开封希尔斯基坑支护设计方案.docx
《开封希尔斯基坑支护设计方案.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《开封希尔斯基坑支护设计方案.docx(22页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
开封希尔斯基坑支护设计方案
开封希尔斯基坑支护设计方案
目录
1工程概况1
1.1工程基本概况1
1.2环境条件1
1.3场地岩土工程条件1
2本工程基坑开挖时须着重解决的问题3
3基坑支护结构方案选择3
3.1设计原则3
3.2设计依据3
3.3设计参数及荷载的确定4
3.4基坑支护方案4
3.5基坑降水方案7
4基坑支护降水施工要点8
4.1土钉墙施工工艺要求8
4.2超前微型桩的施工9
4.3预应力锚杆施工工艺9
4.4基坑降水施工要点9
5基坑工程安全监测10
5.1基坑监测的任务与目的10
5.2基坑安全监控内容;10
5.3仪器及监测方法和要求10
5.4允许变形控制11
6基坑开挖方案建议12
6.1施工前准备12
6.2施工要点12
6.3注意事项12
7基坑工程施工建议12
7.1施工顺序12
7.2截流水源12
7.3土方开挖12
7.4支护施工13
7.5基础施工13
8应急预案13
8.1土方超挖造成塌方或边坡位移13
8.2地面沉降速率过大13
8.3基坑变形过大,或地面荷载过大时出现位移13
8.4支护结构渗漏水13
8.5临基坑边地下市政给排水管道漏水13
9注意事项及有关问题14
10附图14
1工程概况
1.1工程基本概况
拟建开封希尔斯·天翼住宅区3#、5#、6#、7#高层住宅楼及地下车库工程位于开封市西部原金盛热力公司院内,场地平面上呈长方形分布。
该基坑南北长约177.4m,东西宽约78.1m。
建筑物下基础埋深9.7米,周边地下车库部位基坑开挖深度约8.5米。
电梯井或积水坑深最深12.3米
1.2环境条件
基坑周边环境如下表1.2所示:
表1.2
位置
相邻建筑
说明
东侧
距拟建建筑7米有一围墙
围墙外距拟建建筑20米是7层住宅楼;围墙内距拟建建筑4.5米有一待修的暖气管道,在地表下2~2.5米;
东南角有一垃圾中转站
西侧
距拟建建筑7.5米有一围墙
支护后南部2/3要求可通行6吨轻型汽车;
北部围墙外2米有一栋5层住宅楼(搅拌桩基础)和一栋3层楼住宅(天然地基),均垂直基坑边沿
南侧
新建高层建筑
距离拟建建筑物
北侧
工地临时建筑
距离拟建建筑物约25.0米;40米外为城中村住宅
根据场地工程地质,水文地质条件、基坑开挖深度及周边环境条件,本基坑安全等级西侧北部为一级,其余部位二级。
1.3场地岩土工程条件
根据《开封希尔斯·天翼住宅区3#、5#、6#、7#高层住宅楼及地下车库场地岩土工程勘察报告》,拟建场地内5.5-6.0m以上为黄河近期泛滥沉积;5.5m~11.0m为第四纪全新世中期沉积物;11.0~49.0m为第四纪全新世早期黄河冲击物;49.0m以下为晚更新世地层。
与基坑支护降水有关的岩土工程条件自上而下描述如下:
1.3.1场地地层概况
第1层:
粉土(Q43),层厚3.4~6.0m。
上部0.5~1.5米为杂填土,呈灰黄色,稍湿,稍密,砂感明显,场地东部相变为粉砂,见有铁锈斑及蜗牛壳碎片,干强度低,韧性低,无光泽反应,水位以下摇振反应迅速,局部夹有粉质粘土薄层。
第2层:
粉质粘土(Q43),层顶埋深3.4~6.0m,层厚1.4~6.2m。
地层呈灰黄色或灰色,软塑,上部或下部局部分布有粉土薄层或透镜体,含有螺壳,见有大量青砖块、朽木及陶瓷片,属宋元古文化层。
本层干强度中等,韧性中等,稍有光滑,摇振无反应。
