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[工程检测] 某科研楼的深基坑围护方案

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    [LV.10]元古宙

    发表于 2015-5-21 10:22:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
    某科研楼的深基坑围护方案

    本基坑采用了单排桩、双排桩和土钉墙三种围护方式,降水采用轻型井点,最大深度8.8米,围护方式较多,想学基坑设计的可以借鉴一下。

    一、工程概况

    1.建筑工程概况

    拟建的某科研综合大楼项目用地面积3203.24m2,总建筑面积44676.7m2,其中,地上建筑面积41141.03m2,地下建筑面积3535.67m2。工程包括:1幢18层主楼,框架~剪力墙结构,采用桩基础,地基基础设计等级为乙级。4层裙房,框架结构,采用桩基础,地基基础设计等级为丙级。下设地下一层车库,框架结构,采用桩基础。

    2.基坑工程概况

    基坑挖深为3.95米~8.80米(电梯井处),分别采用土钉墙围护和钻孔灌注桩排桩围护。排桩部位采用双轴搅拌桩止水,土钉墙部分采用轻型井点降水,坑内采用轻型井点进行疏干降水。基坑上口线周长约326米。

    二、工程地质与水文地质条件

    1.工程地质条件

    本工程基坑开挖涉及的地基土层有①层素填土、②层粉质粘土、③层粘质粉土、④
    -1层粘土、④-2粉质粘土和⑥-1粘土。基坑土体主要为软可塑粘性土及粉土,其中③层土为粉土,开挖后会产生流砂,同时③层土较软弱,设计时对土层参数进行了一定的折减并根据经验对围护结构进行了加强。

    2.水文地质条件

    本工程场地区域属亚热带季风气候区,气候温和湿润,四季分明,雨水充足。多年平均气温15.9℃,极端最高气温38.53℃,最低气温-10.8℃。年平均降水量1157.2mm,最大降水量1683.2mm,最大日降水量167.6mm;累计平均相对湿度82%。本工程场地周围的河床比降小,河水流动缓慢。河流水位主要受降水影响,降雨时,由于地表浅层透水性差,渗入量小,大部分降水以地表逕流方式沿河道排出,降水集中时,水位上涨。根据水文资料记录,多年平均水位为0.87m,历史最高洪水位2.80m(1999年,黄海高程),最低水位-0.28m
    (1934年,黄海高程),一年中最低水位出现在1月份,平均0.68m,最高水位在9月份,平均1.12m。本工程场地地下水类型有赋存于浅部冲湖积粘土、海积灰色粘质粉土中的潜水和赋存于中下部的砂质粉土⑦、⑨层中的承压水。浅部潜水水量贫乏,接受大气降水补给,逕流迟缓,主要以蒸发方式排泄。中部及中下部砂质粉土中的承压水埋深12.0m左右,其富水性贫乏,主要以径流方式排泄。潜水受大气降水及地表水影响显著。勘察期间测得地下稳定水位埋深为0.00m~0.70m,稳定水位平均水面标高为2.03m。地下水年变化幅度约为1.0m~1.5m,基础设计时地下水位埋深可按年均常水位埋深0.5m考虑,抗浮水位按本地区历史最高洪水位标高2.80m考虑。

    三、基坑周边环境条件

    场地北侧为1~2层的厂房,桩基础;场地东侧为5~6层的综合楼,桩基础;场地西侧和南侧场地空旷,基坑开挖条件良好。

    四、基坑围护设计方案

    1.设计原则

    根据基坑土质情况、挖深及周边环境条件,并结合类似工程经验,决定采用土钉墙和钻孔灌注桩排桩围护方式。

    北侧和东侧靠近已有建筑物,其中主楼处基坑挖深较深且坑中坑多,因此采用双排桩围护,其它部位根据距离远近采用单排钻孔桩围护或土钉墙围护,土钉墙采用轻型井点降水,排桩均采用搅拌桩作为止水帷幕。1区局部挖深达8.8米,采用双排桩进行围护,计算时按8.80米考虑,实际施工时,桩前可小范围留土至-2.150米(黄海标高)以增加安全储备。2区范围坑中坑较多且深度较大,适当作了加强,采用双排桩围护。

