四川某高层框剪结构商业综合体基坑支护工程方案设计.docx
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四川某高层框剪结构商业综合体基坑支护工程方案设计
某广场基坑护壁、土石方
开挖及降水方案设计
目录
设计总说明1
1、工程概况1
2.1场地地形地貌1
2.2场区地层构成及特征2
2.3水文地质条件3
2.4岩土层的工程特性指标3
3、场地周边环境条件4
4、设计依据4
5 降水方案4
5.1降水方案的选择4
5.2降水设计计算5
5.3降水井结构与技术要求6
5.4降水井施工工艺7
5.5降水运转及维护7
5.6质量保证措施7
5.7机械设备8
5.8人员8
5.9安全、文明施工措施8
6、基坑支护方案9
6.1设计要求和原则9
6.2支护方案简述10
7、分项工程说明10
7.1喷锚支护10
7.2地表封闭和排水处理11
8、基坑施工方案、工期及施工技术要求11
8.1、基坑施工方案11
8.2施工技术要求12
9、检测与验收要求15
10、基坑施工监测15
11、信息化施工和应急预案16
12、基坑支护计算书16
设计总说明
1、工程概况
成都市崇泰商务酒店管理有限公司拟在崇州市崇阳镇西江滨江路修建西江国际广场项目，其中商业楼3栋，酒店1栋，设2F地下室，酒店采用框架剪力墙结构，筏板基础，商业楼为框架结构,独立柱基础，场地整平标高待定。
各拟建物性质详见表1。
拟建物基本性质一览表 表1
拟建物名称
层数
（层）
结构形势
拟采用的基础型式
基础埋深（m）
有无地下室
±0.00标高（m）
1栋商业楼a段
5F
框架结构
独立基础
9.6
有（-2F）
536.850
1栋商业楼b段
5F
框架结构
独立基础
9.6
有（-2F）
537.150
2栋商业楼
5F
框架结构
独立基础
9.6
有（-2F）
536.850
3栋酒店
22F
框架剪力墙结构
筏板基础
9.6
有（-2F）
536.60
商业连廊
3F
钢结构
独立基础
9.6
有（-2F）
/
根据所收集的场地附近已有勘察资料，依据《岩土工程勘察规范》（GB50021—2001，2009版）及《高层建筑岩土工程勘察规程》（JGJ72—2004）的相关规定知：
拟建物工程重要性等级为一级、场地属二级场地、二级地基、基坑等级为二级。
本工程场平后标高为535.7m，基坑深度暂定为8.6m为保证地下室施工的安全，本基坑采取井管排水和喷锚护壁措施。
我公司负责编写本工程护壁方案。
2.1场地地形地貌
拟建场地位于崇州市崇阳镇西江滨江路。
拟建场地地形略有起伏，实测各勘探点地面标高为534.47～536.38m，相对高差1.91m。
场地地貌单元属岷江水系西河Ⅰ级阶地。
2.2场区地层构成及特征
经钻探揭露，场地内地层由第四系人工填土（Q4ml）、第四系全新统冲积层粉土、砂土（Q4al）及冲洪积卵石层（Q4al+pl）组成：
⑴杂填土（Q4ml）：
杂色，松散，干～稍湿。
以碎砖、瓦砾、砼块等建筑垃圾为主，偶见生活垃圾；岩土类别为Ⅲ类。
该层部分地段分布于场地表层，揭示层厚0.20～2.30m。
⑵素填土（Q4ml）：
灰色、黄灰色，松散，稍湿～湿。
以粉土为主，粘性土次之，零星地段夹薄层砂土,岩土类别为Ⅱ类。
该层场地内局部分布，揭示层厚0.30～2.50m，均匀性差，回填时间大于5年。
⑶粉土（Q4al）：
黄色，湿～很湿，松散。
以粉粒为主，含少量粘粒，局部含团块状Fe、Mn氧化物，切面无光泽，摇震反应轻微。
该岩土层在场地内普遍分布，揭示层厚0.30～1.90m。
⑷细砂（Q4al）：
灰黄、青灰色，松散，湿～饱水。
以砂粒为主，可见石英、长石等矿物，含较多云母片及少量粉粒，岩土类别为Ⅲ类。
该层在场地内局部分布，揭示层厚0.50～0.90m。
⑸卵石层（Q4al+pl）：
