【某工程建设项目基坑支护方案的设计与选择实例16000字（论文）】

某工程建设项目基坑支护方案的设计与选择实例目录TOC\o"1-2"\h\u23525某工程建设项目基坑支护方案的设计与选择实例 19813第3章信阳市绿城百合一期工程地质条件 1275653.1工程概况 184823.2区域自然地理概况 2220093.3岩土工程地质条件 3181123.4场地岩土综合分析评价 4229683.5本章小结 630550第4章信阳市绿城百合基坑支护技术应用分析 7183374.1土方开挖方案 754384.2基坑支护设计方案 87934.3降止水方案 9160934.4降止水方案设计图 1180024.5基坑支护施工工艺 1861304.6本章小结 248567第5章绿城百合地基基础及基坑支护设计方案 2698835.1基坑支护方案初选 26319435.2基坑支护方案评价指标及权重 2710604表5-9土钉墙支护方案 31138695.3支护稳定性验算 3114151图5-25抗管涌验算简图 50244685.4本章小结 51第3章信阳市绿城百合一期工程地质条件3.1工程概况（一）工程概况简表建设单位施工单位监理单位桩基类型人工挖孔桩(墩)工程名称绿城百合新城一期项目酒店地下室桩基工程建筑地点信阳市南湾区茗阳路与茶韵路交叉口分项工程名称人工挖孔灌注桩（墩）设计单位浙江绿城建筑设计有限公司设计桩径桩（墩）径0.8m、0.9m、1.0m.1.1m、1.2m；扩大头直径1.0m、1.2m、1.4m、1.6m、1.8m、2.0m、2.2m、2.4m、2.6m、3.0m设计桩（墩）长桩：≥6M且不小于六倍桩径墩：≥2M设计桩数317根桩端土层强风斜长角闪片岩设计桩顶标高-0.7、-5.9、-6.1～-6.9、-7.3、-7.7、-8.3～-8.9、-9.0～-10.2、未注明外均为—6.6砼设计强度C30设计主筋保护层50mm层数地上八层，地下一层建筑面积55273平方（二）工程特点根据现场踏勘及该工程勘察报告，该工程挖孔地层桩(墩)端需进入强风化斜长角闪片岩深度不小于1米且不小于一倍桩径。施工安全、成孔技术是本工程质量保证的关键点。[31]因此，施工过程中，不仅要严把放线定位、成孔、笼制作、砼灌注质量关，重点要突出成孔安全和成孔质量，对任何一道工序都不能有半点松懈。3.2区域自然地理概况3.2.1自然地理信阳位于河南省最南部，淮河上游，位于地处东经114°06′，北纬31°125′，地势南高北低。西部和南部为桐柏山、大别山，面积近7000平方公里，占全市总面积的37.1%，是长江淮河两大流域的分水岭。[32]中部是丘陵岗地，合肥-潢川盆地西半部分，海拔50-100米，面积7000多平方公里，占全市总面积的38.5%。此区梯田层层，河渠纵横，塘堰密布，水田如网。北部是平原和洼地，面积4000多平方公里，占全市总面积的24.6%。[33]图3-1信阳自然地理示意图3.2.2地貌地质构造信阳地势南高北低，是岗川相间、形态多样的阶梯地貌。西部和南部是由桐柏山、大别山构成的豫南山地，周边群山环绕，面积近7000平方公里，占全市总面积的36.9%。两山首尾相接，连成一体，蜿蜒于豫鄂边界，是江淮两大流域的分水岭。大别山在信阳境内长约200公里，占豫南山地的80%；东段山脊高峻雄伟，海拔在千米以上，西段宽阔低缓，以千米以下低山为主，间有丘陵分布。桐柏山在信阳境内69公里，占豫南山地的20%，山势高峻陡峭。[34]中部是丘陵岗地，位于豫南山地以北，明港、寨河、固始连线以南，海拔50-100米，面积7000多平方公里，占全市总面积的38.5%。[35]由于受淮南水系的强烈切割和冲淀，形成高差20-40米的丘陵起伏，岗谷相间的形态组合特征。此区梯田层层，河渠纵横，塘堰密布，水田如网，酷似江南风光，是信阳的粮食生产基地。北部是黄淮平原和洼地，面积4000多平方公里，占全市总面积的24.6%。其中平原海拔30-59米，面积占全市总面积的17%；洼地海拔22-35米，主要分布在淮河两岸，面积占全市总面积的7.6%。[37]3.2.3气象水文信阳河流众多，属长江、淮河两大水系。其中，淮河流域面积占全市总面积的98.2%，属长江水系的流域面积仅占1.8%。信阳地处淮河上游，境内全长363.5公里。淮河支流密集，淮干南侧支流河短流急，水量丰富，流程在百公里以上的有史河、灌河、浉河、白露河、潢河和竹竿河，均按西南-东北方向汇入淮河。淮干北侧支流是坡水河道，湾多水浅，流速缓慢，流程多在百公里以下，由西北向东南汇入淮河。[38]淮河支流流域面积在2000平方公里以上的有8条，100平方公里以上的48条，其中一级支流15条。属长江流域的主要是源于大别山主脊南侧的十几支源头细流，河道陡浅，蜿蜒南流，境内流程总长83.7公里。全市河流水面面积共计3.7万公顷，占全市总面积的1.96%。[39]信阳年降雨量1300毫米左右，年均水资源总量90亿立方米，人均水资源1230立方米，位居全河南第一位。3.3岩土工程地质条件该工程位于信阳市茗阳路与茶韵路交叉口西南侧，根据地层成因类型和岩土层性质，场区内各地层自上而下分为：第一：第四系人工填土层(Qml)素填土；灰黄、灰色，稍湿、松散装，成分以粘粒为主，含砂，平均厚度1.5m.，土质松散，组分以砖渣为主。第二，第四系冲积层（Qal）其中，(1)淤泥层：灰黑色，饱和，流软塑，成分以粘粒为主，富含有机质，层厚3.30m-7，80m，平均5.80m，标贯击数1.5击，含水量w=46%，孔隙比e=1.456，液性指数IL=1.44，(2)粉质粘土：灰红色，湿可塑，成分以粘粒为主，含砂，厚度1.00m-4.20，平均2.50m，标给击数7击，含水量w=33.9%.