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工程地质与水文地质处理概况 作者 日期 工工程程地地质质与与水水文文地地质质处处理理 1 工工程程概概况况 某工程占地面积25公倾 根据 岩土工程勘察报告 提供的方案资料 拟建建筑物 包括20 24层写字楼 14 18层公寓 商场 俱乐部及纯地下室组成 建筑面积约140000 m2 拟建楼座均设3层地下室 于主楼周边均为纯地下建筑 并与主楼地下室底板连成一 整体 拟建建筑物 0 00标高为51 06m 场地自然标高为50 23 51 49m 采用筏板基础 基础埋深约14 60m 2 场场地地工工程程地地质质与与水水文文地地质质条条件件 2 1 地地层层条条件件 根据甲方提供的 岩土工程勘察报告 拟建场地地层如下 人工堆积层 该层分布于地表 厚度为1 0 3 0m 其下即为第四纪沉积层 此层 包括粘质粉土 砂质粉土填土 层 房渣土 1层 卵石填土 2层 于标高47 04 49 23m以下以粘质粉土 砂质粉土 层为主 夹有粘质粉土 砂质 粉土 1层及粉质粘土 重粉质粘土 2层 此大层厚度为1 8 5 2m 于标高43 7 46 63m以下为粉细砂 层 此大层厚度为0 4 3 1m 于标高42 50 44 53m以下为粉质粘土 粘质粉土 层 含粉质粘土 1 层 砂质粉土 粘质粉土 2层及粉 细砂 3层 此大层厚度为1 8 6 0m 5 于标高37 93 41 99m以下为粉质粘土 粘质粉土 层 含重粉质粘土 粘土 1层 粘质粉土 重粉质粘土 2层 粘质粉土 砂质粉土 2层及细砂 4层 此大层厚度为4 0 10 0m 6 于标高29 33 32 12m以下为粉细砂 层 含粘质粉土 粉质粘土 1层 圆砾 2层 此 大层厚度为5 0 7 0m 7 于标高24 44 25 64m以下为卵石 层 含圆砾 1层 细中砂 2层 粘质粉土 3 层 此大层厚度为8 0 9 0m 2 2 场地地下水场地地下水 根据 岩土工程勘察报告 提供的资料 本场地地表以下有三层地下水 第一层地下 水为上层滞水 水位标高为46 27 48 28m 埋深2 20 4 86m 第二层地下水为层间潜 水 水位标高为37 93 41 27m 埋深10 00 13 00m 第三层地下水为承压 层间潜水 水位标高为26 46 28 13m 埋深22 80 24 60m 场区内的地下水对混凝土结构及钢 筋混凝土结构中的钢筋均无腐蚀性 3 基基坑坑支支护护方方案案设设计计 3 1 设设计计依依据据 甲方提供的 岩土工程勘察报告 建筑基坑支护技术规程 JGJ120 99 北京地区建筑地基基础勘察设计规范 DBJ01 501 92 混凝土结构设计规范 GB50010 2002 土层锚杆设计与施工规范 CECS22 89 建筑桩基技术规范 JGJ94 94 钢筋焊接及验收规程 JGJ18 2003 建筑地基基础设计规范 GB50007 2002 3 2 设计参数设计参数 地面附加荷载按20KN m2考虑 土层参数取值 按照 岩土工程勘察报告 提供的典型剖面分层 考虑到各土层的物理力学性质 最 后归纳如下几个大层 其参数如下表 编号土层厚度 m 重度 KN m3 内摩擦角 凝聚力 KPa 1人工填土 2 0191010 2粘质粉土 砂质粉土 层2 0203026 3粘质粉土 砂质粉土 1层1 5203010 4粉 细砂 层1 520350 5粉质粘土 粘质粉土 层3 0202025 6粉质粘土 粘质粉土 层8 0201627 7粉 细砂 层6 020400 8卵石 层5 020400 基坑开挖深度 根据甲方提供的资料 0 000 51 06m 场地自然标高为50 23 51 49m 场地周边 自然标高一般为51 0m左右 采用筏板基础 基础埋深为14 50 0 10 0 05 14 65m 本设计计算按基坑开挖深度为14 60m考虑 计算方法 根据场地周围环境 采用土钉墙和桩 锚支护体系 土压力采用朗肯土压力理论 土钉墙支护体系采用BISHOP条分法 桩 锚体系采用分段等值梁法结合杆系有限元法 在计算中 主动侧压力不考虑水压力 只考 虑基底以下的水压力 设计计算详见 设计计算书 3 4 基坑边坡支护方案基坑边坡支护方案 基坑边坡支护 以土钉墙支护体系为主 局部地段采用桩 锚支护体系 全部采用桩 锚支护体系 根据场地周围环境条件以及地层条件 结合我们的施工经验 经过详细 认真的计 算 我们认为采用第一种方案较好 其施工方便 安全可靠 造价低 工期短 但边坡位 移变形相对第二方案要大 预计位移变形约5cm 因此 不会造成边坡安全和对周边地下 地上建筑等产生危害 因北侧距已有商会馆太近 两建筑物间距为8 12m 距基坑开 挖距离只有5 10m 为确保其安全 该部位采用桩 锚支护体系 其余部位全部采用土钉墙支护体系 3 5 基坑北侧已有商会馆部位边坡支护设计基坑北侧已有商会馆部位边坡支护设计 基坑北侧已有商会馆部位采用桩 锚支护体系 护坡边长约70m 支护结构设计为 从地表至地面下3 00m采用土钉墙 3 00 m以下采用桩 锚支护 3 5 1 护坡桩护坡桩 采用钢筋混凝土桩 桩径 800 桩距1 60m 桩顶位于地面下3 0m 桩长为 16 5m 嵌固深度为5 0m 主筋异形配置 护坡桩 1 