宁波市妇儿医院综合楼地下室支护工程施工方案（方案二）

宁波市妇儿医院综合楼地下室支护工程施工方案（方案二） 宁波市妇儿医院综合楼 地下室支护工程施工方案 （方案二） 一、依据 １、宁波市妇女儿童医院门急诊医技综合楼土建施工图 ２、宁波市妇女儿童医院综合楼工程地质勘察报告 ３、《宁波市软土深基坑支护设计与施工暂行技术规定》 ４、《建筑基坑支护技术规程》ＪＧＪ120-99 二、工程概况 宁波市妇女儿童医院综合楼工程位于柳汀街109号，总建筑面积约16800平方米，主楼共九层，局部设地下室一层，位于18～22/A～F轴，平面尺寸14.4×16.5米。18轴、22轴、Ｆ轴外侧为附近基础承台，Ａ轴外9米为电缆沟。地下室采用Φ700钻孔灌注桩承台承重，承台底面标高为-5.03米，-5.53米两种，围护计算时以-5.53米为依据。地下室外围基础桩顶标高-2.30米，地下室承台与外围基础承台最小净距分别为18轴1.9米，22轴4.05米，Ｆ轴为1.775米。本工程±0.00相当于绝对标高3.05米，室外自然地坪相对标高-0.45米。 三、浅层地基土主要指标及特性 根据宁波市建筑设计研究院勘察分院提供的地质勘察报告，结合本工程实际所处位置，以Ｇ18孔数据取值，具体数据如下表： 层次 土层名称 层厚 （m） 内聚力c(Kpa) 内摩擦角 （φ） 土容重Υ（KN/m3） 1-1 杂填土 0.9 8.0 20.0 18.5 1-2 灰黄色粘土 0.7 15.0 15.5 17.4 2-1 淤泥质粘土 1.9 13.0 9.5 17.4 2-2 灰色粘土 0.8 13.0 10.5 18.4 2-3 淤泥质粘土 7.6 10.0 9.0 17.2 3 粘质粉土 2.2 8.0 19.5 19.1 4-1 淤泥质粉质粘土 7.3 12.0 10.0 17.7 4-2 粘土 5.5 15.0 9.5 17.8 四、支护选型与分析 本工程地下室基坑深5.53+0.3-0.45=5.38米，为确保深基坑安全，保护基坑南侧电缆沟及临近住院大楼不受地下室挖土影响，兼顾节约工程造价，做到经济合理，经综合分析在基坑南侧采用φ700@800钻孔灌注桩，桩顶标高-2.15m，盖梁500×1100，面标高-1.7m，在基坑其余三面采用松木桩叠袋复式支护，支护顶面标高-2.05m，支护外侧卸土1.6m。 五、支护结构设计计算 Ａ、φ700@800钻孔灌注桩悬臂式排桩支护 １、计算参数 地下室挖土深度5.38m，考虑地面不堆荷载，设桩进入基坑底面以下7.5m，分别对基坑以上及以下土加权平均。 (1) h1=5.38m, Υ1=17.7KN/m3,C1=11.8Kpa,φ1=12.1° (2) h2=7.5m, Υ2=17.4KN/m3,C2=9.7Kpa, φ2=10.4° ２、土压力计算 Ka1=tg2(45°-12.1°/2)=0.65, √Ka1=0.81 Ka2=tg2(45°-10.4°/2)=0.69, √Ka2=0.83 Kp2=tg2(45°+10.4°/2)=1.44, √Kp2=1.20 第1层土顶部和底部的主动土压力强度分别为： Pa1上=17.7×1.7×0.65-2×11.8×0.81=0.44KN/m2 Pa1下=17.7×5.38×0.65-2×11.8×0.81=42.78KN/m2 第2层土顶部和底部的主动土压力强度分别为： Pa2上=17.7×5.38×0.69-2×9.7×0.83=49.6KN/m2 Pa2下=(17.7×5.38+17.4×7.5)×0.69-2×9.7×0.83=139.65KN/m2 基坑底部位于第2土层，其被动土压力强度分别为： Pp2上=2×9.7×1.2=23.28KN/m2 Pp2下=17.4×7.5×1.44+2×9.7×1.2=211.2KN/m2 土层及土压力分布如图１所示 ３、计算土压力为零的Ｃ点 设Ｃ点在坑底以下Ｘo处。 49.6+17.4×Xo×0.69=23.28+17.4×Xo×1.44 ∴Xo=2.02m ４、计算桩长 设桩须进入Ｃ点以下y，桩底以上被动土压力与主动土压力对桩底弯矩平衡。 