三亚解放街地下人防工程基坑支护方案比选分析130519

解放路与新风街地下空间开发项目基坑支护方案中国二十冶集团有限公司二○一三年六月二十四日1一、工程概况本项目位于三亚市河西区解放二路，是三亚市繁华的商业区，该区域居民密集，人车流量大。现规划沿河西区解放二路中轴线建设一条地下一层商场及人防工程，新风街至解放二路和平街路口，全路段长约900m，宽约30m，地下室基底深度为设计路面（±0.00）以下13.70m。二、周边环境情况场地位于三亚市河西区解放二路，是三亚市繁华的商业区，该区域居民密集，人车流量大。基坑范围内为市政道路，两侧为1～16层不等的已有建筑，沿线分布地下管网多且复杂，埋置深度0.8～2.0米不等。东侧距三亚河约250米，西侧距海约250米。场地环境条件较为复杂。三、基坑安全等级根据基坑的开挖深度和周边环境条件，本基坑安全等级为一级。2四、工程地质条件和地下水1、工程地质条件勘察孔最大深度为20.70米。场地的地基土层为第四系海相沉积物，根据岩性组合和工程性质的差异，划分为6个工程地质层。自上而下分述如下：①杂填土（Q4ml）：全场地分布，厚度0.4～1.0米，松散～稍密状，成份以粉细砂为主，夹有少量建筑垃圾，顶部砼基路面约0.1米，为筑路人工回填土。②粉砂（Q4m）：全场地分布，厚度2.5～9.3米。顶板埋深0.4～1.0米，松散～稍密状，稍湿～饱和，土黄、浅灰色，土质不均匀，局部渐变为粉土或细砂，部分含砾砂（石英质）较多，夹贝壳碎屑较多，该层水上天然休止角为35.0°～45.0°，水下休止角为27.0°～44.0°，压缩模量Es＝7.9，天然重度γo＝20.45kN/m3。松散～稍密状，渗透系数（K）约为8.0×10－4cm/s。实测标准贯入试验锤击数N=7～15击。②-1层含珊瑚碎块粉砂（Q4m）：场地南段（ZK21～ZK34及ZK55～ZK68）有分布，路段北面未揭露该层。厚度0.90～5.40米，平均厚度2.93米，层顶埋深0.70～4.80米。上部灰白色、底部青灰色，松散～稍密状，湿，石英质，分选性一般，次磨圆状，以粉砂和珊瑚碎块居多，珊瑚块呈细长条状，直径0.2～3cm，质硬。含少量粘粒及少量有机质等，渗透系数（K）约为5.0×10－3cm/s。实测标准贯入击数N＝9～16击。③粉质粘土（Q4m）：场地南段有分布，北侧（ZK1～ZK15及ZK35～ZK49）缺失该层，厚度1.5～8.9m，可塑状、局部地段硬塑状，切面光泽，干强度中等，韧性中等，无摇震反应。层顶深度3.0～8.2m。浅灰黄色，土质不均匀，部分渐变为粉土，夹少量中粗砂及贝壳碎屑。实测标准贯入试验锤击数N=10～18击，为中压缩性土。④粗砂（Q4m）：全场地分布，厚度0.9～10.6m，层顶深度6.5～12.5m，灰黄、灰白色，稍密～中密，湿～饱和，石英质，分选性一般，次磨圆状，粘粒含量约15～20％，局部夹含少量石英质卵石，块径2～5cm不等，渗透系数（K）约为3.4×10－2cm/s。实测标准贯入击数N＝13～23击。⑤层粉质粘土（Q4m）：全场地均有分布，未揭穿。揭露厚度1.50～8.70米，平均厚度4.59米,层顶埋深11.20～18.50米，平均埋深15.25米，层顶高程-14.25～-6.68米。灰黄、黄褐色，可塑状～硬塑状、硬塑为主，土质较均匀，切面具光泽，干强度高，韧性较好，无摇震反应，局部含少量粉细砂透镜体。属中等压缩性土，现场实测标贯击数14～23击，平均17.5击。根据地质勘察报告，场地地层分布和设计参数见下表：3岩土参数建议值表指标项目地层名称及代号天然重度压缩模量粘聚力内摩擦角承载力特征值渗透系数γEs0.1~0.2cfakkkN/m3MPakPa度kPacm/s②粉砂20.456.5420.0*21.0*1308.0×10-4②-1珊瑚碎块粉砂20.57.0015*25.0*1305.0×10-3③粉质粘土20.86.4448.015.01602.0×10-5④粗砂21.29.1930*25.0*1803.4×10-2⑤粉质粘土20.67.0250.020.02002.0×10-6*为直接采用经验值2、地下水本次勘探揭露的地下水为②层粉砂、②-1层含珊瑚碎块粉砂、④层粗砂（③层粉质粘土虽然为隔水层，但本场地范围约为900m×30m，其中ZK1～ZK15孔约400米长地段③层粉质粘土缺失，④层粗砂与②层粉砂的孔隙水具有密切的水力联系，可视为统一含水体，具同一水位）的孔隙潜水和④层粗砂的承压水。