垃圾仓基坑支护施工方案-静压管桩

、设计依据<平度市生活垃圾焚烧发电项目岩土工程勘察报告>（青岛捷达建筑工程咨询有限公司）平度市生活垃圾焚烧发电项目建筑总平面图、主厂房结构图等(中国轻工业广州工程有限公司)《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012《建筑地基处理技术规范》JGJ79－2012《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2013《建筑与市政降水工程技术规范》JGJ/T111-98《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009《建筑边坡与基坑工程设计文件编制标准》DBJ-T14-081-2011《山东省建筑工程安全专项施工方案编制审查与专家论证实施细则》2、工程概况2.1.建筑工程概况拟建场区位于平度市田庄镇，交通便利，现为闲置地，地形总体较平缓，现地面标高：9.78m～10.23m之间。本工程规划建设规模2×400t/h。垃圾仓位于主厂房内部，±0.00对应的绝对标高为11.60m，基础垫层底建筑标高为-5.80m、-6.40m、-8.30m。垃圾仓基坑四周坡顶紧靠主厂房基础，主厂房基础为静压管桩，现场地整平后标高为10.75m，垃圾仓基坑相对开挖深度分别为4.95m、5.55m、7.45m。本工程垃圾仓开挖范围内的土层主要是第四系全新统松散堆积物、洪冲积物组成，且中间夹粉土层，遇水易发生塌方和位移变形，且基坑底部位于地下水位以上，为防止垃圾仓基坑开挖导致主厂房静压桩发生侧移偏位或折断，需对垃圾仓基坑四周进行支护处理。2.2建筑工程周边环境概况场地周围地面较平坦，经调查，基坑开挖深度两倍影响范围内无重要地下管线，基坑坡顶四周均为主厂房静压桩。2.3地形、地质条件概况拟建厂址区上覆地层为主要由第四系全新统松散堆积物、洪冲积物组成，下伏基岩为中生界白垩系王氏群泥质砂岩。现将基坑开挖范围内内的地层特征由新到老、自上而下描述如下：第①层：素填土（Q4ml）场区均有分布。层厚:0.50~1.20m，平均厚度：0.75m，层底标高：8.68~9.63m。褐色，松散，稍湿，以黏性土为主,含有少量砂粒及植物根系,人工回填而成,回填年限小于10年。第②层：粉质黏土（Q4al+pl）场区均有分布。层厚:1.40~3.40m，平均厚度：2.25m，层底标高：5.64~7.72m。褐黄色，可塑，含少量铁锰氧化物及砂粒,局部夹有大量姜石小颗粒，韧性中等,干强度中等,稍有光泽,无摇振反应。第③层粉土（Q4al+pl）场区均有分布。厚度:1.70～4.40m，平均厚度：3.17m，层底标高：2.73～4.90m。褐黄色，中密~密实，湿~饱和，该层局部地段相变为塑性指数较低的粉质黏土，并夹有姜石小颗粒，岩芯呈土状，手掰即散，摇振反应中等。第④层：粉质黏土（Q4al+pl）场区均有分布。层厚1.20~8.40m，平均厚度：5.99m，层底标高：-4.27~2.11m。褐黄色、灰褐色，可塑，含少量铁锰氧化物，局部夹有砂粒，夹有灰蓝色条带，韧性中等，干强度中等，稍有光泽，无摇振反应。第⑤层：强风化泥质砂岩（K2w）场区主要在1~7#、12#、14~19#、22~33#、35~44#、47~48#、50#、53~58#、61~65#、71#、74#、76~79#、81#、83#、86#孔附近揭露。层厚：0.80~5.80m,层顶标高：-4.27~-2.04m。紫红色，泥质-砂质结构，块状构造，主要矿物成份为黏土矿物及少量长石；泥质胶结为主；原岩结构构造大部分已破坏，风化裂隙发育，呈碎块状，岩芯手掰易碎，干钻不易钻进，软化系数0.6（经验值），岩石坚硬程度为极软岩。依据勘察报告各层土的支护结构设计参数如下表:层号岩土层名称fak模量（MPa）γ（kN/m³）Ck（KPa）Φk（度）渗透性系数K（mm/d）放坡率①素填土/5/E017.5*4*80.21:1.3②粉质黏土1605.52/Ess1-219.823.613.80.021:1③粉土1805.52/Ess1-219.26.815.10.051:1.1④粉质黏土2006.77/Ess1-220.027.216.90.021:1⑤强风化泥质砂岩40030/E022.5/*35//⑥中风化泥质砂岩10001000/E23.5/*45//2.4.