东营人民医院
东营市人民医院门诊病房楼基坑支护与止水设计
1 工程概况
东营市人民医院拟建门诊病房楼地面以上部分主楼为23层,一层地下室,总高度97m,长92m,宽27.6m,拟采用框架-剪力墙结构,钻孔灌注桩承台基础,基础埋深6.50 m;裙楼为5层,总高度20.2m,长75m,宽43.5m,拟采用框架-剪力墙结构,钻孔灌注桩承台基础。基坑总长约81.9m,宽71.1m,基坑侧壁安全等级为二级。该工程场地位于东营市东城胶州路西侧,南一路北侧,位置优越,交通方便。
2 场地岩土工程条件
2.1地形地貌
拟建场地形较为平坦,勘察点的地面标高4.24,4.55m,最大高差0.31m。地貌单元属第四系黄河三角洲冲积平原。
2.2 岩土工程条件
根据东营市勘察测绘院提供的《东营市人民医院门诊病房楼岩土工程勘察报告书》(工程编号:DC06024,以下简称“勘察报告”),拟建场地地基土层自上而下主要地层有:
ml(1)素填土(Q):黄褐色,表层含较多建筑垃圾,下部以粉4
土、粉质粘土为主,土质不均匀。
厚度1.60,2.50m,平均厚度1.93m。
al(2)粉土(Q):黄褐色,湿,中密,夹粉质粘土薄层,含铁4
质条斑,摇振反应迅速,无光泽反应,干强度低,韧性低。
厚度1.00,2.00m,平均厚度1.46m。
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al(3)粉质粘土(Q):灰黄色-灰褐色,软塑,含少量有机质,4
夹粉土薄层,摇振无反应,稍有光滑,干强度中等,韧性中等。
厚度为0.90,1.50m,平均厚度1.19m。
al(4)粉土(Q):浅灰色,密实,湿,土质较均匀,夹多层粉4
质粘土薄层,摇振反应中等,无光泽反应,干强度低,韧性低。
厚度3.00,3.60m,平均厚度3.31m。
al(5)粉土(Q):灰色,中密,湿,夹多层粉质粘土薄层,含4
有机质,摇振反应中等,无光泽反应,干强度低,韧性低。
厚度0.60,1.90m,平均厚度1.20m。
al(6)粉土(Q):灰色,密实,湿,夹粉质粘土薄层,含有机4
质,摇振反应中等,无光泽反应,干强度低,韧性低。
厚度为1.80,2.90m,平均厚度2.40m。
al(7)粉质粘土(Q),灰色,软塑,夹粉土薄层,含有机质,4
摇振无反应,稍有光滑,干强度中等,韧性中等。
厚度1.00,1.50m,平均厚度1.22m。
alal(8)粉土(Q)与粉质粘土(Q)互层:灰色,土质均匀,互44
层状,含有机质。粉土为湿,中密,摇振反应中等,无光泽反应,干强度低,韧性低。粉质粘土为软塑,摇振无反应,稍有光滑,干强度中等,韧性中等。
厚度4.00,4.60m,平均厚度4.27m。
al(9)粉质粘土(Q):灰色,黄灰色,可塑,夹粉土薄层,含4
铁质条斑,摇振无反应,稍有光滑,干强度中等,韧性中等。
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厚度为3.60,5.00m,平均厚度4.38m。
al(10)粉土(Q):浅黄色,密实,湿,土质均匀,局部粘粒含4
量较高,摇振反应中等,无光泽反应,干强度低,韧性低。
厚度为2.40,5.30m,平均厚度4.14m。
上述各地基土层的物理力学性质指标如下表1:
表1 地基土层的物理力学性质指标
ω γ I Es aC φ e IN pL1-2 层号 岩土名称 3-1(%) (KN/m) (kPa) (?) - - - (MPa) (MPa) (击)
粉土 2 28.4 19.1 12 26.5 0.778 7.5 10.76 0.17 7.9
粉质粘土 3 30.7 18.5 23 5.4 0.875 12.1 0.83 5.34 0.37 3.3
粉土 4 25.8 19.3 10 28.3 0.714 5.0 13.41 0.14 15.0
粉土 5 28.0 18.9 11 27.1 0.783 6.6 12.88 0.15 11.2
粉土 6 26.6 19.0 11 27.9 0.751 6.0 13.60 0.14 22.6
粉质粘土 7 33.6 18.3 21 4.4 0.819 12.6 0.86 4.50 0.44 3.4
粉土 26.2 19.2 11 27.5 0.731 6.7 13.94 0.14 12.6 8 粉质粘土 32.8 18.4 25 4.9 0.927 12.6 0.86 4.79 0.42 3.8
