地下式污水处理厂-基坑支护设计方案20

基坑支护设计方案目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"基坑支护设计方案 1\o"CurrentDocument"工程概况 1设计依据 2工程地质及水文地质 2工程地质 2\o"CurrentDocument"水文地质 3支护设计 3分项工程说明 4施工工艺及设计要求 5基坑开挖与支护 138、基坑变形与监测 14\o"CurrentDocument"9、施工应急预案 15危大工程重点部位和环节建议 16信息化施工、动态设计 161.1.1工程概况拟建建筑物为下沉式污水处理厂，预计采用框架结构。基底绝对标高为6.0〜8.0m,地面标高为19.8m,因此基坑开挖深度为自然地面下约13.70〜15.70m。基坑开挖预留2.0m工作面。拟建工程重要性等级为二级，场地复杂程度为中等复杂，场地地基复杂程度为中等复杂，本工程岩土工程勘察等级为乙级。1.1.1.1基坑位置本项U基坑位于现状再生水厂西侧。1」.1.2建筑规模及使用年限工程重要性等级二级，基坑安全等级为一级，使用期限为12个月。1.1.1.3基坑对周边影响基坑周边建筑北京市区景区内，路西侧，道以东，再生水厂内。地下管线主要涉及到场地周边的电力、电信、通讯电缆、自来水、雨水、污水及天然气管道，施工前应查明其位置、埋深等。地面沉降拟采用明挖顺做法施工时，工程施工可能引起地面不均匀沉降，应预防周边建(构)筑物下沉、倾斜、开裂，甚至造成破坏性影响。施工询应在建筑物周边布设观测点，进行系统、全面的跟踪测量，信息化施工。根据监测结果及时调整施工方案，如出现异常情况，应立即停止施工，及时采取补救措施，确保建(构)筑物安全。1.1.2设计依据《总图及竖向布置图》；《岩土工程勘察规范》GB50021-2001(2009年版)；《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012)；《建筑深基坑工程施工安全技术规范》(JGJ311-2013)《建筑地基基础设讣规范》(GB5007-2011)；《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)：《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)(2015年版)；《岩土锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB50086-2015；《岩土锚杆(索)技术规程》CECS22：2005：《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2013；《建筑与市政工程地下水控制技术规范》JGJ/T111-2016；《建筑基坑工程监测技术规范》(GB50497-2009)：《建筑变形测量规程》JGJ/T8-2016；《钢结构设计规范》(GB50017-2017)。1」.3工程地质及水文地质1」31工程地质根据周边在建项LI工程地质对比知，该场地拟建范围内的地层划分为人工填土层，新近沉积层及一般第四纪冲洪积层。1.1.4.21.1.4.2荷载取值表1.1地层编号说明表成因年代地层编号岩性名称地层编号岩性名称人工堆积层（Qml）①粉质黏上素填土①1杂填土新近沉积层②细砂②1粉砂②2粉上一般第四纪冲洪积层（Qal+pl）③细砂③1粉质黏土③2粉，④细砂④1粉质黏土⑤细砂⑤1黏土⑤2粉质黏土⑤3粉土⑥细砂⑥1粉质粘土@2粉上⑦细砂⑦1粉质黏土1.1.3.2水文地质拟建场地存在两层地下水，笫一层地下水类型为潜水，第二层地下水类型为承压水。