基坑降水支护

现代城11#公寓楼、商场及地下车库基坑支护降水设计方案2012年06月15日现代城11#公寓楼、商场及地下车库基坑支护降水设计方案总工程师：审定：审核：项目负责：设计：校对：制图：2012年06月15日目录1工程概况1.1工程基本概况1.2场地岩土工程条件2本工程基坑开挖时须着重解决的问题3基坑支护降水设计3.1设计原则3.2设计依据3.3设计参数及荷载的确定3.4基坑支护方案论证选择3.5土钉墙支护设计参数3.6基坑降水方案设计4基坑支护降水施工工艺流程及质量控制4.1基坑降水井施工工艺及质量控制4.2土钉墙施工工艺流程及质量控制5基坑支护对土方开挖的要求5.1施工前准备5.2施工要点6基坑降排水措施及地表水控制7环境保护措施8基坑工程安全监测及巡视8.1基坑监测8.2基坑巡视9应急措施9.1基坑施工期间组织应急措施9.2基坑支护期间技术应急措施10注意事项及有关问题11附图及计算书1工程概况基坑设计使用期限为4个月。1.1工程基本概况拟建现代城11#公寓楼、商场及地下车库场地位于焦作市人民路与民主南路交叉路口东北角，由1栋25层公寓楼、5层商场及地下两层，预计基础埋深6.5m，平面上呈近似矩形分布，长边约125m，短边约110m。1.2场地岩土工程条件拟建场地位于市，地形相对平坦，最大高差2.20m。地貌单元属山前冲洪积平原下部。在勘探深度内未发现崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降等地质灾害。按其成因、岩性及物理力学性质将其划分为八个工程地质单元层。与基坑支护有关的各层土质特征具体描述如下：1.2.1场地地层条件第①层（Q4ml）:杂填土，杂色，稍湿，稍密，主要成份为粉土，含少量砖渣、生活垃圾，较多植物根系等。该层分布不稳定。第①1层（Q4pd）：耕土，黄褐色，可塑，成份以粉质粘土为主，含较多植物根系，含少量生活垃圾、碎砖屑及煤渣第②层（Q4al+pl）：粉质粘土，黄褐色，稍有光泽，可塑。无摇振反应，干强度低及韧性中等，含白色钙丝少量，偶见零星小钙核，粘粒稍低，局部接近粉土。该层分布稳定。第③层（Q4al+pl）：粉质粘土，黄褐色～褐红色，稍有光泽，软塑-可塑。无摇振反应，干强度及韧性中等，含白色钙丝少量，偶见零星小钙核，粘粒稍低，局部接近粉土。该层分布稳定。第③1层（Q4al+pl）：粉土，黄褐色，湿，个别稍湿，密实，个别中密。含少量姜石及蜗牛壳碎片。无摇振反应，切面无光泽，干强度及韧性低。1.2.2场地水文地质条件场地地下水为第四纪冲积层孔隙潜水，主要由大气降水、地表渗水及侧向迳流补给，由侧向迳流、大气蒸发及人工抽水排泄。勘察期间，场地初见水位埋深2.30m，稳定水位埋深1.30m，年变化幅度1.00-1.50m，近年最高可达地表。1.2.3场地土的抗剪强度指标结合岩土工程勘察报告中关于基坑土层参数的建议，结合类似深度基坑工程经验，基坑计算时，取值如下表1所示：场地内土层信息表表1层号岩土名称厚度（m）重度r(kN/m3)粘聚力c(kPa)内摩擦角ф(度)（1）杂填土1.418.07.015.0（2）粉质粘土5.0419.834.314.5（3）粉质粘土7.220.029.716.22本工程基坑开挖时须着重解决的问题基坑支护设计应考虑主体设计及基础施工要求，地下室外墙轴线外预留1.5m的操作空间，能满足主体设计施工需要，据此确定基坑底边线。根据基坑周边环境、开挖深度、工程地质与水文地质条件，基坑开挖深度约6.5m，侧壁安全等级定为二级，因此该基坑工程的重点为：(1)预防并控制因基坑降水、开挖引起的不均匀沉降，尤其是预防因降水引起周边建筑物的不均匀沉降；(2)控制因基坑开挖、降水等因素引起的基坑周边位移，尽量减小对基坑周边环境的影响，确保基坑边坡的稳定；(3)为后续主体施工创造良好的施工条件。