第3层:
粉土(Q42),层顶埋深6.4~12m,层厚0.0~2.6m。
地层呈褐黄色、灰黄色,稍湿~湿,中密,见有云母片和螺壳片,砂感明显,局部为粉砂,干强度低,韧性低,摇振反应迅速,无光泽反应,本呈透镜体状分布,大部分场地缺失此层。
第4层:
粉质粘土(Q42),层顶埋深6.6~12.6m,层厚0.0~3.6m。
地层呈黄褐色或灰黄色,软塑~可塑,干强度中等,韧性中等,切面稍有光滑,摇振无反应。
本层局部粘粒含量偏低,相变为粉土。
本层分布不稳定,呈透镜状分布,局部缺失。
第5层:
粉砂(Q42),层顶埋深5.7~15.0m,层厚4.8~12.3m。
地层呈黄褐-褐黄色,饱水,稍密-中密,中间夹有粉土薄层,砂粒成份以石英和长石为主,见有少量暗色矿物和云母,砂质不纯,级配较好,分选一般,局部相变为细砂。
第6层:
粉土(Q41),层顶埋深18.0~20.5m,层厚0.5~2.6m。
地层呈黄褐色,中密,含小姜石,见铁锰质斑点。
本层干强度低,韧性低,无光泽反应,摇振反应中等,局部相变为粉质粘土。
第7层:
细沙(Q41),层顶埋深18.6~23.0m,层厚15.3~18.4m。
地层呈黄褐色,饱水,中密-密实,局部为粉土或中砂,分选好,级配差,砂粒成份以石英长石为主。
第8层:
粉土(Q41),层顶埋深37.0~38.7m,层厚2.8~4.4m。
地层呈黄褐色,很湿,中密,含小姜石和蜗牛壳,无光泽反应,干强度低,韧性低,摇振反应中等,局部变相为粉质粘土。
第9层:
中砂(Q41),层顶埋深40.2~42.4m,层厚6.8~8.5m。
地层呈褐黄色,饱水,密实,砂粒成份以石英长石为主,见有少量暗色矿物,分选好,级配差,呈浑圆状。
第10层:
粉质粘土(Q3),层顶埋深48.0~50.3m,层厚5.4~6.2m。
地层呈黄褐色,可塑-硬塑,含姜石、蜗牛壳和铁锰质结核,见有大量灰斑,局部夹有粉土或粉砂薄层。
本层干强度中等,韧性中等,切面稍有光滑,摇振无反应。
第11层:
细砂(Q3),地层呈黄褐色,饱水,密实,砂粒主要成份石英、长石、等,见有少量暗色矿物,分选好,级配差,呈次圆状,局部相变为中砂或粉砂。
本层层顶埋深53.8~56.0m,未揭穿,最大揭露厚度10.8m。
1.3.2场地水文地质条件
据勘察报告,勘察期间场地地下水位为3.2~7.8m,其中场地东侧3.2~5.0m,场地西侧5.0~7.8m,地下水的年变化幅度约0.5m,历史年最高水位为2.0m,属第四系松散岩类孔隙潜水,含水层为粉土和下部的粉细砂层,其动态主要受大气降水及地下水开采影响而变化。
地基土为含水量≤30%的弱透水层。
上部土的渗透系数为0.5m/d,下部砂土的渗透系数为4.32m/d;综合渗透系数为2.31m/d。
1.3.3场地土的抗剪强度指标
根据《开封希尔斯•天翼住宅区岩土工程勘察报告》提供的的数据结合实际施工经验,场地土的抗剪强度指标平均值如下表2所示:
表2场地内土层信息表
层号
岩土名称
厚度
(m)
重度r
(kN/m3)
粘聚力c(kPa)
内摩擦角ф(度)
(1)
粉土
4.7
18.3
14
22.6
(2)
粉质粘土
1.4-6.2
18.7
16
20
(3)
粉土
0.0-2.6
19.7
14
23.4
(4)
粉质粘土
0.0-3.6
19.4
25.8
16
(5)
粉砂
4.8-12.3
19.5
2
25
(6)
粉土
0.5-2.6
20.0
13.7
25.2
(7)
细砂
15.3-18.4
19.5
2
25
(8)
粉土
2.8-4.4
20.3
16.4
26.2
(9)
中砂
6.8-8.5
19.5
2
25
(10)
粉质粘土
5.4-6.2
20.4
39.8
18.0
