常州天豪支护方案

PAGEPAGE20-一、工程概况xx大厦位于xx路，xx对面，占地面积约11100m,大厦地下室深度9m，建筑面积约8800m。本工程系xx大厦基坑支护工程，其特点是：基坑开挖面紧邻建设红线，地下室外墙边距离建设红线最大处6m,，最小处仅2.9m。基坑范围内大部分土体为粘质粘土，其强度较高，稳定性较好，富水性差。但基坑底以下及以上1m左右均为约12m厚的③粉土层，该层土体渗透性较强，流动性大，在基坑开挖时极易产生流砂和管涌等不良地质作用，是本支护工程须要特别注意的关键点之一。另外，距离建筑红线m左右，分别有一幢3层建筑、一幢5层建筑及二幢一层建筑，仅3层以上建筑采用了桩基础。因此，必须控制好支护体系的变形和位移量，以确保建筑物安全、无损，这是本工程要特别注意的关键点之二大厦地下室拟分二次施工，待地下室1期工程施工结束后再施工2期地下室。二、编制依据1、图纸、文件（1）《xx大厦基础基坑支护及降水工程招标函》及其附件、附图；2、技术规范引用标准（1）《建筑工程施工质量验收统一标准》（ＧＢ50300-2001）；（2）《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2002（3）《建筑基坑工程技术规程》JGJ120-99（4）《建筑地基基础设计规范》GBJ7-893、参考资料（1）《深基坑工程设计施工手册》龚晓南主编（2）《支挡结构设计手册》尉希成编著（3）《地基与基础施工手册》江正荣编（4）《基坑与边坡事故警示录》曾宪明等编著（5）《现行建筑施工规范大全》（修订缩印本）三、工程地质条件详见表1，其余略。四、设计计算1、支护方案选择本工程基坑深度为9m，根据地质报告，-8m以下为第③层粉土层，层厚约12m，该层土渗透性强，流动性大，基坑开挖时极易引起流砂和管涌等不良地质作用。因此，本工程基坑的安全性除了取决于支护体系（挡土墙）本身的强度、变形和稳定性外，防止流砂和管涌的发生也是非常重要的措施之一。由于部分区域-3.6m以上有暗浜，其土的内聚力和内摩擦角均较小，因此土方开挖前，必须对该部分土体进行压密注浆加固。考虑各种因素，本方案拟采用土钉墙和水泥土挡土墙相结合的支护形式，具体方案为：基坑－7.5m以上部分全部采用土钉墙支护，其中南北两侧有建筑物的地方，在第三排设置与应力锚杆，横向间距3.0m，与土钉间隔布置。基坑－7.5m以下采用重力式水泥土挡土墙结构，其中部分（双排桩）嵌入第④土层，以起到隔水止水的作用。由于开挖部分（－7.5m以上）的土质较好，富水性差，－7.5m～－9m之间采用水泥土挡墙，其有较好的隔水、止水作用，因此，本工程不做专门的降水措施，仅在坡面留一些泄水孔。基底设置排水沟排水。2、土钉墙设计计算（1）土钉墙设计通过反复分析计算，最后选定的土钉墙参数为：土钉长度10～12m，横向间距1.5m，土钉钢筋采用Ф28Ⅱ级钢筋，土钉直径为100mm。为了减少边坡位移，有建筑物的一侧，在第三排设置予应力锚杆，横向间距3.0m，与12m土钉间隔布置，锚杆采用Ф25钢筋，长20m，其中自由段长5m，设计抗拔力200KN。喷射混凝土厚100mm，设计强度C20,钢筋网采用Φ8@250mm。土钉典型剖面如图B所示。（2）计算结果1）内部整体稳定行计算A、最危险破裂面选择进行整体稳定性计算时，有关物理指标取计算范围内土体的加权平均值（填土层可不考虑）。由于部分区域-3.6m以上有暗流，其土的内聚力和内摩擦角均较小，因此土方开挖前，必须对该部分土体进行压密注浆加固，注浆孔间隔不大于1m，注浆水泥标号32.5，渗入量不小120kg/m。经计算为：=18.95、=19.5、=21。确定圆心点位置土坡圆弧滑动可能的圆心位置可按下式计算：x=H[(40-)/70-(-40)/50]y=H[0.8+(40-)/100]经计算：x=－3.96m、y=7.5m设圆弧半径为7.5m，计算简图入图C。②整体稳定安全系数计算整体稳定安全系数计算采用改进的稳定性分析条分法，见图B。本计算取同一个圆心，考虑土钉作用，土条简化为６条。