杂色，松散～密实，湿～饱和。
以花岗岩、石英岩、闪长岩、变质岩等硬质岩石为主，表层卵粒物多呈中等风化状态；磨圆度较好，呈圆～亚圆形；级配一般，粒径以20～100mm为主，最大可达200mm；充填物以中、细砂为主，局部夹中砂层透镜体或条带，其顶界埋深介于0.00～2.00m。
根据钻探取芯观测及N120超重型动力触探测试结果，依据《成都地区建筑地基基础设计规范》（DB51/T5026—2001）的规定，本场地卵石层可分为以下四个亚层：
①松散卵石：
卵石含量50～55%，排列十分混乱，绝大部分不接触，N120击数为2～4击（修正后）。
在场地内呈条带状或透镜体分布；岩土类别为Ⅳ类。
②稍密卵石：
卵石含量55～60%，排列混乱，大部分不接触，N120击数为4～7击（修正后）。
呈透镜体或层状分布；岩土类别为Ⅳ类。
③中密卵石：
卵石含量60～70%，呈交错排列，大部分接触，N120击数为7～10击（修正后）。
分布较稳定，呈层状或透镜体分布；岩土类别为Ⅴ类。
④密实卵石：
卵石含量大于70%，呈交错排列，连续接触，N120击数大于10击（修正后）。
分布连续、稳定；岩土类别为Ⅴ类。
以上各地基岩土层空间分布特征详见工程地质剖面图（№:
K2-1～K2-23）。
2.3水文地质条件
2.3.1地下水类型及赋存条件
根据所搜集的水文地质资料和勘察结果显示，该场地地下水主要为赋存于砂卵石层中的孔隙型潜水，主要受大气降水及地下径流补给，并通过地下径流、蒸发等方式排泄。
场地地下水具水位埋深浅，含水层厚度大、渗透系数大，地下水丰富的特点。
2.3.2地下水埋深及水位变化幅度
勘察期间（2013年12月），属平水季节，施工过程中，测得稳定地下水位在4.00m~4.50m（相应高程为：
531.45~531.75m）。
依据区域水文地质资料及我单位在邻近场地的降水经验知，场地地下水位变化幅度为1.50～2.50m，多年最高稳定地下水位埋深约1.50m（即抗浮水位534.10m）。
卵石层渗透系数在25.0～30.0m/d之间，建议本场地按30.0m/d考虑。
2.4岩土层的工程特性指标
详勘报告建议的地基土物理力学指标如下：
地基土物理力学性质表2
项目
土层名称
重度γ
（KN/m3）
压缩模量
Es（Mpa）
变形模量
Eo（Kpa）
内聚力
Ck（Kpa）
内摩擦角
φk（°）
承载力特征值fak（Kpa）
天然地基基床系数K
杂填土
（18.0）
80
素填土
（18.0）
（5）
（8）
80
粉土
18.4
4.5
13
14
100
细砂
19.6
4.0
12
90
卵石
松散
21.0
12
25
180
14
稍密
21.5
22
32
300
25
中密
22.5
32
38
550
40
密实
23.5
45
45
800
45
备注“（）”表示经验值。
3、场地周边环境条件
拟建场地位于崇州市崇阳镇西江滨江路，东侧35m外是西江河，其它三侧为市政规划道路。
4、设计依据
1、设计合同
2、本工程岩土工程详细勘察报告
3、《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）
4、《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2002）
5、《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）
6、《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）
7、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）
8、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）
