石南镇污水处理厂泵房基坑支护设计说明

基坑工程设计文件 项目名称：石南镇污水处理厂泵房项目设计阶段：施工图设计制 图 人：项目负责：审 核 人：总 经 理：武汉华太岩土工程有限公司 二O一八年九月 石南镇污水处理厂泵房项目基坑支护 设计计算书 武汉华太岩土工程有限公司 二O一八年九月目录1. 工程概况12. 场地岩土工程条件12.1 地形地貌12.2 基坑周边环境条件12.3 工程地质条件22.4 水文地质条件32.5 基坑周边地层展开图及各土层设计参数选取33. 设计思路及支护方案比选43.1设计依据43.2设计原则53.3基坑工程特点53.4支护设计目标53.5 支护方案比选63.6地下水控制方案74. 基坑支护设计74.1 设计计算模型74.2 支护结构设计85 地下水处理设计96 基坑开挖、运输、工况要求及施工注意事项106.1 土方开挖施工要求106.2 路面硬化及排水施工要求106.3 土钉挂网喷砼和施工要求116.4钻孔灌注桩施工要求126.5 土方开挖方案126.6 施工注意事项137 环境监测147.1监测目的147.2监测质量保证措施158 应急补救措施15附件：设计计算书 设计施工图石南镇污水处理厂泵房基坑支护项目 基坑支护设计文件1. 工程概况通城县政府为改善乡镇居民的生活环境,拟在在通城县石南镇赛公村兴建石南污水处理厂项目，本项目规划总用地面积4345m2，拟建工程有粗格栅及提升泵站等多座建筑,设计均为1层，为钢筋混凝土结构和砖混结构,基础形式采用筏板基础,持力层为3-1层强风化花岗岩。本项目进行设计时,承包方已完成上层边坡开挖和挡土墙施工,已完工至坑底以上标高4.5m处，本次设计为施工方部分施工后的补强加固设计。本次基坑支护设计仅针对粗格栅及提升泵站部分，设计0.000m标高为102.0m，场地整平标高西侧及北侧取99.6m，东侧，南侧取100.4m。基坑支护周长约48m，基坑开挖面积约135m2，开挖深度为9.8m-10.4m。 本项目主体结构设计由北京桑德环境工程有限公司负责，工程地质勘察工作由咸宁市地质工程勘察院完成，受业主邀请，我公司承担本项目的基坑设计任务。根据湖北省深基坑工程技术规程（DB42/159-2012），本基坑重要性等级可定为二级。2. 场地岩土工程条件2.1 地形地貌该建筑场地位于通城县石南镇赛公村铁柱港南侧，属河流冲积地貌，场地已整平。场地征用后经大面积填土，填土高度50cm到200cm不等，场地内粗格栅及提升泵站所在区域地面标高提升至99.6m-100.4m。2.2 基坑周边环境条件本次设计仅针对粗格栅及提升泵站部分，地下室开挖底边线考虑预留工作面0.8m。拟建场地为河流冲击平原，后经大面积填土整平,场地较平整。1、基坑北侧，基础外边线距红线最近处3.9m，红线外12m范围内为简易施工进场道路, 后期为规划道路，12m外为铁港柱河，可以考虑暂时性出红线放坡，待主体结构完工后，即进行回填，并恢复原貌。2、基坑东侧基础外边线距本项目A472值班室最近处12m，12米范围内暂为空地，后期为规划道路，支护条件较为宽松。3、基坑南侧距离8.1m位置为本项目初沉池场地，已建成单层厂房，空间较为紧张。4、西侧基础外边线距离红线4.9m，红线外暂为空地，可以考虑暂时性的出红线放坡，待后期主体结构完工后回填，并恢复原貌。整体而言，基坑各侧均距离红线有一定距离，开挖条件较为宽松。基坑周边环境图参见后附图02。