基坑支护工程设计说明.docx
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基坑支护工程设计说明
荥经县烈太乡灾后棚户区改造建设项目
基坑支护、降水工程方案
目录
1、工程概况1
1.1工程位置、性质及规模1
2、场地的工程地质概况1
2.1地形地貌1
2.2地层结构1
2.3地下水2
3、设计依据3
4、地下水控制方案3
4.1管井降水方案3
4.2降水井结构3
4.3降水对周围建筑物影响分析4
4.4抽水设备和排水系统4
4.5降水工程监测与维护要求4
5、基坑支护方案4
5.1设计要求和原则4
5.2支护方案简述5
6、分项工程说明5
6.1网喷支护5
6.2地表封闭及排水处理5
7、施工技术要求5
8、检测与验收要求5
9、基坑施工监测6
10、信息化施工和应急预案6
11、其他说明6
附件:
1、基坑支护平面布置图
2、支护结构详图
1、工程概况
1.1工程位置、性质及规模
拟建的“荥经县烈太乡灾后棚户区改造建设项目”工程,位于四川省雅安市荥经县烈太大道西北侧,烈太大道与东升路交汇处。
该工程规划净用地面积约38943.2㎡,规划总建筑面积约159759.67㎡,场区地面设计标高在779.40~781.80m左右。
该项目由8栋(1~8#楼)16~18F的高层建筑组成,该工程由四川中瀚建筑设计院有限公司设计,勘察工作由四川省蜀通岩土工程公司负责。
基坑周边环境条件:
本次设计时业主方尚未提供准确的基坑周边环境条件,按照周边环境简单,无大面积、大重度临载,基坑影响范围内无重要既有建筑物、地下管线、管网设计。
本基坑为临时性基坑,基坑总周长约716m,面积约287567m2,设计时采用标高及开挖深度均根据总平图及地下室平面图确定,本工程±0.00标高为781.90m,场平后基坑开挖深度为3.0~6.0m,基坑安全等级为二级,重要性系数取1.0。
2、场地的工程地质概况
2.1地形地貌
拟建场地位于四川省雅安市荥经县烈太大道西北侧,烈太大道与东升路交汇处,东距荥河约400m左右。
场地现为空地,视野较开阔,高差较大,其总体呈西北高,东南低的走势。
勘探钻孔(孔口)地面高程介于774.05~789.61m之间,相对高差15.56m。
场地所处地貌类型为山区河谷侵蚀斜坡地貌,地貌单元属青衣江水系荥河左岸一级阶地,地貌单一。
2.2地层结构
根据钻探揭示,场地地层主要由第四系人工堆积(Q4ml)层杂填土、素填土、第四系全新统冲积(Q4al)层的粉质粘土及第四系全新统冲洪积(Q4al+pl)层的中砂、卵石及下伏的白垩系下统灌口组(K2g)泥质粉砂岩等构成,现自上而下分述如下:
2.4.1.杂填土(Q4ml):
灰黑色,松散,湿,主要由新近平整场地的卵石碎块、粘性土、房屋折迁砼块、砖块等建筑垃圾组成,该层场地内部分地段分布,层厚0.40~3.00m。
2.4.2.素填土(Q4ml):
灰黄色~灰褐色,松散,湿,主要由粘性土、粉土为主,夹少量卵砾石和植物根须,该层于整个场地较为广泛的分布,部分地段缺失,其层厚0.40~2.90m。
2.4.3.粉质粘土(Q4al):
灰黄色、黄褐色,可塑,其成份以粘粒和粉粒为主,可见褐色的铁锰质氧化物浸染。
该土层摇振反应无,稍有光泽,干强度中等,韧性中等,在场地内分布较连续、广泛,局部地段缺失,层厚1.10~7.00m。
2.4.4.中砂(Q4al+pl):
青灰色,饱和,松散,矿物成分以石英、长石为主,夹少量云母片及卵石,分布在卵石层顶面或以透镜体或夹层形式分布于卵石层中,层厚0.60~0.80m。
2.4.5.卵石(Q4al+pl):
褐黄、青灰色,松散~密实,湿~饱和。
