开封希尔斯基坑支护设计方案

1 开封希尔斯基坑支护设计方案 目 录 1 工程概况 . 1 程基本概况 . 1 境条件 . 1 地岩土工程条件 . 1 2 本工程基坑开挖时须着重解决的问题 . 3 3 基坑支护结构方案选择 . 3 计原则 . 3 计依据 . 3 计参数及荷载的确定 . 4 坑支护方案 . 4 坑降水方案 . 7 4 基坑支护降水施工要点 . 8 钉墙施工工艺要求 . 8 前微型桩的施工 . 9 应力锚杆施工工艺 . 9 坑降水施工要点 . 9 5 基坑工程安全监测 . 10 坑监测的任务与目的 . 10 坑安全监控内容 ； . 10 器及监测方法和要求 . 10 许变形控制 . 11 6 基坑开挖方案建议 . 12 工前准备 . 12 工要点 . 12 意事项 . 12 7 基坑工程施工建议 . 12 工顺序 . 12 流水源 . 12 方开挖 . 12 护施工 . 13 础施工 . 13 8 应急预案 . 13 方超挖造成塌方或边坡位移 . 13 面沉降速率过大 . 13 坑变形过大，或地面荷载过大时出现位移 . 13 护结构渗漏水 . 13 基坑边地下市政给排水管道漏水 . 13 2 9 注意事项及有关问题 . 14 10 附图 . 14 开封希尔斯 天翼住宅区 1 1 工程概况 程基本概况 拟建开封希尔斯 天翼住宅区 3#、 5#、 6#、 7#高层住宅楼及地下车库工程位于开封市西部原金盛热力公司院内，场地平面上呈长方形分布。西宽约 筑物下基础埋深 ，周边地下车库部位基坑开挖深度约 梯井或积水坑深最深 境条件 基坑周边环境如下表 表 置 相邻建筑 说 明 东侧 距拟建建筑 7米有一围墙 围墙外距拟建建筑 20米是 7层住宅楼；围墙内距拟建建筑 地表下 2 东南角有一 垃圾中转站 西侧 有一围墙 支护后南部 2/3要求可通行 6吨轻型汽车； 北部围墙外 2 米有一栋 5 层住宅楼（搅拌桩基础）和一栋 3层楼住宅（天然地基），均垂直基坑边沿 南侧 新建高层建筑 距离拟建建筑物 北侧 工地临时建筑 距离拟建建筑物约 ； 40米外为城中村住宅 根据场地工程地质 ,水文地质条件、基坑开挖深度及周边环境条件 ,本基坑安全等级西侧北部为一级，其余部位二级。 地岩土工程条件 根据开封希尔斯 天翼住宅区 3#、 5#、 6#、 7#高层住宅楼及地下车库场地岩土工程勘察报 告，拟建场地内 上为黄河近期泛滥沉积； 基坑支护降水有关的岩土工程条件自上而下描述如下： 地地层概况 第 1层：粉土（ ,层厚 部 灰黄色，稍湿，稍密，砂感明显，场地东部相变为粉砂，见有铁锈斑及蜗牛壳碎片，干强度低，韧性低，无光泽反应，水位以下摇振反应迅速，局部夹有粉质粘土薄层。 第 2层：粉质粘土（ ,层顶埋深 厚 层呈灰黄色或灰色 ,软塑，上部或下部局部分布有粉土薄层或透镜体 ,含有螺壳，见有大量青砖块、朽木及陶瓷片，属宋元古文化层。本层干强度中等，韧性中等，稍有光滑，摇振无反应。 开封希尔斯 天翼住宅区 2 第 3层：粉土（ , 层顶埋深 12m，层厚 层呈褐黄色、灰黄色 ,稍湿湿 ,中密 ,见有云母片和螺壳片，砂感明显，局部为粉砂，干强度低，韧性低，摇振反应迅速，无光泽反应，本呈透镜体状分布，大部分场地缺失此层。 第 4层：粉质粘土（ 层顶埋深 厚 层呈黄褐色或灰黄色 ,软塑可塑，干强度中等，韧性中等，切面稍有光滑，摇振无反应。本层局部粘粒含量偏低，相变为粉土。本层分布不稳定，呈透镜状分布，局部缺失。 第 5层：粉砂（ , 层顶埋深 厚 层呈黄褐 饱水，稍密 中间夹有粉土薄层，砂粒成份以石英和长石为主，见有少量暗色矿物和云母，砂质不纯，级配较好，分选一般，局部相变为细砂。 第 6 层：粉土（ , 层顶埋深 厚 层呈黄褐色 ,中密 ,含小姜石， 见铁锰质斑点。本层干强度低 , 韧性低，无光泽反应 ,摇振反应中等，局部相变为粉质粘土。 第 7 层：细沙（ , 层顶埋深 厚 层呈黄褐色，饱水 ,中密 部为粉土或中砂，分选好，级配差，砂粒成份以石英长石为主。 