2.3 工程地质条件根据钻孔揭露的地层及场地综合地质情况分析：拟建场地自上而下可分为素填土（Qml），第四系全新统冲积层（Q4al）：粉砂及燕山早期花岗岩通城岩体三个地层单元四个层位。各层分布情况见表3，各土层空间分布特征详见工程地质剖面图1-112-12和典型钻孔柱状图。表1 地基土层埋藏分布及岩性特征统计表层号及土名成因层厚（m）层顶标高（m）岩 性 描 述分布特征素填土Qml0.51.199.3199.97褐黄，松散，湿。由人工近期搬运的砂土及碎石堆填而成，欠压实，干钻进尺快。全场分布粉砂Q4al1.44.298.4699.35灰色，松散。粉细砂含量约80%左右，余为砾石及少量粘粒和少量有机质，局部夹薄层粉质粘土。大部分布强风化花岗岩r50.85.094.2697.48麻黄色，原岩结构已大部分被风化破坏，裂隙极发育，呈散粒结构，干钻难进，岩芯多呈砾砂状，局部见少量碎块状，泥浆钻进岩芯采取率低，进尺不稳。根据岩土工程勘察规范GB500212001(2009年版)表A.0.2判定岩体完整程度为“极破碎”，表3.2.2-3判定岩体基本质量等级为“”类。全场分布-2中风化花岗岩r5揭露厚度14.8未揭穿该层90.2195.95灰色，粗粒结构，块状构造，裂隙较发育，岩石破碎，芯呈块状夹少量柱状，平均采取率63%，平均RQD=35。根据岩土工程勘察规范GB500212001（2009年版）表3.2.2.1表3.2.2-3，判定岩石坚硬程度为“较硬岩”类，岩体完整程度为“破碎”类，岩体基本质量等级为“”类，全场分布各土层的空间分布情况详见“基坑周边地层展开图”。2.4 水文地质条件据钻孔水文地质观测及区域水文地质资料反映，本场地地下水类型主要为潜水。该类型水赋主要存于风化花岗岩裂隙中，补给来源主要为大气降水及铁柱港河水水平渗透补给，水位水量受季节、降雨量影响大，勘察期间测得地下水位埋深在4.30米至5.20米之间，地下水位标高在94.72米至95.24米之间,地下水位变化幅度受铁柱港河水影响，一般在94.0096.0m之间。2.5 基坑周边地层展开图及各土层设计参数选取根据该场地岩土工程勘察报告，结合本场地附近基坑支护经验，并参照湖北省地方标准基坑工程技术规程DB42/159-2012附录二的参考数据，该场地各土层基坑支护设计参数按下页表2选取： 基坑支护设计参数建议值表 地层编号岩土名称天然重度(kN/m3)抗剪强度承载力特征值压缩模量渗透系数Ck(kPa)k(度)fak（kPa）Es（1-2）（MPa）k(cm/s)素填土-108-2.5010-3粉砂2052010072.6010-4-1强风化花岗岩215523550E0=475.7010-5-2中风化花岗岩2685303500-注：表中C、取值是根据基坑工程技术规范（DB42/T159-2012）及地方经验进行综合取值。根据该基坑周边环境情况、场地地质条件结合基坑开挖深度，依据湖北省地方标准基坑工程技术规程DB42/159-2012的有关规定，本基坑重要性等级可定为二级。3. 设计思路及支护方案比选3.1设计依据1、通城县石南污水处理厂岩土工程勘察报告中间意见（咸宁市地质工程勘察院）;2、与本基坑有关的设计图纸；3、湖北省深基坑工程技术规程（DB42/159-2012）；4、建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012）；5、建筑边坡工程技术规范（GB50330-2013）；6、建筑地基处理技术规范（JGJ 79-2012）；7、建筑基坑工程监测技术规范(GB50497-2009)；8、天汉基坑设计系列软件(V2015.01)；9、现场踏勘；3.2设计原则1、保证施工安全可靠：保证附近现有建（构）筑物、地下管线、坑内主体建筑物、基坑支护体系的安全。