第一层地下水为潜水，主要补给来源为大气降水和周边河流渗水，以人工开采和侧向径流为主要排泄方式。第二层地下水为承压水，主要补给来源为地下径流和侧向径流，以地下径流和侧向径流为主要排泄方式。地下水位自7月份开始上升，9至10月份达到当年最高水位，随后逐渐下降，至次年的6月份达到当年的最低水位。根据调查了解和收集邻近区域地质资料，拟建场地历年最高地下水位接近自然地面，近3〜5年潜水最高地下水位绝对标高在17.50m左右，地下水年变化幅度为0.5〜1.0m。1」.4支护设计1」41设计概述围护结构安全等级为一级，结构重要性系数为1.1;围护结构采用荷载结构模式，按荷载“增量法”进行计算分析；围护结构满足整体稳定性、抗滑移、抗倾覆验算要求；（4）分段选择最不利位置进行计算。永久荷载1）岩土自重：按竖向全土重计，地层重度根据地勘资料取值；2）水土侧压力：按朗肯公式计算其主动侧土压力；根据周边场地地勘知，其稳定地下水位深度为15.0〜17.19m,因此在围护结构设计中需考虑水压力作用；可变荷载一般地面按均布荷载30kPa考虑。车辆荷载按20kpa考虑，周边房屋荷载按每层20kpa考虑。1.1.4.3支护选型本次设计根据总平图、基坑开挖图进行设计。本工程基坑开挖深度较深，场地土质较差，采用较为成熟的“单排桩+止水帷幕+预应力锚索+土钉墙”相结合的支护工艺。该基坑采用C30钢筋栓单排桩+预应力锚索，桩径1.2m,桩中心间距1.5m。桩顶设置1.3mX1.0mC30钢筋栓冠梁。桩顶4.3m高按坡率1:1放坡，并采用C20细石栓网喷，钢筋网采用”8.0@200x200nim,边坡采用击入式钢花管锚杆，间距1.5X1.5m,锚杆采用1048mm83mm,并采用M30水泥浆灌注。共设置三排预应力锚索，平间距同桩间距，竖向间距3m,锚孔孔径150nmio锚索采用C30钢筋碗腰梁链接。支护桩背面采用1排0850@1200三轴搅拌桩止水帷幕。1」.5分项工程说明1」.5」支护桩支护桩为旋挖成孔灌注桩，排桩桩径1.2nio桩身混凝土强度C30,钢筋保护层厚度50mm°桩身采用低应变进行完整性检测。旋挖成孔工艺，成孔过程中应考虑钢护筒防止塌孔现象。1.1.5.2冠梁、腰梁冠梁混凝土强度等级为C30o钢筋保护层厚度351IHI1O施工缝不应设置在转角及其附近15m范围。主筋采用双面搭接焊，搭接长度5d;或单面搭接焊，搭接长度10d°1」.5.3桩间土支护桩间土面层喷射混凝土用度SOimiio桩间土挂钢筋网，钢筋网双向"8@200，喷射C20混凝土进行支护，桩间支护按1.0m布设加强筋。应及时支护，避免桩间及边坡土垮塌。桩间土面层须设置泄水孔，竖向间距1.5m,水平间距同桩间距。1.1.5.4土钉墙按坡率1:1进行放坡。坡面采用C20栓支护，厚100mm,钢筋网双向4>8@200。锚杆采用1根<1>4883mm钢管，锚杆间距1.5mX1.5m,锚孔孔径150mm,锚杆倾角为20°,采用击入式。1」.5.5预应力锚索锚索采用预应力锚索。锚筋采用高强度低松弛钢绞线，强度标准值为1860MPao锚索注浆采用纯水泥浆，水灰比0.5，注浆体强度M30。根据工期要求，水泥浆内可加入适当比例的早强剂。锚索水平间距同桩间距，锚索钻孔直径150nun,采用跟管钻进工艺。锚索正式施工前宜进行基本试验，并根据基本试验调整设计。锚索按相关要求进行验收试验,验收试验最大张拉荷载按设计值的1.2倍进行。1」.5.6降排水体系坑内按间距18X171H布设疏干井。坡顶及坑底增设400ininX300iiiin截水沟，采用M7.5水泥砂浆砌筑MU10机砖，截排水沟水流方向纵向坡度《5%。。