温州市某楼工程围护结构(钻孔灌注桩+喷锚支护)设计方案.doc

温州市 3#地块4#、5#楼工程围护
结构设计方案

一、设计依据与设计范围

本设计为温州市 3#地块4#、5#楼基坑围护工程，内容涉及该围护工程的方案选择；围护结构的受力、变形及稳定性分析；围护结构的具体做法；开挖降水措施；有关施工图纸；围护施工步骤及注意事项；以及基坑开挖监测应急措施等。
本围护工程设计依据：
a）浙江 大学建筑设计研究院设计地下室施工图纸，以及建设方提出的一些要求；
b）浙江 大学建筑设计研究院平面位置总图以及邻近已有临时设施、道路等；
c）温州市 勘察测绘研究院提供的建设场地工程地质勘察报告；
d）中华人民共和国建筑基坑工程技术规范·规程；
e）“基坑土钉支护技术规程”（CECS96:97）；“锚杆喷射混凝土支护技术规范”（GB50086-2001）；“建筑基坑支护技术规程”（JGJ120-99）；“建筑边坡工程技术规程”（GB50330-2002）；“建筑基坑工程技术规程（浙江省标准）”DB33/T1008-2000，J10036-2000。
f）“建筑地基基础设计规范”（GB50007-2002）、“混凝土结构工程施工验收规范”（GB50204-2002）；“钢筋焊接网混凝土结构技术规程”（JGJ/T114-97）

二、工程概况

温州市 3#地块位于温州 以北，利府花园以东，用地面积为52760m2，总建筑面积约231098m2，（未包括地下室面积）。4#楼地下室、5#楼地下室与两幢楼中间为中央地下室，南面5#楼地下室轴线与现有 边围墙距离约8m，东面有一小河，轴线与小河最近处仅4m左右，且此处为工地主要道路。北侧4#楼地下室轴线与项目部临设距离约15m。拟建筑物为高层，小高层住宅楼及幼儿园等配套设施，其中4#楼13-31层，5#楼29-32层，裙楼1-2层。根据工程重要性等级、场地复杂程度等级和地基复杂等级划分，拟建筑物岩土勘察等级为甲级。本工程采用钻孔灌注桩，桩径为φ900、1000、1100、1200，其结构为框架结构。
1．本工程±0.000相当于黄海高程5.20m，原地坪相对标高为4.70m，自然地坪标高为-0.50m。
2．本工程4#、5#楼底板面标高均为-4.85m，底板厚400，垫层为100，块石为150。其中4#楼CT1～5承台深度为1300（含底板），设计开挖至底板底，深度为5.0m（1-1剖面）；A-A、C-C、D-D承台深为1800（含底板），设计开挖至承台底，深度为6.4m（2-2剖面）；5#楼CT1～4承台深度为1300（含底板），设计开挖至底板底，深度为5.0m（1-1剖面）；A-A、B-B、C-C承台深度为1800（含底板），设计开挖至承台底深度为6.4m（2-2剖面）。
3．5#楼东侧有一条小河，河距轴线最近处仅4.0m，此处为工地施工的主要道路，为确保基坑的安全和道路畅通，此段采用简易钻孔桩围护。

三、工程地质状况

根据温州市 勘察测绘院提供的勘察报告，温州市 3#地块4#、5#楼工程基坑开挖影响范围内土层分布特点如下：
1．地层分布与土层工程性质
拟建场地在勘探深度范围内，地层由杂填土、硬壳层粘土、淤泥、淤泥质粘土、粉质粘土、粘土、砾砂混卵石等九个工程地质层和十三个亚层组成，牵涉到本工程基坑支护与开挖的土层为：
①杂填土：杂色，由碎块石、砖瓦砾混砂土、粘性土等组成，局部有生活垃圾分布，成分复杂，均一性差，土性呈湿、稍密，层顶高程为.29～5.30m，层厚0.4～4.1m，全场分布。
②粘土：灰黄、灰色，可～软塑，含铁锰质斑点及少量腐植物，底部逐渐向淤泥过渡，层顶高程1.90～4.20m，层厚0.30～2.10m，局部分布。
③-1淤泥：青灰色，流塑，含零星贝壳碎片、腐植物，不均匀夹粉细砂薄层，局部含量较高。层顶高程-0.46～3.07m，层厚11.60～15.10m，全场分布。
2．基坑工程分析与评价
2．1有关基坑设计、施工岩土计算参数
基坑围护深度内地层为①杂填土；②粘土；③-1淤泥，现将基坑深度范围内该土层的基坑设计和施工所需的岩土参数建议如下：