场地地下水概况勘察期间，属枯水期，根据场地周边水文地质调查和工程地质条件，勘察深度范围内的地下水类型为孔隙潜水，主要赋存于第③层粉土中。实测稳定水位埋深在4.30～5.20米，标高为4.81～5.68米。主要补给来源是依靠大气降水及临区补给，排泄以地下径流及人工抽取为主。据调查，场地水位年变化幅度在1.0m左右，近3~5年历史最高标高为7.5米。3、基坑支护结构设计方案3.1设计条件概况1）垃圾仓开挖轮廓近似为不规则长方形，南北宽约36m，东西长约72m。基础垫层底建筑标高为-5.80m、-6.40m、-8.30m。基础边缘外伸约1.0m，施工操作面（基坑下口边线到基础外边线的距离）均按1.0米考虑；现场地整平绝对标高为10.75m，相对应的建筑标高为-1.85m，垃圾仓基坑相对开挖深度分别为4.95m、5.55m、7.45m。2）根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120－2012）的有关规定，综合考虑基坑开挖深度及周围环境状况，基坑安全等级均为三级。3）建议施工塔吊均设在坑内，否则应采用桩基，不考虑其荷载对基坑的影响。基坑四周地面荷载均按15kN/m局部均布荷载考虑。基坑坡顶2.0m范围内严禁堆载。4）基坑支护及降水设计使用年限为12个月。5）基坑支护设计所采用的软件:理正岩土7.01PB版3.2支护设计分区情况本工程维持降水条件下，采用土钉墙支护方案，共分三种型式进行支护设计：（1）1-1剖面（ABCD段）：开挖深度为4.95m。上部1.65m高范围错台5.0m放坡开挖。下部按照1:0.4放坡开挖，采用土钉墙支护体系。挂钢筋网喷射混凝土防护。设置2道土钉。土钉长度均为4.50m，水平间距2.0m。（2）2-2剖面（HJA段）：开挖深度为5.55m。上部1.65m高范围错台5.0m放坡开挖。下部按照1:0.4放坡开挖，采用土钉墙支护体系。挂钢筋网喷射混凝土防护。设置2道土钉。土钉长度均4.50m，水平间距2.0m。（3）3-3剖面（DEFGH段）：开挖深度为7.45m。上部1.65m高范围错台5.0m放坡开挖。下部按照1:0.4放坡开挖，采用土钉墙支护体系。挂钢筋网喷射混凝土防护。设置3道土钉。土钉长度均为6.0m，水平间距1.50m。坡顶2.0m以外总包单位应做好防、排水处理措施，防止雨水淤积。3.3支护设计及施工要求1.土钉长度6.0m、9.0m，杆体采用Φ18钢筋（HRB400），杆体按2.0米间距设置支架。2.土钉成孔孔径110mm，与水平面夹角为15°。注浆材料采用纯水泥浆，水灰比为0.5，浆体固结体强度≥20.0MPa，低压注浆。3.坡顶、土钉墙坡面采用挂网喷射混凝土保护。坡顶护坡宽度不小于1.5米，每隔2.0米砸入1Φ16钢筋（HRB400）用以挂网。钢筋网为Φ6.5@250mm×250mm钢筋网（HPB300），喷面砼采用水泥：中砂：0.5-1碎石比例为1:2:1.8，强度C20,土钉墙坡面喷面厚度60~80mm。4.土钉在横向上各设置1Φ16钢筋为加强筋（HRB400），并确保与面层配筋有效焊接连接。5.本工程注浆所用水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥。面层喷射混凝土所用水泥为P.C32.5复合硅酸盐水泥。6.土钉抗拔承载力应依据计算条件由现场试验验证。7.土方开挖应分层分段开挖，每层土方开挖深度为土钉位置以下0.50米，严禁超挖，边开挖边支护。每层土开挖至设计深度后，应在土钉、面层混凝土的养护时间大于2d后，方可开挖下层土方。土方开挖时应注意保护施工完毕的土钉、面层。8.土钉成孔前，应按设计要求定出孔位并作出标记。土钉的孔距允许偏差为±100mm，钻孔的倾角误差为±3°，孔径允许偏差为±5mm，孔深允许偏差为+50mm。成孔过程中遇有障碍物需调整孔位时，不得影响支护安全。9.钻孔后应进行清孔检查处理工作，并及时安设土钉杆体后注浆。10.若土钉在填土等易塌孔地层中成孔发生缩径和塌孔事故时，土钉可采用锤击钢花管注浆成钉工艺，杆体材料采用Φ48x3.5mm的钢管，此时注浆压力不宜小于0.6MPa。