区为8 25 7 22 护坡 桩 2 区为7 25 6 22 通长配筋 箍筋为 200 加劲筋为 16 2000 桩身混凝土标号为 25 采用现场搅拌砼 主筋保护层厚度为50mm 桩身主筋 锚入桩顶连梁400mm 桩顶连梁为500 800mm 配筋 主筋为8 20 箍筋 200 混凝土标 号为 20 3 5 2 桩桩顶顶土土钉钉墙墙和和桩桩间间土土 护坡桩顶以上3 0m采用土钉墙 坡度为80 护坡桩 1 区于地面下1 3 2 6 m设置2排土钉锚杆 锚杆长度为2 0 5 0m 护坡桩 2 区于地面下1 5m设置1 排土钉锚杆 锚杆长度为5 0m 面板为现场喷射砼而成 砼强度为C20 厚度8cm 面板中间挂 6 5 200 200的钢筋网 外配1 16横向加强筋并和所有土钉头 用 L 形钢筋焊接牢固 桩间土处理采用挂钢板 丝 网后喷射砼 3 5 3 锚锚 杆杆 设置两道锚杆 第一道锚杆设置在连梁之下3 0m 地面下6 0m 位置 两桩一 锚 锚杆长度为25 0m 其中非锚固段长度为5 5m 锚杆直径 150mm 锚杆倾角 为20 锚索选用3束7 5预应力钢绞线 锚杆锁定在28 B工字钢梁上 第二道锚杆设置在连梁之下7 5m 地面下10 5m 位置 一桩一锚 锚杆长度为2 5 0m 其中非锚固段长度为5 0m 锚杆直径 150mm 锚杆倾角为20 锚索选 用3束7 5预应力钢绞线 锚杆锁定在28 B工字钢上 3 6 土土钉钉墙墙方方案案设设计计 3 6 1 一一般般部部位位土土钉钉墙墙设设计计 边坡坡度按1 0 1设计 土钉间距 横方向为1 5m 纵方向为1 4m 一般孔径 130mm 倾角10 15 共10排 长度分别为12m 12m 15m 12 m 10m 13m 11m 10m 9m 8m 详见剖面示意图 孔中插入钢筋为 第一 二 四 五排1 20 第三 六排为预应力锚杆 孔中插入2 18钢筋 第七 八 九 十排为1 22 低压灌注水泥浆 浆体强度不低于20MPa 施工第一排土 钉时 如遇地下管线 应调整倾斜角度或深度位置 面板为现场喷射砼而成 砼强度为C20 厚度10cm 在预应力土钉锚杆部位加 厚为12cm 面板中间挂 6 5 200 200的钢筋网 外配1 18横向加强筋并和所 有土钉头用双 L 形钢筋焊接牢固 3 6 2 东东北北角角配配电电室室部部位位土土钉钉墙墙设设计计 边坡坡度按1 0 1设计 土钉间距 横方向为1 5m 纵方向为1 4m 一般孔径 130mm 倾角10 15 共10排 长度分别为3m 3m 16m 13 m 12m 13m 11m 10m 9m 8m 详见剖面示意图 孔中插入钢筋为 第一 二排1 20 第三 六排为预应力锚杆 孔中插入2 18钢筋 第四 五 七 八 九 十排为1 22 低压灌注水泥浆 浆体强度不低于20MPa 由于该部位放坡坡度达不到1 0 3 需在该部位增加钢管桩 钢管桩孔径为200 mm 孔内下入1根 80钢管后灌注混凝土 桩长为6 5m 钢管位于地面下0 5m 3 6 3 西西北北角角高高压压线线塔塔部部位位土土钉钉墙墙设设计计 由于高压线塔距基坑开挖线较近 为保证该塔的安全 将该部位的边坡坡度变为1 0 2 土钉设计同其余部位 3 6 4 加加固固措措施施 由于该场地下部地层为湖沼相沉积的粉质粘土 粘质粉土 层 其土质较软 变形大 加之位于上层滞水含水层底板以下 降水后仍有残留滞水 将加大其变形 因此 应采取以下处理措施 加大降水力度 保证降水质量 降水质量的好坏直接影响护坡施工的进行 必须加强降水 和残留滞水处理工作 见降水部分 在危险部位的地面设置锚拉桩 控制地面位移变形 锚拉桩位于基坑外8 10m 桩径200mm 桩长1 2m 用人工打孔后 放入2 20钢筋 孔内灌注C20砼 用1 18钢筋与土钉锚杆焊接为一体 锚拉桩间距为3 0 4 5m 设置预应力锚杆 控制边坡位移变形 在地面下4 2m和8 4m位置设置二排预应力 锚杆 锚杆间距为1 5m 第一排预应力锚杆长度为15m 孔径150mm 孔内置入2 根 18钢筋 第二排预应力锚杆长度为13 14m 孔径150mm 孔内置入2根 18 钢筋 孔内灌注水泥浆 水泥浆内可加入早强剂或膨胀剂 每排预应力锚杆横向用 12 16 槽钢连接在一体 待灌注水泥浆48 72小时后进行张拉锁定 张拉前先戴 上螺母 采取措施 保证土钉成孔质量 由于残留滞水和软弱地层影响 该场地在深度7m左 右位置的土钉可能成孔困难 如无法进行人工成孔时 可采用以下措施 a 顶入钢管法 先用人工打孔到6 7m后 放入 50钢管 用挖土机顶入 钢管长度为9m 钢管连接处用三根 16钢筋邦焊 邦筋长度为5 6m 钢管内外灌注水泥浆 将钢管外端 与上下两排锚杆的外端用 18钢筋焊接为一体 b 机械成孔法 用锚杆钻机成孔 4 基基坑坑降降水水方方案案设设计计 4 1 设计依据设计依据 甲方提供的 岩土工程勘察报告 建筑与市政降水工程技术规范 JGJ T111 98 4 2 降水设计计算降水设计计算 4 2 1 基基坑坑涌涌水水量量 计计算算基基坑坑引引用用半半径径 r0 0 76 7m 4 BL U 4 120140 18 1 式中 r0 基坑引用半径 m L 基坑长度 m B 基坑宽度 m 修正系数 确定引用影响半径确定引用影响半径 R R3 2S3 2 5 