    西侧和南侧空间较大,且周围没有需要保护的建筑物,故采用土钉墙围护即可。各区段详细做法见各剖面图,计算结果及地面荷载见计算书。

    2.设计软件

    设计软件采用北京理正设计研究院研制的“理正深基坑7.0版”。

    3.设计依据

    (1)业主提供的总图及结构设计图纸

    (2)《岩土工程勘察报告》

    (3)《建筑基坑围护技术规程》(JGJ120-2012)

    (4)《建筑基坑工程监测技术规范》(GB 50497-2009)

    (5)《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011)

    (6)《岩土工程勘察规范》(GB 50021-2001)(2009年版)

    (7)《基坑土钉围护技术规程》(CECS96:97)

    (8)《建筑边坡工程技术规范》(GB 50330-2002)

    (9)《建筑桩基技术规范》(JGJ 94-2008)

    (10)《浙江省建筑基坑工程技术规程》(DB33/T1008-2000)

    (11)《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)

    (12)《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB 50202-2002)

    (13)现场踏勘资料

    (14)其它相关规范及规程

    五、计算理论与计算结果

    1.基坑设计等级

    本工程基坑深度较大,周围环境复杂,故设计时安全等级根据实际情况分别取为一级、二级和三级。1区为一级,2、4、5区为二级,3区为三级。

    2.荷载取值

    除1区外其它区荷载取值均为30KPa(考虑施工道路铺填塘渣及路面混凝土、施工荷载及周边建筑物综合取值),1区范围禁止堆载和行走车辆,计算时考虑20 KPa,所有荷载均满布均布作用于地面。除1区外,其它区坡顶范围2米外可堆放少量的建筑材料及行走小型车辆,重型车辆(拉钢筋车、泵车等)应离开坡顶2米以外。

    3.主要计算参数

    六、基坑降水与排水

    本工程坑底没有承压水,不会产生突涌现象。但侧壁③层土为粘质粉土,开挖后会产生流砂,水量较大,应采用轻型井点进行降水。排桩部分采用双抽搅拌桩止水,土钉墙部分采用布置在平台的轻型井点降水,应在挖土前10天开始降水。由于坑底下仍然是粉土,需要在开挖前进行疏干,疏干采用轻型井点,应在正式挖土前10天进行疏干降水,疏干用的井点应在地面开挖2米后施工,以保证降水深度。降水单位在实施时应根据现场实际情况、总包单位的施工布署和进度及时进行调整,以满足降水要求。具体套数应以现场实际发生的为准。

    基坑内外明水由总包单位在坡顶四周采用排水沟和集水井排除。排水沟底面应比挖土面低0.3m,集水井底面应比沟底面低0.6m以上。集水井宜设置在基坑四角或每隔30设置,内置潜水泵抽水,排水点应远离基坑至少20米,所有水如排入市政管道,必须设置沉淀池。由于本工程场地紧张,故基坑内不设排水沟,但垫层应浇筑至面层混凝土处,防止基底土被水浸泡。

    当基坑侧壁出现分层渗水时,可按不同高程设置导水管等构成明排系统,导水管可采用塑料管、毛竹或钢管,长度为500mm,纵横向间距不大于2米;可根据坡面的湿润情况,直接在坡面上开洞泄水。当基坑侧壁渗水量较大或不能分层明排时,宜采用导水降水方法。基坑明排尚应重视环境排水,当地表水对基坑侧壁产生冲刷时,宜在基坑外采取截水、封堵、导流等措施。