11.土钉钢筋置入孔中后，采用低压注浆，注浆以满孔为止，但在初凝前需补浆1～2次，保证注满；注浆时应采用底部注浆方式，注浆导管底端应先插入孔底，在注浆同时将导管以匀速缓慢撤出，导管的出浆口应始终处在孔中浆体的表面以下，保证孔中气体能全部逸出。浆体应搅拌均匀并立即使用。12.面层厚度偏差±10mm，钢筋网片保护层厚度不小于20mm，钢筋网片的钢筋搭接长度≥300mm，土钉钢筋端部应与面层内的加强筋及钢筋网有效连接。13.基坑开挖过程中及基坑使用期间，基坑顶部附加荷载不得超过设计要求。4、地下水和大气降水控制方案与施工要求4.1地下水降排水设计根据场地周边水文地质调查和工程地质条件，勘察深度范围内的地下水类型为孔隙潜水，主要赋存于第③层粉土中。实测稳定水位埋深在4.30～5.20米，标高为4.81～5.68米。现场实际勘查，垃圾仓底标高-6.4m和-8.3m区域需进行降水设计。现场采用管井降水方案，沿-6.4m区域右侧靠近主厂房施工3口降水井，-8.3m区域四周施工4口降水井，降水井井深12.0m，井径500mm。4.2地表水控制设计1.坡顶设置240mm宽、高度不小于300mm的挡水墙。基坑四周上翻面层以外的地面应硬化处理，且硬化地面需设置一定的外倾角度，在合适的位置设置坡顶排水沟，确保坡顶有组织的顺畅排水。2.基坑四周坡面在坡脚位置设置一排泄水孔，孔距2.0m。5、基坑支护检测要求5.1.面层喷射混凝土终凝后2小时，应根据气温条件连续喷水养护3-7天，并每500m2喷射混凝土留置试块一组，每组不小于3件。5.2.土钉应根据规范进行抗拔试验。试验数量不少于土钉总数量的1%，且不少于3根。面层厚度每500m2检测一组。6、基坑监测要求6.1.基坑监测应按照《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009有关规定进行，由具备相应资质的单位根据本设计与规范要求出具详细监测方案，并在降水及土方开挖前开始监测，在基坑回填完之前不得停止监测。6.2.监测范围应包括坡顶水平及垂直位移、基坑周围构筑物沉降观测、基坑内外地下水位等内容。监测方式以人工巡视结合仪器检测。6.3基坑变形监测点设置在坡顶易于保护处，计划布置基坑变形监测点13个。6.4.监测频度：⑴基坑变形监测：根据《建筑基坑工程监测技术规范GB50497-2009有关要求，基坑开挖前进行2次观测；基坑开挖深度≤5.0m时，1次/3d；基坑开挖达到基底时1次/3d；底板浇注后时间≤7天内，1次/5d，7-14天内1次/7d,14-28天内1次/10d，大于28天后1次/15d。⑵地下水位监测：基坑降水前进行2次观测，以后每天3次。6.5出现下列情况之一时，应立即报警，若情况比较严重，应立即停止施工，并对基坑支护结构和周围环境中的保护对象采取应急措施：1）基坑及支护结构监测报警值：序号监测项目支护结构类型基坑类别三级累计值/mm变化速率/mmm﹒d-1绝对值/mm相对基坑深度（hh）控制值1坡顶水平位移土钉墙300.5%52坡顶竖向位移土钉墙300.5%53基坑周边地表竖向向位移305序号监测项目支护结构类型基坑类别三级累计值/mm变化速率/mm﹒﹒d-1绝对值/mm相对基坑深度（hh）控制值1坡顶水平位移土钉墙300.5%52坡顶竖向位移土钉墙300.5%53基坑周边地表竖向向位移305序号监测项目支护结构类型基坑类别三级累计值/mm变化速率/mm﹒﹒d-1绝对值/mm相对基坑深度（hh）控制值1坡顶水平位移土钉墙300.5%52坡顶竖向位移土钉墙300.5%53基坑周边地表竖向向位移305序号监测项目支护结构类型基坑类别三级累计值/mm变化速率/mm﹒﹒d-1绝对值/mm相对基坑深度（hh）控制值1坡顶水平位移土钉墙300.5%52坡顶竖向位移土钉墙300.5%53基坑周边地表竖向向位移305备注：当监测项目的变化速率达到表中规定值或连续3天超过该值的70%，应报警。2）基坑周边已建建筑物位移大于10mm，或沉降速率大于2mm／d；建筑整体倾斜度累计值达到0.2%或倾斜速度连续3d大于0.0001Hmm/d。3）基坑支护结构的土钉有断裂、松弛或拔出现象。