深基坑支护设计方案

茂名市生活垃圾焚烧发电厂工程-深基坑支护工程初步设计方案编制单位：编制日期：二○一一年六月二十二日-1-目录一、工程概况..................................................................................................-2-二、场地工程地质及水文地质条件..............................................................-3-三、支护方案初步设计..................................................................................-6-四、基坑工程施工........................................................................................-19-五、施工监测设计方案................................................................................-21-六、施工应急预案........................................................................................-23--2-基坑支护初步设计方案一、工程概况拟建的茂名市生活垃圾焚烧发电厂工程位于茂名市公馆镇坦塘村白沙河东侧（见下图1），场区规划占地面积约为31000平方米。拟建主要建（构）筑物多为低-多层建筑，多采用砼框架结构，主厂房柱最大轴力约9000kN,烟囱高约100m，总重约20000kN。其概况如下表1.1；其中主厂房1-1~1-11轴/1-D~1-D轴为深基坑施工范围，其挖土深度高低不一（6m~10m）不等，根据本工程的实际情况及工程勘察报告综合考滤对该区域深基坑施工采用长螺旋钻孔灌注桩、水泥深层搅拌桩组合支护。拟建建筑物概况表1.1建筑类型层数（层）占地面积（m2）建筑类型层数（层）占地面积（m2）主厂房15100地磅房113.5主厂房附屋3-51800煤棚1685烟囱42埋地储罐38油泵房113.5污水处理站850综合水泵房1360冷却塔30门位室113.5雨水收集池138-3-图1：场区地理位置图二、场地工程地质及水文地质条件（一）场地工程地质条件1、地形地貌拟建场地位于白沙河东侧，属河流阶地地貌单元，场地地面不平坦，钻孔孔口标高介于12.49～16.55m之间。建设场区钻探范围内现北侧有高压线、地下管道、旧基础等，设计施工时应引起重视。东侧有省道291通达场区，交通较为便利。2、工程地质特征拟建场地地貌上属于白沙河南部地段，拟建场地钻孔揭露深度范围内地冲积层主要以厚度较大的粉质粘土层为主，据钻探揭露，地表浅部多分布有厚薄不均的人工杂填土层，深部土层则以厚度较大的粉土、粉砂、粗-4-砂为主。总而概之，多种类别的地层交替出现，空间分布变化较大，均匀性较差。根据室内外资料综合整理，将拟建场地内地基土主要分为：1.人工填土层（Q4ml）；2.冲积层（Q4al）；3.残积层（Qel）；4.基岩（E）（二）水文地质条件本场地位于河流阶地，其西侧为白沙河，其50年一遇的洪水位为15.63m。勘察期间处于枯水期，场地地下水位埋深3.00～6.30m（标高8.50～10.60）。地下水位一般与季节、气候、地下水赋存、补给及排泄有密切的关系。本场地地下水类型主要有两种：一种为赋存于第四系土层中的孔隙水；另一种是赋存于基岩风化层中裂隙水。第四系孔隙水主要赋存于素填土（透水性弱）、砂层中（粉细砂透水性中等，粗砂透水性较强，主要受大气降水、生活用水、白沙河水的补给。基岩风化裂隙水含水层主要赋存于强、中风化岩中的风化裂隙之中，含水层无明确界限，埋深和厚度很不稳定，其透水性主要取决于裂隙的发育程度和性质（包括裂隙的闭合程度、形式、规模、充填物质，以及裂隙的组合形式、密度等）岩石风化程度等。