    当地下室侧壁浇筑完混凝土后,此时若基坑积水,将会产生巨大的浮力,总包单位应根据雨量大小,在坑内用水泵抽水,防止地下室上浮。

    七、基坑工程监测与检测

    1.基坑监测等级

    本工程基坑监测等级为一、二和三级,不同分区采用不同的报警值。

    2.监测内容

    根据《建筑基坑工程监测技术规范》(GB 50497-2009),本工程仅需测坡顶的水平位移和竖向位移(两点合一)、深部土层水平位移(测斜)、地下水位和建筑物沉降。

    3.监测点布设

    基坑边坡顶部的水平和竖向位移监测点应沿基坑周边布置,监测点水平间距不宜大于20m,每边监测点数目不宜少于3个。水平和竖向位移监测点宜为共同点,土钉墙部分监测点设置在基坑坡顶上,排桩部分监测点应设置在冠梁上。

    土体深层水平位移宜布置在基坑中部及有代表性的部位,监测点水平间距宜为

    20~50米,CX01~CX05测斜管孔深为12米,CX06~CX11测斜管孔深为8米。

    地下水位监测孔主要布置于北侧和东侧,其它侧各布置一个即可。

    建筑物沉降观测点布置于北侧和东侧的建筑物外墙上,北侧的建筑物上布置4个点,东侧的建筑物上布置3个点。

    监测点布置详见《基坑监测点平面布置图》。

    4.监测频率

    从土方开挖至底板浇筑完后7天内,监测频率1次/1天。

    底板浇筑7天后至14天,1次/2天。

    底板浇筑14天后至28天,1次/3天。

    底板浇筑28天后,1次/5天。

    遇有险情、暴雨及接近报警值时,应适当加密监测频率。

    5.监测报警值

    (1)2区和4区

    若监测点的累计水平位移达到35mm、其水平位移速率达到6mm/d或连续三天变形速率达到4mm/d,累计竖向位移达到25mm其竖向位移速率达到4mm/d,或连续三天变形速率达到3.0mm/d,应立即报警并采取加强措施。

    深层水平位移累计达到35mm或变形速率达到6mm/d应报警。

    (2)1区

    若监测点的累计水平位移达到25mm、其水平位移速率达到3mm/d或连续三天变形速率达到2mm/d,累计竖向位移达到15mm其竖向位移速率达到3mm/d,或连续三天变形速率达到2.0mm/d,应立即报警并采取加强措施。

    深层水平位移累计达到45mm或变形速率达到3mm/d应报警。

    (3)3区、5区

    若监测点的累计水平位移达到40mm、其水平位移速率达到10mm/d或连续三天变形速率达到7mm/d,累计竖向位移达到40mm其竖向位移速率达到8mm/d,或连续三天变形速率达到5.0mm/d,应立即报警并采取加强措施。

    深层水平位移累计达到40mm或变形速率达到10mm/d应报警。

    地下水位累计下降1000mm或下降速率达到500mm/d应报警。

    建筑物沉降累计达到20mm或2mm/d时应报警。

    6.其它应报警的条件

    应辅以现场巡查,当发现有如下几种情况时,应报警:

    ①坡面出现连贯性裂缝;②坡脚出现塌方且有水渗出;③坡顶出现裂缝并且不断发展时;

    7.基坑检测

    应对土钉的抗拔承载力进行检测,土钉检测数量不宜少于土钉总数的1%,且同一土层中的土钉检测数量不应少于3根;对安全等级为二级、三级的土钉墙,抗拔承载力检测值分别不应小于土钉轴向拉力标准值的1.3倍、1.2倍;检测土钉应采用随机抽样的方法选取;检测试验应在注浆固结体强度达到10MPa或达到设计强度的70%后进行,应按基坑规程附录D的试验方法进行;当检测的土钉不合格时,应扩大检测数量。

    应进行土钉墙面层喷射混凝土的现场试块强度试验,每500 m2喷射混凝土面积的试验数量不应少于一组,每组试块不应少于3个。

    应对土钉墙的喷射混凝土面层厚度进行检测,每500m2喷射混凝土面积的检测数量不应少于一组,每组的检测点不应少于3个;全部检测点的面层厚度平均值不应小于厚度设计值,最小厚度不应小于厚度设计值的80%。