4）观测井内地下水位下降较快，累计超过1.0m，变化速率达到500mm/d。5）基坑周边建筑裂缝宽度达到2.0mm，地表裂缝宽度达到10mm，且持续发展。7、其它7.1.本基坑工程采用动态设计、信息化法施工，基坑设计依据地层系在基坑以内建筑勘察资料基础上完成的，在基坑外侧可能存在地质条件的差异，在施工过程中应根据开挖及土钉施工情况等信息及时反馈给设计人员，以便及时进行设计调整；7.2.本基坑坡顶一倍深度范围内附加静荷载不超过设计荷载，若必须超载时需报设计人员作相应加强设计。7.3.在基坑坡顶距离坡顶边线约2.00m布设护栏，基坑土方工程临时坡道可能需要采取支护措施，待土方单位与建设单位明确车道两侧放坡坡度后进一步确定；7.4施工单位应根据工程情况制定施工计划与安全应急方案、季节性条件下施工措施和人工巡视监测等，确保工程质量。7.5基坑使用单位在工作中应对降水系统及基坑支护体系进行有效保护，不得随意破坏。7.6应急措施建议：当基坑侧壁变形过大、过快、周边建(构)筑物出现沉降开裂等险情时应暂停施工，根据险情原因和现场允许条件可选用如下应急措施：a.坡脚被动区临时压重或土体加固；b.基坑周边环境允许时坡顶卸土，并严格控制卸土程序；c.做好坡顶、坡面临时排水、封面处理；d.增设快速作用锚杆对支护结构临时加固；e.对发生险情区域加强监测；f.尽快向设计、勘察等单位反馈信息，开展设计、勘察资料复审，按施工现状进行工况验算及设计。7.7基坑施工中上述说明中未尽事宜应遵照相关规范规程执行。8、基坑支护设计计算书[支护方案]1-1剖面，ABCD段[验算简图][验算条件][基本参数]所依据的规程或方法：《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012基坑深度：4.950(m)基坑内地下水深度：7.000(m)基坑外地下水深度：7.000(m)支护结构重要性系数：0.900土钉荷载分项系数：1.250土钉抗拔安全系数：1.400整体滑动稳定安全系数：1.250土钉墙底面支锚轴向拉力经验系数ηb：0.600[坡线参数]坡线段数3序号水平投影(m)竖向投影(m)倾角(°)11.6503.30063.425.0000.0000.030.6601.65068.2[土层参数]土层层数4层号土类名称层厚重度浮重度粘聚力内摩擦角与锚固体摩阻力与土钉摩阻力水土(m)(kN/m^3)(kN/m^3)(kPa)(度)(kPa)(kPa)1素填土0.70017.54.08.045.030.02粘性土3.00019.823.613.870.050.03粉土2.50019.26.815.180.060.04粘性土8.00020.08.027.216.975.055.0合算[超载参数]超载数2序号超载类型超载值(kN/m)作用深度(m)作用宽度(m)距坑边线距离(m)形式长度(m)1局部均布15.0000.00015.0000.690条形2局部均布15.0001.6504.000-4.810条形[土钉参数]土钉道数2序号水平间距(m)垂直间距(m)入射角度(度)钻孔直径(mm)长度(m)配筋12.0002.50015.01104.5001E1822.0001.50015.01104.5001E18钢筋类型对应关系：d-HPB300,D-HRB335,E-HRB400,F-RRB400,G-HRB500,P-HRBF335,Q-HRBF400,R-HRBF500[花管参数]基坑内侧花管排数0基坑外侧花管排数0[锚杆参数]锚杆道数0[坑内土不加固]*******************************************************************[验算结果]*******************************************************************[抗拔承载力验算结果]工况开挖深度破裂角支锚号支锚长度受拉荷载标准值抗拔承载力标准值抗拉承载力标准值安全系数(m)(度)(m)Nkj(kN)Rkj(kN)Rkj(kN)抗拔抗拉13.00037.9024.50038.31土钉4.50034.557.3101.81.6602.95034.95038.41土钉4.5000