某基坑支护灌注桩支护水泥搅拌桩止水帽梁及降水大口径无砂混凝土管井点方案设计

基坑支护及降水方案设计一、工程简述二、基坑工程概况1）本工程基坑深度较深、面积大是本工程特点之一。本工程基坑开挖深度大面积为5.9m，应采取合理、有效的基坑围护体系确保基坑安全。2）基坑周边环境复杂。沿上海道方向有一条通信电缆和一条广播电视电缆离基坑仅0.7m（根据外露电缆井考察）；沿解放路方向有一条通信电缆，离建筑红线1.7m（根据外露电缆井考察）；沿东大街及文化街未见明露的电缆井，也无具体资料可查，是否有管线不明。3）施工现场地处城市中心，周围行人、车辆众多，施工时必须确保文明施工、减少噪音及周围人、车辆的安全，而且应采用适宜的“防扰民、防民扰”的方案，确保工程顺利进行。4）雨季施工。由于本工程正处于雨季、汛期施工阶段，故应采取有效的基坑降、排、防水措施，保证基坑安全。三、地质状况描述根据提供的地质勘察资料，场区内与基坑工程有关的主要土层分布如下：1、人工填土层第一亚层，杂填土（1a）：厚度一般为0.50～2.50m，局部厚度3.2～4.0m，呈杂色，松散状态，主要由砖块、废土、石子、灰渣组成。本亚层土水平方向上分布不连续。第二亚层，素填土（1b）：厚度一般为1.0～2.0m，褐色为主，局部为黑灰色、褐黑色，松散-软塑状态，主要由粘土、粉质粘土组成，含灰渣、砖渣、石子、有机质、腐植物，属高压缩性土。土质结构差，软硬不均匀，经翻槽地段土质松软，局部缺失。2、新近冲积层位于人工填土之下，埋深约6.0m以上，局部较深处为7.0m以上，该层土为海河故道冲积层，受翻槽回填影响，厚度变化较大，为1.40～4.10m，顶板标高为8.54～5.25m，主要由粉质粘土组成，局部分布淤泥质土，呈褐黄～褐灰色，软塑状态，有层理，含铁质、腐植物、有机质，属高压缩性土，局部地段夹有粘土及淤泥质土。3、全新统中组海相沉积层第一亚层，淤泥质粘土（a）：一般位于埋深约6.0～16.0m段，厚度为9.0～11.0m，呈褐灰色，软塑～流塑状态，无层理，含蚌壳，属高压缩性土，局部地段夹有粉质粘土、淤泥及淤泥质粉质粘土透镜体。本亚层在埋深约8.0～9.0m处夹有砂性大粉质粘土薄层。第二亚层，粉质粘土（3b）：一般位于埋深约16.0～18.5m段，厚度为２.２～2.9m，呈灰色，软塑状态，有层理，含蚌壳，属中压缩性土。本层土水平方向上土质较均匀，分布较稳定。详细情况见《岩土工程勘察报告》（工号K2003-0435）。四、水文地质情况根据地质斟察报告，该场区初见水位不明显。静止水位埋深0.6～2.0m，相当于标高8.59～8.41m。表层地下水属潜水类型，主要由大气降水补给，以蒸发形式排泄，水位随季节有所变化。一般年幅在0.5～1.0m左右。详细情况参见本工程《岩土工程勘察报告》。五、支护方案设计基坑支护设计与施工质量的好坏是整个工程能否顺利进行施工的关键，稍有不慎就可能影响后期工程的施工，同时会影响周围建筑物的安全及周围居民的正常生活，造成不良的社会影响。本工程周边环境复杂，为确保基坑四周建筑物、管道的安全，因此基坑支护的关键是控制基坑开挖影响范围内边坡土体的变形，以避免对以上周边环境产生不利影响，故支护设计的实质是变形控制设计。1、基坑支护方案确定针对以上工程特点，本工程在制定基坑支护方案时要重点考虑以下几个因素：①安全可靠性；②技术先进性、合理性；③施工可行性；④经济节约；⑤工期合理。本基坑支护方案在综合考虑了这些因素后，选用混凝土灌注桩与水泥搅拌桩相结合的复合支护型式。