天津市于家堡金融区起步区一期工程深基坑支护设计总说明

于家堡金融区起步区一期工程深基坑支护设计总说明1、工程概况11工程项目背景天津城市总体规划确定天津市中心城区与滨海新区核心区共同构成天津城市的双核心，在区域服务职能方面分工协作，各有侧重。滨海新区中心商务商业区，主要承担为国际航运物流和现代制造业服务的国际贸易、金融、会展、信息、中介、科研、研发转化等城市服务职能。中心商务商业区是滨海新区的重点功能区之一，位于海河下游南北两岸，规划面积2346平方公里，包括响螺湾商务区、于家堡金融区、解放路商业区、大沽生态新区和蓝鲸岛国际社区，是滨海新区发展现代服务业的聚集区和金融改革创新试验平台。其中于家堡金融区位于海河北岸，北至新港路，东、西、南三面环水，有着良好的滨水景观优势。于家堡金融区将积极推进金融综合配套改革，做好先行先试，创新金融产品，设立非上市公众公司股权交易市场，探索产业基金、创业投资基金等产品上柜交易，成为全国统一、依法治理、有效监管、规范运作的多层次资本市场和场外交易中心；大力吸引和发展各类金融机构，鼓励国际金融机构、跨国公司和国内主要金融机构在此设立票据结算中心、信息服务中心、人才培训中心及地区总部，成为国内外银行、证券、基金、信托和保险等总部聚集中心。12工程范围及规模于家堡金融服务区占地346平方公里，位于海河北岸，北至新港路，东、西、南三面环水。根据建设规划，选取金融区内11平方公里土地作为起步区，将建成集传统金融、现代金融及一些商业配套设施于一体的现代建筑，对于家堡金融区的发展将起到承上启下的作用。而作为最先建设的一期工程，涵盖Y11820,2628六个地块。一期基坑平面尺寸约为400X250M，占地约10万，普遍开挖深度1314M，塔楼局部开挖深度15M。其中包括南北向与东西向两条地铁线路，南北向地铁基坑开挖深度为1605M，东西向地铁开挖深度为231M。13工程场地现状工程场地现状以拆迁后平整场地为主，地势较平坦，开阔。场区西侧为二期三地块，根据建设需求，可能与本工程同期实施。场区东侧距建筑红线19M处，修有一条临时路。场区北侧修有一条9M宽临时路，但由于Y128地块地下室向北侧拓展，使得北侧临时路半数需破除。场区南侧现场均为拆迁平整场地。2、工程场地水文地质概况21场地自然气候条件塘沽区位于天津市东部，是天津滨海新区的中心区，地理坐标为北纬38443913，东经1173011746。地势低洼平坦，是天津市平均海拔最低的地方。属于暖温带季风型大陆气候，四季变化明显。年平均气温126，其中7月份平均气温最高，为265；1月份平均气温最低，为33摄氏度。年极端最高气温为409，出现在1999年7月24日；年极端最低气温为154，出现在1986年1月4日。年0的积温为44275117度日，月平均气温日较差为51109。年平均降水量为566毫米，四季降水分布很不均匀夏季降水量最多，最集中的7，8月份平均降雨量为390MM，占全年降水量的69；冬季降水量最少，只占全年降水量的2。年降水量01MM的日数为634天。年日照时数为27319小时。平均初霜日是11月10日，终霜日是3月18日，无霜期236天。年平均风速33米/秒，极大风速为33米/秒。22场地地质条件1场地地层概况根据本次勘察资料，该场地埋深11000M深度范围内，地基土按成因年代可分为以下11层，现自上而下分述之1、人工填土层（QML）全场地均有分布，厚度一般为150400M，主要由杂填土、素填土组成，人工填土填垫年限大于十年。2、全新统上组陆相冲积层（Q43AL）一般位于埋深约300M以上，零星分布，揭示厚度一般为050100M，主要由粘土、粘性大粉质粘土组成。呈黄褐色，软塑可塑状态，无层理，含铁质，属高压缩性土。3、全新统中组海相沉积层（Q42M）一般位于埋深约2000M以上，揭示厚度16001800M，该层从上而下可分为3个亚层。