MA=0.44×3.68×(1.84+2.02+y)+0.5×42.34×3.68×(3.68/3+.02+y)+0.5×2.02×26.32×(2.02×2/3+y) =106.11y+294.98 MP=26.32/2.02.y.1/2y.1/3y=2.17y3 MA=MP ∴y=8.10m 考虑安全系数1.2 ∴桩长l=3.18+2.02+1.2×8.10=15.42m，取桩长16m ５、计算桩身最大弯矩Ｍmax 剪力为零处弯矩最大，设该处位于Ｃ点以下Ｘm 则1/2×(0.44+42.78)+1/2×26.32×2.02=1/2.Xm.26.32/2.02.Xm, 得Xm=4.04m ∴弯矩最大值Ｍmax=106.11×4.04+294.98-2.17×4.043=580.58KN.m/m ∴每桩承受最大弯矩Ｍ=0.8×580.58=464.46KN.m 查附表1-1，得Ａs=5740mm2，配16Φ22,Ａs=6079mm2 考虑到悬臂桩上部弯矩较小，桩顶往下2.5m配筋8Φ22 ６、计算桩顶位移 φ700钻孔灌注桩，Ｃ25砼，主筋16Φ22，配筋率ρg=1.58％ (1)计算ＥＩ EI=0.85EcIo Io=Wo.d/2 Wo=πd/32.[d2+2(αE-1).ρg.do2] L=700mm,do=700-50×2=600mm Es=2.0×105N/mm2 Ec=2.8×104N/mm2 ρg=1.58％ ∴Wo=π700/32.[7002+2×(20/2.8-1)×1.58％×6002] =38.46×106mm3 ∴Io=Wod/2=38.46×106×350=135×108mm4 ∴EI=0.85×2.8×104×135×108=321.3×1012N.mm2=3.21×105KN.m3 (2)计算桩顶位移 将悬臂桩弯矩最大点作为固端考虑，计算简图如图２ (a) △1=q1/24EI(3l4-4Z3l+Z4) q1=0.44×0.8=0.35KN/m,Z=6.06m,l=9.74m,EI=3.21×105KNm3 ∴△1=1.2mm (b) △2=q2H/30EI(5l3-5l2H+H3) q2=42.34×0.8=33.87KN/m,H=3.68m,l=9.74m,EI=3.21×105KNm3 ∴△2=37.8mm (c) △3=q3.x/72EI[18(z-x/3)2.l-6(z-x/3)3+(H+x/3).x2+2x3/45] q3=26.32×0.8=21.1KN/m,Z=6.06m,X=2.02m,H=3.68m l=9.74m ∴△3=7.7mm (d) △4=-q4.(z-x)3/120EI[5l-(z-x)] q4=52.64×0.8=42.1KN/m Z-X=4.04m l=9.74m ∴△4=-3.2mm ∴△=△1+△2+△3+△4=1.2+37.8.+7.7-3.2=43.5mm Ｂ、松木桩叠袋复式支护 １、计算参数 松木桩叠袋复式支护，地面均布超载10KN/m2，叠袋后2-1～2-3层土层计算指标取加权平均，Υ＝17.5KN/m3,C=11.9Kpa,φ=9.5°, α=90°,β=0°,δ=φ/3=3.2°,h=3.78m ２、土压力计算 土压力计算草图示于图3 η=2c/Υh=2×11.9/17.5×3.78=0.36 q=10KN/m2 Kq=1+(2q/Υ.h).sinαcosβ/sin (α+β)=1+2×10/17.5×3.78=1.30 sin (α+β)=1 sin (α+β-φ-δ)= sin (90°-9.5°-3.2°)=0.976 sin(α-δ)= sin(90°-3.2°)=0.998 sin (φ+δ)= sin(9.5°+3.2°)=0.22 sin (φ-β)= sin9.5°=0.165 cosφ=cos9.5=0.986 cos(α+β-φ-δ)= cos(90°-9.5°-3.2°)=0.22 ∴ Ka=1/1×0.9762{1.3[1×0.998+0.22×0.165]+2×0.36×1×0.22-2[(1.3×1×0.165+0.36×1×0.986)×(1.3×0.998×0.22+0.36×1×0.986)]1/2} =0.31 挡墙顶和深度h处的土压力强度分别为： Pah1=qKa/(1+2q/rh)=10×0.31/1.3=2.38KN/m2 Pah2=(rh+q)Ka/(1+2q/rh)=(17.5×3.78+10)×0.31/1.3=18.16KN/m2 Ea=(2.38+18.16) ×3.78/2=38.84KN/m 作用点在墙底上 Ｚ=3.78(18.16+2×2.38)/3(18.16+2.38)=1.41m ３、抗倾覆稳定性验算 叠袋式挡墙重： Ｗ＝(1×3.78+1/2×0.6×3.78)×18=88.45KN/m 主动土压力及挡墙重力对挡墙前趾Ａ的力臂均示于图３ 挡墙抗倾覆稳定系数为： Ｋo=88.45×0.94/38.82×1.41=1.52>1.5 ４、抗滑稳定性 由于重力式量袋伸入基坑底500，且叠袋下容打φ140@200松木桩，能满足抗滑稳定性求，册作验算。 ５、册基应验算 将作用于挡墙注基各力对基底注心求力矩。 Ｗo=38.84×1.41-88.45×(0.94-0.8)=42.38KN.m 竖向偏心距e=Mo/W=42.38/88.45=0.48m>B/6=0.27m 挡墙外侧注基出现拉应力，挡墙内侧册基最大应力： б＝2×88.45/3×(0.8-0.48)=184.3KN/m2 2-3层淤泥质粘土承载力标准值取fk=90KN/m2，其设计值册f=1.1fk=99KN/m2，受偏心荷载时其值可增大至1.2f=1.2×99=119KN/m2，注能满足注求。 ６、册基加固及处理 由于2-3层注基承载力较差叠袋式挡墙册基应力远大于册基承载力，故需对注基进行加固处理，册叠袋式挡样底部密打５排φ140@200长4000松木桩，重力式叠袋置于松木桩注，减小注基土变形，提高土桩承载力，册叠袋支护背面密打两排φ200@300长8000松木桩。 六、钻孔灌注桩施工要点 1)清除桩位地面下砖石等障碍物，埋设护筒，护筒中心位置应与桩中心吻合，偏差不大于50mm。 2)钻机就位应平稳准确，钻机中心与设计孔位中心偏差不大于50mm。 3)根据我市土质特点，成孔可采用原土造浆护壁，泥浆循环使用。钻孔到设计标高后，测量孔深，做好，由监理单位验收。成孔验收标准： 桩位偏差≤1/6桩径 孔斜<1％ 沉渣厚度<300mm 4)桩孔验收合格后，吊放钢筋笼和导管，注意检查主筋配置方向符合设计要求。测量孔底沉渣厚度，如超过300mm，进行二次清底。钢筋笼制作允许偏差为： 主筋间距±10mm 箍筋笼长度±20mm 钢筋笼直径±50mm 钢筋笼主筋保护层±20mm 5)钢筋笼吊装完毕，进行隐蔽工程验收。钻孔桩浇灌混凝土采用垂直导管水下浇灌。混凝土坍落度一般控制在16-20cm。 七、基坑挖土方案 本工程基坑支护盖梁施工前，先挖去基坑内上部土体1.6m，及18轴、22轴、Ｆ轴外侧临近承台上部土体，待盖梁浇捣完毕，再进行基坑内土体开挖，同时，四周承台可先行凿桩做垫层，配合地下室施工。 针对承台地梁的不同高度选用分层开挖的施工方法，先用机挖，每层挖深1.5米，控到地下室底板面标高，铺筑垫层，然后局部加深，挖承台和地梁土方，尽量不破坏底板下土体原状结构。机械挖土严禁超挖，一般预留不小于300mm厚土层，由人工修整。 八、基坑排水 基坑挖土前，先在盖梁外侧做200×200排水沟，实施有组织排水，防止地面承流入坑内。由于地下室独立承台位置较低，而基坑面积又不是很大，故在基坑内不另设集水井，而在每只承台底各设300×400小集水井，小集水井底面低于承台底面0.3m，采用软轴离心泵将水排出坑外。 九、施工监测 基坑支护结构设计虽然有地质资料，但设计值与结构的实际值往往不一致，另外在施工过程中，若遇突发和偶然等随机因素，可能使基坑围护系统出现异常情况，故在施工阶段，应加强对以下问题的监测。 １、支护结构开裂，变位情况； ２、临近建筑物沉降观测； ３、盖梁平面位移观测； 监测设计要求：在支护结构盖梁面，住院大楼、电缆沟等处沉降及位移观测点。监测间隔时间在基坑开挖时册般注1天，挖至设计标高后注0.5天，；现变形或裂缝急剧增大时应全天侯观测。监测记录应随时反馈给建设、设计、施工注监理单位，监理单位认册册必注时应与设计、施工单位协调，调整基坑施工或采取应急措施。 十、安全防范及应急措施 １、安全防范措施 １）从挖土开始即对支护外册册面注塔吊注设专注进行裂缝、位移册观察记录现险情苗子，立即采取措施。 ２）挖土前竖好塔吊备好网兜等册切施工机具，册日夜抢册创造条件。 ３）南段支护与电缆沟之间册面注得堆放任何，其余三面支护注面堆前也应尽量远离支护结构。 ４）将工程桩凿下册超灌部分砼吊到支护桩与基底交并处作册反压。 ５）当注下室底报浇好砼后，应挖制抽水，使水位保持注侧板反口注下。 ６）册四段盖梁内侧面预埋８块300×350预埋件，注备支护变形严重情况下，加设钢支撑。 ２、应急措施 若发现支护后土体下沉，支护盖梁位移偏大等紧急情况，应采用以下应急措施： １、立即停止挖土； ２、盖梁面加临时钢支撑； ３、支护桩背卸土。 在采取各种应急措施的同时，积极创造条件，全力抢工，尽早铺筑基坑底面砼垫层，提高基坑土体抵抗土体变形的整体能力。