第 8 层：粉土（ , 层顶埋深 厚 层呈黄褐色，很湿 ,中密 , 含小姜石和蜗牛壳，无光泽反应 ,干强度低 , 韧性低 ,摇振反应中等，局部变相为粉质粘土。 第 9 层：中砂（ , 层顶埋深 厚 层呈褐黄色，饱水 ,密实 ,砂粒成份以石英长石为主，见有少量暗色矿物，分选好，级配差，呈浑圆状。 第 10 层：粉质粘土（ , 层顶埋深 厚 层呈黄褐色，可塑 姜石、蜗牛壳和铁锰质结核，见有大量灰斑，局部夹有粉土或粉砂薄层。本层干强度中等，韧性中等，切面稍有光滑，摇振无反应。 第 11 层：细砂（ ,地层呈黄褐色，饱水 ,密实 ,砂粒主要成份石英、长石、等，见有少量暗色矿物，分选好，级配差，呈次圆状，局部相变为中砂或粉砂。本层层顶埋深 揭穿，最大揭露厚度 地水文地质条件 据勘察报告，勘察期间场地地下水位为 中场地东侧 地西侧 下水的年变化幅度约 史年最高水位为 第四系松散岩类孔隙潜水，含水层为粉土和下部的粉细砂层，其动态主要受大气降水及地下水开采影响而变化。地基土为含水量 30%的弱透水层。上部土的渗透系数 开封希尔斯 天翼住宅区 3 为 d,下部砂土的渗透系数为 d；综合渗透系数为 d。 地土的抗剪强度指标 根据 开封希尔斯 天翼住宅区岩土 工程勘察报告提供的的数据结合实际施工经验， 场地土的抗剪强度指标平均值如下表 2所示： 表 2 场地内土层信息表 层号 岩土名称 厚度 （ m） 重度 r (kN/粘聚力 c (内摩擦角 (度 ) （ 1） 粉土 4 2） 粉质粘土 6 20 （ 3） 粉土 4 4） 粉质粘土 6 （ 5） 粉砂 25 （ 6） 粉土 7） 细砂 9. 5 2 25 （ 8） 粉土 9） 中砂 25 （ 10） 粉质粘土 本工程基坑开挖时须着重解决的问题 根据基坑周边环境、开挖深度、工程地质与水文地质条件、基坑侧壁安全等级，基坑开挖深度约 此该基坑工程的重点为： (1)预防并控制因基坑开挖等因素对基坑西侧建筑的影响，确保建筑物安全 ，其为整个支护工作的重点； (2) 确保基坑周边的土体安全稳定； (3) 确保降水不致于引起周边地面、建筑沉降； (4) 为后续的主体施工创造良好的施工条件。 3 基坑支护结构方案选择 计原则 (1)安全第一，确保基坑开挖及地下室施工全过程基坑边坡的安全稳定，严格控制基坑西侧建筑物的沉降变形。 (2)在确保安全完成基坑工程施工的前提下，尽可能降低工程造价。 (3)将基坑支护、土方开挖、基坑降水有机的结合起来，有效缩短边坡支护和土方开挖的工期。 设计依据 (1)开封希尔斯 天翼住宅区平面图； 开封希尔斯 天翼住宅区 4 (2)开封希尔 斯 天翼住宅区岩土工程勘察报告； (3)建筑基坑支护技术规程 (99)。 (4)土层锚杆设计与施工规程 (90)。 (5)基坑土钉支护技术规程 (7)。 (6)锚杆喷射混凝土支护技术规范（ 2001）。 (7)建筑基坑工程技术规范 (97)。 (8)建筑地基基础设计规范 (2002) 计参数及荷载的确定 本基坑设计的安全等级局部取一级，大部为二级，基坑侧壁的重要性系数取0= 载设定 根据基坑周边环境条件，各侧面荷载条件设定如下： 剖面号 位置 荷载数量 荷载性质 荷载值（ 作用深度 (m) 作用宽度 (m) 距坑边距 离 (m) 作用形式 1侧 南部 1 地面均布 15 2侧 北部 2 1 地面均布 5 2 地下局部 75 形 3侧 1 地面均布 15 5侧 南测 1 地面均布 15 下水位 根据勘察报告，地下水位为地表下 ， 地下水位较高，基坑 开挖和施工期间要考虑地下水的影响，确保地下水位降至基底下 坑支护方案 案选择 按照设计原则及设计依据，考虑本工程现状及需要着重解决的问题，根据本工程基坑的具体情况，综合考虑施工的可能性和场地的工程地质条件、施工期间可能的气候条件，安全、经济、工效几方面，对不同部位采用不同的支护方式： (1)西侧北部采用超前微型桩 +锚杆 +土钉墙的复合土钉墙支护。 (2)西侧南部及东侧基坑较深部位，空间较小采用超前微型桩复合土钉墙支护。 (3)东侧浅部及南北侧采用土钉墙支护。 