第一亚层，粉质粘土为主一般位于埋深约3001000M段，呈褐灰灰色，软塑状态，有层理，含贝壳，砂粘互层，砂性总体较大，属中压缩性土。本亚层局部夹粉土、淤泥质粉质粘土透镜体。第二亚层，粘土一般位于埋深约10001600M段，呈灰色，软塑流塑状态，有层理，含贝壳，属高压缩性土。本亚层土局部夹淤泥质粘土、粉质粘土透镜体。第三亚层，粉质粘土一般位于埋深约16002000M段，呈灰色，软塑状态，有层理，含贝壳，属中压缩性土。局部夹粘土透镜体。4、全新统下组沼泽相沉积层（Q41H）一般位于埋深约20002150M段，主要由粉质粘土组成，呈黑灰浅灰色，可塑状态，无层理，含有机质、腐植物，属中压缩性土。局部夹粘土透镜体。5、全新统下组陆相冲积层（Q41AL）一般位于埋深约21502550M段，主要由粉质粘土组成，呈灰黄色，可塑状态，无层理，含铁质，属中压缩性土。6、上更新统第五组陆相冲积层（Q3EAL）一般位于埋深约25503200M段，主要由粉砂、粉土组成，呈灰黄黄灰色，密实状态，无层理，含铁质，属中偏低压缩性土。局部夹薄层粉质粘土透镜体。7、上更新统第四组滨海潮汐带沉积层（Q3DMC）一般位于埋深约32004900M段，主要由粉细砂组成，呈灰色黄灰色，密实状态，无层理，少量铁质、礓石，属低压缩性土。本层土局部底部分布有厚度约300500M粉质粘土透镜体，呈灰色，可塑状态，无层理，属中压缩性土。8、上更新统第三组陆相冲积层（Q3CAL）一般位于埋深约49005700M段，该层从上而下可分为2个亚层。第一亚层，粉质粘土为主一般位于埋深约49005100M段，呈灰黄色，可塑状态，无层理，含铁质，属中压缩性土。该亚层土在全场地内分布不连续，局部缺失。第二亚层，粉土、粉砂为主一般位于埋深约51005700M段，呈灰黄色，密实状态，无层理，含铁质，属低压缩性土。该亚层土在全场地内分布不稳定，局部顶底板有所起伏。9、上更新统第二组海相沉积层（Q3BM）一般位于埋深约57009000M段，该层从上而下可分为3个亚层。第一亚层，粉质粘土为主一般位于埋深约57007600M段，呈灰色黄灰色，可塑状态，无层理，含铁质，属中压缩性土。该亚层土在全场地内土质砂粘性有所变化，局部夹粉土。第二亚层，粉土、粉砂为主一般位于埋深约7600M8500M段，呈灰色黄灰色，密实状态，无层理，含铁质，属低压缩性土。第三亚层，粉质粘土为主一般位于埋深约85009000M段，呈灰色黄灰色，可塑硬塑状态，无层理，含少量铁质、礓石，属中压缩性土。10、上更新统第一组陆相冲积层（Q3AAL）一般位于埋深约900010200M段，主要由粉质粘土组成，呈灰黄色，可塑硬塑状态，无层理，含铁质、礓石，属中压缩性土，局部为粉土、粘土。11、中更新统海相沉积层Q23MC一般位于10200M以下，本次勘察最大孔深11000M未穿透该层，在揭示深度范围内主要有细砂组成，呈黄灰色灰色，密实状态，无层理，含铁质。23场地水文条件天津地区地下水受基底构造、地层岩性和地形、地貌、气象以及海进、海退等综合因素影响，水文地质条件复杂。一般将埋藏较浅、由潜水及与潜水有水力联系的微承压水组成的地下水称为浅层地下水。天津地区在自然条件下总的地下水补、径、排水特点是在水平方向上，浅层水和深层水由北向南形成径流，在垂直方向上，下伏含水岩组接受上覆含水岩组的渗透补给。补给地下水接受大气降水入渗和地表水入渗补给，地下水具有明显的丰、枯水期变化，丰水期水位上升，枯水期水位下降。径流由于含水介质颗粒较细，水力坡度小，地下水径流十分缓慢。排泄排泄方式主要有蒸发、向深层承压水渗透和人工开采。场地内地下水位总体上随季节变化而波动，丰水期水位抬升，枯水季节水位下降，多年波动幅值为1020。