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第5层(Q4al):
粉土,褐黄~灰黄色,稍湿~湿,中密。
土质不均匀,含有蜗牛碎片,局部有砂感,含细沙团。
场地内该层分布较稳定,层底标高81.0~78.3m,层底深度18.5~121.3m,层厚1.3~3.6,平均厚度2.65m。
第6层(Q4ml):
细砂,灰黄~黄色,饱和,密实。
主要成分为石英、长石和云母,局部夹薄层粉土。
场地内该层分布稳定,层底标高77.5~77.1m,层底深度22.0~22.5m,层厚1.2~3.5,平均厚度1.73m。
第7层(Q4al):
粉土,灰黄~褐黄色,稍湿~湿,中密。
土质砂感较强,夹有薄层粉沙,含蜗牛碎屑和小钙核。
摇震反应迅速无光泽,干强度低,任性低。
场地内该层分布较稳定,层底标高73.70~71.8m,层底深度25.7~27.7m,层厚3.5~5.7,平均厚度4.7m。
根据勘察报告,场地土的重度及抗剪强度指标如下表:
层号
岩土名称
平均厚度
(m)
重度r
(kN/m3)
粘聚力
c(kPa)
内摩擦角ф(度)
1
素填土
7.41
17.9
12.0
17.0
2
粉土
3.16
18.6
3
4.80
18.8
15.0
18.0
4
细砂
2.40
20.0
28.0
5
2.65
18.9
10
20
1.4场地水文地质条件
根据勘测报告,场地地下水类型为潜水,潜水含水层岩性主要为粉土和细沙。
勘探期间地下水位埋深为7.3~7.5m(其绝对标高为92.1~92.0m),3~5年内最高水位按5.0m。
2.基坑支护结构和降水方案的选择
2.1基坑安全等级
根据基坑周边环境、开挖深度、工程地质与水文地质条件,依据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)表3.1.3中安全等级的划分标准,西侧、北侧基坑侧壁安全等级为一级,东侧、南侧基坑侧壁安全等级为二级。
2.2设计原则
(1)安全第一,确保基坑开挖及结构施工全过程基坑边坡的安全稳定,预防并控制因基坑开挖、降水等因素引起周边毗邻建筑物、构筑物、管线的安全。
(2)在确保安全的前提下,尽可能降低造价。
(3)为后续的主体施工创造良好的施工条件。
2.3设计依据
(1)河南中医学院第一附属医院综合楼工程总平面图、基础图
(2)《河南中医学院第一附属医院综合楼岩土工程勘测报告》
(3)《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120—99)
(4)《岩土层锚杆(索)技术规程》(CECS22—2005)
(5)《土层锚杆设计与施工规程》(CECS22—90)
(6)《基坑土钉支护技术规程》(CECS96:
97)
(7)《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB50086—2001)
(8)《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2002)
(9)《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB50202—2002)
(10)《建筑基坑工程技术规范》(YB9258—97)
(11)《建筑与市政降水工程技术规范》JGJ/T111-98
2.4基坑支护方案的选择
