基坑支护降水方案说明

高层住宅楼基坑支护、降水

设计方案

第一部分概述

1.0设计依据

1．《**********高层住宅楼岩土工程勘察报告》

2．《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99

3．《理正建筑深基坑支护软件》

4．《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002

5．《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002

6.《岩土工程施工手册》

7.《预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》JGJ85-2002

8.《基坑工程施工手册》

2.0工程概况

**********************，省委第一招待所院内，拟建建筑物包括一栋24层商业住宅楼、一幢28层高层住宅楼、一幢12层住宅楼以及附属地下停车场，周边构筑物特征见下表：

表1－1场地周围环境距拟建建筑物距离一览表

3.0场地工程地质条件及水文地质条件

3.1场地工程地质条件

场地地层分布较为规律，地层具体分层描述如下：

第①层：填土，杂色，含建筑垃圾等，局部为原有建筑基础，属新近堆填，密实度不均，厚度不增多，层平均厚度1.3m。

第②层：新近沉积粉土，褐黄色，稍湿，稍密，含云母、植物根，震摇反应无，光泽反应无，干强度低，韧性低，层平均厚度1.4m。

第③层：新近沉积粉土夹粉质粘土，褐黄色，湿，稍密，含云母、蜗牛壳，局部夹褐黄色粉质粘土，摇震反应迅速，无光泽反应，干强度低，韧性低，层平均厚度1.2m。

第④层：新近沉积粉土夹粉质粘土，褐黄色，湿，稍密，含铁质氧化物、蜗牛壳等，摇震反应迅速，无光泽反应，干强度低，韧性低，层平均厚度1.5m。

第⑤层：新近沉积粉土，褐黄色，湿，中密，含铁质氧化物、云母等，摇震反应中等，无光泽反应，干强度低，韧性低，层平均厚度2.2m。

第⑥层：粉土，黄灰色，湿，中密，含大量蜗牛壳，少量有机质，摇震反应中等，无光泽反应，干强度低，韧性低，层平均厚度2.3m。

第⑦层：粉砂夹粉土，灰色，饱和，中密，含石英、长石等，颗粒级配较好，局部夹薄层粉土，层平均厚度3.4m。

第⑦-1层：粉质粘土，灰色，饱和，可塑，含有机质、质均，局部分布，光泽反应中等，摇震反应迅速，干强度中等，韧性中等，层分布不均，仅个别区域分布，导平均厚度1.1m。

第⑧层：粉砂，灰黄色，饱和，密实，含石英、长石及其他暗色矿物，局部少量粉土，颗粒级配一级，层平均厚度3.9m。

3.2场地水文地质条件

场地在勘探深度内地下水分两套含水层，第一套含水层为潜水含水层，地下水稳定水位在天然地面下3.7m左右，地下水补给来源主要为降水及地表径流；第二套含水地层为Q3－Q2沉积粉质粘土、粉土层，地下水补给主要为上部水层的渗流，含水层具有弱承压性。降水影响范围内上部粉土层综合渗透系数采用0.6m/d，下部砂层的渗透系数采用5m/d。

第二部分基坑支护工程

1.0要点分析与方案选择

1.1要点分析

本工程基坑挖深-6.1m,因施工场地有限，不能大放坡开挖，而且基坑四周均有建筑物或地下管网设施。

根据建设单位提供资料及地勘报告所述：

⑴距北边2.4m左右有3层住宅楼，其基础为天然地基，基础埋深不超过2m，天然地基抵抗变形能力较差，是本基坑防护工程的重点。

⑵东边坡离经六路约6米，地下管网复杂。需重点防护。

根据以上场地具体情况，考虑到拟建高层住宅楼施工周期较长，采取安全可靠的边坡支护方式是该项工程的施工重点，特别是保护北边建筑物的安全；另外路面及地下管网、市政设施成为东侧支护重点保护对象。

该工程基坑支护的重点为：由于基坑开挖较深、水位降深较大，所以、预防、控制因基坑降水及土方开挖、地面附加荷载等引起不均匀沉而降造成的住宅楼、路面及地下管网破坏是关键。

1.2支护方案选择

基坑北边坡（1－1）剖面：采用止水帷幕桩＋锚杆联合支护，因北边坡紧邻一三层住宅楼，降水引起建筑物附加沉降比较大，需采用帷幕桩止水，减少降水对建筑物的影响。设置预应力锚杆一排能有效控制因基坑开挖引起的基坑顶部变形。

