地下工程课设计

学号

河北工程大学

地下工程施工组织课程设计

设计说明书

人防地下室工程

地下水位线-4.5 m ,三段流水,二次支模二次浇注

学生姓名

班级

成绩

指导教师

土木工程学院

2016 年1月10日

目录

1工程概况和施工条件 (1)

1.1工程概况和施工条件 (1)

1.2资源供应条件 (1)

1.3现场条件 (1)

2施工方案 (1)

2.1施工程序 (1)

2. 2施工顺序 (1)

2. 3施工段划分和施工流向 (2)

2.4选择垂直运输机械 (3)

3降水方案 (4)

3.1基坑外围排水 (5)

3.2 基坑内部排水 (5)

4支护结构选型与施工 (8)

4.1结构选型 (8)

4.2 挡土结构设计计算 (8)

4.3支护布置 (15)

4.4支护结构施工 (15)

4.5水泥土墙 (19)

5土方开挖 (22)

5.1 土方开挖方案 (22)

5.2挖土机械: (23)

5.3运输机械 (23)

5.4 土方开挖应注意的问题 (23)

6地下室底板施工 (23)

6.1 底板钢筋的绑扎与连接 (23)

6.1底板模板支设与拆除 (24)

7地下室主体结构施工 (25)

7.1 施工顺序 (25)

7.2施工要点 (25)

8施工进度计划 (31)

8.1计算劳动量和施工天数 (31)

8.2编制施工进度计划 (32)

9施工现场平面布置图 (32)

9.1施工平面图的设计内容 (32)

9.2施工平面图的设计原则 (32)

9.3施工平面图的设计说明 (33)

10主要技术组织措施 (33)

10.1冬季施工 (33)

10.2雨季施工 (33)

10.3质量保证措施 (34)

10.4安全保证措施 (41)

10.5文明施工措施等 (42)

10.6施工现场维护措施 (43)

10.7环境保护减少扰民、降低环境污染和噪音的防护措施 (43)

10.8工期保证措施 (44)

11设计参考资料 (45)

课程设计说明书

课程设计名称:地下工程施工课程设计

设计题目:人防地下室工程施工

1工程概况和施工条件

1.1工程概况和施工条件

某大厦人防地下室工程,基础结构及主要构件尺寸见附图。工程地点位于邯郸市内。土层分布

及土的物理力学性质指标如下表所示。

1.2

模板采用木模板(胶合板)或定型组合钢模板,钢模板所需连接件及模板支撑件均能满足配套使用要求。钢筋在现场临时加工棚加工成型,在操作面进行绑扎。混凝土主要采用商品混凝土,并在现场设置临时搅拌棚,作为临时补充及零星混凝土使用。各种施工机具由公司机械站按施工计划

供应。

1.3现场条件

现场已达到“三通一平”标准。

2施工方案

2.1施工程序

施工中总体的顺序采用先基坑支护降水、土方开挖,在做主体结构的顺作法施工;完成主体地下结构底板后再对主体地下结构由下而上施工,先进行结构施工后装饰,先做完土建施工后再进行

设备安装。

2. 2施工顺序

挡土结构施工→止水帷幕→开挖第一步土方→降水→开挖第二步土方→剔凿桩头→基础垫层→地下室筏板施工→地下室主体结构→外防水、内隔墙砌筑→内檐装饰、室外回填土。

2. 3施工段划分和施工流向

2. 3.1施工流向确定

现场根据具体的场地条件及施工要求,根据地下室通道开挖土方,双车道双向运输,直接从北侧大门运出;基坑周围也修建临时交通双向便道;东北侧大门供材料机械进出及部分员工进出;南侧大门为项目部大门,供项目部办公进出;大体布置如下图所示:

2. 3.2施工段划分

⑴施工段划分的原则

①为了保证流水施工的连续、均衡,划分的各个施工段上,同一专业工作队的劳动量应大致相等,相差幅度不宜超过10~15﹪。

②为了充分发挥机械设备和专业工人的生产效率,应考虑施工段对于机械台班、劳动力的容量大小,满足专业工种对工作面的空间要求,尽量做到劳动资源的优化组合。

③为了保证结构的整体性,施工段的界限应尽可能与结构界限相吻合,或设在对结构整体性影响较小的部位。例如温度缝、沉降缝、单元分界或门窗洞口处。

④为便于组织流水施工,施工段数目的多少应与主要施工过程相协调,施工段划分过多,会增加施工持续时间,延长工期;施工段划分过少,不利于充分利用工作面。

⑵施工段划分的技术要点:

①根据土方开挖顺序、主体结构特点及现场条件等,确定划分三个施工段(施工区);

②挡土结构、止水帷幕分施工段(区)平行进行;

③冠梁和水平支撑不分段整体进行;

④土方开挖采用机械挖土,挖土和垫层不分段进行;

⑤地下室底板及主体施工过程根据施工段划分原则和防水要求分段施工;

⑥防水和室内装饰可同时分区平行进行。

2.4选择垂直运输机械

塔式起重机采用QTZ160型号,布置在东北角,紧临材料加工区,方便材料的装卸,具体平面

同时在基坑东北角坑内边缘设置一台SC200/200施工升降机,采用齿轮齿条啮合,外置式,三传动,额定载荷2吨,额定提升高度150米的施工升降机,稍作改动即可成2吨单吊笼施工升降机。本机配有国家专利技术的防坠安全器,坠落时能自动刹车,驱动单元置于笼顶上方,安全可靠,更换部分零部件。本机的提升高度最高可达300m。

混凝土的运输浇筑采用混凝土泵现场浇筑,混凝土泵选型的主要依据有两方面;其一:本工程的结构形式及特点;其二:泵的主要技术参数。混凝土泵的主要参数即混凝土泵的实际平均输出量和混凝土泵的最大输送距离。在本工程结构施工中,选用的混凝土泵为德国PVTZMEISER 公司大

混凝土的实际输出量根据混凝土泵的最大输出量配管情况和作业效率,计算如下:QA=Qmax. a.η

=85×0.85×0.6=43.35(m3/h)

式中:QA —混凝土的实际输出量(m3/h)

Qmax —混凝土的最大输出量(m3/h)(取自下表)

a —配管条件系数

η—作业效率

根据上面计算与此泵的技术参数比较,BSA140BD混凝土能够满足地上结构施工的需要。混凝土配管设计配管设计中考虑范围包括:混凝土的输送压力、尽量缩短管的长度、少用弯管和软管、以及便于装拆维修、排除故障和清洗,特别是混凝土的输运压力;为保证配管的稳定,本工程地上部分采用结构内布管的形式,即配管经首层至各栋电梯井筒,然后沿洞口向上伸展。到浇筑平面时,甩出弯管,接水平管,直到要浇筑部位。

a)配管的固定:配管不得直接支承在钢筋、模板及预埋件上,且应符合下列规定:

1)水平管每隔1.5米左右用支架或台垫固定,以便于排除堵管、装拆和清洗管道。

2)垂直管在每层楼板(洞口)均应固定,附图中只显示钢管的加固示意,为了泵管的稳固,应在洞口边预留短钢筋作为锚固点,以便把荷载卸到建筑上。垂直管下端的弯管,不应作为上部管道的支撑点,另设钢架支撑承受垂直管的重量。

b)季节施工中应加强对配管的保护工作。

1)炎热季节施工,宜用淋湿的草袋罩住混凝土配管,避免阳光照射。

2)严寒季节施工,宜用阻燃袋包裹配管,防止管内混凝土温度降低过快,保证入模温度。

本工程中土方运输采用运渣车直接通过运输通道向上运输。

3降水方案

基坑降水具体尺寸如图所示,但由于BPB1板和BPB2板底板的厚度不一样,所以取统一的降

水深度,原地下水位线-4.5m,降水标高为-7.0m。

降水井平面布置:按降水井的构造间距、单井影响范围及建筑平面形式和工程基础特点等因素考虑,采用环形布置。井点管布置应离坑边有1m的距离,建筑物尺寸53.5*46m,基坑尺寸为55.5*48m,降水尺寸57.5*50m。

