新乡关帝庙历史文化街西区基坑支护降水方案.doc

2011年10月12日新乡关帝庙历史文化街西区基坑支护设计施工方案中城建第六工程局集团有限公司2011年10月12日 目 录1工程概况11.1工程基本概况11.2场地岩土工程条件12本工程基坑开挖须着重解决的问题23基坑支护设计33.1设计原则33.2设计依据33.3设计参数及荷载的确定33.4基坑支护方案论证选择43.5土钉墙支护设计参数44基坑支护施工工艺流程及质量控制54.1护坡桩及冠梁施工工艺及质量控制54.2预应力锚索施工质量要求及工艺流程64.3土钉墙施工工艺流程及质量控制84.4微型桩施工工艺流程及质量控制94.5预应力锚杆施工质量控制95基坑支护对土方开挖的要求105.1施工前准备105.2施工要点106基坑工程安全监测及巡视106.1基坑监测106.2基坑巡视147基坑支护期间应急措施157.1土方超挖造成塌方或边坡位移157.2基坑变形过大，或地面荷载过大时出现位移157.3支护结构渗漏水157.4临基坑边地下市政给排水管道漏水158注意事项及有关问题159附图1617 1 工程概况1.1 工程基本概况 拟建新乡关帝庙历史文化街西区工程，位于新乡市劳动路与平原路交叉口东南角，平面上近似呈长方形分布，地上25层，地下两层，长约145m，宽约105m，周边条件环境一般，场地较开阔，东北角为6 m为七层建筑物(待拆)，东侧6 m为关帝庙建筑物，南侧两倍基坑深度范围内无其它重要建筑物，西侧为劳动路最近10m，据甲方介绍，基坑开挖深度暂按12m考虑。1.2 场地岩土工程条件据岩土工程勘察报告 (详勘)，场地在勘探孔揭露深度范围内为第四系(Q4al)沉积的粉土、粉质粘土、砂土，根据物理力学特征，地基土自上而下共划分4个工程地质单元层(不含亚层)。与基坑支护有关的各层土质特征具体描述如下：1.2.1 场地地层条件第工程地质单元层:杂填土(Q4ml)褐灰色、褐黄色、青灰色-黑色，松散，稍湿，主要由整块砖、半块砖及瓦片及脏土等组成，整块砖、半块砖及瓦片含量约45%,脏土约占55%，含少量的碎石及砼块、煤灰及植物根系等，本层在场地中均匀分布。第工程地质单元层：粉质粘土(Q4al)褐黄色，可塑，韧性中等，干强度中等，摇震反应中等，切面稍光滑，局部夹20-40cm黄褐色、稍密状粉土薄层，局部粉粒含量稍高，接近于粉土。本层在在场地中分布不均匀，局部缺失。第-1工程地质单元层：粉砂(Q4al)褐黄色，稍湿，中密、局部稍密，其主要矿物组成成份为石英、长石，分选性一般，级配一般。本层在场地中分布不均匀，局部缺失。第工程地质单元层：粉土(Q4al)黄褐色，湿，中密，韧性中等，干强度中等，摇震反应迅速，无光泽反应。本层在场地中分布不均匀，局部缺失。第工程地质单元层：细砂(Q4al)褐黄色，饱和，密实，其主要矿物组成成份为石英、长石，分选性一般，级配一般，局部夹粉质粘土团块。本层未揭露，在场地中分布较均匀。1.2.2 场地水文地质条件据勘察报告，场地中地下水类型为潜水，勘察期间内地下水初见水位埋深13.5m左右，稳定水位埋13.3m左右，动态变化受季节性降水控制，水位年变幅为1.0-2.0m左右，35年来最高水位埋深为自然地坪下10m左右。1.2.3 场地土的抗剪强度指标结合岩土工程勘察报告中关于基坑土层参数的建议，场地土的抗剪强度指标标准值如下表1所示：场地内土层信息表 表1层号岩土名称厚度（m）重度r(kN/m3)粘聚力c(kPa)内摩擦角(度)（1）杂填土5.2016.55.0015.00（2）粉质粘土2.2418.019.0015.00（3）粉砂2.5418.53.0026.00（4）粉土3.0219.816.0027.00（5）细砂1020.00.0030.002 本工程基坑开挖须着重解决的问题基坑底边线位置，在基坑支护设计时，因基础施工要求，地下室外墙轴线外预留1.2m的操作空间，才能满足主体设计施工需要，据此确定其位置。