24含水岩组的划分根据地基土的岩性分层、室内渗透试验结果，场地浅层地下水主要可划分为以下2个含水岩组一、潜水含水岩组潜水含水层主要指全新统海相沉积层Q42M粉质粘土夹粉土（2）。潜水相对隔水层上部陆相层Q43AL粉质粘土（）、全新统海相沉积层Q42M淤泥质粘土（1）、粘土及淤泥质粘土（3）、粉质粘土（4）、全新统下组沼泽相沉积层（Q41H）粉质粘土（）及全新统下组陆相冲积层（Q41AL）粉质粘土（），厚度14002000M左右。二、第一微承压含水岩组第一微承压含水层第四系上更新统第五组陆相冲积层Q3EAL粉土（）及第四系上更新统第四组海相沉积层Q3DMC粉质粘土（1）、粉砂（2）。含水层厚度18002200M左右。第一微承压相对隔水层第四系上更新统第四组海相沉积层Q3DMC粉质粘土3及第四系上更新统第三组陆相冲积层Q3CAL粉质粘土（1），隔水层厚度400600M。25浅层地基土渗透性室内试验各土层渗透系数K值统计表地层名称顶板标高（米）层厚米渗透系数KCM/S渗透系数KCM/S渗透性2粉质粘土092101052540，停浆面应高出有效桩顶300500MM。（如下图所示）18地连墙施工需满足天津市标准钢筋混凝土地下连续墙施工技术规程（DB291032004）。19地连墙施工需按天津市标准钻孔灌注桩成孔、地下连续墙成槽质量检测技术规程（DB291122004）检测成槽。68旋喷桩工程（1）钻机或旋喷机就位时机座要平稳，立轴或转盘要与孔位对正，倾角与设计误差一般不得大于0569高压旋喷桩设计说明（1）高压旋喷桩桩径800MM。桩与桩之间咬合300MM。（2）高压旋喷桩采用425级普硅水泥，水泥掺入比40，停浆面应高出有效桩顶300500MM。（3）高压旋喷桩施工需满足建筑基坑支护规程（JGJ12099）及其他相关规范标准。（4）本工程由于旋喷桩深度较大，应采用三重管双高压旋喷技术，以确保成桩质量。（5）施工前，应根据实际场地先进性试喷，确定合理的配浆及提升速率。（6）高压旋喷桩施工需按建筑基坑支护规程（JGJ12099）采用钻芯法检测墙身完整性，钻芯数量不宜少于总桩数的2，且不应少于5根；单轴抗压强度不小于15MPA，渗透系数不大于106CM/S。（7）在喷射注浆过程中，应观察冒浆的情况，以及时了解土层情况，喷射注浆的大致效果和喷射参数是否合理。（8）对冒浆应妥善处理，及时清除沉淀的泥渣。（9）喷射注浆前要检查高压设备和管路系统。设备的压力和排量必须满足设计要求，管路系统密封圈必须良好，各通道和喷嘴内不得有杂物。（10）喷射注浆作业后，由于浆液析水作用，一般均有不同程度收缩，使固结体顶部出现凹穴，所以应及时用水灰比为06的水泥浆进行补灌，并要预防其它钻孔排出的泥土或杂物进入。（11）在喷射注浆过程中，应观察冒浆的情况，以及时了解土层情况，喷射注浆的大致效果和喷射参数是否合理。（12）对冒浆应妥善处理，及时清除沉淀的泥渣。（13）开钻前根据管线图摸清管线位置及走向，遇不明管线及时上报。7、基坑监测1本工程应加强信息化施工，施工期间应根据监测资料及时控制和调整施工进度和施工方法，对施工全过程进行动态控制。2监测仪器的选型，要考虑最大可能需要的量程并根据基坑工程只在地下施工期内使用的性质选用满足安全监测要求、合适的仪器。3仪器安装埋设前要进行检验和率定，绘制监测点安装埋设详图，并按照方案和埋设要求作好埋设准备。4所有监测点安装埋设完成后，及时绘制测点位置图，并加强对现场测点保护，以防监测测点被破坏。5监测数据必须做到及时、准确和完整，发现异常现象，加强监测。监测数据未达到报警值期间，应向设计单位每周提交一次书面监测结果包括每天的监测数据及周报，监测材料上应注明对应的施工工况及工况平面分布图等施工信息，便于相关各方分析监测结果所反映的情况。6监测数据如达到或超过报警值应及时通报有关各方，以期尽快采取有效措施保证本工程进展顺利。