1」.6施工工艺及设计要求1」61土方工程土方开挖应符合以下规定：1）进场机械、车辆须经专业人员检修后方可运行；待混凝土强度达到75%以上后，方可开挖；3）挖土过程中必须配合支护施工，分级开挖深度、开挖平整度必须满足支护施工要求；4）运输马道的设置应充分考虑支护施工的方便；施工技术要求：1）基坑每层开挖深度不超过2.0米，淤泥质粉质粘土每层开挖深度不超过1.0m,若基坑挖好后不能及时进行下一道工序，可在基底标高以上预留150-200nmi一层土不挖，待下一工序开始前再挖。最后一层应在基底标高以上预留30cm左右用人工清理，其厚度应根据施工机械的性能决定，严禁扰动基底土。2）机械开挖时，应控制好虚土厚度，基坑开挖边坡开挖符合设计要求及有关规定。在施工过程中，要注意经常检查坑壁的稳定情况。开挖过程中，要注意经常检查，若遇到淤泥、流沙等软弱层时，必须及时请设讣、监理及有关人员到现场解决，以满足地基承载力要求。3）基坑每挖下2米左右应修边一次。修边削平坑壁时应顺坑壁拉线边检查宽度并校正偏差。基坑长度、宽度不得小于设计要求，允许偏差应控制在0至+20nun范围内（不得欠挖）。除基底宽度外，即坑底部应根据土质和施工需要适当增加工作面、排水设施和支挡结构的宽度。4）基坑土方开挖应连续进行，尽快完成。遇到障碍物时，应先探明障碍物的类型和范围，采用人匚或机械破除。遇到地下文物等应立即停止挖掘，上报有关部门处理。5）开挖至坑底设计标高时，应进行一次找平，使基底凹凸不得超过-1.5cm至+1.5cm,并按整平标志掌握下挖深度，避免超挖。6）挖好的基坑，基底不得积水、虚土和泥浆，底面地基土必须保持原状结构，严禁被施工扰动。对于个别超挖处，应取得设汁同意，采用与基土相同的土料或碎石类土填补，并夯实至要求的密实度，必要时可以采用低标号的混凝土进行填补。根据本工程基础类型及平面布置特点，基础、地槽采用人工开挖，人工修边检底，直至验收符合浇捣混凝土条件。作业时，加强轴线、标高的传递、控制，不允许超挖。在施，过程中要采取措施防止地面水流入坑内，避免边坡塌方或基底土遭到破坏。场内土方开挖完成，要逐层挖除马道土方，并逐层完成护壁工作。基坑开挖至基底设计•标高后，应会同设计、质检和建设单位检查基底土质、轴线及标高，并作出隐蔽记录。（3）大雨时土方工程施工注意事项：对于山基坑四周流下的地面水必须进行有效阻隔，山临时引水道引排到指定的安全排水处，所有排水设施必须畅通。土方开挖时，应尽量减少开挖断面泥土暴露于空间，如无法避免，临时斜坡必须以板墙保护，并密封所有边线。当斜坡暴露较长时间时，必须加上适当的表面保护层。在斜坡或附近开挖，一定要做好保护措施，且要十分小心。每次开挖尽量采用较短的切面，并采取相应的防护措施，避免水流入及积存在壕内。4)所有土方必须有斜坡，确保雨水顺利通过避免积水。1」.6.2排桩工程(1)排桩工程技术要求：1)灌注桩的原材料和混凝土强度必须符合设计要求和施工规范的规定。实际浇灌的混凝土量，严禁小于计算的体积。浇灌混凝土后的桩顶标高及浮浆的处理，必须符合设计要求和施工规范的规定，本工程灌注混凝土要求完成面之标高比桩顶的设讣标高高出50MMo成孔深度必须达到设计要求持力层。以端承为主的桩，沉渣厚度严禁大于lOOmtiio5)混凝土灌注完成后的24h内，5m范围内相邻的桩禁止进行成孔施工。6)填土层中排桩施工应采用钢护筒。（2）允许偏差项目，见下表:表1.2灌注桩允许偏差表项次项II允许偏差（mm）检验方法1钢筋笼主筋间距±10尺量检查2钢筋笼箍筋间距±20尺量检查3钢筋笼直径±10尺量检查4钢筋笼长度±100尺量检查5桩径+100、-40尺量检查6桩的位置偏差垂直于桩基中心线1〜2根桩d/6且不大于200拉线和尺量检查单排桩群桩基础的桩沿桩基中心线条形基础的桩d/4且不大于300拉线和尺量检查群桩基础的中间桩7垂直度1/100吊线和尺量检查注：d为桩直径，H为桩长，未尽事宜详见相关规程。