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基坑 方案
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基础土石方工程护壁工程及施工降水施工组织方案XX工程公司年月日第一章 工程概况一、工程概述ⅩⅩ省投资集团有限责任公司拟在ⅩⅩ市ⅩⅩ大道与三环路交汇处投资兴建ⅩⅩ调度中心,该调度中心由主楼、裙楼及地下室等组成,净用地面积 17.14 亩,总建筑面积约 97600㎡,其中主楼为 5~22 层的办公用房,含生产监控指挥调度大厅等,框筒结构,建筑面积约 56600 平方米。裙楼部分为 1~4 层,框架结构,含商务中心、员工餐厅、健身设施、国际交流中心设备机房等,建筑面积约 12700 平方米;本工程全部地段均设3 层地下室(含厨房、设备机房及地下车库) ,建筑面积约 28300 平方米,预计开挖深度为±0.00(绝对高程 493.35m)下-13.2m(由于场地原始地貌主要为农田,地形平坦,标高为 489.5m~490.8m 左右,周边道路标高约为 491.30m,因局部地段堆填弃土,标高高差较大,因此本工程基坑开挖深度按自然地面下 11m 考虑。化粪池开挖深度为±0.00下-8.0m,自然地面下按 6.0m 考虑) ,基坑开挖周长约 435m。设计工作由ⅩⅩ省建筑设计院和蔡德勒建筑师事务所负责。由场地勘察报告可知,组成基坑边坡的土层为松散土,自立支撑能力极差,由于基础施工跨过雨季,土体受水浸泡后极易坍塌,而场地内无自然放坡开挖的施工条件,因其施工场地狭窄,周边均邻近城市道路,可利用空间极其有限,无法按一般放坡护壁,必须采取有效的基坑支护措施。我公司本着技术可行、经济合理的原则,在拟建物特性与所掌握的场地地质条件、周边环境基础上,对基坑降水、土石方及支护工程作出设计及施工组织方案。二、场地工程地质及水文地质条件㈠ 场地工程地质条件拟建场地位于ⅩⅩ市ⅩⅩ大道与三环路交汇处东南侧。场地周边道路交错,交通极为方便,场地原始地貌主要为农田,地形平坦,局部地段因堆填弃土,标高略有变化。本次勘察时测得勘探点孔口高程为 489.42~491.49 米,相对高差 2.01 米。拟建场地地貌单元均属岷江水系ⅩⅩ平原二级阶地。根据中机工程勘察设计研究院提供的岩土工程勘察报告,本次勘探深度范围内地基土按时代成因及土性特征自上而下划分为 4 个工程地质层,即:第四系全新统人工填土层①(Q 4ml) 、第四系上更新统冲积粘性土及粉土层②(Q 3al) 、第四系上更新统冲洪积砂卵石层③(Q 3al+pl) 、白垩系灌口组泥岩层 ④(K 2g) 。上述土层按其土质类别、密实度差异,又进一步划分出若干亚层。根据现场钻探取样鉴别,各岩土层的野外特征及钻探揭露描述如下:⑴ 第四系全新统人工填土层①(Q 4ml):人工填土①:杂色、褐灰、灰黑等色,湿,上部 0.5m 主要为杂填土,以新近堆积的碎砖瓦块、砂卵石等为主,含少量粘性土;下部为素填土,以粘性土为主,含少量碎瓦块、砂卵石及生活垃圾等。⑵ 第四系上更新统冲积粘性土及粉土层②(Q 3al):粉质粘土② 1:黄、褐黄、黄褐等色,可塑为主,局部硬塑,含氧化铁、铁锰质及钙质结核等,顶部常分布薄层硬塑粘土。结构致密,底部颗粒较粗,肉眼可辨。韧性中等,干强度中等,有光泽反应,摇震无反应。裂隙较发育,其间充填灰白色可塑高岭土。粉土② 2:灰、灰黄等色,湿,稍密,含氧化铁、铁锰质等。韧性差,取样呈散体状,摇震无反应,干强度中等,韧性差,无光泽反应。局部地段底部夹薄层粉细砂或粉质粘土,含少量朽木。⑶ 第四系上更新统冲洪积砂卵石层③(Q 3al+pl):细砂③ 1:灰色、灰褐色,湿~饱和,稍密,以细砂为主,局部薄层中砂和粉砂。主要由石英、长石、云母碎片及暗色矿物等组成,局部地段含约 15%的卵石及圆砾,顶部含少量粘性土,局部地段含少量粘性土和朽木。