某科研樓的深基坑圍護方案

一、工程概況

1．建筑工程概況

擬建的某科研綜合大樓項目用地面積3203.24m²，總建筑面積44676.7m²，其中，地上建筑面積41141.03m²，地下建筑面積3535.67m²。工程包括：1幢18層主樓，框架～剪力墻結構，采用樁基礎，地基基礎設計等級為乙級。4層裙房，框架結構，采用樁基礎，地基基礎設計等級為丙級。下設地下一層車庫，框架結構，采用樁基礎。

2．基坑工程概況

基坑挖深為3.95米～8.80米（電梯井處），分別采用土釘墻圍護和鉆孔灌注樁排樁圍護。排樁部位采用雙軸攪拌樁止水，土釘墻部分采用輕型井點降水，坑內采用輕型井點進行疏干降水?；由峡诰€周長約326米。

 二、工程地質與水文地質條件

1．工程地質條件

本工程基坑開挖涉及的地基土層有①層素填土、②層粉質粘土、③層粘質粉土、④-1層粘土、④-2粉質粘土和⑥-1粘土?；油馏w主要為軟可塑粘性土及粉土，其中③層土為粉土，開挖后會產生流砂，同時③層土較軟弱，設計時對土層參數進行了一定的折減并根據經驗對圍護結構進行了加強。

2．水文地質條件

本工程場地區域屬亞熱帶季風氣候區，氣候溫和濕潤，四季分明，雨水充足。多年平均氣溫15.9℃，極端最高氣溫38.53℃，最低氣溫-10.8℃。年平均降水量1157.2mm，最大降水量1683.2mm，最大日降水量167.6mm；累計平均相對濕度82%。本工程場地周圍的河床比降小，河水流動緩慢。河流水位主要受降水影響，降雨時，由于地表淺層透水性差，滲入量小，大部分降水以地表逕流方式沿河道排出，降水集中時，水位上漲。根據水文資料記錄，多年平均水位為0.87m，歷史最高洪水位2.80m（1999年，黃海高程），最低水位-0.28m （1934年，黃海高程），一年中最低水位出現在1月份，平均0.68m，最高水位在9月份，平均1.12m。本工程場地地下水類型有賦存于淺部沖湖積粘土、海積灰色粘質粉土中的潛水和賦存于中下部的砂質粉土⑦、⑨層中的承壓水。淺部潛水水量貧乏，接受大氣降水補給，逕流遲緩，主要以蒸發方式排泄。中部及中下部砂質粉土中的承壓水埋深12.0m左右，其富水性貧乏，主要以徑流方式排泄。潛水受大氣降水及地表水影響顯著?？辈炱陂g測得地下穩定水位埋深為0.00m～0.70m，穩定水位平均水面標高為2.03m。地下水年變化幅度約為1.0m～1.5m，基礎設計時地下水位埋深可按年均常水位埋深0.5m考慮，抗浮水位按本地區歷史最高洪水位標高2.80m考慮。

三、基坑周邊環境條件

場地北側為1～2層的廠房，樁基礎；場地東側為5～6層的綜合樓，樁基礎；場地西側和南側場地空曠，基坑開挖條件良好。

四、基坑圍護設計方案

1．設計原則

根據基坑土質情況、挖深及周邊環境條件，并結合類似工程經驗，決定采用土釘墻和鉆孔灌注樁排樁圍護方式。

北側和東側靠近已有建筑物，其中主樓處基坑挖深較深且坑中坑多，因此采用雙排樁圍護，其它部位根據距離遠近采用單排鉆孔樁圍護或土釘墻圍護，土釘墻采用輕型井點降水，排樁均采用攪拌樁作為止水帷幕。1區局部挖深達8.8米，采用雙排樁進行圍護，計算時按8.80米考慮，實際施工時，樁前可小范圍留土至-2.150米（黃海標高）以增加安全儲備。2區范圍坑中坑較多且深度較大，適當作了加強，采用雙排樁圍護。