基坑支护岩土所需技术参数表
层号
土层
层厚m
压缩模量ES1-2（Mpa）
重度γKN/m3
摩擦角φ
°
水平渗透系数K（CM/S）
垂直渗透系数KV（CM/S）
承载力标准值fk(Kpa)
含水量W（%）
凝聚力C（Kpa）
①
杂填土
0.4～4.1

②
粘土
0.3～2.1
3．84
18.07
7.5

7.86E-0.7
85
37.2
21．5
③-1
淤泥
11.6～15.1
1．60
16.18
6.1
6.02E-0.6
2.52E-0.6
45
61.4
11．1
2.2地下水
场地第四纪地层地下水属潜水，其水位受降雨、地表水等因素影响有所变化，根据地区经验下水位变动幅度小，勘察期间测得钻孔的地下稳定水位埋深为0.1～2.2m，黄海高程2.89～4.59m。
本场地杂填土、粘性土中的砂夹层、砾砂混卵石、风化基岩裂隙带透水性强，一般粘性土层微弱透水性。据区域水质资料分析，地下水无环境污染，对砼及建筑材料不具侵蚀性。
2.3基坑支护方式及注意事项
考虑到本建筑基坑的特点和环境条件，采用土钉墙作支护结构支护方式。但由于5#楼边现场道路为该地块交通要道，大吨位汽车进出频繁，重压与振动将会给基坑围护造成极大影响，为安全考虑，此段采用简易钻孔桩加锚管支护工艺进行围护。
基坑开挖时应分层均衡开挖，基坑周边严禁超堆荷载，同时做好降水、排水措施，并进行基坑位移、地下水监测及临近地面沉降观测，做到信息化施工，确保基坑安全。
根据场地工程地质、水文地质、基坑周边环境、开挖深度等条件，结合同类基坑施工经验，本工程深基坑采用土钉墙进行围护。基坑降水采用明沟集水井排水方法。
基坑开挖需注意以下几项：
①基坑边界周围地面应设排水沟，且应避免漏水、渗水进入坑内。
②基坑周边严禁超堆荷载，地面荷载按15Kpa计算。
③基坑必须分层均衡开挖，层高差不宜超过1.5m。
④基坑开挖过程中，应采取措施防止碰撞支护结构，避免扰动基底原状土。
⑤发生异常情况时，应立即停止施工，并应立即调查原因和采取措施，解决问题后方可重新开工。
⑥开挖至坑底标高后，坑底应及时进行基础工程施工。
⑦基坑开挖结束后，应在地基底部做好有效的降、排水措施。
⑧基坑开挖前应作出系统的开挖监控方案。

四、基坑围护体系方案选择

根据委托方提供的工程地质报告及施工图等资料，本基坑围护工程具有如下特点：
a)本基坑周边环境尚可，无地下设施需要保护。
b)本基坑开挖深度影响范围内土性较好，坡面多为杂填土和粘土。
c)场地北侧轴线距围墙边15m，南侧轴线距 8m，中间为中央地下室，西两侧与相邻地下室相通。
按常规如此开挖的基坑可考虑的方案有：
a)土钉墙围护；
b)深层水泥搅拌桩重力式挡墙法围护；
c)单排悬臂桩围护；
d)双排桩门架式无支撑围护；
e)单排桩带内支撑围护；
对上述可能的方案进行可行性优化分析如下：
a)土钉墙围护的优点是造价相对便宜，挖土施工方便，土层中结合坑内降水更显出其优越性。在基坑开挖影响范围内土性一般，周围无地下设施需要保护，既经济又安全，因而不失为一种优选方案。
b)深层水泥搅拌桩重力式挡墙围护的优点是坑内无内支撑，挖土方便。然而，水泥搅拌桩抗侧力不足，造价不低廉，因而不宜采用。
c)单排悬臂桩围护在本基坑中采用一排，呈三角形布置，在河道处采用一排，并在两排之间用地梁连接，其上部做为车道。
d) 双排桩门架式围护的优势也是坑内无支撑，方便挖土及地下室施工，尤其当基坑底不深处有较好土层时，虽能有效控制围护桩位移，桩体受力合理，变形小，但造价较高，不经济。
e) 单排桩加内支撑围护受力合理，变位小，造价相对便宜，而且安全度高。但本基坑无法进行内支撑设置。
考虑到上述因素，结合本基坑场地情况, 考虑到既经济又安全,故本工程采用喷锚支护系统
方案。