风化程度越高、裂隙充填程度越大，渗透系数则越小。基岩风化裂隙水为承压水。按环境类型分类，本场地属湿润区，为II类环境。根据《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)第12.2节相关条文作综合判定：在强透水层中，本场地地下水对砼结构具微腐蚀性，对钢筋砼结构中的钢筋具微腐蚀性。-5-地下水水质分析及腐蚀性简表表3.1含量孔号钙盐Ca2+（mg/L）镁盐Mg2+（mg/L）氯离子Cl-（mg/L）硫酸根SO42-（mg/L）PH值侵蚀性CO2（mg/L）HCO-3（mmol/L）对砼结构腐蚀性对砼中钢筋腐蚀性钻孔号ZK2626.057.2924.8220.176.68.752.00微微ZK3132.0610.3331.9153.796.69.601.80微微本次勘察原位测试手段采用标准贯入试验，并采取土样作室内试验分析，各土（岩）层物理力学性质指标统计时，均对个别异常值作了剔除，其统计结果详见土岩层主要物理力学指标统计表(附表3)、标贯试验统计表（附表2）。按《建筑地基基础设计规范》(DBJ15-31-2003)表4.2.2-1～4.2.2-5确定各主要土层承载力特征值如表3.2：主要土层各种试验测得其承载力特征值表表3.2层号地层名称状态室内试验原位试验液性指数IL初始孔隙比eo单轴天然抗压强度fr(MPa)承载力特征值fak或fa(kPa)标贯试验修正击数（击）承载力特征值fak(kPa)2-1粉质粘土可塑0.250.880/2067.02002-2粉细砂稍密////9.41402-3粗砂中密////14.52153粉质粘土硬塑0.280.979/177.515.43724-1砂岩全风化0.341.209//25.4≥6604-2砂岩强风化////40.4≥6604-3砂岩中风化//7.31460//4-4砂岩微风化//43.710925//（三）场地环境条件根据地质资料，基坑坑壁依次有①人工填土、②粉质粘土、③粉砂层、○4粗砂，○5粉质粘土、○6砂岩、○6-1全风化、○6-2强风化、○6-3中风化、○6-4微风化；基坑坑底大部分为③层系列土。填土结构松散，均匀性较差，-6-对坑壁的稳定不利。建设场区钻探范围内现北侧有高压线、地下管道、旧基础等，高压线及地下管道的具体位置要走访相关部门了解清楚再进行土方开挖，在施工时因引起重视，严加防范，辟免安全事故的发生。基坑周边为市政道路及建筑，在不进行防渗支护处理情况下，大面积开挖，场地内的地下水及地表水将大量涌入基坑内，造成基坑周围建筑物基础下土的有效应力降低，从而直接威胁到坑壁土体稳定和周围建、构筑物的安全，导致地面沉降，进而破坏市政公用设施，因此本基坑支护主要解决深层滑移和止水防渗两大问题；深层滑移和止水防渗解决好方能确保基坑开挖时坑壁稳定及周边环境的安全。三、支护方案初步设计（一）方案设计依据1、基坑开挖平面示意图，《茂名市生活垃圾焚烧发电厂项目岩土工程勘察报告》2、《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2008）；3、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）；4、《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）；5、《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2008）；6、本公司多年来类似工程支护设计、施工经验。（二）设计参数的选取1、坑壁支护方案因地质报告反应砂层厚度较厚固该区域深基坑支护总体方案均采用：“Φ800长螺旋钻孔灌注桩+Φ600长螺旋水泥搅拌桩”再根据不同断面的开挖深度调整支护桩长度。整个场地先按1：0.8的放坡比例取去2.0m厚-7-的土，以卸荷；同时也达到清除旧基础等地下障碍物（杂填土）的目的。