1、 长沙市鸿铭大厦基坑开挖支护设计长沙市鸿铭大厦基坑开挖支护设计摘要本次设计内容为鸿铭大厦基坑开挖支护设计方案，大厦基坑深度 8m，地下水水位 2.3m，建筑物安全等级二级，占地面积 3600m，设计地面标高在 31.15m到 32.34m 之间。该场地地层情况分布由上到下分别为杂填土，粘土，粉砂土，圆砾和强风化泥质粉砂岩以及中风化泥质粉砂岩。对该场地的地质条件进行评估以及分析之后，决定采用两种方案分别进行基坑支护，方案分别为土钉墙支护以及排桩支护，其中排桩支护采用人工挖孔桩进行施工。计算方案使用理正深基坑软件计算完成，依据计算及验证结果，土钉墙施工可以较好的满足基坑支护的需要，此外采用排桩支护
2、截面段的嵌固深度经过计算取 6.84m。在本次设计中，同时也对本次基坑开挖支护设计进行了一定的施工组织计算，包括施工中人员的安排，施工器械的安排等。最后，对基坑开挖过程中可能会产生的问题进行了监测以及对工程的一些列监测。关键字:基坑开挖；支护；排桩支护；土钉墙支护；监测全套图纸加 153893706长沙市鸿铭大厦基坑开挖支护设计The City of Changsha Hongming Building Foundation Pit DesignABSTRACTHong Ming building, this is the design for a design of the building
3、 Foundation pit excavationsupport scheme, building 8M, groundwater 2.3m, building safety grade, coveringan area of 3600m km , 31.15 to design ground elevation 32.34m.Stratigraphic distribution at the site from top to bottom, respectively formiscellaneous fill, clays, silty sand, rounded gravel and w
4、eathered peliticsiltstone and clayey silts. To assess the geological conditions at the siteand then decided to adopt two separate pit, respectively for the soil-nailedretaining wall and row of piles, piles supporting the use of manual holedigging pile construction. Calculation scheme used lizheng so
5、ftware for deepexcavation completed, based on the calculation and verification of results,soil nailing wall construction can be used to outwit pit needs, in additionto using row pile supporting cross section calculation of embedded depthafter taking 6.84m. In this design, but also to the design of F
6、oundation pitexcavation support for a certain amount calculation of constructionorganization, including personnel arrangement in the construction,arrangement of construction equipment. Finally, the excavation processmonitoring as well as the problems that might arise in project monitoring.Key words:
7、 foundation pit excavation; support; row pile supporting; soil-nail support; monitoring长沙市鸿铭大厦基坑开挖支护设计目录1.工程概况 .12.场地岩土工程条件 .22.1 场地位置及地形地貌 .22.2 场地结构及岩性特征 .22.3 岩土物理力学性质 .42.4 地震效应 .52.5 地下水 .53.岩土工程分析与评价 .63.1 场地稳定性及适宜性评价 .63.2 地基土特性评述 .63.3 基础方案及持力层选择 .63.4 基坑评价 .63.5 抗浮评价 .73.5 基础设计参数 .84.深基坑支护方
8、案对比与分析 .94.1 水泥土搅拌桩支护 .94.2 地下连续墙支护 .94.3 锚杆支护 .104.4 土钉墙支护 .104.5 排桩支护 .114.6 方案选定 .125.深基坑支护结构设计与计算 .136.基坑排水设计计算 .146.1 基坑截水设计 146.2 基坑降水设计 15长沙市鸿铭大厦基坑开挖支护设计6.3 基坑集水明排设计 157.施工组织设计 .177.1 基坑施工的准备工作 177.2 基坑施工的技术准备 177.3 施工物资的准备 187.4 施工总平面布置 187.5 质量、安全、文明管理措施 187.5.1 质量保证体系与措施 .187.5.2 安全生产管理措施
9、.197.5.3 文明施工措施 .197.6 土钉墙施工 197.7 排桩施工 228.基坑检测、监测设计 .268.1 施工监测的目的 268.2 监测的基本原则 268.3 监测内容 278.4 监测控制方法及技术要求 288.5 基坑监测频率 289.参考文献 .2910.致谢 .30长沙市鸿铭大厦基坑开挖支护设计第 1 页 共 30 页长沙市鸿铭大厦基坑开挖支护设计1.工程概况拟建鸿铭大厦为五三十层、地下室二层，埋深约 8.0m，为剪力墙建筑结构，改建筑对沉降差异较敏感，该建筑的安全等级为级，其占地面积约为 3600m2。设计拟建场地位于长沙万家丽路和人民路的交叉路口西北角，大运发超市
10、方向以北，交通方便。该场地最早为老城区厂房，地面条件较为平坦。地面标高在31.1532.34m 之间，设计地坪标高约 34.00m。其中该场地地下水水位 9m，地层情况分布由上到下分别为杂填土，粘土，粉砂土，响场地稳定的断裂构造及其它不良地质作用，四周较为平坦，场地稳定，适宜建设圆砾和强风化泥质粉砂岩以及中风化泥质粉砂岩。在勘察期间各钻孔均遇见地下水，主要为赋存在粉砂和圆砾中的孔隙潜水，略具承压性，主要由大气降水下渗补给及湘江、浏阳河侧向迳流补给，水位、水量变化幅度受季节性影响较大。勘探期间地下水埋深为1.02.8m，稳定水位标高为 28.75-30.96m。根据本次勘察在 ZK4、ZK21
11、孔水样水质分析结果，综合判断该场地环境类别为类。根据本次勘察结果，场地内未发现影响场地稳定的断裂构造及其它不良地质作用，四周较为平坦，场地稳定，适宜建设拟建项目。长沙市鸿铭大厦基坑开挖支护设计第 2 页 共 30 页2.场地岩土工程条件2.1 场地位置及地形地貌此设计拟建场地位于长沙万家丽路和人民路交叉路口的西北角，大运发超市方向以北，交通方便。最早为老城区厂房，地面条件较为平坦。该段地面标高位于 31.1532.34m 之间，设计的地坪标高约为 34.00m。2.2 地层结构及岩性特征依据 23 个钻孔的地层揭露情况，场地内的土质主要为杂填土、粘土、粉砂、圆砾、强、中风化泥质粉砂岩。在此将各
12、岩土层的顺序按照由新到老的条件分述如下：杂填土（Qml）：该土层主要由黄褐色、灰褐色的粘性土夹砖块、砼块以及碎石和砾石构成，成份相对较复杂，土质情况由松散到稍密分布，其均匀性较差，堆填基本大于 10 年，层厚介于 0.5-5.0m，层底的标高为 26.46-30.86m。粘土（Qal） ：该土层主要为黄褐色以及砖红色夹灰白色，土层条件为可塑到硬塑状之间，湿度为稍湿到湿之间，可看见褐色的铁锰渲染物，摇震基本无反应，略有轻微光泽，其切面较光滑，韧性及强度好，层厚为 2.105.70m，层底的标高为 24.36-25.79m。粉砂（Qal） ：黄褐色到灰褐色，稍密到松散，很湿到饱和，可看见细微白云母
