湖北体育公园游泳馆深基坑支护结构设计.docx

1、湖北体育公园游泳馆深基坑支护结构设计武钢职工体育公园游泳馆、体育馆、训练馆基坑支护设计武汉丰达地质工程有限公司二一二年四月武钢职工体育公园游泳馆、体育馆、训练馆基坑支护设计法人代表： 总工程师： 审 核 人： 设 计 人： 武汉丰达地质工程有限公司二一二年四月目 录.设计文字部分1、工程概况及周边环境图2、工程地质与水文地质条件3、基坑支护方案与设计原则4、支护结构设计5、基坑施工要点6、基坑监测及信息化施工7、应急抢险措施8、编制依据.设计计算书1、支护结构设计计算书2、降水井设计计算书.支护设计图1、基坑支护设计总说明2、周边环境图3、地质剖面展开图4、游泳馆基坑支护、观测点及降水井平面布

2、置图5、游泳馆基坑支护剖面图6、游泳馆节点详图7、体育馆基坑支护及降水井平面布置图8、体育馆观测点平面布置图9、体育馆基坑支护剖面图10、训练馆基坑支护设计图11、降水井结构图武钢职工体育公园游泳馆、体育馆、训练馆基坑支护设计1.工程概况及周边环境1.1工程概况拟建的武钢职工体育公园项目位于武汉市青山区友谊大道与仁和路交汇处，新建福星惠誉楼盘南面。主要由游泳馆、训练馆和体育馆三部分组成。游泳馆基坑周长约413m，面积10098 m2，开挖深度为4.26.50m不等，基坑支护采用水泥土重力式挡土墙，墙内插入HN450200型钢；体育馆基坑周长约387m，面积约9924 m2，开挖深度为5.0m，

3、基坑支护采用复合喷锚支护结构；训练馆基坑周长约247m，面积约3633m2，开挖深度为3.1m，基坑支护采用放坡开挖；1.2基坑周边环境拟建场地较为开阔，离居民区较远，周边无已建（构）筑物，无地下管网埋设，基坑开挖对周边环境影响较小。场地内有已规划的永久性道路路基，距离游泳馆基坑边相对较近。1.3 0.00 标高、绝对标高、自然地面起算标高相互关系对照本工程游泳馆设计0.00绝对高程为23.60m，自然地面标高23.20m，相当于设计标高-0.40m；体育馆及训练馆设计0.00绝对高程为24.10m，自然地面标高23.20m，相当于设计标高-0.90m；0.000 标高、绝对标高、自然地面起算

4、标高相互关系见下表：支护段自然地面绝对标高(m)自然地面相对标高(m)基坑底标高(m)开挖深度(m)体育馆AB支护段23.200-0.900-5.9005.0BC支护段23.200-0.900-5.9005.0CD支护段23.200-0.900-5.9005.0DA支护段23.200-0.900-5.9005.0训练馆23.200-0.900-4.0003.1游泳馆AB支护段23.200-0.400-4.6004.2BC支护段23.200-0.400-4.6004.2CD支护段23.200-0.400-6.9006.5DE支护段23.200-0.400-6.0005.6EF支护段23.200-

5、0.400-4.6004.2CD支护段23.200-0.400-4.6004.2综上所述，本基坑工程开挖深度为：1）体育馆基坑开挖计算深度5.0m；2）训练馆基坑开挖计算深度3.1m；3）游泳馆基坑开挖计算深度有4.2m、5.6m、6.5m。2.工程地质与水文地质条件2.1场地地形、地貌特征拟建场地位于武汉市青山区，属长江右岸级阶地地貌。地下伏基岩为该汉口新界复背斜核部岩层，岩层倾向北，倾角约6570。目前场地整平已完成，地形较为平坦，自热地面标高约23.20m。2.2工程地质条件根据勘测报告，拟建场地内普遍分布有人工填积（Qml）层、第四系全新统冲积（Q4al ）层，志留系岩层。现将与基坑工