根据本工程现场条件、环境条件,按照设计原则及设计依据,根据本工程基坑的具体情况,可采用的支护结构有:
悬臂桩支护结构;
土钉墙支护结构;
桩锚联合支护结构;
地下连续墙支护结构;
内支撑支护结构等。
对本工程而言,从安全方面考虑,以上支护结构都能满足。
但从经济和施工可行性方面分析,同时从安全、经济、工效等方面找出很好的结合点的情况下,并经过分析和理论计算:
场地西侧、北侧对基坑变形和安全性能要求较高,并受施工空间和放坡的限制,确定采用桩锚联合支护结构;
南侧、东侧地段较开阔,可采用放坡后的土钉墙支护方案。
2.5基坑降水方案的选择
本场地地下水类型为潜水,潜水含水层岩性主要为粉土和细沙。
在降水实施过程中,首先要保证将基坑里的水位降至基坑底标高0.5m以下,其次保证降水在达到设计要求的同时,控制水位降深和降水速率,减少降水对周边环境的影响。
对降水方案的选择遵循一下原则:
(1)快速有效使地下水降至设计标高,保证基坑降水满足施工要求。
(2)充分考虑该地段水文地质条件计算基坑降水量,布设合理的降水井点,在确保降水成功的同时,尽可能降低工程造价。
(3)在满足出水量和基坑降水要求前提下,有效控制降水动水位,减少由于降水而引起的地面沉陷。
(4)同时考虑基坑特点及环境条件,必须保证基坑开挖和地下施工不受影响。
对于本工程降水,根据场区岩土工程及水文地质情况,和本基坑的开挖深度及具体条件,同时考虑经济性及降水施工经验,采取管井降水的施工方案。
3.基坑支护结构设计
3.1桩锚联合支护设计参数及施工质量控制指标
对于本基坑的西侧、北侧采用单排桩和两道锚杆的桩锚联合支护结构,并在锚杆间灌入土钉,面层挂网喷砼。
3.1.1桩锚联合支护设计参数
(1)钻孔灌注桩设计
采用单排钻孔灌注桩,桩径600mm,桩长12.6m,桩间距为1.5m,具体布置详见平面图。
灌注桩主筋采用10φ18,主筋上部预留600mm伸入冠梁;
加强筋采用φ16@2000;
箍筋采用φ8@150。
桩砼的标号为C30。
(2)桩顶冠梁设计
排桩采用冠梁连接,冠梁截面尺寸800×
600mm。
冠梁浇注砼C30,箍筋、加强筋规格见附图。
(3)预应力锚索设计
设计2排预应力锚索,其主要参数如下:
预应力锚索设计参数一览表
锚索钻孔
锚索长度
钢绞线
地面下
深度(m)
水平间距(m)
施加预应力
排数
孔深
孔径
(mm)
自由段
锚固
段
规格
长度(m)
根数
第一排
18
150
7
11
3-7φs15.2
19.0
2.8
1.5
(3.0)
150kN
第二排
15
16.0
5.8
锚索注浆采用二次劈裂注浆,二次劈裂注浆压力1.2~3MPa。
3.1.2施工质量控制
3.1.2.1钻孔灌注桩的质量控制:
(1)桩位确定
依据现场基准控制点及设计图桩位,使用复合要求的测量仪器进行定位,桩位误差不大于2cm。
(2)钻孔
按照复验合格后的桩位,进行钻机就位和对中。
就位时,钻机必须平整、稳定,确保钻进过程中的钻杆垂直度小于1%。
根据地质条件和成孔质量要求,采用正循环成孔,采用原土造浆,必要时采用加膨胀土以保证孔壁稳定。
质检人员必须不定时地检查各钻机钻进过程中的有关技术参数(比重1.1~1.2),并依据不同的地层,控制进尺速度和更换钻头型号,以确保成孔质量。
(3)钢筋笼制作
按照设计图纸要求,使用复验合格的钢筋制作,对钢筋笼要求如下:
①结合实际孔深及设计图纸制作钢筋笼。
②每根钢筋必须采用搭接焊连接时,每个断面的接头数量不得超过纵筋的50%,且两接头断面间距不小于1m。