31 6 m 11k H 25 R2 20 0m 222 2KHS 5 0852 式中 R1 R2 上层滞水 潜水含水层引用影响半径 m S1 S2 上层滞水 潜水降水深度 m H1 H2 上层滞水 潜水含水层厚度 m K1 k2 上层滞水 潜水含水层渗透系数 m d 基坑涌水量基坑涌水量 Q 上层滞水层涌水量 Q2 Q1 455 8 m3 d 001 1111 lg 2 366 1 rrR SSHK 7 76 7 76 6 31lg 5 552 2366 1 潜水层涌水量 Q3 Q2 373 3 m3 d 002 2222 lg 2 366 1 rrR SSHK 7 76 7 76 0 20lg 5 582 5 0366 1 基坑总涌水量 Q总 Q总 Q2 Q3 829 1 m3 d 4 2 2 井出水能力井出水能力 上层滞水部分 q1 8 3 m3 d 24 1 1 a dl 24 130 30015 0 潜水部分 q2 14 4 m3 d 24 2 2 a dl 24 500 3001 式中 q1 潜水单井出水量 q2 承压水单井出水量 进水管高度 进水管直径 l d 4 2 3 确定井数量确定井数量 n 上层滞水部分 n 55 个 潜水部分 n 26 个 3 8 8 455 4 14 3 373 4 2 4 确定井间距确定井间距 a 上层滞水部分 a1 9 5 m 潜水部分 a2 22 m 1 n Lz 1 n Lz 式中 基坑降水井轴线周长 降水井数量 z Ln 由以上计算结果 a 将上层滞水水位降低至含水层底板时 所需降水井数为55个 降水井间距约为9 5m 将潜 水水位降低3 0m时 所需降水井数为26个 降水井间距为22m 为了减小上层滞水含水层 的残留水量 保证降水效果 将基坑周边降水井间距缩小为6 7m 降水井数增加到75 85个 4 2 5 计算自渗降水能否满足降水要求计算自渗降水能否满足降水要求 基坑的总入渗水量基坑的总入渗水量Q入 入 Q1 829 1 m3 d Q入 829 1 各引渗井的单井入渗量各引渗井的单井入渗量Qi Qi 11 8 m3 d n 70 引渗井的水位抬升值引渗井的水位抬升值 h 0 366Q 2l 0 366 11 8 2 1 h lg lg 0 2 m k l rw 15 2 0 15 考虑成井泥浆等的影响 取安全系数为5 即 h 5 h 5 0 2 1 0 m 引渗井的混合水位埋深引渗井的混合水位埋深 S井 井 S井 S2 h 22 0 1 0 21 0 m 以上计算结果 引渗井的混合水位埋深远低于基坑降水深度 可以满足自渗要求 4 2 6 计算北侧已有商会馆楼处的地下水位下降值计算北侧已有商会馆楼处的地下水位下降值 S 近 近 S 远 远 上层滞水层上层滞水层 a 最近点 距基坑3m 的地下水位下降值 S 近 S 近1 4 7 m lg 366 1 00 1 1 2 1 rrR K Q S 近 7 76 7 79lg 2366 1 8 455 52 b 中间点 距基坑10m 的地下水位下降值 S 中 S 中1 4 0 m lg 366 1 00 1 1 2 1 rrR K Q S 中 7 76 7 86lg 2366 1 8 455 52 c 最远点 距基坑25m 的地下水位下降值 S 远 S 远1 2 1 m lg 366 1 00 1 1 2 1 rrR K Q S 远 7 76 7 91lg 2366 1 8 455 52 潜潜水水层层 a 最近点 距基坑3m 的地下水位下降值 S 近 S h2 lg 366 1 00 2 2 2 2 rrR K Q H 近 3 4 4 m 7 76 7 79lg 5 0366 1 3 373 82 b 中间点 距基坑10m 的地下水位下降值 S 中 S h2 lg 366 1 00 2 2 2 2 rrR K Q H 中 3 2 9 m 7 76 7 86lg 5 0366 1 3 373 82 c 最远点 25m 的地下水位下降值 S 远 因降水影响半径为20m 所以 在最远点 25m 处的地下水水位下降值为0 0m 4 2 7 因地下水位降低所引起的已有建筑沉降计算因地下水位降低所引起的已有建筑沉降计算 上层滞水层上层滞水层 a 最近点 距基坑3m S 近 S 近 15 8 mm 21 E HP 21 2 2 E rH w 72 107 4 2 b 中间点 距基坑10m S 中 S 近 11 4 mm 21 E HP 21 2 2 E rH w 72 100 4 2 c 最远点 距基坑25m S 远 S 远 3 1 mm 21 E HP 21 2 2 E rH w 72 101 2 2 潜水层潜水层 a 最近点 距基坑3m S 近 S 近 10 8 mm 21 E HP 21 2 2 E rH w 92 104 4 2 b 中间点 距基坑10m S 中 S 近 4 8 mm 21 E HP 21 2 2 E rH w 92 109 2 2 c 最远点 距基坑25m S 远 S 远 0 0 mm 21 E HP 21 2 2 E rH w 总计沉降量总计沉降量 S 近 15 8 10 8 25 6 mm S 中 11 4 4 8 16 2 mm S 远 3 1 0 0 3 1 mm 差异沉降值为差异沉降值为 S S S 近 S 