某大型商場深基坑工程設計及施工方案設計書

工程施工 1 某大型商場深基坑工程設計及施工方案設計書 一、工程概況 程資料 該大型商場工程項目，地上 6層，地下 2層（地下 1層為商場營業(yè)層，地下2層為停車場）。需設計的為深基坑工程，該結構基礎為東西方向長 45m，南北方向長 50m 的混凝土筏板基礎，其基礎地面標高為 礎板厚為 面標高為 施工操作方便，要求基坑地面每邊留有距結構基礎邊 2m 的工作面?；幽蟼染嗍┕鷫?20m，并留有通向外側公路的大門，其余三面距地面施工圍墻均為 15m。 基坑的基礎為 45 50m，基坑為 49 54m。 根據該工程地質勘察報告的有關資料： （ 1）、地表層有 1重度為 18kN/摩擦角為 15，粘聚力為 5縮模量 （ 2）、地表層以下為均質粉質粘土，其飽和重度為 19kN/摩擦角為 20，粘聚力為 20性含水量為 16%，孔隙比為 透系數(shù)為 d， （ 3）、若需降水，則降水后粘土層內重度為 16kN/擦角為 23，粘聚力為 27 （ 4）、地下水位為 面考慮 20kN/ 計方案 坑支護形式：灌注樁加錨桿支護 該基坑側壁安全等級為二級，重要性系數(shù)取。根據建筑基坑支護技術規(guī)程下簡稱規(guī)程）， 護結構選型第 ，結合該基坑工程的土質條件、場地條件等因素，采用排樁結構加錨桿支護。 灌注樁頂部冠梁取 1000絡住灌注樁，使之形成一個整體。 方開挖：采用直壁開挖 由于沒有采用放坡，施工時可直接開挖，這樣既減少了施工量，還為坑外堆土、起重機的起吊、機械的進場、空間的調配等提供 足夠的作業(yè)空間。 水、排水方式：井點降水加集水坑排水 根據規(guī)程 ，選用井點降水加回灌的降水方式，設計最低降水深度為 點置于基坑底部中點下 高 為了防止坑內明水以及突降暴雨的影響，在基坑內四周設置 2m 寬的積水坑，積水過大時進行抽水排水。 工方案 施工方案主要分為施工準備工作、施工平面布置、分項工程、施工方法質量要求和措施、安全要求和措施、環(huán)保要求和措施，各環(huán)節(jié)都需要嚴格按規(guī)范執(zhí)行，確保質量和安全。 考文獻 工程施工 2 1、建筑基坑支護技 術規(guī)程（ 2、建筑樁基技術規(guī)范（ 3、建筑地基基礎設計規(guī)范（ 4、深基坑支護技術廈門市建設委員會 主編 5、地下工程支護結構徐干成、白洪才等編著 6、基坑工程蔣國盛、李紅民等編著 7、簡明深基坑工程設計施工手冊趙志縉，應惠清主編 8、建筑工程設計施工詳細圖集 國建筑工業(yè)出版社， 2000 二、設計方案 水后的地下水位計算 基坑開挖需開挖 水需降至坑底中央底部 基坑 中的降水深度： S=60= 井點管所需埋設深度為： 因此采用 圓心式噴射井點，濾管長度 1m，井點管長度 12 m，環(huán)形布置，間距 1m。 （圖為降水后所取的近似水位線） 設計降水后水位在基坑中的中心部最高，最近離基坑底部 高為 于抽水后地下水位曲線呈漏斗曲線，我們取坡度為 i=1/10的直線近似代表該曲線，則水位線與擋土結構相交點距基坑底部距離為。 