③制作时采用半圆支承架成型法、全焊式加工,保证笼的圆度,允许偏差不超过规定范围。
纵筋的砼保护层应符合国际标准。
(4)钢筋笼安装
①将检验合格的成型钢筋笼运至孔口附近,要求在运输过程中不得变形,否则更换钢筋笼。
②钢筋笼起吊后,应保持其平衡。
首先对准孔口,徐徐放下,入孔时保持轻、慢、稳,不得左右旋转,若遇到障碍应停止下放,待查明原因后方可继续施工。
严禁高起猛落,强行下放等违规超作。
③在钢筋笼安放时,必须保证整个钢筋笼质量和保护层厚度。
④当整笼上端第一个内环箍接近孔口时,应及时系上吊笼标杆,并使其在砼灌注过程中起到能观察钢筋笼的下沉和上浮情况,从而达到要求。
(5)灌注砼
①砼拌制时严格按确定的配合比执行,准确计量且搅拌时间不少于90s。
②灌注前,检查砼的坍落度和留取试块,测量孔深且与成孔时的深度比较,保证孔底沉渣不大于100mm,否则应进行二次清孔,清孔结束后应立即浇注砼,间隔时间不得大于30分钟,如实填写记录。
③为了保证砼的质量,其首批灌注量必须满足导管底端能够埋入砼面以下0.8~1.2m。
④随着水下砼的上升,根据测绳读数和导管长度,适当提长和拆卸导管,确保导管底端埋入砼面的深度为2~3m,严禁把导管提出水下砼面以上。
⑤提升导管时,要避免碰到钢筋笼,并应采取有效措施,防止钢筋笼的上浮或下沉。
⑥水下砼的浇注应连续进行,不得中断,若发生堵管、导管进水等事故,应及时采取有效措施。
⑦灌注过程中,应分段控制砼的灌入量,其充盈系数应控制在1.1~1.2之间,且不得大于1.2。
⑧为确保设计桩顶标高处砼强度达到设计值,必须控制最后一次砼的灌注(超灌高度不小于1.2m),以使其浮浆被凿除后,桩顶砼强度达到设计值。
⑨如实填写施工记录。
(6)混凝土灌注桩的质量标准应符合《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB50202-2002)中的有关规定,对桩的质量进行控制验收。
3.1.2.2桩顶冠梁施工质量控制
(1)钢筋工程
纵筋接长采用焊接,箍筋按图纸要求进行制作,绑扎时一定要进行钢筋位置的放线画点,以保证准确的钢筋间距及垂直度。
模板按设计的锚定板尺寸立好并固定牢固。
(2)模板工程
模板安装前,对冠梁底护坡桩头进行剔凿,并用鼓风机吹干净后洒水湿润。
冠梁底采用水泥砂浆抹面,保证其平整度满足要求。
冠梁侧面模板采用钢模板,用钢管扣件支撑架进行支撑。
(3)混凝土工程
采用商品混凝土。
浇注前对模板进行调整、加固,加固后的模板必须是形成一个受力整体,保证立模的准确性和稳定性。
用插入式振捣器振捣,一次性浇注完成。
砼应振捣密实不漏振,以砼不再显著下沉、不出现气泡并开始泛浆时为准。
砼浇注完成后,应采取养护和保护措施。
3.1.2.3预应力锚索施工质量控制
(1)成孔
采用人工洛阳铲或锚索钻机机械成孔,按图纸设计的孔位标高进行测量放线,准确标注孔位,然后按照设计要求的孔深、角度和孔径进行钻孔施工。
(2)锚索制作安装
钢筋应除油污、除锈,排列要均布平直,沿杆体轴线方向每间隔1.5~2.0m设置一个隔离架,一次注浆管及二次注浆管应绑扎牢固(一次注浆管在外侧;
二次注浆管居中,其在锚固段长度内作喷浆孔,间距800mm,并用胶带封好,防止一次注浆的浆液流入),注浆管均采用高压塑料管。
锚索自由段应涂油并采用塑料护套包裹,与锚固段相交处的塑料管关口应密封并用扎丝绑紧。
最后将锚索固定好平稳送放至孔底。