粉质粘土 9 23.1 19.6 26 5.6 0.670 10.6 0.57 5.61 0.31 6.5
粉土 10 21.8 19.7 12 28.4 0.628 3.6 14.95 0.12 30.8 2.3地下水
根据勘察报告,场地地下水类型为第四纪潜水,勘察期间地下水位埋深1.90,2.30m,地下水位随季节的变化而变化,历年最高水位为0.50m,地下水年变化幅度为2.00m。地下水的主要补给方式为大气降水补给,排泄方式以地面蒸发为主。
2.4 基坑周边环境条件
基坑南侧距离已有建筑物(6F)约5.75m,该建筑物采用片筏基础,并进行了碎石垫层处理,基础埋深1.8m;基坑西、北、东三侧环境空旷,18m内无建筑物,但根据建设单位要求,该三面不应完全放坡开挖。综合考虑本工程应采用基坑支护措施。
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根据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120—99)第3.1.3条及《建筑地基基础工程施工质量验收
》(GB50202—2002)第7.1.7条,本工程侧壁安全等级为二级。
3 基坑支护方案设计
3.1 基坑支护方案的选择
根据收集到的资料,结合《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120—99)的有关规定,针对场地工程地质、水文地质条件、基坑开挖及周边环境情况,经多方案分析比较,确定在基坑南侧采用排桩加预应力锚杆方案,在其他三侧采用锚喷支护方案。
3.2 设计依据
1、《东营市人民医院门诊病房楼岩土工程勘察报告书》(工程编号:DC06024);
2、《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120—99);
3、《建筑地基处理技术规范》(JGJ79—2002);
4、《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB50086—2001);
5、《混凝土结构设计规范》(GB50010—2002);
6、《建筑与市政降水工程技术规范》(JGJ/T111—98); 3.3 设计参数的选取
设计计算参数主要根据该场地的岩土工程勘察报告,缺少的部分参数依据当地建筑经验及上述规范取值,土体与锚固体的极限摩阻力
值依据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120—99)第4.4.3条有
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关规定并结合当地工程经验综合取值,设计计算中采用的各地层的主要岩土指标如下表2:
表2 基坑设计计算参数
土体与锚固体土体与土层岩土名重度 粘聚力 内摩擦角 平均厚度 极限摩阻力标钉摩擦阻号 称 (kN/m3) (kPa) (?) (m) 准值(kPa) 力(kPa)
填土 1 18.0 5 10 20 20 1.93
粉土 2 19.1 12 16.5 60 60 1.46
粉质粘土 3 18.5 23 5.4 35 35 1.19
粉土 4 19.3 10 28.3 60 60 3.31
粉土 5 18.9 50 50 1.20
粉土 6 19.0 60 60 2.41
粉质粘土 7 18.3 44 44 1.22
粉质粘土 8 19.2 40 40 4.27
粉质粘土 9 19.6 50 50 4.38 3.4 基坑支护方案
基坑南侧采用排桩加预应力锚杆方案,在其他三侧采用锚喷支护方案(详见附图)。
3.4.1排桩加预应力锚杆方案
该方案用于基坑南侧。
(1)、支护桩设置在建筑物外轮廓线以外1.00m,桩顶标高按-0.60m,直径φ800mm,桩长14.40m,嵌固深度8.50m,砼强度C,30桩间距1.00m,总桩数约83棵。桩顶加设800×600mm的冠梁。
(2)、桩身设置1道预应力锚杆,有关参数如下:
位置 自由段 锚固段 水平间距 预应力 入射角 锚固段直径 (m) (m) (m) (m) (kN) (?) (mm) -3.00 5.00 13.00 2.00 150 15 150
锚杆选用φ25mm钢筋2根,锚杆施工等基坑开挖3.50m时施工。锚杆进行张拉锁定后方可进行下一层土方开挖,锚杆之间用槽钢作腰
