基坑支护专项设计

    一、基坑支护设计部分

（一）设计依据

1.《深圳市新洲阳光雅居拟建场地岩土工程勘察报告》（深圳市南华岩土工程有限公司  2004年05月）

2.《新洲阳光雅居建筑、结构、给排水、电气、空调设计图纸》（深圳华兴茂建筑设计顾问工程公司  2004.09）

3.《深圳地区建筑深基坑支护技术规范》（SJG05-96）

4.《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）

5.《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）

（二）工程地质、水文地质情况

1、地形、地貌及周边情况

新洲阳光雅居由深圳市广业成投资发展有限公司开发建设，由深圳华兴茂建筑设计顾问工程公司负责设计。建设地点位于深圳市福田区新洲片区，新洲八路与新洲三路交汇处的西北面，场地大致呈梯形，东西长约74～108m，南北宽约65m，为旧房、临时房拆迁区。地块编号：B112-0055，总用地面积5932.5m2，总建筑面积58868.51m2，为商业及住宅用地。按一级高层标准设计，结构类型为钢筋混凝土框架剪力墙结构。

场区位于新洲河河流阶地貌区，场地原为临时建筑区，现拆迁改造、推平，地面平垣，地形地貌简单，地面标高7.29～8.29m。

2、工程地质特征

据钻探揭露，场区范围内上覆人工填土层、耕植土层、第四系冲洪积层、第四系残积层,燕山期侵入花岗岩，其分布情况详见岩土工程勘察报告。 

3、水文地质特征

场地内地下水类型为孔隙潜水，具相对承压性，主要含水层是砾砂层，其分布、厚度均较稳定，透水性较强，富水性较好，地下水较丰富。此外基岩风化带含风化裂隙水，裂隙水的含水层主要是中风化花岗岩。钻探期间，测得钻孔稳定混合水位埋深为2.30～4.00m，水位标高3.90～5.19m，据水样分析结果，对砼无腐蚀性。基础及地下室施工期间应合理组织好排水降水措施。

4、地震效应

拟建场地抗震设防烈度为7度，本场地土类型为中硬土，建筑场地类别为Ⅱ类，地面脉动卓越周期为0.31秒。

（三）基坑围护结构说明

本工程±0.000相当于绝对标高7.30米，现场地周边标高-0.01～0.99米，新洲八街小区主要出入口中点标高约-0.420。基坑底开挖标高-10.00米，基坑围护结构采用深层搅拌桩加旋喷桩联合预应力锚索支护体系，基坑围护结构的安全等级为一级。基坑顶开挖宽度为51米～71.2米，

1、基坑围护结构设计原则

1）按照动态设计、信息化施工的方法进行。基坑围护结构施工应与现场监测相结合，根据现场监测反馈信息及时进行分析，达到动态设计和信息化施工的目的。

2）围护结构应有效地控制变形，保证基坑安全。确保周边建筑物的安全并保证基坑四周道路和周边各类管线的安全使用。

3）预应力锚索应进行抗拔承载力试验。

4）基坑土方开挖遵循分层、平衡、适时的原则。施工前施工单位应做好施工组织设计，分层高度应与预应力锚索的竖向间距相对应，以预应力锚索下0.5米深为分层界限。

2、基坑围护结构设计

1）排桩采用适应性强、成桩质量好的深层搅拌围护桩，深层搅拌桩直径分别为0.60，桩间距0.50米，双排设置。

2）在深层搅拌围护桩间采用单重管旋喷桩截水，单重管旋喷桩与深层搅拌围护桩一起形成封闭的止水帷幕。

3）基坑内侧在-4.100米和-7.100米的高度单重管旋喷桩的位置设置二排预应力锚索。锚索采用7φ5的钢绞线。

4）在两排预应力锚索位置分设槽钢腰梁。腰梁采用二根［28C型槽钢，槽钢分上下夹住锚索，槽钢与围护桩壁面之间用三角垫板使用膨胀螺栓连接。两根槽钢与三角垫板焊接。每根槽钢内侧腹板使用钢板加强。

5）在基坑顶部适当位置用红砖砌筑排水沟，用以拦截地表水，坡顶排水沟经沉淀池与市政排水系统连通；基坑底部沿护壁围护桩侧用红砖砌筑排水沟，基坑底部各拐角点设置集水井，用以排除基坑内积水。