远 25 6 3 1 22 5 mm 已有建筑物的基础倾斜值为已有建筑物的基础倾斜值为 I 安全002 0 001 0 22000 5 22 L s 以以上上计计算算表表明明 采采用用基基坑坑降降水水时时 因因地地下下水水位位降降低低所所引引起起北北侧侧 已已建建楼楼的的基基础础沉沉降降量量约约18 5MM 倾倾斜斜值值约约1 小小于于规规范范要要求求 值值1 3 对对其其不不会会产产生生较较大大影影响响 但但不不知知已已建建楼楼的的建建筑筑结结构构 和和施施工工质质量量 为为了了加加大大安安全全度度 避避免免不不必必要要的的麻麻烦烦 建建议议北北侧侧 已已建建商商会会馆馆楼楼部部位位采采用用在在护护坡坡桩桩间间加加隔隔水水帷帷幕幕 保保证证该该部部位位的的 地地下下水水位位不不被被降降低低 以以确确保保已已建建商商会会馆馆楼楼的的安安全全 4 3 降水方法的选择降水方法的选择 4 3 1 工程特点工程特点 该降水工程的主要难点在于 a 基坑深度超过了上层滞水 层间潜水 层底板 且基础位于层间潜水 层之内 其粉 细 砂层和砂质粉土之中的地下水很不好降 因降水井的影响范围小 可是残留水量较大 基 坑开挖后容易产生流砂 造成边坡支护困难 b 由于基坑面积大 周边降水井难以保证中部降水要求 而采用常规抽水方法将给基坑和建 筑施工带来许多不便 c 基坑北侧已建商会馆相距太近 降水将对其产生影响 4 3 2 方法选择方法选择 根据以上计算和分析 结合场地的环境条件和水文地质条件 拟采用管井自渗的降 水方案 由于基坑深度约14 6m 降水深度达15 0m以下 且涌水量较大 宜采用管井降水 为了尽量减少抽排水量和降低基坑残留水及残留水层厚度 保证地下水位达到设计要求 及基坑边坡安全 拟在基坑周边和中部设置自渗降水井 因降水目的层为上层滞水和潜 水 含水层岩性为细颗粒砂质粉土和粉细砂 渗透性弱 水量相对较小 而其下伏的 卵石 层含水层 水位埋深约22m 低于基坑底部 且渗透性能良好 可以消纳大量 水量 将上部地下水引渗至该层含水层之中 可以满足降水要求 如果降水井中的地 下水位抬高 难以完全达到降水要求时 选择部分降水井进行抽水 将大大提高地下水的引渗能力 增强上部含水层的降水条件 以加大降水深度 达到基坑降水的要求 为了避免降水对北侧已有建筑物造成危害 应采用设置隔水帷幕方案 使帷幕以 外的地下水水位不被降低 以保证已有建筑物的绝对安全 4 3 3 自渗降水原理及优点自渗降水原理及优点 自渗降水 即在场地内设置引渗井点 用人工沟通上下含水层 靠其自身水位差的作 用 将上部含水层中的地下水引渗到下部含水层之中 达到不用抽排地下水而降低地下水位 的目的 自渗降水是目前最先进的降水方法之一 可在基坑内部设置引渗降水井 有 效地解决大面积降水工程中的技术难题 无须设置抽排水管线 不占用场地 不进行 排水 避免缴纳排污费和冬施排水的不便 降水期间不用电 既节约抽水的大量电费 又可避免停电所带来的影响 自渗降水井的长时间降水效用对地下室的防水较为有 利 采用自渗降水 不需或减少抽排地下水 可以减小降水对周边已有建筑物的影响 特别是该工程要求降水时间长 既可避免长时间抽水所带来的各项费用 又可为建 筑施工提供更多便利条件 4 3 4 已有工程经验已有工程经验 自渗降水 自渗降水 我公司具有自渗降水的许多成功经验 如 京宝花园深基坑 工程 其基坑深 度19 5m 全部采用自渗降水 效果非常好 荣获全国优秀质量管理奖和部级一等奖 三元大厦深基坑 工程 基坑深度17 5 23 5m 浅基坑部分采用全部自渗降水 深基坑 部分采用渗 抽结合降水 降水效果非常好 住邦2000A座 工程 基坑深度14 5m 采用渗 抽结合降水 降水效果非常好 这些降水工程的水文地质条件都与该工程相似 因此 完全可以采用自渗降水 隔水帷幕 隔水帷幕 北大校史馆 工程 基坑西侧紧邻荷塘 相距1 2m 采用隔水帷幕止水和 护坡桩护坡 效果非常好 北京电影频道楼 工程 基坑南侧距已建7层楼仅2m 采用 隔水帷幕止水和护坡桩护坡 已建楼未发生任何影响 4 4 降水方案设计降水方案设计 4 4 1 降水井布置降水井布置 在基坑周边 除北侧已有商会馆楼部分地段外 布置降水井 降水井距基坑边沿2 3m 井间距6 7m 计降水井约70 80个 在北侧已有楼部分的隔水帷幕地段 于基 坑护坡桩内侧或隔水帷幕内侧布置自渗降水井 井间距为10 15m 计降水井约5 6个 在基坑内按20m 30m方格网布置自渗降水井 预计降水井约20个 如自渗降水不能完 全满足降水要求时 可根据实际情况间隔选用部分降水井进行抽水 4 4 2 降水井结构降水井结构 降水井孔深分为两种 浅层自渗降水井 入渗目的层为细砂 4层 井深为18 20m 以揭穿细砂 4层底板为准 深层自渗降水井 入渗目的层为粉 细砂 层和 卵石 层 井深为28 32m 以进入卵石 层2 3m为准 两种降水井间隔布置 如 该部位无细砂 4层时 前期可对浅层自渗降水井进行抽水 降水孔径600mm 井管为直径400mm的水泥砾石滤水管 井管外填入直径为2 4 mm的砾石或石硝滤料 4 4 3 残留滞水的处理残留滞水的处理 基坑侧壁在上层滞水层和各潜水层的底板位置会出现残留滞水 特别是潜水层的 底部 其渗水量较大 必须采取有效的处理措施 在基坑四周边坡的含水层底部插入引流管或设置排水管道 