13、片，主要成分大致为石英，下部含少量的砾石，级配一般，胶结性比较差，泥质含量约在 10%左右。层厚 1.2-1.8m，层底标高 23.06-24.39m。圆砾（Qal） ：该土层主要为黄褐色和灰白色，土质情况较饱和、呈亚圆状，分选性比较差，一般的粒径为 220mm，个别可达 60mm 左右，泥砂质充填，中密 密实，主要矿物成份为长石、石英、砂岩类，层厚 1.7-3.2m，层底标高 20.64-22.25 m。强风化泥质粉粉砂岩：该土层大致为红褐色的干、泥质粉砂结构，为中厚层状的构造，岩芯大多为短柱状或碎块状的，其岩芯的裂隙和节理极发育，在节理裂隙面上可以明显的看见黑色的铁锰质氧化薄膜，敲击时声音
14、哑，没有回弹，长沙市鸿铭大厦基坑开挖支护设计第 3 页 共 30 页其岩芯遇到水极易发生软化，在裸露条件下进一步风化，且特征很明显，基本上没有膨胀的特性，具有一定的崩解性能，RQD 的值大约是 40%左右，属于极软的岩层，其岩体的质量基本等级为 V 级，在顶部可以看见见有 0.100.50m 的硬塑和坚硬状的残积粘土。层厚 13.623.5m，层底标高-2.657.64m 。中风化泥质粉粉砂岩：该土层为棕红色，属于泥质粉砂质结构土层，介于中、厚层状之间，其岩芯大都是柱状和短柱状，该岩层可见节理裂隙的发育，在沿节理裂隙面见褐色铁锰氧化物，敲击稍有脆声，裸露后进一步风化特征明显，遇水易软化崩解，R
15、QD 值 75%左右，岩体较破碎，属极软岩，其岩体的基本质量等级是 V 级，最大揭露厚度经测为 21.15m。上述的及种地层的分布和岩性特征可见工程地质剖面图以及钻孔地质柱状图。长沙市鸿铭大厦基坑开挖支护设计第 4 页 共 30 页2.3 岩土物理力学性质本次勘察，在钻孔中共采取原状土样 12 件，扰动土样 6 件，以及 6 组强风化泥质粉砂岩样和 6 组中风化泥质粉砂岩样，进行 12 次标准贯入试验，动力触探为7.0m，现分层统计如下表 1、2。表 2-1 标贯试验统计表 1表 2-2 标贯试验统计表 2项目土层名称 试验类型 统计数标准锤击数 平均值 范围值 标准差 变异系数杂 填 土 N
16、63.5 8 6.2 6.6 2.910.0 1.7 0.26粘 土 N 6 11.6 13.0 1015 1.8 0.14粉 砂 N 6 6.7 8.0 5.010.0 1.7 0.21圆 砾 N63.5 6 12.8 13.7 9.119.0 2.7 0.20项目土层名称 指 标统计数 范围值 平均值变异系数 标准值 标准差天然含水量 w(%) 12 27.231.8 29.2 0.05 29.9 1.3天然密度(g/cm 3) 12 18.919.5 19.2 0.01 19.1 0.2孔隙比 e 12 0.7710.885 0.824 0.04 0.841 0.032塑性指数 IP 1
17、2 17.319.4 18.1 0.04 / 0.7液性指数 IL 12 0.050.39 0.20 0.47 0.24 0.09压缩模量 Es(Mpa) 12 6.511.1 9.45 0.13 8.76 1.24压缩系数 a1-2(Mpa-1)12 0.130.21 0.18 0.13 0.18 0.02内摩擦角 () 12 20.623.5 22.1 0.04 21.7 0.9粘土粘聚力 c（Kpa） 12 58.078.0 68.1 0.09 64.9 6.0强风化泥质粉砂岩天然抗压强度(Mpa) 6 1.22.74 2.28 0.25 1.81 0.56中风化泥质粉砂岩天然抗压强度(
18、Mpa) 6 2.286.36 4.43 0.35 3.16 1.53长沙市鸿铭大厦基坑开挖支护设计第 5 页 共 30 页2.4 地震效应依据建筑抗震设计规范（GB50011-2001），长沙的地震动峰值加速度约为 0.05g，其地震设计的分组为第一组，特征周期设计值为 0.35s。抗震设防基本烈度为度。依照现场的钻孔波速试验结果，对场地土的等效剪切波速取值为下表所示：表 2-3 等效剪切波速表钻孔编号 等效剪切波速 Vse（m/s ）ZK6 290ZK17 302依据上述表格的数据分析结果可以确定该场地的等效剪切波速平均值为Vse=296m/s。根据 建筑抗震设计规范（GB50011-20
19、01 ）中的相依规范可知，工程拟建设的场地类型为中硬场地土，场地类别为类建筑，属于可以采取建设的一般条件场地。由于该场地的抗震设防烈度为度，所以可以不采取液化地层的判断。2.5 地下水此工程在勘察期间内的每个钻孔都碰到了地下水，主要是存在于粉砂以及圆砾中的孔隙潜水，具有一定的承压性，主要原因是由于大气的降水并下渗补给到了浏阳、湘江河侧并向迳流补给，该场地的水量、水位的变化幅度会受到季节的影响，并对其很大。在勘探的期间内场地的地下水埋深大约在 1.02.8m 之间，其稳定的水位标高位于 28.75-30.96m 之间。根据本次的勘察结果在对ZK4、 ZK21 钻孔的水样水质进行分析并得出的结果，