基底采取盲沟及建筑物周边设置排水沟及集水井的方式进行降水,要求基底水位降至工作面以下500mm 具体措施如下:

3.1基坑外围排水

基坑底部沿重力挡土墙内侧设置排水明沟,四角设置集水坑,为防止地表生活用水排入坑内,同时加强基坑积水及雨水的及时排放,分层开挖以后,在基坑内四周设臵排水沟,沟底平铺一层石渣,以方便滤水。

构造措施:排水明沟尺寸b×h=0.3m×0.5m ,断面图见图 2.2.3-1。在区域四周设置

1200mm×1500mm×1000mm 集水井。开挖时,排水沟与集水井保持一定高差,集水井比排水沟低0.5m 。排水沟断面大致呈梯形,保持沟底宽度不小于0.3m ;比开挖面低0.5m ,以保持水流的畅通。

在开挖过程中也可利用工程设计本身的电梯井、集水井等作为分集水坑,将基坑表层水就近汇集,再用排水管径50潜水泵向周边集水坑汇水,然后将其排出基坑,周边设4个集水井,采用排水管径150潜水泵向市政污水管网排水。

排水途径:

集水坑(1000*1000*1000)

排水沟

基底边线

3.2 基坑内部排水

本工程地下水位线-4.5m ,不透水层为地下10m 。基坑内排水采用大口井降水,由于支护结构和防水帷幕直接嵌入不透水层,支护结构和防水帷幕阻断了基坑外部水的渗流路径,所以降水只需对基坑内的水进行抽水处理即可。

3.2.1施工工艺流程

井点测量定位→挖井口、安护筒→钻孔就位→钻孔→回填井底砂垫层→吊放井管→回填井管与孔壁间的砂砾过滤层→洗井→井管内下设水泵、安装抽水控制电路→试抽水→降水井正常工作→盖井盖→清理施工现场→降水管理→降水任务完成→封井。

3.2.2施工要点

潜水泵

分集

基坑四角集

市政

潜水泵

自然沉

①钻井:按池位测放井位,采用钢筋做显著标志,对井位处的地面标高进行测量,根据设计井底标高,确定井深。按设计井位,根据该地区地下地层情况,施工时设置护筒,避免泥浆浸泡、冲刷导致孔口坍塌。采用反循环潜水钻机成井,井内径不小于300mm,井孔保持圆正垂直,孔深大于8m。

②换浆:井管下入前注入清水置换,砂石泵抽出沉渣并测定井深。用水泵或捞砂管抽出沉渣,使井内泥浆密度保持在1.15-1.25g/cm3。

③吊放井管:井管采用Φ300mm水泥砾石滤水管,分节下放,滤水管外包多层土工布及等粒径碎石。井管要高出地面不小于300mm,并加盖临时保护。

④填滤料:井管下入后立即填入滤料。滤料沿井孔四周均匀填入,宜保持连续,将泥浆挤出井孔。填滤料时,应随填随测滤料填入高度,当填入量与理论计算量不一致时,及时查找原因。不得用装载机直接填料,应用铁锹下料,以防不均匀或冲击井壁。洗井后,如滤料下沉量过大,应补填至井口下1m 处,其上用粘土封填。滤料必须符合级配要求,合格率要大于90%,杂质含量不大于3%。

⑤洗井:成井后,借助空压机清除孔内泥浆,至井内完全出清水止,再用污水泵反复进行恢复性抽洗,抽洗次数不得少于6次。洗井应在成井4小时内进行,以免时间过长,护壁泥皮逐渐老化难以破坏,影响渗水效果。洗井后可进行试验性抽水,确定单井出水量及水位降低能否满足设计要求。