6、程相关的土层由上至下叙述如下：1）人工填积（Qml）层（1）杂填土（地层代号1）：颜色较杂，上部夹混凝土地坪、碎石、砖块等，混少量粘性土，堆积时间少于1 年，呈湿的、松散状态。（2）素填土（地层代号2）：黄褐色，主要由粘性土填成，夹杂少量颗粒碎石等，堆积时间少于1 年，呈湿的、松散状态。2）第四系全新统冲积（Q4al ）层该层按岩性和状态不同，可分为如下六个亚层：（1）粘土（地层代号）：黄褐褐黄色，含氧化铁斑点，下部夹有灰色条纹，含少量灰白色螺壳，无摇振反应，稍有光滑，干强度中等，韧性中等。呈湿的、可塑状态。（2）粉质粘土（地层代号）：褐灰灰褐色，局部夹薄层粉土及粉砂，含少量有机质,呈饱和、软

7、塑状态。（3）粉质粘土与粉细砂互层（地层代号）：黄褐色褐灰色，粉质粘土局部夹薄层粉土及粉砂，含少量有机质,呈饱和、软塑状态。粉细砂主要成分石英、云母片，砂质不纯，呈饱和、稍密状态。（4）细砂（地层代号1）：青灰色，成分以石英、长石为主，含云母片，呈饱和、中密状态。（5）细砂（地层代号2）：青灰色，成分石英、长石为主，含云母片，呈饱和、密实状态，底部夹少量卵砾石。（6）粉质粘土（地层代号2a）：褐灰灰褐色，含氧化铁斑点，夹有灰色条纹，含少量灰白色螺壳，无摇振反应，稍有光滑，干强度中等，韧性中等。呈湿的、软塑状态，该层以透镜体形式分布于场地中密实细砂（地层代号2）层中，本次勘探仅少数钻孔揭露该层。

8、3）志留系（S）岩层（1）粉砂岩（地层代号1）：青灰色,主要矿物成分为石英、长石。细粒结构，层状构造，钙质胶结，岩芯呈碎块状。锤击易碎，属软岩。（2）粉砂岩（地层代号2）：青灰色,主要矿物成分为石英、长石。细粒结构，层状构造，钙质胶结，岩芯呈短中长柱状，锤击难以击碎，属较硬岩。2.3地下水场地内的地下水有上部滞水和承压水，上部滞水主要赋存于人工填土层中，大气降水的渗入为其主要补给来源，水位埋深1.20m4.60m，水位标高在17.10m31.99m。承压水赋存于下部粉质粘土与粉细砂互层、细砂层中，据48#孔水位观测，其水位埋深6.60m，相当于标高16.13m。其水位变化幅度为3m 左右；根据

9、勘察报告，场地环境类型为类，地下水对混凝土结构和钢筋混凝土结构中的钢筋具有微腐蚀性。3.基坑支护方案与设计原则3.1基坑特点（1）本工程基坑开挖深度不大，基坑平面较为规则；（2）基坑场地周边较为开阔，周边无建构筑物及地下管线等，距离居民区较远，基坑施工对周边环境影响小；（3）本工程地质条件较差，开挖深度范围内局部有软土；（4）基坑预计在丰水期开挖，地下水位较高，基坑开挖可能会产生突涌，需要采取降水措施。3.2基坑安全等级根据基坑工程技术规程DB42/159-2004第3.2条，本基坑工程侧壁重要性等级为二级。3.3支护结构形式选择根据本基坑工程的特点、场地地质条件、周边环境条件，并综合考虑基坑