7对原始数据要进行分析，去伪存真后方可进行计算，并绘制观测读数与时间、深度及开挖过程曲线，按施工阶段提出简报。监测工作贯穿基坑工程始终，待全部资料备齐后，应提供完整电子版监测数据、监测时程曲线图及监测报告予支护设计单位及相关各方。8测试方案须得到设计单位的认可，监测得到的数据必须及时提供给设计单位，施工总包单位根据监测数据及时调整施工进度和施工工况，以保证本基坑工程的信息化施工。9基坑监测要求应符合建筑基坑支护技术规程JGJ1209910监测单位应根据工程实际结合设计建议监测方案制定详细监测施工方案，并报设计同意。8、降水设计说明81水文地质条件811区域水文地质条件天津地下水受基底构造、地层岩性和地形、地貌、气象以及海进、海退等综合因素影响，水文地质条件复杂。按地下水类型可分为松散岩类孔隙水赋存于第四系、第三系松散堆积层中；碳酸盐类岩溶裂隙水赋存于碳酸盐岩溶裂隙中。从地下水资源评价和地下水开采条件方面将地下水划分为浅层地下水和深层承压水，一般将埋藏较浅、由潜水及与潜水有水力联系的微承压水组成的地下水称为浅层地下水，而将埋藏相对较深（一般70M以下）,与浅层地下水没有直接联系的地下水称为深层承压水。天津地区在自然条件下总的地下水补、径、排特点是在水平方向上，浅层水和深层水由北向南形成地下径流，在垂直方向上，下伏含水岩组接受上覆含水岩组的越流渗透补给。浅层地下水有下列补、径、排特点补给地下水接受大气降水入渗和地表水入渗的垂直补给和区域地下水的侧向径流补给，地下水具有明显的丰、枯水期变化，丰水期水位上升，枯水期水位下降。径流由于含水介质颗粒较细，水力坡度小，地下水径流十分缓慢。排泄排泄方式主要有蒸发、向深层承压水渗透、人工开采和区外侧向径流排泄。812场地含水层的划分及特征现根据Y119地块的勘察资料及于家堡规划勘察资料综合分析，该场地埋深5550M深度范围内，地层主要由一个潜水含水层，两个微承压含水层组成。潜水含水层位于埋深1200M以上，第一微承压含水层位于埋深25004500M段，第二微承压含水层位于埋深52005550M段。根据区域水文地质资料并结合本场地土层分布分析，本场地埋深5550M以上有2个含水岩组，2个相对隔水层，（详见水文地质剖面图）具体描述如下。（1）潜水含水岩组潜水含水层主要指全新统海相沉积层Q42M粉土及砂性大粉质粘土（力学4分层号2）。潜水主要由大气降水及海河侧向排泄补给，以蒸发及向海河侧向径流形式排泄，试验期间测得潜水水位埋深120150M，相当于标高060050M。水位随季节有所变化，一般年变幅在050100M左右。潜水相对隔水层全新统海相沉积层Q42M粘土、淤泥质粘土（力学分层号3）、粉质粘土（力学分层号4）、全新统下组沼泽相沉积层（Q41H）粉质粘土（力学分层号）及全新统下组陆相冲积层（Q41AL）粉质粘土（力学分层号），厚度1200M左右。（2）微承压含水岩组根据场地地层分布，将场地埋深25005550M段可分为2个微承压含水层和1个微承压相对隔水层。第一微承压含水层第四系上更新统第五组陆相冲积层Q3EAL粉土（力学分层号）及第四系上更新统第四组海相沉积层Q3DMC粉砂（力学分层号2）。含水层厚度2000M左右。试验期间测得该含水层水位埋深850890M，相当于标高674685M。第一微承压相对隔水层第四系上更新统第四组海相沉积层Q3DMC粉质粘土力学分层号3及第四系上更新统第三组陆相冲积层Q3CAL粉质粘土（力学分层号1），厚度500600M。第二微承压含水层第四系上更新统第三组陆相冲积层Q3CAL粉土（力学分层号2），含水层厚度350400M。813抽水试验结果以下结论摘自于家堡金融服务区起步区（Y119）抽水试验报告（1）本次试验的潜水含水段，岩性以粉土、粉质粘土为主，抽水试验期间测得潜水含水段潜水水位埋深120150M，相当于标高060050M。