住宅楼基坑支护与地基处理工程施工设计方案设计书

住宅楼基坑支护及地基处理施工方案设计书1．工程概况1.1.太阳园小区A区3号高层住宅楼工程概况市大钟寺危改小区太阳园小区A区3号高层住宅楼地下室为2层,地上主体部份为27层,27F以上为电梯机房。本工程属一类建筑,按Ⅰ级耐火等级、8度抗震设防标准、5级人防抗力等级标准设计。A区3号高层住宅楼±0.00相当于绝对标高52.10m,室外高差为0.60m。建筑面积2B737.7m2,1B756.6m2,标准层745.2m2,电梯机房56.8m2。建筑物总建筑面积20848m2。层高2B、1B为3200,1F为3300,12F、24F为3200,27F为2920,电梯机房为2880,其余各层均为2900。建筑物主体檐口高度为80.50m,建筑物总高度为83.40m。2B平时为设备用房和活动室,战时为5级人员隐蔽室；1B为设备用房和自行车库。全楼容纳业主175户。本工程结构类型为现浇钢筋砼剪力墙结构、箱型基础。地基采用长螺旋钻成孔灌注砼桩〔CFG桩复合地基,其承载力达到设计标准值450kPa。承重的外墙均为现浇钢筋砼墙。非承重墙及管井隔墙采用砌块填充墙。剪力墙墙体厚度为200、250、300；顶板厚度为100、120、140、150、160、180。分室隔墙90厚,采用增强石膏水泥圆孔空心板；分户隔墙150厚,采用2层60厚现浇板和空心板中间夹设30厚岩棉板。本工程由泰跃房地产公司开发,中京工程设计软件公司设计,海建工程监理公司监理,建雄建筑8公司承建。1.2.基础开挖工程概况本建筑物场地土类型为Ⅱ类。地基采用长螺旋钻成孔灌注砼桩〔CFG桩复合地基,其承载力标准应达到450kPa。基础底板上皮标高为－6.420m。基础钢筋砼底板h＝900；SBS防水结构h＝80〔其中C20保护层厚50；素砼垫层h=100；砂砾石褥垫层h=200。故,开挖基面标高即砂砾石褥垫层下皮标高即CFG桩桩顶标高为－7.70m,相当于绝对标高44.30m。开挖时预留槽底原状土保护层,预留厚500即达-7.20m,以利CFG桩施工。计及自然地平高程,A区3号楼基础开挖深度H＝7.5m。基坑平面面积S＝1250m2,开挖方量V＝9400m3〔含CFG桩桩头切除500m3。1.3.工程地质条件根据市勘察设计研究院提供的"99G315"《岩土工程勘察报告》,本建筑物位于永定河洪冲积扇中部,地基土以厚层粘性土、粉土为主,按沉积年代、成因类型可分为人工堆积层和第四纪2大类,与基坑降水、支护相关土层性状如下：a.填土层：含砂质粉土、粘质粉土、房渣土、碎石填土,厚度1.4m～3.8m,高压缩性。b.砂质粉土、粘质粉土层：褐黄色,湿～饱和,厚度2.6～5.6m,中低压缩性。c.粉质粘土、粘质粉土层：夹有重粉质粘土,灰～黄灰色,湿～饱和,中高～中低压缩性,厚度2.3m～3.2m。d.粉质粘土、粘土层：夹有砂质粉土、粉细砂,褐黄色,湿～饱和,中高～中低压缩性,厚度4.8m～7.2m。e.细粉砂、砂质粉土层：夹有粉质粘土、粘质粉土层,褐黄色,饱和～湿,低～中低压缩性,厚度3.3m～4.9m。f.粘土、粉质粘土层：夹有重粉质粘土、粘质粉土层,褐黄色,湿,低～中低压缩性,厚度4.5m～9.2m。g.卵石层：夹有细砂、砂质粘土层,杂～褐黄色,湿～饱和,低压缩性,本层未揭穿。1.4.水文地质条件本建筑物位于"市区浅层地下水位特征分区图"中水文地质区的Ia亚区。