地下室基坑支护方案.doc

地下室基坑支护方案
一、 工程概况
拟建建筑楼高30 层，框剪结构，设有两层地下室，周长196.4m，平面呈长方型，地下室底板标高为-8.80m。该建筑采用人工挖孔桩为基础。
该工程地下室基坑支护方案原采用旋喷桩止水帷幕＋土钉墙。基坑南、北侧采用三重管旋喷桩止水帷幕，直径为φ1300，间距为1100，东西侧采用单重管旋喷桩止水帷幕，直径为φ600，间距为400。基坑四周止水帷幕已全部施工完毕，经有关单位通过抽芯检测，发现桩身局部松散不连续，认为现有的止水帷幕达不到止水挡土的效果。因此重新考虑该工程基坑的支护方案，以确保基坑土方开挖，人工挖孔桩及地下室施工的质量和安全及周围建（构）筑物的安全。
二、工程地质、水文条件
该工程的地质、水文情况根据深圳市勘察测绘院提供勘察报告显示，自上而下依次为：
1、人工杂填土：主要由粘性土类少量碎石及建筑垃圾所组成，在场地普遍分布，层厚1.5~4.5m。
2、 埋藏植物层：仅在场区局部地方，层厚0.4~0.8m
3、 第四纪冲积层：
（1） 粉质粘土：呈可塑状态，场地内均匀分布，层厚1.0~3.0m
（2） 淤泥质粉质粘土：呈软塑~流塑状态，层厚1.5~4.7m。
（3） 圆砾：不均匀含少量粗砾砂，底部有厚0.30~4.9m 的卵石层，粒径2~6cm，
最大12cm，层厚2.4~5.5m。
4、 第四纪残积层
粉质粘土由细砂岩风化残积而成，原结构尚可辩认，风化不均匀，局部有强风
化硬块，呈硬塑层厚1.0~4.9m。
5、 朱罗纪变质岩：
（1） 强风化层：风化不均匀，夹有少量中等风化岩块，层厚3.5~12.0m，层
顶面标高-13.3~16.6m。
（2） 中风化层：层顶面在场地内东高西低，顶面标高在-18.7~-26.4m 之间。
场区内地下水情况：主要赋存于冲积圆砾层中，基岩中见有少量裂隙水，地下水靠大
气降水补给，稳定水位埋深1.1~2.6m。
三、 该地下室基坑工程的特点：
1、 场区内工程地质条件差，淤泥层、砂砾层较厚，含水丰富。若基坑围护结构止水效果不好，基坑内外地下水贯通。在基坑土方开挖，地下室施工降水过程中，会造导致基坑外土层地下水位下降。影响邻近建筑物的安全，而基坑周围附近范围内均有建筑物。特别是南边的加油站及北边的七层低层建筑物，这些低层建筑的基础一般较浅，对降水特别敏感，一旦遇地下水位下降而发生沉降或倒塌事故，后患无穷，因此，该基坑围护必须满足在土方及地下室施工期间，基坑内降水不影响基坑外地下水位的变化。
2、 该工程基础采用人工挖孔桩为基础，在人工挖孔桩施工期间降水同样会对周围的建筑物产生不利影响，因此，基坑围护结构的埋深不仅只满足基坑土方及地下室施工需要，而且要满足人工挖孔桩施工的需要，围护埋深必须进入弱透水层一定的深度。
3、 地下室底板标高恰好处在砂砾强透水层位置，若止水不好，在施工期间可能会出现涌砂、隆底，轻则影响地下室防水效果，重则可能会引起基坑倒塌事故。
4、 旋喷桩作为止水帷幕是目前常用的止水帷幕中止水效果较好的一种，在一般情况下，旋喷桩桩身不会出现松散及不连续等现象，但从现已施工的旋喷桩检测发现桩身水泥土有松散、断层现象，说明强透水的砂砾层中的地下水基本处于运动状态，因此一般的围护结构不适用于这种水文地质条件差的地区。
四、 基坑支护方案
基坑支护形式目前很多，选择支护形式主要根据工程地质水文条件，基坑周围环境及支护结构的使用功能，该工程基坑周围近距离范围均有对降水而产生沉降，特别是敏感的建筑物，因此基坑围护结构必须具有良好的防水性能，保证基坑内降水不影响基坑外地下水位的变化。该工程地下水位高，含有厚淤泥层及砂砾层，砂砾层，含水丰富，渗透性强，为典型的强透水层，这种水文地质条件决定了不是一般的止水帷幕能达到防水效果，已施工的旋喷桩抽检出现桩身水泥松散，不连续的现象。在这种地质水文条件，出现这种现象是很正常的，因为旋喷、定喷搅拌桩的施工工艺不适用于这种含水丰富的强透水、砂、砾地层。若在现有围护结构的基础上，再增加一道类似旋喷、定喷、搅拌桩等临时止水帷幕，同样会出现类似情况。
