衡水公元大道1-5号楼基坑支护和降水设计方案.doc

衡水市公元大道一期1-5号楼基坑支护与降水工程设计方案河北长城地质工程勘察有限公司二O一O年五月衡水市公元大道一期1-5号楼基坑支护与降水工程设计总 经 理：吴培杰总工程师：李春亮项目负责：顾成永审 核：李春亮审 定：廖先锋河北长城地质工程勘察有限公司二O一O年五月目 录一、 基坑支护方案-1二、 基坑降水方案-9三、 基坑支护计算书-14 第一部分：基坑支护设计方案1 工程概况及周边的环境条件衡水市公元大道一期1-5号楼位于衡水市和平西路以北，西侧为明珠花园小区，东侧为棉麻公司办公楼。1号楼地上27层，局部18层，地下2层，筏板基础，剪力墙结构，2、3、5号楼均为地上27层，地下2层，筏板基础，剪力墙结构，4号楼为地上18层，地下2层，筏板基础，剪力墙结构。本工程重要等级为二级，中等复杂场地，中等复杂地基。本工程周边环境条件较为简单，建筑物南、北两侧均为开阔场地，无建筑物及地下、地上管线，西侧距明珠花园小区70多米，东侧与棉麻公司办公区一路之隔，路宽约11米，1、3号楼东侧与棉麻公司办公楼相距约20米，沿1、3号楼东侧有一条高压线，对基坑有影响的主要为3号楼东侧电杆，该电杆距3号楼基础东外缘仅2.0m，1号楼东侧电杆距1号楼基础东外缘约7.0m，1号楼东南角变压器，距1号楼基础约9.0m，电线高度约12.0m。综合确定基坑等级为级，基坑使用期限为四个月2 基坑支护设计使用规范及技术标准（1）建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）（2）建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB50202-2002）（3）建筑基坑工程技术规范（YB9258-97）（4）建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99）（5）建筑与市政降水工程技术规范（JGJ/T111-98）（6）建筑基坑工程监测技术规范（GB50497-2009）（7）衡水市公元大道一期1-5号楼及地下车库岩土工程勘察报告衡水衡房岩土工程勘察有限公司（8）基础平面布置图、结构设计总说明河北九易庄宸工程设计有限公司3 工程地质条件及基坑支护设计参数确定3.1地形地貌拟建场地地势略有起伏，属冲洪积平原堆积地貌。3.2地层及地基土分层描述与基坑工程有关的土层分述如下：层素填土：浅黄色，土质不均匀，以粉土为主，局部夹粉质粘土团块及少量建筑垃圾，层厚0.52.60m，底板埋深0.502.60m。1层杂填土：杂色，土质不均匀，以建筑垃圾为主，含粉土及粉质粘土团块，层厚0.701.90m，底板埋深0.701.90m。层粉土：浅黄黄灰色，土质不均匀，局部夹薄层粉质粘土，含云母，湿，中密，该层局部偏软，摇震反应中等，无光泽，韧性低，干强度低，中压缩性，层厚0.52.70m，底板埋深1.203.00m。层粉土：黄褐色棕色，土质不均匀，夹粉质粘土，局部偏软，有光泽，韧性高，干强度高，可塑，局部为软塑，中压缩性，层厚0.404.00m，底板埋深2.504.70m。层粉土：褐黄色浅黄色，土质不均匀，夹薄层粉质粘土，含云母，湿，中密，中压缩性，摇震反应迅速，无光泽，韧性低，干强度低，层厚0.703.10m，底板埋深5.006.20m。层粘土，黄褐灰褐色，土质不均匀，夹薄层粉质粘土，含少量锈斑，有光泽，韧性高，干强度高，可塑，中压缩性，层厚1.40m-5.50m，底板埋深7.3010.90m。层粉土：黄褐色浅黄色，土质不均匀，局部粘粒含量高，含云母，湿，密实，摇振反应迅速，无光泽，韧性低，干强度低，中压缩性，层厚1.50-5.10m，层底埋深10.50-13.50m。层粉质粘土：黄褐色灰褐色，土质不均匀，夹薄层粉土，含锈斑，稍有光泽，韧性中等，干强度中等，可塑，偶见姜石，中压缩性，层厚3.208.30m，底板埋深15.7019.70m。3.3各土层设计指标岩土工程勘察报告提供的基坑支护设计参数建议值如下：层序12345岩性素填土粉土粘土粉土粘土天然容重（KNm3）18.218.818.119.119.1粘聚力层C（Kpa）13.226.913.626.7内摩擦角（度）17.25.815.45.9承载力特征值（kpa）80105901101103.4水文地质条件根据工程岩土勘察报告提供资料，场地浅层地下水主要为孔隙潜水-微承压水，其主要补给来源为大气降水和工业、民用弃水入渗回归。由于区内地形平坦，坡降小，侧向径流微弱。