基坑土钉墙喷锚挂网及注浆钢管桩联合支护施工组织设计

基坑土钉墙喷锚挂网及注浆钢管桩联合支护施工组织设计1前言1.1工程概况拟建的育林宾馆综合楼位于育林市育林路与育林路交叉口的西南角育林宾馆院内，该楼长约25.1m，宽约13.8m，高为六层，设一层地下室，框架结构，基坑深度为5.7m，勘察期间实测场地内地下水静止水位埋深5.9-6.0m。1.2场地环境条件拟建建筑物场地环境条件见下表:场地基坑周边环境一览表位置相邻建筑说明备注南侧育林宾馆家属楼距育林宾馆家属楼12.0m由于甲方未提供具体资料，故对地下是否分布如热力管网、天然气管道、网通管道、高压电缆等不详。北侧北侧为建筑物距北侧建筑物6.0m东侧东侧为三层楼房距三层楼高1.5m西侧西侧为围墙距围墙6.0m1.3场地岩土工程条件1.3.1场地地形地貌该场地位于育林河右岸一级阶地，地貌形态单一，场地地势平坦。1.3.2场地地层条件根据育林工程水文地质勘察院有限公司勘察报告，主要地层情况如下：（1）素填土：褐色，灰褐色，稍湿，可塑，主要成分以粉土为主，上部夹含砖渣及建筑垃圾等杂质。场地内均有分布，与下伏土层呈突变接触，层底埋深1.8-5.3m，平均层厚5.07m。（2）中砂：黄褐色，湿-饱水，稍密，成分以石英、长石为主，下部含少量小砾石。该层土场地内均有分布，与下伏土层呈渐变接触，层底埋深8.7-8.9m。层厚3.4-4.1m，平均厚3.73m。（3）砾砂：浅黄色，饱水，稍密，砾石含量8%左右，粒径约2-3cm，主要成分以石英岩、正长岩等。该层最大揭露厚度5.8m，层底在勘探深度内未能揭穿。1.3.3场地水文地质条件该场地地下水类型为第四系松散岩类空隙潜水，主要含水层岩性为②中砂及层③砾砂以下的砂性土，地下水水位埋深5.90-6.0m。地下水主要靠侧向迳流补给，排泄于人工开采和地下迳流。由于受季节性降水、人工开采及育林河橡胶坝拦蓄的影响，地下水水位年变幅1～2m。1.3.4场地岩土相关物理力学参数场地岩土有关物理学参数详见岩土工程勘察报告。2本工程基坑开挖须着重解决的问题根据基坑周边环境、开挖深度、工程地质与水文地质条件，基坑侧壁安全等级为二级，基坑开挖深度为5.7m，因此该基坑工程的重点为：（1）预防并控制因基坑开挖等因素引起周边地面的不均匀沉降；（2）确保基坑周边土体及管线稳定；（3）为后续的主体施工创造良好的施工条件。3基坑支护结构方案选择3.1设计原则（1）安全第一，确保基坑开挖及地下室施工全过程基坑边坡的安全稳定，严格控制基坑周边管线、路面的变形。（2）在确保安全完成基坑工程施工的前提下，尽可能降低工程造价。（3）将基坑支护与土方开挖有机的结合起来，有效缩短边坡支护和土方开挖的工期。3.2设计依据（1）《岩土工程勘察报告》（育林工程水文地质勘察院有限公司）；（2）场地平面布置图；（3）《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）及《规程应用手册》；（4）《土层锚杆设计与施工》（CECS22：90）；（5）《基坑土钉支护技术规程》（CECS96：97）；（6）《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GBJ－86－85）；（7）《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）；（8）《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）；（9）《混凝土结构设计规范》（GBJ10-89）；（10）《安全检查验收标准》JGJ59－99；（11）现场踏勘及现场工程师介绍等。3.3基坑支护方案选择按照设计原则及设计依据，经方案的经济技术比较及工程周围的实际情况，确定该基坑东侧采用注浆钢管桩及土钉墙联合支护方案；基坑其它部位由于素填土层较厚，易产生塌方现象，且周围有厕所、供水管道等，为了基坑边坡的安全，采用土钉墙喷锚支护方案。具体设计见附图。