西側和南側空間較大，且周圍沒有需要保護的建筑物，故采用土釘墻圍護即可。各區段詳細做法見各剖面圖，計算結果及地面荷載見計算書。

2．設計軟件

設計軟件采用北京理正設計研究院研制的“理正深基坑7.0版”。

3．設計依據

（1）業主提供的總圖及結構設計圖紙

（2）《巖土工程勘察報告》

（3）《建筑基坑圍護技術規程》（JGJ120-2012）

（4）《建筑基坑工程監測技術規范》（GB 50497-2009）

（5）《建筑地基基礎設計規范》（GB 50007-2011）

（6）《巖土工程勘察規范》（GB 50021-2001）（2009年版）

（7）《基坑土釘圍護技術規程》（CECS96：97）

（8）《建筑邊坡工程技術規范》（GB 50330-2002）

（9）《建筑樁基技術規范》（JGJ 94-2008）

（10）《浙江省建筑基坑工程技術規程》（DB33/T1008-2000）

（11）《混凝土結構設計規范》（GB 50010-2010）

（12）《建筑地基基礎工程施工質量驗收規范》（GB 50202-2002）

（13）現場踏勘資料

（14）其它相關規范及規程

五、計算理論與計算結果

1．基坑設計等級

本工程基坑深度較大，周圍環境復雜，故設計時安全等級根據實際情況分別取為一級、二級和三級。1區為一級，2、4、5區為二級，3區為三級。

2．荷載取值

除1區外其它區荷載取值均為30KPa（考慮施工道路鋪填塘渣及路面混凝土、施工荷載及周邊建筑物綜合取值），1區范圍禁止堆載和行走車輛，計算時考慮20 KPa，所有荷載均滿布均布作用于地面。除1區外，其它區坡頂范圍2米外可堆放少量的建筑材料及行走小型車輛，重型車輛（拉鋼筋車、泵車等）應離開坡頂2米以外。

3．主要計算參數

六、基坑降水與排水

本工程坑底沒有承壓水，不會產生突涌現象。但側壁③層土為粘質粉土，開挖后會產生流砂，水量較大，應采用輕型井點進行降水。排樁部分采用雙抽攪拌樁止水，土釘墻部分采用布置在平臺的輕型井點降水，應在挖土前10天開始降水。由于坑底下仍然是粉土，需要在開挖前進行疏干，疏干采用輕型井點，應在正式挖土前10天進行疏干降水，疏干用的井點應在地面開挖2米后施工，以保證降水深度。降水單位在實施時應根據現場實際情況、總包單位的施工布署和進度及時進行調整，以滿足降水要求。具體套數應以現場實際發生的為準。

基坑內外明水由總包單位在坡頂四周采用排水溝和集水井排除。排水溝底面應比挖土面低0.3m,集水井底面應比溝底面低0.6m以上。集水井宜設置在基坑四角或每隔30設置，內置潛水泵抽水，排水點應遠離基坑至少20米，所有水如排入市政管道，必須設置沉淀池。由于本工程場地緊張，故基坑內不設排水溝，但墊層應澆筑至面層混凝土處，防止基底土被水浸泡。

當基坑側壁出現分層滲水時，可按不同高程設置導水管等構成明排系統，導水管可采用塑料管、毛竹或鋼管，長度為500mm，縱橫向間距不大于2米；可根據坡面的濕潤情況，直接在坡面上開洞泄水。當基坑側壁滲水量較大或不能分層明排時，宜采用導水降水方法?；用髋派袘匾暛h境排水，當地表水對基坑側壁產生沖刷時，宜在基坑外采取截水、封堵、導流等措施。

當地下室側壁澆筑完混凝土后，此時若基坑積水，將會產生巨大的浮力，總包單位應根據雨量大小，在坑內用水泵抽水，防止地下室上浮。

七、基坑工程監測與檢測

1．基坑監測等級

本工程基坑監測等級為一、二和三級，不同分區采用不同的報警值。

2．監測內容

根據《建筑基坑工程監測技術規范》（GB 50497-2009），本工程僅需測坡頂的水平位移和豎向位移（兩點合一）、深部土層水平位移（測斜）、地下水位和建筑物沉降。