潜水抽水试验段平均厚度1030M，据抽水试验计算结果，经综合分析，推荐施工降水使用参数为K0232M/D，R520M。（2）本次试验的承压含水层（第一微承压含水层），岩性以粉土、粉砂为主，水位埋深850890M，相当于标高674685M之间。据抽水试验计算结果，该含水层渗透系数为414487M/D，由于受含水层岩性差异影响，经综合分析，推荐施工降水使用参数为K4720M/D，R4430M。（3）根据勘察阶段的室内渗透实验和现场试验综合分析，推荐潜水相对隔水层使用参数为水平渗透系数KH105CM/S，垂直渗透系数KV106CM/S。（4）本次试验严格执行规范，按有关操作规程实施，取得的数据资料较为准确。（5）本次试验通过第一微承压含水层抽水过程中对潜水含水段的水位变化分析发现潜水含水段和第一位微承压含水层之间有水力联系。各含水层之间的水力联系强弱与隔水层的渗透系数、厚度有直接联系。814水文地质参数综合选用根据场地勘察报告和抽水试验报告，结合国内及天津地区的经验，综合分析场地工程地质与水文地质条件，与深基坑有关各层土的工程地质与水文地质参数如下表。工程地质与水文地质参数表土层层底标高M层厚M重度KN/M3CKPA渗透系数M/D压缩模量MPA杂填泥质土3525177667001206粘性土95518818612102157淤泥质土15617967105001298粘性土183192183122041401粘性土19818197158172003539粘性土24547201181188005625粉土295520329121041321粉砂4331382033194472167282建筑基坑降水方案设计根据市建委指示，该工程降水工作应由专业降水施工队伍施工。因此，本次设计内容仅作降水单位参考，专项降水单位应根据实际进行细化设计，形成专项降水方案，报建委审查，通过后方可实施。一期基坑平面尺寸约为400X250M，占地约10万，普遍开挖深度13M，塔楼局部开挖深度14M。建筑基坑降水设计统一按开挖深度14M考虑。821地下水稳定性验算8211抗渗流稳定性验算支护结构底部土体的抗渗流或抗管涌稳定性，按下式式验算。IKCS/0式中KS抗渗流或抗管涌稳定性安全系数，KS15；IC坑底土体的临界水力坡度，根据坑底土的特性计算ICGS1/1E；GS坑底土的比重；E坑底土的天然孔隙比；I坑底上的渗流水力坡度，IHW/L；HW基坑内外土体的渗流水头M，取坑内外地下水位差，见下图；L最短渗径流线长度M，LLHMLV；LH渗径水平段总长度M；LV渗径垂直段总长度M；M渗径垂直段换算成水平段的换算系数，取M15。HWOD坑底土体渗流计算简图按砂土，安全系数K2422按粘土，安全系数K3376，满足要求8212抗承压水突涌稳定性验算基坑开挖面以下有承压水层时，应按下式验算基坑底部土抗承压水突涌的稳定性，见下图所示。WYCZTPK/0式中KT坑底抗突涌稳定性安全系数，KT105；PCZ基坑开挖面以下至承压水层顶板间复盖土的自重压力KN/M2；PWY承压水层的水头压力KN/M2。承压水层不透水层坑底抗承压水示意图PCZ235140X19018525（KN/M2）PWY23585X10015000（KN/M2）抗承压水突涌稳定性安全系数KT1235105，满足要求。822建筑基坑降水方案根据本工程情况与工程地质水文地质条件，建筑基坑降水总体方案采用三轴水泥搅拌桩帷幕完全隔水，隔水帷幕深度285M。基坑降水方案建议采用全封闭大口井内降水，建筑基坑内局部超深区域增设降压井以防承压水突涌。根据天津地区类似工程经验，降水井初步深度定为200M，井径600MM，管径400MM，井距200M。按完全外降水计算，单井控制范围涌水量为932M3/D,考虑安全系数15，采用的潜水泵不应小于60M3/H。