于家堡金融区起步区一期工程深基坑支护设计总说明Word下载.docx
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年极端最高气温为40.9℃,出现在1999年7月24日;
年极端最低气温为-15.4℃,出现在1986年1月4日。
年≥0℃的积温为4427~5117度·
日,月平均气温日较差为5.1~10.9℃。
年平均降水量为566毫米,四季降水分布很不均匀:
夏季降水量最多,最集中的7,8月份平均降雨量为390mm,占全年降水量的69%;
冬季降水量最少,只占全年降水量的2%。
年降水量≥0.1mm的日数为63.4天。
年日照时数为2731.9小时。
平均初霜日是11月10日,终霜日是3月18日,无霜期236天。
年平均风速3.3米/秒,极大风速为33米/秒。
2.2场地地质条件
(1)场地地层概况
根据本次勘察资料,该场地埋深110.00m深度范围内,地基土按成因年代可分为以下11层,现自上而下分述之:
1、人工填土层(Qml)
全场地均有分布,厚度一般为1.50~4.00m,主要由杂填土、素填土组成,人工填土填垫年限大于十年。
2、全新统上组陆相冲积层(Q43al)
一般位于埋深约3.00m以上,零星分布,揭示厚度一般为0.50~1.00m,主要由粘土、粘性大粉质粘土组成。
呈黄褐色,软塑~可塑状态,无层理,含铁质,属高压缩性土。
3、全新统中组海相沉积层(Q42m)
一般位于埋深约20.00m以上,揭示厚度16.00~18.00m,该层从上而下可分为3个亚层。
第一亚层,粉质粘土为主:
一般位于埋深约3.00~10.00m段,呈褐灰~灰色,软塑状态,有层理,含贝壳,砂粘互层,砂性总体较大,属中压缩性土。
本亚层局部夹粉土、淤泥质粉质粘土透镜体。
第二亚层,粘土:
一般位于埋深约10.00~16.00m段,呈灰色,软塑~流塑状态,有层理,含贝壳,属高压缩性土。
本亚层土局部夹淤泥质粘土、粉质粘土透镜体。
第三亚层,粉质粘土:
一般位于埋深约16.00~20.00m段,呈灰色,软塑状态,有层理,含贝壳,属中压缩性土。
局部夹粘土透镜体。
4、全新统下组沼泽相沉积层(Q41h)
一般位于埋深约20.00~21.50m段,主要由粉质粘土组成,呈黑灰~浅灰色,可塑状态,无层理,含有机质、腐植物,属中压缩性土。
5、全新统下组陆相冲积层(Q41al)
一般位于埋深约21.50~25.50m段,主要由粉质粘土组成,呈灰黄色,可塑状态,无层理,含铁质,属中压缩性土。
6、上更新统第五组陆相冲积层(Q3eal)
一般位于埋深约25.50~32.00m段,主要由粉砂、粉土组成,呈灰黄~黄灰色,密实状态,无层理,含铁质,属中偏低压缩性土。
局部夹薄层粉质粘土透镜体。
7、上更新统第四组滨海潮汐带沉积层(Q3dmc)
一般位于埋深约32.00~49.00m段,主要由粉细砂组成,呈灰色~黄灰色,密实状态,无层理,少量铁质、礓石,属低压缩性土。
本层土局部底部分布有厚度约3.00~5.00m粉质粘土透镜体,呈灰色,可塑状态,无层理,属中压缩性土。
8、上更新统第三组陆相冲积层(Q3cal)
一般位于埋深约49.00~57.00m段,该层从上而下可分为2个亚层。
一般位于埋深约49.00~51.00m段,呈灰黄色,可塑状态,无层理,含铁质,属中压缩性土。
该亚层土在全场地内分布不连续,局部缺失。
第二亚层,粉土、粉砂为主:
一般位于埋深约51.00~57.00m段,呈灰黄色,密实状态,无层理,含铁质,属低压缩性土。
该亚层土在全场地内分布不稳定,局部顶底板有所起伏。
9、上更新统第二组海相沉积层(Q3bm)
一般位于埋深约57.00~90.00m段,该层从上而下可分为3个亚层。
一般位于埋深约57.00~76.00m段,呈灰色~黄灰色,可塑状态,无层理,含铁质,属中压缩性土。
该亚层土在全场地内土质砂粘性有所变化,局部夹粉土。
一般位于埋深约76.00m~85.00m段,呈灰色~黄灰色,密实状态,无层理,含铁质,属低压缩性土。