松散卵石③ 2:灰、灰黄色,湿~饱和,岩性以岩浆岩及变质岩为主,中风化为主,少量强风化。卵石亚圆形,卵石互相不接触,含量 50~55%,粒径一般 20~40mm,最大粒径 70mm,含少量圆砾,其余为砂,顶部含少量粘性土。稍密卵石③ 3:灰色、黄灰色为主,湿~饱和,岩性以岩浆岩及变质岩为主,中风化为主,少量强风化。卵石亚圆形,卵石稍有接触,含量 55%~65%,粒径一般20~60mm,最大大于 100mm, 孔隙间充填物主要为砂及圆砾,顶部含少量粘性土。中密卵石③ 4:灰、灰褐、灰黄等色,湿~饱和,岩性主要为岩浆岩及变质岩,中风化为主,少量强风化。卵石亚圆形,卵石多数接触,含量 65%~75%,粒径一般30~60mm,最大大于 120mm, 孔隙间充填物为砂粒及砾石,局部地段夹薄层密实卵石。密实卵石③ 5:灰、灰褐、灰黄等色,湿~饱和,岩性主要为岩浆岩及变质岩。卵石亚圆形,80%以上的卵石互相接触,卵石含量 75%以上,粒径一般 30~80mm,最大大于 140mm, 孔隙间充填物为砂粒及砾石。⑷ 白垩系灌口组泥岩层④(K 2g):强风化泥岩④ 1:棕红、紫红色,泥质结构,中厚层状构造。岩层风化强烈,沿裂隙带夹薄层全风化泥岩。原岩结构尚清晰,节理裂隙发育,裂隙间充填白色高岭土或黑色氧化铁薄膜。取芯多呈块状、土状,少量短柱状,易钻进。中等风化泥岩④ 2:紫红色、棕红色,为场地基岩的主要岩性。主要由粘土矿物组成,含少量云母,泥质结构,中厚层状构造,泥钙质胶结。裂隙稍发育,其间充填氧化铁薄膜。岩层层理清楚,产状近于水平。岩芯呈短柱状~中柱状,采取率 85%以上。岩土的工程特性指标建议值见下表。岩土的工程特性指标建议值表岩土层名 称及代号天然(浮)重度 r(KN/m3)地基承载力特征值fak(KPa)压缩模量Es(MPa)变形模量Eo(MPa)地基基床系数K(KN/m3)侧压力系数λ粘聚力C (KPa)内摩擦角Φ (度)人工挖孔桩桩端阻力特征值qpa(KPa)人工挖孔桩桩周土侧阻力特征值qsa(KPa)人工填土① 1 18(10) 70 / / / / 10 9 / /粉质粘土② 119.5(11)180 5.8 / / / 39 15 / /粉土② 2 19(11) 115 5.0 / / / 22 13 / /细 砂 ③ 1 18(10.5)80 5.2 6 / / / 18 / /松散卵石③ 2 20(12) 180 18 15 2.7×104/ / 25 / 47稍密卵石③ 3 21(13) 300 28 24 3.5×1040.24 / 35 / 55中密卵石③ 4 22(15) 550 45 35 4.0×1040.20 / 38 / 70密实卵石③ 5 23(16) 800 60 45 4.5×1040.19 / 42 / 75强风化泥岩④ 119.4 280 15 20 / / 42 19 / 34中风化泥岩④ 224.1 900不变形不压缩 / / / / 2100 75㈡ 场地水文地质条件1、地下水类型及埋藏条件据勘察报告,场地主要存在两种类型的地下水:一种是赋存于场地上部人工填土层中的上层滞水,靠大气降水及周围水沟渗漏补给,埋藏较浅,无统一自由水面, 水量较小,施工时易于排除,本次勘察未测得该地下水位。二是赋存于砂卵石层中的孔隙潜水,是本场地主要地下水类型,受大气降水及上游地下水补给,水量较丰富,水位变化主要受周边施工降水及季节性控制,自然条件下水位变化幅度在 2~3 米左右。勘察期间正值地下水丰水期,但由于受场地北侧正在修建的海关大厦及东侧的御府花都施工降水影响,使得场地内地下水位总体偏深。勘察时测得本场地稳定水位为 4.8~6.8m,水位高程为 484.63~485.19m,根据场地周边已有水文地质资料,预计丰水期、场地周边无降水影响时,本场地自然水位将上升 3 米左右,预计埋深在地表下 2.0~3.0 米,预计本场地最高自然水位标高可达到 489.00m,设计可按该值进行本工程抗浮设计。