(3)注浆
一次注浆:
锚索体安放后进行注浆,注浆应连续一次注满,若中途停止时间超过30分钟时,应用水或稀水泥浆润滑注浆泵及其管路。
注浆材料采用纯水泥浆,水泥采用P.032.5级普通硅酸盐水泥。
注浆液水灰比为0.40~0.55,压力不小于0.4MPa。
注浆应从孔底开始灌填,当孔口有浆液流出并加压稳定后,方可停止注浆。
二次注浆:
一次注浆达到初凝后进行二次劈裂注浆。
注浆压力控制在1.2~3.0MPa。
(4)端头保护
锚索注浆完成后外露部分采用胶布及防腐材料包缠好,防止钢筋损伤或生锈。
(5)腰梁、垫板安装
根据设计要求,槽钢应平行放置,采用电焊连接,并保证固定垫板与孔向垂直、与孔中心一致。
(6)锚索安装、张拉
①张拉前应对张拉设备进行检验,并检验锚头丝杆是否有伤残。
②安装张拉设备时,应保持千斤顶与锚索体在同一轴线上。
③张拉程序、加荷等级,均按相应规范要求严格执行。
3.1.2.4面层喷护施工
由于桩间距较大,为确保桩间土稳定及腰梁受理均匀,在西坡锚索间需打一排短土钉以固定网片,焊接加强筋后用喷射砼封闭,编网、焊加强筋及喷射砼具体做法同土钉墙喷护方法。
3.2土钉墙支护设计参数及施工质量控制
对于本基坑的南侧、东侧采用放坡土钉墙的支护方法。
在地面一下2.0m处留1m宽的台阶。
3.2.1土钉墙支护设计参数
根据规范对土钉墙支护结构抗拉、内部稳定、外部稳定性验算,安全系数均满足规范要求。
土钉参数如下表:
排号
埋置深度
土钉长度
钢筋配置
水平间距
倾角
成孔直径
1.3m
7m
1ф18
1.5m
10°
100mm
2.7m
12m
第三排
4.1m
第四排
5.5m
9m
第五排
6.9m
第六排
7.9m
6m
3.2.2土钉墙施工质量控制
(1)土钉造孔要求
①分层分段开挖,每层开挖深度不得大于单排设计深度。
对开挖出的边坡进行人工修整,确保边坡的平整度。
对土钉位置作出标记。
②本工程采用人工成孔,成孔直径100mm,孔深宜大于设计孔深10cm,成孔倾角5~15o。
(2)土钉制作安装
①土钉钢筋采用ф18HRB335,详见附图。
②土钉杆接头应采用焊接的搭接接头,焊接必须符合规范要求。
③土钉杆体应沿土钉轴线方向每隔2.0米左右设置一个居中支架,居中支架采用φ6.5钢筋制做,并将用作居中支架的钢筋弯成弧形与土钉杆焊接。
④土钉孔造好后应尽快放置土钉,土钉放入前应认真检查杆体质量。
①根据本工程条件注浆采用水泥净浆,水泥采用P.032.5级普通硅酸盐水泥。
②注浆液水灰比为0.40~0.55。
③注浆应从孔底开始灌填,当孔口有浆液流出并加压稳定后,方可停止注浆。
(4)编扎钢筋网
①钢筋网采用φ6.5调直钢筋,双向间距均为250mm。
②根据作业面层分层、分段铺设钢筋网,钢筋网之间的连接可采用搭接,搭接长度不小于一个网格边长且不易小于200mm,或采用点焊,并随壁面随坡就势铺设。
③钢筋网铺设好后,应在其上面焊接加强筋,使土钉、钢筋网、加强筋连成一体。
(5)喷射混凝土
①喷射混凝土采用P.032.5级普通硅酸盐水泥,砂子采用中砂,且砂的含水率宜控制在5~7%,石子应用坚硬、耐久的碎石,其最大粒径一般不应大于10mm。
②喷射混凝土的面层强度C20,配合比一般采用水泥:
砂:
碎石重量比为1:
2:
2,水灰比为0.40~0.50。
4.基坑降水设计及质量控制
4.1基坑降水主要设计参数及计算
(1)潜水层基坑涌水量计算(模型:
潜水完整井、远离边界)