主要以花岗岩、闪长岩、砂岩等组成,呈亚圆形,微~中等风化,分选性和磨圆度一般。
骨架颗粒粒径一般3~15cm,大者可达30cm以上,卵石含量约50%~75%。
充填物以粗中砂及砾石为主。
根据《岩土工程勘察规范》(GB50021—20012009年版)及N120超重型动力触探测试结果,依其密实度将卵石层划分为四个亚层:
(1)松散卵石:
多呈透镜体分布于卵石层上部及中部,充填物以中细砂为主(局部夹中砂透镜体),卵石含量小于55%,排列十分混乱,绝大多数不接触,N120锤击数1~3击/10cm。
(2)稍密卵石:
主要分布于卵石层上部及中部,下部呈透镜状产出,卵石含量55~60%,大部分不接触,N120锤击数3~6击/10cm。
(3)中密卵石:
主要分布于卵石层中部及下部,卵石含量60~70%,呈交错排列,连续接触,N120锤击数6~11击/10cm。
(4)密实卵石:
主要分布卵石层中下部,卵石含量大于70%,呈交错排列,连续接触,N120锤击数>11击/10cm。
2.4.6.泥质粉砂岩(K2g):
砖红色、紫红色,主要由石英、云母和粘土矿物组成,粉砂结构,中~薄层构造,岩芯上部破碎、中下部呈短柱状,呈现微层理,根据其风化程度可将其划分为强风化和中风化层:
(1)强风化泥质粉砂岩:
岩体结构已大部分破坏,裂隙十分发育,构造层理不清晰。
岩体被节理、裂隙分割成碎块状,岩芯呈饼状、短柱状。
从岩芯中可见沿裂隙面、节理面附近已风化成土状。
岩质极软,分布连续,钻探揭露厚度0.30~0.70m。
(2)中风化泥质粉砂岩:
岩体结构相对完整,裂隙发育程度一般。
局部孔段夹薄层强风化层。
中风化泥质粉砂岩质较软,岩芯较完整,岩芯呈柱状,部分为碎块状,易折断,失水后易开裂,节长6-18cm,根据已有地质资料和本次钻探采芯率来看,岩石质量指标RQD值在25~50%间,属差的。
根据本次勘察所采岩样室内岩石试验结果,中风化泥质粉砂岩为极软岩,划分岩体质量基本等级为Ⅴ级。
该层产状较平缓,倾角在3~5度间,本次勘察未揭穿该层,最大揭露厚度10.90m。
以上详见岩土工程勘察报告。
地基土物理力学性质指标建议值表
指标
土名
重度
γ
(kN/m3)
承载力
特征值
fak
(kPa)
压缩
模量Es
(MPa)
变形
模量
Eo
(MPa)
抗剪强度指标
静止侧
压力
系数ξ
泊
松
比
µ
天然极限抗压强度标准值frc(MPa)
饱和抗压强度标准值frc(MPa)
内聚力标准值Ck(kPa)
内摩擦角标准值
φk(º)
杂填土
17.0
60
0.38
素填土
17.5
80
2.5
15.0
15.0
0.28
0.38
粉质粘土
19.9
140
5.5
28.7
17.3
0.35
0.38
中砂
19.0
110
10.8
8.0
20.0
0.30
0.33
松散卵石
20.0
160
13.9
11.0
25.0
0.28
0.30
稍密卵石
21.0
300
25.6
21.0
30.0
0.25
0.28
中密卵石
22.0
450
39.0
30.0
35.0
0.20
0.26
密实卵石
23.0
750
54.1
40.0
40.0
0.18
0.29
强风化
泥质粉砂岩
22.5
260
27.5
15.0
50.0
35.0
0.23
中风化
泥质粉砂岩
23.9
500
180.0
38.0
0.23
5.38
2.3地下水
该场地地下水类型主要为赋存于第四系砂卵石层中的孔隙潜水。
孔隙潜水沿砂卵石层孔隙面流动,受大气降水、灌溉用水下渗补给。
同时由于场区地势较高,左右高差也相对较大,孔隙水顺坡形向地势低洼的荥河排泄,排泄条件较好,总体来看水量较小。
地下水位:
勘察期间为丰水期末期,由于场区呈西北高,东南低的走势,相对高差较大,测得静止水位埋深在地面下3.40~8.20m,对应水位高程769.02~779.55m之间。
根据区域水文地质资料,场地地下水位丰、枯水期年变幅为1.00~2.50m。
经调查,根据勘察期实测最高稳定水位并结合场地地形地貌,在地下水补偿、排泄条件等,同时考虑场区整平后的路面设计标高779.40~781.80m左右,综合确定抗浮设计水位标高按780.50m考虑,基坑开挖之前应进一步核实地下水稳定水位,可在勘探钻孔内进行复核,为基坑降水的设计和施工提供可靠依据。
地下水渗透性:
结合区域水文地质资料和已有成功的降水设计与施工经验分析,砂卵石层富水性和透水性均较好,属强透水层。
上部的人工填土、粉质粘土层属弱透水层。
根据有关雅安地区砂卵石抽水试验资料,该场地卵石层地下水渗透系数可采用K=30m/d,场地环境为Ⅱ类。
另外场地下伏基岩为白垩系下统灌口组砖红色泥质粉砂岩,在基岩风化带裂隙中存在少量基岩裂隙水,其透水性、富水性差,水量贫乏。
根据雅安地区水文资料,基岩层渗透系数K一般为0.027~2.01m/d,平均为0.44m/d,与上部卵石含水层相比,属于极弱透水层或不透水的隔水层,可视为相对隔水底板,但对人工挖孔灌注桩施工有一定影响。
3、设计依据
(1)建设单位提供的建筑总平面图
(2)《锚杆喷射砼支护技术规范》(GB50086-2001)
(3)《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002)
(4)《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)
(5)《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)
(6)《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012)
(7)《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)
(8)《建筑变形测量规范》(JGJ8-2007)
(9)《钢筋焊接及验收规程》(JGJ18-2003)
(10)《成都地区基坑工程安全技术规范》(DB51T5072-2011)
(11)《建筑基坑工程监测技术规范》(GB50497-2009)
(12)《建筑与市政降水工程技术规范》(JGJ/T111-98)
(13)《成都地区建筑地基基础设计规范》(DB51/T5026-2001)
(14)《理正深基坑支护结构设计软件7.0》
(15)本工程岩土工程勘察报告(四川省蜀通岩土工程公司)
4、地下水控制方案
4.1管井降水方案
本工程基础采用人工挖孔桩基础,桩基持力层为中风化基岩,地下水降低至基底以下不小于0.5m且满足人工挖孔桩施工需要,设计地下水位降低至人工挖孔桩孔底,因降水漏斗效应,基岩面地下水无法完全排干,采用管井降水方案+人工挖孔桩内明抽地下水控制方案。
降水方案:
地下水采用管井降水方案。
在基坑周边布置降水井,降水井间距间距约20.0m,降水井深度20.0m且进入基岩不小于5m,共布置降水井34口。
4.2降水井结构
降水井采用内径为300mm的钢筋混凝土井管。
设计过滤器为填砾过滤器,填砾规格3~10毫米砾石,填砾厚度大于100mm;砾石填至距地面1.50m时,用粘土封孔。
井管结构设计如下:
20.0m深降水井,上部3根井壁管,下部5根缠丝间距3mm过滤管,下部1根沉砂管(注:
每根井管长度均为2.5米)。
成井时要求井孔应圆整垂直,井管焊接牢固,安装垂直。