液性指数IL=0.36。[40]第三，第四系残积层（Qel），残积土：灰黄色，可塑-硬塑，中密，很湿，为砂因风化产物，其下部为强风化基岩，场区地下水主要分布于淤泥层孔隙中，地下水位埋深1.65m。[41]详细地质情况参阅《信阳南湾雷迪森酒店岩土地质考察报告》(河南省信阳工程地质勘察院2012年3月)由工程勘察地质报告可见，场地土主要有以下两个特点：(1)基坑所处土层中以粉土、砂土为主，土性较好；(2)地基渗透性强，基坑开挖过程中在动水头压力作用下容易产生流沙、管涌，因此本工程基坑围护的设计重点应解决基坑的管涌问题。3.4场地岩土综合分析评价3.4.1天然地基均匀性评价根据勘察结果，基础底面标高为776.00m。故本工程3#楼、4#楼将以第④层粉土作为地基持力层(局部以第③层粉土作为地基持力层)，以第⑤1层粉细砂为第一下卧层；将以第④层粉土作为地基持力层，以第⑤1层粉细砂为第一下卧层。依据《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ72-2004)勘察深度范围内各土层按各单体建筑物地基持力层及其下卧层空间分布进行分析，其结果见表3-1表3-1均匀性评价表建筑物主要受力层那层底坡度(%)基础宽度方向最大厚度差(M)0.05B(M)均匀3#持力层4层，3层//1.0不均下卧层5、1层14.42（351#、352#）孔1.40（351#，354#孔4#持力层4层6.49（362#、363#）2.11（365#、354#）不均下卧层5、1层3.85（365#、366#）1.7（365#、362#）故《高层建筑岩土工程考察规程》（JGJ72-2004）,本工程天然地基为不均匀地基。3.4.2地下水的腐蚀性分析评价场区地下水含水层可分为2层，上层是存于第②、③层中的孔隙潜水，下层是存于第⑥层中的承压水，主要受控于大气降水和区外地下水侧向径流补给。实测地下水稳定水位0.3～2.2m，标高1.29～2.04m，地下水位变幅2.0m。[43]根据本次勘察290#钻孔3.50m,310#钻孔2.70m所取地下水样的水质分析试验结果，水中pH值、Ca2+，Mg2+，SO42一、c1一、NH4+等含量见表3-1按《岩土工程勘察规范》CGB50021-2001)C2009年版)第12.2节分析判定：本工程场地环境类型为且类。本场地在且类环境下，地下水对钢筋混凝土结构中的钢筋以及混凝土结构均具有微腐蚀性。表3-2地下水腐蚀性结果孔号PHSOMg2+NH4+CL-Co2对混凝土结构对混凝土结构中的钢筋对混凝土结构对混凝土中的钢筋2908.397.795136.417092.1603.425微微微微3108.4141.00940.31011.9810微微微微3.4.3地基土液化判别勘探期间测得场地地下水稳定水位在现地面下0.70-3.50m之间，稳定混合水位标高在782.80-783.58m之间。勘察期间地下水为平水期，近期年最高洪位按现地下水位提高1.0m考虑，据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)第4.3.3条对饱和粉土和砂土进行液化初判，拟建场地整平标高下(整平标高为786.00m-20.0m深度范围内土层中饱和粉土和砂土存在液化可能，因此进一步按《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)采用标贯试验法进行判别。[44]根据液化判别计算结果，并结合场地内可液化土层分布特征分析判定，拟建场地为液化场地，液化土层主要为第③层、第④层粉土及第⑤1层粉细砂层，液化等级为轻微。3.5本章小结本章主要介绍了信阳绿城百合项目所在场地的工程地质条件。有如下结论：(1)场地地貌单元，勘察期间场地的地形除了新建路原有建筑物基础开挖外，其余地段地形基本平坦，最大高差约2.04m。(2)在勘察范围内，场地的地基土由上而下依次为：第四系全新统新近人工堆积层，以第①层人工填土的层底为界；第四系全新统早期冲、洪积层，以第⑥层细中砂的层底为界；第四系上更新统冲、洪积层，以第(11)层细砂的层底为界，其下为第四系中更新统河湖相沉积层，勘察未达该层底界。岩性以人工填土、粉土、粉质粘土、砂土为主。(3)水文地质条件为：场地混合稳定水位埋深在现地面下0.70-3.50m之间，水位随季节变化幅度约1.0m。场地地下水与龙潭湖水体水力联系密切，基坑支护设计中要关注考虑地下水的影响。(4)在II类环境、场地地下水对混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋均具微腐蚀性。(5)场地为液化场地，液化土层主要③层、第④层粉土及第⑤1层粉细砂层，液化等级为轻微。因此在基坑支护设计时需注意施工机械的选择。第4章信阳市绿城百合基坑支护技术应用分析基坑支护结构的设计、施工是保证基坑工程安全顺利进行的基础，应综合考虑工程地质条件、周边环境的要求，加强质量过程控制，做到安全、经济、合理。根据本工程的特点，吸收同类工程施工和管理的成熟技术，结合以往施工经验，选择可靠性高、可操作性强的施工技术方案进行施工，确保工程安全、优质、快速地建成。4.1土方开挖方案4.1.1土石方工程的开挖方法本工程平均挖土深度为7100mm，基坑底面尺寸为14200*69900mm，由于不受场地大小的限制，本工程的护坡采用的是搭放坡，坡度为45度。