壓力設計計算 1） 水平荷載標準值計算（根據朗肯主動力理論計算） 1 各土層的參數(shù)： 雜填土層： 1c=5 1=15 ，1=18KN/m 1245(2 o=21o=水前的粘土層： 2c=202=20 ,2=19KN/m 2245(2 o=245(o=水后的粘土層： 2c=272=23 ,2= 16KN/2a=)245(22 o= 2a=)245(2o=程施工 3 2 計算步驟： 11 11111)(2 上，出現(xiàn)拉應力，取壓應力為零 計算壓應力為零點：當 02 222222112 2h=2 22222112)(3 上水面以下的土應力按水土合算較為經濟： 基坑地面以下的地下水位以下的壓力計算： 22222112)(3 322222221124 （主動土壓力分布圖） 工程施工 4 2） 水平抗力標準值計算（根據朗肯被動力理論計算） 1 各土層的相關參數(shù)： 基坑底部以下地下水位以上的土層： 2c=272=23 ,2= 16KN/45(ta n 22 2 452 2 基坑底部以下地下水位以下的土層： 2c=202=20 ,2=19KN/m 45(22 45ta n( 22 223 224 上2)(4 下工程施工 5 （圖為被動土壓力分布圖） 3） 綜合水平荷載標準值和水平抗力標準值作出總壓力圖 4） 嵌固深度計算 (一 ) 基坑底面以下支護機構設定彎矩零點位置至坑底地面的距離 確定： 反 彎 點 處 pa 即 222222112 22 22 2)(2 解得：二 ) 支點力 計算 初設錨桿置于地表以下 2m 處，標高為 h ，mh t )1)31)(21)3()(21)2(222111)(2111212 三 ) 嵌固深度 計算 工程施工 6 212)3()(21)2()3(21)21()31()(2123443334333322321112111）21)3()21)2(23)(4)(4333)(4333：3 37） + 取 構計算 （ 1） 截面剪力設計值 V 根據總應力圖可知，剪力最大值處即為壓力為零處即反彎點。 根據總應力圖可得：1)1 工程施工 7 （ 2） 截面彎矩設計值 M 根據材料力學可知，最大彎矩位置為剪應力為零處，以及應力突變處，顯然剪力為零的點有兩處，應力突變處有一處，因此有三個最大彎矩，以下分別進行計算。 1） 第一處 :支點力作用處 根據上圖進行計算， )1 11 ） 第二處：基坑底面以上，距離主動土壓力為零處 剪力為零時，有 11)1 4.7)2 M 程施工 8 3） 第三處：該點位于地下水位下 力為零時，有 X=3 M 上圖為灌注樁的總彎矩圖 ) （ 3） 支點力設計值 護樁設計計算 （ 1） 計算結果 ： 灌注樁的直徑 D=800樁長 L=1m，沿周邊均勻配置縱向鋼筋，柱身混凝土強度等級為 曲抗壓強度 =向鋼筋采用 00取縱筋3250。螺旋鋼筋級別為 用 工程施工 9 8200，混凝土保護層厚度為 0 （ 2） 支護樁配筋： s i ns i ns i （ 02 2s （ t （ 式中： M樁的彎矩設計值（ 混凝土 軸心抗壓強度設計值（ kN/當混凝土強度等級超過 用 1替，當混凝土強度等級為 ，取 1=混凝土強度等級為 ，取 1=間按線性內插法確定； A支護樁截面面積 ( r支護樁的半徑 (m)； 對應于受壓區(qū)混凝土截面面積的圓心角 ( 2的比值； 縱向鋼筋的抗拉強度設計值 (kN/ 全部縱向鋼筋的截面面積 ( 縱向鋼筋重心所在圓周的半徑 (m)； t縱向受拉鋼筋截面面積與全部縱向鋼筋截面面 積的比值，當，取 t 0。 