某住宅小区深基坑设计文件.docx
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某住宅小区深基坑设计文件
住宅小区
深基坑支护工程
设
计
文
件
湖北分公司
二〇一一年一月四日
目录
Ⅰ、文字部分(共14页)
一、工程概况
二、基坑周边环境
三、场地岩土工程地质条件
四、设计依据
五、设计方案选择
六、支护结构设计
七、土方开挖施工要点
八、应急抢险措施
Ⅱ、计算部分(共15页)
喷锚支护计算书(15页)
Ⅲ、图纸部分(共8张)
1、设计总说明
2、基坑支护平面图
3、基坑周边地层展开图/地层概化剖面图
4、基坑支护剖面图/粉喷桩详图
住宅小区深基坑支护工程
一、工程概况
该项目主要4栋18层、4栋11层住宅楼及商铺、幼儿园、地下室组成,建筑面积约为97000m2。
本工程场地平均自然地面标高平±0.00标高相当于绝对标高27.00m,初设计计算开挖深度为4.8-5.8米,该项目由湖北天一建筑设计有限公司设计,本工程重要性等级为二级,岩土工程勘察工作由中机三勘岩土工程有限公司承担。
承蒙业主信任,我公司有幸被邀请参加本基坑设计施工的投标工作。
二、基坑周边环境
拟建场地位于青山区光一南路,青山区公安局旁,地貌上属长江I级阶地,依勘探点孔口标高计,拟建场地现地面标高变化在25.34~26.54m之间,地势相对平坦。
周边环境情况详见《基坑周边环境图》(图02)。
三、场地岩土工程地质条件
1、场地工程地质条件
拟建场地地形较为平坦,地面整平标高为27.000m。
根据中2010年11月提供的《岩土工程勘察报告》,与基坑支护相关的土层分布情况如下表所示:
岩土工程地质分层表表1
层号及
名称
地层年代及
成因
分布
范围
层面埋深(m)
层厚(m)
颜色
状态或
密度
压缩性
包含物及其它特征
(1)杂填土
Qml
全场地
0
0.3~2.2
杂
高
主要由建筑垃圾混少量粘性土组成,结构松散,土质不均。
(2)粉质粘土
Q4al
局部缺失
0.3~2.1
0.7~5.3
黄褐~
灰褐
软塑~可塑
中~高
含氧化铁、铁锰质及条带状高岭土。
(3)淤泥质粉质粘土夹粉土
全场地
0.8~5.8
0.6~7.1
褐灰
流塑
高
含氧化铁,少量腐殖质及云母片,偶夹多层粉土。
(4)粉砂夹粉质粘土
Q4al+pl
全场地
3.3~8.6
2.3~12.0
褐灰
松散~稍密
中~高
含云母片,该层以粉砂为主,夹多层粉质粘土。
(5-1)细砂夹粉质粘土
全场地
8.0~16.6
5.4~12.0
青灰
稍密
中
含云母片,偶夹多层粉质粘土。
(5-2)细砂
全场地
18.6~23.8
≤15.3
青灰
中密
中~低
含云母片、石英、长石等矿物,偶夹砾石及粉土。
(5-3)细砂
全场地
28.8~35.0
未钻穿
青灰
密实
低
含石英、长石等矿物,局部夹少量中粗砂及卵砾石。
2、场地水文地质条件
本场地地下水类型主要为上层滞水及下部孔隙承压水两种。
上层滞水主要赋存于地表填土中,不具承压性,其水量较小,主要接受大气降水补给,水位受季节降雨影响,持续时间不长。
基坑开挖时直接揭露该含水层,应注意排水。
孔隙承压水主要赋存于下部砂性土层中,具承压性,水量丰富,年变化幅度3~4m。
场地地下水对砼无腐蚀性,对钢结构具有弱腐蚀性。
四、设计依据
1、设计依据
①《岩土工程勘察报告》(2010.11)。
②相关结构图纸(2007.05)
③《湖北省深基坑工程技术规程》(DB42/159-2004)
④《建筑基坑支护技术规定》(JGJ120-99)
⑤《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94)