自地表以下45.0m以,分布有三层地下水,第一层为台地潜水,埋深为2.4m～3.6m,含水层岩性以砂质粘土、粘质粉土为主；第二层为层间潜水,埋深为11.2m～12.9m,含水层岩性以粉、细砂和粉土为主；第三层为承压水,埋深27.13m～29.74m,含水层岩性以砂、卵石为主。该地区地下水的水质对砼均无腐蚀性,在干湿交替环境下,有弱腐蚀性。2.基坑支护及地基处理设计2.1.主要设计依据文件a.市勘察设计研究院提供的"99技315"《岩土工程勘察报告》。b.中京工程设计软件技术公司提供的太阳园小区A区3号高层住宅楼"9902-9GF01"《基础底板配筋平面图》等。c.《建筑基坑支护技术规程》〔JGJ18－96。f.《地基与基础工程施工及验收规》〔GBJ202－83。g.其它有关设计、施工验收规及规程。2.2.施工降水设计由于基础埋置较深、地下水位较高且含水量丰富,根据《岩土工程勘察报告》的建议及我公司在本地区的施工经验,确定采用深井点降水。2.2.1.涌水量计算①降水面积： S＝1250m2②井点中心线周长 L=155m③含水层平均渗透系数 k＝1.365m/d④抽水假想半径 XO=√S/π=19.50⑤全面抽水天数 t=4d⑥排水率 m=0.1⑦排水影响半径 R=√X02+2kTh/m=41.33m⑧含水层厚度 H=12m⑨8m深槽的降水深度 HO=9m⑩基坑总涌水量依无压完整井深井井点计算,有Q=1.366k<2H-S>S/1gR-1gxO>=790.52m3/d2.2.2.单井出水量计算深井井点计算直径取300,有①单井出水量p=24d/α=300×24/130=55.38m3/d②管井井数n＝1.1Q/p=1.1×790.52/55.38≈16眼2.2.3.降水井井深计算①基坑深度 HW1＝8.0m②降水水位距离基坑底要求的深度 HW2＝1.0m③水力坡度 I＝1／10④降水井分布围的等效半径 rO=42m⑤降水期间的地下水位变幅 HW4＝3m⑥沉砂管长度 HW5＝3m⑦降水井的深度 HW＝HW1＋HW2＋iro+HW4+HW5 ＝8＋1＋0.1×42+3+0.8=17m根据以上计算,本工程基坑井点降水设计成果取：井点直径Φ＝600mm,滤管直径φ＝400mm,井深h＝20m,井数16眼,井点间距每边均布L＝6～7m。太阳园小区A区3号高层住宅楼降水井点、基坑支护平面布置图见图1。图1降水井点、基坑支护平面布置图图2深井排水井点剖面图井点结构参见图2"深井排水井点剖面图"所示。2.3.基坑支护设计2.3.1.基坑支护方案选择根据基坑深度、周边条件、基坑开挖和土建施工的要求,本着安全可靠、经济合理的原则,经过多种方案比较,依据《建筑基坑支护技术规程》的要求和既往施工经验,确定本工程选取土钉墙喷锚支护工艺作为基础开挖施工期的边坡支护方案。土钉墙喷锚支护工艺改变了过去深基础开挖中的被动支护为主动支护,开挖后基坑边坡土体侧压力通过钢筋网喷射砼面板传至土钉,再由土钉传至稳定的土层中,从而保证了边坡的稳定。此项工艺融合了土钉挡墙和加筋土墙的长处,形成土钉墙复合体,能显著提高边坡整体稳定性和承受坡顶超载的能力,增强了土体破坏延性,改变了边坡骤然塌方的性质。经过土钉墙加固后的土层,由于土钉的加筋作用、压力浆体的渗透作用,使相邻土钉区域土体相互约束。锚喷支护是一分布多点式铰接连续板结构,为柔性支护类型,允许土体有一定量的变形和位移,各个节点受力可自行调节,从而重新调整了结构受力条件,使结构处于最佳应力状态。