此时，对应于圆心沿破裂面滑动的安全系数为滑裂面上的抗滑力矩与下滑力矩之比，为：K=式中K——考虑土钉作用厚的安全系数c——土体的粘聚力，Kpa;——土体的内摩擦角，度；L——土条滑动面弧长，m；W——土条重量，KN;T——某位置土钉的抗拔能力标准值，KN;S——计算单元的长度（一般与S相同），m；——滑动面某处切线与水平面之间的夹角，度；——某土钉与水平之间的夹角，度。经计算，整个滑裂面的安全系数K=1.67,能够满足要求。B.土钉抗拔力极限状态验算土钉抗拔力的验算是对内部整体稳定性分析的补充，采用图D所示简化破裂面进行计算。图中K=(K+K)/2K=1-sin=0.642，K=tg(45∘-)=0.472K=0.557①单根土钉抗拔力验算在破裂面后土压力的作用下，土钉墙内部给定破裂面外的土钉锚固段应提供足够的抗拉能力标准值，而使土钉不被拔出或拉断，应满足下式：K=式中：K——某一土钉抗拔力安全系数；T——第j个土钉破裂面外土体提供的有效抗拉能力标准值（KN）。T=D｛L-(H-H)sin[(-)/2]/[sin（(+)/2+）]｝（）/２——破裂面与水平面之间的夹角取；——边坡坡角，80°；e——土压力强度，KPa,当h＞H/2时，e=0.5Kh;H——土钉墙高度，m；H——土钉距坡顶的距离，m。由此计算单根土钉最小安全系数：K＝2.01②总抗拔力验算K=式中：K——总体抗拔力安全系数；E——面层分段部分所受的土压力合力，KN;H——土压力合力到土钉墙底面的距离，m。经计算总体抗拔力安全系数：K=1.61③土钉钢筋强度计算由以上计算可知土钉抗拉能力最大值为Tx5=128.05KN=12805Kg按公式Tx=fyAs计算土钉钢筋上式As——钢筋截面积，cm2；fy——钢筋抗拉强度标准值，取2300Kg/cm2；计算得：As=5.567cm2Ф28钢筋截面积为6.154cm2。能够满足要求。同理可计算出其他土钉满足抗拉能力的最小钢筋截面积。经计算确定：上面三排土钉采用Ф25钢筋，下面三排土钉采用Ф28钢筋。2）外部稳定性分析A、土墙厚度确定土墙厚度由下式计算：B=•cos=*10*cos10°≈9mB、类似重力式土墙的稳定性计算参照重力式挡土墙的方法分别计算简化土墙的抗滑稳定性，抗倾覆稳定性。计算时纵向取一个单元（土钉水平间距）。①抗滑动稳定性验算抗滑安全系数：K=F/E式中：E——简化后墙后主动土压力水平分力F——简化墙底断面上产生的抗滑合力F=（W+qB）Stg+CBS=(18.95*7.5*9+10*9)*1.5*tg21+19.5*9*1.5=1000.03KNE=(KH+qKH)S=(0.5*0.472*18.95*7.5*7.5+10*0.472*7.5)*1.5==(0.5*0.472*18.95*7.5*7.5+10*0.472*7.5)*1.5430.442KNE=Ecos=429.9KN抗滑安全系数：K==F/E==1082.684/371.612.36②抗倾覆稳定性验算抗倾覆安全系数：KQ=M/M式中：M——抗倾覆力矩，M=（W+qB）(0.5B+0.5H/tg);M——土压力产生的倾覆力矩，M=（H+H）E/3M=(1279..125++90)**(0.55*9+00.6611)=70066.44KN•mM=1/3*(77.5+00)*4223.9==10599.75KKN•m抗倾覆安全系数数：KQ=M/M=6..67基坑东侧=900∘，M=61661.066KN•m，M=10559.755抗倾覆安全系数数：KQ=5.883）土钉墙变形分析析土钉墙的变形难难以通过计计算得出可可信的定量量数据，有有关专家综综合工程实实测和室内实验验，提供以以下看法：：①土钉墙变形引起起的地表角角变位和位位移随L/H增加而减减少②颗粒土中离开面面层水平距距离（1~1..25）H时，地表表角变位已已不会造成成对周围地地表建筑物物影响，一一般情况下下，大于1.5时地表角角变位已不不重要；③最大水平变位（面面层顶部水水平位移）与与竖向沉降降的比值随随L/H减少而增增加，其最最大值为1.0。对于常常用的L/H==0.6~~1.0情况，可可取1.0~~1.755。