岩土工程设计宜昌第一人民医院病房大楼基坑工程支护设计说明Word文档格式.docx
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47.2×
23.2
44.7×
61.2、59.0
地下车库
108.0×
46.8
基坑概况:
场地位于×
大道与×
大道之间、胜利四路西侧,场地地势平缓,东侧邻街部分为原搬运公司住宅楼,西侧部分原为力帝机床车间,后期经过二次回填平整,现为商业门面、市场管理办公室及停车场,地面标高58.70~61.80m。
基坑范围以地下室外边线外推1.0~2.0m米为界,采用喷锚支护和桩锚支护;
基坑开挖面积为25.3×
46.3=1176㎡。
本工程±
0.00标高相当于黄海高程59.00m,现地面标高约58.5m,底板顶标高为54.5m,板厚400mm,垫层厚100mm,设计要求独立柱基及条基高度大于2.0m且进入中等风化基岩大于700mm,基坑普挖至54.00m后,还须进行二次开挖,参考地勘报告,基坑设计计算深度按7.5m考虑。
支护结构设计使用年限为1年。
第二章场地岩土工程及环境条件
一、场地周围环境条件
场地地貌属长江二级阶地前缘。
基坑边缘线与各周边环境的距离为:
东侧:
距已建11层住宅楼18米,距已建地下车库1.8米;
南侧:
现有一栋六层建筑物,拟拆除一部分,拆除后距基坑边缘最近2.0米,最远6.0米;
西侧:
距现有售楼部最近2.2米,最远2.7米;
北侧:
距现有二层小住宅2.9米。
基坑北侧有一排水管,深4.0m,离地下室外边线约3.9m;
胜利四路边存在给水管道和通信线缆。
二、场地岩土工程地质条件
根据钻探资料,场区内岩土按其成因、成分、结构构造、时代及物理力学性质的不同,可划分为五个主要岩土层,分述如下:
第1层:
杂填土(Q4ml)
灰褐色,普遍分布,厚度变化大,1.8~5.1米,场地上部20~30cm为商业门面和停车场混凝土地坪及碎石垫层,下部以回填块石、砖块、煤渣等建筑垃圾为主,夹少量粘性土及生活垃圾,结构松散。
第2层:
粉质粘土(Q4l)
场地中间部分区域分布,钻孔揭示厚度0.9~3.1米,灰色-灰褐色、灰黑色,湿~稍湿,软塑-可塑状态,为原沟塘沉积土,光泽反应弱,性状变化呈规律性,上部较软,近似于淤泥质土,中部稍硬,下部趋软,底部粉砂含量逐渐增加,偶夹小砾石。
韧性较高,干强度低,局部含有机质。
中等压缩性。
第3层:
粉质粘土(Q4al+pl)
场地部分区域分布,呈散状不连续性,钻孔揭示厚度0.7~3.5m,黄褐色、灰褐色,稍湿,蜂窝状结构,团粒构造。
发育Fe、Mn质氧化物褐班,局部见有少量高岭土,中等韧性,干强度高,切面稍光滑,底部手捻有砂感,呈软塑~可塑状态,大部分区域因曾经种植水稻等作物长期被水浸泡而颜色较深,部分区域底部为薄层久远沟塘沉积土,颜色较暗,质软,粘性强。
中等压缩性,底部夹少量卵石。
第4层:
粘性土夹卵石(Qal+pl)
局部分布,钻孔揭示厚度0.6~1.2m,粘性土呈灰褐色,黄褐色,软塑~可塑状,粘性强,韧性中等,卵石含量20~40%,偶见漂石,卵、漂石成分为石英岩、石英砂岩、石灰岩,部分已风化,粒径2~8cm,局部含量较高,呈稍密状态,部分区域含粉细砂、砾石。
第5层:
粉砂岩(K1w)
为×
城区广泛分布的白垩系五龙组沉积地层,红褐色、浅灰色,泥质钙质胶结,含软质泥岩夹层,具水平层理。
依据区域地质资料,该层厚度超过100m,岩层产状倾向南东,倾角2~8o。
按其风化程度可分为强风化及中~微风化层。
5-1、强风化层:
厚度较薄,0.5~1.6m,上部风化较强烈,矿物大部分粘土化,具残余结构,下部岩质疏松,岩块用手可捏碎呈砂土状。
5-2、中~微风化层:
钻孔揭露厚度4.1~9.6m,中厚~厚层状,泥钙质胶结,层间夹薄层泥岩,遇水易软化,钙质胶结部分强度很高,岩芯多呈短柱状,少量呈饼状、块状,水平层理,易沿层理面断开。
岩石饱和抗压强度9.2~13.5Mpa,平均值为11.04Mpa,属软岩。