而且该工艺尚具有工程造价低；施工噪音低；可充作结构外模；减少土方开挖量；喷锚支护、基坑开挖逐步分层分段实施,不单独占用工期；施工设备简单等等诸多优点。本工程采用了降低地下水位措施,可消除地下水位对土钉墙的不利影响。2.3.2.基坑支护设计2.3.2.1.设计参数①基坑深度 h=8m;②坑边荷载 q=15kN/m2；③坡度 θ＝85°；④土钉间距 SX×SY＝1200×1200;⑤土钉布置方式 梅花型；⑥土钉孔直径110mm;⑥土钉入射角10°2.3.2.2.计算方法分别按照Schiosser方法及王步云法经电算优化,并进行部稳定性验算及土钉抗拉强度验算。2.3.2.3.设计成果为保证基坑结构工作面及CFG桩施工工作面,土钉墙底边线按照距结构外皮2000布置,土钉墙剖面为85°放坡。沿基坑压度围共设7层土钉,第1层距地面600m,以下按照土钉层距×水平间距＝1200×1200进行梅花型布设。土钉选用1Φ18钢筋,从上至下土钉长度依次为9000、8500、8000、7500、7000、6000、5000。土钉墙喷射细石砼强度等级为C20。原材料采用425#普通硅酸盐水泥；砂为中砂；豆石粒径d＜20mm。细石砼水灰比取0.45～0.50,经验配合比为水泥:砂:石＝1:2:2。上部初喷必要时可添加速凝剂。土钉倾角除最末第7层为30°之外,其他各层均为10°。孔径φ100,网片φ6.5200×200,厚度δ＝100mm,在网片侧向土钉层位置水平放置加强筋1Φ18。土钉墙喷锚支护布置与结构参见图3所示。土钉墙喷锚支护施工工艺流程参见图4所示。图3土钉墙喷锚支护布置与结构图3土钉墙喷锚支护布置与结构图4土钉墙喷锚支护施工工艺流程2.4.地基处理<CFG桩>设计本工程地基处理<CFG桩>设计由具备相应设计资质的中建总公司天海公司完成,详见该公司提供的本工程《CFG桩设计书》。3．施工部署3.1.施工组织基坑支护及地基处理工程采取项目经理负责制。现场施工管理由本工程项目经理部负责。3.2.质量保证体系本工程项目经理部其组成人员如下表：项目经理：贺建云生产经理：周虹技术经理：但军民降水工程：树新土钉墙工长：郭振山CFG工长：吴永军本工程项目经理部隶属太阳园小区A区3号高层住宅楼工程项目经理部。3.3.主要工程量工程项目 单位 数量 备注降水面积 m2 1250支护面积 m2 1100CFG桩根 8063.4.施工进度计划A区3号、4号2栋高层住宅楼将同时施工。本工程工程量大、工期紧,开工伊始即组织降水设备进场,计划降水井点作业10d完成,并铺设好排水管道,开始抽水运行。当降深漏斗达到设计要求后,开始基础土方开挖施工。在基础土方开挖时同时施工土钉墙,二者配合默契则土钉墙施工不单独占用关键路线工期。以1d～2d／层计算,土钉墙喷锚支护作业15d完成。在基础开挖至设计标高－7.70m以上500处〔预留CFG桩桩头和基底土保护层即－7.20m时,停止土方开挖作业,开始CFG桩施工进度计划表序工程项目单位数量2000.备注08.1008.20.08.30.09.10.09.20.09.30.10.10.1施工准备项12降水井点眼163降水项14土方开挖m289005土钉墙m211006CFG桩根8067钎探孔8槽底土清理m25009碎石褥垫层m225010施工。CFG桩计806根,采用现场搅拌C20砼、压浆灌注成形工法,计20d完成。之后,土方开挖含切割桩头至设计标高,再按设计要求铺筑200厚碎石褥垫层,计5d完成。