金鹰大厦前广场改造项目基坑开挖与支护方案解析.docx
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金鹰大厦前广场改造项目基坑开挖与支护方案解析
金鹰大厦前广场改造项目
深基坑设计与施工方案
中国建筑第五工程局有限公司
2015年9月4日
一、编制依据及目的
1、编制依据
本工程严格依据国家发布的相关法律法规、国家现行施工验收规范技术规范及技术标准、湖南省和长沙市的有关文件及地方标准、本工程设计文件等等。
主要设计文件有：
（1）金鹰大厦前广场改造项目设计坑支护设计《施工图设计》2015年8月；
（2）金鹰大厦前广场改造项目岩土工程详细勘察报告。
（3）湖南广播电视台前广场管线探测图。
2、编制目的
本施工方案编制的目的：
根据建设单位、设计单位提供的技术资料、设计文件和我方现场踏勘、收集的资料，编制《深基坑设计与施工方案》，用于指导基坑土石方开挖、降水排水、止水帷幕、基坑支护等工程的施工，并且为基坑施工过程的监测检测提供实施依据，达到确保优质、高效、安全、文明地完成施工任务的目标。
二、工程概况
1、总述
金鹰大厦前广场改造项目是由湖南广播电视台开发的集停车、就餐、休闲娱乐、职工活动、人防等功能为一体的下沉式广场，工程地下三层，地面为城市花园式广场，总建筑面积约107982.39m2。
该工程位于城市中心与星沙副中心的连接线上，紧邻世界之窗及海底世界公园，北靠广电中心，南临三一大道，西侧为湖南人民广播电台，东侧为湖南国际会展中心，总用地面积约100亩。
2、基坑概况
本工程地下室东西向约为290m，南北向123m～172m，地下室占地面积约3.7万m2，基坑面积39236m2。
室外地坪标高为40.70m，地下室底相对标高为-14.10m。
基坑开挖深度约8.4-16.1m，土方开量约53万m3。
基坑安全等级为一级，
2.1基坑支护形式概况
本工程GA段、AB段、BC段、CD段基坑采用旋挖孔灌注桩结合锚索的支护型式，支护桩侧喷射混凝土。
DE段、EF段、FG段基坑采用旋挖孔灌注桩结合锚索的支护型式，并在支护桩之间采用两根三重管高压旋喷注浆与支护桩联合形成帷幕隔水，支护桩侧喷射混凝土。
2.2支护桩设计概况
项目
AB段
BC段
CD段
DE段
EF段
FG段
GA段
支护桩
支护结构安全等级
一级
基坑深度H（m）
15.000
17.300
14.900
14.900
9.900
12.300
15.000
嵌固深度（m）
5.000
6.000
5.000
7.000
7.800
13.000
10.000
桩材料类型
钢筋混凝土
混凝土强度等级
C30
桩截面类型
圆形
桩直径（m）
1.000
1.200
1.000
1.000
1.000
1.000
1.200
桩长、间距（m）
长为16.3～23.9；间距为2.000
有无冠梁
有
冠梁宽度（m）
1.000
1.200
1.000
1.000
1.000
1.000
1.200
冠梁高度（m）
0.600
锚索
锚索排数
4
5
4
5
3
4
5
锚索间距、长度
水平间距2.0m，竖向间距2.5m；长度16.0m～37.5m。
锚索规格、角度
钢绞线Φs15.2；倾角15°～30°。
混凝土腰梁
C30混凝土，C16、C22
止水
帷幕
有无止水帷幕
无
无
无
有
有
有
无
止水帷幕桩径（m）
-
-
-
0.8
0.8
0.8
-
喷射混凝土
混凝土强度等级及厚度
100mm厚C20
钢筋
网筋φ6.5@150×150；水平方向加强筋φ16@2000。
三、工程地质与水文条件
1、地质情况
本工程场地为湘江冲积阶地,地层的自上而下描述如下：
