基坑降水施工方案

基坑降水、护壁方案设计第一部分前言1.工程概况佳木斯世纪房地产站前小区经济适用房位于佳木斯市站前路,该工程由哈铁房建筑工程公司承建,拟建建筑物有一栋高7层的住宅楼带1层地下室及一层地下车库组成，基础拟采用筏板基础，基础埋置深度约为-8.4m，基坑开挖深度约为10.0m（自然地面下）。本工程需要采取降水、护壁措施，以满足基础施工的需要。我院承担本次基坑（基础）降水设计和基坑护壁设计任务。2.场地工程地质条件2.1地形地貌拟建物场地位于站前加油站西侧，交通较方便。拟建物场地为拆迁空地，地形较平坦。场地自然地坪标高(以钻孔孔口标高为准)80.25~80.96m，相对高差0.71m。地貌单元属冲积冰水沉积山前台地。2.2地层岩性勘探深度内，场地地层从上至下依次为：第四系全新统河流相冲积地层。地层岩性分述如下：第四系全新统人工填土层（Q4ml）①、杂填土：色杂。主要由砖瓦块及少量粘性土等组成。结构杂乱，松散～稍密。湿。②、粉质粘土：伏于杂填土层之下，厚度0.00-3.30米，黄色，稍湿，可塑，无摇震反应，光泽反应为稍有光泽，干强度中，韧性中，主要由粉粒和粘粒组成，该层下部粉粒增多而变为粉土。第四系全新统冲积层（Q4al）③、中砂：黄灰色。系长石、石英、云母细片、岩屑及暗色矿物等颗粒组成，混少量粘粒。松散。湿～饱和。全场地普遍分布于卵石土层顶部和呈透镜体状分布于卵石土层中。分布于卵石土层顶部的中砂最大厚度3.80m；分布于卵石土层中的中砂最大厚度0.60m。④、砾砂：伏于中砂层之下，在钻探深度范围内厚度3.50-6.20米，黄色、湿-饱水、稍密，颗粒级配不良，粒径2-35mm，最大可达150mm，砾石占50%-60%左右，由火成岩和变质岩组成。该层局部粒径大于2mm颗粒含量大于50%而变为圆砾。2.3水文地质条件场地地下水为埋藏于第四系的孔隙潜水。勘察期间地下水稳定水位埋深7.00米左右，高程为73.82米（2010年5月份测），含水层沙砾，近三五年地下水位变化幅度1.50-1.80米左右，98年最高洪水位4.80米，由大气降水补给，排泄于松花江中于江水呈互补关系。2.4岩土的工程特性指标建议值根据地勘资料，本工程的岩土工程特性指标建议值见表2.4。表2.4岩土的工程特性指标建议值土名天然重度rkN/m3承载力特征fakkPa内摩擦角фk度内聚力CkkPa压缩模量EsMPa横波波速Vsm/s人工挖孔桩极限侧阻力标准值qsikKpa极限端阻力准值qpkKpa素填土18.09010.015.04.0214粉土19.013020.09.06.5060中砂19.59025.012.017970松散卵石20.018030.020.0100稍密卵石21.036032.030.03911202500中密卵石22.060036.040.04371404000密实卵石23.090038.050.050216055003.设计依据⑴《总平面图》（xxx勘察设计院）；⑵《岩土工程勘察报告》（xxx勘察测绘研究院）；⑶《建筑与市政降水工程技术规范》（JGJ/T111-98）；⑷《供水管井技术规范》（GB50296-99）；⑸《建筑基坑工程技术规范》(YB9258-97)；⑹《建筑基坑支护技术规范》（JGJ120-99）；⑺《锚杆喷射砼支护技术规范》（GB50086-2001）；⑻《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）；⑼《岩土锚杆（索）技术规程》(CECS22:2005)；⑽《成都地区建筑地基基础设计规范》（DB51/T5026-2001）；⑾《混凝土结构设计规范》（GB50010－2002）；⑿《建筑桩基技术规范》（JGJ94－94）；第二部分降水方案设计1.降水技术要求目前场地地下水埋深约为5.5m。建设单位要求将地下水降至自然地坪下7.00m。根据规范要求，需要将地下水降至基底以下0.50m，故按照将地下水降至自然地坪下7.50m设计。2.