2、基坑支护方案本工程支护方案采用双排混凝土灌注桩支护+双排水泥搅拌桩止水+帽梁形式，具体布置为：沿上海道、解放路方向及13-19轴（该段考虑用做加工场地）较长直边方向布置双排ø750mm混凝土灌注桩，外排灌注桩间距1700mm，桩长15.8m,里排灌注桩间距1800mm,桩长13.3m；沿东大街和文化街方向由于基坑成不规则弧形，对受力有利，故该范围内采用双排ø700mm混凝土灌注桩，外排灌注桩间距1800mm，桩长15.8m，里排灌注桩间距1800mm，桩长13.3米。在里排和外排灌注桩之间采用双排ø700深层水泥搅拌桩间距550做止水帷幕，桩长7.8米，并与两排混凝土搅拌桩挤紧，每隔10—12m增加一道砼墙（即在前后两排灌注桩中间增加两根ø600长9m的砼灌注桩，两根灌注根相互咬合形成整体，并与里外排灌注根紧密接合，形成一道砼墙）。双排灌注桩之间通过500mm厚3050mm宽的整体大帽梁连接成整体，并在前后两根桩中间增加一根小连梁,使前后两排桩连接成为一个整体，增强整个支护结构的刚度。由于施工现场场地比较紧张，基坑四周有通信、高压电缆，上下水等管道，由于管线繁多，施工时必须采取必要的技术措施及应急方案，方能在既保证正常、顺利施工外，还能确保其周边管线的安全。可能达不到该方案的要求，应根据实际情况进行适当调整。详细情况见附图。3、基坑支护方案验算1）计算参数土层划分及指标选取见下表：土名厚度（m）指标选取C（kpa）Φ（度）γ（kN/m3）m值（kN/m4）E（kpa）素填土1.5151019.045002.8eT粉质粘土4.591319.040002.8eT淤泥质粘土2.0111919.035002.8eT地下水位取地表下1.0m，地面超载q=20kN/m2，C、Φ为快剪指标，采用水土合算。桩直径D=0.70m（采用较小灌注桩直径作为计算参数），平均间距1.8m，前排后排相同，外排桩长15.80m，后排桩长13.3m（桩长从帽梁顶开始计算）。2）计算结果：地表最大位移Y=9.3cm基坑底桩位移Y=4.5cm最大弯矩M前排=750.kN•m（位置在地面下8.9m处）M后排=906kN•m（位置在地面下8.9m处）M平均=830kN•m整体稳定验算:安全系数K1=1.206抗隆起验算:安全系数K2=1.4抗管涌验算:安全系数K3=3.35六、降水设计1、工程简述根据工程地质勘察报告，静止水位埋深在0.60m～2.0m左右，初见水位不明显，1b层素填土层为不透水层，2层粉质粘土层为不透水层，3a层淤泥质粘土为不透水层，其水平和垂直渗透系数都很小，而且因本工程降水主要涉及到人工填土层、粉质粘土、淤泥质粘土三层地表浅层土体，故考虑采用大口径无砂混凝土管井点的降水方案。考虑将地下水降至最深基础底板下0.50m～1.0m左右，故本工程地下水降水至标高-7.00m以下，降水深度为6.3m左右，采取在基坑内布置管井，间距不大于35m，在基坑外围采用两排深层搅拌桩（水泥掺量15%）做止水帷幕，待基坑内水抽完后基础浇筑垫层时，用C20素混凝土将基坑内的降水井封死，同时，在基坑外布置观测井4口，以便于观察地下水位。2、降水井技术要求1）降水井布置沿基坑内部布置降水井，井深9.5m，井距间距不大于35m梅花形布置。另外，在基坑外布置4口观察井，以便于观察地下水情况，观察井井深6.5m。2）降水井结构降水井由无砂混凝土滤水管、吸水管和潜水泵等部分组成，降水井孔径为φ700，全孔下入水泥砾石（无砂）滤水管，管底封死，管外填3～15砾石作过滤层，潜水泵采用流量10～25m3/h的离心式水泵。降水完成后基坑底部以下用粘土填充夯实。3）降水井周边应采取的措施（1）在基坑底四周设置排水沟，及沉淀池，将降水井中的出水经三级滤水后排入市政管网，排水明沟深70cm，宽30cm，底部垫20—30cm厚粒径为20—31.5mm的碎石滤水层,并每隔20左右设置砖砌降水井一个,便于水泵抽水,防止降雨和人工用水的渗入。