人工填土1→粉质粘土2→粉质粘土3→砾砂4→粉质粘土5→卵石6→粉质粘土7→强风化含泥质粉砂岩8→中风化含砾泥质粉砂岩9→强风化砾岩10→中风化砾岩11。
各段详细地质情况见《金鹰大厦前广场岩土勘察报告》。
2、水位条件
场地地下水主要有两种类型，即赋存于人工填土和第四系土层中的上层滞水与赋存于第四系砾砂及卵石层中的潜水。
上层滞水主要受大气降水及地表水补给，一般水量较小，水位季节性变化，一般春夏水位较高，秋冬水位较低，甚至局部地段消失。
潜水主要受大气降水、地表水及区域地下水补给，水位季节性变化。
场地内丰水季节潜水略具承压性，水量较大，勘察期间测得稳定水位埋深为3.82～7.81m，相当于标高28.45～35.57m。
受季节影响，场地地下水水位将随季节而变化，地下水水位变化幅度按1～3m考虑。
场地地下水对钢筋混凝土结构中的钢筋具有微腐蚀性。
四、周边环境
本工程位于三一大道北侧、西邻安康路、东邻会展路，北侧距广电大厦32米。
用地红线以内建筑物在基坑开挖前将予以拆除；从用地红线以内穿过的管网管线在基坑开挖前将进行改迁。
基坑设计各分段周边环境分述如下：
AB段（北侧）：
地下室边线距用地红线4m、用地红线外即为广电路；距广电大厦及裙楼32m，基坑支护方案对其桩基础及地下室无影响。
BC段（东侧）：
地下室边线距用地红线4m，红线外即为会展路；距会展中心酒店30m，基坑支护方案对其桩基础及地下室无影响；燃气管线紧靠支护桩轴线、电力管线横跨地下室侧墙，必须在施工前进行改迁；。
CD段（东南角）：
地下室边线距绿化控制线（基坑支护占地边线）3.3m，地下室边线距三一大道人行道10m；电力管线及军用光缆横跨地下室侧墙，必须在施工前进行改迁。
DE段（南侧）：
地下室边线距绿化控制线（基坑支护占地边线）3.3m，地下室边线距三一大道人行道13m；电力管线及电台高压电缆横跨地下室侧墙，必须在施工前进行改迁。
EF段（西侧南段）：
地下室边线距用地红线最近处仅3.0m，红线外即为安康路；电力管线、军用光缆及电台高压电缆紧靠或直接穿越支护桩轴线，必须在施工前进行改迁。
FG段（西侧北段）：
同EF段。
GA段（西北角）：
地下室边线距用地红线4.0m,红线外即为广电路，距广电大厦及裙楼32m；电力管线、军用光缆及电台高压电缆穿越地下室外墙轴线，必须在施工前进行改迁；基坑支护锚索施工对广电地下室影响不大，但需避开其桩基础。
基坑支护与周边管线关系情况平面图如下图所示：
支护桩与周边管线情况平面图
五、基坑支护设计
1、总体设计
1.1基坑支护结构安全等级：
按《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012），结合基坑周边环境，基坑各段支护结构安全等级均为一级，其重要性系数取1.1。
本工程基坑为临时支护，结构使用年限不大于2年。
1.2基坑底边线：
均按地下室轴线外扩2.50m为基坑支护底内侧边线。
1.3坐标和高程系：
本基坑工程设计采用的高程为黄海高程系，采用的坐标系为长沙独立坐标系，同建筑总图、勘察报告一致。
1.4坑顶标高：
坑顶标高根据规划标高和现状标高综合确定，详见各段剖面图。
基坑支护施工前应对基坑周边地面标高进行复测并校对基坑顶标高，如地面实测标高与设计标高相差大于0.3m，应通知设计单位进行核算。
1.5坑顶荷载：
空地按一般附加荷载10kPa考虑；机动车道按15kPa考虑；东侧安康路考虑到过往涵洞车流量极大按20kPa考虑。
在基坑使用期内，基坑周边施工材料、设施、施工机械或车辆荷载严禁超过设计荷载限制，且距基坑放坡顶边线不小于2.0m。
2、细部设计
根据周边环境条件、岩土工程条件及基坑支护深度的不同，将本基坑分为AB、BC、CD、DE、EF、FG及GA段7段。