2本工程基坑开挖时须着重解决的问题
根据基坑周边环境、开挖深度、工程地质与水文地质条件、基坑侧壁安全等级,基坑开挖深度约8.5m~9.7m,因此该基坑工程的重点为:
(1)预防并控制因基坑开挖等因素对基坑西侧建筑的影响,确保建筑物安全,其为整个支护工作的重点;
(2)确保基坑周边的土体安全稳定;
(3)确保降水不致于引起周边地面、建筑沉降;
(4)为后续的主体施工创造良好的施工条件。
3基坑支护结构方案选择
3.1设计原则
(1)安全第一,确保基坑开挖及地下室施工全过程基坑边坡的安全稳定,严格控制基坑西侧建筑物的沉降变形。
(2)在确保安全完成基坑工程施工的前提下,尽可能降低工程造价。
(3)将基坑支护、土方开挖、基坑降水有机的结合起来,有效缩短边坡支护和土方开挖的工期。
3.2设计依据
(1)开封希尔斯•天翼住宅区平面图;
(2)《开封希尔斯•天翼住宅区岩土工程勘察报告》;
(3)《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120—99)。
(4)《土层锚杆设计与施工规程》(CECS22—90)。
(5)《基坑土钉支护技术规程》(CECS96:
97)。
(6)《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB50086—2001)。
(7)《建筑基坑工程技术规范》(YB9258—97)。
(8)《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2002)
3.3设计参数及荷载的确定
本基坑设计的安全等级局部取一级,大部为二级,基坑侧壁的重要性系数取γ0=1.1、1.0。
3.3.1荷载设定
根据基坑周边环境条件,各侧面荷载条件设定如下:
剖面号
位置
荷载数量
荷载性质
荷载值(Kpa)
作用深度(m)
作用宽度(m)
距坑边距离(m)
作用形式
1-1
西侧
南部
1
地面均布
15
2-2
西侧
北部
2
1
地面均布
5
2
地下局部
75
1.8
12.0
8.0
矩形
3-3
4-4
东侧
1
地面均布
15
5-5
北侧
南测
1
地面均布
15
3.3.2地下水位
根据勘察报告,地下水位为地表下3.2~7.8米,地下水位较高,基坑开挖和施工期间要考虑地下水的影响,确保地下水位降至基底下1.0~1.5米。
3.4基坑支护方案
3.4.1方案选择
按照设计原则及设计依据,考虑本工程现状及需要着重解决的问题,根据本工程基坑的具体情况,综合考虑施工的可能性和场地的工程地质条件、施工期间可能的气候条件,安全、经济、工效几方面,对不同部位采用不同的支护方式:
(1)西侧北部采用超前微型桩+锚杆+土钉墙的复合土钉墙支护。
(2)西侧南部及东侧基坑较深部位,空间较小采用超前微型桩复合土钉墙支护。
(3)东侧浅部及南北侧采用土钉墙支护。
3.4.2支护设计及参数
根据上节确定的支护方案,按照规范利用理正软件对支护结构内部稳定、外部稳定性进行验算,安全系数满足规范要求时,各剖面参数如下:
3.4.2.1基坑1—1剖面
该部位位于基坑西侧南部,支护后要求可通行6吨轻型汽车,故采用复合土钉墙支护方案,超前微型桩间距1.2米,自地面开始施工,桩长12米。
1—1剖面土钉参数表3.4.2.1
排号
埋置深度
土钉长度
钢筋配置
水平间距
倾角
成孔直径
第一排
1.3m
9m
1ф18
1.5m
10°
100mm
第二排
2.8m
12m
1ф18
1.5m
10°
100mm
第三排
4.3m
9m
1ф18
1.5m
10°
100mm
第四排
5.8m
6m
1ф18
1.5m
10°
100mm
第五排
7.3m