开封希尔斯 天翼住宅区 5 护设计及参数 根据上节确定 的支护方案，按照规范利用理正软件对支护结构内部稳定、外部稳定性进行验算，安全系数满足规范要求时，各剖面参数如下： 基坑 1 1 剖面 该部位位于基坑西侧南部，支护后要求可通行 6吨轻型汽车，故采用复合土钉墙支护方案， 超前微型桩间距 地面开始施工，桩长 12米。 11剖面土钉参数 表 号 埋置深度 土钉长度 钢筋配置 水平间距 倾角 成孔直径 第一排 m 1 18 0 100二排 2m 1 18 0 100三排 m 1 18 0 100四排 m 1 18 0 100五排 m 1 18 0 100基坑 2 2 剖面 该部位相邻为 5层住宅楼，是本次支护的重点，故该部位采用复合土钉墙支护。超前微型桩间距 距 地表下 长 12 米。 22剖面土钉参数 表 号 埋置深度 土钉长度 钢筋配置 水 平间距 倾角 成孔直径 第一排 m 1 18 0 100二排（锚杆） 5m 1 22 0 150三排 2m 1 18 0 100四排 m 1 18 0 100五排 m 1 18 0 100六排 m 1 18 0 100坑 3 3 剖面 该坡面部位位于基坑东侧地下车库部分，围墙外 距拟建建筑 20 米是 7 层住宅楼；围墙内距拟建建筑 有一待修的暖气管道，在地表下 2 ；东南角有一垃圾中转站，采用土钉墙支护。 开封希尔斯 天翼住宅区 6 33剖面土钉参数 表 号 埋置深度 土钉长度 钢筋配置 水平间距 倾角 成孔直径 第一排 m 1 18 0 100二排 2m 1 18 0 100三排 m 1 18 0 100四排 m 1 18 0 100五排 m 1 18 0 100坑 4 4 剖面 该部位位于基坑东侧建筑物部位，建筑物距围墙较近，采用复合土钉墙支护。超前微型桩间距 地面下 长 12米。 44剖面土钉参数 表 号 埋置深度 土钉长度 钢筋配置 水平间距 倾角 成孔直径 第一排 m 1 18 0 100二排 2m 1 18 0 100三 排 2m 1 18 0 100四排 m 1 18 0 100五排 m 1 18 0 100六排 m 1 18 0 100坑 5 5 剖面 55剖面土钉参数 表 号 埋置深度 土钉长度 钢筋配置 水平间距 倾角 成孔直径 第一排 m 1 18 0 100二排 2m 1 18 0 100三排 m 1 18 0 100四排 m 1 18 0 100五排 m 1 18 0 100六排 m 1 18 0 100 开封希尔斯 天翼住宅区 7 坑降水方案 案选择 根据勘察报告， 拟建场地在钻探深度范围内， 地下水为 潜水 ，勘察期间潜水地下水 位埋深 为 ， （水位变化较大是由于附近场地降水和场地西北角有地面所致）， 潜水位年变化 幅度 右。 本基坑开挖深度在自然地面以下最深达 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 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。 根据本工程场地环境、工程地质水文地质条件、建筑物基础埋深情况及本地区经验，为减少降水对周围环境的影响，针对本工程特点，采用敞开式管井降水方案。控制速率，多井浅降，同时对渗透性较弱部位，加做渗水井。 水计算 地 下水埋深： 右。 设计动水位埋深： 计水位降深： S=算模型：潜水非完整井 渗透系数：潜水 K=d 以上参数根据经验取值。 计算结果 : 降水影响半径： R=坑等效半径： 坑涌水量： Q=d 单井出水量： q=100m/d n= Q/ q 100 45眼 水井点布设设计 根据地质报告，为将水位降至设计标高，并考虑降水对周边环境的影响。本场地在基坑周围 及基坑内均匀布设 45 眼管井进行降水。同时为了截流外来水源，并向下渗水在基坑周边两眼井间加打一眼渗水井，井深地表下 15米。 具体位置见基坑支护平面图， 管井放线施工前，核对基坑内部井位图和桩基承台位置之间的关系，如有冲突，及时调整管井位置。 