基坑支护施工组织设计方案

基坑支护施工方案一、工程概况××花苑三期工程由1～4号楼组成建筑面积为198000m2，四栋高层，大型地下车库，面积为23000m2，场地内自然地坪标高为4.3m左右，3号楼基坑挖深为2.7m，其他三栋基坑深为5.0～5.5m左右，局部集水坑深达8.5m～9.0m。3号楼采取1︰1放坡，开挖前进行井点降水；4号楼基坑外侧采取水泥土深层搅拌桩加局部土钉支护，内侧采用1︰1放坡，另做混凝土护坡；1～2号楼局部做深层搅拌桩，其余为1∶1放坡施工。地下车库外侧为深层搅拌桩围护。二、水文地质情况本工程坑底位于③2层灰色淤泥质粉质粘土中，该层夹有薄层粉砂及透镜体。该土层含水量高，孔隙比大，土质相对不稳定。在浅层承压水作用下易产生流砂及涌土现象，其垂直向的渗透系数达10-4cm/s数量级，远大于④层土10-6cm/s数量级。④层的灰色淤泥质粘土层为高压缩性土，压缩系数，a01-020.5MPa-1，该土层可视为不透水层。选择④层淤泥质粘土层作深层搅拌桩的止水帷幕，就可以有效切断地下水的渗透途径，同时在基坑内配合明排水，就可以有效防止坑底土体的隆起及涌土流砂现象。三、水泥土围护墙的设计、计算方法1．设计参数(1)基坑围护采用3.2m宽、8m深的深层搅拌桩，采用格栅式结构，局部基坑深8.5m，采用深层搅拌+五排土钉支护。(2)地下车库围护结构采用3.2m宽、7.5m深的深层搅拌桩，采用格栅式结构。(3)本工程采用双头止水深层搅拌桩，横向间距为500mm，采用425普通硅酸盐水泥，掺量为12%，水灰比0.5。(4)盖梁为20cm厚混凝土，钢筋网为单层双向Φ12@200。(5)超过24h的施工冷缝采用二喷三搅的施工工艺。(6)在成桩15d后水泥土强度达到50%时方可开挖。2．水泥土围护墙设计验算方法(1)主动土压力强度标准值的计算方法当坑外地表面为水平面，基坑围护墙背为竖直面时，由土体本身产生的主动土压力强度标准值eak和由地表面均布荷载作用产生的主动土压力强度标准值eaqk,可按下列公式计算：akaqkakaiiakkqekckhe2)(式中eak——计算点处由土体本身产生的主动土压力强度标准值（kPa），当eak0时，一般取eak=0；eaqk——计算点处由地表面均布荷载产生的主动土压力强度标准值（kPa）；γi——计算点以上各层土的重度（kN/m3）,地下水位以上土层取天然重度；地下水位下土层取浮重度；hi——计算点以上各层土的厚度（m）；qk——坑外地表面均布荷载标准值（kN/m2），应按实际情况取值，通常可按20kN/m2试算；ka——计算点处土的主动土压力系数，取)245(tan2kako；φk——计算点处土的内摩擦角标准值（o），一般情况下按直剪固快试验的峰值平均值确定；ck——计算点处土的粘聚力标准值（kPa），一般情况下按直剪固快试验的峰值确定。(2)被动土压力强度标准值的计算方法当坑内地表面为水平面，基坑围护墙面为竖直面时，由土体本身产生的被动土压力强度标准值epk，可按下式计算：phkpiiakkckhe2)(式中epk——计算点处由土体本身产生的被动土压力强度标准值（kPa）；kp,kph——计算点处土的被动土压力系数，取：2cossin)sin(1coskkkKp222]sin(-[1coscoskphkK式中，δ为计算点处地基土与围护墙面的摩擦角（o）。取δ=（2/3～3/4）φk，且δ≤20°；无坑内降水措施时，取δ=0。(3)由土体本身产生的静止土压力强度标准值和由地表面均布荷载作用产生的静止土压力强度标准的计算方法当坑外地表面为水平面，基坑围护墙背为竖直面时，由土体本身产生的静止土压力强度标准值e0k和由地表面均布荷载作用产生的静止土压力强度标准值eoqk,可按下列公式计算：okqkoiikkqekhe00)(式中e0k——计算点处由于土体本身产生的静止土压力强度标准值（kPa）;e0qk——计算点处由地表面均布荷载产生的静止土压力强度标准值（kPa）;k0——计算点处土的静止土压力系数，宜由试验确定。