太阳园小区A区3号高层住宅楼基坑支护及地基处理施工总工期计50d〔其间含基础开挖工期,详见《施工进度计划表》。3.5.劳动力需用量计划工程项目 人数 备注井点降水工程施工人员 15人土钉墙工程施工人员 50人CFG桩施工人员 30人配合辅工 20人管理人员 6人3.6.施工机械设备需用量计划序号 机械名称 规格型号 单位 数量 备注1 空压机 6m3 台 12 潜水泵 台 203 砼喷射机 台 14 长螺旋钻机 ZKL800BA 台 15 压浆泵 BW320 台 16 砼搅拌机 JG500 台 17 砼泵 HBT40 台 18 钢筋弯曲机 GW40 台 19 钢筋切断机 GQ40 台 110 交流电焊机 BX3－300 台 24.施工方法4.1.基坑降水施工方法4.1.1．工艺流程敷设进排水管－沉淀池开挖－井位测量放线－钻机就位——成孔－下井管-－回填滤料－洗井－试抽水－下泵抽水运行——封井地下水位监测－降水〔持续至结构达±0.00-4.1.2．施工准备组织施工人员认真方案及有关规、规程,结合本工程支护的特点,制定详细的施工计划和技术措施,做好施工前技术交底和安全交底,做好上岗人员的培训工作。铺好施工临时排水管道及施工用水、用电管线。做好施工中所需各种材料的计划和供应工作。4.1.3．施工方法a.根据基坑开挖线及井位布置图投测井点位置。井点位置允许误差±100。b.铺设排水管。根据现场情况砌若干沉淀池,沉淀池外用水泥砂浆抹面。c.采用循环钻机昼夜连续施工。成孔后及时下放井管,保证井管的垂直度。井管外填入滤料要均匀,填至距地面1500处,改用粘性土封填。d.选取与设计井深、流量相匹配的水泵,并进行电气安全检查,符合使用要求方可投入运行。将水泵下放至距井底500。4.2.土钉墙喷锚支护施工方法4.2.1.工艺流程放线定位-基坑开挖－修整坡面——用铲成孔－插筋－堵孔注浆－绑扎固定钢筋网－压筋－高压喷射砼面层－砼面层养护4.2.2.施工准备组织机械设备进场,落实材料供应计划,提前进行钢筋加工。根据设计图纸、进度计划、资源配置来划分土钉墙流水作业方式,切实与基础土方挖运施工默契协调。4.2.3.施工方法a.当工作面出露后,及时按设计坡比修坡整形。第1步开挖1.7m,余下每步开挖1.5m,最后1步要与土方施工的测量配合,严禁扰动基底土。施工中不得欠挖或超挖,避免对坡边土体的扰动。作业表面平整度误差不大于20。b.开挖坡面经检查合格后,即可放线确定锚孔位置。用Φ110铲成孔,成孔后检查孔深、孔径,确认合格后及时插入锚筋和Φ25mm塑料注浆管至距孔底100～150处。随即注水泥浆。当注浆不饱满时应预补浆。c.在锚筋端部将需要喷射砼厚度δ＝100处做以标识。在面层设Φ6.5250钢筋网片,用插入土中的钢筋固定。用加强筋压紧并与锚头焊接,钢筋网片应与上部搭接,并给下部留槎,搭接长度不小于150,以处理施工缝。经检验合格后,喷射100厚C20细石砼。4.3.CFG桩施工方法4.3.1.工艺流程放线定位-平整场地－钻机就位——成孔——高压灌注C20细石砼－振捣－C20砼配料－搅拌-成桩－清土——铺筑褥垫层切桩头-4.3.2.施工准备CFG桩施工需要配置10m3/h的水源和550kVA用电容量,施工现场业已具备此三通一平条件。当基础开挖至预定标高时,施工机械设备及时进场就位,衔接好工序。4.3.3.施工方法a.钻机就位后开孔钻进。当钻至设计标高后,边泵入C20细石砼,边提钻,直至C20细石砼注满钻孔,然后进行振捣。b.