地下水位主要受大气降水因素的影响，地下水位动态（水位、水质、水温）变化随大气降水大小、蒸发强弱以及开采量的多少而变化。勘察期间，地下水埋深1.203.30m，年水位变幅约1.5m。3.5 基坑开挖深度本工程勘察采用假设高程，设计采用绝对高程，勘察高程20.00m相当于黄海高程的19.82m。根据设计图纸，1号楼设计0.000相当于黄海高程的21.900m，2、3号楼设计0.000相当于黄海高程的22.20m,4、5号楼0.000相当于黄海高程的22.50m，各楼筏板底标高除4号楼为-7.53外，其余四栋楼的筏板底标高均为-7.93m。根据勘察报告，自然地坪标高相差不大，设计时按20.4m考虑。由于地基采用CFG复合地基，褥垫层厚度按200mm考虑，垫层及防水层按170mm考虑，则由以上条件算出各楼的基坑开挖深度分别为1号楼为6.62m，2号楼为6.32m，3号楼为6.32m，4号楼为5.62m，5号楼为6.02m。设计时15号楼基坑开挖深度分别按以下考虑：6.7m、6.4m、6.4m、5.7m和6.1m。4基坑支护方案现场土方开挖前进行基坑降水施工，使地下水位在基坑开挖以下0.5-1.0m(降水方案见后)。由于场地南、西及北侧影响范围内周边无建筑物可采取开放式降水，东侧距棉麻公司办公区较近，做双排水泥土搅拌桩止水帷幕。设计参数详见图纸。根据本工程现场条件、地层特点和周边环境情况以及我公司在衡水地区基坑支护的施工经验,综合确定采用自然放坡进行基坑开挖。由于基坑影响范围内无建筑物及管线，场地开阔，具备放坡条件，采用自然放坡既经济又安全。具体放坡方案如下：按1:0.7放坡。放坡设计方案采用理正深基坑6.0版进行了整体稳定性验算，边坡荷载按均布15kPa考虑。经计算边坡的整体稳定性安全系数大于1.4，满足规范要求。5基坑变形观测由于基础桩施工影响和基坑降水及开挖影响，周边原有水文地质条件和地基土应力平衡情况发生变化,必然会引起地面沉降。在做好支护及有效地控制水位降深的同时，还必须对基坑边坡和周边建筑物、道路、基础构筑设施进行沉降观测,为降水和支护施工提供信息指导。基坑变形警戒值标准：根据衡水地区的工程经验，本工程采用以下警戒值标准。支护结构水平位移，累计水平位移达25.0mm(开挖深度0.5%),或连续3日水平位移速率超过2mm/d；周边建筑物沉降，累计沉降达建筑物宽度的0.1%，连续3日沉降速率超过1mm/d，或肉眼发现建筑物裂缝急剧扩展；周边管线沉降边形，累计沉降达30mm，连续3日沉降速率超过1mm/d，或施工中发现管道泄漏现象；邻近地面沉降，累计水平位移达25.0mm(开挖深度0.5%),或连续3日水平位移速率超过2mm/d，或肉眼发现地面裂缝急剧扩展。观测方法：在基坑周围重要构筑物上布设观测点，同时在距离基坑较远（100m）的地方建一基准点，在周围建筑物和周边道路上设置观测点，利用高标准全站仪观测沉降和位移变化。基坑开挖前，先对以上建筑物进行3天的稳定观测，得出初始数据。在开挖施工时，每天做不低于一次观测。如果变形较大则加密观测次数,一天观测频率不低于两次。测量员每天将观测结果报告到项目部，用以指导施工。如果出现瞬时沉降和累计沉降过大时，及时提供预警信号，制定处理方案，采取支护应急措施。6 施工建议及应注意的问题6.1防排水措施防排水对基坑安全非常重要，一旦有水侵入基坑周围，将改变场地地基土的力学性质及土的受力特征，基坑施工时要求截断所有通往基坑的水源,坡顶应砌挡水墙.施工中严禁坡脚处积水，以保证边坡安全。坑底设置排水沟和积水坑，若由于降雨或其它原因造成坑内集水，要及时抽水。边坡面层应采用砂浆抹面，以防雨水冲刷，造成边坡失稳。6.2施工中应注意的问题 考虑到基坑工程的特殊性，施工中要注意以下问题： 基坑支护、降水施工过程中准备双电源（或自备发电机组），预防突然停电，保证施工连续性。开挖时先开挖周边支护工作面，尤其是最下层土方开挖时，分层分段进行，必要时预留土墩，保证基坑安全。保证坡面按设计放坡率放坡，禁止超挖，特殊原因需要超挖时要经设计单位书面批准。施工中加强基坑及周边环境变形观测工作，发现异常时及时进行设计变更，以确保基坑安全施工中加强基坑坡面监测工作,发现坡面有缺陷及时修补,发现坡面渗水现象时查明水源情况,及时疏导或堵漏进行处理。7支护设计安全性验算（附后） 第二部分:基坑降水方案1 工程概况见上。2 水文地质条件见上。3 降水方案选择3.1本方案考虑的特征重点快速有效的使地下水位降至基坑底1.0m以下，水头标高降至-8.5m以下。