土方量为7765.56m³。就近弃土，如施工总平面图，以便于土方的回填。计划工期为3天。由于场地允许，土方开挖采用分段施工，将整个单项工程分成两个施工段，自两端向中间开挖，昼夜24h不停开挖。应急小组定期到施工现场收集实际工程进度信息，并及时与计划进度作比较，以便做出及时调整。[45]（1）机械开挖：挖土采用两台反铲液压挖掘机，开挖时，应合理确定开挖顺序、开挖深度，然后分段开挖。开挖前，应向机械司机详细交底，其内容包括挖槽断面、堆土位置、现有地下构筑物情况和施工要求等，由专人指挥，并配备一定的测量人员随时进行测量，防止超挖或欠挖。[46]挖土机沿挖方支护移动时，机械距过坡上缘的宽度一般不得小于基坑深度的1/2，土质较差时，挖土机必须在滑动面以外移动。开挖基坑的土方，在场地有条件堆放时，一定留足回填需要的好土，多余土方应一次运走，避免二次挖运。[47]（2）人工开挖：基底2Ocm土采用人工清理。挖土放坡系数1：0.3，工作面每边5Ocm。施工中据土质情况采取支护支撑加固措施。（3）支护修整：开挖各种基坑，如不能放坡时，应先沿白灰线切出轮廓线。开挖放坡基坑时，应分层按坡度要求做出坡度线，每隔3m左右作出一条，进行修坡，机械开挖时，随开挖随进行人工修坡。[48]（4）人工清底：人工清底按照设计图纸和测量的中线、边线进行。严格按标高拉线清底找平，不得破坏原状土，确保基槽尺寸、标高符合设计要求，机械开挖配合人工进行清底。4.1.2开挖注意事项(1)可以采用明沟排水，事先挖好300*250排水沟，最后通过管子抽到雨水井。(2)清底人员必须根据设计标高作好清土工作，为保护支护桩体，坑底边支护桩处余土必须采用人工开挖。[49](3)机械开挖过程中要随时注意挖机不要过度碰触支护桩桩体。(4)水泥土搅拌桩需养护28d龄期，并待砼达设计强度后方可进行开挖。(5)挖土单位应提出具体的挖土方案,需经基坑设计人员认可后方可实施。(6)开挖时，要预防土体应力释放过快导致支护桩位移破坏，现场人员损伤和机械损坏等工程事故。[50](7)开挖到位后及时施工砼垫层。(8)基坑四周严禁堆土或堆载，地面超载应控制在20kPa以内。4.2基坑支护设计方案1、本工程大多为湿土，比如生化池开挖深度＞3米的深基基坑采用L100×63角钢钢板桩反扣密排布置，经计算坑壁采用钢板桩支护，钢板桩采用20号槽钢，钢板桩撑柱一般设水平支撑二道，纵向支撑间距1.5～2米，采用Φ219钢管支撑。板桩插入基础深度不小于基槽开挖深度的2倍（最小不小于2.5米）2、在基槽自然地坪位置的两侧设置通长的16槽钢支撑围檩，设水平支撑一道，用14槽钢作坑口横向水平支撑，横向水平支撑的间距为1000～2000mm。钢板桩支护样附图。[51]3、钢板桩采用0.6吨打桩机施工，密排咬口，要求横平竖直、上口齐平，减少缝隙漏水漏泥。4、各种支撑要求横平竖直、上口齐平，减少缝隙漏水漏泥。5、开挖深度＜3米的浅基坑采用［16槽钢支护，槽钢水平间距为500～1000mm，开挖深度范围内用50板密封，槽钢长度一般为2倍的开挖深度（基坑底）。6、条形基础、管道、电缆沟槽(坑)横列板采用30木模板，竖列板采用50模板，横板间距为@300，竖列板间距为@600。板撑柱采用木支撑或钢管支撑，撑柱一般设水平支撑一道，支撑间距1.5～2米。根据不同的支护方式，结合本工程深度、地层等特点，适合本工程的支护形式及差异见表4-1：表4-1不同支护形式的差异序号支护形式安全性工期成本1护坡桩加预应力锚杆的支护5342上部挡土墙，下部桩锚支护3343复合土钉墙支护223从以上对比结合现场实际情况，本工程实际挖深超过lOm，且地层复杂，在安全第一、经济合理、施工可行的原则下，整体上选择桩锚支护方案，本工程依据地层条件设置两个剖面，利用理正软件设计两种支护桩类型，具体参数如表4-2-4.5所示。[53]表4-2支护桩设计参数单位：mm类型桩间距桩长桩径桩顶标高混凝土强度等级`配筋1号1.316.7800-3.00C30252号1.320.1900-3.00C3025表4-3支护桩1预应力锚杆技术参数单位：m锚杆道号水平间距倾角超打深度钻孔直径自由段长度锚固段长度水泥型号配筋11.31.5度0.31509160.042.53-8∅521.31.5度0.31506190.042.54-7∅5表4-4支护桩2预应力锚杆技术参数锚杆道号水平间距倾角超打深度钻孔直径自由段长度锚固段长度水泥型号配筋11.31.5度0.31501020p.o42.52-7∅521.31.5度0.3150722p.o42.52-7∅5表4-5连梁技术参数部位宽度高度混凝土强度等级主筋箍筋支护桩1900500C306∅16+6∅25∅8@200支护桩2900500C306∅16+6∅25∅8@200(4)面层技术参数：边坡面层挂SOmmXSOmm钢板网，每米横向设置一根X14通筋，然后喷射素混凝土100mm,混凝土配合比为水泥：砂：石==1：2：2，强度达到C20。4.3降止水方案依据地质报告，地下水位在自然地面下1.9～2.5m，浅水量小，基坑降水采用明排水沟法，沿基坑底四周开挖500×500排水明沟，排水明沟底坡度2％，坡向集水坑，并在基坑的四角设置集水坑，将事先准备好的带孔铁桶放入集水坑内，铁桶四周用碎砂石填实，水泵放入铁桶内，用水泵将桶内积水抽入室外市政排水管网。、扩底墩基施土方开挖时，采用边挖边用潜污泵抽水的施工方法。