基坑西边坡（3－3）剖面：小放坡（1：0.2）结合土钉墙支护，因东边坡离道路比较近，地下管网复杂，土钉应适当加长加密。

基坑其他边坡（2－2）剖面：其他边坡周围无重要建筑物和构筑物，采用小放坡＋土钉墙支护即可。

2.0设计参数选择与结构计算

2.1参数选择

表2－1土层力学参数指标

2.2结构计算（详细计算见报表）

止水帷幕桩验算

①抗渗透稳定验算

依据《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99

经计算得出最小嵌固深度为3.168m。考虑降水对周边环境的影响，本设计选用嵌固深度为5.9m，能满足安全、抗渗透要求。

②基坑底部抗渗流稳定验算

依据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002 临界水力梯度取

3.0方案设计

3.1基坑北边坡（1－1剖面）共设计两排止水帷幕桩＋四排锚杆详细参数见下表及附图。

3.1.1止水帷幕（深层搅拌桩）设计

表2-2止水帷幕桩参数

3.1.2土钉墙设计

表2-3土钉参数表

3.2基坑东边坡（3－3剖面）采用小放坡（1：0.2）结合土钉墙支护。详细参数见下表及附图。

表2-4土钉参数表

3.3基坑其他边坡（2－2剖面）：采用小放坡（1:0.2）结合土钉墙支护。

表2-5土钉参数表（三）

4.0施工工艺与施工质量要求

4.1深层搅拌桩施工工艺及质量验收标准

4.1.1施工工艺

①施工前应准确测放轴线和桩位，并用竹签或钢筋标定．

②桩机对位，误差不应大于50mm，调节钻机支腿油缸，使导向架和搅拌轴垂直度偏差不超过1%。

③钻机就位：每次钻机就位后：（a）钻头对准桩位，保证成桩偏差不大于50mm。（b）双向垂直校正钻杆，保证钻杆垂直度在1%以内。（c）检查钻头喷嘴是否畅通。

④钻进成孔：按设计要求，在钻头到预定深度时，经验证后，才能进行提升。

⑤高压注浆：（a）在钻机钻进过程中开始送浆、升压。（b）在钻头到达桩底标高时，脱档原地搅拌、送浆半分钟，以后开始提升。

⑥返浆回灌：每根桩施工结束后，多留余浆及时加灌。

4.1.2质量验收标准

①桩位偏差≤50mm

②垂直度≤1%H

③喷浆量±3%

④桩间距偏差≤20mm，土方挖开后不漏水、不流沙。

4.2土钉墙支护施工工艺及质量验收标准

土钉墙支护要与基坑开挖紧密配合，各道工序实行平行作业，依次有序地进行。

4.2.1土钉墙支护施工顺序：凿孔安装土钉注浆挂钢筋网焊加强筋喷射砼予应力锚杆的安装及张拉。

4.2.2凿孔：

采用洛阳铲或钻机成孔，按设计的孔位布置进行测量画线，标出准确的孔位，然后按设计要求的孔长、孔的俯角和孔径进行凿孔，严格注意质量，逐孔进行验收记录，不合格者为废孔，重打。

4.2.3土钉安放：

按照设计规定的土钉的长度、直径，加工合格的杆体，为使土钉处于孔的中心位置，每隔1.5－2m焊结一个居中支架，将土钉体安放在孔内。

4.2.4注浆：

在安好土钉钢筋的孔内注入0.45-0.5纯水泥浆，压力不低度于0.4MPa，以确保土钉与孔壁之间注满水泥浆，注浆采用由里向外注，需将注浆管插入孔内距孔底约0.5-1.0m处，用废编织袋封堵孔口，防止浆液外流。