承載力驗算： 02 2s i 0402 123602 t 解得：,842.0t所以，279 492 故：承載力滿足要求 驗算配筋率：%22 ，滿足最小配筋率 （三）、冠梁的配筋 冠梁的截面尺寸為 1000梁按構造配筋， 取 筋， 2402,162 s 工程施工 10 層預應力錨桿設計計算 （ 1） 錨桿自由段長度的計算：o s)245s i n ()245s i n ()t a n( 21 o s 02/2045s i n ( 2/20i a ）（）（桿所受的水平力為 :桿所受的軸向力為 :由端長度為： 9m ,規(guī)范規(guī)定錨桿自由端長度不宜小于 5m，取，外伸長度 （ 2） 錨桿錨固段長度的計算：63 04 9 =臨時錨桿的安全系數(shù)取 所以，需錨固長度 15m 再修正錨固長度 9m 工程施工 11 因此，錨固長度 9m 所以，總錨固長度 L=18m （ 3） 拉桿截面積計算 233 2 4 0 s 取錨桿 402 )2513( 2（ 4） 錨桿鎖定荷載的確定 根據規(guī)程第 規(guī)定，錨桿預加力（鎖定值）應根據地層條件及支護結構變形要求確定，。我們設計的時候取 ，即 滑移驗算 控制參數(shù) : 采用規(guī)范 : 通用方法 計算目標 : 安全系數(shù)計算 滑裂面形狀 : 圓弧滑動法 土層信息 層號 層厚 (m) 重度 (kN/浮重度 (kN/1 工程施工 12 2 號 粘聚力 (內摩擦角 (度 ) 水下粘聚力(水下內摩擦角 (度 ) 1 2 計算 根據土力學知識，采用瑞典條分法計算， 土條寬度 裂面數(shù)據： 整體穩(wěn)定安全系數(shù) 弧半徑 (m) R = 心坐標 X(m) X = 心坐 標 Y(m) Y = 桿穿過潛在滑動面。 傾覆驗算 抗傾覆安全系數(shù) : 被動土壓力及支點力對樁底的抗傾覆彎矩 , 對于內支撐支點力由內支工程施工 13 撐抗壓力 決定 ;對于錨桿或錨索，支點力為錨桿或錨索的錨固力和抗拉力的較小值。 主動土壓力對樁底的傾覆彎矩。 注意：錨固力計算依據錨桿實際錨固長度計算。 _序號 _支錨類型 _材料抗力 (kN/m)_錨固力 (kN/m) _ 1_ 錨桿 _ K s3 3 6 8 7 3 9 2 4 6 63 0 3 2 4 0_ = 所以，抗傾覆整體穩(wěn)定性滿足規(guī)范要求。 用止水帷幕的基坑涌水量計算 式中： Q 涌水量（ m/d） K 滲透系數(shù)（ m/d） B 基坑邊長（ m） H 靜止水位與設計降低水位之差（ m） M 含水層厚度（ m） h 靜止水位至擋墻底面深度（ m） T 設計降低水位至擋墻底面深度（ m） b 支護擋墻厚度（ m） 坑周長 206m， M=40m， h=30m， T= b= =d 單根井點管抽水量為 365 d dQ，滿足要求。 三、施工方案 工進度計劃表及工程平面圖 ： 施工進度計劃表： 項目 分項工程開始時間 持續(xù)天數(shù) 分項工程結束時間 總工期 1 100 100 1、施工準備 1 6 6 場地平整 1 5 5 測量定線 6 1 6 2、支護樁施工 7 35 41 支護樁施工 7 7 13 工程施工 14 樁維護及固定 14 28 41 3、降水及基坑土方開挖 42 30 71 4、土方回填 72 28 99 5、工程驗收 100 1 100 工程平面圖： （注：實際情況根據參照規(guī)范及施工進度酌情 變動。） 護施工及拆除 鉆孔灌注樁施工 1）、埋設護筒 根據樁位預埋護筒，護筒內徑比設計樁徑大 100右，高度 筒中心與樁位中心埋設誤差不得大于 50筒埋設應保持垂直；埋設護筒的孔口要大于護筒直徑 200上，周圍需用黏性土從下往上填滿搗實。