20、得到的综合判断为此场地的环境类别为类。根据文献资料以及现场经验可以知道，地下水对于砼结构按环境类型分类以及水和土具有微弱的腐蚀性，按地层分可知渗透性水和土具有微腐蚀性，切对于钢筋结构中的钢筋具有微弱的腐蚀性能，且对钢结构具有较弱的腐蚀性能。长沙市鸿铭大厦基坑开挖支护设计第 6 页 共 30 页3.岩土工程分析与评价3.1 对场地的稳定性以及适宜性的评价根据本次勘察的结果，在场地内没有发现影响场地稳定性的断裂构造和其它不利于施工的地质作用，场地四周相对平坦，且场地较为稳定，可以较好的建设拟建的工程。3.2 地基土特性评述杂填土：该土层情况由稍密到松散之间，土壤成份变化比较大，并且强度相当弱，压缩
21、性能好，所以不适于选作建筑物的天然地基的持力层。粘土：该土层情况由可塑到硬塑状之间，土壤条件介于稍湿以及湿之间，该土壤的物理力学性能比较好，具有中等的压缩性能，该土层分布相对比较均匀，可是埋深比较大，所及仅可选用作为一般建筑物的基础的持力层。粉砂：该土层情况介于稍密和松散之间土壤分布由很湿到饱和，且具有相当的物理力学性能，可是在开挖时容易跟着水一起流动，所以最好不可选作为基础的持力层。圆砾：该土层情况为中密到密实之间，土壤基本处于饱和状态，并且土层的分布相对比较均匀，所以强度也相对较好，可是埋深相对比较大，所以不适宜用来选作天然的地基持力层。强、中风化泥质粉粉砂岩以及：该岩层即为构成该场地内稳
22、定的岩层，并具有相当高的承载力，在其下并无软弱夹层，所以可作为桩基础的持力层。3.3 基础方案以及持力层的选择根据本次的勘察结果和上述叙述中对于地基土壤的详细评述结果可知，拟建的建筑物基础可以采用人工挖孔桩进行加固处理，并选用第层的强风化泥质粉砂岩或者第层的中风化泥质粉砂岩来做为次工程的基础的持力层。3.4 基坑评价本项工程拟设计地下室为二层，地下室预期的埋深取 8.0m，底板标高取值约长沙市鸿铭大厦基坑开挖支护设计第 7 页 共 30 页27.00m，此项基坑工程的安全等级为二级，由于基坑周边 10 米范围内均为重要道路、已有建筑物及超市、基坑开挖采用放坡的可能性较小，并且在基坑开挖之后，对
23、坑壁的第层杂填土，第层粘土，第层粉砂，第层圆砾而言，由于其自稳的性能比差，并且第层的粉砂特别容易随水而产生流动，而第层圆砾地下水较丰富，因此必须对基坑进行止水，支护处理，止水帷幕可采用高喷（摆喷或旋喷）注浆方式，支护方案以排桩加锚杆的支护方式为宜，在止水帷幕及基坑支护完成后，为有利于施工，基坑开挖前应设置降水井，降水井宜布设在周边四个角点位置，降水井的深度最好超过基坑底板并且不能小于 1 米，对于有关的设计支护参数可见下表所示：表 3-1 支护参数表抗剪强度指标（固结快剪）参数地层 内摩擦角 (度)凝聚力C(KPa)土与锚固体之间极限摩阻力标准值qsik(KPa)渗透系数K(cm/sec)第层
24、杂填土 10.0 8.0 15 6.010-4第层粘土 21.7 64.9 60 3.010-5第层粉砂 26.0 / 40 3.010-3第层圆砾 35.0 / 130 5.010-2第层强风化泥质粉砂岩 40(似内摩擦角) / 150 2.010-53.5 抗浮评价此次工程的基坑开挖深度约为 8.0m，基坑的底板标高大致为 27.00 米，在勘察期间内的地下水水位标高根据测量值为 28.7530.96m。因此，应考虑地下水对地下室的浮力影响，当地下水浮力大于上部结合荷载时，应采取抗浮措施，抗浮措施以抗拔桩为宜。长沙市鸿铭大厦基坑开挖支护设计第 8 页 共 30 页3.6 基础设计参数表 3
25、-2 基础设计值表天然浅基础 人工挖孔桩项目参数岩土名称地基土承载力特征值fak(Kpa)天然密度(g/cm3)压缩模量Es(Eo)渗透系数K(cm/sec)内摩擦角()粘聚力C(Kpa)桩端土的承载力特征值qPa(KPa)桩周土的摩擦力特征值qsa(KPa)杂填 土 50 1.90 3.0 5.010-4 10.0 8 / 8粘土 200 1.91 9.5 3.010-521.7 64.9 / 30粉 砂 120 1.80 E0=10 3.010-320 1 / 20圆 砾 300 2.05 E0=35 5.010-235 0 / 65强风化泥质粉砂岩 400 2.40 E0=602.010
