為含水層（弱透水層）土質(zhì)較差，呈軟塑～流塑狀態(tài)，邊坡穩(wěn)定尤其重要，根據(jù)業(yè)主工期要求結(jié)合施工現(xiàn)場具體情況，土方開挖作業(yè)采用分層（共分三層）進(jìn)行，呈三層階梯狀，邊坡按1:1放坡系數(shù)進(jìn)行放坡，并對邊坡、邊坡下部臺階平面（工作面）1m、4m范圍內(nèi)及進(jìn)出基坑坡道（通道）兩側(cè)邊坡表層土質(zhì)進(jìn)行噴漿（水泥漿）硬化處理（內(nèi)掛δ=5mm鋼絲網(wǎng)或δ=5mm厚鋼板網(wǎng)），三層土質(zhì)邊坡及1m、4m臺階平面（工作面）、進(jìn)入基坑進(jìn)行作業(yè)的坡道（通道）兩側(cè)均進(jìn)行噴漿硬化處理，以防止邊坡坍塌及地表水、雨水沖刷而坍塌、滑坡，確保安全。對于第二層、第三層土方，根據(jù)邊坡穩(wěn)定需要，在邊坡底部與臺階結(jié)合處打鋼樁進(jìn)行邊坡穩(wěn)定支撐，鋼樁采用18］槽鋼制作，長2.5m，沿每一層坡底按@600用重錘貫入土層，鋼樁露出坡面200mm，用16］槽鋼用螺栓（或焊接）連接成一整體，并在邊坡底部鋼樁內(nèi)側(cè)，加壓沙土袋，防止邊坡坍塌及因土質(zhì)濕陷而局部坍塌。噴漿硬化處理：挖掘機(jī)開挖基坑每一層土并對邊坡按1:1放坡系數(shù)進(jìn)行修整后，隨即對邊坡及臺階平面1m、4m范圍內(nèi)進(jìn)行噴漿硬化處理，預(yù)先在基坑頂面根據(jù)邊坡寬度按6m～9m長度下料δ=5mm鋼絲網(wǎng)片（或δ=5mm厚鋼板網(wǎng)），挖掘機(jī)開挖一定長度并修整好邊坡后，將鋼絲網(wǎng)片（或鋼板網(wǎng)片）鋪設(shè)于邊坡及臺階平面上，進(jìn)行噴漿作業(yè)，噴漿厚度30mm～50mm，噴漿作業(yè)隨土方開挖作業(yè)同步進(jìn)行（若邊坡土質(zhì)條件許可，可在每一層土開挖完成后進(jìn)行或基坑邊坡土質(zhì)條件許可，整個基坑開挖完成后統(tǒng)一進(jìn)行）。4）、基坑地下水及地表雨水處理：根據(jù)地勘報告顯示，基坑土方開挖至地面下4.30m左右為含水層（第②粉土層），含水層為弱透水層，含水量不大，滲透性較差（滲透系數(shù)0.1～0.5m/d），邊坡地下水采用貫入導(dǎo)水管導(dǎo)出排水，具體做法：邊坡及臺階平面（1m、4m范圍內(nèi)）進(jìn)行硬化處理同時，在邊坡打入導(dǎo)水管，導(dǎo)水管采用￠75鋼管制作，長度L=3m，沿導(dǎo)水管長度方向按@150鉆孔￠10，交錯設(shè)置鉆孔，導(dǎo)水管沿邊坡斜面微傾斜于臺階面打入邊坡，每一層邊坡按@1500（邊坡方向）、@3000（長度方向）設(shè)置兩排導(dǎo)水管，外露500～800mm（便于排水），在1m、4m寬臺階平面上開挖出排水溝200*200mm（砼溝，砼溝壁及溝底在噴漿護(hù)坡作業(yè)時同時噴漿成型）及集水坑1000*1000*800（深）mm（砼集水坑，砼坑壁及坑底在噴漿護(hù)坡作業(yè)時噴漿成型），排水溝及集水坑沿基坑每一層臺階貫通設(shè)置，集水坑每隔50m設(shè)置一個，導(dǎo)出的地下水及地表雨水通過排水溝匯集于集水坑采用污水泵通過管道集中排放。5）、基坑周邊安全維護(hù)：沿基坑開挖邊線外3m，通長布置安全腳手架鋼管欄桿（涂紅白相間安全警示色，高度1.2m，立桿@2.5m，設(shè)三道水平橫桿）封閉，并作鮮明的警戒標(biāo)識，夜間采用彩燈警戒照明，并在基坑周圍（離坑邊5m）每30米設(shè)置高4m燈架，燈架上配備500W的照明燈，以便夜間施工照明，并沿引道（坡道）設(shè)置16個安全照明燈，方便夜間作業(yè)人員及機(jī)械安全進(jìn)出，施工人員和機(jī)具從坡道進(jìn)出。