④层粗砂局部粘粒含量较高，透水性较弱，⑤层粉质粘土为隔水层。地下水主要接受大气降水垂向补给和东侧地下径流的侧向补给。结合区域水文地质条件分析，地下水的总体流向为由北东向南西径流，向大海排泄。本次勘察实测混合水位埋深2.60～4.10米，相当于标高为0.68～1.98米。地下水受季节变化影响较大，勘察期间为平水期，实测混合水位标高0.68～1.98m。根据调查和访问当地民用井及区域水文气象历史资料，年变化幅度在1.00m左右。五、设计依据（1）国家标准：《建筑基坑工程支护技术规程》（JGJ120-2012）；（2）国家标准：《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）；（3）国家标准：《地基与基础工程施工及验收规范》（GB50202-2002）；（4）国家标准：《混凝土结构设计规范》（GB50009-2010）；（5）国家标准：《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2011）；4（6）国家标准：《钢结构设计规范》（GB50017-2003）；（7）国家标准：《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）；（8）本地块岩土工程勘察报告和相关结构图纸。（9）其它有关规范规程。六、基坑围护设计重点根据场地地质条件和周边环境条件，本基坑围护设计重点和难点主要体现在如下几个方面：（1）本工程地下室基坑面积大（约3.00万平方米），基坑很长（长边约1000m），挖土深度大（约13.70m）。如此大面积的基坑，必须选用合理的围护结构和支护形式，以做到在安全、合理的前提下，缩短施工工期、方便土方开挖和结构的施工、节省工程造价。（2）基坑周边环境条件相当复杂，沿道路两侧分布有诸多房屋和市政管线，基坑施工过程中除确保基坑的安全外，还需控制基坑开挖的变形，以减小对周边房屋和管线变形的影响。（3）基坑开挖深度内分布有很厚的②粉砂、②-1层含珊瑚碎块粉砂和④粗砂，该土层富水性强，水量较大，基坑开挖需做好降水措施，避免产生流砂、管涌等风险。（4）根据工期安排，基坑开挖需先形成盖板后恢复交通，下步开挖和土建施工均在盖板下进行，围护设计需结合此工况，采用合理的支护形式、并确定合理的施工工艺。七、基坑支护设计方案基坑围护为地下室施工服务。施工流程的不同决定了不同的基坑围护方案。施工流程的确定应从施工工期、投资进度、技术难度、围护造价等多方面综合分析。根据我公司已实施的大量基坑工程的成功实践经验，结合场地地质条件、基坑开挖深度、周边环境情况和类似工程设计施工经验，本基坑支护设计可供选用的方案采用地下连续墙（两墙合一）围护形式，本工程基坑围护工程地下连续墙围护，地下连续墙墙厚800mm，地墙有效深度17.5m，采用C30防水混凝土，接头采用锁口管接头。（一）、施工总体部署1）、施工安排根据场地条件和本工程特点，为保证道路交通通行，沿解放路纵向划分ⅰ、ⅱ两大区域分别组织围挡封闭施工，每一区域分3个施工区域同时进行施工，各安排金泰SG-40成槽机一台，50t履带吊各一台，待ⅰ区施工完毕转入ⅱ区施工。52）施工进度计划根据工期要求，为确保关键里程碑工期，确保顶板施工尽早完毕，恢复交通，初期围护结构地下连续墙施工必须加快。地下连续墙施工每施工区域安排金泰SG-40成槽机50t履带吊各一台，施工速度为2槽段/台·天，每天完成6幅，挖槽和下钢筋笼、砼浇筑采用流水作业，互不影响。，据此施工效率，70天完成地下连续墙施工（前期准备及导墙施工）。