10、的安全、经济、工期、环保等多方面因素，本工程的基坑支护方案选择为：1）体育馆、训练馆基坑开挖深度不大，距离场内规划道路较远，基坑采用复合喷锚支护结构，分级放坡开挖。2）游泳馆距离场内规划道路较近，为了不破坏现有道路基础，且局部开挖深度较大，基坑采用型钢+水泥土挡墙支护结构，型钢为HN450200H型钢；4.支护结构设计4.1基坑设计土层参数取值见下表根据勘测报告，本基坑支护方案设计土层参数取值如下：4.2基坑支护设计主要参数（1）地面超载：q15Kpa，坑边堆土按18KN/m3考虑；（2）基坑侧壁重要性等级：二级；（3）土压力计算模式：朗肯土压力理论；（4）本设计计算采用天汉V2005.1进行

11、计算，计算成果见天汉计算书。4.3基坑设计使用条件（1）坡肩堆载，严格按设计值控制。（2）基坑自开挖至回填，其有效运行期为120天。4.4主要材料及技术指标（1）HPB300级钢筋（），fy210N/mm2；HRB335级钢筋（），fy300N/mm2；型钢材质为Q235B。（2）焊条采用E43型；（3）水泥采用普通硅酸盐水泥（PO），标号42.5MPa（4）放坡坡面采用的挂网喷射C20细石混凝土，其设计配合比为水泥：砂：石=1：2：1.5。（5）基坑支护所有材料均应有出厂合格证，并按有关规定进行检验。4.5基坑支护结构及降水设计4.5.1基坑支护结构设计1）体育馆基坑支护设计体育馆基坑采用复

12、合喷锚支护结构，分两级放坡开挖，坡比1:1，坡面采用土钉挂网喷射C20混凝土护面，挂网采用6.5200200钢筋网，土钉采用14钢筋，长度1.0m，间距1.2m，梅花型布设。平台处采用两排500400深层搅拌桩进行加固，深层搅拌桩桩顶标高-2.9m，有效桩长68m。2）训练馆基坑支护设计训练馆基坑采用喷锚支护结构，一级放坡开挖，坡比1:1.5，坡面采用土钉挂网喷射C20混凝土护面，挂网采用6.5200200钢筋网，土钉采用14钢筋，长度1.0m，间距1.2m，梅花型布设。3）游泳馆基坑支护设计游泳馆基坑采用型钢+水泥土挡墙支护结构，型钢为HN450200H型钢，挡土墙顶加设100厚C20混凝土

13、压顶盖板。挡土墙墙厚2.1m5.3m不等，墙内插入H型钢的有效长度为11.5m，墙顶放坡采用土钉挂网喷射C20混凝土护面，挂网采用6.5200200钢筋网，土钉采用14钢筋，长度1.0m，间距1.2m，梅花型布设。4.5.2基坑降水设计根据地质报告，游泳馆、体育馆基坑如在长江汛期进行基坑开挖，预计承压水将比勘察阶段水位上升3m，水面标高为19.13m，选最不利的69#孔地层结构为例，基坑底面标高按18.00m考虑，则：gH =（18.10.30）+（17.91.40）=29.89（kPa） wh =10.03.83=38.30（kPa）坑底突涌抗力分项系数tg =H/wh =29.89/38.

14、30=0.781.2，故坑底如在长江汛期进行基坑开挖，开挖标高达18.00m 时，坑底会发生突涌现象。根据武汉市区对基坑降水经验，本工程基坑降水采用深井降水，按减压降水考虑，经计算，该场区共布设降水井9口，其中游泳馆基坑内布设6口，体育馆基坑内布设3口，井深30m，暂不抽水的降水井兼作观测井。井位的实际布置情况及井的结构详见“降水井平面布置图”和“降水井结构示意图”。建议正式施工前进行现场单井及群井抽水试验，以检验降水效果，复核设计参数，并据此对设计方案中降水井井深、井距以及井的结构作优化调整。4.5.2.2降水井的深度及降水井结构结合场区实际地质条件，降水井采用非完整井，井深30mm，降水井