开封希尔斯 天翼住宅区 8 4 基坑支护降水施工要点 钉墙施工工艺要求 钉造孔要求 (1)分层分段开挖，每层开挖深度不得大于 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)本工程依据土层条件土钉成孔采用人工成孔，孔直径 100深宜大于设计孔深 10孔 倾角 5 15o。 钉制作安装 (1)土钉采用 18 筋。 (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 左右设置一个居中支架，居中支架采用 (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。 浆 (1)根据本工程条件注浆采用水泥净浆 ,水泥采用 强度不宜低于 (2) 注浆液水灰比为 (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。 扎钢筋网 (1)钢筋网采用 向间距均为 250 (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，搭接长度不宜小于一个网格长度 ,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。 射混凝土 (1)喷射混凝土采用 复合水泥，砂子采用中砂，且砂的含水率宜控制在 5 石子应用坚硬、耐久的碎石，其最大粒径一般不应大于 10 (2) 喷射混凝土的面层 强度 合比一般采用水泥：砂：碎石重量比为1:2:2，水灰比为 开封希尔斯 天翼住宅区 9 前微型桩的施工 超前微型桩桩径，内置钢管直径 48厚不小于 管外填充碎石，粒径 泥采用 水灰比 底注浆反压。 放桩位 成孔 置入钢管（底部为花管） 填放碎石 孔底压浆至孔口封孔 再次压浆 完成一根微型桩施工。 (1) 桩位：必须保证桩位的准确性及基坑开挖后桩与底板间操作间距。 (2)确保成孔深度，成孔可采 用洛阳铲或高压水枪 ,应使成孔深度略大于设计深度。并使置入钢管在同一平面上。 (3) 注浆以底部向上翻浆为宜，水灰比控制在 次注浆压力 适当增大。 (4) 碎石采用 应力锚杆施工工艺 (1)预应力锚杆采用 22部焊接丝杆。锚杆自由段穿套管保护。各锚杆在端部用水平钢梁连接。 (2)注浆前拉线校正锚杆丝头的标高，注浆时用套管对丝头加以保护，以保证上钢梁时不受破坏。 (3)注浆完成 7 天后，水泥浆体的强度达到设计强度的 75%方可进行张拉，施加稍许预应 力。 坑降水施工要点 降水引起沉降的控制措施 场地基坑降水往往会对周围环境造成影响，为减少和控制因降水引起的地基土沉降对周边建筑物的影响，一般对距离基坑较近的建筑物采取保护性措施，如对既有建筑物的基础进行加固、基坑周边设置止水帷幕、加固周边土体、基坑外部设置回灌井、控制降水速率等措施。 本工程，为减少降水对周围环境的影响，在降水实施过程中，保证降水在达到设计要求的同时，采用多井浅降，控制水位降深和降水速率，以减少因降水而引起的建筑物沉降。 井施工工艺 管井施工孔径为 600径为 350井深地表下 24m。 开封希尔斯 天翼住宅区 10 管井降水施工质量要求 : (1)定位 :井位偏差小于 5 (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 6-8)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 基坑工程安全监测 坑监测的任务与目的 任务：在基坑开挖、支护过程中，对基坑周边邻近建筑物、道路、基坑侧壁的水平位移进行跟踪监测。 目的：通过对周边邻近建筑物、道路及基坑侧壁的水平位移进行观测，及时反映在基坑开挖、支护及降水过程中，邻近建筑物、道路及基坑侧壁所产生的水平位移，及时反映基坑变形的趋向和动态，为邻近建筑物、道路及基坑安全提供可靠的观测数据。 坑安全监控内容 ； 本基坑工程安全等级为一、二级，根据基坑周边环境条件，监控内容包括： (1)支护结构水平位移观测； (2)基坑周边的建筑物 及地下管线沉降观测。 