2、经济合理：在保证安全施工前提下，力求经济合理、节省支护工程造价。3、保证施工工期：在安全经济前提下，尽量缩短支护工程施工工期。3.3基坑工程特点1、本基坑开挖深度为9.8m-10.4m，开挖深度较深。2、基坑场地场地空旷，交通较便利。3、基坑开挖条件宽松。4、拟建场地无动力地质作用的破坏影响，环境工程地质条件简单，场地各地层土质均匀，地基稳定，地下水对工程建设影响较小，拟建场地可视为较稳定的建筑场地。3.4支护设计目标1. 保证基坑开挖后坑壁不出现流土、流砂现象，保证基坑开挖后基坑边坡的稳定, 保证基坑开挖不对周边环境造成大的影响,并确保周边环境的安全。2.保证基坑开挖后基坑内基础及地下室顺利安全施工，确保基坑内周边工程桩不被推挤。3.保证基坑开挖过程中施工作业面干燥。4.在满足安全可靠的前提下，尽量优化支护设计方案，努力做到工艺简便可行、经济合理。3.5 支护方案比选3.5.1可供选择的支护方案 大比例放坡喷面支护对于开挖深度在5.0m之内，而基坑周边环境较好的基坑，采用大比例放坡喷面支护具有经济节省、施工简便的优点，同时安全度有保证。 台阶式减载放坡喷面支护对于开挖深度在6.0m左右，而基坑边环境又不是很差的基坑，采用台阶式减载放坡不失为一种好办法。采用台阶式减载放坡喷面支护既能继承大比例放坡支护经济节省、施工简便的优点，同时台阶式减载能很大程度上减少边坡面上的荷载、增加边坡的安全度。桩顶放坡+排桩支护排桩支护具有经济较节省、施工较简便的优点，适用于不同深度的基坑，湖北省普遍使用，地区经验丰富，基坑北侧、东侧北段及南侧开挖条件较为紧张，通过合理的计算及布置，本方案适用于基坑局部开挖条件较为紧张的工段通过比较不难发现，上述支护方案各有优缺点。从技术上讲除部分方案本工程不宜采用外，可以采用的支护方案不止一种。但只有同时综合考虑安全、造价、工期等多方面因素，才能使支护方案最终做到既经济又合理。3.5.2 支护方案比选的原则首先根据地层、开挖深度、周边环境的不同详细对基坑支护分段，然后对每一段按由简单到复杂、由低价到高价的先后顺序进行试算、比较，同时兼顾工期及其它工程条件，最后选择最佳的方案。3.5.3 支护方案选择的总体思路本基坑开挖面积较小，平面规则，开挖深度较深，基坑各侧开挖条件较为紧张，且地层条件较差，本支护设计方案针对各部位因地制宜的采用相应支护结构。综合考虑本基坑工程的各项条件，经过充分的比较、论证、试算后，确定本基坑工程支护方案的总体思路如下：钢管桩+桩顶减载放坡+挡土墙+内支撑+土钉挂网喷面（局部工段采用钢筋锚杆加固坡体）的联合支护手段，确保支护体系的安全可靠。3.6地下水控制方案根据场地水文地质条件，本场地地下水类型主要为潜水。对于潜水，采取集水明排的措施处理。采用坡顶硬化、坡面设置泄水孔，坡顶坡底设置排水沟、集水坑集中抽排的方式，不影响基坑开挖施工工作。并在在基坑东南侧采用2m2m的超前集水坑，超挖0.6m，集水抽排出基坑进行处理。如果在雨季施工，可以采用单轴搅拌桩进行隔水处理。4. 