我司认为，采用地下连续墙+钢筋砼内支撑作为基坑的支护结构是最合适的。
地下连续墙+砼内支撑作为支护结构的优点
1、地下连续墙是目前围护结构中挡土防水性能最好的一种，一般情况下，能隔断基坑内外的地下水，保证基坑土方开挖，地下室施工及人工挖孔桩施工降水时不影响基坑外的地下水位，不会对基坑周围的建筑物造成危害，无后顾之忧，同时可降低地下室工程桩施工的措施费，又能保证质量。
2、地下连续墙兼作地下室外墙的一部分，作为承重墙间接减少了地下室造价，缩短地下室施工工期。
3、连续墙兼作建筑物的基础原设计在地下室外墙周边的28 根φ1200 挖孔桩及承台、柱子可以省掉，大大减少了基础工程的造价及缩短工期且有显著的经济效益。
4、地下连续墙施工工艺目前已很成熟，完全能保证施工质量，完全可避免不必要的返工。安全，可靠。
5、 地下连续墙施工机械化程度高，施工工期快。
6、 钢筋混凝土内支撑刚度大，变形小，能保证承重连续墙的位移满足要求，又能保证周围建筑物安全。
7、 钢筋混凝土内支撑在基坑范围内施工，不需超出红线范围，与周围建筑物、电缆、管道无关系，减少与其他部门的不必牵扯。
8、 钢筋混凝土内支撑可与土方平行施工对总工期影响不大。
9、 地下连续墙作围护结构，从单方造价来看似乎较贵，但综合考虑基础地下室及土方的造价，比其它围护结构便宜，而且安全可靠，无后顾之忧。
综上所述，选择地下连续墙+钢筋混凝土支撑作为支护结构是可行的。
五、 地下连续墙+钢筋混凝土支撑支护结构的设计
（一） 、地下连续墙设计
1、 本工程地下连续墙沿地下室外墙布置，既作为挡土、止水结构，也作为地下室外墙及基础的一部分，取消原设计沿地下室外墙布置的28 根桩及承台、柱子。
2、 本工程±0.000 相对于绝对标高+6.00，现有地面标高-0.80m，基坑开挖面标高-9.00m。
3、 根据工种地质条件及基坑开挖深度计算，地下连续墙厚采用800mm，砼强度等级采用C30，抗渗S6 水下混凝土；地下连续墙顶标高为-1.60m，底标高以进入2.0m 强风化岩为准，且不浅于15.0m。地下连续墙顶部设800×800 钢筋砼冠梁（冠梁顶标高为-0.80m）。因上部荷载不清楚，请地下室设计单位复核地下墙作为承重结构是否满足原设计要求。
4、 地下连续墙与梁、板、内衬墙及冠梁与顶板通过预埋件连接，连接件的位置、形式请由地下室设计单位提供。
5、 导墙采用“”形导墙，沿连续墙周边布置。
6、 地下连续墙采用接头管接头。
（二） 、钢筋砼支撑设计
本工程钢筋砼支撑体系砼强度等级为C25
1、 钢筋砼支撑中心标高为-3.15m
2、 沿周边设一道600×1000 的钢筋砼腰梁。
3、 主撑截面为800×1000，跨度约13.8m
4、 主撑交叉点用1 根冲孔灌注桩支承，冲孔桩入强风化岩2.0m，共有6 根
5、 斜撑“八字撑”截面为500×700。
（三） 、有关设计图
1、地下连续墙平面布置及划分图（01）
2、地下连续墙剖面及骨架大样图（02）
3、地下连续墙钢筋笼大样图（03）
4、钢筋砼支撑平面布置示意图（04）
5、地下连续墙钢筋砼支撑剖面及节点样图（05）
六、 地下连续墙+钢筋混凝土支撑支护结构施工方案
施工顺序：
地下连续墙导墙→地下连续墙支撑桩→第一层土方开挖→支撑梁施工→冠梁施工→第二层土方开挖
（一）、地下连续墙施工方案
地下连续墙与支撑桩施工，冠梁、砼支撑施工与第一层土方开挖同时进行，对
总工期影响不大。
1、工艺流程

2、施工机械的选择
本工程拟采用意大利进口的BH-7 型液压抓斗挖槽机和冲击成孔桩机相结合进行成槽施工。采用抓冲结合的施工工艺，挖槽机主要用于挖去槽段内的各类土层，冲击成孔机则主要用于二期槽段的接头处理，并且在必要时进行导向孔的成孔施工，以确保槽段的垂直度。采用这种成槽方法，可以充分发挥两种设备的优势，加快地下连续墙的施工进度。