将隔水层所托的残 留滞水引入集水井之中抽走 在砂土潜水含水层底部残留滞水层范围内可采用超前注桨止水或插入引水管后 再进行桩间土处理 采用土钉墙支护的边坡 在出水大的砂层容易发生流砂 同时土钉难以成孔 造成边坡坍塌 遇到这种情况 应在砂层底板位置设置水平引水管道 即在砂层 底板位置的边坡上留一0 1 0 3m台阶 于台阶之上挖0 1 0 1m小沟 沟底铺塑 料布 沟内埋设直径38mm的塑料滤水管 然后填满砾石滤料 最后喷射土钉墙 面板 使之成为暗引水管 相距8 10m留一个出水口 降水引入集水井 为了 保证下部边坡的稳定和便于在边坡之上设置排水管道 尽量减小上部边坡的放坡 坡度 将放坡量用于下部 采用护坡桩支护的边坡 在出水大的砂层底板位置 常常发生流砂将桩间土掏 走 形成很大的空洞 造成边坡危害 遇到该情况 应在砂层底板位置砌砖墙 砖墙两端与护坡桩靠紧 在砖墙后将流砂掏出 换入砾石滤料 将引水管置于滤 料中 从砖墙中引出 设置水平引水管道 即在砂层底板位置的边坡上留一0 1 0 3m台阶 于台阶之上挖0 1 0 1m小沟 沟底铺塑料布 沟内埋设直径38mm的 塑料滤水管 然后填满砾石滤料 最后喷射土钉墙面板 使之成为暗引水管 相 距8 10m留一个出水口 降水引入集水井 为了保证下部边坡的稳定和便于在 边坡之上设置排水管道 尽量减小上部边坡的放坡坡度 将放坡量用于下部 4 4 4 预防措施预防措施 在基坑四周距坑边沿5m内不得设置用水点 在场地内的所有用水点 均应设置排 水沟 将水引人下水管道 在基坑四周边沿设置排水沟 或排水管道 集水坑 沟内及以外3m范围的地面 用水泥抹面 防止降雨和人工用水的入渗 在边坡之上 每隔3 5m设置一根引水管 深l 2m 以防降雨入渗补给而引起边 坡坍塌 检查 并堵塞基坑周边附近的人防信道 上下水管道和暖气沟等 防止渗水和雨 季大量积水引起边坡坍塌 护坡桩和土钉锚杆必须避开降水井 在基坑周边底部设置排水沟和集水井 将周边残留水抽出基坑 4 5 北侧已建商会馆部位隔水帷幕方案设计北侧已建商会馆部位隔水帷幕方案设计 基坑北侧已建商会馆部位拟采用深层水泥搅拌桩隔水帷幕 即在护坡桩外侧0 2 0 3 m布置1排深层水泥搅拌桩隔水帷幕 隔水帷幕设置长度约70m 由于基坑边上有高压线 钻机无法施工 采用先下挖3m后进行施工 帷幕桩 1 区的桩间距300mm 桩直径600m m 相邻桩搭接300mm 帷幕桩 2 区的桩间距300mm 桩直径500mm 相邻桩搭接200 mm 搅拌桩长度为12 5m 进入隔水层约1 0m 桩体强度为1 5MPa 5 地基处理方案设计地基处理方案设计 5 1 地基处理概况地基处理概况 根据 岩土工程勘察报告 提供的方案资料 拟建建筑物包括办公A翼 地上23层 办公B翼 地上19层 公寓 地上14 18层 商场 地上3层 俱乐部及纯地下 室组成 拟建楼座均设3层地下室 于主楼周边均为纯地下建筑 并与主楼地下室底板连 成一整体 设置后浇带 拟建建筑物采用筏板基础 基础埋深 14 65m 根据勘察报告估计的主要建筑物基底平均荷载为 办公A翼为464Kpa 原估计地上2 4层 办公B翼为400Kpa 原估计地上20层 公寓310 370Kpa 而地基持力层的承载 力标准值为180Kpa 不能满足设计要求 我公司拟采用复合地基进行加固处理 5 2 地基处理方案选择地基处理方案选择 根据场地地质条件以及对建筑物设计要求 可供选择的地基处理施工工艺方法很多 如钢筋混凝土灌注桩 中心压灌CFG桩等 合理的选择地基处理工艺方案对提高地基承 载力有较大的影响 同时还应考虑施工工期 经济造价 环境保护等综合因素 钢筋混凝土灌注桩的单桩承载力高 沉降变形小 约20mm 但该施工工艺较复杂 造价高 中心压灌CFG桩施工工艺方法是采用长螺旋机械钻进成孔 然后利用高压混凝 土输送泵将CFG桩混合料 经过钻具中心通道通过钻头 泵送至孔底 边提钻边泵送混合 料 这样就在孔内就形成了CFG桩 采用该工艺方法 一方面可以充分利用和发挥地层中 的粉细砂 层的良好持力层作用 该施工工艺桩身质量易于控制 施工速度快 无噪音 造价低等优点 但单桩承载力低 沉降变形相对较大 可 50mm 采用CFG桩复合地 基 完全可以满足地基沉降和建筑物倾斜值的要求 因设计要求的地基沉降量 40mm 对CFG桩复合地基来说有一定难度 为了减少沉降量 建议桩端持力层选择卵石 层 5 3 CFG桩复合地基设计依据桩复合地基设计依据 岩土工程勘察报告 建勘察报告提供的 地基基础平面示意图 地基所的 水泥粉煤灰碎石桩 CFG桩 复合地基设计规程 建筑地基基础设计规范 GBJ7 2002 北京地区建筑地基基础勘察设计规范 DBJ01 501 92 建筑地基基础处理规范 JGJ79 2002 5 4 CFG桩设计原则桩设计原则 满足设计要求的复合地基承载力标准值 目前无设计提供的复合地基承载力标准值 根据 一般经验估计各处理部位的复合地基承载力标准值为 办公A翼为460Kpa 办公B翼为400 Kpa 公寓310 370Kpa 满足规范及设计单位对建筑物地基沉降及倾斜的要求 处理后的复合地基沉降值 40mm 与周边建筑物的差异沉降量应满足规范要求 满足桩土变形和主楼与裙楼协调一致的原则 具体处理范围待协同分析后确定 