第三亚层,粉质粘土为主:
一般位于埋深约85.00~90.00m段,呈灰色~黄灰色,可塑~硬塑状态,无层理,含少量铁质、礓石,属中压缩性土。
10、上更新统第一组陆相冲积层(Q3aal)
一般位于埋深约90.00~102.00m段,主要由粉质粘土组成,呈灰黄色,可塑~硬塑状态,无层理,含铁质、礓石,属中压缩性土,局部为粉土、粘土。
11、中更新统海相沉积层(Q23mc)
一般位于102.00m以下,本次勘察最大孔深110.00m未穿透该层,在揭示深度范围内主要有细砂组成,呈黄灰色~灰色,密实状态,无层理,含铁质。
2.3场地水文条件
天津地区地下水受基底构造、地层岩性和地形、地貌、气象以及海进、海退等综合因素影响,水文地质条件复杂。
一般将埋藏较浅、由潜水及与潜水有水力联系的微承压水组成的地下水称为浅层地下水。
天津地区在自然条件下总的地下水补、径、排水特点是:
在水平方向上,浅层水和深层水由北向南形成径流,在垂直方向上,下伏含水岩组接受上覆含水岩组的渗透补给。
补给:
地下水接受大气降水入渗和地表水入渗补给,地下水具有明显的丰、枯水期变化,丰水期水位上升,枯水期水位下降。
径流:
由于含水介质颗粒较细,水力坡度小,地下水径流十分缓慢。
排泄:
排泄方式主要有蒸发、向深层承压水渗透和人工开采。
场地内地下水位总体上随季节变化而波动,丰水期水位抬升,枯水季节水位下降,多年波动幅值为1.0~2.0m。
2.4含水岩组的划分
根据地基土的岩性分层、室内渗透试验结果,场地浅层地下水主要可划分为以下2个含水岩组:
一、潜水含水岩组
潜水含水层:
主要指全新统海相沉积层(Q42m)粉质粘土夹粉土(③2)。
潜水相对隔水层:
上部陆相层(Q43al)粉质粘土(②)、全新统海相沉积层(Q42m)淤泥质粘土(③1)、粘土及淤泥质粘土(③3)、粉质粘土(③4)、全新统下组沼泽相沉积层(Q41h)粉质粘土(④)及全新统下组陆相冲积层(Q41al)粉质粘土(⑤),厚度14.00~20.00m左右。
二、第一微承压含水岩组
第一微承压含水层:
第四系上更新统第五组陆相冲积层(Q3eal)粉土(⑥)及第四系上更新统第四组海相沉积层(Q3dmc)粉质粘土(⑦1)、粉砂(⑦2)。
含水层厚度18.00~22.00m左右。
第一微承压相对隔水层:
第四系上更新统第四组海相沉积层(Q3dmc)粉质粘土(⑦3)及第四系上更新统第三组陆相冲积层(Q3cal)粉质粘土(⑧1),隔水层厚度4.00~6.00m。
2.5浅层地基土渗透性
室内试验各土层渗透系数K值统计表
地层名称
顶板标高(米)
层厚(米)
渗透系数
K⊥cm/s
K∥cm/s
渗透性
2粉质粘土
-0.92~1.01
0.5~2.5
<
1.0E-08
---
不透水
3-1粉质粘土
-2.31~-0.09
1.8~8.4
8.4E-07
2.3E-06
3-2粉土
-7.54~-2.59
1.2~5.6
1.0E-05
6.5E-06
弱透水
3-3淤泥质粘土
-9.74~-5.31
5.8~11.9
2.6E-07
3.9E-08
3-4粉质粘土
-16.63~-14.72
1.1~3.6
8.0E-07
4-1粉质粘土
-19.62~-16.41
0.9~3.9
2.2E-07
3.9E-07
4-2粉质粘土
-20.64~-19.59
1.2~5.4
1.9E-08
7.6E-08
5粉土
-25.52~-21.51
2.8~7.7
3.1E-05
2.4E-05
6粉砂
-28.42~-30.04
12.4~19.2
1.1E-04
6.7E-05
2.6抽水试验结果
以下内容均摘自《于家堡金融服务区起步区(Y-1-19)抽水试验报告》:
(1)本次试验的潜水含水段,岩性以粉土、粉质粘土为主,抽水试验期间
测得潜水含水段潜水水位埋深1.20~1.50m,相当于标高0.60~0.50m。
潜水抽水试验段平均厚度10.30m,据抽水试验计算结果,经综合分析,推荐施工降水使用参数为:
K=0.232m/d,R=52.0m。