9、《工程测量规范》（GB5006-2007）
10、《建筑变形测量规范》（JGJ8-2007）
11、业主提供本项目地下室建筑和结构图纸（电子版）
12、现场实测和走访了解的基坑周边环境条件
5 降水方案
5.1降水方案的选择
降水工程是指利用水文地质学原理，通过降水设计和降水施工，排除地表水体或降低地层中的滞水、潜水、承压水、基岩水、岩溶水等地下水的水位，满足建设工程的降水深度和时间要求，并对工程环境无危害性要求。
建设工程降水的技术方法有明排、真空点井、管井等。
根据成都地区的地质条件，地下水渗透系数及本次降水深度等要求，采用管井法降水，是比较科学、经济、合理、安全的。
因此，本工程拟采用管井法降水。
5.2降水设计计算
按均质含水层潜水完整井群进行计算，计算选用参数：
稳定水位取2.0m；
水位降深值S=13.0-2.0=11.0m。
渗透系数k取30m/d。
含水层厚度H取18.0m。
基坑面积约A=13370㎡。
确定等效半径
等效半径：
r0=
=65.25m
确定影响半径
影响半径：
R=
=511.23m
均质含水层潜水完整井基坑涌水量计算公式：
式中
Q---------------基坑涌水量
r0---------------等效半径
R---------------影响半径
S--------------水位降深值
k---------------渗透系数
H--------------含水层厚度
则
=11685.76m3/d
单井抽水量按以下公式计算：
q=
式中
q---------------单井抽水量
r---------------滤管半径
l----------------滤管长度
则q=
=544.4m3/d
确定井口数量按以下公式计算：
n=1.1
=23.6，取n=24
⑥确定井的间距：
周长C取505m
故井的间距：
a=
=21m
⑦水位降低检验
等效影响半径：
R0=R+r0=576.48m
故水位降低：
S0=
=11.8m>11.0m
即S0>S，所以水位降低满足要求。
5.3降水井结构与技术要求
降水井孔径560mm，管径采用内径为300mm，外径360mm的钢筋砼井管，其中包括滤水管（缠丝，可很好控制抽水时出水的含砂率）和井壁管（每根井管长度均为2.5m）。
井结构为：
深井20.0m，降水井上部井壁管长12.5米，中部滤水管长5.0米，底部沉砂管2.5米。
成井时要求井孔应圆整垂直，井管焊接牢固，安装垂直。
填砾规格8～15mm砾石，填砾厚度12cm。
洗井采用活塞和空压机联合洗井，确保成井质量，达到出水含砂率小于1:
10000，以保证抽水设备正常运行。
⑥抽水设备选择
可选择QJ型潜水泵，根据计算结果和设计降深选择合适流量和扬程的潜水泵。
⑦若基坑内局部地段有积水，应进行明排处理。
5.4降水井施工工艺
测量放线：
根据基础轴线并按我公司《降水井平面布置图》测放出各井位。
成孔：
钻机就位安装好后，核对井位，确认无误后，人工开挖0.5ｍ深，埋好护壁管，孔径500mm，护壁管埋设完毕后开始钻进成孔，采用泥浆护壁，保持孔内泥浆高度，防止垮孔。
孔深达到设计深度后终孔。
吊装井管：
经现场技术负责人验收合格后，用抽筒清孔，吊装井管。
做到井管之间焊接牢固、安装垂直。
填砾：
在井管外填入规格8～15mm砾石滤料，填至距地面2m左右，洗井完毕后填入粘土封井。
洗井：
采用空压机、活塞联合洗井，每井活塞洗井不少于两次，每次提拉活塞不少于2小时，空压机洗井不少于2个台班，以确保洗井质量，达到出水含砂率小于1／10000要求。
5.5降水运转及维护
修筑1000×2000×3000mm沉砂池4个，排水用水沟管引至指定的排水系统。
安泵排量25～40T/h，扬程30m（电机5.5千瓦）。