.452.8101.8140.669271.3302土钉4.50035.281.7101.82.3242.896[整体稳定验算结果]工况号安全系数圆心坐标x(m)圆心坐标y(m)半径(m)11.1647.0397.4323.18221.6070.4844.3183.87731.4852.6278.8589.240[喷射混凝土面层计算][计算参数]厚度：80(mm)混凝土强度等级:C20配筋计算as:15(mm)水平配筋:d6@250竖向配筋:d6@2550配筋计算as:115荷载分项系数:11.200[计算结果]编号深度范围荷载值(kPa))轴向M(kkN.m)AAs(mm^^2)实配As(mmm^2)10..002..500..1x0.02221160.0((构造)113.11y0.0113160.00(构造)113.1122..504..004..7x0.33661160.0((构造)113.11y0.6553160.00(构造)113.1134..004..9531..5x0.00001160.0((构造)113.11y3.5555212.331113.1验算项目:2--2剖面，HJA段[验算简图][验算条件][基本参数]所依据的规程或方方法：《建筑筑基坑支护技技术规程》JGJ1120-20012基坑深度：55.550((m)基坑内地下水深度度：77.000((m)基坑外地下水深度度：77.000((m)支护结构重要性系系数：0.9900土钉荷载分项系数数：11.250土钉抗拔安全系数数：11.400整体滑动稳定安全全系数：1.2500土钉墙底面支锚轴轴向拉力经验验系数ηb：0..600[坡线参数]坡线段数3序号水平投影(m)竖向投影(m)倾角(°)11.95503.990063..425.00000.00000..030.66601.665068..2[土层参数]土层层数4层号土类名称层厚厚重度浮重度粘聚力内摩擦角与锚固体摩摩阻力与土钉摩阻阻力水土(m)(kN//m^3)(kN//m^3)(kPaa)((度)(kkPa)(kPPa)1素素填土00.700177.54.08..0445.030..02粘粘性土33.000199.8223.613..8770.050..03粉土2..50019..266.815.11800.060.004粘粘性土88.000200.08.00227.216..9775.055..0合算[超载参数]超载数2序号超载类型超载值(kN/mm)作用深度(m)作用宽度(m)距坑边线距距离(m)形式长度(m)1局部均布15.00000.00006.00000..390条形2局部均布15.00001.66504.0000-5..110条形[土钉参数]土钉道数2序号水平间距(m)垂直间距(m)入射角度(度)钻孔直径(mm)长度(m)配筋122.0003.000015..01104..5001E188222.0001.500015..01104..5001E188钢筋类型对应关系系：d-HPBB300,DD-HRB3335,E--HRB4000,F-RRRB4000,G-HRRB500,,P-HRBBF335,,Q-HRBBF400,,R-HRBBF500[花管参数]基坑内侧花管排数数0基坑外侧花管排数数0[锚杆参数]锚杆道数0[坑内土不加固]]*******************************************************************************[验算结果]*******************************************************************************[抗拔承载力验算结结果]工况开挖深度破裂角角支锚号支锚长度受拉荷载标标准值抗拔承载力力标准值抗拉承载力力标准值安全系数((m)(度)(mm)Nkkj(kN))RRkj(kNN)Rkj(kkN)抗拔抗拉13..50038.00025..00038.441土钉44.500611.363.66101..81.03661..66035..55038.551土钉44.50033.758.11101..8115.671127..4622土钉44.500599.380