根据基坑周边环境、开挖深度、工程地质与水文地质条件，基坑开挖深度约12m，侧壁安全等级定东侧定为一级，因此该基坑工程的重点为：(1)预防并控制因基坑开挖引起的不均匀沉降及位移，尤其是预防因开挖引起东侧建筑物的不均匀沉降及位移；(2)为后续主体施工创造良好的施工条件。3 基坑支护设计3.1 设计原则(1)确保基坑开挖及地下室施工全过程基坑边坡的安全稳定，严格控制基坑变形及周边建筑物构筑物的稳定；(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) 新乡关帝庙历史文化街西区工程初步规划平面方案；(2)岩土工程勘察报告(详勘)；(3)建筑基坑支护技术规程(JGJ12099)；(4)土层锚杆设计与施工规程(CECS2290)；(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（GB500862001）；(7)建筑地基基础设计规范(GB500072002)；(8)建筑基坑工程监测技术规范（GB50497-2009）；(9)建筑与市政降水工程技术规范（JGJ/T11198）；(10)建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB50202-2002）。3.3 设计参数及荷载的确定本基坑设计的安全等级为一级，基坑侧壁的重要性系数取0=1.1。3.3.1 剖面及荷载设定根据基坑周边环境条件，四周均不做施工场地，受周边建筑物及环境限制，分作不同的剖面处理。西侧及南侧部位无重要建筑物，其中西侧邻近劳动路，南侧距建筑物较远，设计时按15kPa均布荷载考虑时，东侧为关帝庙建筑物，荷载按35kPa考虑，北侧7层建筑物为待拆建筑，重要等级不高，荷载可适当降低。各剖面荷载条件设定如下表所示：基坑四周荷载设定表 表2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基坑东侧、北侧有楼部位1建筑荷载35186均布荷载2-2基坑南侧、西侧1设计要求150101.5均布荷载3.3.2 地下水位参数基础埋深约12.00m，勘察期间内地下水初见水位埋深13.5m左右，稳定水位埋13.3m左右，根据规范及类似工程经验，本基坑开挖时，可不考虑地下水位对边坡的影响。3.4 基坑支护方案论证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，可采用的支护方式为：(1)复合土钉墙；(2)桩锚支护。由于场地四周环境不同，主体施工荷载布置在基坑内部，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、工效等几方面的因素，结合本地区类似工程工作经验，尤其是基坑东侧建筑物较为重要，采用桩锚支护结构，其它部位采用复合土钉墙支护结构，可满足基坑支护施工需要。3.5 土钉墙支护设计参数按照规范利用理正深基坑软件对支护结构内部稳定、外部稳定性、进行了验算，安全系数均满足规范要求。计算土钉参数如表34所示。基坑东侧邻近关帝庙及北侧有楼部位，根据地区经验，上部采用土钉墙支护，下部采用桩锚支护，有成熟施工经验，钻孔灌注桩直径600mm，桩长14m，间距1.5m，浇筑C30砼，冠梁宽700mm、高700mm，冠梁及桩的配筋详见附图，三道预应力锚索设置如下表所示。基坑1-1剖面 表3排号埋置深度锚索长度锚固段长度自由段长度锚索配置水平间距成孔直径第一排6.0m22m14m8m2s15.21.5150mm第二排8.0m20m12m8m2s15.21.5m150mm第三排12.0m18m10m8m2s15.21.5m150mm基坑其它部位，采用复合土钉墙支护，上下放坡比率依次为下部1:0.2放坡、平台宽0.5m，上部1:0.3放坡。在平台处设置一排微型桩，微型桩长10m，直径150mm，内置50mm钢管，壁厚不小于2.7mm，水平间距0.8m。