（3）冠梁、连梁技术要求：1）施工冠梁时应凿除桩顶浮浆及多余桩身混凝土，并剔除桩主筋上残余混凝土，保证主筋伸入冠梁的长度满足设计要求，如不能满足要求，可焊接同规格、强度等级的钢筋。采用搭接焊时，焊接长度单面焊不小于104双面焊不小于5do2）人工清理梁下地表和坑壁表面，做到平整、无虚土。3）模板的接缝不应漏浆，模板内不应有积水，模板与混凝土的接触面应清理并涂刷隔离剂，不能采用影响结构性能的隔离剂。4）冠梁混凝土等级为C30,保护层厚度为35nmio（4）检测要求：1）钻孔灌注桩施工完成后，应采用低应变动测法检测桩身完整性，检测数量不宜少于桩数的20%,且不得少于5根。2）当根据低应变动测法判定的桩身完整性为II【类或IV类时，应采用钻芯法进行验证，并应扩大低应变动测法检测的数量。止水帷幕工程技术要求：1）止水帷幕选用两排085O@12OOimn三轴搅拌桩，采用套接一孔法施工。三轴水泥土搅拌桩要求采用42.5级普通硅酸盐水泥，水泥掺入量20%,水灰比应控制在0.9-1.3之间，下沉速度每分钟不超过Ini,提升速度每分钟不超过2mo2）应保证三轴搅拌桩桩位偏差不大于50nmi,垂直度偏差不大于0.5%。3）三轴搅拌桩机下沉速度与搅拌提升速度应控制在0.6〜0.8in/min以内，并保持匀速下提升。拌提升过程中不应使孔内产生负压，造成周边地基沉降。4）因故搁置超过2h以上的拌制浆液，应作为废浆处理，严禁再用。5）施工时应保证前后台密切配合，禁止断浆。如因故停浆，应在恢复压浆前将三轴搅拌机下沉0.5m后再注浆搅拌施工，以保证搅拌桩的连续性。6）桩与桩的搭接时间不超过24h,若因故超时，搭接施工中必须放慢搅拌速度保证搭接质量。否则需进行补强加固处理。7）三轴搅拌桩施工前应进行试处理土的成桩工艺及水泥掺入量，以确定相应的水泥掺入比或水泥浆水灰比。8）施工第一批桩（不少于6根）必须在监理人员监管下施工，以确定实际施，水泥投放量、浆液水灰比、浆液泵送时间和搅拌下沉及提升时间、桩长及垂直度控制方法，以便满足三轴搅拌桩的正常施工控制标准。9）三轴搅拌桩的总体施工工序为：清除地下障碍物一开挖沟槽一设置导向定位型钢一搅拌桩就位，校核水平、垂直度一开启空压机，送浆至桩机钻头一钻头喷浆、气，下沉桩底一钻头喷浆、气，提升一移机。质量检验：1）施工前应检查水泥的质量及桩位，水泥必须具有出厂合格证和质保书，并按批次取样送检测中心，试验合格后方可使用，必须满足搅拌桩之间的咬合长度。2）施工中应检查材料质量、掺和比试验等资料，一级逐量桩位、桩长、桩顶高程、垂直度、水泥掺入量、上提速度、水灰比、搅拌和喷浆起止时间、量的均匀度、搭接时间间歇等。3）施，完成后，应检查桩体强度及防渗效果。采用钻芯法检测帷幕固结体的单轴抗压强度、连续性及深度，检测点的数量不应少于3处。预应力锚索锚索杆体材料采用5s①15.2级钢绞线，锚索成孔直径为150111111，注浆采用纯水泥浆（水灰比约0.45〜0.65，水泥选用P.O42.5，外加水泥用量的0.05%的三乙醇胺早强剂），每米水泥用量80kg以上，注浆采用二次注浆工艺，一次注浆后12小时左右进行第二次注浆，一次注浆压力约0.5MPa〜0.8MP,二次注浆压力约为2.0〜2.5MPa。等孔内浆液强度达到其设讣强度的75%或大于30MPa后，按规范要求进行锚索张拉，锚索张拉锁定完成后才能进行下一层土方的开挖。其它参按关规范进行。（1）锚索实验1）锚索基本试验锚索施工前，须进行锚索基本实验。其试验方案如下：实验目的：①验证在设计主要锚固土层粉质粘土层和砾砂等岩土层中锚索体的粘结锚固强度极限值，从而确定锚索体在本地层中设计承载力的合理性；②确定本场地层中锚索施工应采用的成孔，艺、注浆工艺及张拉锁定工艺；③通过试验结果分析确定锚索的安全系数及锚索变形是否在有效控制范围内；试验分组：根据设计及工程地质，结合现场情况在场地选择1个剖面进行锚索基本试验，试验锚索施工工艺与工程锚索相同。