初始地下水埋深:
-7.5m
设计动水位埋深:
-12.0m
设计水位降深:
S=4.5m
潜水含水层厚度H=15.0m
渗透系数:
K=5.0m/d
根据公式
Q1=1.366K(2H-s)s/lg(l+R/r0)
R=2S√KH
r0=√A/π
计算结果:
降水影响半径:
R=61.24m
基坑等效半径:
r0=27.82m
潜水基坑涌水量:
Q=783.7m3/d
(2)单井涌水量
q=120πrSl3√K=120×
3.14×
0.13×
1×
3√5.0=83.3m3/d
过滤器半径rS=0.13m
过滤器进水部分长度取L=1m
(3)降水井数量
n=1.1Q/q=1.1×
783.7/83.3=10.3(眼)
4.2降水井点布设设计
根据基坑条件、地质条件、经过计算,本场地在基坑范围均匀布设10眼管井进行降水。
井管采用水泥管,井间距10~20m,井深23m,直径350mm(内径),降水井地面以下0-1m为实管,1m以下段为滤水管。
具体位置见《平面设计图》。
4.3观测井设计
为观测降水情况,根据需要在基坑周边设6个观测井。
观测井使用人工成孔下入一寸PVC管,作为临时观测孔,用以指导下层土方开挖及对周边环境降水的监测。
4.4管井施工质量控制
(1)定位:
井位偏差小于1m。
(2)钻孔:
一径到底,不留沉渣,钻孔要求正、圆、直、倾斜度小于1%。
(3)下管:
井管居中,不偏不斜。
(4)填滤料:
井管外滤料规格应满足D50=(6-8)d50,要求选择均匀干净,磨圆度较好的硬质岩石,不宜采用棱角壮石渣料、风化料和其它粘质岩石。
充填应密实。
(5)水泵要求按要求安装好,排水系统安装紧密,使抽水工作顺利进行。
(6)抽水派专人负责,定时测量,严格控制出砂量不大于1/1万。
(7)备好数台潜水泵,井下抽水泵出现故障立即更换。
5.土方开挖及基坑安全监控的施工要求
5.1土方开挖
土方开挖宜采用分层(挖深1.5米左右)分段(每段20米左右)进行,开挖过程中做好安全监测、基坑支护、降水的协调配合工作。
5.2基坑安全监控内容
根据基坑安全等级及周边环境条件,监控内容包括:
支护结构水平位移观测;
基坑西侧的建筑物沉降观测;
地下水位观测。
当监测发出预警通报后,有关各方应及时互通情报,研究处理方案,有步骤地采取应急措施,及时排除险情,并跟踪检验处理后效果,从而确保后续工程的安全。
5.3注意事项及有关问题
(1)土方开挖应按照确定的基坑边界和坡率分层分段进行,边坡附近不留孤岛、土柱,每层开挖深度1.5米左右,绝不可超挖,随开挖随支护。
(2)加强安全监控。
由于土性及地下工程的复杂性,施工过程中常存在许多影响安全的不可知因素,然而基坑和周围环境的安全,集中体现在土体的变位情况。
因而必须在基坑开挖和基础施工期间,进行边坡土体及周边位移观测。
以分析对比观测值指导和控制施工。
(3)边坡浸水对边坡的稳定性危害极大,要求查明基坑周边上下水管道,切断可能侵蚀边坡的水源。
并做好基坑周边地表水的排水工作。
(4)基坑边沿严禁超载,以免导致支护结构较大变形而危及边坡及建筑物安全。
(5)基坑开挖到底后,应迅速做好垫层并尽快浇筑底板,避免基底暴露时间过长。
(6)本方案是在有限的资料下做出的,勘测报告也不可能完全反映了整个场地的地质情况,因此施工前应详细地了解周边建筑、管网情况,在施工期间应根据现场具体情况,反馈信息,调整施工方案,实行信息化设计施工。
6.基坑安全风险分析及应急预案