这与一一般的撑式式支护相近近；④增大土钉倾角，会会增加地表表变位与支支护位移；；⑤水平位移过大导导致破坏，最最大水平唯唯一的限制制标准可取取为不大于于5‰H。结合本工程具体体情况，即即使按基坑坑深度9mm计算，L/H均超过1.0。但由于于基坑边建建筑物距均均小于1H，且基坑坑开挖边线线非常靠近近建筑红线线，因此，本本工程对土土钉墙的变变形要求很很高。应采采取以下措措施，以控控制土钉墙墙的变形：：①在有建筑物时，对对一层建筑筑物区段（建建筑物两侧侧10m内，下下同）在第第三排增加加一预应力力锚杆，横横向间距33m，与12mm土钉间隔隔布置，锚锚杆采用Ф28钢筋，长20m，其其中自由端端5m，锚杆杆设计抗拔拔力200KKN.对第二层层以上建筑筑物（含）区区段，在第第二、第三三排分别增增加一预应应力锚杆，具具体同上。②土钉倾角应控制制在10∘以内，以6~8∘为宜。③建筑物处土钉墙墙地表角变变位和位移移控制值：：建筑物处处不得超过过1‰H和1.3‰H；④其余处应小于33‰H和5‰H。4）土钉墙施工方法法①作业面开挖土钉墙施工是随随着工作面面的开挖分分层施工的的，每层开挖的的最大高度度取决于该该土体可以以站立而不不破坏的能能力。可按按下式计算算：H=式中h——每层层开挖深度度，m;C———土的粘粘聚力（直直剪快剪），kPa;;——土的重重度，KN//m——土的内摩擦擦角（直剪剪快剪），度。经计算除顶层杂杂填土外，其其余土层均能满满足要求，因因此，土方方开挖前应应对该土层层进行压密密注浆加固固，以提高高土的内聚聚力。具体体做法是：：水泥标号号32.5，注浆孔孔间距小于于1.5，注浆量量不小于1100kg/mm。范围：：沿基坑四四周2米宽。开挖高度一般与与土钉竖向向间距相匹匹配，便于于土钉施工工。每层开开挖的纵向向长度，取取决与于交交叉施工期期间保持坡坡面稳定的的坡面面积积和施工流流程的相互互衔接，长长度一般为为10m。使使用的开挖挖施工设备备必须能挖挖出光华规规则的斜坡坡面，最大大限度的减减少对支护护土层的扰扰动。松动动部分在坡坡面支护前前必须予以以清除。②喷射混凝土面层层喷射混凝土面层层为一层，在放放置土钉后后施工。面层层厚度1000mm；喷喷射混凝土土强度等级不应低低于C20，混凝凝土中水泥泥含量不宜宜低于4000kg//m。喷射混凝凝土最大骨骨料尺寸不不宜大于115mm，通通常为100mm。两两次喷射作作业应留一一定的时间间间隔，为为使施工搭搭接方便，每每层下部3300mmm暂不喷射射，并做45∘的斜面形形状，为了了使土钉同同面层能很很好地连接接成整体，一一般在面层层与土钉交交接中间夹夹一块2000mm**200mmm*10mm的承压压板，承压压板后设置4根Φ25加强钢筋筋。钢筋网网间距Φ8@2550。③排降水措施土钉墙施工不采采取降水措措施。在坡坡顶地面20ccm范围内内用混凝土土或砂浆护护面以排除除地表水。坡坡面排水可可在喷射混混凝土面层层中设置排排水管，一一般使用300~~500mmm长的带带孔塑料管管子，向上上倾斜5∘~10∘，排除面面层后的积积水，排水水管水平间间距10mm，垂直间距距2m。在坡坡底设置排排水沟和积积水坑，将将排入积水水坑的水及及时抽走。④土钉施工a、成孔采用螺旋钻、洛洛阳铲等干干法成孔设设备，也可使用用YTN--87型土土锚专用钻钻机成孔。成成孔时，不不要采用澎澎润土或其其它悬浮泥泥浆做钻进进护壁。b、置筋在置筋前，最好好采用压缩缩空气将孔孔内残留及及扰动的废废土清除干干净。放置置的钢筋采采用Ⅱ级螺纹钢钢筋，为保保证钢筋在在空中的位位置，在钢钢筋上没隔隔2~3m焊置一一个定位架架。c、注浆土钉注浆采用注注浆泵灌注注，浆液采采用纯水泥泥浆。纯水水泥浆可用用425号普通硅硅酸盐水泥泥用搅拌装装置按水灰灰比0.455左右搅拌拌。为保证证土钉土钉钉与周围土土体紧密结结合，在孔孔口处设置置止浆塞并并旋紧，使使其与孔壁壁紧密贴合合。在止浆浆塞上将注注浆管插入入注浆口，深深入至孔底底0.2~~0.5mm处，注浆浆管连接注注浆泵，边边注浆边向向孔口方向向拔管，直直至注满为为止，放松松止浆塞，将将注浆管止止浆塞拔出出，用粘性性土或水泥泥砂浆充填填孔口。