试验锚索的剖面位置及根数见下表。表1.3锚索基本试验表锚索编号剖而锚固段长度1m；自由段长度（m）角度（度）索体试验锚索（杆）类型试验类别S1991014205s拉力分散型预应力锚索极限抗拔试验蠕变试验S2991010205s拉力分散型预应力锚索极限抗拔试验蠕变试验S399108205s拉力分散型预应力锚索极限抗拔试验蠕变试验2）锚索的验收试验：检测数量不应少于锚杆总数的5%,且同一土层中的锚杆检测数量不应少于3根;检测试验应在锚杆的固结体强度达到设计强度的75%后进行;检测锚索应采用随机抽取的方法选取；④检测试验的张拉值应按下。表1.4锚索张拉值支护结构的安全等级锚杆张拉值与轴向拉力标准值Nk的比值一级1.4二级1.3三级1.2Z⑤检测试验应按《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012)附录B.4的验收试验方法进行。⑥当检测的锚杆不合格时，应扩大检测数量。1」.6.5钢花管施工措施与技术要求(1)施工前应定出孔位并作出标记和编号，孔位的偏差不大于50iimi,钢花管的倾角误差不大于±3°，长度误差不大于土0.5m。(2)灌浆材料采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，水灰比为0.6〜0.7,水泥用量：55〜65kg/m,配制水泥浆时应掺入适量早强剂。采用二次注浆，一次注浆压力0.5〜l.OMPa,二次注浆压力2.0〜2.5MPa。I上浆标准：当浆压达l.OMPa时，灌浆量0.5L/niin,稳压15min。浆体材料28d无侧限抗压强度不低于20MPa。(3)钢花管型号采用048-3.0。1」.6.6截排水沟、集水井截、排水沟截、排水沟截面尺寸均为400X300nun,采用M7.5水泥砂浆砌筑MU1O机砖，截排水沟水流方向纵向坡度《5%。。集水井沿基坑坑底周边每隔40〜50m设一口集水井，井径1000mm，采用MU7.5机制砖，M5.0水泥砂浆砌筑，井内抹1：2水泥砂浆厚20mm,沟底浇筑C15素磴垫层M150mm。1.1.6.7降水井工程(1)成孔采用反循环泥浆护壁成孔，循环泥浆性能要求为：注入孔口的泥浆比重W1.10;排出孔口的泥浆比重W1.20。砂石泵启动前要检查系统的密封情况，从砂石泵吸入口直到钻头吸渣口上,发现密封不好及时处理。启动砂石泵，待反循环正常后，才能开动钻机慢速回转下放钻头。开始钻进时先轻压慢转，当钻头正常，作后，逐渐加大转速调整钻压。钻进过程中应细心观察进尺及砂石泵排渣出渣情况，排量减少或水中含钻渣较多时应适当控制钻进速度。钻进时如孔内出现坍孔等异常情况时，应立即将钻具提离孔底并控制泵量,保持冲洗液循环以吸除坍落物；同时向孔内输送性能符合要求的泥浆，以抑制继续坍孔。为提高钻进效率和保证孔磁稳定，必须及时换浆和排渣，确保泥浆性能指标满足钻进成孔需要。成孔质量标准见下表：表1・5成孔质量标准序号项 目质量标准1孔径允许偏差+5Omni2孔深允许偏差+300mm3垂直度允许偏差<1.0%4孔底沉渣W100mm⑵清孔钻孔达到设计深度后，此时空转不进尺，加大泵量，以比重1・05〜1.10的低比重新泥浆替换孔内比重较大的泥浆。（3）滤管安置滤管接头处用4根竹片及铁丝绑扎结实，必要时接头处包纱网。滤管安置应保持垂直和居中。滤料填筑滤管下完后注入清水，稀释孔内泥浆比重接近1.05后，再填入滤料，滤料必须沿四周均匀填入，填入2〜7nm】砾石滤料，井口下1〜2m四周用粘土填实封死。洗井洗井采用空气压缩机，先清除泥浆再进行抽水，待水清砂少后再安装潜水泵进行抽水，直至满足要求为止。