根据验算及施工经验,本方案施工应能保证安全。
但地下施工,情况复杂,为确保基坑施工本身安全及周边环境的安全,要提前做好风险分析和应急预案。
6.1降水施工所引起的安全风险及应急预案
通过沉降监测,如果由于降水而引起的地面或周围构筑物变形过大,则立即检查分析原因,调整控制管井的动水位,距离基坑边较远的地方,设置一定数量的回灌井,对周边地下水进行有效的回灌,保持其水头接近其原有水头。
或者停管井,施工轻型井点进行补充抽水。
6.2由于停电所引起的安全风险及应急预案
本工程降水周期较长,在施工过程中,有可能出现停电,引起水位上升,造成基坑坍塌的可能性。
为确保降水的连续性,备用一台50KW柴油发电机组。
6.3基坑开挖过程中施工风险和应急预案
在基坑开挖时,地层的变化多端,在坑边有可能出现暗河、暗沟、鱼塘、软土地基等不利地质情况,由此造成对周围环境的损坏。
如果在基坑开挖施工过程中出现以上情况,应采取以下应急预案:
(1)根据变形检测结果及实际发生情况,对出现危情的部位,立即停止挖土,并根据情况对基坑进行土方回填。
(2)针对出现危情的部位,立即重新设计支护结构,如增加土层锚杆、支护桩等。
(3)对发生变形过大的部位进行压水泥浆处理。
6.5防排水措施
防排水对基坑安全非常重要,一旦有水浸入基坑周围,将改变土的力学性质及土体受力特性,因而要求基坑施工时截断所有通往基坑的水源。
加强对边坡渗水处理,及时疏导或堵漏,及时处理,以免基坑边壁被渗水所浸泡,影响安全。
6.5基坑变形超过警戒限值的防治措施
采用被动区压重、支撑等手段控制基坑变形。
具体方法有:
调整分层、分段开挖施工方案、预留土墩支挡、坑内堆沙袋、回填土等。
6.6周围路面、管网土体水平位移或沉降超过限值的防治措施
及时观测,做好观测记录,出现管道变形超过预警值,应及时调查、分析原因,研究处理方案,必要时对市政路面、管网地基进行压力注浆,加固地基。
6.7应急预案组织措施
(1)对由于降水引起的险情,项目部立即召开研讨会,8小时由技术负责人内拿出技术处理措施,并报现场监理工程师和业主工程师通过,2天内组织实施完毕。
(2)对在开挖施工过程中,基坑出现的险情,现场施工技术员立即上报施工负责人。
要求项目部在30分钟内,组织人员及机械设备,对险情部位进行挖土回填、或浇筑混凝土。
然后做完善处理。
(3)在及坑开挖完毕后,可能由于重车碾压或其它偶然因素而引起险情。
对此项目部作出以下安排:
A安排专人负责对基坑险情的监控。
监控负责人组织现场的降水技术员,做到每天24小时对基坑进行监控,一旦出现险情10分钟内通知到施工负责人。
B施工负责人不在施工现场时,要每天24小时保证手机开通。
C施工现场预留一定的防险物资(如大量的砂土袋、塑料布、铁掀等),可随时使用。
D在公司仓库(市内)留置一定数量的、可随时调配的机械设备(挖掘鸡、压浆泵等),保证接到通知后1小时内到达现场。
7.计算书
8.附图
基坑支护平面图1张
基坑降水平面图1张
位移沉降观测点平面布置图1张
基坑支护剖面图3张
结构图3张
基坑降水剖面图1张
第二部分施工组织设计
第一章施工方案及主要施工方法
1.1施工方案
根据设计,本基坑支护方式采用桩锚联合支护机构(基坑西边、北边)与放坡土钉墙支护结构(基坑东边、南边);
降水采用10眼管井进行抽水(备用轻型井点,在局部配合管井使用);
土方开
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