水泥土桩水泥土配比(重量比):粘土:瓜子石：水泥：水=3:2:2:1.2,水泥为32.5普通硅酸盐水泥,瓜子石粒径为3～20mm。2、降排水方案采用“长螺旋钻孔灌注桩咬合水泥土桩土封闭止水帷幕+坑内降水+盲沟疏排水+坑外回灌”方案。坑外回灌根据现场情况实施。3、基坑安全等级根据本基坑工程支护失效破坏后果的严重程度、周边环境及其它综合因素，本基坑侧壁安全等级总体为一级，其中大放坡地段为二级。4、系数选取基坑侧壁安全等级及重要系数安全等级:一级，其中大放坡地段为二级。一级重要性系数:γ0=1.1，二级重要系数γ0=1.0。支护结构整体稳定性安全系数K≥１.3支护结构整体抗倾覆安全系数K≥1.25、基坑支护计算分析根据周边现场情况及坑壁土层不同，支护结构应按不同剖面进行计算。现选取4个剖面，4组数据进行分析计算。用理正深基坑支护结构设计软件进行分析计算，再结合我公司在类似地层中深基坑支护设计施工经验确定初步设计方案图。（三）支护方案概要1、2.5米深开挖上口边线的确定以1-1~1-11轴/1-D~1-G轴为深基坑施工轴线为准，其中1-G轴向外扩大5.7m为基坑上口开挖边线；1-11轴、1-1轴均向外扩大5.2m为基坑上口开挖边线；1-D轴向外扩大7.2m为基坑上口开挖边线。也可以根据施工需-8-要适当调整开挖支护边线的位置，以确保基坑的施工，第一层土方开挖详图见附页1。2、支护桩的中心线确定以1-1~1-11轴/1-D~1-G轴为深基坑施工轴线为准，其中1-G轴向外扩大3.4m为灌注桩施工的中心线；1-11轴、1-1轴均向外扩大2.9m为钻孔灌注桩施工的中心线；1-D轴向外扩大4.9m为灌注桩施工的中心线，详细布置图见附页2。3、基坑支护顺序的确定施工方案——测量放线——基坑场地平整(放坡开挖2.0m)——第一层土方开挖后的边坡支护——搅拌止水桩止水施工——长螺旋钻孔灌注桩——基坑土方分层开挖施工4、长螺旋钻孔灌注桩与止水帷幕墙的设置基坑场地放坡开挖2.0m以后，基坑四周沿1-1~1-11轴/1-D~1-G轴线向外平移作为长螺旋钻孔灌注桩施工中心线，具体设置情况见详图。（四）自然放坡挖取第一层土的边坡支坡第一层土采用自然放坡形式进行挖取，从地质报告中得知第一层土为人工填杂土，为了使得现场桩机进场提供场地及考滤此类土质未能满足回填土的要求，本层土均外运至5公里之内的空地堆放。在施工本工程基础部分时雨季平繁，且此土层稳定性不好，很疏松、遇水易坍塌，所以对自然放坡的支护采用C20砼找坡，防止边坡塌方造成下一道工序难于进行。具体做法与布置见详图。（五）水泥深层搅拌桩的施工流程与技术要点1、施工工艺流程-9-测量定位—制备水泥浆—搅拌桩成桩—施工下一条桩2、施工技术要点（1）、测量定位：将第一层土挖除平整完毕，依据设计桩位平面图及场地有关测量资料，校测场地基准线和基准点、测量桩的位置。先对控制桩进行绑点记录，并认真复核；在平整好的场地上，再根据控制桩测定桩位，在测定的桩位点，打入铁质标志桩（露出地面5-10mm）。定位后会同有关部门和人员，对轴线、桩位进行复核，并作记录。在复核符合规范要求后方可进行施工。（2）、制备水泥浆：水泥浆用自制搅拌桶制备，水泥采用普硅32.5R水泥，水灰比1：1，水泥渗入量55KG/M，水泥浆需充分搅拌均匀，搅拌时间不小于5分钟。搅拌好的水泥浆放入储浆桶，在水泥浆放入过程中应用筛网对水泥浆进行过滤。视地层情况必要时可考虑添加水泥重量的15-20%泥粉，提高水泥浆的粘稠性，增强止水效果，防止因地下水丰富稀释水泥浆。（3）、搅拌桩成桩：开启搅拌桩机和送浆泵开始下沉搅拌，控制下沉速度在60-80cm/min范围，匀速下沉搅拌至预定深度；确认达到深度后开始匀速搅拌提升喷浆至地面。重复上述过程，完成成桩。在成桩过程中应调节送浆量，控制每米桩水泥掺入量为55Kg。（4）、施工下一条桩：施工成桩后即可按顺序施工下一条桩。（六）钻（冲）孔灌注桩的施工流程与技术要点-10-1、钻孔灌注桩的施工流程为确保钻（冲）孔灌注桩施工质量，使施工按规定程序有序地进行作业，特编制了钻（冲）孔灌注桩施工流程图（见图5-1）。2、施工技术要点（1）桩位测放及标高