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、轻型井点（如空点井、电渗井等）和重型井点（如管井等）。根据我降水设计、施工的经验证明，在成都地区采用管井法降水，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。3.降水设计计算3.1设计计算参数⑴降水面积:4300.00m2。⑵降水深度：要求降至自然地坪以下7.500m。⑶地下水静止水位：ho=5.50m。⑷含水层厚度：HO＝2.50m。⑸渗透系数：K=25.00m/d。⑹设施引用半径ro＝＝37.0m3.2总涌水量的计算⑴降水水位降深值SW=11.50m。⑵设施引用影响半径R1＝2SW+ro＝557.68m⑶基坑涌水量Q总＝＝9834.80t/d3.3干扰井涌水量的计算及降水井数量的确定⑴设计井深HW=25.00m⑵设计井径dw=0.58m⑶降水井井降深S井=18.75m⑷降水井引用影响半径R3＝2S井+ro＝885.94m⑸干扰井出水量Q单＝其中：N为井数。⑹用试算法进行井数设计，当计算到井数N=8时：单井出水量Q单＝1314.45t/d；群井出水量＝10516.0t/d≥Q总＝9834.8t/d，满足要求。3.4降水验算⑴水井出水能力验算管井出水能力q=24l’d/α’=24×7.32×580/70＝1455.65m3/dQ单＝1314.45t/d，满足单井出水量的设计要求。⑵降深值验算验算公式:水头值HA＝降深值SA＝Ho-HA动水位h动＝ho＋SA式中r1、r2、…、rx分别为验算点至各井之间的距离。经反复验算，布置8口25.0m深降水井时，可以满足降水要求，降水井布置见《降水井平面布置图》。3.5降水井井径设计及结构设计：开孔钻头直径：580mm终孔钻头直径：560mm降水井采用内径为300mm的钢筋混凝土井管，上部6根井壁管，中部4根缠丝间距3mm过滤管，下部1根沉管(注：每根井管长度均为2.5米)。设计过滤器为填砾过滤器，填砾规格6～10毫米砾石，填砾厚度大于100mm；砾石填至距地面1.50m时，用粘土封孔。成井时要求井孔应圆整垂直，井管焊接牢固，安装垂直。洗井采用活塞和空压机联合洗井，确保洗井质量，达到正常抽水时含砂率小于1:10000，以保证抽水设备正常运行。4.抽水设备的选择根据计算结果和设计降深,选择QY型潜水泵。降水井流量为50m3/小时，扬程不小于25m。5.降水工程监测与维护要求a．抽水前应统一测一次各井静止水位;b．抽水开始后,在水位未达到设计降水深度以前,每天观测三次水位；c．水位达到设计降水深度后,可每天观测一次水位；水位观测允许误差为：±5cm。d．绘制水位降深值S与时间t过程曲线图分析水位水量下降趋势，预测设计降水深度要求所需时间。e．根据水位、水量观测记录，查明降水过程中的不正常状况及其产生的原因，及时提出调整补充措施，取保达到降水深度。f．抽水设备定期保养，降水期间不得随意停抽。g．注意保护井口，防止杂物掉入井内，经常检查排水沟，防止渗漏。h．更换水泵时，测量井深，掌握水泵安装的合理深度，防止埋泵。i．现场应准备备用电源，当发生停电时，及时更新电源，保持正常降水。5.降水井施工(1)测量放线：根据甲方现场给定基础轴线并按我院“降水井平面图”测放出各井位，并打入木桩，涂上红油漆作标记。(2)成孔（关键过程）：钻机就位安装好后，核对井位。为防止破坏场地内地下管线，人工开挖1.50ｍ深，埋好护壁管，管径700mm，护壁管埋设完毕后开始钻进成孔。钻孔采用泥浆护壁，施工时保持孔内泥浆高度，防止孔内垮孔。检查孔深达到设计深度后终孔。(3)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。(4)填砾：在井管外填入规格6～10ｍｍ砾石滤料，填至距地面1.50ｍ左右，然后填入粘土封井。(5)洗井（质量控制点）：采用空压机、活塞联合洗井，空压机洗清之后再用活塞洗井；然后再用重复以上洗井过程，直至满足设计要求。