某基坑支护设计方案

-石灾后重建项目（外科大楼）基坑支护设计方案中南计院二○○九年九月二十八日石重建项目（外科大楼）基坑支护设计方案项目负责：方案编写：审核：审定：总工：院长：中南勘察设计院二○○九年九月二十八日目录一、工程概况二、场地地质条件三、支护方案选择四、支护设计及依据五、基坑支护方案设计六、本工程施工关键点控制与要求附件：1、基坑支护平面布置图1张2、CD段悬臂桩构造及配筋大样图1张3、AB\BC段悬臂桩构造及配筋大样图1张4、AD段喷锚支护构造图1张5、计算书1份一、工程概况受“5.12”汶川特大地震影响，县人民医院在地震中受损严重，多幢建筑形成危房，不能满足正常医疗需要，为向市民提供安全、舒适、温馨的就医场所，石棉县医院拟在原址重建石棉县人民医院外科大楼、保障综合楼工程。拟建灾后重建项目由外科大楼和保障综合楼组成，地上总建筑面积约14629.13m2，其中外科大楼11015.0m2，保障综合楼3614.08m2；地下总建筑面积约3541.13m2，其中外科大楼2778.78m2，保障综合楼762.35m2。工程由四川省大卫建筑设计有限公司设计。该拟建中外科大楼建筑层数为6层，地下1层；保障综合楼建筑层数为5层，地下1层。建筑结构类型为框架结构，基础形式为扩展基础。±0.000相当于绝对标高889.90m，基坑开挖深度为-9.00m，局部开挖深度为-7.50m。本工程基坑的开挖需要采取基坑护壁措施，以满足基础施工的需要。我单位应邀对本工程基坑护壁进行方案设计。二、场地地质条件1、地质概况根据地面工程地质调绘、勘探及原位测试结果，场地地层主要由第四系全新统人工素填土层（Q4ml）、冲积（Q4al）砂土及冲、洪积（Q4al+pl）卵石层和花岗岩（γ2）构成，现对各层及亚层的土性特征描述如下：1.1素填土层（Q4ml）：灰褐、黄褐色为主，稍湿，结构松散，成分主要为卵石及砂土，该层表面为10~15cm厚砼地坪，局部含少量建渣。该层在场区地表广泛分布，厚度：0.60～7.50m，平均2.22m。1.2砂土层（Q4al）：黄褐色、青灰色，稍湿，松散，矿物成份以细颗粒的长石、石英及片状的云母为主，局部含少量卵砾石，按颗粒级配分为细砂及粗砂二个亚层，分述如下：1）细砂：粒径大于0.075mm的颗粒质量占总质量的86.3%，该层在场区呈透镜体分布，偶见卵砾石。厚度：2.70～3.00m，平均2.78m。2）粗砂：粒径大于0.5mm的颗粒质量占总质量的54.1%，该层在场区呈透镜体分布，含少量卵砾石。厚度：1.30～1.90m，平均1.73m。1.3卵石层（Q4al+pl）：青灰、灰白等色，松散～中密结构，卵石母岩成分主要为花岗岩、闪长岩等，中风化~微风化，含量约占总质量的50%～70%，粒径一般在2～12cm之间，大者达30cm，呈亚圆形，充填物以砂土和圆砾为主。根据钻探抽芯及N120动探曲线观测，依据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）可将其划分为以下三个亚层：1）松散卵石：卵石粒径一般在2～6cm之间，大者达12cm，含量约占总质量的50%，排列混乱，大部分不接触，该层在场地内呈层状、透镜状分布，厚度：0.70～3.70m。2）稍密卵石：卵石粒径一般在2～8cm之间，大者达15cm，含量约占总质量的55～60%，排列混乱，大部分不接触，在场地内普遍分布，厚度：1.60～11.90m。3）中密卵石：卵石粒径一般在3～12cm之间，大者达30cm，含量约占总质量的60～70%，交措排列，大部分接触，在场地内普遍分布，厚度：0.70～4.60m。1.4花岗岩（γ2）：灰白色，粗颗粒直径大多在5mm以上，晶粒状结构，块状构造。中等风化，局部层顶分布10～20cm厚的强风化，该层锤击较清脆，有轻微回弹，稍震手，较难击碎。裂隙较发育，岩芯较完整，岩芯多呈10～15cm长柱状，少量短柱状，钻探进尺较快。该层厚度大，未穿透。2、地下水根据中南勘察设计院提供的《石棉县人民医院灾后重建项目（外科大楼、保障综合楼）岩土工程勘察报告》：在勘察深度范围内各孔均未见地下水位。