基坑2-2剖面 表4排号埋置深度土钉长度钢筋配置水平间距成孔直径第一排1.7m9m1E181.5m100mm第二排3.2m9m1E181.5m100mm第三排4.6m9m1E181.5m100mm第四排6.1m16m1221.5m150mm第五排7.8m16m1221.5m150mm第六排9.5m16m1221.5m150mm第七排11.2m6m1E181.5m100mm4 基坑支护施工工艺流程及质量控制4.1 护坡桩及冠梁施工工艺及质量控制钻孔灌注桩自地表4m下开始施工，桩径600mm，桩长14m，桩顶标高-5m，桩间距1.5m，浇注砼C30，沿基坑开挖边线布置,具体布置根据现场实际放线后确定。灌注桩及冠梁配筋规格见附图。4.2.1施工工艺流程场地准备测放桩位埋设护筒钻机就位对中报验钻孔清孔钢筋笼安装安放导管导管的二次清孔灌注砼成桩拔出护筒桩孔回填完成钻孔灌注桩施工浇注冠梁。4.2.2 施工质量要求(1) 采用工程钻机成孔，钻进时泥浆比重应控制在1.01.25；成孔时孔位中心偏差不得大于10cm，倾斜度不得大于1%孔深；严格控制清孔质量，灌注水下砼前容许沉渣厚度不大于30cm；清孔后的泥浆性能指标为含砂率4%8%、比重1.11.25。(2)钢筋笼吊装及保护层设置：清孔后应立即抓紧吊放钢筋笼，以免隔时过久沉渣厚度超过规定。钢筋笼分段吊放时上下段必须焊接顺直。 (3) 砼灌注质量控制：要求砼有良好的和易性，坍落度宜在1822cm内，必要时可加入减水剂，以提高拌合物的流动性；灌注水下砼前应认真测量孔深和导管长度，导管悬空一般控制在2040cm内；砼灌注高度应高出桩顶设计标高0.51.0m，以便清除浮浆、保证桩顶质量。(4)排放泥浆：本工程的沉渣外运，对外运沉渣车制定有切实可行的行走路线，沉渣外运车出场前经过专人检查，达到环保要求，减少对道路环境的污染。4.2 预应力锚索施工质量要求及工艺流程4.2.1 施工工艺流程 根据施工经验，锚索、腰梁施工采用以下工艺流程。注 浆测量定孔位成 孔锚索制作垫块制作安放锚索一次注浆二次注浆锚具安装锚索张拉锁定锚索腰梁施工工艺流程图14.2.2 施工质量要求(1)定位：成孔前根据设计要求和土层条件定出孔位，作出标记。(2)成孔：采用机械成孔或人工成孔。(3)预应力锚索的制作与安放：制作的锚索应除油、除锈，自由段用塑料布包裹或涂抹黄油，其他应按有关技术要求进行制作，安放时应确保杆体满足设计要求。(4)注浆：纯水泥浆的水灰比0.55左右，注浆管头部距孔底50100mm，二次注浆压力不小于1.5MPa。(5)腰梁安装：连梁采用两根18型槽钢，应连成一体，保证整体发挥作用。(6)张拉与锁定：当水泥浆强度达到设计强度的75时，可对锚杆进行张拉。锚杆张拉由一套专用设备进行，即油泵，穿心式千斤顶和锚具。锚杆张拉要按规程要求分级加荷，严格遵守观测时间。锚索分级张拉至设计施加预应力值的1.05倍后锁定。锁定后若发现明显预应力损失应进行补偿张拉。4.3 土钉墙施工工艺流程及质量控制4.3.1 土钉造孔要求 (1)分层分段开挖，每层开挖深度不得大于1.7m。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10o。4.3.2 土钉制作安装 (1)土钉采用18 HRB400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6.5 HPB235钢筋制做,并将用作居中支架的钢筋弯成弧形与土钉杆焊接。 (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。4.3.3 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级复合硅酸盐水泥，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。4.3.4 编扎钢筋网 (1)钢筋网采用6.5 HPB235调直钢筋，双向间距均为300mm。 (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，搭接长度不易小于一个网格长度,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。4.3.5 喷射混凝土 (1)喷射混凝土采用P.032.5级普通硅酸盐水泥，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。厚度不宜小于80mm。4.4 微型桩施工工艺流程及质量控制根据区域施工经验，微型桩施工过程中通常采用下述施工工艺及质量控制方法。4.4.1 施工工艺流程放桩位 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。4.4.2 施工要领(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。4.5 预应力锚杆施工质量控制预应力锚杆采用直径22mm的二级钢制作，成孔直径150mm，长16m，锚固段10m，自由端6m，施加预应力50kN，注浆采用P.C32.5级水泥。(1)预应力锚杆的成孔采用洛阳铲成孔，成孔位置、直径及深度按设计要求进行；(2)预应力锚杆的加工制作，锚固段，用直径6.5的钢筋间隔1.5m焊接一处居中支架，自由段采用软塑料管内涂黄油做自由段，软塑料管端部用扎丝扎紧，防止水泥浆进入。(3)锚杆的注浆过程，必要时二次注浆，注浆压力不小于1MPa。(4)土钉墙面层喷浆结束后第二天进行腰梁施工，腰梁采用14a型槽钢焊接而成。(5)注浆结束后水泥浆强度达到75%时，开始对预应力锚杆进行张拉，本工程预应力锚杆施加50kN预应力。5 基坑支护对土方开挖的要求5.1 施工前准备为了便于施工方便，场地整平后，准备土方开挖前，应做好定位放线和各方协商沟通工作，然后开始挖土。5.2 施工要点土方开挖由甲方专人指挥，按照设计要求分层分段开挖。下层土在上层土钉墙及喷锚网支护施工完毕，达到设计强度的75%后方可继续开挖下一层土方，并严格遵循“分层开挖、严禁超挖”及“大基坑小开挖”的原则。开挖时沿四周向中间开挖，边挖边退。出土路口根据主体施工单位安排布置，以方便车辆通行为宜，先提供支护工作面，后挖中间土体。6 基坑工程安全监测及巡视6.1 基坑监测6.1.1 监测目的基坑监测的目的如下：（1）确保基坑支护结构和周边建筑、道路、管线的安全；（2）为基坑开挖、支护按信息法施工提供科学依据。6.1.2 监测项目根据建筑基坑工程监测技术规范中的相关规定，结合本工程实际情况，拟对基坑进行下述3个方面的监测。（1）支护施工至基坑回填前的边坡沉降监测；（2）支护施工至基坑回填前的边坡位移监测；（3）周边道路、管线、建筑物的沉降监测。基坑监测方案（1）沉降观测1）沉降观测点设置 基坑沉降观测点的布置参见基坑监测点平面布置图2）观测仪器选用 DSZ2水准仪、铟钢尺。3）观测方法及要求采用闭合法，要求二等水准精度。在远离基坑边线50m外选定基准点，在基坑周边及道路、管线沟边设置观测点，并记录观测点到基准点之间高差的原始数据；每次观测结果与原始数据的差值即为总的沉降量；根据时间与沉降增量绘制沉降曲线，以7天为一周期，每周期绘制一次St曲线图（根据经验，土体变形稳定时间一般在57天）；监测结果评析。（2）位移观测1）位移观测点设置基坑位移观测点参见基坑监测平面布置图2）观测仪器选用全站仪3）观测方法小角度测量法，二级导线精度要求。每次观测结果与原始数据的差值即为总的位移量；根据时间与变形增量绘制位移曲线，以7天为一周期，每周期绘制一次St曲线图；监测结果评析。（3）周边道路、管线的沉降监测对周边道路、管线的沉降测量仪器和方法同基坑的沉降观测。6.1.3 监测时间与频率基坑监测工作应贯穿于基坑和地下工程施工全过程。监测工作一般应从基坑工程施工前开始，直至基坑回填为止，对有特殊要求的周边环境的监测应根据需要延续至变形趋于稳定后才能结束。