（四）建筑材料

1、排水沟采用粘土砖，C20素混凝土铺底；

2、本设计中水泥使用32.5R或42.5R旋窑水泥；

3、单重管旋喷桩采用水泥浆，可加入适量防渗材料；

4、腰梁槽钢采用［28C型槽钢；

5、预应力锚索采用7φ5的钢绞线，锁具为VLM型。

6、预应力锚索采用二次注浆法。

（五）主要施工步骤

1、在平整后的施工场地上施做深层搅拌围护桩； 

2、施做单重管旋喷桩；

3、施做压顶冠梁及坡顶砂浆护面；

4、施做坡顶排水沟及地面排水系统；

5、布置施工监测点；

6、开挖基坑施做第一排预应力锚索及槽钢腰梁；

7、第一排预应力锚索张拉锁定；

8、开挖基坑施做第二排预应力锚索及槽钢腰梁；

9、第二排预应力锚索张拉锁定；

10、开挖基坑至设计基坑底标高，施做基坑底部的排水系统。

（六）施工注意事项

1、施工前核实预应力锚杆施工是否影响已有建筑的桩基础。靠近已有建筑的锚杆可适当调整水平方向。

2、基坑开挖应配合围护结构施工分层、适时进行，在机械开挖后，辅以人工修整坡面。 

3、做好基坑内的排水工作，雨季施工必须准备足够的抽排水设备。

4、深层搅拌围护桩施工应采取有效措施控制好桩位、垂直度。

5、单重管旋喷桩正式施工前应进行试桩，根据试桩结果确定施工参数。

6、预应力锚索安装施工技术要求

1）锚索施工前应选择代表地段进行现场试验，以验证施工工艺及设计参数。

2）锚索钻孔孔径φ150㎜，钻孔套管跟进，倾斜度允许偏差为3％。终孔后及时安装锚索灌水泥砂浆。

3）锚索采用二次注浆工艺，浆体强度不低于25MPa，第一次注浆采用水泥砂浆自孔底向外灌满全孔；第二次为高压注浆，采用水灰比0.5～0.6纯水泥浆，注浆压力不小于2.0MPa。

4）锚固体强度大于15MPa时，可进行张拉锁定。张拉锁定时应先不放置锁具夹片预张拉至设计抗拔力，松弛后再加夹片张拉至锁定荷载锁定。

5）锚索锁定后若发现有明显的预应力损失，应及时进行补偿张拉。

7、锚头钢板、腰梁、三角形垫板等传力装置钢板接触面坡口时将坡口焊满并增加角焊缝，焊缝高度为5mm；接触面不坡口时采用角焊缝，焊缝高度不小于10mm。焊接按有关规范要求执行。

8、基坑内、外排水

本工程采用了深层搅拌围护桩加单重管旋喷桩截水的支护型式，整个基坑处于一个封闭的帷幕之中，基坑开挖施工期间的排水主要是地表水及坑内少量渗水。

（七）基坑监测

1、基坑监测是实现动态设计、信息化施工的重要环节，同时也是发现基坑事故征兆的最直接手段，基坑施工过程中，要加强监测及信息反馈工作。

2、本基坑监测项目包括坡顶和坡顶建筑物沉降观测点13点；坡顶水平位移观测点9点；坡体侧向位移测斜仪7点；锚索拉力测试点4点。监测数据要及时处理并及时通知有关单位，调整设计，保证围护结构安全，达到信息化施工的目的。

3、坡顶水平位移沉降不能超过允许值，如果坡顶水平位移和沉降累计超过30㎜或水平位移速率大于5㎜／d时，应及时通知相关人员采取防范措施。

4、基坑施工中，基坑顶5米范围内地面附加荷载不允许超过10kPa。

（八）基坑验收

1、护坡桩应作桩身完整性检测，检测发现Ⅱ、Ⅲ类桩时，增加抽芯检测。

2、锚杆应进行浆体强度检验和抗拔力检验。

3、所有检验工作按《深圳地区建筑深基坑支护技术规范》（SJG 05-96）执行

二、施工技术措施方案部分

（一）基坑支护依据

1．深圳市南华岩土工程有限公司发出的本工程岩土工程勘察报告。

2．周边类似工程（包括正在建设的龙新花园）的施工方法。

2．本工程施工图纸。

3．《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002），《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002），《深圳地区建筑深基坑支护技术规程》（SJG05-96）等有关规范。

（二）施工准备工作

1．了解施工地区的土层分布和各土层的物理学特性（天然重度、含水量、孔隙比、渗透系数、压缩模量、凝聚力、内磨擦角等），以及地下水中化学物质的成分和含量，这对于确定土层锚杆的布置和选择钻孔方法等很重要；