为方便支护桩的施工及资料管理，我司将支护桩从A点开始按照“1、2、3...”的顺序进行编号。
本工程各段支护均采用旋挖钻孔灌注桩结合锚索支护。
因本工程场地存在一定的高差，场地有高差的部位冠梁在两相邻支护桩之间可能存在高差，对该部分高差采用台阶型冠梁进行处理，各段高差处理方式如下图所示：
相邻两支护桩有高差部位处理方式
因高低差部位为台阶型冠梁，冠梁钢筋无法通常连续布置，冠梁底部钢筋及侧面下排钢筋采取植筋的方式固定在标高相对较高的支护桩上，钢筋植筋深度不小于10d，冠梁上部钢筋采取在标高相对较高的冠梁内进行搭接，搭接长度应符合11G101图集中相关规定。
3、截水、排水设计
为避免大气降水、地表水冲刷基坑坡面,采用坑顶截水坑底排水、集水井明排的方式处理地表水。
3.1截水沟与排水沟
在冠梁施工完毕后在基坑内侧设置宽为300mm的截水沟，土方开挖至坑底后，在距坑底0.2m处设宽400mm的排水沟。
截、排水沟均用Mu10烧结多孔砖和M10水泥砂浆砌筑,截水沟、排水沟内侧及底部采用1：
2.5水泥砂浆抹灰20mm厚；起点沟深250mm,按0.5%坡度流入集水井中。
截水沟及排水沟做法如下图所示：
截水沟大样图
排水沟大样图
在基坑内壁与地下室外墙之间采用100厚C20素砼对基坑底部进行封闭，防止因高水头差形成管涌。
3.2集水井
基坑底沿排水沟每隔30m及拐角处设D×H=1000×1000mm的集水井,用Mu10烧结多孔砖和M10水泥砂浆砌筑，集水井内侧及底部采用1：
2.5水泥砂浆抹灰20厚。
基坑内水通过集水井抽排至坑顶排水系统，流经沉淀池后排入市政排水系统。
集水井做法详见下图所示。
集水井做法图
3.3基坑侧壁排水
基坑侧壁设置泄水孔，孔距2*3m，采用A63PVC管及A80软式滤水管制作，入土长度为1000mm。
具体详见下图泄水孔大样图。
泄水孔大样图
4、边坡监测设计
本工程基坑开挖约16m，基坑支护为桩锚支护，基坑周长约870m，开挖面积约3.9万m2。
根据建设部、长沙市建委相关文件及设计文件，由甲方委托第三方监测单位进行监测，并编制《基坑支护工程监测方案》。
同时，我方在现场进行平行独立监测，编制《测量工程施工方案》，保证工程的顺利进行。
4.1监测点的布置及方法
4.1.1基坑地下水位监测
测点布置：
在支护桩外侧共布置15个监测点，测点编号为W1～W15。
具体位置见下图。
监测方法：
采用水位监测仪器进行监测。
数据处理：
根据每次测试的地下水位高程本次和累计变化量成果表，绘制地下水位变化量曲线图。
4.1.2基坑支护桩沉降及位移监测
测点布置：
在支护桩上共布置31个监测点，测点编号为WS1～WS31。
具体位置见下图。
监测方法：
采用全站仪进行监测。
数据处理：
建立围护墙顶面的沉降、水平位移实测曲线，即把每次测试的各测点位移值连起来，便于分析掌握。
建立测点沉降、水平位移变化速率曲线。
在水平位移监测中，如发现某个测点的水平位移变化量较大、较快时，对测点要加密监测。
4.1.3支护外侧土体沉降与位移监测
测点布置：
在支护桩外侧土体上共布置31个监测点，测点编号为TS1～TS31。
具体位置见下图。
监测方法：
采用电子水准仪及全站仪进行监测。
数据处理：
每次量测提供各测点本次沉降和累计沉降报表，并结合工况绘制沉降时程曲线，必要时对沉降变化量大而快的测点绘制沉降速率曲线。
4.1.4周边道路、周边建（构）筑物监测
周边道路、周边建（构）筑物监测点共34个，具体位置如下图。
测点布置：
根据设计要求在被监测的道路、建筑物四角及中部结构柱适当位置钻孔植入钢筋做为沉降测点，共布置34个监测点，测点编号为BR1～BR34。
测试方法：
采用水准仪进行沉降监测。
数据处理：
每次量测提供各测点本次沉降和累计沉降报表，并结合工况绘制沉降时程曲线。