监测项目的监测频率应考虑基坑工程等级、基坑及地下工程的不同施工阶段以及周边环境、自然条件的变化。当监测值相对稳定时，可适当降低监测频率。对于本基坑工程而言，基坑边坡等级为一级、基坑深度12米，按一级监测，基坑的监测项目在无数据异常和事故征兆的情况下，开挖后仪器监测频率可按下表进行：现场仪器监测的监测频率 表5基坑类别施工进程监测频率一级开挖深度（m）51次/2d5101次/1d102次/1d底板浇筑后时间（d）72次/1d7141次/1d14281次/2d281次/3d当出现下列情况之一时，应加强监测，提高监测频率，分析原因并及时向相关单位报告监测结果：（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）基坑及周边大量积水、长时间连续降雨、市政管道出现泄漏；（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）周边地面出现突然较大沉降或严重开裂；（8）基坑底部、坡体或支护结构出现管涌、渗漏或流砂等现象；（9）出现其他影响基坑及周边环境安全的异常情况。此外，当有危险事故征兆时，应进行实时跟踪监测。6.1.4 监控报警值基坑周边沉降、位移主要的变形来自于基坑开挖及支护施工等，在施工过程中要严密监测，在规范的基础上，提高安全监测的要求，本基坑工程的监测项目以下列参数为报警值：支护结构监测报警值 表6 基坑监测等级监测项目一级变化速率（mm/d）累计值（mm）桩顶水平位移225地面最大沉降230锚索应力设计控制值的60%周边环境监测报警值的限值如下表：基坑工程周边环境监测报警值 表7 项 目监测对象累计值变化速率/mmd-1备注绝对值/mm倾斜1管线位移刚性管道压力20-2直接观察点数据非压力20-3柔性管线30-3-2邻近建（构）筑物最大沉降30-差异沉降-2/10000.1H/1000-注：1H 为建（构）筑物承重结构高度。2第2项累计值取最大沉降和差异沉降两者的小值。基坑周边坡顶开挖边线1.5m内堆载不超过设计要求的15kPa。监测中若发现监测值超过或达到上述报警值，则应立即停止施工，上报相关部门，并积极配合查找原因。待确定其影响，并制定相关控制措施，并由相关部门书面文件通知复工后，才能重新开始施工。6.1.5 观测结果的整理监测结果应及时整理，分析，形成报表，报表内容根据建筑基坑工程监测技术规范要求进行整理。6.2 基坑巡视为确保基坑的安全，在基坑工程整个施工期内，每天应有专人进行巡视检查，确保基坑周边堆载不超过设计规定的15kPa。6.2.1 基坑巡视内容基坑工程巡视检查应包括以下主要内容：（1）支护结构：1）支护结构成型质量；2）有无裂缝出现；3）墙后土体有无沉陷、裂缝及滑移；4）基坑有无涌土、流砂、管涌；5）坑顶、坑底是否有积水，支护面上是否有地下水渗漏现象。（2）施工工况1）开挖后暴露的土质情况与岩土工程勘察报告有无差异；2）基坑开挖分段长度及分层厚度是否与设计要求一致，有无超长、超深开挖；3）基坑周围地面堆载情况，有无超堆荷载。（3）基坑周边环境1）地下管道有无破损、泄露情况；2）周边建（构）筑物有无裂缝出现；3）周边道路（地面）有无裂缝、沉陷；（4）监测设施1）基准点、测点完好状况；2）有无影响观测工作的障碍物；3）监测元件的完好及保护情况。6.2.2 巡视的方法巡视检查方法以目测为主，可辅以锤、钎、量尺、放大镜等工器具以及摄像、摄影等设备进行。巡视检查应对自然条件、支护结构、施工工况、周边环境、监测设施等的检查情况进行详细记录。如发现异常，应及时通知相关单位。巡视检查记录应及时整理，并与仪器监测数据综合分析。7 基坑支护期间应急措施巡视发现各种严重的变形现象，如严重的基坑渗漏、管涌等。当监测发出预警通报后，有关各方应及时互通情报，研究处理方案，有步骤地采取应急措施，及时排除险情，并跟踪检验处理后效果，从而确保后续工