岩体结构以层面为主,岩体完整程度为较完整,岩石的质量等级为Ⅳ级。
三、水文地质条件
(一)、气象、水文资料
市属亚热带大陆性季风气候,气候温和,四季分明。
年平均气温16.8℃,最高气温41.4℃,最低气温-10℃,无霜期平均270天,日照率39%。
雨量充沛,多年平均降水量为1213.6mm,日特大降水量为386mm,多年平均蒸发量为1271.3mm,潮湿系数0.89,为湿度适中带。
全年以静风为主,盛行风向东南,多年平均风速0.8~1.2m/s,最大风速可达20米/秒。
(二)、地下水类型、埋藏条件
场地地势平坦,上部杂填土较松散,渗透系数K为1×
10-2cm/s~5×
10-2cm/s,为强透水层,第2层粉质粘土层和第3层粉质粘土层渗透系数K为6×
10-6cm/s~1×
10-4cm/s,均为微透水层,卵石层渗透系数K为1×
10-1cm/s~6×
10-1cm/s,为强透水层,仅局部分布,强风化层渗透系数K为2×
10-2cm/s~7×
10-2cm/s,为弱透水层。
场地地势较高,排水系统较完美,排水通畅,局部因附近生活污水渗漏存在少量上层滞水,场地地层中不含地下水,大气降水亦能顺利排出。
因此地下水对基坑施工基本无影响。
地下水对混凝土不具腐蚀性,但对钢结构具有弱腐蚀性。
第三章设计方案比选及确定
一、设计原则
1.保证围护结构及土体在施工期间的整体稳定性;
2.在基坑开挖和施工过程中,确保周围建筑物、地下管线、路面等正常使用;
3.方便施工、工程造价经济合理;
满足国家有关法规和标准的要求。
4.支护结构使用年限为1年。
二、本基坑工程特点
综合分析场地地理位置、土质条件、基坑开挖深度及形状,本工程基坑具有以下特点:
1、本工程场地周边2~3米范围内均有建筑物存在,场地狭窄,对支护要求较高。
2、基坑围护开挖影响范围内涉及到杂填土层、粉质粘土层、粘性土夹卵石层及粉砂岩层,基坑开挖分两次进行,第一次普挖至标高54.00米,坑底大部分位于粉质粘土层中,局部已进入强风化粉砂岩层;
第二次开挖根据各处的地质情况分别进行,各处差别较大,按设计要求均须进入中等风化粉砂岩700mm以上,最深处将位于标高51.00米以下。
3、基坑开挖深度为5.0~7.5米,基坑的形状较规则且基坑的开挖面积较小;
三、基坑围护方案
根据本工程基坑特点,通过现场调查研究,并广泛查阅临近基坑开挖资料,综合考虑基坑与周围建构筑物和地下管网的关系、场地工程地质条件等因素,在“安全、经济、方便施工”的原则下,对多种围护结构方案进行比较,采用如下围护方式:
1、基坑西侧AB段、基坑南侧CD段、北侧AH段(基坑拐点编号见第9页)离建筑物较近,无放坡条件,为确建筑物安全,只适宜采用桩锚支护,桩径900mm,桩间距2.0米;
坡顶下1.5(1.0、2.5)米处设锚杆一排,锚杆间距2.0米,长度通过计算确定(详见施工图),锚杆采用2根φ25钢筋,钻孔直径为120mm,压力注浆。
桩间土表面喷射混凝土,内设铁丝网。
2、基坑南侧DE段、基坑西侧BC段、基坑北侧GH段、基坑东侧FG段,放坡条件有限,采用喷锚支护,坡面以较小高宽比开挖(1:
0.3),锚杆间距1.5米,长度通过计算确定(详见施工图),锚杆采用φ22钢筋,钻孔直径为120mm,压力注浆,坡面采用φ8钢筋网(间距200mm)喷射C20混凝土,厚100mm。
3、基坑东侧EF段离地下室较近,地下室与坑底最深处高差约3.47米,但土质较好,大部分为粉砂岩,故采用土钉支护,放坡开挖,高宽比1:
0.2,坡面采用挂网(铁丝网)喷射C20混凝土封闭止水。
第四章深基坑支护设计
一、设计依据
1、《万佳城市花园E栋岩土工程详细勘察报告》;
2、《基坑工程技术规程》(DB42/159-2004);
3、《建筑基坑支护技术规程》(JGJl20-99);
4、《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002);