降水期间应对抽水设备和运行状况进行维护检查，每天检查不少于3次，观测和记录水泵的工作压力，电动机、水泵温度，电流、出水等情况，发现问题及时处理，使抽水设备始终处于正常运转状态。
5.6质量保证措施
每台钻机施工由工程技术人员、技工、普工组成质量管理小组，从施工各个环节进行质量控制。
成孔钻进时，由工程技术人员及当班技工随时检查孔的斜度及钻头尺寸，以保证控制孔斜在0.5％以内。
降水井施工安装井管时由工程技术人员用吊线法检测井管安装的垂直度；洗井时，每班技工应作洗井记录，工程技术人员随时抽查监督，保证洗井时间，满足含砂量不大于1／10000，满足出水量不低于邻近井的出水量，以保证抽水设备正常运行及井的正常使用时间最终满足基坑开挖的需要。
5.7机械设备
根据深井凿井工艺流程及成都地区的降水井凿井特点，采用的机械应效率高、易转运的特点：
表3
机具
型号
数量
CZ－22型冲击钻
CZ－22型
2台
钻具
十字钻
2套
空气压缩机
F-6
2台
交流弧焊机
BX6-315
2台
配套设备
若干
5.8人员
凿井均应使用专业凿井人员，随时注意凿井过程中的地层变化，确保凿井质量。
表4
序号
工种
人数
1
工长
1
2
技术人员
1
3
机长
2
4
电工
2
5
普工
6
5.9安全、文明施工措施
建立健全安生产组织体系，工地设总安员，各作业班组设兼职安全员，安全员随时检查安全情况，找出不安全隐患。
各班组严格执行本班安全责任制，并和本班组的经济利益挂钩，不得出现任何安全事故。
具体措施如下：
现场配备安全员、质检员、施工员，负责工地安全、质量、进度，确保顺利进行；
严格按安全规范用水、用电、机械操作等；
所有人员进场后均进行安全技术交底，并组织安全教育。
降水过程中配设相应的仪器随时检查降水井孔中的动水位及出水的含砂率，以保证降水质量。
其中，对周围建筑的沉降观测可与基坑沉降观测一起进行。
认真学习建筑施工建安全生产法律、法规，掌握建筑施工安全生产的基本技能和常识。
⑥进入现场的一切人员必须配戴安全帽，不得穿拖鞋。
⑦安全教育：
对现场作业人员进行三级安全教育，使施工人员提高自我保护意识。
并按求填写“三级安全教育记录卡”每个受教育必须亲自签字，使每个受教育者都能记清所收教育的内容。
⑧照明和设备用电须分开架设，作到一机一闸，并配漏电开关。
⑨禁止闲人进入施工现场，防止偷盗。
⑩禁止现场施工人员斗殴，严禁随地大小便和随地到剩饭﹑剩菜，保持现场卫生。
6、基坑支护方案
6.1设计要求和原则
（1）设计方案必须保证支护结构的安全，控制支护结构变形，保证基坑周边建筑物、地下管线和市政设施的安全。
（2）支护结构经济合理、符合国家相关规范和法规。
（3）根据基坑深度和周边环境情况确定基坑安全等级为一级。
（4）基坑周边荷载：
地面均布荷载10kPa。
周边建筑物附加荷载取值为10kPa/层。
（5）设计参数：
采用详勘报告建议值。
（6）基坑使用年限：
不超过1年－－自基坑工程整体开挖至基坑底起算（按正常施工进度）。
6.2支护方案简述
本基坑开挖深度按6.2m计算。
根据本公司在成都地区的基坑工程经验，结合本工程环境条件，采用喷锚支护方案。
7、分项工程说明
7.1喷锚支护
1、锚杆支护设计
AB段锚杆参数
排数
水平间距（m）
竖向间距（m）
土钉长度（m）
第一排
1.3
1.5
8
第二排
1.3
1.5
8
第三排
1.3
1.5
6
第四排
1.3
1.5
5
第五排
1.3
1.5
4
BCDA段锚杆参数
排数
水平间距（m）
竖向间距（m）
土钉长度（m）
第一排
1.3
1.5
9
第二排
1.3
1.5
7
第三排
1.3
1.5
6
第四排
1.3
1.5
5
第五排
1.3
1.5
5
锚杆设计见喷锚护壁施工图。
2、面层设计
面层采用喷射混凝土与钢筋网组成的钢筋混凝土板结构。
3、喷射混凝土强度