⑥《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)
⑦《天汉系列软件》(V2005.1)
2、设计参数
根据岩土工程勘察报告提供的参数,结合《深基坑工程技术规程》(DB42/159-2004)以及武汉市地区经验,基坑支护选取的岩土参数如下表:
基坑支护岩土参数表表2
土层名称
天然重度
r(kN/m3)
综合取值
粘聚力
c(kPa)
内摩擦角
φ(度)
(1)杂填土
20.0
8.0
18.0
(2)粉质粘土
18.2
22.0
12.0
(3)淤泥质粉质粘土夹粉土
17.6
15.0
6.0
(4)粉砂夹粉质粘土
21.0
14.0
20.0
3、基坑特点分析
⑴基坑内外环境
基坑周边环境现在看来比较宽松,基坑边线20米范围内均比较空旷。
⑵土层特征
基坑开挖深度范围内周边土层为:
(1)杂填土层,土质不均且较软弱,结构松散,工程性能差;
(2)粉质粘土层呈可塑状态,有一定强度;(3)淤泥质粉质粘土夹粉土呈流塑状态,强度较低。
综上所述,基坑周边土层强度均较低,基坑主要底座落于(3)层淤泥质粉质粘土层中。
4、基坑重要性等级
本基坑设计支护深度约为4.80~5.80m,根据《湖北省基坑工程技术规程》(DB42/159-2004)有关条款,结合基坑周边环境、工程地质与水文地质条件,并考虑本项目之重要影响程度,经综合分析确定本基坑重要性等级为二级。
五、设计方案选择
1、支护设计目标
①基坑支护设计的首要目标是确保坑内工程桩及周边建筑、环境的安全。
②基坑支护设计必须充分考虑支护体系施工工期,目标是在安全的前提下尽可能的缩短施工工期。
③在满足安全可靠、技术可行、工期较短的前提下,充分利用一切有利条件,优化支护设计方案,尽可能降低造价、节省投资。
2、支护方案选择
通过综合比选,本基坑支护方式采用“放坡+粉喷桩+锚杆”。
3、地下水处理措施
对于上部填土层中赋存的滞水,拟采取预留泻水孔,设置集水坑及排水沟进行明排处理。
在基坑四周设置三排粉喷桩帷幕进行隔渗处理,同时兼作挡土。
六、支护结构设计
1、设计计算模型
①基坑设计开挖范围
本方案是根据业主提供的相关图纸进行设计的。
考虑到承台联系梁及施工作业面的需要以及基坑开挖边界的顺直,以边承台外边线外推一定距离,作为基坑开挖内边线。
具体开挖范围见《基坑支护平面图》(图03)。
②基坑设计开挖深度
本工程场地平均自然地面标高为设计±0.00标高相当于绝对标高27.00m。
基坑支护设计深度从自然地面起算至基础梁垫层底为4.8-5.8m。
③概化地层
本基坑支护设计时,由于上部土层厚度在场地分布有一定的变化,将基坑各边根据地层变化及开挖深度情况概化为4个剖面进行计算,详见《基坑周边地层展开图/地层概化剖面图》(图04)。
④坡顶超载
按规范相关条款及周边环境实际情况,均取15Kpa。
⑤计算模式
⑴土压力分布模式
土压力按朗肯土压力理论,水土压力合算,被动区压力折减系数取1.0。
⑵计算和辅助设计软件
采用《天汉系列软件》(V2005.1)。
2、支护方案
根据本基坑工程特点、结合类似工程成功经验,本基坑围护的总体方案是:
放坡+粉喷桩+锚杆+降水井支护体系。
支护结构见《基坑支护平面图》(图03)与《支护剖面图》(图04)。
3、支护设计
采用《天汉基坑支护设计软件V2005.1》进行稳定性验算,各项技术指标满足规范要求。
(1)搅拌桩
本工程存在有较深厚的软土(淤泥质粘土),由于隔渗需要,同时为封闭流塑淤泥质粘土,故在基坑四周设置三排粉喷桩帷幕。