26、-5 / / 2200 80中风化泥质粉砂岩 1000 / / / / / 3500 120长沙市鸿铭大厦基坑开挖支护设计第 9 页 共 30 页4.深基坑支护方案对比与分析4.1 水泥土搅拌桩支护原理：所谓的水泥土深层搅拌桩是一种广泛运用于软土加固的方法，它的工作原理是利用石灰和水泥等多种材料来作为为固化剂，并通过机械对土壤的深层进行搅拌，用于将固化剂和软土进行强制的搅拌混合，并根据软土和固化剂之间所发生的一系列化学物理反应并加以人工诱导及利用，以达到将软土硬化并固结成具有一定整体性和水稳定性的桩体，并能够达到一定要求的强度范围。特点：对于深层搅拌桩法，其适用范围为各种形成原因的饱和状软粘土
27、，即包括了多种性质的土壤如淤泥、淤泥质土、粉质粘土和粘土等，水泥土搅拌桩的加固深度经过大量的施工工程证明可以达到数十米左右。深层搅拌桩在含有多水高岭石，高岭石与蒙脱石等的粘土性矿物的软土中加固效果较其它的土壤情况要好。在含有氯化物和伊里石等的粘性土或者酸碱度较低且有机质的含量较高的粘性土中的加固效果比其他的土壤加固效果更差。深层搅拌桩这种支护结构具有不透水的性能，并且可以不设支撑进行施工，所以使得基坑能够在相对开敞的条件下进行开挖，而且所需要使用的材料也只有水泥而已，所以在方便的同时也节约了许多不必要的工程资金。4.2 地下连续墙支护原理：地下连续墙支护的方法最早来源于欧洲，它的原理就是是利用
28、经过特意加工制作的的成槽机械在采用泥浆进行护壁的情况下来进行开挖，以形成一条一定槽段长度的槽沟，紧接着再将在地面上预先经过加工制作完成的钢筋笼置入槽段之内。并采用导管法施工并以此来进行水下的混凝土浇筑，在施工完成之后会形成一个个独立单元的墙段体系，在各墙段之间通过采用一定的的接头方式以进行连接个个槽段，完成支护便形成了一道连续的地下钢筋混凝土挡墙，即为地下连续墙支护。特点：采用地下连续墙支护时，墙体所提供的强度很大，而且墙体的整体性很好，对地基与结构的变形影响较小，而且适用与各种地质条件的施工，所以施工范围广，使用量大。对地下连续墙而言，它的防渗性能也较一般的支护结构好，长沙市鸿铭大厦基坑开挖
29、支护设计第 10 页 共 30 页更因为时代的进步带来施工的方法和工艺的改善同样使得地下连续墙在完成后几乎可以不透水，并且在地下连续墙的施工时所产生的振动很小，噪声很低，对周围环境和相邻的结构影响小，沉降可受控制，并且可以使用逆作法施工，给施工带来极大的方便。但对地下连续墙施工时产生的废泥浆的处理存在着一定的困难，而且如果在地下水急剧上升的情况下，槽壁会面临着坍塌的危险，给施工造成隐患，而且如果在地下连续墙施工期间使用临时挡土结构的话则会增加造价。4.3 锚杆支护原理：所谓的锚杆支护所采用的是一种一端锚固固定在地基的岩层或者土层中的受拉杆件，而另外一端则是与挡土桩墙或者工程结构物联结，故以此来
30、承受加载在结构物上的侧倾力，托力，拉拔力或者挡土墙上的水压力以及土压力，以使得锚杆能较好的利用地层的锚固力并以此来达到维持结构物稳定的原理。锚杆是一种相对简单、实用且方便的加固方法，适用于大多数的地质情况。对锚杆的作用原理有多种不同的观点，但较为广泛为人所接受的既是悬吊理论。所谓悬吊理论即认为锚杆的支护机理即为锚杆将较为软弱的岩层悬吊在较为稳定的岩层之上，其支护稳定性主要受到所悬吊岩层的厚度以及锚杆的长度以及密度等的影响，具有一定的理论依据。特点：锚杆施工较其他支护措施更加方便快捷，施工量小，有利于机械化的施工以及操作并且产生的振动和噪声也小而且经济实惠。可采用的锚杆有多种类型可供选择，包括金
31、属锚杆、水泥锚杆和树脂锚杆等，锚杆支护不但可以节约空间而且可采用预加拉力来控制结构的变形量，更主要的是可以适用于各种场地和地形情况。4.4 土钉墙支护原理：所谓的土钉墙支护即是指在基坑的开挖过程之中，依次将排列密集的细长的土钉杆件放置在要进行加固的土壤之中，紧接着在要进行支护的坡面上喷射钢筋网加固的混凝土面层并通过土体以及土钉与喷射混凝土面层之间的相互作用来形成复合土体以达到加固的作用。土钉墙支护的原理就是利用各土层介质之间的自承力来形成一个相对稳定的整体结构土钉墙的施工方法是通过多个程序来完成的，首先要进行在需要加固的土体上挖孔以放入土钉，其次再将土钉置入挖好的孔洞中，最后再在土钉与孔洞的空