2、 地下水的腐蚀性场地地下水对混凝土结构无腐蚀性,对钢筋混凝土结构中的钢筋及钢结构具弱腐蚀性。场地环境类别为 II 类。3、含水层的渗透性本场地地下含水层主要为砂卵石层,属于强透水层,建议本场地砂卵石层平均渗透系数按 K=18m/d 取用采用。本方案按丰水期正常水位埋深 3.0m 设计降水井。三、基坑四周环境及工程特点分析1、基坑形状较规则,在平面上大致为矩形,基坑护壁深度为自然地面下约11.00m。2、建筑场地较为开阔,建筑物均在基坑一倍深度影响范围之外,基坑东面、北面及西面距红线围墙约在 4m 以上,围墙外为规划道路,道路上分布有市政管线,基坑南面为 28m 代征地作为施工备料加工场地;根据《ⅩⅩ地区建筑地基基础设计规范》基坑工程安全等级划分,拟建基坑开挖安全等级为一级。3、根据甲方提供的资料信息本基坑工程需详细探测了解清楚的情况主要有:详细探测了解清楚基坑四周影响范围内的市政地下管线及防空洞等情况。4、基坑土壁以土层和卵石层为主(基坑周边卵石顶板埋深平均在 4.5m 左右) 。应充分考虑土体的时空效应及蠕变性,人工开挖桩孔时应作好护圈,必要时应加钢筋,保证工人施工时的人身安全。5、由于本工程基岩埋深较浅,距地下室底板约为 3m~5m,降水施工时,在基岩面会存在 1m~2m 左右的不可疏干层,因此人工挖孔时,可采取孔内明排水措施。第二章 基坑施工图设计针对本工程,我公司进行了如下设计,保证设计方案的顺利实施,确保工程施工质量。一、降水工程设计(一)设计依据1、 《建筑与市政降水工程技术规范》 (JGJ/T111-98)2、 《供水管井技术规范》 (GB50296-99)3、基坑支护要求(按护壁桩施工深度要求)4、中机工程勘察设计研究院 2006 年 9 月的岩土工程勘察报告5、 《建筑基坑工程技术规范》(YB9258-97) 6、 《建筑基坑支护技术规范》 (JGJ120-99)7、 《基坑开挖图》 《总平面图》8、 《ⅩⅩ调度中心项目地基工程答疑书》(二)降水技术要求⑴ 降水面积:约 11000m2⑵ 地下室基坑深度:11.00m⑶ 人工挖孔桩深度:15.5m⑷ 要求水位降深:至少 15.5m(基岩面埋深约 16.0m~17.0m)⑸ 降深要求:按丰水期正常地下水位 3.00m 设计⑹ 水位下降值:S=12.5m(三)降水设计⑴、参数选择含水层渗透系数 k=18m/d,井半径 r=0.15m 水位下降值为 12.5m降水影响半径 R =2S(sqrt(KH))≈396.86m2、基坑等值园半径(R0)计算:R0=SQRT(A/π)≈59.17m3、基坑涌水量计算:根据 JGJ 120-99 规范 F·0·2,按面状基坑潜水非完整井计算Q=1.366 K(H 2-h 2) / ( lg (1+R/R0)+(h-L)/L ×lg (1+0.2×h/R0))≈6457.08m 3/d根据 JGJ 120-99 规范 F·0·2,按面状基坑潜水完整井计算Q=1.366 K(2H-s)s/ lg (1+R/R0)≈6445.89m 3/d根据 JGJ/T111-98 规范,按面状基坑潜水完整井计算Q=1.366 K (2H-S) S / ( lg R- lg R0)≈6916.61m 3/d上两式计算结果考虑 1.2 的安全系数取大值4、单井出水量计算q = l` d / α`×24 =514.3 m 3/d(L’过滤器淹没有效长度 5.0m;d 过滤器内径 300mm;a 系数取 70)5、降水井井数计算: n= 1.1Q / q≈15 口6、降水井井深计算Hw=Hw1+Hw2+Hw3+Hw4+Hw5+Hw6=17.50m(基岩面埋深 16m~17m)(Hw 1基坑深;Hw 2基坑底至水位深度;Hw 1水力坡度=iro;Hw 4水位变幅;Hw 5过滤器工作长度;Hw 6沉砂管长度)7、降水井方案针对该场地及周边环境实际情况作出降水设计方案如下(具体位置见降水井平面布置图 NO:01):(1) 降水井井数共计 15 口。