粉喷桩采用3φ500@400L=8000~9000,桩顶为-1.5m。
粉喷桩施工要求如下;
A、技术参数:
粉喷桩采用粉喷工艺施工。
水泥采用强度为42.5MPa的矿渣或普通硅酸盐水泥,水泥掺量为50kg/m。
B、成桩要求:
桩径500mm,桩间距400mm,桩间搭接100mm。
搅拌机提升速度:
喷粉不大于1.0m/min(慢速均匀),复搅上提不大于2.0m/min(均匀)。
桩身垂直度偏差不大于1.0%。
详基坑支护剖面图中粉喷桩详图(图05)。
(2)土钉挂网喷砼
各剖面上部1.5m采取1:
1坡率放坡,中间留置1.0m宽的卸载平台,坡顶、坡面以及平台及锚杆间均采用土钉挂网喷砼进行处理。
钢筋网采用方格网,规格为φ6.5@200×200mm,用土钉1Φ22L1000@1500锚固。
喷射细石砼强度等级为C20,硬化厚度为10cm。
采用42.5MPa普通硅酸盐水泥拌制,可加3‰速凝剂,细石砼粗骨料最大粒径不宜超过15mm。
砼配合比建议值:
水泥:
砂:
石=1:
2:
2。
(3)地下水处理
地下水的控制是本工程成败的关键,针对基坑特点,本设计拟采用帷幕隔渗和坑内深井疏干降水相结合的地下水处理措施。
1、地面硬化与排水沟设计
为防止地表水从坡顶渗入边坡,需要对坡顶以外1m范围内的地面进行硬化;坡顶以外1m范围内的地面采用土钉挂网喷射C20素砼进行硬化处理;坡顶排水沟沿硬化带布设,排水沟内净空为300mm×300mm,沟壁采用砖砌筑,沟底坡率为1.5‰。
坡底排水沟沿坑底坡脚设置,且应在基坑开挖至基底前形成。
基坑开挖后应在基底做盲沟排水,主要为疏排坑内积水、保护基底土层。
排水沟规格为300mm×300mm。
坑底排水沟以满足施工单位基坑排水为准,建议坑底排水沟由主体施工单位承担,深度不宜大于200mm。
坡底设置集水井,集水井应设在基坑拐角处(长边可在中间增加集水井)。
集水井规格1000mm×1000mm×1000mm。
2、降水井设计
由于本基坑开挖范围大,根据勘察报告承压水水位为5.5米开挖深度,承压水水位低,在基坑内设置24口降水井(其中4口观测孔兼作备用降水井),在特殊情况下启用。
(观测孔作备用井未参与计算。
)具体降水井、观测孔布置情况详见平面布置图。
由于本场地上部含水层渗透性相对较差,因此在基坑降水时应提前7天启动降水井的运行,以保证基坑逐步开挖。
④降水井、观测孔设计
降水井孔径为550mm,管径250mm,孔深38.0m(降水井孔口标高为根据现场情况高于现地面0.30~0.50米),单井出水量要求均能达到50T/H。
具体设计见降水井结构设计图。
本设计共布置24口降水井,其中4口观测孔兼备用井,降水井主要沿基坑边布置,具体降水井平面布置情况见平面布置图。
为保证成井质量,降水井要求采用冲击成孔。
为尽可能减少基坑降水对周边环境的影响,要求降水井抽水含砂量在规范要求之内(正常运行时要求小于1/10万)。
⑤降水试验
为确保本工程降水效果,要求在本工程施工时进行场地群井抽水试验,具体如下:
先施工J1、J8、J20降水井及G1观测孔,进行2组基坑内外群井抽水试验对比,根据抽水试验结果,及时分析调整基坑降水设计。
⑥环境影响分析
本场地周边环境条件较差,但不均匀沉降差小,基坑降水不会对周边环境造成较大的不良影响。
⑦降水井观测孔施工技术要求
根据设计要求,以及《供水管井技术规范》(GB50296-99)的有关技术规定,其降水施工中应注意以下要求。
a测放降水井位,观测井位要准确,测放位置误差不大于±10cm。
b钻机就位后,要求安装平稳,开孔圆、正、直,成井倾斜度不大于1%。
c井管安装前检查成井的圆度和深度,井身直径不小于设计值的20mm,孔底沉淀物必须冲洗彻底。