基坑支护设计4.1 设计计算模型4.1.1 基坑设计开挖范围本方案是在业主提供的基坑开挖相关资料的基础上设计的。基坑开挖范围参考基础外边线确定的，基坑支护设计的基坑范围按照业主要求基础外边线外延800mm。4.1.2 基坑设计开挖深度开挖深度取9.8m-10.4m考虑。4.1.3 坡顶超载基坑周边条件开阔施工段15 kPa，道路荷载取25kPa，周边建筑物按每层取15 kPa； 4.1.4 土压力分布模式桩支护段按朗肯土压力理论，水土压力合算，被动土压力折减系数取1.0。4.1.5 计算和辅助设计软件采用专家组推荐的“天汉”软件。4.2 支护结构设计根据本基坑工程特点和工程经验：基坑支护总体方案是：钢管桩+桩顶减载放坡+挡土墙+内支撑+单轴搅拌桩止水帷幕+土钉挂网喷面（局部工段采用钢筋锚杆加固坡体）的联合支护手段，确保支护体系的完善。4.2.1 减载放坡利用周边尚具足够的放坡环境条件，对基坑采用放坡卸载，以减少主动区土压力，坡面采用挂网喷面保护。4.2.2坡面防护设计基坑上部放坡卸载部位采用土钉挂网喷面支护。土钉为16螺纹钢，长度为1.0m，横纵向间距为1500mm1500mm，在坡面上呈梅花形布置，每级坡面设置土钉不少于2排。放坡卸载部位挂网喷面采用钢板网，钢板网规格为50100，上下段钢板网搭接长度应大于300mm；砼设计强度为C20，厚度61cm，配比为水泥：砂：石子1：2：1.5，水灰比为1：1，采用标号为PSA32.5的水泥、粒径不大于2.5mm的中细砂和粒径小于5mm的瓜米石。4.2.3钢管桩设计采用325*61000悬臂钢管桩，桩长为6.0m，冠梁截面尺寸525500，桩间挂钢板网喷射砼。桩位偏差不应大于100mm，桩身垂直度偏差不应大于1%，宜采用隔桩跳打，桩芯填充C20混凝土，其他要求详见建筑桩基技术规范(JGJ94-2008)及相关规范、规范、规定。4.2.4 内支撑设计1、钢筋混凝土内支撑的中心标高（绝对标高）为AB、DE、EF、FA 段94.850m, BC、CD段94.250m。2、本工程支撑采用混凝土强度等级为C30。3、支撑的截面尺寸及平面布置详见附图6。4、冠梁、支撑的保护层厚度为30mm。5 地下水处理设计1.坡顶硬化为防止地表水从坡顶渗入边坡，坡顶以外3.0内用水泥砂浆硬化，硬化面设计成倒坡，反向坡率3%5%，以便于地表水流入排水沟。2坡面泄水孔为对上层滞水进行有效疏导，沿坡面设置多个泄水孔。一般要求1.5m左右即安装一个，根据出水量情况应进行适当加密。3排水沟基坑坡顶沿硬化带中间向上布设排水沟，坡顶排水沟内净空规格为200mm300mm，沟壁、沟底采用C20现浇砼，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，主要为疏排坑内积水、保护基底土层。排水沟为200mm300mm。坑底排水沟以满足主体施工单位基坑排水需要为准，建议坑底排水沟由主体施工单位施工，深度不宜大于300mm。坡底设计集水井，规格为600 mm600mm,集水井间隔10m，详细施工方式参照支护大样图。4超前集水坑坑底东南侧设置2000mm2000mm的超前集水坑，超挖0.6m,集水明排，采用大功率抽水机抽排出基坑后再进行底部施工。6 基坑开挖、运输、工况要求及施工注意事项6.1 土方开挖施工要求1、为确保支护体系施工质量，加快施工进度，要求土层开挖与坡面喷锚施工相互配合。2、土方开挖应规范化，严格执行分层、均衡、对称的原则要求，防止形成过陡的临时边坡。