(2)本次试验的承压含水层(第一微承压含水层),岩性以粉土、粉砂为主,水位埋深8.50~8.90m,相当于标高-6.74~-6.85m之间。
据抽水试验计算结果,该含水层渗透系数为4.14~4.87m/d,由于受含水层岩性差异影响,经综合分析,推荐施工降水使用参数为:
K=4.720m/d,R=443.0m。
(3)根据勘察阶段的室内渗透实验和现场试验综合分析,推荐潜水相对隔水层使用参数为:
水平渗透系数:
Kh=10-5cm/s,垂直渗透系数:
Kv=10-6cm/s。
(4)本次试验严格执行规范,按有关操作规程实施,取得的数据资料较为准确。
(5)本次试验通过第一微承压含水层抽水过程中对潜水含水段的水位变化分析发现潜水含水段和第一微承压含水层之间有水力联系。
各含水层之间的水力联系强弱与隔水层的渗透系数、厚度有直接联系。
3、设计依据及技术标准
3.1主要设计规范、标准
(1)《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)
(2)《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)
(3)《钢结构设计规范》(GB50017-2003)
(4)《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)
(5)《建筑基坑支护设计规程》(JGJ120-99)
(6)《岩土工程勘察规范》(GB50021—2001)
(7)《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)
(8)《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB50202-2002)
(9)《混凝土工程施工质量验收规范》(GB50204-2002)
(10)《钢筋焊接及验收规程》(JGJ18-2003)
(11)天津市《岩土工程技术规范》(DB29-20-2000)
(12)其它现行国家相关规范、标准和行业标准。
3.2设计依据
(1)业主委托协议
(2)场地初勘文件及详勘结果
(3)《于家堡金融服务区起步区(Y-1-19)抽水试验报告》
(4)历次业主会议纪要
(5)业主组织历次专家会专家意见
(6)方案设计成果
(7)市建委科技处《关于天津市滨海新区于家堡金融区起步区一期基坑支护方案论证意见的函》
(8)各地块的建筑规划设计成果
3.3主要材料性能
C25混凝土:
fck=16.7N/mm2;
ftk=1.78N/mm2;
主要用于附属设施。
C30混凝土:
fck=20.1N/mm2;
ftk=2.01N/mm2;
主要用于桩基础。
C35混凝土:
fck=23.4N/mm2;
ftk=2.39N/mm2;
主要用于水平支撑。
HPB235钢筋:
fyk=235N/mm2;
主要用于各构件箍筋部位。
HRB335钢筋:
fyk=335N/mm2;
主要用于各构件分布构造筋。
HRB400钢筋:
fyk=400N/mm2;
主要用于各构件主受力筋。
3.4技术条件
高程系统:
1972年天津市大沽高程系,2003年成果。
坐标系统:
1990年天津市任意直角坐标系统。
4、主要测设经过
于家堡金融区起步区一期工程涵盖6个地块,占地面积约10万㎡。
受业主委托,我院于2009年01月份组织专人对工程现场进行详细踏勘,结合该工程的特点,在基本资料短缺的情况下,结合国内外类似工程的实际经验,提出可能的基坑开挖施工形式。
考虑单体建筑设计进度、整体工期要求,结合业主及相关单位的意见,本工程建议采用明挖顺作法形式。
由于本工程要求六地块同期开工建设。
为方便施工阶段的工程管理,在优先满足工程建设工期的前提下,尽量降低基坑工程总造价。
经对基坑整体开挖与单独开挖两种形式对比,基坑整体开挖形式造价较低,同时便于施工期间的管理和质量控制,推荐基坑整体开挖形式。
对于我院六地块整体支护、明挖顺做方案,业主单位多次组织国内岩土专家进行反复论证,认为该方案合理、利于工程建设。