d管制作严格按设计要求制作,其具体要求为:
底部1.0m为沉淀管,中间16.5m为过滤管,上部20.5为井管至井口。
井管采用250×4mm卷管和包网填砾过滤管,填砾规格为2-4mm。
e井孔采用清水或泥浆冲击成孔,以保证成井过程时不产生坍孔或流砂,若采用泥浆成井,在下管前必须对孔内泥浆进行淡化处理。
f井管安装至设计标高后,填砾,并用粘土球封闭上层潜水,然后采用活塞洗井至水流通畅。
(投放滤料时应沿井管连续均匀填入,并测量记录其位置和数量,发现中间卡塞时应及时处理以保证填封密实)。
g最后安装潜水电泵抽水至清水为止,同时检验出水的含砂率,按设计要求,前30分钟含砂率小于五万分之一,保证长期运行时含砂量小于十万分之一。
h对于观测井除成孔要求同上外,其成孔后质量要求对水位的变化灵敏,以确保水位测量的准确性。
i潜水电泵采用扬程不小于40m,流量不小于50T/H,泵体最大外径不大于200mm。
j水平集水管采用Φ300mm×4mm卷管,按设计要求布设至集水井或下水道排出。
降水施工及运行注意事项:
a确保供电不中断,若中断必须在20分钟内保证供电。
b确保设备正常运行,必要时应备用水泵1-2台套。
c必须按操作规程对设备安装拆卸,建立使用报表。
d在降水维护阶段,必须24小时值班,及时了解水位变化情况,值班人员每台班测水位2-3次(遇特殊情况时加密观测次数),每泵抽水量1-2次,及时将测量结果交现场技术员分析。
现场技术员及时整理分析所收集的资料,作出分析小结,并定期向业主单位汇报降水情况,遇特殊情况及时汇报。
e建立周边环境监测体系,采用信息法施工,对监测结果,结合降水资料及时汇总整理分析,会同有关单位技术人员分析,得出结论,优化各井的运行,并结合地下室施工进度制定下一步的降水计划。
f制定必要应急措施。
⑧施工质量检测
为检验降水井实际降水效果,保证开挖过程中及基础施工安全,在基坑开挖前,进行一次3天的试运行。
根据实测降深情况,分析计算现有降水井能否达到降水设计目标,必要时及时修改设计。
七、土方开挖施工要点
1、土方开挖原则
⑴基坑开挖施工应遵循“信息法”施工原则,应做到勤监测、勤巡视,及时反馈信息,并根据基坑支护体系和周边环境的变形情况调整施工步骤。
⑵土方开挖应坚持先撑后挖的原则,土方开挖的顺序必须与设计工况保持一致,选择分层、分段、对称、均衡的开挖方式;土方开挖应充分考虑时空效应,合理确定土方开挖层数、每层分段数量(长度和宽度)、护壁土留置宽度和高度、分段开挖的时间限制等,尽可能减少基坑临空边的长度和高度。
2、土方工程概况
本基坑工程土方开挖普挖深度为4.8-5.8m。
3、土方开挖工况
本基坑土方开挖原则上分二次进行。
第一次开挖至支护桩设计桩顶,进行坡顶、坡面、冠梁且支护结构强度达到设计要求后,进行第二次开挖;第二次开挖深度直至设计支护深度,然后进行桩间的处理。
4、确保土方顺利开挖的技术组织措施
为保证基坑土方开挖工作的顺利进行,针对本基坑特点,考虑到本次土方开挖中可能遇到的问题,特制定了如下措施:
①为保证边坡表面平整顺直,且各级边坡坡比、坡高符合设计,挖掘机在开挖边坡前,测量人员首先确定开挖线;开挖施工时,现场施工人员用自制比例尺控制坡比及坡高,最后再由测量人员复测。
达到要求后,方可进行下一段开挖。
每段边坡用机械开挖之后,均需进行人工修坡,以保证坡面平整。
②为保证出入车辆不带泥上路及工地门前路面干净,除在现场出入口设置洗车槽、指定专人24小时洗车外,还配备了路面保洁员清扫工地门前路面。
离开施工现场的车辆一定要冲洗干净后才准出门。
车辆均不得鸣笛,由现场调度负责指挥衔接。