本设计暂按设置的后浇带所包含的主楼范围进行 5 5 CFG桩复合地基设计桩复合地基设计 5 5 1 设计计算设计计算 5 5 1 1 单桩承载力标准值的确定单桩承载力标准值的确定 选用桩径 400 桩长为13 0m 有效桩长为12 5m 则单桩承载力为 K qAhqUpR n i pkpisikk 1 2 5 60 3 0 65 6 5 70 3 14 0 40 3 14 4 0 42 1800 1 75 703 kN 其中 Rk 单桩承载力标准值 kN Up 桩的截面周长 m qsik 第i层桩周土的极限侧阻力 kPa hi 第i层土的厚度 m qpk 桩的极限端阻力标准值 kPa Ap 桩的截面面积 m2 K 桩的安全系数 一般取k 1 50 1 75 取1 70 5 1 1 2 身强度的确定身强度的确定 桩体强度应由桩顶应力确定 桩体强R28不应小于2 5 3 0倍的桩顶应力 即 R28 p k p A R p 0 3 5 2 其中 桩顶应力 kPa R28 桩体设计强度 C20 p 5 1 1 3 办公办公A翼翼CFG桩设计计算桩设计计算 置换率的确定置换率的确定 由公式 可得 s p k sp fm A R mf 1 s p k ssp f A R ff m 0548 0 18090 0 1256 0 703 18090 0 460 m fsp 复合地基承载力标准值 460kPa m 桩的置换率 0 0548 桩间土发挥系数 一般为 0 75 1 0 取0 90 桩位布置桩位布置 正方形布置 S 0 886d 1 51m m 其中 S 桩间距 1 50m 1 50m 5 1 1 4 办公办公B翼翼CFG桩设计计算桩设计计算 置换率的确定置换率的确定 由公式 可得 s p k sp fm A R mf 1 s p k ssp f A R ff m 0438 0 18090 0 1256 0 703 18090 0400 m fsp 复合地基承载力标准值 400kPa m 桩的置换率 0 0438 桩间土发挥系数 一般为 0 75 1 0 取0 90 桩位布置桩位布置 正方形布置 S 0 886d 1 69m m 其中 S 桩间距 1 70m 1 70m 5 1 1 5 公寓 公寓 14层部位 层部位 CFG桩设计计算桩设计计算 置换率的确定置换率的确定 由公式 可得 s p k sp fm A R mf 1 s p k ssp f A R ff m 0272 0 18090 0 1256 0 703 18090 0310 m fsp 复合地基承载力标准值 310kPa m 桩的置换率 0 0272 桩间土发挥系数 一般为 0 75 1 0 取0 90 桩位布置桩位布置 正方形布置 S 0 886d 2 15m m 其中 S 桩间距 2 10m 2 10m 5 1 1 6 公寓 公寓 16层部位 层部位 CFG桩设计计算桩设计计算 置换率的确定置换率的确定 由公式 可得 s p k sp fm A R mf 1 s p k ssp f A R ff m 0337 0 18090 0 1256 0 703 18090 0 345 m fsp 复合地基承载力标准值 340kPa m 桩的置换率 0 0337 桩间土发挥系数 一般为 0 75 1 0 取0 90 桩位布置桩位布置 正方形布置 S 0 886d 1 93m m 其中 S 桩间距 1 90m 1 90m 5 1 1 7 公寓 公寓 18层部位 层部位 CFG桩设计计算桩设计计算 置换率的确定置换率的确定 由公式 可得 s p k sp fm A R mf 1 s p k ssp f A R ff m 0383 0 18090 0 1256 0 703 18090 0 370 m fsp 复合地基承载力标准值 370kPa m 桩的置换率 0 0383 桩间土发挥系数 一般为 0 75 1 0 取0 90 桩位布置桩位布置 正方形布置 S 0 886d 1 81m m 其中 S 桩间距 1 80m 1 80m 5 5 2 CFG桩复合地基设计桩复合地基设计 根据CFG桩的设计原则和设计单位的要求 拟在基础处理范围内布置桩径 400的CFG桩 基槽开挖至标高 14 15m开始进行CFG桩施工 由于场地分布范围太大 各基础部位的实际地层分布不一样 桩长可能有变化 应根据场地实际情况进行调整 以进入卵石 层0 3m和桩长不小于12 5m为准 具体设计如下 办公A翼的桩间距为1 50m 1 50m 共布桩约520根 办公 B翼的桩间距为1 70m 1 70m 共布桩约329根 公寓 14层部位 的桩间距为2 10m 2 10m 共布桩约204根 公寓 16层部位 的桩间距为1 90m 1 90m 共布桩约183根 公寓 18层部位 的桩间距为1 80m 1 80m 共布桩约474根 总计CFG桩数约1710 根 各主楼基础处理范围 桩数 桩长度等应经过与建筑设计人员协商后确定 5 5 3 碎石垫层设计碎石垫层设计 CFG桩施工完毕后 各区截桩清至桩顶标高 14 80m 然后虚铺17cm厚的碎石垫层 粒径不大于3 0cm 压实至15cm即至槽底标高14 65m 5 6 沉降计算沉降计算 根据我公司已有资料及勘察报告中的地质资料 当采用我公司提出的CFG桩复合地 基方案时 地基沉降按下式计算 n1 