6m
1ф18
1.5m
10°
100mm
3.4.2.2基坑2—2剖面
该部位相邻为5层住宅楼,是本次支护的重点,故该部位采用复合土钉墙支护。
超前微型桩间距0.8米,排距0.8米,自地表下2.0米开始施工,桩长12米。
2—2剖面土钉参数表3.4.2.2
排号
埋置深度
土钉长度
钢筋配置
水平间距
倾角
成孔直径
第一排
1.3m
9m
1ф18
1.6m
10°
100mm
第二排(锚杆)
2.8m
15m
1ф22
1.6m
10°
150mm
第三排
4.3m
12m
1ф18
1.6m
10°
100mm
第四排
5.8m
9m
1ф18
1.6m
10°
100mm
第五排
7.3m
6m
1ф18
1.6m
10°
100mm
第六排
8.8m
6m
1ф18
1.6m
10°
100mm
3.4.2.3基坑3—3剖面
该坡面部位位于基坑东侧地下车库部分,围墙外距拟建建筑20米是7层住宅楼;围墙内距拟建建筑4.5米有一待修的暖气管道,在地表下2~2.5米;东南角有一垃圾中转站,采用土钉墙支护。
3—3剖面土钉参数表3.4.2.3
排号
埋置深度
土钉长度
钢筋配置
水平间距
倾角
成孔直径
第一排
1.3m
9m
1ф18
1.5m
10°
100mm
第二排
2.8m
12m
1ф18
1.5m
10°
100mm
第三排
4.3m
9m
1ф18
1.5m
10°
100mm
第四排
5.8m
6m
1ф18
1.5m
10°
100mm
第五排
7.3m
6m
1ф18
1.5m
10°
100mm
3.4.2.4基坑4—4剖面
该部位位于基坑东侧建筑物部位,建筑物距围墙较近,采用复合土钉墙支护。
超前微型桩间距0.8米,自地面下2.0米开始施工,桩长12米。
4—4剖面土钉参数表3.5-4
排号
埋置深度
土钉长度
钢筋配置
水平间距
倾角
成孔直径
第一排
1.3m
9m
1ф18
1.5m
10°
100mm
第二排
2.8m
12m
1ф18
1.5m
10°
100mm
第三排
4.3m
12m
1ф18
1.5m
10°
100mm
第四排
5.8m
9m
1ф18
1.5m
10°
100mm
第五排
7.3m
6m
1ф18
1.5m
10°
100mm
第六排
8.8m
6m
1ф18
1.5m
10°
100mm
3.4.2.5基坑5—5剖面
5—5剖面土钉参数表3.4.2.5
排号
埋置深度
土钉长度
钢筋配置
水平间距
倾角
成孔直径
第一排
1.3m
9m
1ф18
1.5m
10°
100mm
第二排
2.8m
12m
1ф18
1.5m
10°
100mm
第三排
4.3m
9m
1ф18
1.5m
10°
100mm
第四排
5.8m
6m
1ф18
1.5m
10°
100mm
第五排
7.3m
6m
1ф18
1.5m
10°
100mm
第六排
8.8m
6m
1ф18
1.5m
10°
100mm
3.5基坑降水方案
3.5.1方案选择
根据勘察报告,拟建场地在钻探深度范围内,地下水为潜水,勘察期间潜水地下水位埋深为3.20~7.80米,(水位变化较大是由于附近场地降水和场地西北角有地面所致),潜水位年变化幅度0.5米左右。
本基坑开挖深度在自然地面以下最深达12.3m。
在降水实施过程中,首先要保证将基坑里的水位降至基坑底标高0.5—1.0m以下,其次保证降水在达到设计要求的同时,控制水位降深和降水速率,减少降水对周边环境的影响。
根据本工程场地环境、工程地质水文地质条件、建筑物基础埋深情况及本地区经验,为减少降水对周围环境的影响,针对本工程特点,采用敞开式管井降水方案。
控制速率,多井浅降,同时对渗透性较弱部位,加做渗水井。