结合历次论证会专家意见,从工程实际出发,选定单排桩+内撑形式及双排桩形式上报建委进行方案审查,2009年04月17日建委科技委组织专家对本方案预审,与会专家经过详细的论证,选定单排桩方案为推荐方案。
此后,结合专家组意见,对单排桩支护形式进一步完善、补充。
2009年04月28日建委组织专家进行复审,本设计顺利通过方案审查。
结合施工图审查意见,形成第一版施工蓝图。
近期由于建设需要,基坑西侧相邻西三地块相继需要同期建设,为此,基坑群间相互影响导致基坑施工过程中的风险加大。
为此,特增设一系列应急措施的预埋,以便于应急的需要。
同时,对支撑体系进行相应的优化设计,以保证应急措施实施后支撑体系的安全。
综合以上原因,形成本次施工图优化设计。
5、支护结构设计
下文所提挖深均为相对现状地面(+2.00,大沽高程系)开挖深度。
5.1建筑基坑支护
支护体系:
单排灌注桩单道支撑方案采用单排灌注桩设一道内支撑挡土,支护桩采用钻孔灌注桩。
建筑基坑支护采用单排灌注桩,结合一道水平支撑形式。
其中灌注桩直径依据基坑开挖深度不同分为Φ1100mm、Φ1200mm、Φ1300mm、Φ1800mm四种,详见下表:
基坑开挖深度
桩径
桩长
13.05~13.35m
Φ1100mm
28.5m
14.05m
Φ1200mm
30.5m
14.55m
Φ1300mm
32m
16.05~23.1m
Φ1800mm
42.5m
桩顶设构造冠梁,腰梁顶标高为-2.4m,腰梁底标高为-3.4m。
隔水与降水:
由于本工程建设周期较长,为了防止长期降水影响周边环境,并尽可能减少降水工程量,本工程在四周坡顶设置单排三轴水泥土搅拌桩止水帷幕,桩长28.5m。
坑内降水采用大口井降水。
典型支护断面
5.2地铁基坑支护
南北向地下二层地铁基坑设计深度按16.1m考虑。
东西向地下三层地铁基坑设计深度按23.1m考虑。
东西向地铁“坑中坑”采用地连墙+高压旋喷桩支护止水方案:
地连墙厚度为800mm,设计深度为45m(从现地面(2.00,大沽高程)起算);
建筑基坑底在地连墙外侧紧邻施做三排Φ800mm咬合高压旋喷桩,桩长25m,桩底埋深55m。
用以将第一微承压水截断,防止大规模降水对周围环境造成影响。
坑内设置减压自流井降水。
坑中坑支护采用两道支撑,首层支撑顶面标高-9.60m,为混凝土撑;
二道撑位于顶面标高-15.40m,采用钢管撑。
地铁基坑:
坑中坑剖面图
外边坑剖面图
南北向地铁基坑较建筑基坑约深2m,基坑开挖时采用放坡形式开挖。
但坑内需增加降压井以防止承压水突涌。
6、支护结构施工技术要求
6.1钻孔灌注桩:
1.支护桩按规范跳孔施工,防止桩间相互干扰造成塌孔等事故;
2.尽量先施工止水帷幕,后施做支护桩基;
3.钻孔桩施工中应采用有效措施,确保桩的混凝土连续灌注,避免断桩、塌孔及桩位移现象;
4.桩基施工前,应准确放线,仔细复核,以防止打偏,影响建筑地下结构施工;
5.护壁泥浆的配比应结合地质资料提供的各土层性质进行调整;
6.灌注桩应按规范作低应变无破损检测,确认质量合格后方可进行下一步施工。
A.采用低应变动测法检测桩身完整性,检测数量不宜少于总桩数的10%,且不得少于5根;
B.当根据低应变动测法判定的桩身缺陷可能影响桩的水平承载力时,应采用钻芯法补充检测,数量不少于总桩数的2%,且不少于3根。
7.施工中必须采取有效措施予以保证灌注桩的主筋净保护层;
8.灌注桩在施工前应与有关单位联系,刨验,确认地下管线、构筑物的准确位置,采取相应措施后方可开钻。
9.桩位偏差,轴线和垂直轴线方向均不宜超过50mm。
垂直度偏差不宜大于0.5%;
10.钻孔灌注桩桩桩底沉渣不宜超过-200mm;
用作承重结构的桩,桩底沉渣按《建筑桩基技术规范》(JGJ9494)要求执行;
11.桩身钢筋笼有预埋件的,在绑扎、吊装和埋设时,应保证预埋件的安放方向与设计方向一致。
12.冠梁施工前,应将支护桩桩顶浮浆凿除清理干净,桩顶以上露出的钢筋长度应达到相应要求。
13.控制最后一次灌注量,桩顶不得偏低,应凿除的泛浆高度必须保证暴露的桩顶混凝土达到强度设计值。
