护壁桩深基坑处理施工方案.docx

调度中心项目 基础土石方工程、护壁工程及施工降水施工组织方案 第一章 工程概况 一、工程概述 省投资集团有限责任公司拟在市大道与三环路交汇处投资兴建调度中心，该调度中心由主楼、裙楼及地下室等组成，净用地面积17.14亩，总建筑面积约97600，其中主楼为522层的办公用房，含生产监控指挥调度大厅等，框筒结构，建筑面积约56600平方米。裙楼部分为14层，框架结构，含商务中心、员工餐厅、健身设施、国际交流中心设备机房等，建筑面积约12700平方米；本工程全部地段均设3层地下室（含厨房、设备机房及地下车库），建筑面积约28300平方米，预计开挖深度为0.00（绝对高程493.35m）下-13.2m（由于场地原始地貌主要为农田，地形平坦，标高为489.5m490.8m左右，周边道路标高约为491.30m，因局部地段堆填弃土，标高高差较大，因此本工程基坑开挖深度按自然地面下11m考虑。化粪池开挖深度为0.00下-8.0m，自然地面下按6.0m考虑），基坑开挖周长约435m。设计工作由省建筑设计院和蔡德勒建筑师事务所负责。 由场地勘察报告可知，组成基坑边坡的土层为松散土，自立支撑能力极差，由于基础施工跨过雨季，土体受水浸泡后极易坍塌，而场地内无自然放坡开挖的施工条件，因其施工场地狭窄，周边均邻近城市道路，可利用空间极其有限，无法按一般放坡护壁，必须采取有效的基坑支护措施。我公司本着技术可行、经济合理的原则，在拟建物特性与所掌握的场地地质条件、周边环境基础上,对基坑降水、土石方及支护工程作出设计及施工组织方案。 二、场地工程地质及水文地质条件 场地工程地质条件 拟建场地位于市大道与三环路交汇处东南侧。场地周边道路交 错，交通极为方便，场地原始地貌主要为农田，地形平坦，局部地段因堆填弃土，标高略有变化。本次勘察时测得勘探点孔口高程为489.42491.49米，相对高差2.01米。拟建场地地貌单元均属岷江水系平原二级阶地。 根据中机工程勘察设计研究院提供的岩土工程勘察报告，本次勘探深度范围 人工填土：杂色、褐灰、灰黑等色，湿，上部主要为杂填土，以新近堆积的碎砖瓦块、砂卵石等为主，含少量粘性土；下部为素填土，以粘性土为主，含少量碎瓦块、砂卵石及生活垃圾等。 第四系上更新统冲积粘性土及粉土层（Q3al）： 粉质粘土1：黄、褐黄、黄褐等色，可塑为主，局部硬塑，含氧化铁、铁锰质及钙质结核等，顶部常分布薄层硬塑粘土。结构致密，底部颗粒较粗，肉眼可辨。韧性中等，干强度中等，有光泽反应，摇震无反应。裂隙较发育，其间充填灰白色可塑高岭土。 粉土2：灰、灰黄等色，湿，稍密，含氧化铁、铁锰质等。韧性差，取样呈散体状，摇震无反应，干强度中等，韧性差，无光泽反应。局部地段底部夹薄层粉细砂或粉质粘土，含少量朽木。 第四系上更新统冲洪积砂卵石层（Q3al+pl）： 细砂1：灰色、灰褐色，湿饱和，稍密，以细砂为主，局部薄层中砂和粉砂。主要由石英、长石、云母碎片及暗色矿物等组成，局部地段含约15%的卵石及圆砾，顶部含少量粘性土，局部地段含少量粘性土和朽木。 松散卵石2：灰、灰黄色，湿饱和，岩性以岩浆岩及变质岩为主， 中风化为主，少量强风化。卵石亚圆形，卵石互相不接触，含量 5055，粒径一般2040mm，最大粒径70mm，含少量圆砾，其余为砂，顶部含少量粘性土。 稍密卵石3：灰色、黄灰色为主，湿饱和，岩性以岩浆岩及变质岩为主，中风化为主，少量强风化。卵石亚圆形，卵石稍有接触，含量5565%，粒径一般2060mm，最大大于100mm， 孔隙间充填物主要为砂及圆砾，顶部含少量粘性土。 中密卵石4变质岩，中风化为主，75，粒径一般3060mm，最大大于120mm， 孔隙间充填物为砂粒及砾石，局部地段夹薄层密实卵石。 密实卵石5：灰、灰褐、灰黄等色，湿饱和，岩性主要为岩浆岩及变质岩。卵石亚圆形，80以上的卵石互相接触，卵石含量75以上，粒径一般3080mm，最大大于140mm， 孔隙间充填物为砂粒及砾石。 