2．查明施工地区的地下管线、构筑物等的位置和情况，慎重研究土层锚杆施工对它们产生的影响；以及邻近的施工（如打桩、降低地下水位、岩石爆破等）对土层锚杆施工带来的影响；

3．编制土层锚杆施工组织设计，确定施工顺序；保证供水、排水和动力的需要；制订钻机进场、正常使用和保养维修制度；安排好劳动组织和施工进度计划；施工前安排设计单位进行技术交底。

（三）施工方法

1．深层搅拌桩

（1）施工机具选用：DSJ-Ⅱ型单轴水泥搅拌机，搅拌轴转速为60r/min，提升速度为1m/min，电动机功率22kw，最大扭矩9kN·m，搅拌叶片外径0.5。砂浆拌和机容量200L；灰浆泵正常送浆压力为30-60N/cm2。

（2）制桩施工工艺流程：

采用2次喷浆、4次搅拌的施工工艺。施工顺序为：定位→清管→制浆→送浆→喷浆、钻进、搅拌→提升、搅拌→喷浆、钻进、搅拌→提升、搅拌。

① 放线定桩位：用测量仪器将桩位放出，并插钢筋做标志。桩位偏差不大于20mm。

② 桩机就位：桩机移至桩位并调直，钻头就位调直，准备施转。

③ 清管：泵送清水至确定导管通畅。

④ 制浆：采用425号普通硅酸盐水泥，掺入比为15%；外加NCI早强剂为水泥用量的0.2%及三乙醇胺为水泥用量的0.05%；水灰比控制在0.5。

⑤ 送浆：使用灰浆泵送浆，喷口射出较纯水泥浆后下钻。

⑥ 喷浆、钻进、搅拌：钻进至设计深度时提升钻头并反复一次。

（3）设备计划：① DSJ-Ⅱ型单轴水泥搅拌机      3台

               ② 砂浆拌和机                  3台

（4）人员计划：① 机长（地面指挥）            3人

               ② 副机长（桩机操作）          3人

               ③ 地面副手                    6人

               ④ 杂工                        12人

（5）施工质量保证措施及技术要求

A、桩位准确，施工前应复核建筑物轴线、水准点及场地标高。

B、桩位放线应严格按设计要求，偏差不得大于10mm。

C、清除表面障碍物，若埋深1.2-1.5以下存在障碍物时，与设计人员协商，酌情处理。

D、使用的425号普通硅酸盐水泥应具有出厂质量保证。

E、严格控制水灰比（0.5:1.0），加水应准确。

F、水泥浆必须充分拌和均匀，每次投料后拌和时间不得少于3min，拌和必须连续进行，确保供浆不中断。

G、设备就位后，须平整稳固，搅拌桩垂直度偏差不得超过1%，桩机桩位对中误差不得大于20mm。

H、待水泥浆从喷口喷出并具有一定压力后，方可开始钻进喷浆搅拌操作，钻进喷浆必须到设计深度，并作好记录。

I、随时观察压力变化，遇有异常（压力表过高或过低）应查明原因妥善处理并作记录。若发生喷浆中断，必须在继续喷浆后从地面开始重新工作，不得留一定长度搭接后从中途开始工作。

