船闸主体基坑土方开挖专项方案

船闸主体基坑土方开挖专项方案第一部分工程概述1.1工程概况1.1.1工程位置1.1.2建设标准及规模2、桥梁工程1.2场地工程地质与水文地质条件1.2.1 自然条件特点1.2.2 土体工程地质特征1.2.3水文地质1.2.4工程地质总体评价1.2.5施工期基坑地下水位控制第二部分方案说明2.1编制依据1、《******船闸施工图设计工程地质勘测报告》；2、施工合同、图纸、招投标文件；2、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）；3、《建筑基坑支护技术规程》（JTJ120-99）；4、《水运工程质量检验标准》（JTS 257-2008）；5、《建筑边坡工程技术规范》（GB 50330－2002）；6、其他有关技术规范及标准。

2.2施工方案总体说明2.2.1原设计图纸建议方案原设计图纸建议方案为自下而上一级平台高程▽1.0、宽5m、一级坡坡比为1:2.5，二级平台高程▽6.0、宽5m、二级坡坡比为1:2.5，三级坡坡比为1:2。

对易坍塌的粉土和风化泥岩坡面采用土工布进行防护，遇到含水量较大的粉土时增加轻型井点降水。

2.2.2方案优化根据开挖深度、土质情况、施工荷载和施工水位等，船闸主体基坑采用大开挖方案，纵向分两段水平分六层开挖的复式断面槽，分二级向下开挖，平台高程▽1.0宽5m，自上而下坡比分别为：1:2、1:1.5、1:1.5，详见下图。

采用明沟排水，明沟深度为0.8m，宽度为0.6m，考虑施工操作空间，基坑尺寸为结构物轮廓外扩2m。

2.2.3边坡稳定性验算本计算书参照《建筑施工计算手册》、《实用土木工程手册》、《地基与基础》、《土力学》等相关文献进行编制。

计算土坡稳定性采用圆弧条分法进行分析计算，由于该计算过程是大量的重复计算，故本计算书只列出相应的计算公式和计算结果，省略了重复计算过程。

一、参数信息:条分方法：瑞典条分法；条分块数：14；考虑地下水位影响；基坑外侧水位到坑顶的距离(m)：2.000；基坑内侧水位到坑顶的距离(m)：20.030；放坡参数：荷载参数：1局布 6.00 -- 10土层参数：序号土名称(m)土厚度(kN/m3)坑壁土的重度γ(°)坑壁土的内摩擦角φ(kPa)内聚力C(kN/m3)饱容重1 填土 3.60 19.60 11.30 32.00 22.002 粉土 2.70 19.70 21.30 24.00 22.003 粉土 1.30 19.10 19.20 40.00 22.004 粉土 3.90 20.20 19.30 41.50 22.005 粉土0.30 20.20 22.90 29.00 22.006 泥岩20.93 20.40 15.00 60.00 21.00二、计算原理:根据土坡极限平衡稳定进行计算。

自然界匀质土坡失去稳定，滑动面呈曲面，通常滑动面接近圆弧，可将滑裂面近似成圆弧计算。

将土坡的土体沿竖直方向分成若干个土条，从土条中任意取出第i条，不考虑其侧面上的作用力时，该土条上存在着：1、土条自重，2、作用于土条弧面上的法向反力，3、作用于土条圆弧面上的切向阻力。

将抗剪强度引起的极限抗滑力矩和滑动力矩的比值作为安全系数，考虑安全储备的大小，按照《规范》要求，安全系数要满足≥1.3的要求。

三、计算公式:F s=∑{c i l i+[(γh1i+γ'h2i)b i+qb i]cosθi tanφi}/∑[(γh1i+γ'h2i)b i+qb i]sinθi 式子中：F s --土坡稳定安全系数；c i --土层的粘聚力；l i--第i条土条的圆弧长度；γ --土层的计算重度；θi --第i条土中线处法线与铅直线的夹角；φi --土层的内摩擦角；b i --第i条土的宽度；h i --第i条土的平均高度；h1i --第i条土水位以上的高度；h2i --第i条土水位以下的高度；γ' --第i条土的平均重度的浮重度；q --第i条土条土上的均布荷载；其中，根据几何关系，求得h i为：h i=(r2-[(i-0.5)×b i-l0]2)1/2-[r+l0-(i-0.5)×b i]tanα式子中：r --土坡滑动圆弧的半径；l0 --坡角距圆心垂线与坡角地坪线交点长度；α --土坡与水平面的夹角；h1i的计算公式h1i=h w-{(r-h i/cosθi)×cosθi-[rsin(β+α)-H]}当h1i≥h i时，取h1i = h i；当h1i≤0时，取h1i = 0；h2i的计算公式：h2i = h i-h1i；h w --土坡外地下水位深度；l i的几何关系为：l i={arccos[((i-1)×b i-l0)/r]-arccos[(i×b i-l0)/r]×2×r×π}/360θi=90-arccos[((i-0.5)×b i-l0)/r]四、计算安全系数:将数据各参数代入上面的公式，通过循环计算，求得最小的安全系数Fs：计算步数安全系数滑裂角(度) 圆心X(m) 圆心Y(m) 半径R(m) 第1步 5.467 26.032 2.393 3.130 3.940 示意图如下：计算步数安全系数滑裂角(度) 圆心X(m) 圆心Y(m) 半径R(m)第2步 1.467 26.915 9.884 16.399 19.147计算步数安全系数滑裂角(度) 圆心X(m) 圆心Y(m) 半径R(m)第3步 1.318 28.668 19.911 31.449 37.222计算结论如下：第 1 步开挖内部整体稳定性安全系数Fs= 5.467>1.30；第 2 步开挖内部整体稳定性安全系数Fs= 1.467>1.30；第 3 步开挖内部整体稳定性安全系数Fs= 1.318>1.30；根据《建筑边坡工程技术规范》中边坡稳定性评价，拟建基坑安全等级为一级，重要系数为1.10，圆弧滑动计算方法的稳定安全系数为1.30，则最不利滑动面计算安全系数＞1.3，边坡安全稳定性满足要求，方案可行。