③在土方开挖的过程中,要做好地表和坑内排水工作。
④为保证土方不超挖和欠挖,在土方开挖接近基坑设计底标高时,需委派测量人员协同上部施工单位测量人员跟踪测量控制标高和边界。
保证土方开挖的准确。
⑤土方开挖队伍不听指挥、不遵守设计所要求的分层开挖深度和开挖顺序,随意超挖蛮干往往是造成基坑事故的重要原因。
本次土方施工严格服从管理,绝对禁止超挖和野蛮施工。
5、施工注意事项
①土方开挖应分层分段进行,分层开挖深度不得大于2m,分段长度不得大于25m。
②土方开挖主要采用机械开挖方式,施工机械不得碰撞支护结构、测量标志和监测标志。
③开挖出的土方应立即运走,不得堆放在基坑边。
④坑底预留一定厚度余土采用人工清理,防止对桩基的扰动及破坏。
已挖好的基坑应及时修边捡底,满封垫层保护基底。
⑤土方开挖必须在支护结构强度达到设计要求后进行。
⑥基坑开挖过程中必须坚持信息化施工,根据监测信息的反馈资料,及时调整施工措施。
若出现险情时,应及时采取坡脚回填反压、坡顶卸载等方法,阻断事态发展,经加固处理消除隐患后方可继续开挖。
八、应急抢险措施
针对本基坑特点,对于基坑开挖过程的的突发事件,我们应该有所预估,事先制定可行的、针对性较强的预防措施,以确保施工中不至于措手不及,同时可确保基坑安全。
1、应急抢险机制
项目部机制应健全,成立应急抢险领导小组,明确个人职责。
项目经理原则上24小时在现场,能确保随时调动一切劳力、机械与物资。
相关人员保证24小时通讯畅通。
一旦出现险情,抢险救援小组应第一时间做出处理意见,启动相关应急预案。
2、技术准备
由于基坑工程的特殊性,基坑开挖过程中的风险是客观存在的,要考虑到基坑开挖后可能出现的各种后果及处理措施。
基坑开挖前,编制详尽可行的基坑工程专项应急预案并报批。
措施是否可行,需要查清相关资料,需要技术作为指导。
区域性地质、水文资料,周边建筑物相关资料,城市地下管网资料的收集,对制定切实可行的应急措施是相当重要的。
3、劳力、机械与物质准备
配备必须的抢险设备物资:
如挖掘机、空压机、注浆机、支撑钢管、型钢、钢筋、编织袋、水泥、砂石料等。
对于拟投入抢险工程的机械与物资应估计充分,并保证能随时与供货商联系进货。
4、应急措施
根据类似基坑开挖过程中出现事故的经验,结合本基坑特点,对于该基坑施工过程中可能出现的问题及采取的措施如下:
⑴桩顶水平位移过大:
增设斜撑。
⑵桩间水土流失:
增设注浆孔、泻水孔或红砖砌拱抹砂浆。
⑶边坡地面下沉或裂缝扩大:
封填裂缝、查明原因、必要时坑底进行反压,并采取其他加固措施,确保坑壁稳定。
⑷周边建筑沉降过大:
采取加固措施,保护建筑物。
5、各单位之间的配合与衔接是抢险成功的关键
基坑属高风险工程,险情一旦出现,应立即采取措施进行控制和消除。
抢险措施是否有效,与各单位之间的配合与衔接是分不开的。
⑴监测单位应及时反馈监测数据。
准确的监测数据能数字化地反映基坑开挖过程中,基坑侧壁的稳定、地下水位的状况、周边建筑及设施的安全性。
这对于指导基坑施工与抢险工作是相当重要的。
⑵结构施工单位地下室施工进度的快慢,回填的周期,对于基坑安全的重要性也是至关重要的。
回填周期短,基坑运营时间缩短,基坑出现事故的几率将大幅度的降低。
⑶对于抢险工程,基坑设计、施工单位是否得力,总包单位是否积极配合,机械设备、物资准备是否充分,是是否能迅速将险情消灭在萌芽状态的重要前提条件。
⑷基坑出现险情前兆,应立即组织相关单位进行会诊,果断明确处理意见并实施。
广州中煤江南基础工程公司湖北分公司
二〇一一年一月四日
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