五、基坑围护做法简介

根据上述分析，拟定本工程围护体系具体做法如下：
1．本基坑选用φ6.5@250×250（Ⅰ级钢）钢筋网片，喷射砼100mm作防水体滑移护坡。
2．工艺流程：放线→开挖→修坡、安置锚管→压网→喷射砼→注浆→养护。
3．沿基坑一周在放坡外侧2.0m处设截水地沟。
4．本基坑为杂填土，如遇杂填土中块石等，锚管无法顶入，引起长锚管弯曲时，可采取短锚管焊接Φ16钢筋加劲处理。
5．基坑承台深度为6.4m处，为安全考虑，在此剖面上增设竖向注浆花管，并在坡脚压松木桩，以增强边坡的整体稳定。

六、围护桩部分

（1）因本工程5#楼东侧从轴至轴考虑为主要道路，且距河道较近，并有大吨位车辆通过（商品砼车、挖土机车、静压堆块车等），为确保基坑安全，故上述基坑内部围护系统采用简易钻孔灌注桩布置作为基坑围护工艺施工法，河道处采用双排门架式简易钻孔桩，采用900mm×500mm的地梁连接，围护桩桩径φ800，有效桩长17m。混凝土强度等级C25，塌落度14～18cm，充盈系数>1.1，围护桩伸入压顶梁80mm，柱主筋在压顶梁内的锚固长度为30d，围护桩施工不得发生断桩、混凝土离析和夹混等现象，桩位偏差不大于5cm，垂直度偏差不得大于桩长的0.5%；混凝土应超灌0.5m，凿除浮浆后的桩顶混凝土必须满足设计要求；保护层厚度的50mm，主筋间距允许偏差为±10mm，箍筋间距允许偏差为±20mm。
（2）压顶梁混凝土强度等级C30，土方开挖必须在混凝土结构强度达到80%以上后才可进行。
（3）钻孔桩支护1-1剖面需做喷锚面层挡土，面层做法详图；
（4）钻孔桩与土钉墙支护交接部位的连接（详见基坑平面图），在交接部位按土钉墙支护施工。

七、基坑围护体系的受力稳定性分析

1、基坑围护体系计算分析内容
a)基坑放坡开挖5.0m、6.4m整体稳定分析；
b)基坑土钉墙围护分析；
2、计算及电算程序
a)围护体系侧压计算按朗肯土压力理论；
b)放坡开挖及土钉墙围护计算采用“建筑基坑支护技术规程”、“基坑土钉支护技术规程”编制单位，中国建筑科学研究院建筑工程软件研究所“PKPM基坑支护软件”进行计算；
3、计算参数及土工指标
a)迎土面的压力，土压力取主动土压力，分别按各层土的C、Φ固结快剪指标峰值计算；
b) 计算中考虑地表施工堆载15KPa；
c)土压力计算采用固结快剪指标；
d)围护体系坑底稳定分析采用快剪指标。