第三部分基坑开挖方案3.1防渗及防护措施3.1.1防渗措施①严格控制基坑四周的用水点。

②基坑四周修筑截水沟，防止人工或雨水流入坑内。

③妥善处理各种管道渗漏水。

3.1.2防护措施根据工程地质勘察报告，本工程基坑开挖深度范围的主要土层为1-3层、3-1层粉质粘土和1-3c、3-1层粉质粘土以及部分泥岩层，总体工程地质条件较好，有条件采用放坡开挖。

闸塘开挖时应注意表层填土的稳定问题，及开挖范围内部分粉土，处于地下水位以下，呈饱和状态，有可能在动水压力下，产生潜蚀、管涌，施工时做好降水、排水工作，有利于岸坡稳定。

在闸室、闸首段，3-1c层粉质粘土相对较发育，厚度可达8~10m，该层渗透系数推荐值K=3.0×10-4cm/s=0.259m/d，渗水量较小。

开挖过程中，根据揭露地质条件不同，采用相应的防护方式。

考虑船闸主体施工期较长，为防止雨水冲刷侵蚀边坡而引起的滑坡或崩塌。

对易坍塌的粉土在基底采用木桩或袋装土进行防护，并遇到含水量较大的粉土时增加轻型井点降水，使施工基坑处于干燥状态，确保基坑安全及闸首、闸室永久工程施工的正常进行。

泥岩处的基坑明排水沟全部采用喷浆进行防护，防止泥岩面雨水软化，强度降低，影响边坡稳定。

3.2地下水位控制根据现场实际，上闸首及部分闸室位于水塘之中，水塘水深小于1.5米，水的作用较小。

由于此处征地红线不足，我部将补增临时用地，并在开挖坡顶之外修建临时围堰挡水兼做临时便道用。

一线、复线船闸轴线间距140m，基坑边界条件按位于岸边降水考虑。

闸塘场区地下水类型主要为第四系孔隙水，第四系孔隙水主要赋存于粉型土、粘性土层中，富水性和透水性差，潜水不发育，地下水位受地形、季节影响，变幅较大。

基岩为泥岩，为相对隔水层。

3-1c层粘质粉土相对较发育，厚度达8~10m，呈饱和状态，可能在动水压力下产生潜蚀、管涌。

补给源主要是胥河水侧向径流及大气降水，由于本区第四系地层多为弱透水层～不透水层，该层渗透系数K=3.0×10-4cm/s=0.259m/d，所以胥河水体及附近地表水对本区第四系地层的补给非常微弱。

3.2.1地下水控制方法根据设计要求，地下水位控制底板底下0.5m。

结合土层情况、降水深度，降水主要考虑地表水以及第四系潜水，对中下部的粉土层采取适宜降水措施，尤其在上闸首局部段▽9.3~▽10.6为1~2淤泥质粉土层粘土，具体实施时，可根据涌水量选用轻型井点降水。

1、轻型井点构造轻型井点沿局部含水量较大粉土层以一定间距埋入直径较细的井点管至地下泥岩层中，井点管的上端通过弯联管与总管相联接，利用抽水设备将地下水从井点管内不断抽出，使原有地下水位降至规定值，在施工过程中不断抽水，直到基础完成并回填土为止。

2、井点布置：井点深6米，滤管直径50mm，井点按间距1～2m均匀布置，各井点水平方向采用滤管连接，利用离心泵抽至地面排水沟，排至下游。

3、井点使用时，应保持连续不断抽水，并配用双电源以防断电。

4、井点管采用直径38或50mm的钢管，管下端配有滤管。

总管采用直径100～127mm的钢管，每节长4m，每隔2～3m设一个连接井点管的接头。

抽水设备由真空泵、离心泵和水气分离器等组成，一套抽水设备能带动的总管长度一般为100～120m。

5、井点管沉设采用冲水管冲孔的方法，分为冲孔和沉管两个过程。

冲孔时，先用超重设备将冲管吊起并插在井点位置上，然后开动高压水泵，将土冲松，冲管则边冲边沉。

冲管采用直径50～70mm的钢管，长度较井点管长1.5m左右。

冲孔所需水压，根据土质不同，一般取为0.6～1.2MPa。

冲孔时注意冲管垂直插入土中，并作上下、左右摆动，以加剧土层松动。

冲孔深度比滤管深度深0.5m以上，以保证滤管埋设深度，并防止被井孔中的沉淀泥砂所淤塞。

6、井孔形成后，应立即拔出冲管，插入井点管，紧接着灌填砂滤料，以防止坍孔。

砂滤料是灌填质量是保证井点管施工质量的一项关键性工作。

井点要位于总孔中央，使砂层厚度均匀一致，砂滤层厚度可达100mm，要用干净粗砂灌填，并填至滤管顶以上1.0～1.5m，以保证水流畅通。

7、每根井点管沉设后应检验渗水性能，在第一组轻型井点系统安装完成后，应立即进行抽水试验，以检查管路接头质量、井点出水量和抽水设备运转情况等，如发现漏气、漏水现象，立即处理。

经抽水试验合格后，井点孔到地面以下0.5～1m的深度范围内，用粘土填塞孔，以防止漏气和地表水下渗，提高降水效果。

8、井点降水时，应对水位降低区域内进行沉降观测，发现沉陷或水平位移过大时，及时采取防护技术措施。