3、连续墙接头型式及槽段划分
地下连续墙接头型式采用接头管接头,本工程标准槽段长度为6.0m、5.0m,其余各转角处为 "L"形槽段。接头大样及槽段划分详见有关设计施工图。
4、主要工序施工方法
1）、导墙施工
导墙起着连续墙平面位置控制、垂直导向、挡土与稳定泥浆液面护槽的作用。导墙截面为" "形,深度为1.5m,顶面高出地面约30cm，壁厚20cm,墙净距85cm,上端伸出外侧30cm,导墙采用现浇砼结构,砼采用C20，墙内配筋:纵筋Φ12@150，箍筋Φ12@200，外侧导墙加设八字斜筋Φ12@200 与箍筋并排, 钢筋净保护层25。顶部要求平整，测量出高程，以便控制钢筋网顶标高。导墙施工由挖掘机挖土、人工抄平、捣制垫层、绑扎底板钢筋、安装侧向模板、捣制底板混凝土、安装导墙内侧壁模板、绑扎侧壁钢筋、安装外模、浇砼、养护等工序组成。模板采用定型组合钢模板，支撑系统用扣件式钢脚手管，砼用插入式振动棒振捣。当墙身砼强度达设计值75％以上方可拆模，模板一经拆除，应立即在两片导墙间加设支撑，竖向三道，水平向间距为1m，支撑待槽段施工时才相应拆除，内侧导墙背后用粘土分层回填并夯实，导墙养护期间严禁重型机械在附近行走、作业。导墙施工要求顺直，顶面平整，内壁平整光滑，导墙施工完毕后在墙顶进行按设计图进行槽段划分，做好编号记录，每段上设高程点以便控制连续墙、钢筋网顶标高。
2）、泥浆的配制与使用
在成槽过程中，泥浆具有护壁、携碴、冷却机具和切土、润滑等作用，泥浆的配制是保证成槽质量的关键措施。根据我公司成功的施工经验,结合本工程的土质特点和施工条件,采用优质粘土及膨润土进行泥浆配制。
新制备的泥浆、回收重复利用的泥浆、浇筑砼之前槽内的泥浆均需要进行物理性能指标测定，主要测定泥浆粘度、比重和含砂率。
泥浆的补给是利用布置好的泥浆管道系统对施工槽段加以补浆，而灌砼时回收的泥浆利用泥浆泵抽送至沉淀池处理，沉淀池须用反铲挖掘机定期清渣。
3）、抓斗成槽
成槽施工是控制工期的关键工序,根据场地地质钻探资料和设计要求,结合我公司的成功施工经验及现场情况,采用抓冲结合的施工方法，对于一期槽段，可安排挖槽机直接挖去槽内的土体以加快成槽速度，同时不断回灌用优质膨胀土配制的泥浆进行护壁，直至挖到设计槽底标高而成槽；对于二期槽段，采用抓斗挖土成孔,用冲击机进行冲刷处理,为保证槽段垂直度，必要时可用冲孔机施工导向孔，再用抓斗成槽。对于局部有障碍物的槽段，采用先冲后抓的办法成槽。
4）、清槽
槽段完成后要把沉积在槽底的沉碴清出, 以提高地下连续墙的承载力和抗渗能力。清槽通常采用泥浆循环出碴、抽碴筒或抓斗清渣等方法，在清槽过程中 ,要不断向槽内泵送优质泥浆,置换带碴的泥浆及保持槽内液面稳定，以防塌孔。
5）、钢筋网的制作和吊放
钢筋网根据连续墙墙体配筋图和单元槽段的划分在现场平卧加工制作成型 ,一次加工成型、一次吊装，为保证钢筋网有足够的刚度,防止吊装时变形,纵向每片隔1.5-2.0m 加一道Φ25 钢筋桁架, 交叉点全部用点焊连接,构成骨架,垂直方向每4m 设置一排定位块,确保主筋有70mm 保护层。在制作钢筋网的同时, 必须按设计要求安装预埋件。钢筋网采用两台吊车同时起吊，顶部应设置一根横梁扁担，为了不使钢筋网在空中晃动，其下端可系绳索用人力控制。起吊时不能使钢筋网产生不可恢复的变形，当主吊机将钢筋网完全吊直后将其移正对准槽段中心，徐徐下降吊放入槽内。放至设计标高后用钢筋桁架上的10# 槽钢搁置在导墙上。
6）、水下砼浇注