32、隙间注入浆液以达到土钉于要支护土体间长沙市鸿铭大厦基坑开挖支护设计第 11 页 共 30 页的良好联结，以达到土钉能够支护软弱土层的作用。由于土钉墙支护的施工方法与矿山法中用于加固坑道的喷锚网加固岩体的方法类似，所以人们有习惯将土钉墙支护法称作喷锚网加固法。特点：土钉墙支护适用与地下水位以上或人工降水后的粘性土，粉土以及杂填土和非松散砂土及卵石土等地质情况，在跟需要加固的土体形成土钉复合体后能够明显的增强被加固体的稳定性能。土钉墙施工的方法是一边开挖一边支护，可以多组多批同时进行施工，而且施工方法简单方便，更主要的是经济实用性好能够节约大量资金。土钉支护的施工工艺简单，对施工设备的要求较低，而
33、且比一般的锚杆还要短小轻便，所以得到了广泛的使用。同时，土钉支护的施工对工地的要求也简单，在施工期内不需要单独使用场地，对不能放坡并且施工工地狭小的工程能够良好的适应，所以对其他的支护措施而言，更加的方便实用。在施工时，产生的噪音小，对周围的建筑以及周围的环境影响很小，是一种方便而且轻巧的支护方法，受到了世界各地施工单位的广泛使用。4.5 排桩支护原理：基坑的开挖过程中，如果遇到的工程场地不能放坡并且因为场地的局限性，而且根据该场地的自身条件情况判断不能采用搅拌桩围护时，如果此基坑的开挖深度范围在 6 米和 10 米之间变化不大的情况下，可以采取排桩支护的支护措施。对于排桩支护而言，它的施工方
34、法有多种，包括了人工灌注桩的方法，以及钻孔挖孔桩和预制钢筋混凝土板桩等多种施工手段。对排桩支护的类型进行分类的话，大致可分为三大类，包括了连续排桩支护类型，组合式排桩支护类型以及柱式排桩支护类型，所谓的柱式排桩支护就是指将钢筋混凝土桩按一定的间隔一次排列开来形成一个在地下连续的排桩支护系统，是使用较多的排桩支护方法。而连续排桩支护就相对柱式排桩支护更为多样化，可以依照场地的实际情况采用多种不同的排列方式以达到最佳的支护效果。所谓组合式排桩则是在排桩的基础上加上了其他的支护措施，以达到最稳定的效果，多使用于一些土层情况相对较差的基坑，如在排桩支护完成的情况下再在其侧面加一道搅拌桩支护，这样便比单
35、独的排桩支护或搅拌桩支护更加的稳定安全。若按基坑的开挖深度对排桩进行分类的话，又可以分为三大类，包括单支撑结构，多支撑结构以及无支撑结构。特点：排桩支护施工工艺成熟而且简单方便快捷，挡土性能好，但整体性一长沙市鸿铭大厦基坑开挖支护设计第 12 页 共 30 页般，不能起到挡水的功能。对排桩支护方法来说，它的支护能力较其他的支护措施而言安全性及稳定性好，并且它的施工质量可以受到人为的干预以达到更好的支护效果。在软土的地基情况下，多用排桩支护，在地基的支护过程中，因为排桩承担的是受压构件，能够很好的将钢筋混凝土的抗压性能发挥出来，因此可以在很大的程度上将钢筋混凝土构件的性能发挥到极限。但由于采用排
36、桩支护时需要采用内支撑来达到稳定的效果，所以在内撑达到一定强度的条件下需要等待一定的时间，而且在拆除内撑时需要占用一定的工期，所以采用排桩支护将会增加所需要的工期，无形中也就是增加了工程的造价。同时在内支撑存在的情况下，导致了施工场地的减小，为施工人员的施工增加了一定的难度。4.6 方案选定根据勘探报告的内容可以知道，所拟建的鸿铭大厦基坑建设场地地层情况分别分别为杂填土，粉细砂，粘土圆砾，强风化粉砂岩以及中风化粉砂岩，并且基坑深度为 8 米，地下水水位为 9 米，由 1-1 截和 7-7 截面的勘探报告以及地质剖面图的情况分析，可以知道在达到地基 8 米深度时的土层分别为杂填土，粘土，粉细砂，
37、基本上都属于软土地层，根据各种不同的支护方案的介绍可知，对软土的加固方案有多种选择，包括水泥土搅拌桩支护，土钉墙支护，排桩支护，锚杆支护等多种支护措施，由支护方案的分析可以知道，土钉墙支护的方法施工简单，方便，快捷，而且适用于各种地层情况，对软土的加固效果也较好，而且对周围建筑物以及附近居民的影响较小，因为该基坑场地附近有居民区，所以考虑采用土钉支护以减少对周围居民生活的影响，同时也可以节约很大一部分工程资金，故 1-1 截面和 7-7 截面段基坑支护采用土钉墙支护。同时根据 6-6 和 8-8 截面的勘探报告以及地质剖面图的分析可知，该段的地层情况于其他截面的地层情况很接近，同时由于粘土、粉