地下水位降至地梁下0.5cm以下后，方可进行下道工序施工。[54]根据本工程基坑埋深及地层情况，分析各种地下水处理措施，地下水的处理可以采用以下几种方式进行处理，各种措施特点如下：(1)大口径井围降大口径井围降的排水量较大，降水效果比较好，机械设备比较简单，且容易进行维修保养，因此工程中应用的比较多。大口径井围降不仅可以用于粗砂以及卵石等渗透系数比较大含水量比较丰富的地层，也可以用在粉土及茹土等地层。此外，大口径井围降可以解决应用明排及轻型井点降水不能实现的情况。[55](2)高压旋喷桩隔水高压旋喷桩可用作地基加固处理，也可用作深基坑止水帷幕，具有适用地层广、施工简便灵活、耐久性好、止水防渗效果好等特点。(3)地下连续墙隔水地下连续墙的工艺具有施工时噪音较小、震动较小以及对周围的环境影响不大的特点，施工完成后的墙体刚度较大且能够保证开挖过程的安全性以及地下连续墙的支护结构变形不大等优点。地下连续墙的抗渗能力较强所以基坑内的降水不会对基坑外的建筑物及道路等造成太大的影响。可作为地下室的结构外墙。另外，此工艺适用地层广，施工全盘机械化、速度快、进度高，但设备复杂、造价局。[56](4)深层水泥搅拌桩止水帷幕深层搅拌桩的原理在前文己有介绍，而深层水泥搅拌桩作为止水帷幕因其渗透系数远远比原状土的渗透系数小，可以有效的隔断地下水在基坑内外的渗流，而且还可以形成具有一定强度的桩墙。根据以上分析，结合工程实际情况，本工程采用三排深层水泥搅拌桩止水幕，此外因主楼部位设有较深的集水坑及电梯井，基底在粉细砂承压含水层中，在土方开挖过程中因受水压过大产生流砂或管涌无法施工，因此在电梯基坑加深部位局部补加高压旋喷桩进行有效封闭围护。水泥搅拌桩具体参数：桩径500mm，有效桩长21.200m，桩顶标高-3.0m,三排水泥搅拌桩纵、横向搭接，咬合均为150mm。水泥均采用42.5级普通水泥，每延米水泥用量约360kg，桩体无侧限抗压强度要求不小于1Mpa。地下车库东侧、西侧每两根支护桩和搅拌桩之间增加两根高压旋喷桩，桩径600mm，有效桩长21.20m，桩间距300mm，桩顶标高-3.0m，桩底标高-24.20m,基坑内部设置降水井，按基础平面几何形状，管井布置井距纵、横向约11m-12m。井位要避开基础梁位置，且尽量减少与挖土作业机械相干扰。基坑内共布设58孔降水井，井深25m，深入基底下10.015.0m。在基坑东、西侧设置回灌水井，每隔16.0m一孔，井深约12.0m。基坑坑外布置2个，坑内2个，井深约12.0m。4.4降止水方案设计图图4-1支护柱1基坑剖面图图4-2支护桩身配筋图4-3腰梁构造图图4-4支护桩2基坑剖面图图4-5支护桩2桩身配筋图图4-6降水结构造示意图图4-7压顶梁详图图4-8局部放大平面示意图4.5基坑支护施工工艺4.5.1护坡桩施工工艺本工程的护坡桩施工采用了两种施工工艺，东侧采用的是长螺旋钻孔后插筋的施工工艺，西侧和南侧采用的反循环钻机成孔工艺。1、长螺旋钻孔后插筋施工工艺施工工艺流程如下图所示：图4-9长螺旋施工流程图1)放线定桩位放线时使用的测量仪器的精度必须满足本工程的需求，首先施放场地控制点，再根据控制点定出桩位，在桩位上插入一根细钢筋来进行标记。2)钻机就位首先要保证钻机的平稳，将钻头与定出的桩位对准而后将钻杆调成垂直状态便可以开始下钻。3)成孔长螺旋钻机的钻杆要匀速平稳的钻进，当钻到卵石层时需将钻杆上提排除渣土来达到减小阻力的目的。钻孔的深度达到设计深度即可。随后便可以准备浇灌混凝土。4)底部浇灌混凝土钻机成孔过程中应将符合要求的混凝土运到附近，以便随时进行灌注，混凝土的塌落度需符合要求，本工程要求塌落度为180mm-220mm，司机将钻杆慢慢的提起，同时向孔内泵送混凝土，钻杆提起的速度必须与混凝土的输送速度保持一致而不可过快，否则会发生断桩或缩颈的质量事故。5)钻机移位浇灌完混凝土后即可将钻机移到下一空位处，钻机的移动速度需快速以便为后续的下方钢筋笼提供空间。6)吊放钢筋笼利用16t的汽车吊采用两点起吊法，将其对准己经浇灌完混凝土的孔位缓慢的向下沉，下沉过程中不可碰撞孔壁。首先钢筋笼在其自重的作用下下沉，当自重作用不足以使其下沉时需开启振动器，振动器与钢筋笼之间连接有一根无缝钢管，促使钢筋笼下沉。下沉过程中用水准仪测量钢筋笼的标高，当钢筋笼的标高达到设计值时便可将振动器和钢管提起。7)震动提起钢管为保证混凝土的密实度，震动器及钢管在提起过程中不应停止震动，必要时可将钢管插入混凝土中。8)养护施工完成的护坡桩需及时进行养护，以防桩顶受冻或因日晒而造成干裂。2、反循环钻机成孔施工工艺反循环钻机施工工艺流程如下：场地平整令测量定位令护筒埋设令钻机对位令复验桩点令制备护壁泥浆令钻孔并投放泥浆令钻进至设计高程成孔令提钻令清孔令置换泥浆令检查孔的质量令钢筋笼隐检令吊放钢筋笼令下导管令水下灌注混凝土令控制桩顶标高令养护令成桩令资料整理及报验。[57]1)测量放线及复验与长螺旋施工工艺相同，钻孔前均要定出桩位，且必须保证桩位的准确性。2)护筒埋设及钻机就位依据本工程采用直径为1000mm的护筒，将护筒的中心对准桩位的中心，常护筒的埋置深度为1.50m，且需比地面高出300mm而后用茹土将护筒边缘填实。护筒埋设完成后做好测量记录。将钻机平稳放置，调整钻杆垂直度，开始钻进。3)泥浆护壁成孔反循环钻机在钻进的过程中需要随时检查钻杆的垂直度以确保孔壁不发生歪斜。[58]本工程在钻进过程中需进行泥浆护壁，将护壁液注入孔内，当遇到不好的地层时可以加大泥浆的比重。