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，达到正常出水时含砂率少于1／10000要求。第三部分基坑支护方案设计1.技术要求本工程±0.000标高相当于绝对标高为5.03.30m，基础形式为筏板基础，地下室埋深为-8.65m，筏板及垫层厚度为1.7m，故基坑深度为10.35m(自然地面下10.0m)。为确保基坑和基坑内作业人员、设备、设施的安全，对本工程基坑四壁的基坑边坡进行支挡。2.工程环境特点本工程场地南面紧邻xxx，其余三面临已有建筑物，基坑开挖后不具备放坡条件，基坑东南、西南面具有放坡条件，周边环境条件较复杂，基坑破坏后果严重。本工程环境情况详见《基坑支护平面布置图》。3.基坑护壁方案的选择目前xxx地区基坑支护经常采用的护壁方式有排桩护壁和喷锚护壁。排桩有悬壁桩（包括人工挖孔和机械成孔灌注桩）和锚拉桩（包括人工挖孔和机械成孔灌注桩）等方式。锚拉桩护壁基坑边坡变形最小，但是从经济合理的角度考虑，对本工程是不适合。机械成孔灌注（悬臂）桩造价较高，并且钻进过程中将产生大量的泥浆，泥浆的污染和清运问题将成为很难解决的难题。因此采用机械成孔灌注桩支护是不适用于本工程的。人工挖孔灌注（悬臂）桩造价相对较高，同时也存在一定的施工安全隐患。喷锚护壁是采用锚杆加钢筋混凝土挡土板的的柔性支护体系，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。喷锚护壁缺点是基坑边坡变形较大和存在噪音、扬尘等污染环境的现象。针对本工程的特点，基坑护壁方案按照以下原则考虑：⑴本工程基坑东北、西北方向作为土建单位施工通道且局部地段开挖后无放坡条件，为了确保安全，必须要严格控制变形，因此采用排桩（悬壁桩）的护壁方案，排桩为人工挖孔桩。⑵其余地段均可以采用喷锚护壁。4基坑护壁方案设计4.1计算参数的选择⑴土的物理力学指标本次护壁方案设计计算参数根据地勘资料选用，详见表2.4。表2.4岩土的工程特性指标建议值降水之后，土体的抗剪指标适当提高。⑵基坑深度及附加荷载取值根据基坑周边的环境条件，本工程基坑深度及附加荷载取值情况如下：附加荷载q1＝10kPa；说明：按照以上附加荷载取值时，基坑周边不得堆载重物，载重汽车不得从基坑四周通行。⑶护壁使用年限根据本基坑功能、性质及工程总进度计划，本基坑护壁设计使用年限为1年。4.2设计计算计算采用“理正深基坑辅助设计软件F-SPW”,计算书详见附件。4.3护壁方案简述根据护壁计算书，进行本工程的护壁设计。4.3.1排桩护壁场地东北、西北侧采用排桩护壁，排桩为人工挖孔桩。⑴人工挖孔桩桩径1.0m，嵌入基底（卵石层）深度5.50m。桩顶设置冠梁，冠梁截面尺寸1.0m×0.5m。桩孔采用现浇钢筋砼护壁，护壁砼厚度150mm。⑵人工挖孔桩桩心距3.00m，桩长15.5m。⑶人工挖孔桩桩身砼强度C25，护壁砼强度C20，桩顶联梁砼C25。⑷挖孔桩钢筋保护层厚度50mm。⑸桩间采用挂金属网片喷射细石砼护壁，喷射砼强度等级C20，厚度50～80mm。设计详见施工图。4.3.2喷锚护壁⑴放坡坡率喷锚护壁时放坡坡率为1:0.3⑵锚杆①锚杆设计为全段摩擦型锚杆，采用矩形布置，锚杆纵横间距均为1.50m。②锚杆钢材：φ40δ3.0焊管；③锚杆倾角：a=15°；④锚杆泄浆孔：钻眼φ3—φ6间距50㎝左右，在锚杆入土端头1.5～3m处设置；⑤锚杆倒刺：角钢∠20×20×3护焊于泄浆孔处或用φ14螺纹钢护焊于泄浆孔处；⑥锚杆灌浆：浆体水灰比为0.4～0.6:1,灌浆压力为0.2～0.6Mpa。⑦锚杆长度详见表4.4。锚杆设计成果一览表表4.4根据现场实际施工情况及现场变形监测反馈信息,可适时调整锚杆施工参数,以确保基坑及周边建(构)筑物的安全与稳定。⑶面层面层采用喷射混凝土与钢筋网组成的钢筋混凝土板结构型式。土方开挖时，应确保锚杆支护作业面平整。喷射混凝土采