⑥下泵抽水:潜水泵在安装前,对水泵本身和控制系统作一次全面细致的检查。检验电动机的旋转方向,各部位螺栓是否拧紧,润滑油是否加足,电缆接头的封口有无松动,电缆线有无破坏折断等情况,然后在地面上转3~5min,如无问题,方可放入井中使用。深井内安设潜水电泵,可用绳吊入滤水层部位,带吸水钢管的应用吊车放入,上部与井管口固定。设置深井泵的电动机座应安设平稳,转向严禁逆转(设有逆止阀),防止转动轴解体。潜水电动机、电缆及接头必须有可靠的绝缘,每台泵配置一个控制开关。主电源线路沿深井排水管路设置。安装完毕应进行试抽水,满足要求后始转入正常工作。

⑦封井(盖井盖):井口地面以下1m范围内用粘性土回填压实,井管要高出地面0.3m,并在周围立显著标志和加井盖予以保护。

⑧水位观测:抽水前应进行静止水位的观测,抽水初期每天早晚7点观测2次,水位稳定后应每天观测1次,水位观测精度±2cm,并绘制地下水水位降深曲线。

⑨降水结束封井:待化粪池主体结束,基坑回填完毕,降水工作结束,封闭降水井,恢复原有地面。

3.2.3施工技术要求

①尽量使用清水钻探,必要时使用稀泥浆钻进;

②机械垫平,保证钻孔垂直度,严格按设计孔径、孔深施工;

③作好钻探记录,记录好孔号、孔深、地层岩性等;

④下管时将井管对整齐,捆扎要牢靠,防止下管脱落或井斜;

⑤滤料规格要整齐干净、圆度要好,绝不准含砂;

⑥成孔下管前,要用清水换浆,成井后,应立即用空压机洗井,一切水质洗到清澈透明,抽水

五分钟后含砂量应低于1/2000;

⑦洗井后应下泵抽水,观测出水情况,及时调整降水方案。

3.2.4降水井施工技术、质量保证措施

井点成孔质量控制措施:

①钻孔的孔口处设置护筒;

②孔径施工垂直,上下一致,管井设计管径Φ300mm,孔底比管底深0.5~1.0m;

③空压机洗井至水清砂净;

④钻进中在需要的时候取土样并做好记录。

⑤分节组装的井点管直径一致。管井井点管采用无砂混凝土管,其孔隙率不应小于20%,且外壁包无纺布。

井点管沉设符合下列规定:

①下管前进行冲孔换浆,泥浆比重控制在1.05-1.10之间。

②沉设前应先配管,

③分节沉设时,各节应同心并连并连接严密;

④管井井点管高出地面300mm,井点管就位固定后,管上口应临时封闭。

滤料洁净,其规格为含水层筛分粒径的5~10倍。投放时符合下列要求:

①滤料投放前清孔稀释泥浆;

②滤料沿井管周围均匀投放,投放量不得小于计算量的95%;

③滤料填至井口下1m左右时用粘性土填实夯平。

④井点管沉没后,检查渗水性能。当投放滤料管口有泥浆水冒出或向管内灌水能很快下渗时方为合格。

⑤配水管路断面根据排水流量确定并连接严密。排出的水经过沉砂处理后,方可排入市政管道。

⑥降水井点系统,在工程结构底板浇注完毕且混凝土强度达到设计要求后再行撤除、封井。

⑦井点封井后,及时回填密实。

3.2.5降水井保护措施

①坑内井在井口处用Ф16螺纹钢焊好保护架,设置井盖盖好。

②坑外砌筑井台,井口设置井盖盖好,以防掉落井内杂物。

③土方开挖时,除向土方开挖人员作好保护交底外,派专人负责看护成井,并随土方下挖逐节拆下井管。

3.2.6降水井点布置

本工程基坑开挖深度-6.5m,为保证基础工程正常施工,根据《建筑与市政降水工程规范》地下水位应降至基坑开外底板下0.5m-1.0m,即地下水位至-7.0m以下。根据基坑开挖和基础底板结构施工要求,本工程降水目的为防止涌水,管涌,流砂等不良现象,保证工程顺利进行。由于施工顺序为做好挡土墙结构,止水帷幕,及开挖第一步土方后进行降水,以及地表10.0m以下为不透水层的极特殊工程基础特点,进行布置。