4.1.5监测点的保护措施
基坑内的监测点用砖及红白相间的钢管进行围护，防止受到毁坏。
所有桩点均明确标识、防止用错。
4.2监测频率
现场仪器监测的监测频率如下表：
基坑边坡
类别
施工进程
基坑设计深度
≤5m
5～10m
10～15m
＞15m
一级
段号
EF、FG、GA段
1次/1d
1次/1d
1次/1d
1次/1d
其余段
1次/1d
1次/2d
1次/2d
1次/2d
底板浇筑后时间
（d）
≤7
1次/1d
1次/1d
2次/1d
2次/1d
7～14
1次/3d
1次/2d
1次/1d
1次/1d
14～28
1次/5d
1次/3d
1次/2d
1次/1d
＞28
1次/7d
1次/5d
1次/3d
1次/3d
注：
各段的位置详见“基坑支护施工方案”中“支护桩分段平面示意图”。
当出现下列情况之一时，应加强监测，提高监测频率，并及时上级部门报告监测结果：
1）监测数据达到报警值；
2）监测数据变化量较大或者速率加快；
3）存在勘察中未发现的不良地质条件；
4）超深、超长开挖或未及时加撑等未按设计施工；
5）基坑及周边大量积水、长时间连续降雨、市政管道出现泄漏；
6）基坑附近地面荷载突然增大或超过设计限值；
7）支护结构出现开裂；
8）周边地面出现突然较大沉降或严重开裂；
9）邻近的建（构）筑物出现突然较大沉降、不均匀沉降或严重开裂；
10）基坑底部、坡体或支护结构出现管涌、渗漏或流砂等现象；
11）基坑工程发生事故后重新组织施工；
12）出现其他影响基坑及周边环境安全的异常情况。
4.3监测报警
4.3.1基坑及支护结构监测报警值
基坑工程监测报警值以监测项目的累计变化量和变化速率值两个值控制。
基坑及支护结构监测报警值如下表：
监测项目
支护结构类型及各段
基坑类别：
一级
累计值
变化速率
（mm·d-1）
绝对值/mm
相对基坑深度
（h）控制值
墙（坡）顶水平位移
灌注桩
AB、CD、DE、FG及GA段
20
0.2%
2
墙（坡）顶竖向位移
10
0.1%
2
围护墙深层水平位移
45
0.5%
2
墙（坡）顶水平位移
BC及EF段
10
0.2%
1.5
墙（坡）顶竖向位移
8
0.1%
2
围护墙深层水平位移
45
0.5%
2
基坑周边地表竖向位移
25
25
2
注：
1、h为基坑设计开挖深度；2、累计值取绝对值和相对基坑深度（h）控制值两者的小值；3、当监测项目的变化速率达到表中规定值或连续3d超过该值的70%，应报警。
各段的位置详见“基坑支护施工方案”中“支护桩分段平面示意图”。
4.3.2基坑工程周边环境监测报警值
监测对象
累计值（mm）
变化速率（mm/d）
邻近建（构）筑物
20
1
裂缝宽度
建筑
2
持续发展
地表
10
持续发展
管线位移
刚性管道
压力
10
1
非压力
10
3
柔性管线
20
4
地下水位变化
1000
500
当出现以下情况时应立即停工并通知建设及设计单位
1）当监测数据达到报警值；
2）基坑支护结构或周边土体的位移出现异常情况或基坑出现渗漏、流砂、管涌、隆起或陷落等；
3）基坑支护结构的支撑或锚索体系出现过大变形、压屈、断裂、松弛或拔出的迹象；
4）周边建（构）筑物的结构部分、周边地面出现可能发展的变形裂缝或较严重的突发裂缝；
5）出现其他必须报警的情况。
具体详见测量方案。
六、基坑施工
1、施工准备
1.1技术准备
（1）开工前，管理人员熟悉基坑施工图和地下管线图，提出预计施工中遇到问题和完善设计图纸的建议，积极与地勘单位、设计单位、建设单位沟通，进行设计交底和图纸会审，将图纸问题解决在施工之前。
（2）熟悉本工程执行的规范、标准、图集。
（3）复勘地下构筑物及管线情况，编制《场内和周边环境调查报告》；复核业主提供的控制桩，编制《测量工程施工方案》。