三、支护方案的选择目前基坑支护经常采用的护壁方式有喷锚护壁、悬臂桩护壁（人工挖孔桩）和锚拉桩护壁（包括人工挖孔和机械成孔灌注桩）。喷锚护壁是采用锚杆加钢筋混凝土挡土板的柔性支护体系，其优点是造价较低、施工进度较快，与土方开挖交叉进行，不单独占用工期。拟建场地南面场地有足够的放坡条件，因此场地南面可采用喷锚护壁进行基坑支护。人工挖孔（悬臂）桩基坑边坡变形最小，既可以满足基坑变形要求，又相对比较经济，无噪音，无污染。由于在使用中的拟建建筑物西面的为5层的现门诊大楼及北面与东面为4-6层的居民楼距基坑边约2.0m左右，且拟建建筑物基坑开挖深度达9.0m。因此场地南面应采用人工挖孔（悬臂）桩进行基坑支护。为保证使用中建筑物的安全，根据本工程实际情况与我院深基坑支护经验，基坑支护采用锚喷与悬臂桩相结合的方式。四、支护设计及依据1、设计依据1）、《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)2）、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）3）、《混凝土结构设计规范》（GBJ10-89）4）、《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94)；5）、《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB50086-2001)；6）、甲方提供的《石棉县人民医院灾后重建项目（外科大楼、保障综合楼）总平面图》及基础图；7）、甲方提供的《石棉县人民医院灾后重建项目（外科大楼、保障综合楼）岩土工程勘察报告》；2、设计主要技术参数取值：基坑开挖深度按8.0m考虑，周边已有建（构）筑物位置按总图确定，根据场地地勘报告：各地基土主要参数按下表取值：指标土名()()P素填土19.0///15细砂18.5/11.0/25粗砂19.0/12.0/30松散卵石21.0/14.0/35稍密卵石22.0/26.0/40中密卵石23.0/36.0/45中风化花岗岩26.0////五、基坑支护方案设计1、悬臂桩支护根据场地工程地质条件及岩土物理力学性质，结合我院在成都市区的施工经验，人工挖孔桩护壁桩径按φ1000mm，桩中心距按2500mm，桩顶按-3.00m进行设计计算。1）悬臂桩嵌固深度hd计算:①基坑底面以下支护结构设定弯矩零点位置至基坑底面的距离hcl可按下式确定。ealk=eplk②支点力Tcl可按下式计算：Tcl=③嵌入深度设计值可按下式计算：≥0得:hd=4.60m（AB、BC段）和hd=6.60m(CD段)2）截面弯矩设计值M按下式计算M=1.25γoMo3)截面剪力设计值V按下式计算V=1.25γoVo根据上述计算，人工挖孔悬臂桩设计如下：人工挖孔悬臂桩桩长:AB、BC段:10.65m；CD段:12.6m；嵌入深度：4.60m（AB、BC段）和hd=6.60m(CD段)；桩径：1000mm；桩间距：2500mm；桩顶标高-3.00m；锁口梁1000（宽）×500（高），本工程共计布置72根护壁桩(AB\BC段:21根;CD段51根)，配筋详见设计图。计算结果祥见附件“悬臂桩支护计算书”（2）人工挖孔悬臂桩施工要点1）人工挖孔桩施工工艺流程施工准备→桩孔定位测量放线→挖第一节桩孔土方→制安第一节护壁钢筋→支模→浇第一节护壁砼→拆模→安置垂直运土搅车→挖第二节桩孔土方→……→校核孔中心→检查孔深，清理孔底虚土→验收桩孔→制安并验收钢筋笼→浇注桩芯砼→现场验收。2）人工挖孔①桩孔土方开挖由由人工从上上至下逐层层用两用锄锄、圆铲进进行挖掘。挖挖土次序为为先中间后后周边，桩桩孔开挖直直径为设计计桩径加2倍护壁厚厚，采用搅搅车，皮，桶桶斗车运土土，挖出的的土应运至至指定地点点堆放，为为保证场内内施工安全全和交通畅畅通，堆放放的土应及及时外运。按按设计图规规定，逐节节作护壁直直至扩底高高度上端位位置。②护壁施工护壁施工严格按按设计图纸纸进行，钢钢筋制安按按设计和相相关规范进进行。