浇注水下砼是连续墙施工控制质量的一道关键工序,本工程连续墙宽 800mm,钢筋较密，骨料宜采用1--3 碎石，砼坍落度应控制在18-22cm。槽段超过4m 时宜采用两根砼导管浇注水下砼，同时均衡下料，控制埋管深度在2.00--6.00m 内。由于每个槽段砼量较大，灌注时间长，故宜在砼中掺入适量的缓凝剂。砼灌注顶标高应比设计标高高出0.5-0.8m，以确保凿除浮浆松散层后墙顶砼的质量。
（二）、钢筋砼结构支撑体系施工方案：
1、顶层冠梁施工
本工程沿地下连续墙上周边设置一道顶层冠梁, 其作用是将各槽段地下墙顶部联成整体,顶层冠梁的断面尺寸为800×800mm,冠梁顶面标高 -0.80m，地下墙竖向钢筋伸入冠梁内，冠梁砼采用C30 商品砼现浇。连续墙施工完毕后可进行顶层冠梁施工。
1）、工艺流程
凿除连续墙顶松散层砼→绑扎压顶梁钢筋、埋设预埋件→支立侧模→浇压顶梁砼→拆模、养护。
2）、 施工方法
(1).用风镐凿除连续墙墙顶松散层至设计压顶梁底标高， 清除砼碎块及余泥后用水冲洗干净。
(2).按设计要求进行压顶梁钢筋绑扎， 注意与连续墙预留筋的连结，相应埋设好支撑预埋件。
(3).采用定型钢模板支立侧模，利用内撑及拉杆、外撑加以支顶稳固。
(4).浇筑压顶梁砼（ C30），用插入式振动棒进行砼的振捣，砼终凝后12 小时才能拆除侧模并及时洒水养护。
2、腰梁施工
本工程在连续墙内侧标高-3.10 处设置一道腰梁， 腰梁截面为600×1000mm，砼强度等级为C25，腰梁与连续墙的连结通过连续墙身内的钢筋来实现（ 详见设计图）。在腰梁与混凝土支撑梁的连结处预留钢筋，便以支撑梁施工时的连接。
腰梁施工时应与土方开挖相配合进行， 当土方开挖到腰梁底标高时， 先每隔2m 将连续墙内侧部份混凝土凿除， 露出连续墙主筋， 然后将腰梁钢筋与连续墙钢筋焊接， 最后绑扎好其它钢筋， 支立外侧模后即可浇筑腰梁砼。
3、钢筋混凝土支撑施工
钢筋混凝土支撑施工与第一层土方开挖同时进行。
施工方法：
1）、平整夯实支撑梁底部份的土方。
2）、测放各支撑梁的轴线及标高
3）、进行支撑梁底垫层砼（ 强度C15， 厚10cm） 的浇注。
4）、绑扎支撑梁钢筋， 注意与腰梁预留筋的连接， 预埋爆破塑料管。
5）、支立侧模板。
6）、浇注支撑梁混凝土（ 强度C25），用插入式振动棒进行砼的振捣，
终凝后12 小时才能拆除侧模并及时洒水养护。
七、基坑开挖监测方案
在本工程施工前，应对场区附近现有的建筑物、道路、围墙等周边环境作好原始记录， 设置相应的检测控制点， 以便在土方开挖及支护结构施工期间进行观测比较， 实行科学的信息化施工。基坑开挖期间， 拟对周围建筑物及道路进行沉降、位移、裂缝等各项观测。
（ 一）、沉降观测
根据甲方提供的城市高程点为水准点， 沿基坑周边建筑物、道路等附属近布设沉降观测点， 以形成一个高程控制观测网对周边环境进行沉降观测。
1、采用瑞士SNA-2 水准仪按水准检测方法施测，采用中丝读数进行闭合观测。
2、土方开挖过程中， 每天应对各观测点进行1~2 次的沉降观测， 观测应在标志稳定的情况下才能进行。
3、发现观测数据有错或有怀疑时，必须重测并注明原因，观测完毕，应在现场计算闭合差， 若超限应立即重测。
（ 二）、位移观测
基准点是必须设在变形区以外的稳定地点，以大于50m 为宜，观测点则沿基坑周边布置， 采用瑞士T2 经纬仪方向观测法则角度， 钢尺测量距离的方法进行支护结构的顶部水平位移检测。
1、基坑开挖过程中， 每天观测一次， 观测时取每边一基点架设经纬仪， 后视另一基点， 设置准直线以观测点， 各观测点相对于准直线的垂直偏移量。
2、要尽量减少仪器的对中， 照准误差和调焦误差的影响。
3、测量时不能受阳光照射， 气泡置中不得超过一格， 且测距钢尺必须经过鉴定。
（ 三）、裂缝观测
在开挖过程中，还应密切注意检测好场外地面有否出现裂缝，若发现裂缝应严格检测其发展变化， 并及时封闭裂缝以防地面水渗入。
以上观测的每日观测数据应认真记录， 若在检测过程中发现异常情况，应立即向甲方及设计院方反映， 并做好情况记录。