仪器及监测方法和要求 根据建筑变形测量规程（ 8的有关规定，选择安全监测仪器及施测方法。 (1)基坑侧壁的水平位移采用精度不低于 经纬仪或者全站仪观测，按视准线法施测，。 (2)建筑物的沉降监测采用精度不低于 水准仪观测，按测微法施测。 (3)每次测量应采用相同的测量线路和相同的测量方法，要求固定仪器和人员，尽量在基本相同的环境和条件下工作。 开封希尔斯 天翼住宅区 11 许变形控制 根据实际监测数据对基坑工程作出险情预报，是一个极其严肃的技术问题，必须根据工程的具体情况，综合 考虑各种实际因素，在实测数据的基础上及时做出判断。 允许变形标准有两种指标，其一是变形容许值（累计变形），其二是变化速率。这两种指标中任何一种达到警戒限值都应及时做出判断，形成决策。 坑边坡及地面变形监控 (1)基坑变形的监控值 根据建筑地基基础工程施工质量验收规范 条规定，基坑边坡及周边地面允许变形值应符合下表： 基坑变形的监控值 表 坑类别 支护体顶位移 支护结构墙体最大位移 地面最大沉降 一级基坑 3级基坑 62)水平位移速率控制 连续 3日水平位移速率达到 2mm/d；应预报警。 近建筑物沉降控制 (1)根据建筑地基基础设计规范 第 规定，建筑物允许变形值应符合下表： 建筑物允许变形值 表 形特征 中、低压缩性土 高压缩性土 砌体承重结构基础局部倾斜 2)沉降速率控制 连续 3日沉降速率达到 1mm/d ，或肉眼发 现建筑物裂缝急剧扩张，应预报警。 近管道变形控制 累计沉降达 30道支架间距 ），连续 3日沉降速率达到 1mm/d，或实际发现管道漏水、漏气。 视 发现各种严重的变形现象，如严重的基坑渗漏。 开封希尔斯 天翼住宅区 12 6 基坑开挖方案建议 工前准备 为了便于施工及有利于基坑边坡稳定，土方开挖前先做好定位放线 和各方协商沟通 工作 ，然后 开始挖土。 工要点 土方开挖由专人指挥， 按照设计要求 分层分段开挖。下层土在上层土钉墙及喷锚网支护施工完毕一天后才可继续开挖 ， 并严格遵循 “ 分层开挖、严禁超挖 ” 及“ 大基坑小开挖 ” 的原则。当挖至标高 接近基础底板标高时，边 测高 边配合人工清槽，防止超挖，并 配合支护单位 及时 做好支护工作 ，防止土方坍塌。 开挖时从东侧由南向北旋转开挖， 边挖边退。配置挖掘机及自卸车 数量视现场情况决定 。 意事项 (1)在基坑开挖期间，设专人检查基坑稳定，发现问题及时 上 报有关施工负责人员，便于及时处理。 (2)在施工中如发现局部边坡位移较大，须立即停止开挖， 通知相关 单位 并采取 处理 措施 ，待稳定后 才能 继续开挖。 (3)坑边 严禁 堆积弃土 、 堆放建筑材料、存放机械 及重型车辆过往 。基坑边外部荷载不得大于 15 7 基坑工程施工建议 工顺序 (1)场地清理； (2)基坑放线； (3)局部开挖至地面下 2.5 m；开始施工微型桩和第一层支护；降水井成井，开始降水； (4)降水井成井，开始降水； (5) 按照设计土钉或锚索排间距进行分层分段开挖、支护到基坑底。 流水源 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，因而要求基坑开挖前应截断流向基坑的水源。 方开挖 土方开挖宜采用分层（按土钉间距）分段进行，开挖过程中做好安全监测、基 开封希尔斯 天翼住宅区 13 坑支护的协调配合工作，配合支护施工。 护施工 土钉施工时，应注意观察 坑壁土情况，对局部松软的填土，应加密土钉，加大注浆量，同时及时反馈信息。 础施工 基坑开挖到底后，应迅速进行基础底板施工，并紧邻其后将基础周边回填密实。 8 应急预案 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。 根据有关工程经验，提出有关应急预案及技术措施。 方超挖造成塌方或边坡位移 土方开挖过程中，可能会产生超挖而造成塌方或边坡位移，这时应及时回填土方，或用沙袋反压坡脚，并增