(2) 降水井井深度均为 17.5m。 (3) 降水井井径 Ф300(管外径 Ф350,成孔孔径 Ф600m) 。(4) 有效过滤器长度不少于 5.0m,井壁采用水泥井管。降水井排水采用管道内排水系统,并在现场设沉砂池 4~5 个(沉沙池结构图见NO:02)。井内排水由泵管就近接入沉砂池,最终排入市政雨排水管道。对于人工挖孔时揭露的上层滞水,采用明排方式处理,使其不影响正常施工。注:由于基岩埋藏较浅,根据ⅩⅩ多年降水经验,在基岩面上 1~2m 范围,存在不可疏干层,挖孔桩开挖后必要时需采取桩孔内的明排水及安全措施。二、基坑支护工程设计从地质情况可以看出,构成边坡的土多为松散土,边坡属不稳定边坡,基坑开挖无天然放坡条件,基坑边坡只有采取可靠的支护措施,才能确保基坑开挖及地下室施工的安全,减少土石方挖运工作量,不影响周边建筑物、构筑物的安全,避免损坏市政管线。㈠基坑支护方案选择根据场地现状,基坑开挖后基坑边距红线围墙一般在 4m 左右,同时考虑基坑较长,基坑边应预留一定宽度作人员及材料运输的通道,因此场地大部分地段几无放坡空间。基坑开挖深度很深,对基坑安全程度的要求较高,需选择适合本工程的支护方案来保证基坑的安全使用。目前ⅩⅩ常用的深基坑支护方案有三种:悬臂桩(人工挖孔桩)支护、喷锚支护、锚拉桩支护。喷锚支护由于属于柔性支护体系,在基坑开挖深度不大、基坑边有较大的放坡条件、基坑边荷载较小且对基坑变形要求不高时可选用,是边开挖边支护,必须与土方开挖密切配合,否则基坑较深(特别是本工程局部地段砂层较厚达 3m 左右)及本工程基坑施工垮过雨季易出现垮塌现象而危及基坑安全;悬臂桩支护与锚拉桩支护属刚性支护体系,适于基坑深度开挖较深、基坑边无较多放坡空间时可以直立开挖、地面荷载较大及对基坑变形要求较高时选用,在基坑开挖前将支护体系作好,与土方开挖互不干扰。根据本场地工程地质条件及场地环境条件,并考虑场地的通行荷载及场边堆载,结合经济技术指标,对ⅩⅩ地区现有的几种基坑支护方案进行优化,拟对本工程采用悬臂桩支护方案(为保证支护体系的整体性,化粪池地段也采用悬臂桩支护方案) 。(二)设计依据:《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)《建筑边坡工程技术规范》 (GB50330-2003)《建筑地基基础工程施工质量验收规范》 (GB50202-2002)《建筑地基基础设计规范》 (GB50007-2002)《建筑桩基技术规范》 (JGJ94-94)中国建筑科学研究院 1995;《建筑基坑工程技术规范》 (YB9258-97)中华人民共和国行业标准 1998;《深基坑支护设计与施工》中国建筑工业出版社 1997.3《混凝土结构设计规范》GBJ10-89 中国建筑工业出版社《理正深基坑支护结构设计软件 F-SPW》1998本工程地质资料、基坑施工参数、基坑四周环境资料《基坑开挖图》 《总平面图》《ⅩⅩ调度中心项目地基工程答疑书》(三) 基坑支护设计计算:我公司遵循经济、合理、安全的原则,对本工程采用以支护桩为主要技术措施,结合桩间支护措施等有效手段,进行深基坑支护。(1)设计参数取定① 场地内主要土层的物理力学参数(计算时根据降水后土层疏干的实际情况及我公司多年施工经验进行调整)②支挡高度设计值:H1 =11.0m H2 =6.0m ③附加荷载:q = 10kN/m 2 (2) 支护设计计算书及简图此部分为理正基坑支护软件计算,设计计算简图、设计基本参数、坡线参数、超载参数、整体稳定计算结果及抗倾覆稳定计算结果如下:
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