5、《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002);
6、《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001);
7、《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94);
8、《建筑变形测量规范》(JGJ/T8-97);
9、《天汉基坑设计系列软件》(V5.11);
10、建设单位提供的基础设计施工图及地形图。
二、岩土设计参数
基坑周边地层空间分布状况详见勘察报告剖面图,各边概化地层剖面(计算地层模型)见计算书。
根据场地岩土工程勘察报告并结合该地区工程实践经验,与基坑支护设计相关地层的设计参数取值如下表:
基坑支护土层设计计算取值表
层序及岩性
重度
γ
(kN/m3)
凝聚力
C
(kPa)
内摩擦角
φ
(°
)
土钉锚固体极限摩阻力极限值
f(kPa)
杂填土
15.0
5
23
35
粉质粘土1
18.7
33
10
45
粉质粘土2
43
11
粘性土夹卵石
22.0
28
55
强风化基岩
20.0
40
30
80
中等风化基岩
23.0
1500
200
三、基坑重要性等级确定
本基坑开挖深度H=7.5m,根据《基坑工程技术规程》(DB42/159-2004)有关条款,结合周边环境、岩土工程与水文地质条件,并考虑本项目之重要影响程度,综合确定本基坑的重要性等级为二级。
四、设计计算
1、计算内容
根据《基坑工程技术规程》(DB42/159-2004)与《建筑基坑支护技术规程》(JGJl20-99);
⑴、喷锚网支护必须进行以下计算:
a、对边坡进行整体稳定性分析。
b、计算喷锚支护的锚杆长度。
c、对基底以下土层进行抗隆起分析。
⑵、自稳边坡必须进以下计算:
b、对基底以下土层进行抗隆起分析
⑶、桩锚支护必须进行以下计算:
a、对桩锚结构进行力学分析计算。
b、进行锚杆长度和桩长度设计。
c、进行桩身配筋、冠梁配筋设计。
d、验算桩底的抗隆起安全系数
EDC
B
F
GHA
地面超载取值:
BC段、DE段、FG段、GH段考虑材料堆放取20kPa,建筑物折算成条形荷载计算,AB段、AH段、EF段取30kPa,CD段取70kPa。
土压力采用朗肯土压力理论,根据地质条件及开挖深度概化成6个剖面,应用“天汉”软件进行分段计算如下(取最不利地质条件、外荷组合考虑):
GH、GF段:
开挖深度H=7.5m,喷锚网设计参数如下:
层段
锚杆设置
深度
(m)
间距(m)
(水平×
垂直)
设计长度
锚杆
材料
锚固体
直径
(mm)
锚杆拉力
(KN)
第一层
0.9
1.5×
6.0
1φ22
120
23.3
第二层
2.4
1.5
7.0
47.8
第三层
3.9
48.2
第四层
5.4
5.0
第五层
6.9
3.0
43.4
利用天汉基坑支护设计软件对坑内外土体稳定性进行分析,均符合规范要求,详见计算书。
利用天汉基坑支护设计软件对坑底土体进行应力分析,均符合规范要求,详见计算书。
利用天汉基坑支护设计软件对坑底土体进行抗隆起分析,均符合规范要求,详见计算书。
BC、DE段:
间距(m×
1.0
4.0
2.5
10.0
5.5
2.0
8.3
EF段:
开挖深度H=3.7m,土钉设计参数如下:
土钉设置
土钉
土钉拉力
0.4
1φ18
18
-
1.9
3.4
AB段:
开挖深度H=7.5m,桩锚设计参数如下:
2.0×
19.0
2φ25
176
桩径900mm,中心间距2000mm,嵌固深度1.5m,桩顶采用冠梁连接;
锚杆设在桩顶下1.0m的位置,间距2000mm,总长19.0m(自由段3.9m,锚固段15.1m),材料为2φ25钢筋。
利用天汉基坑支护设计软件对桩底土体进行抗隆起分析,按湖北规范(DB42/159-2004)桩端抗隆起分析结果:
计算抗隆起安全系数=322,满足规范K不小于1.8的要求!