3．監測點布設

基坑邊坡頂部的水平和豎向位移監測點應沿基坑周邊布置，監測點水平間距不宜大于20m，每邊監測點數目不宜少于3個。水平和豎向位移監測點宜為共同點，土釘墻部分監測點設置在基坑坡頂上，排樁部分監測點應設置在冠梁上。

土體深層水平位移宜布置在基坑中部及有代表性的部位，監測點水平間距宜為

20～50米，CX01～CX05測斜管孔深為12米，CX06～CX11測斜管孔深為8米。

地下水位監測孔主要布置于北側和東側，其它側各布置一個即可。

建筑物沉降觀測點布置于北側和東側的建筑物外墻上，北側的建筑物上布置4個點，東側的建筑物上布置3個點。

監測點布置詳見《基坑監測點平面布置圖》。

4.監測頻率

從土方開挖至底板澆筑完后7天內，監測頻率1次/1天。

底板澆筑7天后至14天，1次/2天。

底板澆筑14天后至28天，1次/3天。

底板澆筑28天后，1次/5天。

遇有險情、暴雨及接近報警值時，應適當加密監測頻率。

5．監測報警值

（1）2區和4區

若監測點的累計水平位移達到35mm、其水平位移速率達到6mm/d或連續三天變形速率達到4mm/d，累計豎向位移達到25mm其豎向位移速率達到4mm/d，或連續三天變形速率達到3.0mm/d，應立即報警并采取加強措施。

深層水平位移累計達到35mm或變形速率達到6mm/d應報警。

（2）1區

若監測點的累計水平位移達到25mm、其水平位移速率達到3mm/d或連續三天變形速率達到2mm/d，累計豎向位移達到15mm其豎向位移速率達到3mm/d，或連續三天變形速率達到2.0mm/d，應立即報警并采取加強措施。

深層水平位移累計達到45mm或變形速率達到3mm/d應報警。

（3）3區、5區

若監測點的累計水平位移達到40mm、其水平位移速率達到10mm/d或連續三天變形速率達到7mm/d，累計豎向位移達到40mm其豎向位移速率達到8mm/d，或連續三天變形速率達到5.0mm/d，應立即報警并采取加強措施。

深層水平位移累計達到40mm或變形速率達到10mm/d應報警。

地下水位累計下降1000mm或下降速率達到500mm/d應報警。

建筑物沉降累計達到20mm或2mm/d時應報警。

6．其它應報警的條件

應輔以現場巡查，當發現有如下幾種情況時，應報警：

①坡面出現連貫性裂縫；②坡腳出現塌方且有水滲出；③坡頂出現裂縫并且不斷發展時；

7．基坑檢測

應對土釘的抗拔承載力進行檢測，土釘檢測數量不宜少于土釘總數的1%，且同一土層中的土釘檢測數量不應少于3根；對安全等級為二級、三級的土釘墻，抗拔承載力檢測值分別不應小于土釘軸向拉力標準值的1.3倍、1.2倍；檢測土釘應采用隨機抽樣的方法選??；檢測試驗應在注漿固結體強度達到10MPa或達到設計強度的70%后進行，應按基坑規程附錄D的試驗方法進行；當檢測的土釘不合格時，應擴大檢測數量。

應進行土釘墻面層噴射混凝土的現場試塊強度試驗，每500 m²噴射混凝土面積的試驗數量不應少于一組，每組試塊不應少于3個。

應對土釘墻的噴射混凝土面層厚度進行檢測，每500m²噴射混凝土面積的檢測數量不應少于一組，每組的檢測點不應少于3個；全部檢測點的面層厚度平均值不應小于厚度設計值，最小厚度不應小于厚度設計值的80%。