白垩系灌口组泥岩层（K2g）： 强风化泥岩1：棕红、紫红色，泥质结构，中厚层状构造。岩层风化强烈，沿裂隙带夹薄层全风化泥岩。原岩结构尚清晰，节理裂隙发育，裂隙间充填白色高岭土或黑色氧化铁薄膜。取芯多呈块状、土状，少量短柱状，易钻进。 中等风化泥岩2：紫红色、棕红色，为场地基岩的主要岩性。主要由粘土矿物组成，含少量云母，泥质结构，中厚层状构造，泥钙质胶结。裂隙稍发育，其间充填氧化铁薄膜。岩层层理清楚，产状近于水平。岩芯呈短柱状中柱状，采取率85以上。 岩土的工程特性指标建议值见下表。 岩土的工程特性指标建议值表 场地水文地质条件 1、地下水类型及埋藏条件 据勘察报告，场地主要存在两种类型的地下水： 一种是赋存于场地上部人工填土层中的上层滞水，靠大气降水及周围水沟渗漏补给，埋藏较浅，无统一自由水面, 水量较小，施工时易于排除,本次勘察未测得该地下水位。 二是赋存于砂卵石层中的孔隙潜水，是本场地主要地下水类型，受大气降水及上游地下水补给，水量较丰富，水位变化主要受周边施工降水及季节性控制，自然条件下水位变化幅度在23米左右。勘察期间正值地下水丰水期，但由于受场地北侧正在修建的海关大厦及东侧的御府花都施工降水影响，使得场地内地下水位总体偏深。勘察时测得本场地稳定水位为4.8 6.8m，水位高程为484.63485.19m，根据场地周边已有水文地质资料，预计丰水期、场地周边无降水影响时，本场地自然水位将上升3米左右，预计埋深在地表下2.03.0米，预计本场地最高自然水位标高可达到489.00m，设计可按该值进行本工程抗浮设计。 2、 地下水的腐蚀性 场地地下水对混凝土结构无腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋及钢结构具弱腐蚀性。场地环境类别为II类。 3、含水层的渗透性 本场地地下含水层主要为砂卵石层，属于强透水层，建议本场地砂卵石层平均渗透系数按K=18m/d取用采用。 三、基坑四周环境及工程特点分析 1、基坑形状较规则 ,在平面上大致为矩形，基坑护壁深度为自然地面下约11.00m。 2、建筑场地较为开阔，建筑物均在基坑一倍深度影响范围之外，基坑东面、北面及西面距红线围墙约在4m以上，围墙外为规划道路，道路上分布有市政管线，基坑南面为28m代征地作为施工备料加工场地；根据地区建筑地基基础设计规范基坑工程安全等级划分，拟建基坑开挖安全等级为一级。 3、根据甲方提供的资料信息本基坑工程需详细探测了解清楚的情况主要有：详细探测了解清楚基坑四周影响范围内的市政地下管线及防空洞等情况。 4、基坑土壁以土层和卵石层为主（基坑周边卵石顶板埋深平均在4.5m左右）。应充分考虑土体的时空效应及蠕变性，人工开挖桩孔时应作好护圈， 必要时应加钢筋，保证工人施工时的人身安全。 5、由于本工程基岩埋深较浅，距地下室底板约为3m5m，降水施工时，在基岩面会存在1m2m左右的不可疏干层，因此人工挖孔时，可采取孔地下室基坑深度:11.00m 人工挖孔桩深度:15.5m 要求水位降深:至少15.5m（基岩面埋深约16.0m17.0m） 降深要求：按丰水期正常地下水位3.00m设计 水位下降值:S12.5m （三）降水设计 、参数选择 含水层渗透系数k=18m/d, 井半径r=0.15m 降水影响半径 R =2S(sqrt(KH) 396.86m 2、基坑等值园半径（R0 ）计算： R0=SQRT(A/ )59.17m 3、基坑涌水量计算： 根据JGJ 120-99规范F02，按面状基坑潜水非完整井计算 Q=1.366 K（H2h2） / ( lg (1+R/R0)+(h-L)/L lg (1+0.2h/R0) 6457.08m3/d 根据JGJ 120-99规范F02，按面状基坑潜水完整井计算 Q=1.366 K（2Hs）s/ lg (1+R/R0) 6445.89m3/d 根据JGJ/T111-98规范，按面状基坑潜水完整井计算 Q=1.366 K (2H-S) S / ( lg R lg R0)6916.61m3/d 上两式计算结果考虑1.2的安全系数取大值 4、单井出水量计算 q = l d / 24 =514.3 m3/d (L过滤器淹没有效长度5.0m；d过滤器 n= 1.1Q / q15口 6、降水井井深计算 HwHw1+Hw2+Hw3+Hw4+Hw5+Hw6=17.50m（基岩面埋深16m17m） （Hw1基坑深；Hw2基坑底至水位深度；Hw1水力坡度iro；Hw4水位变 幅；Hw5过滤器工作长度；Hw6沉砂管长度） 7( 水井平面布置图NO:01)： （1）降水井井数共计15口。 （2）降水井井深度均为17.5m。 （3）降水井井径300（管外径350，成孔孔径600m）。 (4) 有效过滤器长度不少于5.0m，井壁采用水泥井管。 降水井排水采用管道内排水系统，并在现场设沉砂池45个(沉沙池结构图见NO:02)。井内排水由泵管就近接入沉砂池，最终排入市政雨排水管道。 对于人工挖孔时揭露的上层滞水，采用明排方式处理，使其不影响正常施工。 注：由于基岩埋藏较浅，根据多年降水经验，在基岩面上12m范围，存在不可疏干层，挖孔桩开挖后必要时需采取桩孔内的明排水及安全措施。 二、基坑支护工程设计 从地质情况可以看出，构成边坡的土多为松散土，边坡属不稳定边坡，基坑开挖无天然放坡条件，基坑边坡只有采取可靠的支护措施，才能确保基坑开挖及地下室施工的安全，减少土石方挖运工作量，不影响周边建筑物、 构筑物的安全，避免损坏市政管线。 基坑支护方案选择 根据场地现状，基坑开挖后基坑边距红线围墙一般在4m左右，同时考虑基坑较长，基坑边应预留一定宽度作人员及材料运输的通道，因此场地大部分地段几无放坡空间。基坑开挖深度很深，对基坑安全程度的要求较高，需选择适合本工程的支护方案来保证基坑的安全使用。 目前常用的深基坑支护方案有三种：悬臂桩（人工挖孔桩）支护、喷锚支护、锚拉桩支护。喷锚支护由于属于柔性支护体系，在基坑开挖深度是本工程局部地段砂层较厚达 3m左右）及本工程基坑施工垮过雨季易出现垮塌现象而危及基坑安全；悬臂桩支护与锚拉桩支护属刚性支护体系，适于基坑深度开挖较深、基坑边无较多放坡空间时可以直立开挖、地面荷载较大及对基坑变形要求较高时选用，在基坑开挖前将支护体系作好，与土方开挖互不干扰。根据本场地工程地质条件及场地环境条件，并考虑场地的通行荷载及场边堆载，结合经济技术指标，对地区现有的几种基坑支护方案进行优化，拟对本工程采用悬臂桩支护方案（为保证支护体系的整体性，化粪池地段也采用悬臂桩支护方案）。 （二）设计依据： 建筑基坑支护技术规程(JGJ120-99) 建筑边坡工程技术规范（GB50330-2003） 建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB50202-2002） 建筑地基基础设计规范（GB50007-2002） 建筑桩基技术规范（JGJ94-94）中国建筑科学研究院1995； 建筑基坑工程技术规范（YB9258-97）中华人民共和国行业标准 1998； 深基坑支护设计与施工中国建筑工业出版社 1997.3 混凝土结构设计规范GBJ10-89 中国建筑工业出版社 理正深基坑支护结构设计软件F-SPW1998 本工程地质资料、基坑施工参数、基坑四周环境资料 基坑开挖图总平面图 （三） 我公司遵循经济、合理、安全的原则，对本工程采用以支护桩为主要技术措施，结合桩间支护措施等有效手段，进行深基坑支护。 （1）设计参数取定 场地 H2 =6.0m 附加荷载：q = 10kN/m2 （2） 支护设计计算书及简图 此部分为理正基坑支护软件计算,设计计算简图、设计基本参数、坡线参数、超载参数、整体稳定计算结果及抗倾覆稳定计算结果如下： 调度中心项目深基坑支护设计计算书 - 支护方案 - 排桩支护 - 基本信息 - 超载信息 - 土层信息 - 土层参数 - - 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: 设计结果 - - 结构计算 - 各工况： 内力位移包络图： 地表沉降图： - 冠梁选筋结果 - 截面计算 - 截面参数 内力取值 - 整体稳定验算 - 计算方法：瑞典条分法 应力状态：总应力法 条分法中的土条宽度: 0.40m 滑裂面数据 整体稳定安全系数 Ks = 1.252 圆弧半径(m) R = 12.884 圆心坐标X(m) X = -1.789 圆心坐标Y(m) Y = 1.579 - 抗倾覆稳定性验算 - 抗倾覆安全系数: Mp被动土压力及锚杆力对桩底的弯矩, 其中锚杆力由等值梁法求得; Ma主动土压力对桩底的弯矩; Ks = 1.351 >= 1.200, 满足规范要求。 - 抗隆起验算 - Prandtl(普朗德尔)公式(Ks >= 1.11.2)，注：安全系数取自建筑基坑工程技术规范YB 9258-97(冶 金部): sTerzaghi(太沙基)公式(Ks >= 1.151.25)，注：安全系数取自建筑基坑工程技术规范YB 9258-97(冶 金部): s- 承压水验算 - 式中Pcz基坑开挖面以下至承压水层顶板间覆盖土的自重压力(kN/m2); Pwy承压水层的水头压力(kN/m2); Ky抗承压水头的稳定性安全系数，取1.5。 Ky = 44.00/30.00 = 1.46 >= 1.05 基坑底部土抗承压水头稳定! 化粪池段深基坑支护设计计算书 - 支护方案 - 排桩支护 - 基本信息 超载信息 - 土层信息 - - 土层参数 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: 设计结果 - - 结构计算 - 各工况： 内力位移包络图： 地表沉降图： - 冠梁选筋结果 - 截面计算 - - 整体稳定验算 计算方法：瑞典条分法 应力状态：总应力法 条分法中的土条宽度: 0.40m 滑裂面数据 整体稳定安全系数 Ks = 3.772 圆弧半径(m) R = 9.028 圆心坐标X(m) X = -1.025 圆心坐标Y(m) Y = 5.798 - 抗倾覆稳定性验算 - 抗倾覆安全系数: Mp被动土压力及锚杆力对桩底的弯矩, 其中锚杆力由等值梁法求得; Ma主动土压力对桩底的弯矩; Ks = 2.346 >= 1.200, 满足规范要求。 - 抗隆起验算 - s冶 金部): Ks = 4.884 >= 1.1, 满足规范要求。 Terzaghi(太沙基)公式(Ks >= 1.151.25)，注：安全系数取自建筑基坑工程技术规范YB 9258-97(冶 金部): s- 承压水验算 - 式中Pcz基坑开挖面以下至承压水层顶板间覆盖土的自重压力(kN/m2); 2 Pwy承压水层的水头压力(kN/m); Ky抗承压水头的稳定性安全系数，取1.5。 Ky = 44.00/30.00 = 1.46 >= 1.05 基坑底部土抗承压水头稳定! (四) 基坑支护设计方案概述： 参照软件计算结果，结合地区大量的工程实践经验，根据本工程具体地质条件及周边环境实际情况，基坑支护设计方案概述如下： 1、桩数图设140根，实际桩数根据现场实际情况而定，具体见护壁桩平 面布置示意图NO:03。沿基坑单列布置，桩径均为1000mm，桩芯砼为C25。 2、成桩深度相对于自然地面以下约为15.5m，桩顶标高（连系梁顶标高）为自然地面下0.5m（-2.7m），有效桩身长15.0m，桩端锚入基坑底面以下 4.5m。 3、桩中心间距：悬臂桩桩间距设计为3.0m。 4 。遇土质不好时节高可按保证施工工人的安全，宜内加6.5300的网筋网。 5、桩顶圈梁设置高500mm,宽1000mm。砼强度等级为C25。 6、挖孔直径为设计桩径加两倍护壁厚度。即D=1000+300=1300mm,孔径容许偏差30mm。 7、护壁桩配筋、桩身结构及圈梁配筋见护壁桩结构图NO:0405。 8、桩间支护措施：护壁桩地段桩间距为2.8m，采用挂网喷射混凝土，网筋6.5250。具体见桩间支护结构示意图NO:06。 