钻头在提起和下放的过程中要注意速度不可过快，否则浆液的流动会对孔壁造成冲刷产生负压力，最终会造成孔壁坍塌的事故。到达设计深度附近时应放慢速度。在钻进过程中需及时的调整泥浆的各向性能指标。确保孔壁的稳定。成孔后清除孔低残渣。4)质量检查及终孔验收成孔的质量需符合规范及设计要求，泥浆护壁成孔需保证孔的垂直度偏差不大于1%，孔位的偏差在100mm以内。验收通过后即可进行下道的工序。[59]5)钢筋笼的制作与吊放钢筋笼所使用的钢筋需对其外观及质量证明文件进行验收，并且在甲方或监理的见证下提取试样进行原材及焊接试件的检验，待试验合格后方可进行钢筋笼的加工。钢筋笼的加工需严格按照设计图纸中的技术要求进行。本工程要求钢筋笼的主筋间距偏差在10mm以内，箍筋间距偏差在20mm以内，直径偏差不大于10mm及笼长偏差不大于50mm。钢筋笼吊放时应保证笼体平直不弯曲，对准孔位缓慢下放到设计标高。[60]6)水下灌注混凝土确保孔底的沉渣厚度及混凝土的塌落度符合设计要求后，安设好导管及漏斗，并悬挂隔水塞，进行混凝土灌注达到设计标高后拔出护筒。4.5.2深层搅拌桩止水帷幕施工工艺1、施工顺序深层水泥搅拌桩按照下图的顺序进行施工，图中的阴影部分为重复套钻的部分。重复套钻可以保证止水帷幕墙体的连续性以及各根桩之间连接部分的质量，重复套钻还可以矫正桩体的垂直度从而达到有效的止水作用。图4-10止水帷幕施工顺序图当遇到停电等情况使相邻桩施工间隔超过24小时时，采取外侧补桩措施，保证止水帷幕的整体性和防渗性。图4-10止水帷幕施工顺序图2、成桩施工工艺1)施放控制点及控制线对甲方给定的建筑物控制点进行校核，无误后依据控制点施放基坑支护控制点及控制线，要求控制点误差小于2cm，施放完毕，进行复核，复核无误后填写定位测量记录和报验申请表申请监理、甲方进行验收。2)开挖沟槽本工程采用0.5m3进行导槽的开挖，开挖过程中需将地下障碍物一并清除，导槽的开挖尺寸如下图所示。随着深层搅拌桩的施工进度开挖导槽，开挖过程中需保证浆液不溢出槽外，将挖出来的浆液放到指定的地点。图4-11沟槽示意图3)放置定位型钢在平行导槽方向，支护桩轴线外1.0米的位置放置1根定位型钢，规格300mm或500mm，长约8-12m，在型钢上每1.2米或0.6米做一个标记，一方面用以控制相邻搅拌桩的位置，另一方面控制型钢的插入位置和布置型钢定位卡。4)桩机就位桩机移动前需及时清理周围的障碍物，桩机移动结束后认真检查定位情况并及时纠正，确保钻头位置处于定位型钢上已经做标记位置。每次移动1.2米。桩机应平稳、平正，并用设备自有的垂直调整装置控制钻杆的垂直度，同时确保桩机的垂直度。[61]桩机定位后再对其进行复核，桩位偏差应控制在20mm以内。5)钻进及搅拌水泥浆液应不断的注入到孔内，三轴水泥搅拌桩机的下沉速度应在0.8m/min，提升速度在1.6m/min，桩底在注浆过程中持续搅拌。浆液的制备需符合设计要求，浆液制备好以后应及时的灌入孔内，不应停滞过长的时间以免发生离析现象，水泥浆液的水灰比可根据施工的情况及时进行调整，范围在1.32.0之间。注浆压力范围在0.3-0.8MPa之间。桩机的搅拌应保证下沉和提升都是匀速进行的，当遇到地层中的障碍物时需减慢速度或先停止施工查明状况以防损坏机械设备。深层水泥搅拌桩在施工过程中要保证前台的操作与后台泥浆的供应配合默契，施工前需明确两者的联络信号。后台需连续供应浆液且需符合前台搅拌机的喷浆效率己保证施工的完整性，防止产生断桩和缺浆的现象。[62]4.5.3高压旋喷桩施工工艺1、工艺流程图4-12高压效喷桩施工流程图2、施工方法及技术措施(1)场地平整正式施工前保证场地“三通一平”。(2)桩位放样旋喷桩施工前首先用测量仪器测出桩位并用竹签将每个桩位做标记，经监理复核无误后才可以施工。(3)修建排污和灰浆拌制系统施工前需修建沉淀池，因为旋喷桩施工时会有约10-20%返浆的产生，此时必须要把废弃不用的浆液引入到沉淀池中。浆液将沉淀后产生的清水可以在施工现场排放。基坑开挖时可以将沉淀产生的泥土带走，施工现场的排水系统需包含沉淀及排污的处理。为了施工作业的方便在放置水泥的就近位置设置灰浆的拌制系统。灰浆拌制系统由灰浆的拌制设备、储存设备及输送设备组成。(4)钻机就位及钻孔将钻头置于桩位中心，保持钻杆的垂直。利用高度不低于2米的垂球进行校直纠偏检查，需要检查互相垂直的两个方向，如果检查钻杆有所偏斜时可以在钻机的底座下面垫薄木块或其他垫片来调整钻杆垂直度。钻机钻进时必须要按照设计图中的桩位进行施工，利用原状土造浆保护孔壁的稳定。分析本工程所在场地的工程地质条件及旋喷桩的设计参数，可以选用XP-3OA旋喷钻机进行成孔。表4-9XP-30A型效喷钻机主要技术参数表性能参数深度(m)50最大输出扭距(N.m)2500输出转速(r/min)0-20升降速度(m/min)1.6-2.6旋喷提升(mm/min)0-500提升力(kn)25功率(kw)22+4+1.1转速(r/min)910卷扬机提升力(kn)20+5外形尺寸(mm)5250*3200*16200整机重量8000(5)插管及试喷将旋喷管插入到己经钻成的孔中即可进行试喷以确定旋喷桩施工中水泥浆压力、水灰比及提升、旋转速度等技术参数。本工程中的注浆材料采用32.5标号的水泥，单液水泥浆的水灰比在0.8到1.0之间。具体参数见下表所示：表4-10旋喷桩施工主要技术参数表项目技术参数水泥浆压力(MPa)1-2流量(L/min)100-150水灰比1-1.5：1提升速度(cm/min)7-14旋转速度(r/min)11-14旋喷桩在正式施工前首先施工试桩，依据工程的特点及试桩的情况选择合理的喷浆压力及喷浆量等技术参数。