應采用低應變動測法檢測圍護樁樁身完整性，檢測樁數不宜少于總樁數的20%，且不得少于5根。

當根據低應變動測法判定的樁身完整性為Ⅲ類或Ⅳ類時，應采用鉆芯法進行驗證，并應擴大低應變動測法檢測的數量。

鋼筋和混凝土檢測項目按相關規范執行。

基坑工程監測和檢測應由有資質的單位承擔，由其編制相應的監測和檢測方案。

八、土方開挖要求

土釘墻圍護源于“新奧法”，施工中有兩個關鍵點：一是分層分段開挖；二是快速施工,在深厚軟土中施工土釘墻尤應如此。土釘墻事故主要發生于施工過程中，引起事故最大的因素是挖土不當，其次是不按設計方案施工和坡頂嚴重超載。

土方開挖單位應與圍護施工單位密切配合，嚴格按基坑設計要求進行開挖，嚴禁超挖亂挖，每天挖土前，要與圍護單位溝通，根據天氣情況和施工能力，在滿足設計要求的情況下，合理安排好挖土與圍護施工的流水作業。土方開挖應分段分層施工，每段開挖長度不得超過20米，嚴格按工況圖挖土，即每層開挖深度為土釘位置下0.3米。嚴禁一次開挖土方深度超過設計規定，絕對禁止一次開挖到底。挖土過程中，如有異?，F象或達到報警值，應暫停挖土并及時通知有關單位，找到原因或采取加強措施后再繼續挖土。

土方開挖完成后應立即砌磚胎模并在24小時內進行墊層施工，防止水浸和暴露時間過長，應及時進行地下結構施工。

九、基坑搶險應急措施

1．坡頂（樁后）出現裂縫時應及時用稀水泥漿灌縫，防止地面水滲入土體內部。

2．出現險情可根據實際情況采用坡腳壓木樁、坡腳堆土或坡頂卸土的方法，在施工過程中采用坡腳壓木樁、坡腳堆土，土釘墻施工好后處于使用過程中宜采用坡頂卸土。

十、其它注意事項

1．基坑周邊荷載不得超過設計荷載限制條件。

2．當放坡比、土質條件及挖深變化時，應及時通知設計單位進行必要的設計變更。

3．基坑正式施工前，應對周邊管線情況進行實地踏勘，防止土釘墻鋼管施工對其造成損害。

4.由于基坑設計是一項風險工程，涉及各方面因素，施工中遇到問題應及時與設計溝通，使“動態設計、信息法施工的理念”貫穿于基坑施工的始終。

5．根據類似工程的經驗，此類土質、放坡比及挖深基坑塌方事故主要發生在土釘墻施工過程中并且是沒有分層開挖造成的，如果分層開挖，基坑的穩定是有保證的，如果不分層，一挖到底，將會發生嚴重的塌方事故，在此特別提請加以注意。

6. 塔吊基礎位置確定后，應由總包單位設計塔吊基礎并提交專項安全方案，本圍護設計不能作為塔吊基礎用，圍護工程可以針對塔吊基礎作必要的加強或變更。

7. 為減小變形，必須嚴格按工況要求進行挖土、及時施工土釘，如果一次挖到底，將造成工程樁變形過大、折斷等危害。

8. 由于本工程基坑施工具有一定的難度和風險，正式施工前圍護單位和土方

開挖單位應編制詳細、有針對性的專項施工方案，經相關各方認可后方可實施。

9．基坑的施工和質量驗收應按國家和浙江省的相關規范執行。

10．本基坑的有效使用期限為1年（從土釘墻施工完畢起算）。

11．凡是基坑頂部上口線與現場圍墻距離小于2米的，有條件的宜將磚砌圍墻改為輕質彩鋼板圍擋。

12、其它未盡事宜，按國家和浙江省相關規范、規程和標準執行。

 

雙排樁頂部構造

1區雙排樁

2區雙排樁

 

3區土釘墻

4區單排樁

基坑全貌2

基坑全貌1