（2）基坑开挖完毕后，对基坑四周帽梁以上部分砌筑40cm高240砖墙，并用砼进行护坡，防止四周土体的滑坡或塌陷，对四周的道路造成破坏；并在基坑上部四周挖一条30cm宽40cm深排水明沟，此与市政排水管道接通，防止基坑外部雨水流入基坑内部。七、施工技术要求1、施工前的准备1）根据撑握的信息弄清基坑四周所有通信、广播电视及不明确的高压电缆、上下水等管道的位置以及标高。采取沿基坑四周每10m左右人工挖一条沟，沟垂直于基坑方向，深度为1.5m—1.8m，长3-4米,如果发现有地下管线在支护范围内，急时向业主反映,由业主与相关部门联系,在所有的管线得到有效处理和保护后才能进行桩基施工，以免桩机施工时钻头碰到管线，造成事故发生，并根据现场的管线分局情况及时调整局部支护桩的位置，确保支护结构施工的顺利进行。2）建立应急预案措施制度和成立现场应急组织机构，对现场可能发生的重大事故能够及时处理，防止事故的发生和扩大。2、降水井技术要求1）降水井钻孔要求：采用反循环成孔，开孔直径700mm，井深9.5m。2）降水井成井要求：（1）使用空隙率15的砾石水泥过滤器，内径600mm、井管长10m，即高出地面0.5m。（2）下管的同时用水反冲洗，把钻孔内的泥浆全部稀释排除。（3）采用23及46mm的圆砾作为井管四周填料，圆砾中不得含有砂和泥土。（4）成井后及时用空压机吹洗，直至水清。含砂量1/10000，即可下入潜水泵抽水。（5）井口加设盖板，防止杂物掉入或人员不小心坠入。3）排水要求：管井抽出的地下水，不得放任自流，要经集水坑沉淀后方可排入市政下水道内。3、支护桩技术要求1）、严格按照《钻孔压浆桩工程的施工及验收规程》及施工方案国家有关规范及设计要求进行施工不得擅自改变工艺流程和工法。2）、严格按照施工现场所提供的结构轴线、位置控制点放桩位点并必须经业主代表或现场监理工程师复核鉴定后方可进行施工。3）、水泥浆制备技术要求：（1）选用PS32.5矿渣硅酸盐水泥，并有出厂试验单，试验合格后方可使用，使用过程中水泥应防止淋雨或受潮、过期的水泥不得使用。（2）水灰比为W/S=0.55-0.6；（3）搅拌的水泥浆超过两小时后或达到初凝后不得使用；（4）水泥浆液应符合高压泵的要求，严禁掺有水泥袋或其他杂物，并应通过14×14～18×18密钢丝筛子。4）水泥浆注浆要求：（1）提钻时孔内注浆1分钟后方可提钻，并且提钻速度控制在0.3～0.5米/分；（2）注浆过程中保证钻头浸没在浆面下1.0米左右，注浆量应至不塌孔地层或水位以上1.0米；（3）注浆压力控制在5～8Mpa之间。5）石料选择及投放要求：（1）选用2～4cm粒径的碎石，含泥量小于1％；（2）投放碎石时孔口必须用漏斗，严禁孔口的泥块掉入；（3）钻杆提出孔口前要清干净孔口周围土；（4）钻孔时将相邻未完成补浆的桩口盖好，以防落土入口。6）补浆技术要求：补浆间隔在15～25分钟，采用双管补浆，直到浆面不再下沉为止，且不得少于三次。7）钢筋笼制作技术要求：（1）钢筋加工前进行除绣、调直。Ø8箍筋用冷拉机冷拉调直，拉伸率不大于2%，钢筋严格按设计图纸下料，主筋通长配置，加强筋用特制绞盘缠绕成环状，焊接成型。箍筋用螺旋箍，按间距要求缠绕在钢筋笼骨架上，点焊牢固。（2）下钢筋笼前做好自检记录，然后请监理验收，合格后方可下入孔内。接头采用焊接时要求符合《混凝土结构工程质量验收规范》。（3）钢筋笼用吊车向孔内吊放，吊放时应保持笼身垂直平稳，不磕碰孔壁，以防止塌孔。钢筋笼到位要严格控制标高。（4）钢筋笼外绑扎混凝土块或导向钢筋，用来保证混凝土的保护层厚度。（5）钢筋笼制作要求允许偏差：主筋间距±10mm；箍筋间距±20mm；钢筋笼直径±10mm；钢筋笼长度±100mm。4、开挖注意事项由于采用直径0.7m的灌注桩整体位移较大，开挖时应分两步开挖，第一次整体开挖到地表下3.0m处，第二步开挖时应分“条”开挖，每条宽10m左右，并随挖随打垫层，垫层打至支护桩处，使垫层在基坑底位置形成支撑作用，减少由于支护桩体向坑内位移而影响工程桩的桩位。