15、及观测井的结构为：（1）降水井地面以下015m为实管，15m30m为滤水管，实管和滤管均为外径250mm钢卷管，实管侧壁密封无孔隙，滤管侧壁钻孔，孔径18mm，孔距5cm，滤管外包缠12目钢丝网一层，60目尼龙网三层。（2）井管与孔壁之间014m围填风干粘土球，14m30m围填滤料。粘土球直径为2040mm，反滤料为直径23mm的绿豆砂。 （3）单井抽水含砂量不超过1/100000。（4）洗井充分，水位反映灵敏。5.基坑施工要点5.1深层搅拌桩桩施工工艺基坑支护施工顺序为：测量放线深层搅拌桩施工降水井施工建立基坑开挖环境监测系统分层开挖土方分段挂网喷射砼施工基坑土方分层开挖到底承台底板施工。5

16、.2深层搅拌桩施工控制要点深层搅拌桩施工应重点应控制好桩的完整性和均匀性，并控制好桩位和垂直度，以保证桩体的闭合。为保证其龄期，深层搅拌桩应于基坑开挖前施工完毕，并应达到28龄期。（1）深层搅拌桩轴线及标准确定：桩轴线根据施工图步放施工区域边界线、轴线及桩位。采用经纬仪和水准仪测量，以木桩标定。（2）桩机对位：保持桩机周正、平衡，钻头中心对准桩位中心，确保桩位准确及桩身垂直度。单桩中心偏差小于50mm，垂直偏差不超过1.5%。（3）上料：加水泥量按工作量表控制，上料前必须按单桩所需加水泥量一次称重，水泥中不能有硬结碎块及其它杂质。（4）加固料采用42.5普通硅酸盐水泥，每米用水泥量50kg。（

17、5）施工中应严格控制其钻进速度和提升速度，钻进转速27.0r/min80.6r/min，钻进速度0.8m/min1.0m/min；提升喷浆速度0.6m/min0.8m/min。现场根据首桩实验情况，确定钻进速度及钻具提升速度。（6）搅拌桩施工的全过程应严格控制喷浆量、旋喷速度、提升速度、桩长、施工时间、施工记录。（7）粉喷桩施工28天达到相应龄期后方可进行基坑土方开挖。5.3挂网喷射砼施工（1）桩顶放坡必须按设计要求进行，坡面预留20cm厚土方由人工修平。（2）喷射砼为C20细石砼，砼面层厚60mm。喷射砼配合比为水泥：砂：石=1：2：1.5。喷射砼内掺速凝剂，喷射砼所用水泥为42.5普通硅酸

18、盐水泥，喷射砼内粗骨料最大粒径不宜超过15mm。（3）挂网采用6.5200200钢筋网，土钉采用14钢筋，间距12001200mm，长度1.0m，呈梅花型布置。（4）喷射作业时应分段分片进行，同一段内应自下而上进行喷射，射流应垂直喷面，射距在1.0m左右，喷成后的面层要喷水养护。5.4地面排水及桩定护坡放坡开挖前应先做好排水沟等排水设施，放坡坡比不得大于设计要求，坡面修平后应立即进行挂网喷射混凝土护面，应尽量减少暴露时间。5.5土方开挖要求（1）基坑开挖施工应遵循“信息法”施工，勤监测、勤巡视，及时反馈信息，根据变化的情况指导施工。（2）土方开挖原则：先撑后挖、分层分段开挖、对称开挖、严禁超挖

19、。（3）土方开挖必须编制施工组织设计，并经监理、基坑设计单位审核认可。放线定位要准，坡顶线与坡底线误差小于50mm。（4）土方开挖接近边坡时，留1520cm土由人工清土。（5）严禁坡顶堆土，坑边堆放物超载不得大于设计要求。（6）基坑开挖过程中，土方应随挖随运，不得随意堆置于基坑周边。施工用材必须堆置于坑边的应均匀堆放，不得超过规定的堆载值。（7）基坑开挖期间，基坑内的少量渗水，可采用明沟加集水坑的办法用潜水泵明排至坑外。（8）开挖后的基坑应尽量减少暴露时间，及时清边检底，尽快进行垫层施工。基坑开挖应尽量避开雨季和汛期。6.基坑监测及信息化施工本基坑支护工程开挖较深，为确保施工顺利进行，便于施工