八、基坑开挖监测方案及应急措施

监测的目的是：
（1）通过监测，掌握边壁的稳定状态、安全程度和支护处理。
（2）将监测数据与预测值相比以判断前一步施工工艺和施工参数是否符合预期要求，以确定和优化下一步的施工参数。
（3）委托专业监测单位进行监测，将现场测量结果反馈于设计及施工方，以便达到优质安全，分析处理，施工快捷的目的。做到信息化施工，确保基坑安全。
基坑围护体系随着开挖深度增加必然会产生侧向变位，关键是侧向变位的发展趋势如何。一般说围护体系的破坏都是有预兆的，因而进行严密的基坑开挖监测非常重要，可及时了解围护体系的受力状况，指导开挖的正常进行，遇异情可及时采取措施。应该说基坑开挖监测是最重要的应急措施。

根据本基坑开挖情况，做如下的监测：
（1）水平垂直位移的量测
主要用于观测基坑顶部及邻近临设、围墙的水平位移及垂直位移。
（2）测斜
主要目的是观测基坑开挖过程中围护系统及土体位移。
本工程虽为二级基坑，在整个基坑设变位测斜管2处，并有专业单位负责检测。
（3）地下水位的观测
在边坡布置坑外地下水位观测管，观测坑外地下水位的波动情况。坑内的积水必须及时排除。
观测要求：
（1）在围护结构施工前，须测得初读数。
（2）在基坑降水及开挖期间，须做到一日一测。
（3）观测间隔，可视测得的位移及内力变化情况放长或减短。
（4）测得的数据应及时上报甲方与设计单位。
（5）报警界限：
当变形速率达到5mm/d，或者累积变形量达到或超过1/100H（H为开挖深度）时报警并及时采取加固补强措施。
基坑开挖前应在现场准备一定数量的应急钢管，型钢及打设土钉等设备，若发生异情可视情况采取补打土钉、卸土、回填、设临时支撑等应急措施。现场准备1000只麻袋或编织袋，其中300只灌满砂子备用，作为应急处理之用。

九、基坑挖土次序及注意要点

（1）土方开挖前施工单位应编制详细土方开挖的施工组织设计，并取得基坑围护设计单位认可方可实施。共同制定挖土和运土路线，指定挖土机及运土车辆进出口，制定严格的现场监督制度，控制挖土施工，控制坑边堆载。
（2）施工顺序应遵循分层，分区域开挖的原则。
挖土过程中挖土机和运土车应按指定的入口进入坑内，基坑开挖中严禁挖土机沿基坑边随意行走，边挖土边碾压坑边。挖土施工须在现场监理的监督下进行。
（3）挖土应与土钉施工单位密切配合，协同作战。
开挖中应严格控制机械挖土的深度，并按土钉墙围护设计要求分段、分批开挖。距坑底30cm的土应人工挖除，严禁超挖。
（4）除必要措施外，地面及坑内应设排水措施，及时排除雨水及地面流水。坑内排水严禁在坑边挖沟。
（5）基坑边严禁大量堆载，地面超载应控制在15KPa以内。
（6）砼垫层应随挖随浇，即垫层必须在见底后24小时内浇筑完成。

十、基坑围护开挖降水方案

本工程基坑根据地质勘察报告表明，地下水位埋藏较浅，但也必须采取有效的降、排水措施。开挖影响范围内场地地下水主要为上部孔隙潜水，水位埋深0.1～2.20m之间，主要为接受大气降水和地表水渗入补给的上层滞水。根据地下水量，及土层情况，建议采用明沟集水井排水工艺。基坑上部压顶处做坡度，并设置排水明沟，使基坑上部雨水未能流入基坑。下部在基坑开挖至坑底标高后，立即进行块石、垫层砼施工。在垫层上部至坡脚设置排水明沟，利用地下室工程集水深井，用污水泵将坑内雨水、积水排出。
土方开挖要求：大面积退土时，分层开挖，每层开挖深度不大于1.5米，在有面层支护的部位，坡面层混凝土与注浆完成1天后方可开挖下层土。
土钉围护结构施工期间的开挖要求：第一层可以通挖；第二、三层分层分段开挖，每层开挖高度为锚管下30～50cm，第二层每段不得超过10米，第三层以下分段长度不得超过6米，并采用跳槽开挖，开挖出作业面后，应立即进行支护，下层土体应在上层土钉注浆二天后方可开挖。