6.2三轴水泥土搅拌桩:
1.改性土体
钻进过程中如遇较厚砂夹层,为使砂性土具有可塑性与流动性,防止出现三轴深层搅拌机下沉搅拌后水泥土中的砂沉积,发生钻杆埋钻现象,在外排水泥土深层搅拌桩施工时,在第一次喷的浆液中减少水水泥土中的砂沉积,发生钻杆埋钻现象,在外排水泥土深层搅拌桩施工时,在第一次喷的浆液中减少水泥掺量(所减少的水泥量加在第二次喷的浆液中),并加放一定比例(由试验确定)的膨润土,适当加大水灰比。
2.调节搅拌机速度
水泥土深层搅拌桩施工时,若喷浆、搅拌、钻进速度过快,会对周围的土体产生挤压作用,造成周围土体隆起;
若钻杆提升速度过快,会使钻头周围的土体压力减小,使桩周围的土体向成桩区域挤压移动,造成桩周围土体的沉降。
因此,根据不同的地质条件,搅拌机下降、提升速度可在0.5~1.2m/min之间调节,使土体充分搅碎,与浆液混合均匀。
3.保证浆液配比及输浆量的准确
严格按浆液设计配比拌浆和送浆,每组桩所需的浆量必须全部输送到位,在搅拌钻机提升出地面前不准停止送浆,确保水泥土桩桩身的完整性。
4.合理安排施工顺序
采取必要措施,避免钻杆往已施工桩位方向偏斜,造成劈叉现象发生。
5.及时清除弃土
搅拌钻机提升出地面时,会有废弃水泥土浆涌出槽外,及时清除废弃水泥土浆,是提高施工效率的保证,也有利于桩机移位和定位。
6.止水帷幕搅拌体强度按规范要求做室内水泥土强度试验和抽芯检测试验。
检测达标标准为:
28d无侧限抗压强度不下于0.7MPa。
7.搅拌桩接头部位,可在外侧补打一排三轴搅拌桩,桩长与内侧一致,组数不少于4组。
6.3支撑体系:
技术要求:
(1)施工单位应结合实际挖土方式编制详细的支撑体系施工计划。
(2)模板和支架的设计和施工,钢筋的制作,混凝土的原材料、搅拌、振捣、运输及浇注养护等均应遵循有关规定办理,施工支架必须牢固可靠,支架的地基基础要具有足够的强度。
(3)混凝土浇注后要及时养护,用草袋或土工布遮盖混凝土外露表面,定时浇水以减少混凝土的收缩和徐变。
(4)钢筋堆放应防雨、防腐;
钢筋的绑扎、焊接应严格按规范进行施工。
(5)对撑浇筑应分段浇筑,分段长度≤30m,后浇带宽度1~2m,采用C40微膨胀混凝土浇筑,后浇带保留时间不小于40天。
施工单位应合理安排工期尽可能满足后浇带滞留时间。
(6)格构柱吊放时,需注意使得格构柱边长方向与支撑轴线方向平行。
格构柱垂直度偏差≤1/400。
(7)主撑施工时应保证底模板的平整性。
(8)主撑合拢温度应控制在15~20℃范围内。
6.4橡胶支座
(1)常温型橡胶支座,应采用氯丁橡胶(CR)生产,适用温度为-25℃~60℃。
(2)橡胶的物理机械性能应满足下表的要求。
(3)支座内加劲钢板应满足以下要求。
a)加劲钢板的强度不应低于Q235C钢板强度,其质量应满足GB/T912的有关要求。
加劲钢板的厚度不应小于2mm,与支座边缘的最小间距不应小于5mm,上下保护胶层的厚度不应小于2.5mm。
不应使用拼接钢板。
不允许在同一支座中使用不同厚度的钢板。
b)钢板加工时,应除锈、去油污,钢板周边应仔细加工,去除毛刺。
(4)支座的安装。
a)设计中对于支座放置无预偏的,应严格按对心布置要求摆放,防止偏置。
(5)橡胶支座(GYZ350x150mm)设计参数:
轴向力1500kN作用下支座水平向剪切模量G≤1.2Mpa(-15℃)。
(6)橡胶支座正式使用前,需经过压剪模拟检测实验,合格后方可使用。
(7)板式橡胶支座安装前,柱顶需用环氧砂浆找平,然后采用环氧树脂将支座可靠的粘贴在柱顶。
6.5基坑降水与开挖:
(1)基坑开挖前,根据地质勘测单位提供的地质勘测报告切合现场实际条件编制详细的土方开挖和降水方案,经专家审议通过后方可实施。
(2)基坑工程大致施工流程:
前期场地平整→支护桩、工程桩施工→降水井施工、预降水→浅部开挖、支撑施工→开挖深部基坑→浇筑底板垫层→施做主体结
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