3基坑支护降水设计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，严格控制基坑的变形及相邻设施的稳定；(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、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)焦作锦江·现代城11#楼平面布置图；(2)《岩土工程勘察报告》(详勘)；(3)《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120—99)；(4)《土层锚杆设计与施工规程》(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》（GB50086—2001）；(7)《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2002)；(8)《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）；(9)《建筑与市政降水工程技术规范》（JGJ/T111—98）；(10)《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）。3.3设计参数及荷载的确定本基坑设计的安全等级为二级，基坑侧壁的重要性系数取γ0=1.0。3.3.1剖面及荷载设定根据基坑周边环境条件，具备一定的放坡空间，四周除西侧外均可能做施工场地使用，按两个不同的剖面进行处理。设计时各侧面荷载条件设定如下表所示：基坑四周荷载设定表表2剖面号位置荷载数量荷载性质荷载值（kPa）作用深度(m)作用宽度(m)距坑边距离(m)作用形式1-1基坑东、南及北侧1施工荷载25061.5局部均布2-2基坑西侧1设计要求15061.5局部均布3.3.2地下水位参数场地地下水为第四纪冲积层孔隙潜水，主要由大气降水、地表渗水及侧向迳流补给，由侧向迳流、大气蒸发及人工抽水排泄。基坑开挖深度范围内的土层主要为粉质粘土，根据地区经验，该粉质粘土内裂隙较为发育，可采用管井进行降水。3.4基坑支护方案论证选择按照设计原则及设计依据，考虑本工程现状及需要着重解决的问题，根据本工程基坑的具体情况，可采用的支护方式为：(1)土钉墙；(2)复合土钉支护。由于场地四周环境简单，主体施工荷载布置在基坑四周，结合本地区类似工程工作经验，综合考虑施工的可能性和场地的工程地质条件、施工期间可能的气候条件，安全、经济、工效等几方面的因素，选择土钉墙支护方案，可满足支护要求。3.5土钉墙支护设计参数按照规范利用理正深基坑软件对支护结构内部稳定、外部稳定性、进行了验算，安全系数均满足规范要求。计算土钉参数如表3-4所示。基坑东、南及北侧均采用1:0.3放坡，采用下述1-1剖面支护形式，土钉支护结构参数设置如下表所示。基坑1-1剖面表3排号埋置深度土钉长度钢筋配置水平间距倾角成孔直径第一排1.8m6.0m1ф161.5m10°100mm第二排3.5m4.5m1ф161.5m10°100mm第三排5.2m4.5m1ф161.5m10°100mm基坑西侧均采用1:0.1放坡，采用下述2-2剖面支护形式，土钉支护结构参数设置如下表所示。基坑2-2剖面表4排号埋置深度土钉长度钢筋配置水平间距倾角成孔直径第一排1.8m6.0m1ф161.5m10°100mm第二排3.5m6.0m1ф161.5m10°100mm第三排5.2m4.5m1ф161.5m10°100mm3.6基坑降水方案设计根据本场地地质条件，场地中地下水类型为潜水，地下水稳定水位为1.30m，本工程基坑开挖深度在整平后的地面下6.5m左右，为保证基础在干燥的环境下施工，尤其是电梯井在干燥环境下施工，采用轻型井点降水时，降水影响半径较小，抽水效果差，基坑四周布置一圈轻型井点，不能100%保证基坑在干燥的情况下施工，在场地允许的情况下，尽可能将降水井布置在远离边坡的部位，利用降水形成的漏斗阻截地下水向基坑内的渗流，既可保证边坡稳定，降水也易于控制，根据规范及地区类似工程经验，采取管井降水，必要时辅以明沟排水可满足降水要求。因本场主要含水层为粉质粘土层，来水总量有限，建议采取小功率水泵，同时加强降水过程的控制，必要时对降水井采取自动控制系统，以期合理的控制降水过程。