为为防止水泥泥砂浆或水水泥浆在硬硬化过程中中产生干缩缩裂缝，提提高其防腐腐性能，保保证浆体与与周围土壁壁的紧密粘粘合，可掺掺入一定量量的膨胀剂剂。具体掺掺入量由试试验确定，以以补偿收缩缩为准。为为提高水泥泥砂浆或水水泥奖的早早期强度，加加速硬化，可可掺如速凝凝剂或早强强剂。⑤质量检验与监测测a、土钉抗拔力检验验施工前需要进行行土钉的抗抗拔力试验验，以确定定土钉界面面摩擦力的的分布形式式及土钉的的极限抗拔拔力等。土土钉基本抗抗拔力试验验可采用循循环加荷方方式，第一一级取土钉钉钢筋屈服服强度的10%为基本荷荷载，进而而以土钉钢钢筋屈服强强度的0.15倍为增量量来增加荷荷载，同时时用退荷循循环来测量量残余变形形，每一级级荷载持续续到变形稳稳定为止；；土钉破坏坏标准为：：在同级荷荷载下，变变形不能趋趋于稳定，即即认为土钉钉达到极限限荷载。实实验数量应应为土钉总总数的1%，且不少少于3根；土钉钉检验的合格格标准可定为：土钉抗抗拔力平均均值应大于于设计极限限抗拔力，抗抗拔里最小小值应大于设设计极限抗抗拔力的0.9倍。土钉钉抗拔力设设计安全系系数应大于于1.5。b、原材料检验土钉墙工程原材材料（钢筋筋、水泥、砂砂、石等）进进场检验，与与钢筋混凝凝土工程相相同，可按按有关规范范进行质量量检验。c、面层强度及厚度度检验喷射混凝土应进进行抗压强强度试验，试试块数量可可为每5000m取一一组，每组组试块不少少于3个，喷射射混凝土抗抗压强度试试块可采用用现场喷射射混凝土大大板方法制制作。大板板模具尺寸寸为4500mm*350mmm*120mmm（长*宽*高），其其尺寸较小小的一边为为敞开状，现现场喷射混混凝土大板板养护7天后，加加工切割成成边长为1100mmm的访体试试块。喷射混凝土厚度度检查可采采用凿孔或或其它方法法检查，检检查数量可可为每1000m取取一组，每每组不少于于3个点，起起其合格条条件可定为为全部检查查空处厚度度平均值应应大于设计计厚度，最最小厚度不不应小于设设计厚度的的80%，并不应应小于500mm。d、监测对于土钉墙基坑坑支护工程程，监测工工作非常重重要，土钉钉墙变形监监测采用经纬仪测墙墙顶水平位位移，水平平仪测墙顶顶水平位移移。在土钉钉墙边顶端端及距离墙墙边5m处每隔隔10m设置置一个观测测点，观测测点用Ф20钢筋制作作，长800，用混凝凝土固定在在土中。另另在基坑南南侧和北侧侧有建筑物物处埋设测斜管，使使用测斜仪监测测土钉墙。土钉墙监测每天天应至少一一次，并做做好记录。当当变形量超超过规定值值时，应停停止基坑内内施工，采采取加固措措施后再施施工。3、水泥土挡土墙墙设计计算算（1）土压力计算视-7.5m以上上土体为均均布荷载，并并考虑10KKN/m施施工荷载，见图B。这样作用水泥土挡土墙顶的均部荷载q=160KN/m。由于基坑底以下下②2土层仅为为0.5mm，计算时时可采用③土层的参参数。此此此时1=18..8KN/m3，c=6kkpa，=29..9°，Ka=0.3335。计算简图图见图F。=qK-2cc=46.665KN//m=K(q+h)+h-2=66.774KNN/m=K（q+h+h2）+)-2=104..92KKN/mm根据多数的实测测资料表明明，由于在在基坑开挖挖深度以下下，主动土土压力不再再呈线性增增加。从另另一角度分分析，按传传统的方法法在重力式式围护结构构稳定性验验算时出现现坑底以下随随深度增加安安全度下降降的趋势，因因此，在计计算坑底以以下主动土土压力时，采采用修正方方法计算，按均质土考虑，并采用水土分算法计算。即：对h＜H/2的，=KK(q+h))+h--2对h＞H/2的，=KK(q+H)/2+H/2-22经计算==1004.922KN//m墙前的被动土压压力系数==tg(45∘+/2)=22.9888，考虑墙面面摩擦力的的被动土压压力系数KK=1.55，则=K=4.4882。