9、桩顶以上支护：桩顶标高以上部位(本工程只有0.50m左右的土层)土体一般可采用挂网喷射混凝土，网筋6.5250。 本设计方案只适用于本工程具体环境地质条件，施工过程中当环境地质条件（设计条件如基坑开挖超深）变化时需对本方案进行修正，对支护体系进行加固，以保证基坑的稳固安全。 三、土方开挖设计方案 （一）、土方挖运设计建议： 机械基坑开挖深度-13.20m，留300作为人工捡底厚度，根据现场情况，周边条件和场地地层状况，结合本工程基坑护壁方式的特点，就土方挖运施工做如下建议： 1、本工程土方挖运应严格分层分段开挖，以利于土方运输及桩间支护。 2、工程土方挖运施工，由于本工程工期要求很紧，挖土施工应与护壁交叉作业，并与支护同时进行，随挖随护。 3、挖运施工中，灵活调度，充分发挥铲车、装载机的效率，利用现场宽阔的有利工作面，以退行线路布置铲车，装载机后，采用沟端、沟测和沟 4、方挖运相关工程施工流程网络图。 5、挖土过程中经常检查基坑边的稳定性，必要时支护加固后，方才进行作业。 6、辅以人工修整边坡，保证达到设计和规范要求。 7、开挖到设计标高以上300mm时，通知甲方，设计和土建施工单位验槽后再定收底。 （二）、应注意的问题 1、应根据地层情况（特别是厚砂层处）密切与桩间护壁相配合，局部按照支护施工的具体要求进行开挖。 2、开挖机械施工时应确保护壁体的安全、严禁碰撞护壁体系。 3、土方开挖到基坑底部设计标高以上300mm，停止机械开挖，待施工 验槽后，采用人工清底，以保证土的原状土性。 第三章 施工组织方案 一、施工准备 供水供电 工程施工用水平均每天约50吨，设3个供水水源。 井管降水需用电源90KW，基坑支护工程所用用电设备如同时工作需用电源120KW，在场地中应设电工房，降水和基坑支护工程应分别安装配电盘和配电箱。为保证降水的连续性, 现场须备用120KW发电机一台。 场地平整 在施工前，所遇到的障碍。 地下管网及障碍物 在城区施工时，由于地下管网较多且分布复杂，容易损伤破坏地下管网,从而对基坑质量及环境保护带来危害，因此施工前必须查清地下管网的走向、埋深及管网质量现状。一方面按程序请求甲方提供场地四周详细的管网资料，另一方面采取专用雷达探管仪探清楚管线实际的走向及埋深，确保施工时不伤及地下管网。 临时设施 施工前，由我公司对场地进行详细踏勘，并根据场地总平面图及建设方要求对施工临时设施进行合理规划，按照施工要求进行临时设施的搭设。 具体临时设施及规格如下： 水泥库房 56m2 砂、砾石堆场及砼搅拌场地 2020m2 钢筋加工场地 156m2 材料工具房 46m2 现场办公室一间 46m2 民工宿舍（120人） 246m2 配电房一间 43m2 2 1.机具设备 1) CZ-22型冲击钻机 45台 2) 潜水泵 17套（备用2套） 3) 空压机 2台 4) 喷射机 1套 5) 电焊机 3台 6) 对焊机 1台 7) 切断机 1台 8) 切割机 1台 9) 挖孔工具 40套 10)插入式振捣器 4套 11)风镐 4把 2.人员组成 管理人员 1) 项目经理 2) 项目技术总负责人 3) 技术负责 4) 责任工长 5) 安全员 6) 质检员 7) 技术员（资料员） 8) 水电管理人员 施工工人 1) 挖孔人员 80人 2) 钢筋工 20人 3) 砼工 4人 4) 普工 20人 5) 6) 7) 对焊工 2人 8) 电工 2人 二、降水工程施工 本工程应进行合理的施工次序及交叉施工安排，有利于加快工程进度，提高生产效益。 降水井凿井、排水管线安装及沉砂池制作可同时进行，由于场地地下水在勘探期间（丰水期）较低，约为5m左右，因此在降水井开始施工时可同时开始基坑支护桩的准备及施工，如遇地下水后，可在降水井及其附属工程完成后开始地下水的抽降即可继续施工支护桩，支护桩浇筑和连系梁的施工（该段变形观测开始）完毕后即可进行土方开挖、桩间支护施工，工程后期施工为地下水抽降、桩间土加固、基坑及周围建筑位移变形观测、土方挖运同时进行，