3.5.2降水计算
地下水埋深:
-4.5m左右。
设计动水位埋深:
-13.0m
设计水位降深:
S=8.5m
计算模型:
潜水非完整井
渗透系数:
潜水K=2.31m/d
以上参数根据经验取值。
计算结果:
降水影响半径:
R=283.4m
基坑等效半径:
r0=90.5m
基坑涌水量:
Q=3938.7m3/d
单井出水量:
q=100m³/d
n=Q/q×1.1=3938.7×1.1÷100≈43.4取45眼
3.5.3降水井点布设设计
根据地质报告,为将水位降至设计标高,并考虑降水对周边环境的影响。
本场地在基坑周围及基坑内均匀布设45眼管井进行降水。
同时为了截流外来水源,并向下渗水在基坑周边两眼井间加打一眼渗水井,井深地表下15米。
具体位置见《基坑支护平面图》,管井放线施工前,核对基坑内部井位图和桩基承台位置之间的关系,如有冲突,及时调整管井位置。
4基坑支护降水施工要点
4.1土钉墙施工工艺要求
4.1.1土钉造孔要求
(1)分层分段开挖,每层开挖深度不得大于1.5米。
对开挖出的边坡进行人工修整,确保边坡的平整度。
对土钉位置作出标记。
(2)本工程依据土层条件土钉成孔采用人工成孔,孔直径100mm,孔深宜大于设计孔深10cm,成孔倾角5~15o。
4.1.2土钉制作安装
(1)土钉采用φ18HRB335钢筋。
(2)土钉杆接头应采用焊接的搭接接头,焊接必须符合规范要求。
(3)土钉杆体应沿土钉轴线方向每隔2.0米左右设置一个居中支架,居中支架采用φ6.5HPB235钢筋制做。
(4)土钉孔造好后应尽快放置土钉,土钉放入前应认真检查杆体质量。
4.1.3注浆
(1)根据本工程条件注浆采用水泥净浆,水泥采用P.C32.5级普通硅酸盐水泥,其强度不宜低于M10。
(2)注浆液水灰比为0.4-0.55。
(3)注浆应从孔底开始灌填,当孔口有浆液流出并加压稳定后,方可停止注浆。
4.1.4编扎钢筋网
(1)钢筋网采用φ6.5HPB235调直钢筋,双向间距均为250mm。
(2)根据作业面层分层、分段铺设钢筋网,钢筋网之间的连接可采用搭接,搭接长度不宜小于一个网格长度,或采用点焊,并随壁面随坡就势铺设。
(3)钢筋网铺设好后,应在其上面焊接加强筋,使土钉、钢筋网、加强筋连成一体。
4.1.5喷射混凝土
(1)喷射混凝土采用P.C32.5级复合水泥,砂子采用中砂,且砂的含水率宜控制在5%-7%,石子应用坚硬、耐久的碎石,其最大粒径一般不应大于10mm。
(2)喷射混凝土的面层强度C20,配合比一般采用水泥:
砂:
碎石重量比为1:
2:
2,水灰比为0.40-0.50。
4.2超前微型桩的施工
超前微型桩桩径,内置钢管直径48mm,壁厚不小于2.5mm。
钢管外填充碎石,粒径0.5~1.0cm,水泥采用P.C32.5复合水泥,水灰比0.8左右,孔底注浆反压。
自-2.0m处开始施工。
放桩位→成孔→置入钢管(底部为花管)→填放碎石→孔底压浆至孔口→封孔→再次压浆→完成一根微型桩施工。
(1)桩位:
必须保证桩位的准确性及基坑开挖后桩与底板间操作间距。
(2)确保成孔深度,成孔可采用洛阳铲或高压水枪,应使成孔深度略大于设计深度。
并使置入钢管在同一平面上。
(3)注浆以底部向上翻浆为宜,水灰比控制在0.5左右,二次注浆压力0.4Mpa,可适当增大。
(4)碎石采用0.5-1.0cm。
4.3预应力锚杆施工工艺
(1)预应力锚杆采用φ22HRB335钢筋,端部焊接丝杆。
锚杆自由段穿套管保护。
各锚杆在端部用水平钢梁连接。
(2)注浆前拉线校正锚杆丝头的标高,注浆时用套管对丝头加以保护,以保证上钢梁时不受破坏。
(3)注浆完成7天后,水泥浆体的强度达到设计强度的75%方可进行张拉,施加稍许预应力。