本工程要求试桩的数量至少3根，试桩的施工位置需会同甲方监理等根据施工现场的实际情况确定。(6)高压旋喷注浆施工现场需检查使用的高压设备以及管路系统，以确保管路的压力和流量能够使旋喷注浆顺利进行且符合设计要求。检查注浆管的接头是否己经用密封圈进行密封，检查注浆管以及喷嘴处是否有杂物，不符合要求时必须及时进行处理。施工现场需有专门的记录人员做好资料的收集，包括空位的偏差、实际孔深、钻孔内有哪些地下障碍物以及每个孔位的注浆量。旋喷注浆的施工参数已经在试桩时进行了确认，将注浆管插入土中使喷嘴的位置达到设计标高即可开始喷射注浆。喷射之初待达到预定的喷射的压力及注浆量正常以后再按照预定的速度提升注浆管，逐步自下而上的进行旋喷注浆。为了防止注浆管被扭断，要求每次进行旋喷时要先喷浆后旋转及提升。必须按照设计要求的水灰比进行泥浆的配制，喷浆时需连续进行，不得搁浆液以免造成水泥浆的沉淀，进而使流出的浆液浓度变低。水泥浆拌制的时间至少要在投料后拌制3分钟，且随用随拌。注浆过程中要仔细观察施工状况，当出现浆液突然下降或上升，以及大量冒浆等异常现象时需及时停止喷射，检查出现问题的原因，而后采取相应的措施再恢复施工。注浆管逐步提升到设计桩顶标高以下1.0m时，即可放慢提升的速度一直到达到设计标高。(7)废弃浆液处理注浆过程中产生的废弃浆液需排入到预先挖好的泥浆池当中，待泥浆沉淀凝结后再进行处理，可以在土方开挖时随土方车一并带走运出施工现场。(8)冲洗机具高压喷射注浆完成后，迅速将注浆管拔出，注浆管和注浆泵要及时进行清洗，以免管内的浆液凝固后堵塞管路。4.6本章小结本章在了解了基坑支护的常见结构形式后，查阅信阳绿城百合的工程地质及水文地质条件，进行了深基坑支护设计及降止水设计，并论述了护坡桩、深层搅拌桩止水帷幕及高压旋喷桩的施工工艺。(1)整体采用护坡桩+预应力锚杆的支护方式，根据场地地层条件及基坑挖深设置两个剖面，护坡桩桩径分别为800mm,900mm，桩长为16.7m,20.1m。(2)在分析了大口径井围降、高压旋喷桩止水、地下连续墙止水及深层搅拌桩止水的特点后，选择采用三排深层水泥搅拌桩止水帷幕，局部补加高压旋喷桩进行有效封闭围护。(3)根据场地的地层状况，护坡桩采用长螺旋钻孔后插筋及反循环钻机成孔工艺，高压旋喷桩选用XP-3OA旋喷钻机进行成孔。第5章绿城百合地基基础及基坑支护设计方案5.1基坑支护方案初选基坑支护方案优选的第一步即是方案的初选，方案初选指的是挑选出几个各方面都比较好的方案，排除那些明显不合理的方案，为下一步的优选做准备工作。基坑安全等级确定：《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2013['3〕规定一级基坑为符合以下情况之一的基坑：(1)重要工程或支护结构作为主体结构的一部分；(2)基坑的开挖深度大于lOm；(3)与邻近建筑物、重要设施的距离在开挖深度以内的基坑；(4)基坑范围内有历史文物、重要管线、近代优秀建筑等需要严加保护的基坑。三级基坑开挖深度小于7m，且对周围环境无特别要求。二级基坑为一级基坑和三级基坑外的基坑。《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012['4〕中根据基坑破坏的后果也明确了的安全等级的划分。信阳地区基坑安全等级划分：表5-1信阳地区基坑安全等级划分安全等级特级一级二级三级基坑深度H(m)>1815-189-14<9地下水埋深(m)>0.5h0.3-0.4h0.1-0.2h杂填土或软土层厚(m)>64-630基坑侧壁与邻近建筑物边缘净距(m)<0.5h0.5-0.7h0.8-1.0h>1.0h当本工程基底标高为776.00m时，则基坑开挖深度将达到现地面下l0.0m左右，深度及面积均较大，对变形有较严格要求；由于拟开挖基坑东侧，西侧为新建路，基坑稳定性对周边临近市区道路影响较大，根据以上分析将本工程基坑侧壁安全等级确定为II级。故根据各支护型式的适用范围及其特点，将土钉墙、排桩支护以及地下连续墙作为备选的方案。5.2基坑支护方案评价指标及权重5.2.1基坑支护方案评价综合指标体系我们知道，影响基坑支护结构稳定性的因素多之又多，只能选取其中最主要的几个来进行分析。根据我公司多年来的工程经验，分析其工程状况，提取出了一下几个指标进行分析。流程图见图5-3。图5-1深基坑支护方案模糊，综合评判流程图选择方案最优为总目标，所在层为目标层A，按安全可行、经济合理、环境保护、施工便捷等基本准则选取安全可行性U、经济合理性Uz、保护环境U3,以及施工便捷U4这四个指标因素构成准则层B，根据权重合理分配的需要又将准则层的四个指标细分为各个子指标构成指标层C。见图5-4支付方案评价5.2.2确定指标因素的权重集计算结果见表5-5，5-9表5-2A-B判断矩阵及一致性检验AU1U2U3U4WiU112570.517U21/21360.310U31/51/3130.120U41/71/61/310.053λmax=4.067,CI=0.022表5-3U1-C判断矩阵及一致性检验U1U11U12U13U14U15WiU11134550.486U121/312330.221U131/41/21220.135U141/51/31/2110.079U151/51/31/2110.079λmax=5.069,CI=0.0表5-4U2-C判断矩阵及一致性检验U2U21U22U23U24WiU2112670.514U221/215？