另外，基坑开挖时不得碰撞护坡桩体，并注意降水井的保护。开挖过程中应注意避免对工程桩的侧向挤压，以免桩体倾斜。八、基坑施工监测1、监测准备基坑开挖之前，应根据基坑支护设计文件和计算书，并会同设计单位、甲方、监理确定本工程基坑周边环境允许变形值、支护结构设计内力等监测参数。2、报警值确定基坑监测警戒值的大小应根据基坑等级（重要性程度）、设计要求和保护对象的重要性来确定，如何确定报警值是一个非常重要和慎重的问题，报警值包括两个部分：总的允许变化量和变化速率。施工之前，应根据基坑支护设计、计算依据确定本工程的基坑监控标准值。对于各种观测值的变化速率报警值，规程要求基坑设计和监测的控制标准2~3mm/d，本工程要求如下：（1）桩体的最大位移达到0.5%H（H为基坑开挖深度）时，变化速率超过2～3mm/d时，可提出报警（2）地下管道的水平位移或沉降达到20mm时，沉降或位移速率超过2mm/d可提出报警。3、检测方法及精度要求（1）沉降观测采用精密的水准仪进行量测。主要采用精密水准测量方法进行，沉降观测点直接设置在被观测对象上，在远离基坑，不小于35m（3～5H）范围之外设置基准点。观测点应布置在具有特征点的地方。（2）水平位移观测采用精密电子经纬仪进行量测。采用轴线投影法在两个稳定的基准点之间连线为基准线，量测差值和累计位移量。观测点直接布置在桩顶冠梁。（3）应力监测采用在支护结构（排桩）内预埋钢弦式或电阻应变式钢筋应力计，以测定构件受力钢筋的应力或应变，钢弦式钢筋应力计采用和结构主筋轴心对焊，由频率仪测定和计算的是钢筋的应力值；电阻应变式钢筋应力计采用与结构主筋平行帮扎或点焊在箍筋上，由应变仪测定该点的应变。监测实施过程中，结构内力换算应注意进行环境温度的修正，以及结构浇筑初期应计入混凝土龄期对弹性模量的影响等。（3）肉眼巡检由于支护结构的施工质量、施工条件的改变、基坑边堆载的变化、施工用水不适当排放、管道渗漏以及气候条件的改变，还有工程隐患如地面裂缝、支护结构的失稳、临近建筑物裂缝等都可在巡检工作中及时发现，因此巡检是十分重要和很有必要的，应由有经验的工程师按期进行巡检，巡检工作应列入观测计划，按期进行，并保持记录。（4）观测精度沉降观测中，水水准仪i角≤±10″，每测站站基辅读数数高差≤0.3mmm，水准准路线闭合合差≤±0.3（n）1/2。4、工作方式依据国标《建筑筑基坑支护护技术规程程》（JGJ1120-999）有关规规定，对上上列各项监监测项目，每每检测一次次，即填报报各项专用用报表，分分别报送业业主、施工工、监理、设设计各方主主管，并定定期向各方方小结汇报报（如在联联席会上）。有有异常情况况及时召开开有关方面面专门会议议，共商对对策及时采采取相应措措施，实现现信息施工工。基坑施施工完成后后，编写《基基坑施工监监测总结报报告》作为为竣工资料料存档。5、监测点布置及及监测周期期1）监测点的布置置应满足监监控要求，通通常基坑开开挖时的影影响范围为为开挖深度度的1.5~~2.0倍，从基基坑边缘以以外1~2倍开挖深深度范围内内的需要保保护的物体体或建筑物物均应做监监控对象，而而且观测点点布置应在在两个方向向均布置。监测点布置：（1）管线观测点的的数量宜是是2~3节度设置置一个观测测点；（2）位移观测的测测点间距宜宜为1~3m，而且且应根据理理论预测的的分布规律律来布置，变变化越大的的地方，测测点布置越越密；离基基坑越近，测测点也越密密；2）监测周期是要要求在整个个基础工程程施工之内内进行基坑坑所有项目目的监控。基基坑工程的的监测应与与施工过程程紧密配合合，根据施施工速度、监监测结果、环环境状况（如如雷雨天气气等）的