4.2.5挂网：

在修好的边坡坡面上，按各坡面设计要求，铺上一层Φ6.5@200×200钢筋网，网筋之间用扎丝间隔绑扎，钢筋搭接要牢。

4.2.6加强筋焊结：

等注浆、绑扎网片施工完成后，用Φ10圆钢将土钉头部连接起来，焊在杆体上，各焊接点必须牢固。

4.2.7喷砼：

在上述工序完成后，即可喷射砼，厚度按设计要求喷60mm－80mm，配合比为水泥：石：砂=1：2：2，水泥标号32.5普通水泥，强度达到C20，要求表面基本平整。

4.2.8予应力锚杆注浆完成后达到设计强度的75％方可张拉，张拉的锁定值为8t。

4.2.9施工质量及验收标准

⑴认真讨论支护技术方案，做好向施工人员技术交底工作，使大家明确施工工艺，技术要领和质量标准。

⑵对土钉的安装、注浆、喷砼、焊结等关键工序实行工程技术人员跟班作业，确保质量符合设计要求。

⑶实行全面质量管理，对每一道工序要严把质量关，符合以下质量标准：

①凿孔：孔的水平、垂直间距，允许误差±150mm，孔径允许误差±10mm，孔深允许误差±100mm。

②挂钢筋网：网格允许误差±20mm，经、纬筋搭接点用扎丝扎牢，搭接长度不小于150mm。

③土钉制作：按设计选准材径、长度下料，误差允许值为±20mm，稳中架间距1.5m－2.0m一个，焊牢。

④土钉安装：检验材径，长度和稳中架要符合本孔要求，对号入座。

⑤搅拌浆液：严格按设计要求0.45-0.5的水灰比配料，搅拌均匀。

⑥注浆作业：首先，将符合孔深要求的注浆管插入孔内（距孔底

0.5-1.0m），从里向外逐步回撤注浆，达到孔口稍有溢流现象，浆液背压不小于0.4MPa，即行堵口封死。

⑦喷砼：严格按设计要求比例配料搅拌均匀，喷砼时喷浆手要垂直层面喷，注意观察料的水量（不得有干料现象）和回弹情况，及时调整喷浆水量和距离，抽取砼试块。严格掌握喷层厚度，表面平整度要求±30mm。喷砼前，由专人负责检查土钉制作、注浆、挂网等质量是否符合设计要求，下达喷砼指令后才能开始喷砼。

5.0施工组织计划

为了确保施工进度和施工质量，工程实行项目经理负责制，设经理一人，工程师一人，工长一人，负责现场工作的指挥、调度、设计方案的实施、工程质量、工程进度、测量验收，及时平衡解决存在的问题。施工设

备、人员组织如下：

5.1主要机械设备

序号规格名称型号规格数量（台/套）

1 空压机 VY-9/8 1

2 喷浆机 PZ-5B 1

3 注浆机 CJZ-30 2

4 砂浆搅拌机 3KW 1

5 电焊机 Q/AABP001-92 4

6 钢筋调直机 1

7 洛阳铲 10把

8 切割机 2

9 搅拌桩机 1

10 泥浆泵 1

11 锚杆钻机 2

5.2现场施工人员组织：

凿孔组： 6人

注浆组： 3人

喷砼组： 12人

土钉制作挂网组： 6人

材料员、机电工、空压机操作员：各1人

管理、机动人员 1人

合计： 30人

施工人员和施工机具可根据现场作业面的情况随时调整。

6.0施工应急措施

基坑支护过程中，由于地质条件比较复杂，往往会出现各种各样的危险情况，施工前必须做好预防及各种准备工作。现将可能出现的险情分析如下：

6.1土钉成孔遇到砂层

在土钉成孔过程中如果遇到砂层，应先喷射混凝土封闭，避免长期暴露，土钉无法成孔，要采用花管代替土钉，花管打入土中后应马上注浆。

6.2土钉成孔困难、无法施工

支护过程中往往会遇到电缆沟、房屋基础、或其他地下构筑物，此时应尽量了解、查清地下埋藏物情况，如埋藏较浅，可调整土钉倾角，穿越障碍物；如遇到废弃房屋基础或其他构筑物，可采用钻机或潜孔冲击器成孔；如遇到正在使用的、且埋藏较深的构筑物时，应避免强行成孔，造成地下设施破坏，此时最好采用微型排桩支护，即采用微型钢管沿边坡垂直打入土中，注入砼或灌浆，形成排桩支挡体系，必要时可与予应力锚杆相结合支护；如遇到软泥层无法成孔则用花管注浆代替土钉。

6.3土方超挖造成塌方

土方开挖过程中，可能会产生超挖而造成塌方，这时、应及时回填土方，或用沙袋反压坡脚，及时抢险支护，待土体稳定后再进行下一步开挖。另外、特别强调：土方开挖每层挖深不允许超过1.7m。