60.341U231/61/5130.103U241/71/61/310.052λmax=4.148,CI=0.0表5-5U3-C判断矩阵及一致性检验U3U31U32U33WiU3111/530.188U325170.731U331/31/710.081λmax=3.065,CI=0.0表5-6C层对A层的总排序值层次U1U2U3U4C层总排序权值0.51700.310.120.053U110.4860.251U120.2210.114U130.1350.07U140.0790.041U150.0790.041U210.5140.158U220.3410.104U230.1030.032U240.0520.016U310.1880.023U320.07310.087U330.0810.01CR=0.027/0.928=0.03<0.1基坑支护因素集的权重结果综合如下，以备后续步骤所用。aaaa5.2.3备选方案优选首先建立相应的评价因素集，U=(U1，U2，U3，U4)，U1=(U11，U12，U13，U14，U15)，U2=(U21，U22，U23，U24)，U3=(U31，U32，U33)，u4进行二级模糊综合评判。后后选择评语集V=(优，良，中，差，劣)。其评判标准为当指标因素为“优”时评定值为5分，当为劣时评定值为1分，良，中、差三级按等差数列递交。故相应的评语等级矩阵为V=(5，4，3，2，1)桩锚支护方案表5-7模糊评判表桩锚支护方案优良中差劣U110.80.2000U120.60.4000U130.40.6000U1401000U150.40.6000U2100.80.200U00U00U00U30U3200.80.200U3300.60.400U400.80.200RRRR4=(0，0.8，0.2，0，0)R=RB=a，，，，W1=bCT(2)地下连续墙方案表5-8模糊评判表地下连续墙方案优良中差劣U1110000U1210000U130.80.2000U140.80.2000U00U210000.40.6U00.2U00U240.200.800U30U320.40.6000U300U40.40.6000经同理计算得：W2=bCT=1.土钉墙支护方案表5-9土钉墙支护方案土钉墙支护方案优良中差劣U00U1200.20.800U00U1400.20.600U00U0.40.6U2200.20.800U00U00U300U30U3300.60.400U400.20.800计算得W3=bCT=1.三项对比的结果W1最大则桩锚支护方案为最优方案。按本文所述的模糊综合评判进行优选，得到了桩锚支护结构最优的结论，这与原设计方案是一致的。5.3支护稳定性验算对有支护结构的基坑全面进行基坑土体整体稳定性分析，是基坑支护设计的重要环节，其目的在于：在给定条件下设计出合理的基坑侧壁支护结构嵌固深度或验算已拟定的结构设计是否合理和稳定。目前分析方法主要有工程地质类比法和力学分析法。工程地质类比法是通过大量已有的工程实践，结合实际项目的实际情况来确定支护结构的嵌固深度；力学分析法是采用土力学的基本理论，结合拟设计支护结构情况进行土体稳定性分析。两种分析方法都有局限性，在具体分析过程中应相互补充相互验证。5.3.1基坑整体稳定性分析基坑整体稳定性的目的就是确定拟支护结构的嵌固深度是否满足整体稳定。对于水泥土墙、多层支点排桩及多层支点地下连续墙嵌固深度计算值宜按整体稳定条件采用圆弧滑动简单条分法确定。[63]图5-2条分法如上图5-1所示土坡，取单位长度土坡按平面问题计算。设可能的滑动面是宜圆弧AD，圆心O，半径R，将滑动土体ABCDA分成许多竖向土条，土条宽度一般取b=0.1R，由此得出土条i上的作用力对圆心O产生的滑动力矩及抗滑力矩分别为：而整个土坡相应于滑动面AD时的稳定安全系数为：上述稳定安全系数K是对于某个假定滑动面求得的，因此需要试算多个可能的滑动面，相对于最小安全系数的滑动面即为最危险滑动面。工程中一般要求K≥1.25—1.30最危险滑动面的确定：图5-3最危险滑动面圆弧的确定目前，我国的一些地区和行业性规范都建议采用瑞典圆弧滑动面条分法(Fellenius法)验算支护结构的整体稳定性最危险滑动圆弧圆心位置的确定一般采用试算法，如上图5-2。(1)首先根据坡角查表得坡底角和坡顶角，再在图中的坡底和坡顶分别画出坡底角和坡顶角，两线的交点O，O即为最危险滑动圆弧圆心；(2)由A点垂直向下量取一高度，该高度等于边坡的高度H，得C点位置，由C点水平右量4.5倍H得D点，连接DO；(3)在DO延长线上找若干点O1、O2、O3、…，作为滑动圆心，画出坡脚，计算边坡稳定性安全系数K，找出K值最小的点Oi；(4)过Oi点画DO延长线的垂线，再在垂线上找若干点作为滑动圆心，试算K值，直至找出K值最小的点，则此点即为最危险滑动圆弧圆心。表5-10取值表土坡坡度坡脚角角1.0：145°28°37°1.5：133°41′26°35°2.0：126°34′25°35°3.0：118°26′25°35°4.0：114°03′25°36°5.3.2基坑底部土体抗隆起稳定分析基坑土体的开挖过程，实际是对基坑底部土体的一个御荷过程，支护外土体因支护内土体应力的解除，向基坑内挤出，导致基坑底部土体隆起，特别是当基坑底为软土在支护结构嵌固深度不足时，基坑底部土体的隆起将导致基坑失稳。因此，应对基坑底为软土的情况进行基坑底部土体抗隆起验算。