施工工顺序依次次为：先扎扎筋，后支支模，再浇浇护壁砼。护护壁砼强度度等级按设设计，拌制制采用现场场拌制，计计量台秤选选用经检验验合格在检检定期内的的台秤，并并严格按配配合比进行行计量拌制制，振捣密密实。为防防止模板在在浇注护壁壁砼时发生生偏移，在在模板外侧侧加支模板板加强钢圈圈固定模板板。要求在在护壁砼浇浇注后，模模板中心与与桩位中心心基本一致致，误差控控制在规范范容许范围围内。3）挖孔要点①施工时，每根桩桩的开挖直直径为设计计桩径加2倍护壁厚厚度。以确确保护壁后后的桩径满满足桩的设设计要求。②控制好护壁尺寸寸，支模中中心线，以以确保桩位位、孔深、截截面尺寸正正确无误。③每根桩第一节护护壁应高出出自然地面面150～200mmm，以防止止地面杂物物掉入孔内内伤人和地地表水流入入孔内引起起塌压。④在桩孔第一节护护壁上作桩桩中心定位位标记和桩桩顶标高测测引，以便便控制好桩桩孔开挖深深度和桩孔孔中心不发发生偏移。⑤各孔在开挖时，随随时检查桩桩孔开挖质质量，要求求各项指标标控制在下下列规定中中：桩径偏偏差：±50mmm，垂直度度容许偏差差0.5%，桩中心心与设计轴轴线偏差：：50mm。4）砼的强度检验验砼浇注过程中，现现场应派专专人按规定定取样作试试件，每台台班随机取取样一组试试块，做28天强度度试验。通过对砼试件的的试验，依依据试验数数据判别砼砼的强度等等级和质量量。（3）锁口梁施工①人工地挖土：人人工地槽挖挖土前后放放线，挖土土时开口宽宽度为桩直直径尺寸（需需加上支模模宽度与操操作面宽度度）。②绑扎钢筋：按照照设计图纸纸，在地槽槽内绑扎钢钢筋，直线线段主筋采采用电焊单单面搭接，转转变处主筋筋采用绑扎扎搭接，搭搭接长度应应符合规范范要求。挖孔桩和锁口梁梁主筋砼保保护层厚度度均为50mm。（4）桩间护壁施工面层采用喷射混混凝土与钢钢筋网组成成的钢筋混混凝土板结结构型式。土土方开挖时时，应确保保锚杆支护护作业面平平整，桩间间壁面宜开开挖成凸弧弧形，壁面面喷射混凝凝土厚度为为50～80mm。喷射混凝土采用用细石混凝凝土，混凝凝土强度等等级为C15。面层钢筋网构造造：网筋采采用φ6@2550×2550mm钢钢筋绑扎而而成，纵横横向加强筋筋均采用φ12螺纹钢筋筋与预埋钢钢筋焊接。2.锚喷支护护设计选较不利的剖面面进行计算算(1)理论计算土钉墙设计根据据《建筑基基坑支护技技术规程》（JGJ120-99）相关规定计算①第j根土钉受拉荷载载标准值Tjk=ζeaajksxjszj/coosαj②第j根土钉抗拉承载载力设计值值Tuj=1/rrsπdnjΣqsikli③土钉水平荷载标标准值a、对于碎石土及及砂土eajk=σajjkKai－2Cikb、对于粉土及粘粘性土eajk=σajjkKai－2Cikc、基坑外侧竖向向标准值σajk=σrkk+σok+σ1k结算结果详见附附件“锚喷支护护设计计算算书”（2）土钉墙设计按上述相关计算算式，根据据场地地质质资料及周周边环境情情况，采用用φ48钢管作土钉。护壁高度5.550m，布置4排土钉，土土钉墙横向向间距为11.50m，纵向见见锚喷支护护大样图，土土钉墙长度度根据开挖挖深度，经经计算确定定为3.5～6.0m（见锚喷喷支护大样样图）。土段个以墙每绑倒增抗土均土挂@片喷m共钢土板钉用土体为表基坑四宽c土段少M水全以钉（4）土钉墙整体稳稳定性验算算＋＋—srkr0≥00单根土钉在圆弧弧滑裂面外外锚固体与与土体的极极限抗拉力力Tnj按下式式计算：Tnj=πdnjjΣqsiklni经验算土钉墙整整体稳定，安安全可靠。（祥见“锚喷支护护计算书”）。（3）锚喷支护施工要要点1）施工顺序锚喷支护工作是是与基坑开开挖同步进进行的，其其施工流程程如下：土方开挖→土钉钉施工→锁口梁施施工→人工修面→制作钢筋筋网→焊主筋→喷射砼→土钉灌浆→设置泄水水孔→开挖下一一段→……2）技术要求①土方开挖与锚喷喷支护将密密切配合，要要求每段开开挖2.0m深，以便便提供喷锚锚施工工作作面。锚喷喷支护应严严格按有关关规程、规规范及施工工设计图认认真施工，水水泥浆水灰灰比0.6～0.8，灌浆压压力不小于于1.0MMPa，