洗井采用活塞和空压机联合洗井,确保洗井质量,达到正常抽水时含砂率小于0.5‰。
4.3降水对周围建筑物影响分析
目前场地地下水位在地面下3.40~8.20m,位于砂层及砂卵石层中。
地下水位下降会引起地基土自重应力增加,使建筑物产生附加沉降,但这种变形应具备的条件是基底下有较厚的常处于地下水位以下的可压缩性土,但本场地粉质粘土一般在地下水位以上。
降水期间所引起的沉降将主要发生在砂层及卵石层中。
但由于本工程抽水时间很短,加之卵石层结构紧密,只要控制好降水井出水含砂量,尽量减少降水时间,降水所引起的沉降将不会影响相临建构筑物安全。
4.4抽水设备和排水系统
(1)根据设计单井流量和设计降深,抽水设备采用Qs4.5-7.5KW型潜水泵,额定流量为25m3/h,扬程不小于30.00m。
(2)排水系统
基坑开挖后现场十分狭窄,不具备设置明沟排放抽取的地下水的条件,加之基坑坡顶附近有一定变形,明沟容易开裂渗漏,影响基坑的稳定性,因此,降水井至沉淀池之间采用铺设排水钢管形成主排水管,降水井排水管接入主管,排入沉淀池中。
沉淀池的设置根据现场市政管网分布情况布置,一般每80-100m设置一个。
沉淀池采用红砖砌筑,内外面1:
2水泥砂浆抹面。
沉淀池长约3.5m,宽约2.0m,深度1.2-1.4m,沿长度方向分隔成两个沉淀池,抽出来的水经三级沉淀后排入城市雨水管中。
排水系统由基坑施工单位根据现场实际情况自行布置,应保证排水顺畅,不对基坑和周边环境造成不利影响。
4.5降水工程监测与维护要求
(1)抽水前应统一测一次各井静止水位;
(2)抽水开始后,在水位未达到设计降水深度以前,每天观测三次水位;
(3)水位达到设计降水深度后,可每天观测一次水位并做水位记录,第周不少于两次;水位观测允许误差为±5cm。
(4)绘制水位降深值S与时间t过程曲线图分析水位水量下降趋势,预测设计降水深度要求所需时间。
(5)根据水位、水量观测记录,查明降水过程中的不正常状况及其产生的原因,及时提出调整补充措施,取保达到降水深度。
(6)抽水设备定期保养,降水期间不得随意停抽。
(7)注意保护井口,防止杂物掉入井内,经常检查排水沟,防止渗漏。
(8)更换水泵时,测量井深,掌握水泵安装的合理深度,防止埋泵。
(9)现场应准备备用一台150kw~250kw柴油发电机,当发生停电时,及时切换电源,保持正常降水。
5、基坑支护方案
5.1设计要求和原则
(1)设计方案必须保证支护结构的安全,控制支护结构变形,保证基坑周边建筑物、地下管线和市政设施的安全。
(2)支护结构经济合理、符合国家相关规范和法规。
(3)根据基坑深度和周边环境情况确定本基坑安全等级为二级,重要性系数取1.0。
(4)基坑周边荷载:
按均布荷载10KPa考虑。
(5)设计参数:
采用详勘报告建议值。
(6)基坑使用年限:
12个月—自基坑工程整体开挖至基坑底起算(按正常施工进度)。
5.2支护方案简述
本项目用地红线距离开挖边线有一定距离,具有放坡开挖的条件,支护方式采用放坡+喷锚方案:
AB段:
基坑开挖深度3.0m,采用喷锚支护,放坡比1:
0.6,采用2排锚杆。
BC段:
基坑开挖深度6.0m,采用喷锚支护,放坡比1:
0.6,采用4排锚杆。
CD段:
基坑开挖深度6.0m,采用喷锚支护,放坡比1:
1,采用4排锚杆。
AD段:
基坑开挖深度3.0m,采用喷锚支护,放坡比1:
1,采用2排锚杆。
6、分项工程说明
在喷锚前先将坡壁封闭素喷处理
砼强度C20喷射砼厚度:
50mm
6.1喷锚支护
1、AB段桩顶喷锚支护:
锚杆排数:
N=2排
锚杆列距:
Sx=1.30m锚杆行距:
Sy=1.30m
锚杆长度:
L=4m、3m(自上而下排列)