P0ih i n2 P0i h i S i 1 Esi i 1 n1 Esi 式中 n1 加固区的分层数 n2 总的分层数 P0i 荷载P0在第i层产生的平均附加应力 Esi 第i层土的压缩模量 hi 第i层土的分层厚度 模量提高系数 1 m n 1 其中m为面积置换率 n为桩土应力比 为桩间土提高系数 沉降经验系数 按GBJ7 89规范表5 2 5取值 根据公式计算 经CFG桩处理后的地基沉降量 40mm 地基沉降和建筑物倾斜值均 满足规范的要求 5 7 加固效果检测加固效果检测 采用静载试验和动测桩进行加固效果的检测 此外还进行试块强度试验 5 7 1 载荷试验载荷试验 拟在各楼座的地基处理范围内任选CFG桩2 3根进行单桩静载试验 共计约10 15 根 各楼座如试验前两根的结果均满足设计要求 且较均匀时 可不进行第三根的试验 以确定复合地基的承载力及变形模量值 检验复合地基的承载力能否满足设计要求 5 7 2 动测桩测试动测桩测试 拟在基槽内各段任选10 20 的桩做动测 以检测桩身质量 5 7 3 试块强度试验试块强度试验 每天制作1组试块 测定其28天抗压强度能否满足设计要求 5 8 其它说明其它说明 当周围环境 地层发生变化时或本设计方案与实际情况有出入时 该方案应做进一步的调 整 调整方案可根据实际地层分布与建筑设计人员共同协商 因底板存在有后浇带 应在主体工程完工后 此时主体已完成最终沉降的50 60 根据建筑物的沉降观测结果 由甲方 设计单位 施工单位共同协商确定后浇带浇 注时间 避免因差异沉降导致后浇带连接部位开裂 施工前 测放楼座基础轴线和外轮廓线 并经各方 设计 施工单位 甲方 共同验收后 方可进行桩的定点和施工 6 基坑土方挖运基坑土方挖运 6 1土方开挖计划土方开挖计划 该工程挖运土石方约23万方 拟投入4台挖掘机 每天可挖装土石方4500方 加上收 坡 并考虑不利天气影响 本工程土石方可在50天内完成 每台挖掘机配备自卸汽车数量 为10台 4台挖掘机投入40台自卸汽车 依工程进度可适当增加或减少车辆 6 2 土土方方分分区区与与开开挖挖分分步步 基坑土方挖运分为四个区 详细分区见 平面布置图 各区挖至槽底的先后顺序 为 区 区 区 区 边坡土方分区 分段 分步开挖 开挖长度和范围根据边坡 支护的方式和实际地层条件确定 开挖深度除第一步为2 0m外 其余每步下挖1 4m 共分 10步开挖 核心区土方分步开挖 共分3步 每步下挖约5 0m 6 3出出土土口口和和马马道道设设置置 由于受现场周围的道路的影响 外运土方的进车口及出车口均设在基坑西侧 在1区 和4区西侧分别设置各自独立的马道口 马道宽度不小于10米 保证两辆太脱拉运土车能并列行驶 为不影响CFG桩的施工 土方施工收口坡道具体留置 位置详见附图 将出土口处的降水井下卧至地面下1 2m 以保证基坑降水的顺利进行 挖至坡底时 最短坡道长度不小于38米 最大放坡角度为20度 6 4 土土方方开开挖挖与与其其它它工工序序的的配配合合 6 4 1 土方开挖与土方开挖与总总包包方方的的配配合合 护坡施工必须服从总包方的统一协调指挥 严格按合同要求和设计方案进行施 工 施工前先放出基槽开挖线 根据设计方案进行边坡坡度控制 控制好槽底尺寸 和标高 6 4 2 土方开挖与土方开挖与降降水水的的配配合合 为了合理安排工期 降水井施工与北侧隔水帷幕施工同时进行 当北侧隔水帷 幕和降水井分段施工完成后 可以马上进行第一步土方开挖 因开挖第一步土方和 护坡施工的时间较长 到挖第二步土时 地下水位已可降到开挖深度以下 6 4 3 土方开挖与土方开挖与护护坡坡施施工工的的配配合合 在土方开挖前 必须查明场地地下管线的埋藏位置和深度 由甲方提供书面材 料和进行现场移交 共同协商移位和保护方案 对不明地下障碍物 采用探管仪或 挖沟探查清楚后协商处理方案 在土方开挖时 派专人现场指挥 发现异常情况立 即停止挖土 并马上组织人员抢修 使损失降到最低 土方开挖需与护坡施工密切配合 为本工程施工的重要环节 直接制约着施工质量和 工期 基坑一般部位挖土自上而下分10步开挖 每步挖至设计土钉或锚杆施工位置下0 5m 对北侧护坡桩部位 基坑土方分4步开挖 第一步挖至地面下3 0m 进行护坡桩 连梁 和搅拌桩帷幕及桩顶土钉墙施工 第二步挖至地面下6 5m 进行第一道锚杆施工 第三步 挖至地面下11 0m 进行第二道锚杆施工 第四步挖至设计槽底标高 每步挖土均应从基 坑周边开始 在保证有足够的护坡施工工作面后 再进行中部土方开挖 6 4 4 土方开挖与土方开挖与地地基基处处理理施施工工的的配配合合 土方开挖应以地基处理进程为主 先集中力量将需要进行地基处理的1区和2区部位挖 至设计CFG桩施工标高 以便进行CFG桩施工 在CFG桩施工期间进行其它部位的开挖和 清底工作 待CFG桩施工完成后 立即进行桩土和预留土挖运及清底工作 6 5开挖注意事项 开挖注意事项 6 5 1反铲挖土 充分利用挖土半径 提高效率 尽量抓紧时间 赶前不赶后 保证按期完 成任务 6 5 2严格按开挖线进行开挖 严禁超挖 测量工作随时配合 机械开挖至设计坑底标高或 边坡边界 留30公分 配备足够的人员人工清理及修坡 6 5 3清土与挖土应与别的工序紧密配合 不可超前或滞后 6 5 4开挖前应作好沿途交通环卫工作 并交纳其费用 