.55101..81.35881..717[整体稳定验算结果果]工况号安全系数数圆心坐标x(m)圆心坐标y(m)半径(m)10.91137.25576.00191.117221.37730.54495.55485.000631.31111.89969.991710.0097[喷射混凝土面层计计算][计算参数]厚度：880(mm))混凝土强度等级::CC20配筋计算as:155(mm)水平配筋:d6@2550竖向配筋:d6@2550配筋计算as:115荷载分项系数:11.200[计算结果]编号深度范围荷载值(kPa))轴向M(kkN.m)AAs(mm^^2)实配As(mmm^2)10..003..000..3x0.07771160.0((构造)113.11y0.0330160.00(构造)113.1123..004..5014..4x1.03331160.0((构造)113.11y2.0112160.00(构造)113.1134..505..5539..0x0.82551160.0((构造)113.11[支护方案]33-3剖面，LMNA段[验算简图][验算条件][基本参数]所依据的规程或方方法：《建筑筑基坑支护技技术规程》JGJ1120-20012基坑深度：77.450((m)基坑内地下水深度度：77.000((m)基坑外地下水深度度：77.000((m)支护结构重要性系系数：0.9900土钉荷载分项系数数：11.250土钉抗拔安全系数数：11.400整体滑动稳定安全全系数：1.2500土钉墙底面支锚轴轴向拉力经验验系数ηb：0..600[坡线参数]坡线段数3序号水平投影(m)竖向投影(m)倾角(°)12.90015.880063..425.00000.00000..030.66601.665068..2[土层参数]土层层数4层号土类名称层厚厚重度浮重度粘聚力内摩擦角与锚固体摩摩阻力与土钉摩阻阻力水土(m)(kN//m^3)(kN//m^3)(kPaa)((度)(kkPa)(kPPa)1素素填土00.700177.54.08..0445.030..02粘性性土3..00019..8233.613.88700.050.003粉土2..50019..266.815.11800.060.004粘粘性土88.000200.08.00227.216..9775.055..0合算[超载参数]超载数2序号超载类型超载值(kN/mm)作用深度(m)作用宽度(m)距坑边线距距离(m)形式长度(m)1局部均布15.00000.0000115.00000..439条形2局部均布15.00001.66504.0000-5..061条形[土钉参数]土钉道数3序号水平间距(m)垂直间距(m)入射角度(度)钻孔直径(mm)长度(m)配筋111.5003.000015..01106..0001E188211.5001.500015..01106..0001E188311.5001.500015..01106..0001E188钢筋类型对应关系系：d-HPBB300,DD-HRB3335,E--HRB4000,F-RRRB4000,G-HRRB500,,P-HRBBF335,,Q-HRBBF400,,R-HRBBF500[花管参数]基坑内侧花管排数数0基坑外侧花管排数数0[锚杆参数]锚杆道数0[坑内土不加固]]*******************************************************************************[验算结果]*******************************************************************************[抗拔承载力验算结结果]工况开挖深度破裂角角支锚号支锚长度受拉荷载标标准值抗拔承载力力标准值抗拉承载力力标准值安全系数((m)(度)(mm)Nkkj(kN))RRkj(kNN)Rkj(kkN)抗拔抗拉13..50038.00025..00038.441土钉66.000422.594.77101..82.22662..39436..50038.661土钉66.00011.479.88101..8555.562270..8482土钉66.000