2、BC段桩顶喷锚支护:
锚杆排数:
N=4排
锚杆列距:
Sx=1.30m锚杆行距:
Sy=1.30m
锚杆长度:
L=8m、6m、5m、4m(自上而下排列)
3、CD段桩顶喷锚支护:
锚杆排数:
N=4排
锚杆列距:
Sx=1.30m锚杆行距:
Sy=1.30m
锚杆长度:
L=8m、6m、5m、4m(自上而下排列)
4、AD段桩顶喷锚支护:
锚杆排数:
N=2排
锚杆列距:
Sx=1.30m锚杆行距:
Sy=1.30m
锚杆长度:
L=4m、3m(自上而下排列)
5、其他参数:
锚杆钢材:
φ48、δ3.5,
锚杆泄浆孔:
钻φ3~φ6间距20㎝左右(呈梅花形),在锚杆入土端头通长设置
锚杆倒刺:
用φ10螺纹钢间隔护焊于泄浆孔处(呈梅花形),扩孔后形成60mm孔径
锚杆倾角:
a=15°
钢筋网布置:
φ8@150×150
加强筋:
φ16@1300
锚杆与喷射砼面板连接处用φ16螺纹钢焊接加强
砼强度C20灌浆水灰比:
0.45~0.5
灌浆压力:
0.5~1.0Mpa喷射砼厚度:
80mm
在基坑顶面设置1.5m宽混凝土护顶,护顶后设置截水沟并用细石砼进行路面硬化。
以上设计参数详见基坑支护详图。
6、喷锚支护施工注意事项:
1)喷锚支护施工与土方开挖同步进行,在此过程中,建设单位应协调好土方开挖与基坑支护的协调性、统一性;严禁不按放坡量施工,或出现大面积开挖面未支护的现象。
2)土方开挖应根据支护要求分层开挖,坑壁采用人工修坡,严禁在坡底掏挖或形成倒坡,保证放坡量。
3)考虑上部土体渗漏对护壁土的浸蚀,在基坑四周竖向护壁中设置排水孔,排水孔间距Φ30@2.6m×2.6m,在施工过程中,出现渗水应立即增加排水孔。
4)施工前应检查清楚地下管线,确保锚杆从地下管线下部穿过。
6.2地表封闭及排水处理
坑顶1~2米范围内土体应采用C20素混凝土硬化,硬化厚度80mm,宜设成斜坡,沿坑顶1.0m外设置300mm×300mm截水沟,应根据地形设置相应的集水坑或将集水引出施工场地,截水沟和集水坑均应进行防渗漏处理,严禁地表水浸润和渗入基坑,以免影响基坑侧壁安全:
坑底距坑底边线500-800mm设置300mm×300mm排水沟,每40米宜设置一个集水坑,沟底纵坡0.3%,须根据集水情况及时将水抽排坑外,排水沟和集水坑均需进行防渗处理,坑底排水沟和集水坑严禁超挖或深挖,以免影响基坑侧壁稳定。
6.3网喷支护
钢筋网布置:
φ8@200×200
砼强度C20灌浆水灰比:
0.45~0.5
灌浆压力:
0.5~1.0Mpa喷射砼厚度:
80mm
在基坑顶面设置1.5m宽混凝土护顶,护顶后设置截水沟并用细石砼进行路面硬化。
以上设计参数详见基坑支护详图。
施工注意事项:
1)支护施工与土方开挖同步进行,在此过程中,建设单位应协调好土方开挖与基坑支护的协调性、统一性;严禁不按放坡量施工,或出现大面积开挖面未支护的现象。
2)土方开挖应根据支护要求分层开挖,坑壁采用人工修坡,严禁在坡底掏挖或形成倒坡,保证放坡量。
3)考虑上部土体渗漏对护壁土的浸蚀,在基坑四周竖向护壁中设置排水孔,排水孔间距Φ30@3m×3m,在施工过程中,出现渗水应立即增加排水孔。
6.4地表封闭及排水处理
坑顶1~2米范围内土体应采用C20素混凝土硬化,硬化厚度80mm,宜设成斜坡,沿坑顶1.0m外设置300mm×300mm截水沟,应根据地形设置相应的集水坑或将集水引出施工场地,截水沟和集水坑均应进行防渗漏处理,严禁地表水浸润和渗入基坑,以免影响基坑侧壁安全:
坑底距坑底边线500-800mm设置300mm×300mm排水沟,每40米宜设置一个集水坑,沟底纵坡0.3%,须根据集水情况及时将水抽排坑外,排水沟和集水坑均需进行防渗处理,坑底排水沟和集水坑严禁超挖或深挖,以免影响基坑侧壁稳定。