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梁连接。
(3)、紧邻支护桩的外侧设置一道止水帷幕,采用深层水泥土搅拌桩(湿法)施工,直径φ500mm,处理深度13.00m,桩长11.50m,桩中心距0.30m,桩体搭接0.20m,总计约303棵。
3.4.2 锚喷支护方案
该方案用于基坑西、北、东三侧。
考虑到该部位环境空旷,放坡角度以75?为宜,可采用锚喷支护,参数如下:
标高 水平间距 入射角 钻孔直径 设计长度 拉筋直径 序号 备 注 (m) (m) (?) (mm) (m) (mm)
钢筋网材料1 -1.5 1.5 10 130 8.0 22
为φ6盘圆编
2 -3.0 1.5 10 130 12.0 22 网,网距
0.25m。 3 -4.5 1.5 10 130 10.0 22
4 -6.0 1.5 10 130 5.0 22
4道土钉用φ22加强筋进行连接。坡顶面距离坡面1.5m设置一道竖直土钉,对钢筋网起固定作用,长1.5m,材料同上。 3.5 设计说明及技术要求
1、基坑支护工程采用独立坐标系统,假定自然地面为?0.00m。
2、锚孔内灌注纯水泥浆,水泥采用R32.5普通硅酸盐水泥,水灰比控制在0.45—0.55,其强度等级不低于M。 10
3、考虑到施工期正值雨季,放坡开挖部分均进行挂网喷护。挂网采用φ6盘圆编网,网距0.25m。为固定编网,锚杆之间用22加强筋进行连接,与土钉间采用焊接。喷射砼厚度80-100mm,强度C。 20
4、锚杆正式施工前,应进行锚杆试验。工程锚杆用25a槽钢作
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腰梁连接,待锚固段强度达到设计强度的75%时,对锚杆进行张拉锁定。
5、基坑顶边外线2.50m范围内禁止行车及堆放材料。
6、加强施工用水及地表水的管理工作。杜绝基坑周围水管及地表水的入渗。严禁基坑地面附近出现积水和基坑内积水,并应在坑底设置排水沟及集水坑。
7、基坑周边要进行地面硬化处理,硬化宽度以不小于4m为宜。
8、本工程计算软件采用“理正深基坑支护结构设计软件”及“同济启明星岩土工程软件”计算,相互验证。
3.6 施工注意事项
1、开挖过程中如果发现地质资料同勘察报告不符合或者地下管线、构筑物、尤其是上下水管等情况与设计条件差异较大时,应及时对设计方案进行核实,并进行方案调整。
2、基坑开挖前应提前降水并测量地下水位,确保边坡及坑底无明流。对基坑南侧局部渗水段,在施工过程中可作泄水孔或采取其他措施处理。
3、基坑应分层分段进行开挖,不得超挖,发现异常情况及时采取措施。
4 地下水控制方案设计
4.1 设计原则
1、确保地下水位降至基坑底面以下1.0m左右,满足基坑开挖与
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基础施工的要求。
2、确保基坑临近建筑物及周围环境的稳定与安全。 4.2 设计依据
1、《东营市人民医院门诊病房楼岩土工程勘察报告书》(工程编号:DC06024);
2、《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120—99);
3、《建筑与市政降水工程技术规范》(JGJ/T111—98);
4、类似工程经验。
4.3 设计计算参数的选取
主要根据勘察报告提供的参数,缺少的指标根据当地建筑经验取值。
4.4 地下水控制方案设计
本工程在基坑南侧设置1排水泥土搅拌桩形成止水帷幕进行止水,以防止对基坑南侧建筑物产生不良影响。基坑施工过程中,基坑降水以坑内井点降水为主,同时在基坑的西、北、东三侧进行坑外降水。
1、坑外地下水控制
在基坑南侧设置1排水泥土搅拌桩,设计桩体直径φ500mm,桩间距300mm,处理深度13.00m,桩长11.50m,总计约303棵。
2、基坑内降水方案
降水井主要布置在基坑南侧内部,间距在10.00m左右,井径φ700mm,滤管材料可采用无砂管,滤料为粗砂,井深15.00m,共4井。
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3、基坑外降水井
基坑西、北、东三面,在基坑外施工降水井,间距在10.00m左右,井径φ700mm,滤管材料可采用无砂管,滤料为粗砂,井深15.00m,共24井。
4、观测孔及回灌井设置