3、土方开挖宜采用机械开挖的方式，另为了避免机械开挖对原土的扰动，基坑开挖至距坑底300mm时宜改为人工清理坑底，严禁超挖。开挖过程中严禁碰撞支护体系。4、严格按设计的要求进行土方开挖，土方随挖随运，不得随意堆置在基坑周边。5、在坡顶或坡底设置排水沟，做好坡面、坡底的排水防水工作。6、开挖后期，基坑边坡顶面禁止堆载。开挖到坡底后应尽快开展基础施工，以减少基坑暴露时间。7、开挖过程中应做临时施工有组织排水，并及时抽排基坑积水。6.2 路面硬化及排水施工要求基坑开挖后应立即在放坡及坡顶作表面硬化处理，并在外侧施工排水沟，顶面硬化层宜做成反坡，排水沟应不漏水，排水沟做成后可方便坑内向外排水。6.3 土钉挂网喷砼和施工要求喷面支护施工顺序：基坑边坡开挖人工修坡打入土钉挂网喷射混凝土第二层土方开挖循环，直到坑底。1、边坡支护施工时，必须按设计开挖坡率、设计开挖深度分层开挖，开挖一层，施工一层，不得超挖。2、每层土方开挖到位后，应使用人工在4.0小时内将机械开挖成的边坡面修整，初喷一层，初喷层厚约30mm，接着打入土钉，挂钢板网，喷射第二面层。二次喷射前应清除初喷面层上的浮浆和松散碎屑，并喷水使之湿润，以保证二次喷射面层与初喷面层可靠、牢固结合。以上全部工作须在每层土方开挖到位后12小时左右完成。3、本支护设计中的打入式土钉为116螺纹钢，规格为：长1.0m15001500。基坑顶部用钢板网反包2m并设置一排竖向土钉固定，喷护要求与坡面相同，喷射砼面层必须覆盖住土钉头。4、本支护设计所用喷射砼为C20细石砼，砼面层厚6010mm。喷射砼水灰比为0.400.45，砂率45%50%，水泥与砂石重量比为1：41：4.5。喷射砼内掺速凝剂，喷射砼所用水泥为P.O32.5水泥，喷射砼内粗骨料最大粒径不宜超过15mm。5、喷射作业时应分段分片进行，同一段内应自下而上进行喷射，射流应垂直喷面，射距在1.0m左右，喷成后的面层要求在喷过的砼终凝两小时后喷水养护，夏季洒水养护3-7天，防止出现裂缝。下层与上层喷锚网墙的加强筋应用焊接可靠联接。6、喷砼施工时，若遇地下水较大，应加大速凝剂用量及提高水泥用量。喷锚面层上每隔一定距离设置泄水孔；地下水较大时，泄水孔内应设置反滤层。上级坡坡面泄水孔的渗水量可能较大，其可以通过上级坡脚的汇水沟集中后用潜水泵外排。6.4钢管桩施工要求1)成孔中采取措施保证不缩孔、不塌孔。清底后孔底沉渣厚度不大于200mm，方可下放钢管桩，每根桩砼浇灌应一次完成，桩顶超灌砼0.60.8m。2)支护桩应嵌入锁口梁50mm。4)支护桩施工完毕后，应采用小应变测试方法检测支护桩施工质量，以查明支护桩体的完整性及其强度，当有缩径、短桩等现象出现时将加密检测，并在有质量缺陷桩侧及时补桩。5)未尽事宜，严格按建筑桩基技术规范JGJ2008执行。6.5 土方开挖方案1、桩顶减载放坡必须分层分段开挖，分段开挖长度一般每段不得超过10米。每三米一层，分层挖土，土方开挖后，总包方应对基坑周围进行安全围护；2、开挖出作业面后，应立即进行喷锚网支护作业，坑壁暴露时间不得超过12小时。土方开挖至设计深度，土建施工单位须立即施工地下室垫层；3、土方开挖后必须外运出去，不得堆在坡顶，土方开挖和外运过程中应做好道路及测点的保护措施，基坑边严禁大量堆载，地面超载应控制在25kPa以内，并严格控制不均匀堆载。