在基坑周圍順著邊坡方向南北兩邊各搭設(shè)兩個上下人員安全走道（用腳手架搭設(shè)，寬900mm，高1.2m，兩邊雙護(hù)欄，梯步板采用木制防滑板，寬250，梯步高180，兩邊護(hù)欄刷紅白安全色），方便作業(yè)人員上下進(jìn)行基坑抽排水及基坑邊坡穩(wěn)定狀況監(jiān)測。五、質(zhì)量和安全文明施工、環(huán)境與職業(yè)健康及危險源分析與控制（一）、質(zhì)量保證措施1、建立以項(xiàng)目經(jīng)理為質(zhì)量第一責(zé)任人的質(zhì)量保證體系，確保質(zhì)保體系的正常運(yùn)行。2、加強(qiáng)對測量定位放線的控制，確保測量準(zhǔn)確和精度。3、對土方開挖的控制。主要是挖土標(biāo)高、截面尺寸、放坡、邊坡噴漿硬化處理和排水等。4、基坑驗(yàn)收：基坑開挖完成后，應(yīng)立即會同地勘、總包、監(jiān)理、業(yè)主進(jìn)行地基驗(yàn)槽，檢查基底土質(zhì)是否與設(shè)計(jì)相符，軸線、標(biāo)高和截面尺寸是否滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。符合要求，進(jìn)行驗(yàn)槽記錄，進(jìn)入下道工序施工。若不符合要求，則進(jìn)行相應(yīng)的處理。（二）、安全文明施工、環(huán)境與職業(yè)健康要求：安全無事故、施工現(xiàn)場整潔、文明、干凈衛(wèi)生，無環(huán)境污染、確保員工的身心健康。1、對參加施工的所有人員，首先應(yīng)接受入場安全教育，合格后方可進(jìn)入施工現(xiàn)場。進(jìn)入現(xiàn)場施工人員，必須遵守一切安全規(guī)則、安全紀(jì)律。2、嚴(yán)格遵守和執(zhí)行施工現(xiàn)場各項(xiàng)管理規(guī)定，服從現(xiàn)場統(tǒng)一協(xié)調(diào)、調(diào)度和指揮。3、嚴(yán)格按照施工方案及安全、技術(shù)交底進(jìn)行施工，保證施工安全。土方開挖過程中由專人監(jiān)護(hù)，嚴(yán)禁人員進(jìn)入挖掘機(jī)旋轉(zhuǎn)半徑以內(nèi),當(dāng)挖機(jī)停止回轉(zhuǎn)并制動后，方可進(jìn)入半徑內(nèi)作業(yè)。當(dāng)施工中形成的主體交叉作業(yè)時，應(yīng)合理布局、人員、運(yùn)輸通道，并設(shè)置落物傷害的防護(hù)層。4、基坑周邊安全圍護(hù)：沿基坑開挖外邊線3m，沿基坑四周及進(jìn)出基坑坡道兩側(cè)設(shè)置1.2米高鋼管安全護(hù)欄，立桿間距2.5米，水平桿3道，離地面高度分別為0.1米、0.9米、1.2米，并作鮮明的警戒標(biāo)識，夜間采用彩燈警戒照明。施工人員和機(jī)具從坡道進(jìn)出。5、加強(qiáng)基坑邊坡的安全穩(wěn)定監(jiān)護(hù)力度，派專人進(jìn)行監(jiān)護(hù)，確保邊坡穩(wěn)定及施工安全。6、邊坡坍塌處理：若出現(xiàn)坑壁坍塌等問題，則須立即會同監(jiān)理和業(yè)主，共同研究加強(qiáng)護(hù)坡支護(hù)方案并立即進(jìn)行處理，確保施工安全。若坑壁出現(xiàn)較為嚴(yán)重的風(fēng)化或松散，或因雨水沖刷產(chǎn)生溜塌現(xiàn)象，則應(yīng)采取薄膜或重新進(jìn)行砂漿覆蓋、掛網(wǎng)抹面或噴射混凝土護(hù)壁等表面再處理。且加強(qiáng)基坑邊坡的穩(wěn)定監(jiān)護(hù)力度，確保施工安全。7、夜間施工:夜間施工時必須保證有足夠的照明，危險、潮濕場所及手持照明燈具必須使用安全電壓。8、雨天施工和排水：大雨天氣嚴(yán)禁不得進(jìn)行開挖作業(yè)。應(yīng)做好集水坑、排水溝的開挖清理和疏導(dǎo)工作，確保排水通暢，積水及時抽排到基坑外。用于集中排水的水泵要專人看護(hù)，并專人24小時進(jìn)行抽排水，抽