办理好证件 在取得有关部门的同 意后 方可进行施工 以保证工程的顺利进行 7 施工工艺施工工艺 7 1 护坡桩护坡桩 护坡桩成孔拟采用反循环回转钻进成孔工艺 护坡桩灌注拟采用钢导管水下灌注混凝土工艺 钢筋笼主筋采用焊接工艺 护坡桩施工工艺详见下图 护坡桩施工工艺流程图护坡桩施工工艺流程图 现场三通一平 施工设备进场 测量放线定桩位 搅浆设备就位 调试 钻机定位 质检检验孔位 开孔埋设护筒 换钻头钻进 测孔深 废浆外运 清渣 下钢筋笼 下导管 灌注砼 灌注至设计标高 质检验收成桩 钢筋笼制作 钢筋验材质 不合格 合格 7 2 锚杆锚杆 锚杆施工工艺流程图锚杆施工工艺流程图 锚杆成孔采用锚杆钻机 螺旋钻进成孔工艺 锚杆注浆采用泵送水泥 浆微压注浆工艺 锚杆张拉用液压油泵和 不合格 合格 张拉千斤顶张拉至设计预应 质检合格 锚杆完工 测量放线 定孔位 钻机就位 对孔位 定 方位 质检检测 开孔钻进至 设计深度 清孔 下锚索 质检检验 注水泥浆 质检检验 二次补浆 养护至强度 符合要求 张拉 锁定 制作锚索 杆 锚索验材质 搅拌水泥浆 及控制配合比 水 水泥验材质 力后再锁定的施工工艺 8 施工技术要求和质量保证措施施工技术要求和质量保证措施 8 1 施工技术要求施工技术要求 8 1 1护坡桩施工技术要求护坡桩施工技术要求 钻孔 钻孔 埋设护筒 安装牢固 埋深不小于1m 护筒直径比桩径大100mm 围土分层夯实 筒中心与桩位中心重合 偏差不大于50mm 桩位复核 开钻前进行 中心位置允许偏差50mm 钻孔实际孔深允许偏差 200mm 钻孔垂直度允许偏差小于0 5 桩孔充盈系数为1 0 1 20 桩径允许偏差 20mm 清孔 清孔 钻孔结束后 停止进尺 清除孔底虚土 清孔时保持水头 防止塌孔 孔底沉渣 20cm 钢筋笼制作钢筋笼制作 几何尺寸符合设计要求 尺量检查 采用模具制作以保证主筋位置准确 成笼垂直 度好 无扭曲现象 几何尺寸允许偏差 a 主筋间距 10mm b 箍筋间距 20mm c 直径 10mm d 长度 100mm 主筋保护层厚度 主筋保护层厚度50mm 保护层厚度允许偏差 20mm 主筋除锈 调直 加强环筋要求正园 长径 短径差不大于10mm 主筋焊接接头错开500mm 同一截面接头数目不多于主筋根数的50 主筋对接采用对焊或搭接焊 若采用搭接或帮条焊 搭接长度不小于5 10d 单 面焊不小于10d 双面焊不小于5d 钢筋应有出厂合格证和复验单 钢筋笼吊运安装 钢筋笼吊运安装 双点起吊 上吊点要加铁扁担 用设有托架的平板车运输 严禁拖 滚 防止钢筋笼变形 吊装入孔要轻起轻落 不得强行压入 要居中下放 保证垂直度和保护层厚度 护坡桩要按设计要求检查下放钢筋笼的方向 见附图 水下砼灌注 水下砼灌注 导管连接牢固 顺直 接口严密无泄漏 准确计量导管长度及下放深度 下口与孔底的距离控制在300 500mm 导管下放到位 复测孔底沉渣厚度 如不符合要求 应重新清孔 合格后方准灌 注水下砼 灌注首批砼前 导管中泥浆上表面应放置符合要求的球胆隔水塞 首批砼的灌注 至少应能足以将导管下口埋入砼中1 0m 首批砼灌注完毕后 应立即检测孔内砼面标高幷计算导管下口埋深 同时探测导 管内是否有泥浆回流或漏入 灌注砼要连续进行 尽量缩短灌注时间 灌注过程中 导管下口在砼内埋深一般控制在2 3m 不得小于1m 每组桩 不大于100m3混凝土 最少留2组试块 及时按桩位编号 按标准进行养护 以备检测 8 1 2 锚杆施工技术要求锚杆施工技术要求 钻孔 钻孔 孔位误差 水平方向不应大于50mm 垂直方向不应大于100mm 孔深不应小于设计长度 也不应大于设计长度的1 孔径允许偏差 10mm 钻孔底部的偏斜尺寸不应大于锚杆长度的3 的组装 的组装 钢绞线应除油污 除锈 沿杆体轴线方向每隔1 5m设置一个隔离架 杆体自由段应用塑料管包裹 管口应密封幷有铅丝绑扎 杆体插入孔内深度应不小于锚杆长度的95 锚杆的张拉与锁定 锚杆的张拉与锁定 锚杆张拉前 应对张拉设备进行标定 锚固体与台座混凝土强度均大于15 0 Pa时 方可进行张拉 锚杆张拉顺序 应考虑临近锚杆的相互影响 锚杆张拉荷载分级及观测时间 锚杆锁定应严格按规范进行 8 1 3 降水井施工技术要求降水井施工技术要求 钻钻进进方方法法 采用反循环回转钻机钻进 钻钻孔孔 不得使用粘土造浆护壁 必须保正清水的供给 循环泥浆池不得小于20m3 以 便控制泥浆稠度 下管前进行彻底换浆 成成井井 选择具有一定强度 渗透能力较好的水泥砾石滤水管 接头处的死管长度小于2 cm 换浆后立即下入井管 井管应保持垂直和居中 连接处包40 60目的尼笼纱网 井孔内沉淀厚度不得大于0 5m 滤料必须沿四周均匀下入 边洗井边下滤料 上部1 2m待洗井结束后用粘性土封井 洗洗井井 采用井内洗井方法 井管下入后 边下滤料边用污水泵洗井 待水清砂少时 改用潜水泵进行抽水 直至满足要求为止 降降水水井井质质量量验验收收 施工结束前 对所有井的井深和水位进行验收 达不到设计要求的 井点 应进行从新洗井 洗井后仍达不到要求的 应补打 但对洗井 抽水时 井内 出砂严重 应停止进行洗井和抽水 防止砂土流失而引起不良后果 8 1 4 搅拌桩帷幕施工技术要求搅拌桩帷幕施工技术要求 浆液配制浆液配制 采用PO 32 5普通硅酸盐水泥 水泥掺入比为15 1