38、细沙等土层的自稳性能较差，为加强施工建设的安全考虑，拟采用一项偏安全的支护方案，包括地下连续墙支护以排桩支护等费用较高，安全性较好的支护方案，综合考虑场地因素以及施工方案的难易程度和施工要求等多方面的因素，决定采取勘探报告中的的建议，即对该段采用人工挖孔桩来进行排桩支护。长沙市鸿铭大厦基坑开挖支护设计第 13 页 共 30 页5.深基坑支护结构设计及计算长沙市鸿铭大厦基坑开挖支护设计第 14 页 共 30 页6.基坑排水设计根据所给勘探资料的内容，拟建的鸿铭大厦场地地下水主要是赋存在粉砂和圆砾中的孔隙潜水，该孔隙潜水具有一定的承压性，来源主要是由大气降水的下渗以及补给及湘江和浏阳河两侧向迳流补
39、给的地下水，该场地地下水水位以及水量的变化幅度主要受到季节性的影响，并且影响比较大。在对该施工场地的勘探期间的到的结果显示为，地下水埋深约为 1.0 到 2.8m 之间，场地的稳定水位标高介于 28.75-30.96m 之间。同时依据本次对该施工场地的勘察报告表明，在对ZK4、 ZK21 孔的水质水样分析结果可以知道，该场地的综合判断环境类别为类。该场地的地下水对钢筋混凝土结构具有微弱的腐蚀性，对地层渗透性水而言，对钢筋混凝土结构具有微弱的腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋距有微弱腐蚀性，对钢结构同样也具有弱腐蚀性，所以需要对支护结构进行防渗处理。在基坑开挖之后，基坑壁的第层杂填土以及第层粘土，
40、第层粉砂和第层圆砾的自我稳定性能比较差，此外第层粉砂容易随水一起流动，第层圆砾中地下水含量比较丰富，因此必须对基坑进行止水维护处理，止水帷幕可以采用高喷（摆喷或旋喷）注浆方式，同时在止水帷幕以及基坑支护完成之后，为了有利于基坑的施工，所以在基坑开挖前应该设置降水井，在降水井的周边设置四个角点位置，同时降水井的深度应该超过基坑底板的高度并且不能小于 1 米。6.1 基坑截水设计根据对该场地的岩土工程勘察资料，采用设计止水帷幕并使用悬挂式帷幕，帷幕的高度取 10.5m，并使用高压（旋喷）喷射注浆帷幕，帷幕的材料中中喷射水泥浆液的水灰比取 1.0，水泥掺量取土的天然质量的 30，水泥土固结体搭接宽度
41、取 300mm。在采用高压喷射方法进行注浆帷幕设计时，由于基坑支护采取了排桩支护，所以应该先进行排桩的支护施工再进行高压喷射注浆施工。在喷射注浆时，应由下往上均匀喷射，同时为了提高固结体的强度可以采用复喷工艺，即其中高压喷射注浆施工采用隔孔分序方式，对相邻之间孔进行喷射注浆的时间间隔不能小于 24 小时。在进行高压喷射注浆液的施工时，对孔位准确度的允许差值不能大于 50mm，同时对注浆孔垂直度的允许偏差规定不能超过 1的误差。在长沙市鸿铭大厦基坑开挖支护设计第 15 页 共 30 页止水帷幕的施工完成之后要对止水帷幕进行质量检测，检测主要有几点需要注意的内容，因为此次基坑支护采用了土钉墙支护，
42、所以在跟土钉墙面层相贴近的止水帷幕需要在施工之前即基坑的开挖之前对水泥土的固结程度进行测试并报告，同时测量固结体的尺寸以及搭接宽度以便于止水帷幕的施工。在对止水帷幕进行检测时，应选取一些点进行检测，点的选取要具有随机性，且能够具有代表性或者对一些施工明显缺陷的点进行检测，比如可见的漏水或者开裂等部位，以确保施工的安全性。在检测后如果还对止水帷幕的施工质量存在疑虑，可以采用钻芯法来检测帷幕固结点的各项性能。6.2 基坑降水设计根据勘察报告提供的资料可以知道，基坑所在的地层情况分布分别为杂填土，粘土和粉细沙以及圆砾等构成，依照相关的建筑基坑支护技术规程的要求，对基坑的降水方法采用喷射井点降水法，并
43、在基坑外侧的四个角落设置降水井，降水井采用喷射井点施工，井管材料选用金属管，在降水井的管壁上设置渗水孔，渗水孔按梅花样分布，渗水孔孔隙率取 18，对于渗水孔的直径取为 18mm，渗水段段长设计值取 9m，喷射器混合室直径取 18mm，并在管壁外侧设置过滤网。降水井直径取为 480mm，同时井孔比滤管底部要深 1.0m。对于井管以及孔壁之间的滤料采用粗砂进行封填，同时使用粘土将滤料的上方封闭，封闭的距离需要达到距离地面厚度 1.5m，以保证降水井的稳定性。对于喷射井点的施工流程必须符合几个要求，首先，可以采用高压水套管进行冲击的工艺或者采用泥浆或清水钻进的方法进行成孔施工，如果该场地是比较稳定的