车道进出口通道应铺设路基箱扩散压力，或局部加固地基；4、土方开挖时应配合地下室结构图施工，本图标高与结施图不符时以结施图为准，并及时通知业主和支护设计人员；5、在开挖下一层土方前应观测水位是否降到开挖面以下；6、施工前，土方施工单位应制订详细的挖土方案，合理布置挖土路线，分段、分层、分块开挖，每段间宜间隔跳挖，挖土时采用对称的方式进行，严禁超挖，开挖过程中发现支护结构接缝处渗水应及时采取封堵措施；7、当土方开挖时，地层与勘察报告不符合，应及时通知设计单位会同甲方、监理对设计进行验证和修改。6.6 施工注意事项1、基坑施工原则基坑开挖施工应遵循“信息法”施工原则，勤监测，勤巡视，及时反馈信息，并根据信息指导施工。基坑开挖之前，应将各边坡顶浮土、泥浆等清理掉。基坑周边场地平整至设计标高。2、坑边堆载要求基坑周边坡顶2.0m内不得堆载，25m范围以外堆载不得超过10kPa,5m以外堆载不得超过15kPa。3、土方开挖要求1）要保证基坑顺利开挖成功，除了高质量的支护设计外，还需要土方开挖施工组织严密。土方开挖队伍一定要与基坑支护队伍严密配合，协调施工；同时还应根据环境监测所反馈的信息及时调整挖土顺序、挖土速度。2）土方开挖施工时应分层开挖，基坑周边5m范围外每层开挖深度不超边2m。土方开挖施工队伍不听指挥、不遵守设计所要求的分层开挖深度、开挖顺序，随意超挖蛮干往往也是造成基坑事故的重要原因。3）基坑开挖过程中，土方应随挖随运，不得随意堆置于基坑周边；施工设备不得对支护结构产生碰撞。7 环境监测基坑支护的目的是为了基坑开挖、地下室施工和周围环境的安全。基坑开挖过程就是对支护结构的检验。地下工程是一项很复杂的工程，基坑开挖过程中，将会引起周围土体应力状态的改变，必将导致支护结构产生位移和变形。这些变形主要包括基坑内土体隆起，支护结构和其后土体的侧向位移和竖向沉降，当这些位移超出一定范围或限制，支护结构就会破坏，同时，周围的建筑物、构筑物会受到影响。施工过程中，需对支护结构的侧向位移、周围建筑物的沉降、路面沉降等进行动态监测，由专职人员负责，按照一定的频率，观测记录、分析，与设定的安全值对比，及时反馈有关信息，指导施工活动。7.1监测目的通过监测，了解支护结构受力和变形状态，并对其安全稳定性进行评价。（1） 通过监测，了解工程施工对周围建筑物和地下管线的影响程度，确保它们处于安全的工作状态。（2） 将监测数据与预测值相比较，判断前一步施工工艺和施工参数是否符合预期要求，以确定和调整下步施工。（3） 将现场量测数据及分析结果及时反馈，以优化设计，达到工程优质、安全、经济合理、施工快捷的目的。（4） 保证基坑支护结构和基坑周边环境的安全，以利工程顺利进行。鉴于该建筑场地地质条件和环境条件，为确保该项目地下工程安全、顺利地完成，在基坑开挖及地下室施工过程中，必须采用信息法施工并加强施工过程中的信息管理，即运用多手段的联合监测，做到定时监测，及时反馈。7.2监测质量保证措施针对本工程特点建立专业监测组织机构，成立监控量测及信息反馈组，成员由多年从事相关工程施工及监测经验的技术人员组成，具有丰富施工经验和较高结构分析、计算能力的工程师担任组长。监测小组根据监测项目分为地面和地下两个监测小组，各设一名专项负责人，在组长的领导下负责地面和地下的日常监测工作及资料整理工作。为保证量测资料的真实可靠及连续性，制定如下措施：监测组应与监理工程师密切配合工作，每次观测完毕后及时向建设方和监理方口头通报观测成果，并及时提交真实可靠的观测成果报告；成立专门监测组承