为减小降水对基坑南侧建筑物产生的不良影响,本工程在基坑南侧建筑物附近,止水帷幕外侧布置观测井兼回灌井3眼,井深均为10.00m,当帷幕止水不良时应及时进行地下水回灌,以保证地下水具有足够的高水位。回灌井结构与降水井结构相同;在基坑内设置观测孔2个,孔径φ150mm,孔深10.00m(详见附图)。
4.5 基坑降水技术要求
基坑支护成功的关键在于可靠的地下水控制系统。基坑开挖时,必须保证地下水位全面下降至底板1.0m以下,确保降水效果。同时防止盲目大量抽水,引起其他不良反应和造成浪费。基坑施工过程中应严格按要求进行施工监理和监测,并及时反馈检测结果,做到动态设计、信息化施工。
1、降水井及观测孔施工至设计深度后,应及时下管,并进行清水洗井,然后进行单井试验性抽水,单独调试合格后,方可用于工程降水。
2、基坑外设置回灌井主要目的是当帷幕止水不利时,及时进行地下水回灌处理,并兼做水位观测孔。
3、由于地基土渗透系数较小,因此应留有一定的预降水时间,
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要求在基坑开挖时前7天即实施工程降水,在确保基坑内任意点水位均达到设计要求的情况下方可挖土。
4、基坑应分层分段开挖,每层开挖深度不得大于2.00m。
5、注意保护井口,防止杂物掉入井内。
6、降水期间应对抽水设备和运行状况进行维护和检查,发现问
及时处理。严禁降水期间随意停抽。
7、降水工程应自始至终进行信息化施工,以及时调整降水工程设计与施工质量。
5 基坑工程检测
基坑工程检测是基坑工程施工中的一个重要环节,根据本工程的实际情况,结合现行规范规定,本基坑工程监测项目主要包括:
1、基坑变形监测
(1)基坑开挖及使用过程中必须对边坡进行水平位移观测,观测点沿基坑周边布置,每侧不少于2点。
(2)在基坑南侧建筑物上设置沉降观测点,不少于4个。
(3)基坑最大允许变形值根据《建筑地基基础工程施工质量验收规范》的要求进行。
(4)当位移量超出监控值时,应及时停止挖土,并在适当位置增加预应力锚杆,当地面沉降超出监控值时,应及时采取地下水回灌措施,确保基坑施工和周围建筑物的稳定。
2、地下水监测
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为了及时了解坑内降水效果,掌握降水对基坑开挖及基础施工的影响,在基坑内布设2个观测孔,定期观测其水位变化。观测孔设计孔径φ150mm,孔深10.00m,要求安放直径φ110mmPVC滤管,外填中粗砂滤料,井口加设护帽。为观察坑外止水帷幕止水效果及降水情况,在基坑南侧设置观测井3井,同时兼作回灌井,井深10.00m,井径φ700mm,滤管材料可采用无砂管,滤料为粗砂。
降水监测与维护期应对各降水井和观测孔进行同步监测。
(1)降水检验之前,应统一量测一次自然水位;
(2)抽水开始后,在水位未达到设计降深之前,每天观测3次;
(3)当水位已经达到设计降水深度,并趋于稳定时,可每天观测1次;
(4)根据水位、水量观测
,查明降水过程中的不正常状况及其产生的原因,根据情况及时提出调整补救措施,确保达到降水深度。
3、锚杆拉力
锚杆拉力应达到设计要求。
4、基坑开挖前,应对支护桩和水泥土搅拌桩进行严格的质量检验,待冠梁砼强度达到设计强度的80%时方可挖土。
5、监测时限及要求
基坑开挖过程中,各监测项目每天监测2次,监测指标趋于稳定后,每天可监测1次。当变形较大或出现异常情况时,应增加监测密度。已有建筑物设置的陈降观测点应在降水前2天开始观测。
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6 应急预案
1、基坑开挖前应对支护桩和止水帷幕进行严格的质量检查,并应自备发电机组,防止意外停电,以保证基坑内降水效果。
2、通过现场跟踪监测,确定预警值,当边坡防护不能满足设计要求时,应立即停止挖土,并及时采取回填、卸载或其他可靠措施。
3、当边坡土体塌落时,可利用木板支档或砌置砖墙挡土。当支护桩间渗漏水时,可挖设积水坑和盲沟,安放潜水电泵,及时排出坑内积水,并采取喷护混凝土、粘土封堵等措施,防止事态扩大。
4、当基坑降水引起基坑南侧地面沉降较大时,应及时实施地下水回灌处理。
5、发现任何异常情况时,应立即停止本工序施工,查清原因并采取措施后,方可进行下一步工作。
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