20、过程中采取有效可行的应急措施，实现信息化施工，对本基坑工程进行监测。6.1监测设备水准仪、经纬仪、钢尺等。6.2监测内容（1）坡顶的水平位移及沉降；（2）基坑周边道路的沉降、位移及裂缝等。6.3监测点的布置水平位移、沉降观测点的布置：沿基坑周边布置，间距不应大于20m，在关键部位宜加密测点。6.4监测方法（1）水平位移的测量用经纬仪进行观测，在基坑边线的延长线两端稳固的建（构）筑物上设观测点和基准点，并在观测点位置旋转一定角度的方向上设置校正点，然后监测基坑边线上观测点的水平位移。（2）沉降观测按常规方法用水准仪对各观测点进行沉降观测。6.5监测时间间隔（1）基坑监测从基坑土方开挖时开始进行，

21、到基坑回填完为止。（2）各监测项目在基坑开挖前应测定初始数据，且不宜少于2次。（3）各监测项目在基坑开挖初期观测时间间隔不宜超过5天，开挖中期不宜超过2天，开挖后期每天观测。当测试数据接近监控报警值时或防汛期间、暴雨期间应加强观测次数。当出现事故征兆时应连续监测，并及时向有关部门报告监测结果。6.6险情预报基坑监测过程中及时向有关部门汇报各项监测数据及初步分析结果，在监测数据发生急剧变化时，将会同甲方及有关部门综合分析，预测各因素的发展趋势，共同制定合理的解决办法，从而做到信息化施工，确保施工安全。当监测数据发生以下情况时，应进行预警。（1）支护结构水平位移速率连续几天急剧增长，达到或超过3m

22、m/d。（2）坡顶水平位移累计值超过规范要求，位移值超过50mm。（3）肉眼可直接观察到的各种危险现象，基坑周边地面裂缝在扩大、严重的基坑管涌现象等。7.应急抢险措施深基坑工程稳定性（包括边坡稳定和渗透稳定）破坏的后果往往是突发性的、灾难性的，补救困难，应本着“预防为主”的精神在方案选择和设计阶段严格把关，保证有必要的稳定安全储备。各项设计必须满足对坑周、坑底土体控制其承载力和正常使用两种极限状态的要求，实施阶段则必须严格按图施工，确保质量。本工程深基坑支护施工采用信息化施工法，根据要求进行不同内容的监测。基坑土方开挖符合分层、分段、对称、平衡、适时的原则，处理好支护、排水、开挖三者之间的配合

23、关系。应做好整个地下工程的计划安排，充分考虑基坑开挖后的时空效应（稳定程度降低，环境影响增大），尽量缩短工期，减少暴露时间，及早回填。深基坑工程宜避开雨季和汛期开挖施工。土方开挖过程中，严格控制分层开挖高度，每层开挖深度宜为2m，若边坡在土方开挖过程中变形超过设计允许要求，甚至坡顶已出现肉眼可见的裂缝等失稳征兆，立即停止基坑开挖，采用坑底回填及坡顶挖土卸荷等措施，保证基坑及周边建（构）筑物的安全。土方开挖以至整个基坑施工期间，每天要排专人在现场目测，发现异常情况，立即向相关单位汇报，以便采取措施加以控制。8.编制依据（1）业主提供的岩土工程详细勘察报告（2）业主提供的部分地下室设计图纸（3）国家地方现行有关规范、规程及技术标准，具体有：工程测量规范 GB50026-2007建筑基坑支护技术规范 JGJ120-99 深基坑工程技术规定 DB42/159-2004建筑基坑工程技术规范 YB50086-97钢筋焊接及验收规程 JGJ18-2003混凝土结构工程施工及验收规范 GB50204-2002建筑地基基础工程施工质量验收规范 GB50202-2002武汉市深基坑工程设计文件编制规定 WBJ-1-2001