    应采用低应变动测法检测围护桩桩身完整性,检测桩数不宜少于总桩数的20%,且不得少于5根。

    当根据低应变动测法判定的桩身完整性为Ⅲ类或Ⅳ类时,应采用钻芯法进行验证,并应扩大低应变动测法检测的数量。

    钢筋和混凝土检测项目按相关规范执行。

    基坑工程监测和检测应由有资质的单位承担,由其编制相应的监测和检测方案。

    八、土方开挖要求

    土钉墙围护源于“新奥法”,施工中有两个关键点:一是分层分段开挖;二是快速施工,在深厚软土中施工土钉墙尤应如此。土钉墙事故主要发生于施工过程中,引起事故最大的因素是挖土不当,其次是不按设计方案施工和坡顶严重超载。

    土方开挖单位应与围护施工单位密切配合,严格按基坑设计要求进行开挖,严禁超挖乱挖,每天挖土前,要与围护单位沟通,根据天气情况和施工能力,在满足设计要求的情况下,合理安排好挖土与围护施工的流水作业。土方开挖应分段分层施工,每段开挖长度不得超过20米,严格按工况图挖土,即每层开挖深度为土钉位置下0.3米。严禁一次开挖土方深度超过设计规定,绝对禁止一次开挖到底。挖土过程中,如有异常现象或达到报警值,应暂停挖土并及时通知有关单位,找到原因或采取加强措施后再继续挖土。

    土方开挖完成后应立即砌砖胎模并在24小时内进行垫层施工,防止水浸和暴露时间过长,应及时进行地下结构施工。

    九、基坑抢险应急措施

    1.坡顶(桩后)出现裂缝时应及时用稀水泥浆灌缝,防止地面水渗入土体内部。

    2.出现险情可根据实际情况采用坡脚压木桩、坡脚堆土或坡顶卸土的方法,在施工过程中采用坡脚压木桩、坡脚堆土,土钉墙施工好后处于使用过程中宜采用坡顶卸土。

    十、其它注意事项

    1.基坑周边荷载不得超过设计荷载限制条件。

    2.当放坡比、土质条件及挖深变化时,应及时通知设计单位进行必要的设计变更。

    3.基坑正式施工前,应对周边管线情况进行实地踏勘,防止土钉墙钢管施工对其造成损害。

    4.由于基坑设计是一项风险工程,涉及各方面因素,施工中遇到问题应及时与设计沟通,使“动态设计、信息法施工的理念”贯穿于基坑施工的始终。

    5.根据类似工程的经验,此类土质、放坡比及挖深基坑塌方事故主要发生在土钉墙施工过程中并且是没有分层开挖造成的,如果分层开挖,基坑的稳定是有保证的,如果不分层,一挖到底,将会发生严重的塌方事故,在此特别提请加以注意。

    6. 塔吊基础位置确定后,应由总包单位设计塔吊基础并提交专项安全方案,本围护设计不能作为塔吊基础用,围护工程可以针对塔吊基础作必要的加强或变更。

    7. 为减小变形,必须严格按工况要求进行挖土、及时施工土钉,如果一次挖到底,将造成工程桩变形过大、折断等危害。

    8. 由于本工程基坑施工具有一定的难度和风险,正式施工前围护单位和土方

    开挖单位应编制详细、有针对性的专项施工方案,经相关各方认可后方可实施。

    9.基坑的施工和质量验收应按国家和浙江省的相关规范执行。

    10.本基坑的有效使用期限为1年(从土钉墙施工完毕起算)。

    11.凡是基坑顶部上口线与现场围墙距离小于2米的,有条件的宜将砖砌围墙改为轻质彩钢板围挡。

    12、其它未尽事宜,按国家和浙江省相关规范、规程和标准执行。

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