（4）明确试验工作计划，招标确定试验单位，并办理有关手续向监理、甲方报审备案。
同时，明确材料试验工作计划。
（5）对所有参加施工的管理人员、劳务人员进行培训和“三级”技术交底。
（6）单独编制《临建布置方案》、《临水临电方案》等专项施工方案，并上报相关部门进行备案。
1.2生产准备
（1）会同有关单位搞好现场交接工作，重点是工程测量控制点与有关资料的移交，复核控制点。
（2）按《临建布置方案》和《临时水电方案》在现场对临时设施和临时用水、临时用电进行布设，做好水电接口连接。
（3）按《临建布置方案》和《基坑开挖和支护工程施工阶段平面布置图》的要求，搭设临时设施，修整施工进入口，修筑现场临时道路，做好临建排水系统。
（4）与政府部门对接，处理好周边关系，办理好相关开工手续和各种证件，如渣土准运证、汽车运输证、夜间施工许可证等。
（5）止水帷幕和支护桩施工将现场进行试桩试验，对设计文件的参数要求进行修正，对地勘报告进行复核，同时填写《工艺评定》，由三方签字验收。
（6）锚索施工将现场进行试钻孔试验，对设计文件的参数要求进行修正，并抽样进行拉拔试验，过程中按照规范进行检查，对不合格部位进行增补施工。
2、施工部署
2.1区段划分
基坑支护工程支护桩桩号从A点向G点开始编号，按照1,2,3...进行编号，A点为桩号1。
支护桩分段图如下。
2.2施工顺序安排
基坑支护施工安排4个施工队伍同时施工，支护桩施工流向如下图所示：
支护队伍1从66号桩开始由东向西推进，支护队伍2从66号桩开始由西向东推进，支护队伍3从272号桩由西向东推进，支护队伍4从277号桩由东向西推进。
坡道处支护桩待基坑内大土方开挖完成后再进行施工。
DE、EF、FG段设计有止水帷幕，止水帷幕待D点（250号）支护桩施工完毕后插入施工，施工方向由D→E→F→G推进。
2.3基坑支护流程
基坑支护施工流程各段采用5～7步进行施工，具体见下表：
项目
AB段、CD段
BC段、GA段
DE段、EF段
FG段
施工流程
第1步
施工准备→测量放线→支护桩施工→冠梁施工→砌筑截水沟
施工准备→测量放线→支护桩施工→止水帷幕施工→冠梁施工→砌筑截水沟
第2步
支护桩内侧第1层土方开挖→第1排腰梁、预应力锚索施工→第1层喷射混凝土施工
第3步
支护桩内侧第2层土方开挖→第2排腰梁、预应力锚索施工→第2层喷射混凝土施工
第4步
支护桩内侧第3层土方开挖→第3排腰梁、预应力锚索施工→第3层喷射混凝土施工
第5步
支护桩内侧第4层土方开挖→第4道腰梁、预应力锚索施工→第4层喷射混凝土施工
支护桩内侧第4层土方开挖→第4排腰梁、预应力锚索施工→第4层喷射混凝土施工
支护桩内侧第4层土方开挖→第4层喷射混凝土施工→排水沟、集水井
支护桩内侧第4层土方开挖→第4排腰梁、预应力锚索施工→第4层喷射混凝土施工
第6步
支护桩内侧第5层土方开挖→第5层喷射混凝土施工→排水沟、集水井
支护桩内侧第5层土方开挖→第5排腰梁、预应力锚索施工→第5层喷射混凝土施工
-
支护桩内侧第5层土方开挖→第5层喷射混凝土施工→排水沟、集水井
第7步
-
支护桩内侧第6层土方开挖→第6层喷射混凝土施工→排水沟、集水井
-
-
注：
每一排腰梁、预应力锚索技术间歇15天。
2.4支护与土方施工配合
2.4.1土方开挖总体部署
土方开挖分为三个阶段进行开挖，其中第一阶段为中心段盆式开挖，第二阶段为支护桩周边土方开挖，第三阶段为土方收尾、地下室底板、地梁土方开挖。
土方开挖分为两个区域：
一区、二区，其中一区分为中心段、A段、B段，B区分为中心段、C段、D段。
2.4.1.1第一阶段（中心段盆式开挖）
本阶段为一、二区中心段盆式土方开挖，土方开挖边线距基坑边线15m，土方放坡1：
1，盆式开挖土方量约35万m3。