44、场地像不易坍塌或者是不易沉降的地层可以使用长螺旋钻机来进行挖孔，同时，所挖的孔的深度要大于将水井设计深度的 1 米左右。当钻孔达到预定的深度后，要对钻孔内的泥浆进行冲洗以及稀释，同时，要对滤料进行严格的质量把关，最好选用粒径在 0.5mm 作用的纯净中砂或粗砂。在降水期间要对降水井中的抽水量和水位进行监测，以保证在正常范围之内。如果基坑壁出现了渗水漏水的现象，要引起注意，同时检查降水井中水泵的抽水效果，并依照情况采取相应的处理措施。在冬季来临时，要对降水井做好防冻措施，同时如果当基坑降水引起了一些不利的变化时，要及时采取措施比如往降水井中回灌水等方法，以保证基坑开挖的正常施工。6.3 基坑集水
45、明排设计长沙市鸿铭大厦基坑开挖支护设计第 16 页 共 30 页根据地质勘察报告中的基坑地层条件分写可知，需要对该基坑采取集水明排措施。主要的施工内容就是在基坑中央设置一个集水井，并在距坡底线 400mm处沿着环绕基坑底部的方向设置一条排水明沟，用水泵将集水井中的水抽入到排水沟中，同时排水沟连接市政管道。排水管道材料选用钢管，直径 40mm，并设置清淤孔，清淤孔之间间距 10m。排水明沟的作用主要是用来收集大气降雨带来的基坑内侧及外地表的水，以及外排到坑壁和坑底的地下水并将其排入市政管道，保证基坑的安全。此次基坑选用的排水明沟的尺寸选用 400mm*400mm，深度为800mm，同时集水井采用
46、钢筋笼结构，并且在笼外填充碎石料。长沙市鸿铭大厦基坑开挖支护设计第 17 页 共 30 页7.施工组织设计7.1 基坑施工的准备工作首先拆除场地上的所有障碍物，接着改造地下妨碍施工的管线，按照设计单位提供建筑平面图以及给定的坐标控制网和水准控制基桩，在将要进行施工的场地上开始测量，并同时在保证道路通畅，供水通畅以及供电通顺和场地平整的情况下进行施工的前期准备工作。按照施工总平面图的布置情况，来进行建造施工临时设施，为正式开工准备好生活，办公，生产和居住以及贮存等的临时用房，其中包括临时房屋，临时供水，临时供电以及临时供风等需求，确保施工的正常，安全进行。同时对于基坑的支护设计施工必须做到以下几
47、个方面，首先要有先进的技术并且设计的支护方案需要达到合理的效果，包括经济效应以及对工地现场的实际情况的适应性。其次要保证基坑场地侧面边坡的稳定性以及边坡周围设施，建筑物和道路等的安全和稳定。同时，基坑支护设计的内容需要考虑该场地的地质情况，水文情况以及其他多种可能影响到基坑稳定性的因素，也就是要因地制宜，不能照搬照套，要学会变通灵活，确保施工安全无后患。7.2 基坑施工的技术准备技术准备是施工准备的核心。具体有以下内容： (1) 在开挖基坑之前，在施工场地上应该先测算好基坑施工的测量点及网络，在测出个测量点的位置时，要加以标记并各个测量点上放出各轴线位置，同时测出该测量点的地面标高以方便后续工
48、作的进行。在开挖基坑之前标记出个测量点的位置以及标高等信息可以更好的控制挖土量以及挖土方数以便达到预定的标高，同时可以更好的确定出板，梁，柱等施工时的位置以及施工程序的更好进行。 (2) 在对该场地的基坑开挖施工之前，要召集所有的施工人员并对各个施工方向的所以施工人员进行施工交代，并对其中一些人进行技术培训，保证该场地全体施工人员能够良好的熟悉并掌握此项基坑开挖工程需要进行的各项施工技术以并且达到场地施工的要求，以确保不出现人员施工导致的施工误差，为基坑施长沙市鸿铭大厦基坑开挖支护设计第 18 页 共 30 页工的安全以及施工的规范性提供了良好的保障措施。 (3) 在基坑开挖前，要根据基坑施工
49、内容的工作量以及业主对施工工期的要求来准备好基坑基坑开挖是需要的设备，比如挖掘机以及运土工程车辆等设备。同时，要按照施工的工作量来安排施工人员，确保不会出现人员过多或过少的情况，这样也就保证了工程施工中不会出现人力物力的浪费现象，确保了场地基坑开挖能够正常良好的运行，在另一方面也将工程造价降到了最经济的层面。(4) 在该场地基坑开挖期间，要对井点降水有严格的控制条件，这样才能保证施工的正常安全进行，首先，对井点降水的控制时间要保证在 20 天以上才能进行下道工序的施工，其次，该基坑对地下水位的要求必须降到当次开挖深度之下0.51.0m。7.3 施工物资的准备此次基坑施工中对施工物资的准备主要包括劳动力的准备，物资的准备以及在不同季节施工时应对不同季节的准备工作和应急准备工作。在雨季施工时，首先要做好避雷装置和防漏电措施，并保证基坑两侧的集水坑能适应雨季降雨增多带来的影响，做到雨停基坑内无积水。在夏季要注意高温天气对混凝土的影响，要加强养护，保证质量，并注意施工人员的安全。7.4 施工总平面布置施工总平面布置包括施工用临时运输路线的