7.0施工位移监测

7.1观测点布设要求

①沿基坑周边每隔15m设置一个观测点，观测点位置尽量选在基坑边缘或临近建筑物的外墙上。

②观测点要作好保护措施或做出明显的标记及序号。

③对已经有裂隙的建筑或管道等地下设施，要配合有关单位提前测量记录、做出标记，或拍摄照片记录。

7.2位移观测要求

①采用经纬仪或钢尺，或百分表做观测仪器。

②测量精度要求二等精度，精确到0.01mm。

③位移量控制要求S≤22.3mm。

7.3观测方法

①在远离基坑边线20m外选定基准点，在基坑周边设定观测点，并记录观测点到基准点之间距离的原始数据。

②每次观测结果与原始数据的差值即为总的位移量。

③根据时间与位移增量绘制位移曲线。

8.0施工安全及文明施工措施

8.1施工安全

工地施工应遵照国家颁发的《建筑安装工程技术规程》，确保安全，并注意以下安全事项：

①施工现场要平整，脚手架搭设要牢靠。防止钻机及其它机械设备工作时发生倾斜、滑动等现象。

②进入工地须戴好安全帽、穿劳保鞋，高空作业还须系好安全带。

③机器设备须有专人负责，非操作人员禁止上机操作。

④工地拆接电必须由电工操作。机械设备必须接地线避免发生漏电伤人现象。

⑤拆卸钻杆人员必须带手套工作，且绝对听从钻机操作工的指挥。

⑥注浆过程中，孔口操作人员必须带好防水镜，头部戴好防护罩、穿好工作衣，以免注浆管爆裂时浆体伤人。

⑦安检人员随时检查工地文明施工情况，并及时反馈到项目经理。

⑧施工人员都必须服从命令听指挥，加强纪律，按操作规程作业。出现违章事故者，必须追查责任，赏罚严明。

8.2文明施工

①工地材料堆放要明确标示，严禁不同材料混放。

②材料与半成品要严格区分。

③交叉作业时要协调好，严禁从高空乱扔乱掷。

④遵守机械设备的操作程序和安全操作规则，严禁野蛮操作。

⑤遵守业主单位的各项规章制度，服从甲方和监理单位的管理。

第三部分降水工程

1.0技术难点分析与方案选择

1.1技术难点分析

基坑开挖深度内以粉土和粉质粘土为主，根据地勘资料显示：水位埋深3.7m左右。基坑挖深6.1m，水位降深约3.5m。

根据建设单位提供资料：基坑北面距建筑物比较近，为住宅楼，基础较差，东面临路，地下管网复杂。均是本基坑防护工程的重点。

另外、该区域内的地质条件也比较复杂，根据地勘资料显示：第7层土为粉砂层，透水性较强，有发生流沙的可能性。所以，在这样复杂的地质条件和周边环境下采用什么方式降水、如何保障既能满足基坑开挖要求又要保护周边建筑物及市政设施不受损坏，是本工程的技术难点，也是降水工程成败的关键所在。

1.2降水方案选择

根据以上分析，在复杂的地质条件和周边环境下降水，如果不采取止水措施，就会增加降水工作量及对周边建筑物的影响。因此对基坑临近建筑物的位置必须采取帷幕桩隔水、阻水措施（止水帷幕桩设计见支护方案）。

为避免降水对周边建筑物的破坏，基坑内降水宜采用轻型井点为主、管井为辅的降水方案。根据水位降深，可适当的控制中间管井降水开停时间。

另外,在帷幕桩外必须采取适当的回灌措施。

2.0降水计算（详见降水计算书）

⑴降水模型：潜水非完整井井群干扰降水，基坑远离边界，圆形补

其中

⑵基本参数：水位降深 3.5(m)

过滤器半径 0.35(m) 水头高度 25.0(m)

渗透系数 0.6(m/d)，5(m/d) 降水影响半径 R 78(m) 基坑等效半径 r 0 45(m)

⑶根据计算结果，并结合工程地质勘察报告所提供的基坑涌水量，采用一级轻型井点为主、管井为辅的降水施工方案。

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3.0降水井设计

采用基坑周边轻型井点和基坑内管井相结合降水，设计8组轻型井点，8眼管井辅助降水。

3.1一级轻型井点设计：共8组（每组28根支管），支管长7米，管顶标高－2.0m。详见降水平面布置图和剖面图。

3.2管井设计：共布置8口，井深18米，井径700，井口标高为0。详见降水平面布置图和剖面图。

3.3电梯井局部挖深的位置可考虑安装二级轻型井点降水，或者靠近布置管井。

3.4降水井成井

3.5管井布井参数及质量要求

⑴采用机械成井，参见降水平面图（具体位置由现场而定），管井定位偏差小于20mm。

⑵降水井孔径为Φ700，滤管内径为Φ350的无砂水泥管，周围滤料填充，滤料选用颗粒均匀、无泥砂污染的米石。井深按4.0中所述设计值而定。井口标高为场地自然地面下0m。

⑶自井口以下段均为滤水管，井管外壁与井孔之间填充滤料。

⑷抽出的水含砂量不超过1/5万，长期运行期间不超过1/10万。

⑸钻孔时一径到底不留沉渣，井孔要求正、圆、直、孔斜率＜1%，下管时井管居中，不偏不斜。

⑹严格控制水位，定期观测，使水位平稳，缓慢下降，防止过快造成不均匀沉降，影响周边环境。

3.6轻型井点注意事项及质量要求

⑴轻型井点安装的准备工作，首先要洗净滤管部分，做好组装，检查抽水设备是否出水正常。

⑵轻型井点安装用高压冲孔，至井点支管安装深度，冲孔孔径不小于200mm，然后放入支管，支管四周灌入粗砂，充填至支管上端向下1m处，封口处用粘土填满捣实。

⑶降水设备的主管及井点支管连接小胶管，用铁丝捆牢，防止漏气，影响降水质量。

⑷待各道工序完成后，送电试运行，发现问题及时处理。

⑸待抽水正常后，定时测量观测井水位下降情况，控制水位下降速度。