DE段:
246
桩径900mm,中心间距2000mm,嵌固深度1.5m,桩顶采用冠梁连接;
锚杆设在桩顶下1.5m的位置,间距2000mm,总长20.0m(自由段3.5m,锚固段16.5m),材料2φ25钢筋。
利用天汉基坑支护设计软件对桩底土体抗隆起进行分析,按湖北规范(DB42/159-2004)桩端抗隆起分析结果:
计算抗隆起安全系数=260,满足规范K不小于1.8的要求!
AH段:
181
锚杆设在桩顶下2.5m的位置,间距2000mm,总长15.0m(自由段3.0m,锚固段12.0m),材料2φ25钢筋。
计算抗隆起安全系数=320,满足规范K不小于1.8的要求!
3、锚杆设计要求
锚杆均采用全程注浆,注浆材料采用M30的水泥浆液,加入0.03%的速凝剂三乙醇胺,水泥采用强度为32.5MPa的普通硅酸盐水泥,锚杆的长度、倾角见支护剖面图。
采用两次灌浆工艺,第一次灌浆压力约为0.4Mpa左右,第二次灌浆压力不小于2.0Mpa。
3、土钉设计要求
土钉为打入式,间距1.5米。
4、喷射砼及钢筋网
(1)混凝土喷射厚度80~100mm(详大样图),分二次喷射,第二次喷射前应清除表面上的浮浆和松散碎屑,并喷水湿润。
(2)混凝土表面平整,骨料分布均匀,自下而上分层喷射,达到初凝后立即洒水养护。
(3)喷射砼材料为32.5Mpa普硅水泥、中砂、粒径5~15mm瓜米石,砼强度为C20。
(4)喷射作业应分段进行,并要在坡面上垂直打入短钢筋作为控制厚度的标志,同一段内应自下而上进行喷射,射流应垂直喷射面,射距宜为0.8~1.5米范围之内。
(5)钢筋网规格为φ8@200X200,加强筋为φ16,与各排锚杆头焊接连接,上下层钢筋网搭接长度应大于300mm。
5、铁丝网
自稳边坡喷射混凝土挂铁丝网,铁丝网为12号铁丝,孔眼间距100目/㎡;
加强筋为φ12,与各排土钉头焊接连接。
6、人工挖孔灌注桩
采用C25砼,HPB235级和HRB335级钢筋。
7、冠梁
冠梁采用C25砼,HPB235级和HRB335级钢筋。
8、基坑支护结构平面布置图及结构设计详见剖面图及锚杆立面图。
五、质量检测
1、喷射混凝土试块数量每300m2取一组,每组不少于3块;
2、浆体强度试块每100根锚杆不少于一组,每组试块砂浆为3块,每组试块水泥浆为6块,每项工程试块数量不少于二组;
3、喷射混凝土厚度可通过凿孔检查,每10~15米测一个断面,检查点点距2~3米。
测完后用水泥砂浆补平。
4、锚杆做基本试验,以确定锚固体与土体间极限摩阻力标准值(粘结强度特征值),同一条件下,试验数量不宜少于总数的1%,且不应少于3根。
5、钻孔灌注桩,每根留置砼试块1组,并选取10根做桩身完整性检测;
六、一般设计说明
1、本地区基本烈度为六度,本工程抗震设防烈度为六度,基本地震加速度值0.05g,地震分组为第一组,构筑物抗震类别为丙类;
2、基坑侧壁重要性等级为二级;
3、混凝土构件设计环境类别为二a类;
4、本说明尺寸单位未注明者,标高以米为单位(黄海高程),其他尺寸以毫米为单位;
5、混凝土保护层厚度:
混凝土面板为20,锚杆25。
6.钢筋的强度标准值应具有不小于95%的保证率。
钢筋强度设计值及标准值如下:
种类
普通钢筋强度设计值
普通钢筋强度标准值
fy
f'