喷射混凝土采用细石混凝土，水泥为PC32.5R普通硅酸盐水泥,喷射混凝土强度等级为C20。
4、喷射混凝土厚度
支护面厚度为＞80mm。
5、面层钢筋网构造
网筋采用φ6.5＠200钢筋绑扎而成。
横向、纵向加强筋均采用Φ14螺纹钢筋，土钉端部与加强筋采用焊接联结。
加强筋间距同土钉间距，如遇砂层或软弱层，可增加斜向加强筋。
6、防、排水措施
（1）每层支护施工完成后，即在基坑壁面上以2.00～3.00m间距凿出直径20～30mm的孔作为泄水孔，以保证壁外积水排放。
（2）基坑顶部地面1.0m范围内用水泥砂浆或喷射混凝土封闭，以避免地表水渗入坑壁土体，影响坑壁的稳定性。
7.2地表封闭和排水处理
1、围墙至基坑顶之间采用C15素混凝土封闭，厚度不小于50mm。
2、基坑顶设置排水沟汇集围墙基坑顶之间的地表水，截水沟断面15cm*15cm，侧面页岩砖砌筑，底面现浇50mm厚素混凝土。
地表水通过排水沟排至降水井中或直接排入沉淀池中。
3、围墙至排水沟之间地表坡率3%~5%，使地表水向排水沟汇集。
8、基坑施工方案、工期及施工技术要求
8.1、基坑施工方案
1、施工工序：
施工准备→施工放线→监测点埋设→降水井施工→第一层土方开挖→喷锚支护→层土方开挖……→第n层土方开挖→喷锚支护→排水沟施工→马道拆除→马道位置土方开挖。
2、施工内容和方法简述
（1）施工准备
完成围墙的修复、大门开口、冲洗站地面硬化、沉淀池的修筑、临时设施的搭设以及供水、供电线路的铺设等工作。
（2）施工放线
对相关单位提供的控制点进行复核、降水井、支护桩轴线测量，确保放线依据和支护桩位置测量准确无误，放线结果提交监理单位审批。
（3）监测点埋设
监测点埋设分两阶段完成，第一阶段主要完成建筑物沉降、地面沉降和监测控制点的埋设，并完成初始值的测量。
（4）土石方开挖、运输
土方开挖采用挖掘机直接开挖装车，石方开挖采用振动破碎头对基岩分层进行破碎，再采用挖掘机装车外运。
土石方开挖必须配合喷锚支护施工，超挖深度0.3~0.5m，不得大于0.5m，待桩间支护施工完成后再继续向下施工。
8.2施工技术要求
1、施工前相关单位应仔细核对基坑支护设计与建筑设计图纸，确保图纸之间不存在矛盾时方可正式放线施工。
若发现图纸之间存在矛盾，应及时通知设计人员并经核实后方可继续施工。
2、锚喷施工
（1）土钉护壁施工工序：
基坑开挖→修整壁面→测定土钉位置→土钉机就位→土钉钻入设计深度→铺设钢筋网及加强筋→主筋与土钉悍接→喷射砼→杆体进行压力灌浆→（挖土至下一层土钉施工深度）→重复以上工作直至设计基坑深度。
（2）、挖土
①、土钉与土方应密切积极配合流水施工，尽量做到土方和土钉施工互不影响。
②、土方应按土钉设计方案中的放坡系数控制基坑护壁面的坡度，避免出现负坡或人工清土量大的现象。
③、根据进度要求，土方开挖每天为支护施工提供1.5～2.0m高（在细沙层时支护施工提供高度0.3～0.8m高），80～100m长支护工作面。
土钉施工操作平台宽保证大于5.0m，工作面大致平整。
④、在距离基坑内边沿5m以外，对护壁不产生大的影响，可连续开挖下层。
待施工中的各个工序，由施工工长负责监督完成，并由专项技术人员检查、验收及做好记录工作。
各作业班组设班长一名，各职能班组均在现场办公，工程进度及技术要求由技术负责监督控制，以确保施工进度和质量。
（3）、定土钉位置
沿平整的护壁面由技术人员根据方案的土钉间距用钢卷尺测放出土钉打入位置，并做好标记。
孔位偏差不超过±50mm，以保证土钉横平竖直。
3）、制作土钉
土钉材料采用Φ48δ3.0的普通焊管，杆体的选择要求表面平直，无影响杆体质量的裂痕，杆体的内部畅通。
在入土端全段制作出浆孔和倒刺。
出浆孔大小约Φ6～10mm，间距1000mm，螺旋布置；倒刺用长约150mm的Φ14螺纹钢焊接于杆体上，间距1000mm。