4基坑支护设计要点及施工建议4.1基坑土方开挖、外运及土方回填方案设计根据场地地质条件、周边环境和基坑支护设计情况，对基坑开挖提出如下要求：（1）根据场地岩土条件，本基坑按1：0.4进行开挖放坡，故应严格按照支护设计坡度和深度进行开挖；（2）基坑开挖时应将地面附加荷载减到最小，严禁在坑边堆载或通行重载车；（3）土方应分层开挖，每层开挖深度为1.5m，严禁超挖。开挖下一层土时，上层支护结构混凝土的强度应达到70%。严禁施工机械碰撞止水和支护结构；（4）砂层开挖过程中分段长度不宜过长，每段待支护完成后，再进行下一段的开挖；（5）土方开挖后及时施工锚杆等支护结构，尽量减少土体变形，保证基坑安全；（6）基坑内各区间台阶先放坡机械开挖，再人工修坡到位；（7）在雨季节施工前应检查现场的排水系统，做好基坑周边地表水及基坑内积水的排汇和疏导，防止基坑暴露时间过长或被雨水浸泡。4.2基坑边坡支护结构设计内容及设计计算（1）土钉墙喷锚支护如前所述，本基坑开挖深度为5.7m，支护范围为砂层，采用1：0.4的比例放坡开挖，根据岩土相关物理力学参数，本基坑喷锚（土钉）支护结构及设计计算采用行业标准《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99），按照育林深基坑支护结构设计配套（F-SPW-5.05）输入有关参数，在计算机上进行计算，局部根据施工经验及区域条件进行了调整。支护结构强度及稳定性验算结果均符合相关规范要求，具体计算情况如下：A剖面：第一排：土钉Ф16L=3.0m@1500第二排：土钉Ф16L=6.0m@1500第三排：土钉Ф16L=4.5m@1500B剖面：第一排：土钉Ф18L=9.0m@1500第二排：土钉Ф18L=6.0m@1500第三排：土钉Ф18L=3.0m@1500锚杆设置倾角12°左右，采用梅花型布置。为了控制基坑边坡变形，如发现锚杆施工引起地面沉降，危及基坑安全，全部采用一次性自进式钢管锚杆。钢筋网采用方格网，规格为Ф6.5@250×250，喷射混凝土为C20细石砼；厚度80-100mm，水泥采用32.5级水泥，水泥：砂：石配比为1：2：2，喷射砼内粗骨料最大粒径不宜超过15mm，土钉为Ф16-20螺纹钢筋，加强筋为Ф12，并同土钉头牢固焊接。焊接方法可参考《基坑土钉支护技术规程》CECS96，97第5.2.3条之规定。（2）注浆钢管桩及土钉墙联合支护由于基坑距东侧三层楼房仅1.5m，故该部位采用注浆钢管进行支护，注浆钢管桩长9.0m，桩径Ф108mm，桩间距500mm。采用钻机成孔。详见平面布置图。5基坑支护土钉墙施工工艺和要求5.1施工顺序（1）场地清理；（2）基坑放线；（3）开挖第一层1.0～1.5m深；（4）第一层支护；（5）开挖第二层；（6）第二层支护等。5.2施工工艺土钉墙喷锚挂网支护工艺流程见下插图插图施工顺序及施工工艺流程图5.3土方开挖土方应分层分段开挖，每段开挖长度20.0m左右，每层开挖深度不得大于1.5m，若开挖过程中砂层含水量过大，出现流砂、塌方现象，应减少每层开挖深度为1.0m左右，并加密土钉，及时支护。对开挖出的边坡进行人工修正，确保边坡的平整度。对土钉位置作出标记，如因地质条件及场地设施的影响而改变孔位时，须经质检、监理人员确认后再作孔位调整。开挖过程中应做好安全监测及基坑支护的协调配合工作。5.4造孔本工程采用洛阳铲人工成孔，成孔直径100mm，孔深宜大于设计孔深10cm，成孔倾角12°。施工造孔中若遇粉土层有流砂缩孔现象，则应修改成孔工艺，防止流水、流砂现象发生。5.5土钉制作安装（1）土钉采用Ф16HRB335钢筋。（2）土钉杆接头应采用焊接的搭接接头，焊接必须复合规范要求。（3）土钉杆体应沿土钉轴线方向每隔2.0m左右设置一个居中支架，居中支架采用Ф6.5钢筋制作，并将用作居中支架的钢筋弯成弧形与土钉杆焊接。（4）土钉孔造好后应尽快放置土钉，土钉放入前应认真检查钢体质量。5.6注浆（1）根据本工程条件注浆采用水泥净浆，水泥采用Po32.5级普通硅酸盐水泥。（2）注浆液水灰比为0.4-0.5。（3）注浆压力不低于0.4Mpa。（4）注浆应从孔底开始灌填，当孔口有浆液流出并加压稳定后，方可停止注浆。5.7编扎钢筋网（1）钢筋网采用Ф6.5调直钢筋，双向间距均为250mm。