考虑到本工程基坑规模大，工期长，布井间距由20MX20M调整为15MX20M,总井数不应小于315口，相当于每口井降水控制面积为300M2。83地铁基坑降水方案设计地铁基坑位于建筑基坑内，主要受承压水影响。南北向基坑深度与建筑基坑相差2M，除考虑大口井降水外，还应增设降压降水井，防止基坑下承压水突涌。东西向地铁基坑按深度231M控制降水设计。831地下水稳定性验算8311抗渗流稳定性验算支护结构底部土体的抗渗流或抗管涌稳定性，按下式式验算。IKCS/0式中KS抗渗流或抗管涌稳定性安全系数，KS15；IC坑底土体的临界水力坡度，根据坑底土的特性计算ICGS1/1E；GS坑底土的比重；E坑底土的天然孔隙比；I坑底上的渗流水力坡度，IHW/L；HW基坑内外土体的渗流水头M，取坑内外地下水位差，见下图；L最短渗径流线长度M，LLHMLV；LH渗径水平段总长度M；LV渗径垂直段总长度M；M渗径垂直段换算成水平段的换算系数，取M15。HWOD坑底土体渗流计算简图按砂土，安全系数K176按粘土，安全系数K278满足要求8312抗承压水突涌稳定性验算基坑开挖面以下有承压水层时，应按下式验算基坑底部土抗承压水突涌的稳定性WYCZTPK/0式中KT坑底抗突涌稳定性安全系数，KT105；PCZ基坑开挖面以下至承压水层顶板间复盖土的自重压力KN/M2；PWY承压水层的水头压力KN/M2。承压水层不透水层坑底抗承压水示意图地铁基坑深度达231M，承压水顶板埋深为235255M,抗承压水突涌稳定性不能满足要求，应进行降压降水。832地铁基坑降压降水方案地铁基坑位于建筑基坑内部，根据国内和天津地区类似工程经验，降压降水总体方案采用外部隔断、内部疏干的总体方案。8321南北向地铁降水方案设计南北向地铁基坑设计深度为16M，浅层潜水采用大口井疏干降水，深层承压水通过增设减压井降压，防止承压水突涌。8322东西向地铁降水方案设计地铁基坑外部隔断采用浅部地连墙深部高压旋喷桩相结合方案，地连墙深度为45M，旋喷桩长度为25M，桩墙咬合15M，旋喷桩桩端埋深55M。将第一微承压水隔断。基坑外部采用地连墙高压旋喷桩全包止水，切断基坑内承压水主要补给源，使得基坑内主要依靠疏干井降水，将地下水降至开挖面下1M。9、应急技术对策及预案91基坑可能存在的风险随着城市建设的发展，地下空间的开发成为解决城市规划的又一项重要内容。和上部结构施下同的是，考虑水土压力的作用，深基坑工程需要设置支护结构。但是由于本工程属于超大超基坑工程，工程实施过程中受到基坑开挖、大气降水等许多不确定因素的影响，因此基坑工程存在着一定的的风险性。对于本工程来说，基坑工程的施工过程中，可能出现的风险如下1基坑工程开挖至基底存在上覆土重不足抵抗承压水浮托力而产生突涌现象。2由于基坑开挖的不对称等现场施工的制约，基坑围护结构可能存在受力不均匀的情况，造成存在围护结构和支撑体系的局部受力和变形偏大。3基坑内降水措施达不到设计和规范的要求，造成开挖过程中开挖面较泥泞，坑内动态土坡出现局部滑坡或坡体失稳等现象。4基坑开挖过程中，隔水帷幕出现局部渗漏现象。5其它可能出现的风险。92技术对策1基坑工程实施前，根据地质勘察报告和丰体结构的规模和挖深，已经进行了详细的基坑围护设计，支护结构根据计算分析结果进行设计，设计方案成果经专家评审通过。2安全、可行的方案在实施之前还要与基坑各分项工程的实施单位进行有效的沟通。与各相关草位协商确定好各分项工程包括围护结构的施工、土方开挖、降水、监测方案，基坑工程实施阶段严格按照预定方案执行，过程中保持信息化施工，各方及时沟通和联络，准确掌握现场的各种情况，保证基坑工程的顺利实施。3现场施工造成的围护结构和支撑体系的受力不均衡是不可避免的。如现场出现局部位置的受力或变形较大的情况，可根据现场的监测报告，认真分