当柱身达到50%设计强度等级时,可以开始人工截桩。截桩采用凿子、钎子和大锤等工具人工切除,严禁使用机械操作,以免伤及桩身。c.清除保护层基土可采用人工及机械相结合施工方式,即人工挖土装入料斗,再由吊车运至坑外。d.待保护层基土清理完毕后开始厚200砂砾石褥垫层铺筑作业。5.施工监测方案5.1.施工监测项目a.土钉墙喷锚支护位移监测；b.基坑邻近地表、围墙、建筑物开裂位置与缝宽等状态监测；c.基坑渗水、漏水的位置与流量等状态监测；d.基坑外地下水位变化动态监测。5.2.在基础土方开挖阶段,每下挖1步进行1次观测；在基础结构施工阶段,每隔3d及大雨后等不良气候条件时进行1次观测。观测时做好书面记录,有异常情况及时报告分公司技术科处理。5.3.基础土方开挖过程时,在粘性土条件下,基坑顶部的侧向位移与当时的开挖深度之比超过3～5‰时须加强观测频度,及时分析原因,并对土钉墙喷锚支护采取有效的加固处理措施。6．工程质量保证措施6.1.基坑降水工程质量保证措施6.1.1.成井过程中护壁泥浆比重取1.15～1.30之间,粘度为18～25s。成井后泥浆的比重控制在1.05～1.10。6.1.2.在成井过程中不得向孔填土,以防堵塞透水层。成井后经过检查合格,再下井管,使井管居于孔中心。6.1.3.管井滤料含泥量不超过1％。滤料应由井管四周均匀填入,防止出现堵塞或滤料层不均匀现场。填至自然地平以下1500时改用粘土填至地面,并予以压实。6.1.4.管井井位误差不大于100,孔斜不超过1％,孔底沉渣沉积厚度不大于300。6.1.5.降水井点在施工成井后及降水期间,其井管要高出自然地平300,加设井盖,以防地面水渗入,并设置明显的保护标志。在土方开挖时,应注意对降水井点的保护。降水工程完成后,对抽水井和观测井按施工规程要求予以封填。6.1.6.作好施工记录,对不合要求的井点不予报验。6.1.7.加强地下水动态观测,必要时补充、修改设计方案,增设井点,确保降水效果。6.2.土钉墙喷锚支护工程质量保证措施6.2.1.钻孔前根据设计图纸投放孔位,孔位误差不大于100,定位间距允许偏差150。如遇特殊情况,应由现场负责人审定。拉杆体沿长度方向呈三角形分布,每隔2000焊1个Φ6托架,确保土钉居于孔中心。6.2.2.土钉孔直径和长度不应小于设计尺寸,其直径允许偏差10,成孔长度大于设计深度300。土钉孔渣土应清理干净。土钉孔若坍塌则必须清孔,经检查合格后再进行下1道工序。6.2.3.压浆应达到饱满,否则要做第2次补浆。6.2.4.基坑坡面稳定性不好的部位可根据具体情况减少每步开挖深度,并随即挂上钢丝网,打入短土钉或采取先喷射1层细石砼等措施后再进行喷锚施工。6.2.5.细石砼喷射枪枪头距坡面宜为600～1200,分段自下而上垂直坡面喷射。6.2.6.严格按照顾施工工艺程序逐层施工,严禁在面层养护期间抢挖下1步土方。6.3.CFG桩工程质量保证措施6.3.1.泵送砼施工执行砼泵送施工规程。泵送砼坍落度取180～200.灌注砼充盈系数不小于1.15。6.3.2.成桩时,提钻速度根据施工工艺规程要求控制。待钻杆完全提离自然地平后立即插入振捣棒认真振捣,振捣深度不小于6000。6.3.3.成桩垂直度偏差不大于1％。必须保证设计有效桩长。施工时,视具体情况由现场负责人决定可按顺序间隔跳打成孔。6.3.4.成桩后必须加强成品保护,挖土机施工及机械移动时禁止碾压、碰撞桩头。待桩体砼达到50％设计强度后,人工清除余土、切割桩头。清土时控制