=2=2*6**1.7229=200.7488KN//m=+2+=3177.40KN/m土压力及其对挡挡土墙底A点的力矩矩分别计算算如表2表2：土压力计算表表深度γ（KN/m3)γw（KN/m3)c(KPa))φ(°°)Kaσa（KN/m2)Kpσp（KN/m2)7.518.8629.90.4330.57846.658.018.810629.90.3350.57866.072.9881.72920.7511.2518.810629.90.3350.578104.922.9881.72915.018.810629.90.3350.578104.922.9881.729391.56序号EahaMaEphpMp1209.92556.751416.999124.48883.75466.832131.10886786.651390.5552.53476.3883472.142.251062.322Σ813.17333265.9661515.03383943.211（2）墙体自重设墙宽B=2..2m，水水泥土重度度=19KKN/m33W=BH=199*2.22*9=376..2KNN/m（3）抗滑移验算挡土墙底部由其其自重和土土的内聚力力而产生的的抵抗摩擦擦力为：WTg+cBB=3766.2*ttg29..9∘+6*22.2=2221.773KNN/m==（1515.0338+221..73）/813..173==2.133（4）抗倾覆稳定验算算W==376.2×==413..82KNN抗倾覆稳定安全全系数KK==（3943.211+413..82）/32655.96==1.333实际施工时，将将水泥土挡挡土墙中四四排搅拌桩桩的两排向向下延长并并嵌入第④土层中，这这样不仅提提高了挡土土墙的抗倾倾覆性，也也起到了有有效的阻隔隔地下水渗渗流，防止止发生流砂砂和管涌的的作用。（5）墙身强度验算基坑面以上=884.299KN/mm，设水泥泥土抗拉强强度qc=2000KPaa，无侧限抗抗压强度qq=10000KPPa==38.3≤0..2q=00.2*11000==20000KPaa=+=376.2/22.2+84.229*6//2.222=275..5≤=-=376.2/22.2-884.299*6/22.22=66.55≤=2000/2=1100均能满满足要求。由于水泥土挡土土墙底部嵌嵌入稳定④土层，因因此不再进进行抗隆起起稳定性验验算。为提高被动土区区的内聚力力，基坑开开挖完成后后，在基坑坑内、水泥泥土挡土墙墙边设置轻轻型井点降降水，井点点间距1mm，深6m，每50mm布置一台台真空泵抽抽水。基础础底板施工工结束后，拆拆除井点。（6）水泥土挡土墙墙变形计算算采用“刚性拦土墩”法法计算。即即假定墙体体刚度为无无限大，挡挡墙在土和和水的作用用下，只产产生水平移移动和转动动。基坑内内土的水平平地基反力力比例系数数m=50000KN/mm4，经计算基基坑底截面面处水平位位移和转角角分别为：：=3.7ccm；=0.0227。挡墙墙顶位移：：=+=3.9ccm，符合合二级基坑坑变形值要要求。为提高水泥土重重力式结构构的刚度和和安全度，在在水泥土重重力式结构构顶部设置置0.155m厚的钢钢筋混凝土土压顶。压压顶与水泥泥土用插筋筋连结，插插筋长度11.0m，钢钢筋直径Φ12。（7）水泥土挡土墙墙施工A、施工机械水泥土挡土墙施施工机械采采用SJB--1型双轴深深搅桩机。B、双轴深层搅拌拌桩施工工工艺①施工采用双轴深深搅机，轴轴径Φ700㎜，轴距500㎜。采用#425级普通硅硅酸盐水泥泥，加入比比例为土重重的15%，水灰比比为0.45。桩位偏偏差不应大大于50㎜，垂直直度偏差不不大于1.0%。②施工工艺流程：：制配浆液制配浆液N搅拌桩顶复搅复喷提升Y复搅下沉喷浆搅拌提升预搅下沉复检移机就N搅拌桩顶复搅复喷提升Y复搅下沉喷浆搅拌提升预搅下沉复检移机就位检验测放桩位NYYC、施工技术措施施和质量控控制要点①开机前必须调试试，检查桩桩机运转和和输料管畅畅通情况。②严格控制停止喷喷浆面的标标高。③搅拌桩的垂直度度偏差不超超过1%，桩位布布置偏差不不得大于550mm。④深搅桩机提升速速度和次数数必须符合合图纸设计计和国家相相应规范要要求。⑤制备好的浆液不不得离析，泵泵送必须连