經測量人員用儀器復核位置準確無誤后方可開鉆。 2）、 鉆機就位及校平校正 鉆機就位時，要做到機座平穩(wěn)，轉盤中心與樁位偏差不得大于 20 3）、鉆進成孔 鉆機就位確保準確，鉆桿要求垂直，在施工中不發(fā)生傾斜、移動，經檢測無誤后方 可開鉆。 開始鉆進時先輕壓慢轉，當鉆頭正常工作后，逐漸加大轉速及調整鉆壓。 鉆進過程中應細心觀察進尺及出渣情況，根據出渣種類及多少適當控制進尺速工程施工 15 度，向孔內及時注漿保持液面原來水平，必要時向孔內加入部分粘土，待一段時間后再鉆。 鉆進時如孔內出現(xiàn)坍孔等異常情況時，應立即將鉆具提離孔底并保持泥漿液面高度；必要時向孔內輸送性能符合要求的泥漿，提高孔內漿壓，以抑制繼續(xù)塌孔。 及時清理孔口沉渣，避免泥漿漫流，做到文明施工。 及時換漿和排渣，保證泥漿凈化 為提高鉆進效率和保證孔壁穩(wěn)定，必須及時換漿和排渣，確保泥 漿性能指標滿足鉆進成孔需要。 終孔驗收及質量驗收 : 當鉆至持力層設計深度并滿足有效樁長要求后即可停鉆，樁孔終孔后，由鉆機班長、質檢員提請總工復檢合格后報監(jiān)理，對其樁徑、孔深、垂直度及孔底沉渣等各項指標依據規(guī)范規(guī)定及設計要求進行驗收簽署意見。 水工程 點系統(tǒng)布置 選用 圓心式噴射井點，環(huán)形布置于天然地面上，基坑上口尺寸 30m*60m,井點管距離坑壁為 1m,則總管長度為 2*(60+2*1+30+2*1)=188m，設濾管長度為1m,井點露出地面 坑中心要求的降水深度為 S=總管鋪設在天然地面上，此時井點管所需長度為 H=6*1/10+2m,即選取井管埋設深度為 12m，濾管長度 l 為 1m,抽水設備根據總管長度選用三套，每套 60m。 射井點施工 （ 1）安裝水泵設備及進出水管路 （ 2）鋪設進水總管和排水總管。井點管與進水、排水總管的連接應安裝閥門，以便調節(jié)使用和防止不抽水時發(fā)生回水倒灌。 （ 3）沉設井點管并灌填砂濾料，接通進水總管后及時進行單根試抽、檢驗。井點管組裝時必須保證噴嘴與混合室中心線一致，否則真 空度會降低，影響抽水效果。沉設井點管時，井管的沖孔直徑不小于 400孔深度比濾管深 1m，沖孔完畢后，立即沉設井點管，灌填砂濾料，最后再用粘土封口。 （ 4）全部井點管沉設完畢，接通排水總管后，全面試抽，檢查整個降水系統(tǒng)的運轉情況及降水效果。 點降水、排水要求 （ 1）、坑內共布置 2*（ 21+11） =64 個井點管，坑外布設 10 口回灌井，每個距離降水井點管 6m。 （ 2）、基坑開挖前應提前 2 周進行降水，確?；娱_挖面無明水；應保證水井的開挖質量，鉆進時盡量采用清水和稀泥漿，保證水井的出水量。 （ 3）、 嚴格控制填濾料的規(guī)格，保證水井出清水，防止水泥淤塞和坑外掏空。 （ 4）、坑內降水應統(tǒng)一疏排，并根據觀測井水位變化采取相應的回灌措施。 （ 5）、視施工現(xiàn)場情況沿地面及基坑內設明溝及集水井，及時排除雨水及地面流水。 坡工程 （ 1）、工藝流程： 根據護坡樁設計和地層土質分布情況，護坡樁均采用長螺旋鉆孔機施工。 （ 2）、鉆孔 工程施工 16 護坡樁樁徑直徑 800距 長 用潛水鉆機，由于采用了降水措施，初步判斷不塌孔或塌孔不嚴重，只須適當加深鉆深即可。 鉆孔采用跳鉆法，鉆成的孔要及時下鋼筋籠 ，并澆灌混凝土，防止涼孔時間過長塌孔，當天鉆成的孔必須當天澆灌完。 （ 3）吊放鋼筋籠： 采用鉆機的吊裝裝置要垂直吊放入孔內，并注意加強主筋方向不得下錯、放反，必要時涂紅漆標識。 （ 4）鋼筋籠制作： 鋼筋籠在現(xiàn)場加工制作，供應的鋼筋長度不符合長度要求時，主筋采用電弧焊雙面焊，搭接長度必須符合規(guī)范要求。為保證主筋間距、位置和鋼筋籠的剛度，架立筋應與主筋焊牢，箍筋與主筋綁扎牢固，成型的鋼筋籠外形尺寸、主筋數(shù)量、位置、長度應符合設計要求。連梁鋼筋的綁扎、搭接、長度應符合規(guī)范要求，樁主筋伸入冠梁內不小于 50 （ 5）混凝土施工： 根據強度要求，選擇一定的配合比，通過攪拌運輸車和混凝土泵進行運輸， 澆灌時孔要用長振搗棒分層澆灌、分層振搗。 水下施工用導管發(fā)進行混凝土施工。 （ 6）錨桿施工 工藝流程：根據設計要求在地面下 連梁上打一排錨桿，間距 徑直徑 150深 角 20 度，采用 錨桿機干作業(yè)成孔，其工藝流程為： 錨桿機就位穩(wěn)鉆桿調整鉆桿鉆孔出土接螺旋鉆桿繼續(xù)鉆孔到設計孔深退出螺旋鉆桿插放錨體和注漿管常壓注漿預埋錨索套筒澆灌連梁養(yǎng)護安裝錨頭、錨具預應 力張拉頂緊楔片鎖定。 桿體制作：設計拉拔力 109體采用 1筋。 錨體注漿：錨體水泥漿漿體強度為 20用 425 號普通硅酸鹽水泥， 0 泥漿泵注漿，注漿壓力不低于 口流出灰漿后拔出注漿管，在水泥漿初凝之前及時補漿。每孔注漿量約為計算注漿量的 。 張拉錨固：錨體和連梁強度設計強度的 75%時，可進行張拉，張拉機具主要為泵、 20 穿心式千斤頂、計時表、鋼板尺等，宜采用跳張法，即隔二拉一 。張拉時錨盤的重心、錨具的中心、千斤頂?shù)闹行膽谕惠S線上。正式張拉前應取設計拉力的 20%對錨桿預張拉。正式張拉應分級進行，張拉至設計拉力的 ，穩(wěn)定 510記錄伸長值。當錨桿應力沒有明顯衰減時，退至設計拉力 75%，用楔片錨固鎖定。 冠梁澆筑 冠梁施工時，要使灌注樁突入冠梁最少 50 （ 7）、土壁噴漿施工 為了防止灌注樁之間的土壁層剝落，我們設計在灌注樁之間的土壁上噴筑一層混凝土，采用與錨桿注漿相同的水泥漿體，進行整體澆注。 方開挖及回填 （ 1）、機械選擇 本基坑由于大而深且土 質是降完水的粘土，因此采用拉鏟挖土機。其挖土特點是“后退向下，自重切土 ”。 工程施工 17 （ 2）、施工分層 為配合護坡的灌注樁及錨桿施工，主樓分三次進場，三次挖土。 第一次進場，第一步挖土，由地面挖至 際挖深 1m,主要是清理打井泥漿和地面的雜填土，為護坡樁施工創(chuàng)造條件。 第二次進場，第二步挖土，挖至地面以下 4m，即標高 要是清理護坡樁鉆孔土方，為錨桿機就位創(chuàng)造條件，實際挖深約 4m。 第三次進場，第三步挖土，由 至 際挖深 方可以適當堆載在北、東、西三側。 （ 3）、開 挖順序 每次挖土的順序均有北向南，最后在基坑西南角收尾 （ 4）、清槽修坡 機械挖土過程中，要配備人工清槽修坡，灌注樁間土掛網抹灰，挖至坑底標高時，配備人工將機械挖土的余土清至挖土機開挖半徑內，這種方法既可一次交成品，又可節(jié)省勞動力。 