当无试验条件时，也可采用经验公式k0=1–sinφ’k计算；φ’k——计算点处土的有效内摩擦角标准值（0），宜由慢剪或三轴固结不排水剪切试验确定。(4)水泥土围护和板式支护基坑，按承载能力极限状态验算基坑开挖后地基土的抗渗流（或抗管涌）稳定性时，应满足下式：eGiRSo111ss式中γo——结构重要性系数，按2.0.4条和10.1.7条规定执行，一般可取1.0；γs——渗流作用分项系数，取1.05；γRS——渗流抗力分项系数，取2.0；i——坑内渗流出口平均水力坡降，取Bhhhiw)(5.121B——基坑围护墙防渗帷幕墙的厚度（m）；h1,h2——分别为坑外和坑内计算地下水位距围护墙防渗帷幕墙底面的深度（m）；Gs——坑底标高处地基土的比重；e——坑底标高处地基土的天然孔隙比。(5)地基土中埋藏有承压含水层，需验算基坑开挖后坑内地基土抗承压水头的稳定性时，应满足下式：czkRywykyopp1式中γy——承压水作用分项系数，取1.05；γRy——承压水抗力分项系数，取1.0；pwyk——承压水压力标准值（kPa），由工程勘察试验确定；pczk——坑底至承压含水层顶板间覆盖土层的自重标准值（kN/m2），地下水位以下按饱和重度计算。(6)水泥土围护和板式支护基坑，按承载能力极限状态验算基坑开挖后坑内基土抗隆起的稳定性时，应满足下式（图1）)(1])([2ckqRLkQolGNcDNqDh式中γG——土体自重分项系数，取1.0；γ1——坑外地表至围护墙底各土层天然重度（kN/m3），按土层厚度的加权平均取用；γ2——坑内开挖面以下至围护墙底各土层天然重度（kN/m3），按土层厚度的加权平均值取用；h0——围坑开挖深度（m）；D——围护墙在基坑开挖面以下的入土深度（m）；γQ——坑外地表分布荷载分项系数，取1.0；γＲＬ——隆起抗力分项系数，取2.0；Nq,Nc——地基土的承载力系数，根据围护墙底的基土特征，按下式计算：kNNkkNqcqtan/)1()245(taneo2tanCk,φk——分别为围护墙底以下地基土粘聚力标准值（kPa）和内摩擦角标准值（o），一般情况下按直剪固快试验的峰值平均值确定。(7)水泥土围护、板式支护和放坡开挖基坑，按承载能力极限状态算基坑开挖后墙体或边坡与地基整体滑动稳定性时，一般按通过墙底或坡底的圆弧滑动面计算。当墙底或坡底以下有软弱夹层时，尚应按实际可能发生的非圆弧滑动面验算。当按总应力法确定地基土抗剪强度并采用简单条分法验算圆弧滑动面上的整体滑动稳定性时，应满足下式（图2）：]tancos)([1]sin)([kiwbqLwbqikiikiickiRZikiikiGQo式中γGQ——综合分项系数，取1.0；γRZ——圆弧滑动抗力分项系数，最小值取1.3，由试算确定；qki——第i条分的地表均布荷载的标准值（kN/m2）,以及基坑影响范围内的建筑物荷载标准值；bi——第i条分的分条宽度（m）；Wki——第i条分的自重标准值（kN），无渗流作用时，坑内地下水位以上部分采用围护墙体重度或基土天然重度计算，坑内地下水位以下部分采用浮重度计算；有渗流作用时，应考虑渗流力作用，计算上式左边（滑动力矩）时，坑外地下水位以下部分至坑内地下水位以上部分采用饱和重度计算；计算上式或右边（抗滑动力矩）时，均采用浮重度计算；αi——第i条分的弧线中点切线与水平线的夹角（°）；Cki,φki——分别为第i条分的滑动面上地基土的粘聚力标准值（kPa）和内摩擦角标准值（°）；Li——第i条分的弧长（m），Li=bi/cosαio图2-1-9-1坑内地基士抗隆起稳定计算图式图2-1-9-2圆弧滑动稳定计算图式(8)水泥土围护墙结构按承载能力极限状态验算抗倾覆稳定性时，应满足下式：)(1)(pkGKRQEqkEKloMMMMQ式中γl——侧压力分项系数，取1.1；MEk——坑外土体侧压力对墙底前趾的倾覆力矩标准值（kN·m）;γQ——地表分布荷载分项系数，取1.0；MEqk——坑外墙后地表面分布荷载所产生的侧压力对墙底前趾的倾覆力矩标准值（kN·m）；γRQ——倾覆抗力分项系数，取1.05；MGk——水泥土围护墙（包括水泥土搅拌桩墙体和格栅内地基土）的自重对墙底前趾的稳定力矩标准值（kN·m）；Mpk——坑内墙前被动侧压力对墙底前趾的稳定力矩标准值（kN·m）。