y
fyk
热轧钢筋
HPB235级
210
235
HRB335级
300
7、纵向受拉钢筋的锚固长度La,若无特殊注明,均按以下要求进行。
钢筋类型
混凝土强度等级
C20
C25
31d
27d
39d
33d
8、绑扎接头的搭接长度按1.4倍锚固长度采用。
第五章深基坑开挖及施工
一、土方开挖
本基坑工程包括土方开挖、设置锚杆(土钉)、挂网喷射等主要施工项目。
土方应分段、分层、对称、均衡开挖,不得超挖(设计开挖深度为每层锚杆或土钉设计深度加0.5米)。
在上层锚杆注浆体及喷射混凝土面层达设计强度的70%后,方可开挖下层土方及下层锚杆施工。
土方开挖具体要求:
1、在开挖过程中,严禁碰撞、损坏支护结构。
2、基坑开挖采用反铲挖土、自卸车运土的方式进行。
3、机械开挖后,应辅以人工修整坡面,坑底应留20~30cm余土人工清底,清底至设计标高后应及时铺设垫层,防止基坑土体扰动。
4、土方开挖过程中应夯实边坡土体。
5、根据现场实际情况,设置上下基坑通道,表面用砖渣等进行路面硬化。
合理布置土方运输通道。
6、坑边堆载不得超过设计规定的荷载值(20KPa)。
7、土方开挖应充分考虑时空效应,合理确定土方分段数量(长度和宽度)、护壁土留置宽度和高度、分段开挖的时间限制等,尽量减少基坑临空边的长度和宽度,减少坑壁无支护曝露时间。
分段长度不超过20.0m,每边中部土层宜后挖。
二、施工注意事项
1、基坑施工前,施工单位应对场地周围环境,地下管线埋设情况进行考查,并采取有效的保护措施。
2、开挖后,若发现地质情况与原勘察报告不符合以及其它异常情况,应立即通知设计单位及勘察单位协商处理。
3、排桩每隔1根跳挖成孔,浇筑完成24小时后进行下一轮次施工。
三、基坑排水和防渗措施
场地地下水较浅,赋存于人工填土和土层中。
人工填土结构松散,性质不均,易形成地下水流入基坑的通道;
另外坑内积水会泡软土体,危及基坑安全,应做好相应的排水措施。
1.地表排水:
在基坑外侧地面设置排水沟,排水沟截面为400×
500mm,并在坑外设若干个集水井,集水井截面为600×
600×
700mm,防止地表水流入坑内;
2.坑内排水:
在坑内设置有组织排水,并在相应位置设置集水井,以便及时用水泵把坑内积水排出坑外;
3.防渗措施:
为防止地表水从杂填土中渗入基坑,在坡面上设置800~100mm厚C20的混凝土护坡,并在坡面上间隔3000×
3000mm设置φ32PVC排水管。
第六章环境监测
一、监测目的
鉴于该建筑场地地质条件和环境条件,为确保该项目地下工程安全、顺利地完成,在基坑开挖及地下室施工过程中,必须采用信息化施工并加强施工过程中的信息管理,即运用多手段的联合监测,做到定时监测,及时反馈。
二、监测项目
在监测过程中,采用工程测量、工程测试及目测三种手段相结合的方法进行监测,并对相关数据进行综合分析,排除外界因素和监测系统的偶发性误差,从而提供精确的、可靠的、科学的监测数据。
监测项目包括:
(1)、支护结构的水平位移;
(2)、基坑周边土体的沉降及位移;
(3)、周边建、构筑物及管线的沉降及位移。
三、监测频率
根据挖土的进展速度及基坑的变形
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