J、应经常量测搅拌叶片的直径，若小于规定直径达5mm，应立即更换。

（6）打深层搅拌桩的安全措施

A、调查场地内及相邻区域内的地下及地上管线，地下建筑物及障碍物，提出相应的处理措施。

B、使用的临时电缆应经常检查，杜绝漏电事故。

2．单重管旋喷桩

（1）成孔：高压注浆孔成孔直径不小于130mm，孔位误差不大于50mm，倾斜不超过1%；

（2）采用高压旋喷施工工艺，压力不小于25MPa，提升速度不大于12cm/min，旋转速度不起过20转/分钟，每米水泥用量不小于300kg；

（3）采用纯水泥浆灌注，水泥浆水灰比1：1；

（4）旋喷桩成桩后15天，方可进行旋喷桩处土方开挖；

（5）钻机成孔时每5m施工1个土层鉴别孔，以查明土层的埋深。

3．锚索施工

土层锚索护坡的施工，主要包括：开挖与修坡→定钉位→成孔→安放拉杆→灌浆→张拉锚固。

（1）土方开挖与修坡：

由于配合施工的需要，土方开挖分层进行，按锚杆1.7，在作业高度没到之前不挖掉，以免暴露时间太长。

（2）定位放线：

按设计要求，以第一排锚杆-1.2m标高为准向下类推，本土层锚杆水平间距1500（直挖部分为1300），锚杆垂直间距1500（直挖部分为1300）。

（3）成孔：

要求不扰动土体，减少原来土体内应力场的变化，尽量不使自重应力释放。

A、钻孔机械：选用国产工程地质钻机XU-600型钻机。

B、钻孔方法：按设计要求，锚杆（或锚索）采用潜水法成孔，施工过程详细记录地层与地下水情况。

C、钻孔时应注意以下几点：

a. 孔壁要求平直，以便安放钢拉杆和灌注水泥浆；

b. 孔壁不得坍陷和松动，否则影响钢拉杆安放和土层锚杆的承载能力；

c. 钻孔时不得使用膨润土循环泥浆护壁，以免在孔壁上形成泥皮，降低锚固体与土壁的摩阴力；

d. 土层锚杆的钻孔多数有一定的倾角，因此孔壁的稳定性较差；

e. 由于土层锚杆的长细比很大，孔洞很长，保证钻孔的准确方向和直线性较困难，容易偏斜和弯曲。

D、钻孔的容许偏差：按《建筑基坑支护技术规程》规定：

a. 锚杆钻孔水平方向、孔距垂直方向误差不宜大于100mm；

b. 锚孔偏斜度不应大于3%的钻孔角度；

c. 钻孔深度通常比锚杆长度增加20-40cm。

（4）安放拉杆：

本工程拉杆采用D=130，4×7Φ5,@2000钢绞线。为了将拉杆安置在钻孔的中心，防止自由段产生过大的挠度和插入钻孔时不扰动土壁，对于锚固段，还为了增加拉杆与锚固体的握裹力，在拉杆表面焊上托架。

（5）压力注浆：

锚索注浆（M25）水灰比不大于0.5，为二次压力注浆（锚固段须采用压力劈裂注浆）。

第一次用的注浆管的管端距离锚杆末端50cm左右，第二次用的注浆管的管端距离锚杆末端100cm左右，管底出口处都用黑胶布等封住，以防沉放时土进入管内；第一次注浆的量根据孔径和锚固段的长度而定，注浆后把注浆管拔出，可以重复使用；待第一次灌注的浆液强度达到5MPa后，进行第二次注浆，利用泥浆泵，控制压力为2.5-5.0MPa，要稳定2min，浆液冲破第一次灌浆体，向锚固体与土的接触面之间扩散，使锚固体直径扩大，增加径向压应力，使锚固体周围的土受到压缩，孔隙比减少，含水量减少，也提高了土的内磨擦角，显著提高土层锚杆的承载能力。

（6）锚杆张拉与施工预应力：

A、预应力锚索的设计抗拔力200KN，锁定值150KN，极限抗拔力225KN；

B、锚杆压力灌浆后，待锚固段的强度大于15MPa并达到设计强度等级的75%后方进行张拉；锚杆张拉至设计荷载的0.9-1.0倍后，按设计要求锁定，锚杆张拉控制应力，不超过拉杆强度标准值的75%。

四、施工技术保证措施

1．锚索施工顺序为由上而下进行，以顶部第一排为依据向下推放，锚杆孔定位要准确；

2．锚杆锚头采用螺杆垫板锁在钢梁；锚索外锚头加预应力锁具后，涂防锈漆；

3．钢铰线强度为1860。

4．根据工程的需要可选用具有早强、减水等性能的外掺剂；

5．施工工艺及施工质量应符合国家和深圳市现行的有关规程规范。

6．施工中采取安全措施，确保施工顺利进行。

五、支护结构及周边环境监测

1．按基坑支护规范规定应进行基坑周边变形及管线的变形监测；

2．监测工作由专业人员进行，对监测结果及时进行反馈，发现异常情况及时通知施工人员和设计人员，以便及时采取对策；

3．监测频率为每一层土方监测1次，开挖至坑底后每周监测1次，底板完成后每2周监测1次，直至土方回填。可根据监测结果，适当调整监测频率；

4．在基坑东西两侧每侧设3个监测点，在基坑南北侧每侧设2个监测点；

5．基坑的设计和施工是一个信息化的过程，而与基坑相关的监测是信息化的基础。此项工程是保障基坑安全、施工顺利的重要环节。有关方面应提高对基坑监测的重视程度，各方面大力配合，将本工程安全顺利的完成。