見問題及應急預案 水泥土攪拌樁施工中常見問題及其原因和處理方法： 常見問題 原因 處理方法 鉆進困難 遇到地下障礙 設法排除 遇到密實粘土層 適當注水鉆進 發(fā)生斷漿 壓漿泵故障 排除 管路阻塞 疏通 注漿不均勻 提升速度與注漿速度不協(xié)調 對現(xiàn)場土層進行 試樁、改進工藝 樁頂缺漿 注漿過快或提升過慢 協(xié)調提升速度與注漿速度 漿液多余 注漿太慢或提升過快 鄰近地面隆起 樣槽開挖太淺、太早 加深、加寬樣槽 成樁速度過快 放慢施工速度 布樁過密 采用格柵式布置，減少密排樁 土層有局部軟弱層或帶狀軟弱層，注漿壓力擴散 除采用上述三項措施外，還可調整施工順序，先施工水泥土墻外排樁，將基坑封閉，使壓力向基坑內擴散 常見問題 原因 處理方法 螺旋鉆桿作業(yè)時“卡鉆” 鉆進過快 控制鉆進速度 螺旋鉆桿排土困難 土的含水量高或土成軟塑流動狀態(tài)，土屑與孔壁摩阻力過小 提高螺旋鉆桿的鉆速 螺旋鉆桿拔出困難 土屑未充分排出 排除孔內土屑，減少虛土 螺旋鉆桿成孔向上彎曲 鉆削的土屑沉積在鉆桿的下方造成鉆頭上臺 壓水鉆進時孔壁坍塌 無套管鉆進時，孔口沒保護套造成孔口坍塌 孔口處放入 12m 長的保護套管 遇流沙層而坍孔 加快鉆速，降低排孔水壓，保持孔內水頭壓力 工程施工 18 壓水鉆孔時引起支護墻背地基沉降 在較差的土層中鉆孔而未采用套管成孔，造成地下水從孔內流出并帶走土粒 改用套管成孔 采取止水或降 水措施保持孔內水頭壓力 注漿量過大 土的孔隙率較大 增加注漿量，添加早強劑，采用二次注漿法 地下有空穴、回填松土雜土，或滲漏通道 注漿量過小或異常逸出 注漿管阻止 疏通注漿管 土的密實度較大 加大注漿壓力 錨桿焊接缺陷 電焊咬肉 改進操作 焊接火花濺落在錨筋上 土方開挖階段應急措施： 斷樁及漏樁。 對于施工過程中已知的或懷疑可能發(fā)生的斷樁或漏樁，在基坑開挖前，應先行對該樁險及樁背進行壓密注漿或高壓噴射注漿，保證其在開挖后不發(fā)生嚴重漏水，以便開挖后處理。斷樁如發(fā)生在基坑底面以上， 則在開挖后，可將斷校部位的泥漿、粘土、浮漿及不密實的棍凝土鑿干凈，支模后用混凝土補澆填實。 對于施工過程中未知的斷樁或漏校，開挖發(fā)現(xiàn)后應先進行止水處理，再用混凝土補澆填實 護筒冒水。 若在成孔施工開始時就發(fā)現(xiàn)護筒冒水，可用粘土在周圍填實加固，若在護筒嚴重下沉或位移時發(fā)現(xiàn)護筒冒水，應返工重埋。 孔壁頸縮。 處理方法是采取將泥漿相對密度控制在 右，施工時要跳開 1 至 2 個樁位鉆孔，成樁的 施工間隔時間要超過 72 小時，鉆頭要定期更換。 孔壁塌陷。 如在鉆進中出現(xiàn)踏孔時，應保持孔內水位，并加大泥漿相 對密度，減少泥漿泵排出量，以穩(wěn)定孔壁；如塌陷嚴重，或泥漿突然漏失時，應廳鉆并判明塌孔位置和分析原因后，立即回填砂和粘土混合物到塌孔位置以上 1 至 2 米，待沉積密實，孔壁穩(wěn)定后鉆孔。 挖土層厚度選擇不當，引起基坑坍塌。 深基坑挖土應分層開挖，每層挖土厚度根據地質狀況而定，不可一次挖土過深或者超過，以免造成被動土壓力迅速減小而主動土壓力迅速增大，使支護結構破壞，導致基坑坍塌。 流砂及管涌。 對輕微的流砂現(xiàn)象，在基坑開挖后可采用加快墊層澆筑或加厚墊層的方法“壓住 ”流砂。對較嚴重的流砂應增加坑內降水措施，使地下 m 左右。但應注意，坑內降水不能對基坑外產生不利影響，因此，如果支護結構本身沒有止水惟幕或止水椎幕滲漏嚴重的，則應慎用。 對鄰近建筑及地下管線的影響控制。 基坑開挖后，坑內大量土方挖去，土體平衡發(fā)生根大變化，對坑外建筑或地下管線往往也會引起較大的沉降或位移，有時還會造成建筑的傾斜，并由此引起房屋裂縫，管線斷裂、泄漏。 工程施工 19 對建筑的沉降的控制一般可采用跟蹤注漿的方法。 對基坑周圍管線保護的應急措施一