具体见“土钉大样图”。
4）、清理边坡
在机械开挖后，用人工清理护壁面，清除虚土和凸出土体，使工作面平整，平整度在±10cm范围内。
5）、制作钢筋网
钢筋网钢筋采用φ6.5盘条，现场按要求张拉。
钢筋网水平、竖直间距为200mm，搭接方式为绑扎。
6）、铺设钢筋网
在护壁面人工清理工作完成后即可铺设制作好的钢筋网，要求钢筋网的保护层厚度大于20mm。
7）、击入土钉
杆体安放采用击入法，施工机械为QC－150土钉机。
施工中要求土钉位置在设计位置±5cm范围内，土钉击入土体后倾角为15度。
8）、焊接加强筋
土钉与主筋焊接：
采用Φ14螺纹钢分别与水平、竖直土钉焊接，并加堵头加固（详见附图）。
应保证焊接强度超过土钉抗拔力，焊接中应着重避免虚焊和焊接面积不够的问题。
9）、混凝土配料
该施工工艺采用的是干喷法，混凝土干料采用人工现场搅拌的方式拌和。
水泥与砂、石重量比宜为1：
4.0～4.5。
施工前应现场抽取混凝土原材料，并送试验室做喷射混凝土C20强度等级的配合比报告。
现场根据该报告进行原材料的称重计量拌和。
一般采取随拌随用的方式施工，以避免拌和混凝土干料中水泥超过初凝时间，影响混凝土质量。
10）、喷射混凝土
该工程采用PZ-5B系列干喷混凝土设备，用9～12m3压缩空气作动力，在施工前应对机械设备、风、水管路、输料管和电缆线路等进行全面检查及试运行，确保施工过程的顺利。
干喷混凝土设备要求水流在喷头前混合干料，水量以喷出面层平整光洁为宜。
喷射混凝土的粗骨料最大粒径不宜大于8mm，水灰比宜为0.40～0.45，不宜大于0.45。
喷头与被喷面尽量垂直，距离保持在0.6～1.0m，喷射顺序应由下至上，分段进行。
喷射混凝土厚度一般为8cm，回弹率控制在15%范围内，回弹下落混凝土料及时清理利用。
11）、养护
在混凝土喷完后2h应按规定进行喷水养护，养护时间根据气温确定，宜为3～7d，确保混凝土面层的后期质量。
12）、制作泄水孔
泄水孔一般与土钉呈梅花型布置，间距为3.0m。
泄水孔必须击穿混凝土护壁达到原土层。
有明显渗水的地方，可设置塑料排水管，以便更好的排出积水或渗水。
13）、浆液制备
喷射完成，护壁强度达到80%后，应进行压浆。
浆液采用PC32.5R纯水泥浆，浆液水灰比为1：
1～0.5。
采用JW型制浆桶进行浆液的制备。
14）、压浆
待压浆浆液制备好后，便可进行压浆。
注浆压力为0.2～0.6MPa。
每根土钉压浆量可根据实际情况确定最适宜的压浆量。
浆液应搅拌均匀，随搅随用，须在浆液达到初凝前用完。
3、土石方开挖不得碰撞基坑支护结构，不得造成护壁土垮塌。
9、检测与验收要求
1、检测与验收适用标准：
《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012），《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202）。
2、施工所用的水泥、钢筋、砂、石等原材料应按照规范要求分批次送具备资格的实验室进行检测，合格后方可使用。
3、混凝土、砂浆（纯水泥浆）应按规范要求的数量、批次制作石块，至养护龄期时送具备资格的实验室进行检测。
4、按《建筑基坑支护技术规范》（JGJ120-2012），土钉采用抗拉试验检测承载力，同一条件下，试验数量不宜少于土钉总数的1℅，且不应少于3根。
5、墙面喷射混凝土厚度应采用钻孔检测，钻孔数宜每100m2墙面积一组，每组不应少于3根。
6、基本试验和验收试验按照《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）附录E执行。
10、基坑施工监测
（1）监测项目
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