降水计算参数：地下水埋深：-1.3m左右；设计动水位埋深：-7.5m；设计水位降深：S=6.2m；计算模型：潜水完整井；渗透系数：K=2.5m/d(综合土层分析后，根据地区降水经验计算取值)；过滤管工作长度：2m；以上参数根据经验取值，采用如下计算公式，计算结果如下:基坑等效半径：r0=68.15m；降水影响半径：R=97.4m；基坑涌水量：Q=1033m3/d。因本场地主要含水层为粉质粘土层，考虑井群效应及出水效率等影响，其它土层渗透系数较小，基坑涌水量有限，降水井的布置主要受降水影响半径等因素确定，结合场地地形特点，利用降水井形成的漏斗保证基坑在干燥状态下施工，共布置了39眼降水井，基坑四周间距约18m布置一眼井，基坑内部间距约25m左右布置一眼井。针对本工程特点，采用管井降水方案，管井布置时考虑原则如下：(1)充分考虑该地段水文地质条件，估计基坑涌水量；(2)在满足水量和基坑降水要求前提下，布设合理的管井位置；(3)尽量减小降水井位置对基坑开挖和基础施工的影响；(4)合理选择水泵功率，缓和地下水位降低曲线，控制降水对周边不均匀沉降的影响。4基坑支护降水施工工艺流程及质量控制4.1基坑降水井施工工艺及质量控制降水井井深18m，降水井施工直径600mm，内置内径不小于280无砂过滤井管，外包100目以上过滤网，根据场地形状共布置39眼降水井，在基坑开挖前施工，具体的施工工艺流程如下图所示，采用循环钻机施工。图1降水井施工工艺流程图降水井施工质量控制(1)成孔直径φ600mm，透水层采用内径不小于280mm的无砂过滤井管，上部2m为普通井管。滤料粒径0.5～1.5cm，保证井壁的涌水量。(2)施工管井采用循环钻机成孔，安装钻机底盘要平整，保证管井垂直。(3)钻孔时采用清水或比重为1.05左右的稀泥浆，尽量降低泥浆粘度和比重，以避免将涌水通道堵塞。(4)成孔后下井管前要进行换浆，使泥浆比重保持在1.05左右。泥浆粘度大的孔在换浆后，还需要用钻头划孔，刮井壁泥皮后，方可下井管。钻孔要做好施工记录。(5)井管之间的连接，接头处用塑料布条缠住，并且用100目以上的尼龙滤网缠绕井管，井管四周用长竹片绑扎牢固。(6)下井管时要将井管下至钻孔的中央。下井管前孔底沉渣不大于10cm。完整井要在井底使用井墩较小抽砂现象出现。(7)回填滤料要保证滤料干净、无泥块、无杂质，粒径合乎要求。下滤料前，要先用清水冲洗干净。(8)投滤料时，所投滤料要保证井管四周填的高度一致，要经常测量滤料回填高度。滤料投放不可过快，防止滤料“架桥”事故发生。滤料投放量不应低于计算值的95%。滤料填至地面下1.0～1.5m处，用粘土回填至地表。(9)排水泵管管材采用3～4寸塑料软管或尼龙橡胶软水管，水泵为潜水泵。排水管应采用硬质PVC塑料管组成，经协商后排入市政管道中。(10)井口潜水泵应用钢丝绳悬挂于井口，排水软管要拉直，防止软管绞扭损坏。(11)降水中防止软管下坠造成憋水或损坏。(12)降水控制系统宜采用自动控制系统，做到有水抽，没有水就停，同时应备用一定数量功率较大的水泵，以便雨季时地下水量突然增大带来的不利影响。降水井运行质量控制(1)降水井运行期间，抽排水的含砂量，粗砂含量不超过1/5万，中砂含量应小于1/2万；细砂含量应小于1/1万。(2)抽水开始后，在水位为达到设计降水深度以前，每天观测三次水位、水量；当水位达到设计降水深度且趋于稳定时，可每天观测一次；当地表水体补给和雨季时，观测次数宜为每天2～3次。(3)对水位、水量监测记录，应及时整理，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，确保达到降水深度要求，必要时分析水位水量的下降趋势，以便预测设计降水深度要求所需的时间。(4)在基坑开挖过程中，应随时观测基坑侧壁、基坑底的渗水现象，当发现基坑涌砂时应立即查明原因，并应查明原因，及时采取工程措施。(5)抽水设备应进行定期保养，降水期间不得随意停抽。(6)注意保护井口，防止杂物调入井内，经常检查排水管、沟，防止渗漏。(7)备好数台潜水泵，井下抽水泵出现故障立即更换。(8)建议租用发电