基坑底部土体的抗隆起稳定分析的理论计算方法很多，规范GB50007—2002采用将支护结构底面所在的平面作为求极限承载力的基准面，参照Prandtl和Tenzaghi的地基承载力计算方法进行分析。见下图5-3图5-4抗隆起基坑坑底抗隆起稳定性：式中——地基承载力系数，条形基础取=5.14——抗剪强度，由十字板实验或三轴不固结排水实验确定——土的重度——嵌固深度h——基坑开挖深度q——地面荷载当验算结果不满足抗隆起稳定要求时，可采取以下两种方法，其一是增加支护结构的嵌固深度，其二是改变基坑底部土体的工程性质，如采取地基处理的办法使基坑内部土体抗剪强度增大。5.3.3基坑渗流稳定性分析当基坑外地下水位很高，内外存心在水头差时，在支护结构的周围，流线和等势线很集中，很容易造成坑底的渗流破坏，造成管涌现象。因此，审计支护结构的嵌固深度，必须考虑其抵抗渗流的破坏的能力。5.3.4支护结构踢脚稳定性分析支护结构在水平荷载作用下，对于内支撑或锚杆支点系统，基坑土体有可能在支护结构产生踢脚破坏时出现不稳定现象。对于多支点结构，则可能绕最下层支点转动而产生踢脚失稳。[64]5.3.5用理正进行计算验算排桩支护基坑剖面简图如下图：图5-5基坑支护整体剖面简图(1)基坑的基本信息见下个表：表5-111基本信息内力计算方法增量法规范与规程《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99基坑等级一级基坑侧壁重要性系数γ01.10基坑深度H(m)16.000嵌固深度(m)8.000桩顶标高(m)-5.000桩直径(m)0.800桩间距(m)1.500混凝土强度等级C30有无冠梁有├冠梁宽度(m)1.500├冠梁高度(m)1.000└水平侧向刚度(MN/m)1.163放坡级数1超载个数1表5-12放坡信息坡号台宽(m)坡高(m)坡度系数11.0005.0000.500表5-13超载信息超载序号类型超载值(kPa,kN/m)作用深度(m)作用宽度(m)距坑边距(m)形式长度(m)120.0000.00010.0003.500表5-14土层信息土层数8坑内加固土否内侧降水最终深度(m)16.000外侧水位深度(m)2.250内侧水位是否随开挖过程变化否弹性法计算方法m法表5-15土层参数层号土类名称层厚(m)重度(kN/m3)浮重度(kN/m3)粘聚力(kPa)内摩擦角(°)1杂填土2.25014.002细砂2.90030.003粉砂2.3516.06.00.0028.004粘性土1.05624.005粘性土3.3519.69.611.5424.006砾砂2.1516.06.00.0034.007粘性土3.9019.89.816.9220.008强风化岩7.9019.59.5表5-16土压力的计算方法层号与锚固体摩擦阻力(kPa)粘聚力水下(kPa)内摩擦角水下(°)水土计算m值(MN/m4)抗剪强度(kPa)118.03.0013.00分算3.02240.00.0033.00分算18.48350.00.0015.00分算7.50440.03.0023.00合算2.00560.010.0025.00合算2.006220.00.0023.00分算2.00770.010.0024.00合算2.008200.010.0030.00分算2.00表5-17锚杆的基本信息支锚道号支锚类型水平间距(m)竖向间距(m)入射角(°)总长(m)锚固段长度(m)1锚杆2.0007.00020.0019.5011.002锚杆2.0003.00020.0024.0017.003锚杆2.0003.00020.0023.5017.50表5-18所选锚杆的信息支锚道号预加力(kN)支锚刚度(MN/m)锚固体直径(mm)工况号抗拉力(kN)1374.0530.001502～2.002228.6730.001504～2.003315.4830.001506～2.00(2)土压力模型及系数调整弹性法土压力模型：经典法土压力模型：图5-6经典土压力模型图表5-19土的调整系数层号土类名称水土水压力调整系数主动土压力调整系数被动土压力被动土压力调整系数最大值(kPa)1杂填土分算1.0001.0001.00010000.0002细砂分算1.0001.0001.00010000.0003粉砂分算1.0001.0001.00010000.0004粘性土合算1.0001.0001.00010000.0005粘性土合算1.0001.0001.00010000.0006砾砂分算1.0001.0001.00010000.0007粘性土合算1.0001.0001.00010000.0008强风化岩分算1.0001.0001.00010000.000(3)设计结果①结构计算各工况：图5-7工况1开挖图图5-8工况2开挖图图5-9工况3开挖图图5-10加撑开挖图图5-11工况5开挖图图5-12工况6开挖图图5-13工况7开挖图内力位移包络图：图5-14内位移包络图地表沉降图：图5-15地表沉降图②冠梁选筋结果图5-16冠梁配筋图表5-20冠梁选筋钢筋级别选筋As1HRB3352D16As2HRB3352D16As3HPB235d8@200③环梁选筋结果图5-21环梁配筋图表5-21环梁选筋钢筋级别选筋As1HPB2351d12As2HPB2351d12As3HPB235d12@1④截面计算表5-22截面参数桩是否均匀配筋是混凝土保护层厚度(mm)20桩的纵筋级别HRB335桩的螺旋箍筋级别HRB335桩的螺旋箍筋间距(mm)150弯矩折减系数0