①平面布置:在完成第一步土方后,取基坑形心,R=20m为半径,与平行于基坑边界距其1/4

边长线交点挖设4个排水井1,2,3,4。具体位置见附图。

② 高程布置:井的埋入深度Ha ≥ H1+h+iL+2~3m ,地表10.0m 以下为不透水层,计算得Ha 计算值大于10m ,故高程取Ha=10m ,选取大口井降水方案,管井设计管径r=300mm ,滤水井采用无砂混凝土管,井管内插入直径为150mm 的橡胶管为吸水管,吸水管与水泵相连,采用一泵一井,并预留2个备用水泵,4个降水井同时作业,以保证基础的正常开挖。井顶高出地面0.2m 。

抽水量复核(选择写): )

......(lg 1

)lg()2(366.12101n x x x n

r R s s H k

Q -+-= (m 3

/d )

)420(lg 4

1

)14.33070201010lg(5

.2)5.25.52(18366.11?-+

?

??-??

?=Q (m 3

/d )

排水井水泵采用150WQ200-10-15型,出口直径150mm ,流量200 m 3

/h 。根据开挖的情况及时设臵水泵抽水,如果沟内的水不能及时抽出,应适当增加水泵台班,直至抽水量大于渗透量,排水沟内几乎没有积水,方可进行下一步施工。

4支护结构选型与施工

4.1结构选型

根据基坑开挖深度、周边环境和地质条件首先确定基坑等级为二级,再综合各支护结构的适用条件和经济条件,选定采用排桩支护作为挡土结构,排桩采用采用现浇钢筋混凝土灌注桩。由于现场地下水位较高,地下水较丰富,基坑抗渗要求较高,所以在排桩结构外围0.5米处再施做一层300mm 厚的水泥土搅拌墙作为止水帷幕。

4.2 挡土结构设计计算

* 假设设置在外围的止水帷幕由于没有配筋,只起到止水的作用,而不承担抵抗水压力和土压

力的作用,产生的被动土压力和水压力直接通过止水帷幕传递给了排桩支护结构。

4.2.1方案一

① 计算挡土结构水平荷载标准值e ajk

根据地质报告给定的土质分布情况,决定本工程采用水土分算还是水土合算,按《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99),规定的方法进行计算。根据工程勘察报给给出的图层条件,土质主要为粘性土、粉土,可采用水土合算,即按下式计算:

ai ik ai ajk ajk K c K e 2.-=σ

② 计算挡土结构水平抗力标准值

根据工程勘察报给给出的图层条件,土质主要为粘性土、粉土,即用下式计算:

pi ik pi ajk pjk K c K e 2.+=σ

③ 确定挡土结构的嵌固深度hd

根据基坑开挖深度、周边环境、工程造价和地质条件等综合因素的考虑,拟采用悬臂式排桩支护的形式进行支护。

ⅰ 按抗倾覆确定:

025.10≥-a p M M γ(对挡土结构最底边取矩)

整理后得: 02

3≥+++D Ch Bh Ah d d d 试算得d h

ⅱ 按构造要求确定: h h d 3.0≥ (h 表示基坑开挖深度) 95.15.63.0=?≥d h m

ⅲ 按抗渗要求确定:根据工程勘察报给给出的图层条件,土质主要为粘性土、粉土,地面以下10m 为不透水层,暂不考虑基坑底部的抗渗能力。

所以h d 取上述二种情况的最大值。 ④ 排桩挡土结构的配筋计算

ⅰ 计算弯矩设计值:max 025.1M M γ=。

ⅱ 截面配筋计算:排桩一般采用现浇钢筋混凝土灌注桩按周边均匀配筋计算。

4.2.2方案二(理正深基坑6.0)

排桩支护

[ 基本信息 ]

[ 附加水平力信息 ]

----------------------------------------------------------------------

---------------------------------------------------------------------- [ 土层信息 ]

[ 土层参数 ]

[ 土压力模型及系数调整 ]

---------------------------------------------------------------------- ___弹性法土压力模型:__经典法土压力模型:

______

[ 工况信息 ]

[ 结构计算 ]

---------------------------------------------------------------------- 各工况:

内力位移包络图:

地表沉降图:

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