基坑围护设计方案说明范文
1.1 围护体选型
本工程开挖深度3.80~5.37m,局部降板区域深度达到6.77m,且基坑规模较大。根据苏州地区已实施的大量基坑工程的成功实践经验,类似基坑工程的围护体可采用钻孔灌注桩结合止水帷幕、SMW工法、拉森钢板桩等。
(1)钻孔灌注桩结合止水帷幕围护形式:
钻孔灌注桩结合止水帷幕围护体可在较深的基坑工程中使用。止水帷幕根据工程特点及基坑开挖深度,以及经济性等综合因素,可选择双轴水泥搅拌桩、三轴水泥搅拌桩,受深度及地层条件限制本工程选择三轴搅拌桩。
钻孔灌注桩优点:属于临时围护体,平面位置布置灵活;具有一定的刚度,随着桩径及桩长的增加,可有效的提高围护结构的刚度及基坑的侧壁的稳定性,增加基坑工程的安全度。施工时对周围环境影响较小。
钻孔灌注桩缺点:当灌注桩刚度与相应的地下连续墙刚度相当时,整体性不如地下连续墙。
止水帷幕缺点:随着基坑开挖深度的增加,止水帷幕施工工艺要求比较严格,止水效果会受到施工工艺、结构刚度等限制逐渐变差。
(2)SMW围护形式:
SMW工法亦称新型水泥土搅拌桩墙,即在水泥土桩内插入H型钢等,充分利用水泥土挡土墙的高止水性及型钢刚度,通过二者的复合作用,用作基坑挡土止水结构,当其围护功能完成后,型钢可以拔出重复利用。优点:1、施工扰动小;2、无泥浆污染;3、振动噪声小;4、止水性能好;5、适用范围广;6、施工工期短;7、施工场地小;8、废土外运少;9、安全性较高;10、型钢可回收,工程造价低。缺点:1、水泥土养护时间较长;2、与钻孔桩相比,施工质量较难控制;3、与钻孔桩相比,整体刚度欠佳,基坑变形略大。
(3)钢板桩围护形式
钢板桩最大的优点是能回收,施工速度较快。采用U性拉森钢板桩,较普通槽钢具有小企扣止水,刚度较原钢板桩大,设计灵活,有比较高的截面模数和质量比;更高的惯性矩,从而增大了板桩墙的刚度,减小了位移变形;宽度大,有效节省了吊装和打桩的时间;截面宽度增加,减少了板桩墙的缩口数量,直接提高了其止水性能。缺点是:刚度比SMW工法和钻孔灌注桩小得多,基坑变形较大,适用基坑深度较浅。
围护结构方案应遵循“安全、经济、方便施工”的方针,并综合施工方法、地形及地质条件、与主体结构的关系、防水方案等因素确定。根据本工程的基坑开挖深度、平面面积周边环境等条件,上述几种方案,在苏州地区都有成功的应用,通过选择合理的设计参数、精心的施工,都能满足要求。但钻孔灌注桩结合止水帷幕方案造价过高,不满足经济性原则。钢板桩变形较大,不满足安全性原则,故采用SMW工法桩支护形式,局部深坑采用SMW工法桩+钢管角撑支护形式,根据土层情况及开挖深度选择具体形式,满足基坑安全及环境控制要求,经济性强。
综上所述,考虑本基坑周边环境复杂程度中等,基坑开挖深度中等,故采用SMW工法桩的支护型式,局部深坑采用SMW工法桩+钢管角撑的支护形式。
1.2 支撑选型
支撑的选型应在安全的基础上,尽可能考虑到有利于开挖土方和提高施工速度,并能在按期完工的基础上加快了施工进度,减少整体工期以及相关费用。
水平支撑主要有钢筋混凝土支撑以及钢支撑两种形式。由于本基坑工程南侧局部深坑区域开挖深度深,临近市政道路及燃气管线,对变形控制要求严格,因此须选择一种稳定性好、刚度大的支撑型式。
结合基坑形状及周边环境条件的考虑,本工程南侧局部深坑区域采用一道钢管角撑。
1.3 基坑降水形式
基坑降水有三个目的:1、降低地下水位,疏干开挖深度范围土体,方便土方外运,保证地下室顺利施工。2、使坑内被动区土体有一定固结,改善土力学指标,提高被动土压力。3、降低承压含水层承压水头,防止基坑突涌。
根据本工程的水文地质条件,地下水分浅层潜水和微承压水,一般采用坑内深井降水。
本工程降水井主要为减压井,局部深坑处为疏干井。
疏干井主要用以疏干基坑开挖范围内的地下水。基坑开挖前应进行基坑开挖影响范围内的疏干降水,预抽水时间根据基坑面积、开挖深度决定,不宜少于15天;
减压井主要对基坑下部③-1层粉土夹粉质黏土、第③-2层粉砂、第③-3层粉砂、第③-4层粉砂夹粉质黏土微承压水层进行减压降水。应严格按照“按需降水”的原则进行降水;降水运行时开启减压井的数量和抽水量的大小,应根据基坑开挖深度和对应的安全承压水头控制。
考虑本基坑浅部土层及深部微承压水层起伏较大,本基坑采用不同长度管井进行降水,具体管井长度及布置详见基坑降水平面布置图及剖面图。
2 围护方案说明
2.1 围护体系
(1)支护体系:
南侧降板区域:采用浅部卸土+双排SMW工法桩的支护形式,型钢为700X300X13X24,长度见各剖面图;
南侧电梯集水井区域:采用浅部卸土+SMW工法桩+一道钢管角撑的支护形式,型钢为700X300X13X24,长度见各剖面图;
其余区域:采用浅部卸土+SMW工法桩的支护形式,型钢为700X300X13X24,长度见各剖面图;
(2)止水体系:
采用单排三轴3∅850@600搅拌桩,水泥掺量20%;
(3)支撑体系:
采用一道钢管角撑;钢管支撑的规格为∅609X16;
支撑杆件截面尺寸及中心标高分别如下表所示:
支撑截面参数表
支撑系统 | 相对标高(m) | 围檩WL(mm×mm) | 主撑ZC(mm×mm) |
第一道 | -1.90 | 1200×800 | 400X400X13X21型钢 |
(4)立柱体系:
采用400X400X13X21型钢立柱;
(5)加固体系:
坑内局部深坑加固:采用三轴搅拌桩4∅850@600,水泥掺量20%。
2.2 换撑设计
基础底板换撑:
基础底板直接浇筑至围护桩边。
2.3 降(排)水设计
(1)针对地表(雨)水,采用明截(排)水沟明排。
(2)针对浅部潜水,采用明(暗)沟集水坑排水。
(3)针对承压含水层,工程基坑底上下范围内即为第③-1层粉土夹粉质黏土、第③-2层粉砂、第③-3层粉砂、第③-4层粉砂夹粉质黏土。
本工程基坑突涌问题计算分析如下:
根据国标《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)附录W:W.0.1式,不同承压水位下基坑突涌计算结果如表12所示