中央区预留道路宽度8m，土方分区及土方开挖方向见下图。
第一阶段土方分区及开挖方向示意图说明：
1）一区、二区支护施工内侧15米范围（A段、B段、C段、D段）及预留中心道路本阶段不进行开挖；预留土方宽度15m;
2）斜线填充部分为盆式开挖放坡区域；
3）一区中心段及二区中心段阴影填充部分为盆式开挖范围。
盆式土方开挖剖面图如下：
2.4.1.2第二阶段（支护桩周边土方开挖）
本阶段为一区A段、一区B段、二区C段、二区D段、预留中央道路及剩余中心段盆式土方开挖。
基坑周边优先开挖，为锚杆及腰梁施工创造工作面，技术间歇期中心段盆式开挖。
EF、FG段因考虑西侧下基坑坡道最迟施工，该部位锚索、腰梁待坡道收尾土方开挖后分层施工。
各区段支护周边预留土方开挖顺序按照支护桩施工顺序进行。
第二阶段土方分区及支护桩周边第一、二层土方开挖方向见下图。
第二阶段土方分区及支护桩周边第三层以下土方开挖方向见下图。
第二阶段土方分区及支护桩周边三层以下土方开挖方向示意图
本阶段土方开挖与基坑支护锚索同时施工，以AB段为例，土方开挖与基坑支护各道锚索之间关系如下图所示，其他各段锚索施工与土方开挖与AB段类似。
2.4.1.3第三阶段（土方收尾、地下室底板、地梁土方开挖）
本阶段为土方收尾、地下室底板、地梁土方开挖。
地下室底板、地梁施工将按照由东往西推进的方式进行，基坑南侧土方施工主通道将进行拆除，基坑土方收尾施工从基坑西侧坡道出入。
西侧坡道收尾土方先利用挖掘机进行转运，剩余部分采用小挖机进行挖掘。
剩余部分土方利用塔吊吊出基坑。
基坑内土方收尾路线如下图所示。
2.5施工工期计划
本阶段施工主要节点计划如下表所示，详细情况见附件基坑施工阶段进度计划。
序号
工作内容
工期
开始时间
结束时间
备注
1
施工准备（渣土证、试桩等）
10天
2015年9月5日
2015年9月14日
2
场内树木移植
6天
2015年9月5日
2015年9月10日
3
场内车辆清理
5天
2015年9月5日
2015年9月10日
4
场内建筑物拆除
10天
2015年9月6日
2015年9月15日
5
场地混凝土破除
15天
2015年9月5日
2015年9月20日
需9月10日前完成车辆移除，9月15日完成场内建筑物拆除
6
洗车槽制作
15天
2015年9月5日
2015年9月19日
需进行砼养护
7
临建设施搭设
90天
2015年9月20日
2015年12月18日
8
中心段土方盆式开挖
90天
2015年9月20日
2015年12月18日
支护桩能按期连续进行施工
9
AB、CD、DE段支护桩及冠梁施工
15天
2015年9月15日
2015年9月29日
9月15日完成西侧道具车房间拆除
10
DE段止水帷幕施工
10天
2015年9月17日
2015年9月26日
11
AB、CD、DE段锚索、冠梁、喷射砼
90天
2015年9月30日
2015年12月28日
12
BC段支护桩及冠梁施工
10天
2015年9月30日
2015年10月9日
9月25日BC段所有管线拆迁完成、东面居住房拆除完
13
BC段锚索、冠梁、喷射砼
107天
2015年10月15日
2016年1月29日
14
EF、FG、GA段支护桩及冠梁施工
15天
2015年10月5日
2015年10月19日
9月30日支护桩钻孔区管线改迁完成
15
EF、FG段止水帷幕施工
10天
2015年10月7日
2015年10月16日
16
EF、FG、GA段锚索、冠梁、喷射砼
90天
2015年11月1日
2015年1月29日
10月20日完成支护桩外侧锚索影响区域管线改迁
3、施工组织
3.
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