有效的控制降水，在满足水量和基坑降水要求前提下，根据设计文件布设合理的观察井与降水井点，尽量的减少由于降水而引起的地面沉陷、裂缝等，从而减少对周边建筑群、道路、管线等影响；充分考虑该地段水文地质条件并计算基坑降水量，必须保证基坑开挖和基础施工不受影响。3.2降水设计依据1.岩土工程勘察报告2.建筑与市政降水工程技术规范JGJ/T11198 3. 工程基础平面图等资料3.3本场地水文地质条件分析根据勘察，本场地地下水位埋深为1.503.30m,设计时按2.8m考虑。基坑范围内的地下水补给来源主要有二：A、周围土层的水平向补给；B、大气降水。因基坑周边无建筑物，根据衡水地区经验，可采用开放式降水。3.4降水方案基坑开挖与支护工程的成败关键在于降水，而降水方案选择合适与否，是降水成败的关键。基坑降水方法甚多，常用的方法有轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点等。降水方案的选择应根据土层性质、渗透系数 、降水深度和工程特点，对各种方法进行综合对比后确定。根据本工程特点，综合分析采用开放式坑内降水方案。在衡水及相关地区目前深基坑施工中，对轻型井点、管井井点的应用比较广泛，而且有比较成熟的经验。轻型井点设备简单，安装快捷，是目前降水施工中最常用的方法，但降水影响半径小，速度慢，且降深有效范围在6m以内。由于本场地含水层埋藏浅、微承压、水量丰富、基坑规模较大，从技术、经济与有利基础施工等角度综合考虑，本次采用大口径管井配合轻型井点降水方法较为合适。本建筑物基础埋深范围内的土质为粉土，属弱透水性土。降水前应先在基坑外设置11眼水位观测井，设计井深12m，并测量初始水位，再施工基坑内34眼降水井，降水井深度15.0m，纵向井距17.0m，横向间距15.0m，基坑中部降水井可适当加深。井内径均为320mm的水泥管井，全井深度设置滤水花管，降水井位置和深度详见降水井平面布置图。管井布设：依据设计图确定降水井具体井位，使井位尽量避开桩、墙、梁等基础位置，采用HS-30型钻机1台套，用8天时间全部成井，并下内径320mm的水泥过滤管，回填滤料，洗井后用预制井盖封井，暂不起用，土方开挖前6天开始降水工作。3.5本降水方案优点造价低廉，降水施工简便，开放式降水系统能迅速疏干基坑内的地下水，合理调节地下水位降深值，减少因基坑开挖和降水施工对周边环境影响。3.6本降水方案施工工艺1、管井施工采用回转钻机成井，成井工艺流程如下：管井定位钻 孔井管准备井管安装配套安装填砾固井抽 水A定位：根据平面设计图测量并定出井位，井位偏差小于0.5m。B钻孔：安装好钻机，钻进一径到底，不留沉渣，钻孔要求正、圆、直、倾斜度小于1。C下管：成孔后立即下水泥过滤管，井管居中，不偏不斜。每节水泥管之间要连接严实。D填砾：砾料要求均匀干净，充填密实。E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。F抽水派专人定时测量。3.7基坑涌水量计算正确预算基坑的用水量，是选择和制定降水方案的基础，也是降水方案是否成功的关键，本场地宜采用干扰井群稳定流方法计算基坑的总涌水量。计算公式为：Q1.366k(2H-S) S /(lg(R+r)- lgr)式中: Q-基坑涌水量； K-地层综合渗透系数(取0.98)； H-含水层厚度(取8.8m)； S-水位降深值(取3.3m)； R-抽水影响半径（取18.80m）； r-平面假想半径。经计算本工程基坑涌水量为490.03m3/d。 根据资料和计算结果分析，采用8眼管井降水方案能够在较短时间内达到降水效果，保证开挖和基础施工顺利进行。考虑到本工程基础形式是静压预制桩，压桩后挤土效应对基坑支护和基坑降水的影响，基坑降水可以先于压桩进行，合理调整降水井和桩位的关系，必要时增加轻型井点，做到有利于施工和安全。第三部分：基坑支护计算书- 支护方案 -天然放坡支护- 基本信息 -规范与规程建筑基坑支护技术规程 JGJ 120-99基坑等级二级基坑侧壁重要性系数01.00基坑深度H(m)6.700放坡级数 1超载个数 0- 放坡信息 -坡号台宽(m)坡高(m)坡度系数10.0006.7001.000- 土层信息 -土层数 5坑内加固土 否内侧降水最终深度(m)7.700外侧水位深度(m)7.700- 土层参数 -层号土类名称层厚重度浮重度粘聚力内摩擦角粘聚力内摩擦角 (m)(kN/m3)(kN/m3)(kPa)(度)水下(kPa)水下(度)1素填土1.0718.2-5.0010.00-2粉土0.8718.8-13.2017.20-3粘性土1.7018.1-26.905.80-4粉土1.801