4.4基坑降水施工要点
4.4.1对降水引起沉降的控制措施
场地基坑降水往往会对周围环境造成影响,为减少和控制因降水引起的地基土沉降对周边建筑物的影响,一般对距离基坑较近的建筑物采取保护性措施,如对既有建筑物的基础进行加固、基坑周边设置止水帷幕、加固周边土体、基坑外部设置回灌井、控制降水速率等措施。
本工程,为减少降水对周围环境的影响,在降水实施过程中,保证降水在达到设计要求的同时,采用多井浅降,控制水位降深和降水速率,以减少因降水而引起的建筑物沉降。
4.4.2管井施工工艺
管井施工孔径为600mm,管径为350mm,井深地表下24m。
管井降水施工质量要求:
(1)定位:
井位偏差小于5cm。
(2)钻孔:
一径到底,不留沉渣,钻孔要求正、圆、直、倾斜度小于1%。
(3)下管:
井管居中,不偏不斜。
(4)填滤料:
井管外滤料规格应满足D50=(6-8)d50,要求选择均匀干净,磨圆度较好的硬质岩石,不宜采用棱角壮石渣料、风化料和其它粘质岩石。
充填应密实。
(5)水泵要求按要求安装好,排水系统安装紧密,使抽水工作顺利进行。
(6)抽水派专人负责,定时测量,严格控制出砂量不大于1/1万。
(7)备好数台潜水泵,井下抽水泵出现故障立即更换。
5基坑工程安全监测
5.1基坑监测的任务与目的
任务:
在基坑开挖、支护过程中,对基坑周边邻近建筑物、道路、基坑侧壁的水平位移进行跟踪监测。
目的:
通过对周边邻近建筑物、道路及基坑侧壁的水平位移进行观测,及时反映在基坑开挖、支护及降水过程中,邻近建筑物、道路及基坑侧壁所产生的水平位移,及时反映基坑变形的趋向和动态,为邻近建筑物、道路及基坑安全提供可靠的观测数据。
5.2基坑安全监控内容;
本基坑工程安全等级为一、二级,根据基坑周边环境条件,监控内容包括:
(1)支护结构水平位移观测;
(2)基坑周边的建筑物及地下管线沉降观测。
5.3仪器及监测方法和要求
根据《建筑变形测量规程》(JGJ/T8-97)中的有关规定,选择安全监测仪器及施测方法。
(1)基坑侧壁的水平位移采用精度不低于DJ2级经纬仪或者全站仪观测,按视准线法施测,。
(2)建筑物的沉降监测采用精度不低于DS1级水准仪观测,按测微法施测。
(3)每次测量应采用相同的测量线路和相同的测量方法,要求固定仪器和人员,尽量在基本相同的环境和条件下工作。
5.4允许变形控制
根据实际监测数据对基坑工程作出险情预报,是一个极其严肃的技术问题,必须根据工程的具体情况,综合考虑各种实际因素,在实测数据的基础上及时做出判断。
允许变形标准有两种指标,其一是变形容许值(累计变形),其二是变化速率。
这两种指标中任何一种达到警戒限值都应及时做出判断,形成决策。
5.4.1基坑边坡及地面变形监控
(1)基坑变形的监控值
根据《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002中第7.1.7条规定,基坑边坡及周边地面允许变形值应符合下表:
基坑变形的监控值表5.4.1
基坑类别
支护体顶位移
支护结构墙体最大位移
地面最大沉降
一级基坑
3cm
5cm
3cm
二级基坑
6cm
8cm
6cm
(2)水平位移速率控制
连续3日水平位移速率达到2mm/d;应预报警。
5.4.2邻近建筑物沉降控制
(1)根据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002中第5.3.4条规定,建筑物允许变形值应符合下表:
建筑物允许变形值表5.4.2
变形特征
中、低压缩性土
高压缩性土
砌体承重结构基础局部倾斜
0.002
0.003
(2)沉降速率控制
连续3日沉降速率达到1mm/d,或肉眼发现建筑物裂缝急剧