（2）根据作业面层分层、分段铺设钢筋网，钢筋网之间的连接可采用搭接，搭接长度不小于一个网格边长且不易小于200mm，或采用点焊，并随壁面随坡就势铺设。（3）钢筋网铺设好后，应在其上面焊接加强筋，使土钉、钢筋网、加强筋连成一体。基坑四周边沿要将网片上翻一定宽度，形成防水护坡顶。5.8喷射混凝土（1）喷射混凝土采用Po32.5级普通硅酸盐水泥，砂子采用中砂，且砂的含水率宜控制在5%-7%，石子应用坚硬、耐久的碎石，其最大粒径一般不应大于10mm。（2）喷射混凝土的面层强度C20，配合比一般采用水泥：砂：碎石重量比为1：2：2，水灰比为0.40～0.50。5.9防排水措施防排水对基坑安全非常重要，一旦有水浸入基坑周围，将改变土的物理力学性质及土体受力特性，因而要求基坑施工时截断所有通往基坑的水源。施工过程中若发现坑壁有渗水现象，在坑壁支护范围内每隔6.0m设置一泄水孔，插入排水管，以便进行渗水排出。6基坑工程安全监测6.1基坑安全等级根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）第3.1.3条本工程基坑安全等级为“二级”。6.2基坑支护监测的目的（1）为基坑开挖、支护信息化施工提供有利的科学依据。（2）通过监测，保护周边建筑物、道路及市政设施的安全。6.3基坑安全监测内容（1）支护施工中的边坡位移监测；（2）土方开挖施工中的监测；（3）基坑工程施工中对周边管线的监测；（4）对周边建筑物、道路及市政设施的监测。6.4监测仪器及监测方法根据《建筑变形测量规程》（JGJ/T8-97）中的有关规定，选择安全监测仪器及施测方法。（1）基坑侧壁的水平位移采用精度不低于DJ2级经纬仪观测，按视准线法施测；（2）建筑物的沉降监测采用精度不低于DS1级水准仪观测、按测微法施测。6.5监测周期监测时间、周期主要根据施工进程确定，基坑周边建筑物和道路在基坑开挖前测取2次初值读数，坡顶观测点待基坑第一层支护完毕设置观测点后开始观测。观测周期为：每开挖一层后当日进行监测，无挖土情况四日一测，有危险施工征兆时，加密观测，并及时提交监测成果。6.6允许变形控制根据实际监测数据对基坑工程作出险情预报，是一个很重要的技术问题，必须根据工程的具体情况，综合考虑各种实际因素，在测定数据的基础上及时做出判断。允许变形标准有两种指标，其一为变形容许值（累计变形），其二为变形速率。这两种指标中任何一种达到警戒限值都应及时做出判断，即刻进行处理。6.6.1基坑边坡及地面变形监控（1）基坑变形的监控值根据《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002中第7.1.7条规定，基坑边坡及周边地面允许变形值应符合下表：基坑变形的监控值（单位：cm）基坑类别围护结构墙顶位移监控值支护结构墙体最大位移监控值地面最大沉降监控值二级基坑6.08.06.0（2）水平位移速率控制连续3日水平位移速率达到2mm/d；应预报警。6.6.2邻近建筑物沉降控制（1）根据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002中第5.3.4条规定，建筑物允许变形值应符合下表：建筑物的地基变形允许值变形特征中、低压缩性土高压缩性土砌体承重结构基础的局部倾斜0.0020.003（2）沉降速率控制连续3日沉降速率达到1mm/d或肉眼发现建筑物裂缝急剧扩张，应预报警。6.6.3邻近管道变形控制累计沉降达30mm（管道支架间距L的5%）；连续3日沉降速率达到1mm/d或实际发现管道漏水、漏气。6.6.4巡视发现各种严重的变形现象，如严重的基坑渗漏、管涌等。6.7数据处理及信息反馈施工监测过程中的数据处理及信息反馈是喷锚网支护“信息化施工”的一项重要内容，由于喷锚网支护设计施工受地质、水文环境、天气、荷载等诸多不确定因素的影响，设计方案也难以完全符合工程的实际情况，所以，施工过程中加强施工监测，应用信息控制实施全程跟踪动态设计尤为重要。现场施工中，要求通过监测手段，随时掌握周边环境的变化以及支护土体的稳定状态、安全程度及支护效果，为设计和施工提供信息，现场技术人员要通过信息