地墙施工期间，安排桩基工程施工。（二）、施工重点及难点1)、工程重点（1）基本工程基坑周边的地上交通繁忙，地下管线很多，场地周围建（构）筑物密集，对基坑支护要求高。基坑两侧距离建筑物近，场地狭窄，基坑的安全与稳定是本工程的施工重点。（2）必须做到施工不扰民及环境保护是本工程施工的重点，也是确保本工程顺利进行的前提条件之一（3）确保工期为本工程的重点之一，根据程筹划的要求，缩短地面占用时间，尽早的恢复地面的交通及邻近商业经营，社会效益及经济效益尤为显著，因此缩短及工期确保工期为本工程的重点之一。2)、施工难点采用地下连续墙施工存在以下施工难点：（1）槽孔建造方面：基于本工程复杂的地质条件和墙体在开挖过程中要起围护和封水双重作用，槽孔建造要解决的难题有：②-1层珊瑚碎块粉砂中的珊瑚碎块及因漏水而容易产生塌孔，在该土层中保证槽壁的稳定；提高成槽精度（孔斜率，超、欠挖率），确保钢筋笼下设到位；提高清孔换浆质量，保证混凝土浇筑质量，减少接缝夹泥。（2）墙体防水方面：选择合理可靠的墙段连接方法是地下连续墙防水和结构稳定的关键，为保证相邻槽段的无缝可靠连接，常规采用的方法锁口管连接法。因此围护结构的施工质量，尤其是地下墙的接缝止水性能对基坑开挖的安全至关重要。一旦发生围护接缝渗漏水的险情，堵漏工作极其困难，将对基坑安全和周边环境带来风险。因此接缝处理是施工的难点之一。（3）本工程基坑周边的地上交通繁忙，地下管线很多，场地周围建（构）筑物密集，对基坑支护要求高。基坑两侧距离建筑物近，场地狭窄。在施工过程中临近建筑物的保护及邻近设施保护以及管线的保护，和做好管线的切改及保护也是施工难点之一。（4）施工场地狭长，场地布置及大量设备安排难度大，本工程施工场地非常紧张，可6利用空间有限，钢筋加工场地、泥浆工厂、大型设备行走便道的布置非常紧张，这就要求我们一方面要上足机械设备另一方面又要结合目前狭小的施工场地合理进行协调调度，如何组织协调，全面展开施工生产是本工程的一个难点。（三）地下连续墙的施工工艺过程（四）地下连续墙施工I．修筑导墙1．导墙的作用（1）挡土墙。在挖掘地下连续墙沟槽时，接近地表的土极不稳定，容易坍陷，而泥浆也不能起到护壁的作用，因此在单元槽段挖完之前，导墙就起挡土墙作用。（2）作为测量的基准。它规定了沟槽的位置，表明单元槽段的划分，同时亦作为测量挖槽标高、垂直度和精度的基准。（3）作为重物的支承。它既是挖槽机械轨道的支承，又是钢筋笼、接头管等搁置的支点，有时还承受其他施工设备的荷载。（4）存储泥浆。导墙可存蓄泥浆，稳定槽内泥浆液面。泥浆液面应始终保持在导墙面以下20cm，并高于地下水位1.0m，以稳定槽壁。此外，导墙还可防止泥浆漏失；防止雨水等地面水流人槽内；地下连续墙距离现有建筑物很近时，施工时还起一定的补强作用；在路面下施工时，可起到支承横撑的水平导梁的废浆池泥浆制备(新浆池)循环池沉淀池筑导墙挖槽清槽及清刷接头吊放接头管及钢筋笼浇灌架就位插入导管浇灌水下砼拔接头管泥浆排放7作用。2．导墙的形式导墙一般为现浇的钢筋混凝结构。导墙做成“┓┏”形现浇钢筋砼结构，内侧净宽度比连续墙宽50毫米。3．导墙施工现浇钢筋混凝土导墙的施工顺序为：平整场地→测量定位→挖槽及处理弃土→绑扎钢筋→支模板→浇筑混凝土→拆模并设置横撑→导墙外侧回填土(如无外侧模板，可不进行此项工作)。导墙的厚度0.20m，墙趾不宜小于0.20m，深度为1.50m。导墙的配筋为Φ12＠200，水平钢筋必须连接起来，使导墙成为整体。导墙施工接头位置应与地下连续墙施工接头位置错开。现浇钢筋混凝土导墙拆模以后，应沿其纵向每隔1m左右加设上、下两道木支撑(常用规格为5cm×10cm和10cm×10cm)，将两片导墙支撑起来，在导墙的混凝土达到设计强度之前，禁止任何重型机械和运输设备在旁边行驶，以防导墙受压变形。导墙的混凝土强度等级为C25，浇筑时要注意捣实质量。II．泥浆护壁1．泥浆的作用地下连续墙的深槽是在泥浆护壁下进行挖掘的。泥浆具有一定的相对密度，如槽内泥浆液面高出地下水位一定高度，泥浆在槽