7、施工技术要求
1、施工前相关单位应仔细核对基坑支护设计与建筑设计图纸,确保图纸之间不存在矛盾时方可正式放线施工。
若发现图纸之间存在矛盾,应及时通知设计人员并经核实无误后方可继续施工。
2、土石方开挖不得碰撞基坑支护结构。
3、土石方开挖应严格执行分层开挖的原则。
远离基坑边3倍基坑深度范围以外,对支护结构受力不产生影响的区域可继续开挖下一层土石方。
8、检测与验收要求
1、检测与验收适用标准:
《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120),《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB50202)。
2、施工所用的水泥、钢筋、钢绞线、砂、石等原材料应按照规范要求分批次送具备资格的实验室进行检测,合格后方可使用。
3、混凝土、砂浆(纯水泥浆)应按规范要求的数量、批次制作试块,至养护龄期时送具备资格的实验室进行检测。
9、基坑施工监测
1、监测项目:
基坑变形监测、周边建筑沉降监测。
2、变形监测:
变形监测包括支护结构水平位移监测,地面沉降监测,并每周上报一份至监理部;临近建筑物沉降监测,变形监测须符合现行《建筑基坑工程监测技术规范》和《建筑物沉降监测规程》要求。
3、监测频率:
严格依据《建筑基坑工程监测技术规范》中相关规定执行。
遇以下情况,应提高监测频率:
1)监测数据达到报警值;
2)监测数据变化较大或者速率加快;
3)存在勘察未发现的不良地质;
4)基坑及周边大量积水、长时间连续降雨、市政管道出现泄露;
5)基坑附近地面荷载突然增大或超过设计限值;
6)支护结构出现开裂;
7)周边地面突发较大沉降或出现严重开裂。
8)场地地质条件复杂,土质较差,类似工程经验较少,应加强监测。
4、监测资料必须当天整理,提交项目技术负责人及相关人员。
5、基坑监测报警值:
水平位移为0.8%H与50mm的小值,综合取40mm,变形速率警戒值5mm/d,竖向位移为40mm,变形速率警戒值5mm/d。
支护结构应力警戒值:
相应工况应力设计值的80%,任何情况下均不得超过结构、材料的设计承载能力。
6、变形监测应由业主委托具有相关资质的第三方进行。
10、信息化施工和应急预案
1、本工程必须按信息化施工要求工作,施工过程中记录施工信息,按照设计要求对基坑变形和支护结构应力进行监测,及时将相关信息汇总,出现异常情况时立即将相关信息提交设计、施工技术负责人、监理及业主。
必要时对设计进行调整。
2、出现异常情况,立即停止施工,并对基坑出现异常区域进行回填反压,再对基坑进行加固处理,加固处理完成后可继续施工;在条件允许的前提下,将坡顶一定范围内的土体挖出减少顶荷载,也是非常有效的抢险方案之一。
3、当坡顶由于支护结构位移而产生裂缝时,应及时采用水泥砂浆裂缝封堵,以免由于雨水融入,土体软化,坡面水压力增大等导致支护结构位移进一步加大。
4、因本项目基坑土体较差,应加强监测工作;若监测中发现位移过大,应立即停止施工,并采取回填反压措施,并分析原因,必须要时修改设计文件,对坑底土体进行加固处理。
11、其他说明
(1)除注明外,图中尺寸均以mm计。
(2)
为一级钢筋(HPB300),
为三级级钢筋(HRB400)。
(3)基坑施工前应与最新版本的建筑设计图纸核对,支护结构与建筑结构不存在冲突时方可正式施工。
(4)未尽事宜,须符合相关规范规程之要求。
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- 基坑 支护 工程设计 说明