成井后必须及时洗井，做到随打随洗，不得搁置时间过长或成孔后集中洗井。封井在井底至井口下2m范围内处使用砂砾石料（采用砂、石级配混合料）回填；井口以下2m至井口井管范围内，插入采用钢筋笼，并灌入C30混凝土，用振动器振捣密实。井内混合料、C30混凝土封堵至无砂混凝土井管顶部后，对上部已敲击碎井口出的原状土进行清理，主要是清除井壁周围的反滤料，然后采用5cm厚钢盖板进行覆盖，然后准备进行建基面施工。1.168其它工程为实现封闭式施，管理，在基坑周边合适位置需设置一道安全圉挡，圉挡的高度不低于1.2m,围挡搭设应安全牢固，宜采用可回收材料制作。随着土方开挖基坑内侧会产生较大的临空面，在冠梁上靠近基坑一侧需设置—道安全栏杆。坑顶与截水沟范围内均用C20的素混凝土进行封闭，施工可采用喷射施工，喷射片度约100mm。其他未尽事宜详见《钢筋焊接及验收规程》及其相关规程规范。1」.7基坑开挖与支护土方开挖前施工单位应根据基坑设计方案编制详细施工组织设计，避免土方运输及材料堆放对支护结构的不利影响。施工具体步骤如下：①场地清理平整（含内部沟渠改道），测量放线。②施工咬合桩及冠梁。③冠梁栓强度达到75%后，坑内降水，开始分层开挖土方，每段长度20〜30m,厚度不得大于2m（开挖至内支撑设计标高时，必须及时施工内支撑，严禁超挖）。④挖至坑底后及时封底。⑤外池壁施工完成后应及时进行基坑回填同时注意回填材料应以粘性土为主，并注意防治基坑肥槽渗水。（3）除以上要求外，施工应严格按照《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）相关规定执行。88、基坑变形与监测请业主委托具有相关资质的第三方专业测量单位对本基坑进行监测，根据基坑实际情况调整优化现有监测方案，并提交专项监测方案进行基坑安全监测。变形监测点布设延基坑边布设变形监测点，点距不大于20m,从基坑边缘以外1〜3倍基坑开挖深度范围内的相邻建(构)筑物设必要的沉降监测点，各单体建(构)筑物沉降监测点不少于2个，重要建(构)物沉降监测点不少于3个，及时认真进行观测，指导基坑支护安全施工。在施工过程中，定期(单侧坑壁开挖一层土测一次)进行变形观测，遇到异常变形则要加密观测次数，以变形观测数据指导开挖支护施，。变形监测要求变形监测点在基坑开挖之前布设完毕，并编号标注于平面图上；基准点设在变形影响范圉之外，并便于长期保存的稳定位置，使用时定期进行稳定性检查，变形观测点直接埋在变形体上。采用经校准的观测仪器固定观测人员进行变形观测，并作好记录。首次观测成果采用增加测量次数的措施进行确定。每次观测采用相同仪器按相同的观测路线和方法进行观测。基坑施工过程中，变形监测指标控制数据详下表：表1.6基坑及支护结构监测报警值墙顶水平位移墙体竖向位移地而最大沉降邻近建筑物位移邻近建筑物倾斜度监控累计值(mni)变化速率(mm/d)监控累计值(mm)变化速率(mm/d)监控累计值(mni)变化速率(mm/d)监控累计值(nun)变化速率(mm/d)监控累计值(nun)变化速率(min'd)3010352522020.010.0005mm/d(连续3d)当基坑变形监测指标超过监控值时，要求适当增加观测次数,必要时须启动支护应急措施。1.1.99、施工应急预案基坑开挖过程中或基坑开挖后，在进行地下室、基础施工期间，常常会存在一些超过边坡稳定设讣讣算的条件,造成地面开裂，边坡土体变形及滑塌等险情。因此在整个基础施匚期间，必须备有相应的应急防护措施及抢险，作所需的设备、材料和组织安排。基坑边坡出现裂缝、变形以致滑动的失稳险情，其本质的问题是土体潜在破坏面上的抗剪强度未能适应剪应力的结果。因此抢险应急的防护措施也基本上从这两方面考虑，