(9)水泥土围护墙结构按承载能力极限状态验算沿墙底面的抗滑动稳定性时，应满足下式：)tan(1)(01opkokkkRHqkQkEBcGEE式中Ek——坑外侧压力标准值（kN）；Eqk——坑外墙后地表分布荷载作用所产生的侧压力标准值（kN）；γRH——滑移抗力分系数，取1.1；Gk——水泥土围护墙结构的自重标准值（kN）；C0k,φ0k——分别为水泥土围护墙墙底地基士的粘聚力标准值（kPa）和内摩擦角标准值（°）；B——水泥土围护墙的墙体宽度（m）；Epk——坑内墙前被动侧压力标准值（kN）。(10)按承载能力极限状态验算水泥土围护墙体正截面承截力时，应分别满足下式：udzddiqWMAG0zddiWMAG式中∑Gdi——计算截面以上至墙顶面全部竖向荷载设计值（kN），自重作用分项系数取1.2；墙顶分布荷载分项系数取1.0；A——计算截面处围护墙中水泥土墙体部分的断面面积（m2）；Md——计算截面以上至墙顶面的坑外土体自重和地表分布荷载产生的侧压力，对计算断面处的最大弯矩的设计值（kN·m）；坑外土体自重产生的侧压力作用分项系数取1.1，地表分布荷载产生的侧压力作用分项系数取1.0；WZ——计算截面处围护墙中水泥土墙体部分的截面抵抗矩（m3）；qud——水泥土加固体的无侧限抗压强度设计值（MPa），一般取设计龄期时加固体的单轴抗压强度标准值的1/3。(11)水泥土围护墙可按如下经验公式估算墙顶位移：DBLh20式中δ——墙顶位移估算值（cm）；ξ——影响系数，可根据地基士条件等因素并结合工程经验确定，一般取0.1～0.2，开挖深度较小且土质条件较好时，取小值；反之取大值；L——基坑边长（m）；H0——基坑开挖深度（m）;D——水泥土围护墙体插入基坑开挖面以下的入土深度（m）；B——水泥土围护墙体宽度（m）。3．施工工艺及技术要求(1)施工前期准备工作1)放线定位。用经纬仪和钢尺，在轴线定位的基础上，定出深层搅拌桩的位置，放出白灰线。2)挖掘沟槽。根据围护的实际宽度，利用200型挖土机挖出深1.5m与围护宽度相当的沟槽。3)利用经纬仪和钢尺放出围护内外边线，并用铁丝固定。(2)施工工艺1)定位。钻机到达指定桩位，对中、整平。利用经纬仪检查钻机垂直度。2)预拌下沉。根据电机的电表控制下沉速度，通常为0.38～0.75m/min。如下沉速度太慢，可输入少量清水以利钻进。3)压浆前，先制备水泥浆，并放入集料斗中。4)钻头下到桩底标高时，即行喷浆搅拌提升，边喷边搅拌；提升速度为0.3～0.5m/min。为使软土和水泥浆搅拌均匀，重复上下搅拌，两根桩之间的搭接在20cm左右。5)每次成桩后，必须及时用灰浆泵注清水，对注浆管和喷浆头进行清洗。6)移位。根据钻机上的刻度，每次移位50cm。(3)注意事项和质量控制1)注浆连续，并应使转速、钻速、提升速度及供水保持均匀。2)对有抱钻和冒浆的地块土层，在钻进时可注入一定的清水，以提高转速和降低钻速。3)严格按照设计要求的配合比及水灰比进行施工，不得任意缩小或增大。4)为准确控制钻进速度，应先在机上作深度标志，以利施工中的观测记录。由施工员进行复查无误后，方可喷浆搅拌和重复喷浆。当出现钻机跳动、摇晃等非正常现象时，应停机检查。钻进深度不得小于设计深度。5)搅拌过程中不得中途无故停机。如发现停电堵塞等现象