南国中心一期逆作法基坑支护工程施工图设计说明

'武汉南国置业股份有限公司南国中心一期逆作法基坑支护工程施工图设计说明中船第九设计研究院工程有限公司（设计证书号：A131001325综合甲级）2011年09月01日-15- 武汉南国置业股份有限公司南国中心一期逆作法基坑支护工程施工图设计说明项目主任工程师：顾开云审定：汪贵平审核：顾开云专业负责人：王勇校对：袁坚设计：王勇、金国龙、朱艳中船第九设计研究院工程有限公司（设计证书号：A131001325综合甲级）2011年09月01日-15- 一、工程概况本项目（南国中心一期）为高层高端住宅及商业城市综合体，项目地块位于武汉市汉口江汉区解放大道与精武路交叉口处，东临规划道路，南临解放大道，西临精武路，北临居民小区。本项目总用地面积12146m2，总建筑面积约为104973m2，檐口高度控制在120m以内。地下室4层，地下一层层高为6.0m，地下二层层高为5.4m、地下三层层高为3.8m、地下四层层高为3.9m，地下单层建筑面积约为10286m2，地下室平面东西长约131m、南北宽约81m；裙房为商业用途，层数为6层，第一层层高为6.0m，第二、三层层高为5.4m，第四、五层层高为5.2m，第六层层高约为8.5m，裙房总高度约为35.7m，一层建筑平面东西长约112.4m、南北宽约49m；塔楼为两栋，单栋塔楼总层数为31层，层高为3m，塔楼区域7层设置避难层，该层层高4.8m。基坑平面大致呈规则矩形，基坑围护结构周长410.5m（地墙内边线；基坑面积约10240m2；采用逆作法施工。地下室逆作施工结束时，主楼区域向上顺作至第七层结构楼板，裙房区域不顺作。基坑开挖深度：裙房区为19.70~20.20m；主楼区为21.70m。二、工程地质和水文条件见地质勘察报告。三、设计依据3.1《南国中心一期岩土工程勘察报告书》（中南勘察设计院（湖北）有限责任公司）详勘2011.053.2《南国中心一期项目抽水试验报告》（武汉金石建筑工程技术有限公司2010.11）。3.3总地形图、管线图、红线图以及环境调查资料。3.4根据本项目性质，所采用的有关设计规范。3.5南国中心一期工程施工图图纸（武汉和创建筑工程设计事务所有限公司2011.08）；-15- 四、设计技术规范4.1设计遵循的规范本工程设计遵循以下设计规范和标准：(1)《基坑工程技术规程》(湖北省标准DB42/159-2004)(2)《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）(3)《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）(4)《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）(5)《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）(6)《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）(7)《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）(8)《地下工程防水技术规范》（GB50108-2008）(9)《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）(10)《建筑与市政降水工程技术规范》（JGJ/T111-98）(11)《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）(12)《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）(13)《钢结构设计规范》（GB50017-2003）(14)《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）(15)《钢筋机械连接通用技术规程》（JGJ107-2003）(16)《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）(17)《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ81-2002）(18)《钢筋焊接及验收规程》（JGJ018-2003）(19)《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）以及相关的规范和规程等五、围护结构设计基坑面积约10240m2，裙房区开挖深度为19.70~20.20m，塔楼区开挖深度为21.70m，基坑工程总体上考虑按照“逆作地下主体结构楼板，部分-15- 顺作塔楼、地下主体结构柱、墙及车道等”的施工方法。基坑围护结构主要有下列四部分内容组成：(1)围护墙(2)立柱桩(3)支撑体系(4)基坑内土体加固5.1地下连续墙⑴基坑东、西、南侧周边围护采用1000mm厚“两墙合一”地下连续墙，兼作地下室外墙，墙顶标高-2.65m，墙底标高-52.85~-56.35m，墙深50.20~53.70m（其中底部约12.0~18.5m采用素混凝土）。基坑北侧（老居民楼）围护采用1200mm厚“两墙合一”地下连续墙，兼作地下室外墙，墙顶标高-2.65m，墙底标高-52.35~-56.35mm，墙深49.70~53.70m（其中底部约17.0m采用素混凝土）。⑵地下墙各单元槽段间接缝的连接型式，采用圆形锁口管接头，内侧设附壁柱；地墙内外侧采用3Ф850@600三轴搅拌桩进行槽壁加固（外侧套打，内侧搭接250mm）。⑶地下墙混凝土设计抗渗强度等级为P10。此外，需采取如下防水措施：a：地墙与底板连接：采用在地墙侧设置遇水膨胀止水腻子条，接驳器外侧涂水泥砂浆结晶材料。b：地下连续墙槽段接缝处内侧附壁柱范围涂涮混凝土专门防水涂料。c：加强地墙槽段接缝处的止水效果，内侧设置附壁柱。d：使用期地墙内侧设置分离式内衬墙（400mm空腔+200mm厚后固定轻质墙板），改善内立面和防潮作用。e：支撑部位及墙体的裂缝、孔洞等缺陷应采用防水砂浆及时修补。⑷对于穿过顶圈梁以及地下连续墙的各种给水管、雨水管、电讯、污水、高压电缆等管线，与主体结构设计方协商后，在地墙顶部混凝土圈梁内预埋穿孔的方式进行埋设，地下连续墙内部不设置管线预留孔。⑸地下连续墙与楼板连接处设置环梁，与梁及底板连接采用接驳器，在地下连续墙内预埋接驳器及插筋的数量施工时应同时参照主体结构图纸。⑹地下墙轴线放样应以建筑图纸为准。-15- 5.2立柱及立柱桩5.2.1钢管立柱逆作法区域立柱一般采用“单桩单柱”，为钻孔灌注桩加钢管柱结构，立柱桩尽量利用工程桩。工程桩桩径f1000mm，桩长约33~37m，桩尖进入⑧-2层泥岩中风化，单桩竖向承载力特征值约7000KN。为满足主体结构使用期以及施工期的需要，主楼钢管柱标准断面为f610x20mm（材料Q345B），柱内灌注C60高强混凝土（柱下钻孔桩强度等级C60），钢管柱埋入钻孔桩内3.0m。主体结构柱向上顺作施工时，将钢管立柱全部浇筑于其内部。另外，裙房区域钢管柱断面为f508x10mm（材料Q345B），构造措施同标准立柱。5.2.2临时格构立柱逆作法区域临时立柱为钻孔灌注桩加钢格构柱，临时钢格构断面为500×500mm，型钢采用4∠200×20角钢（材料Q345B），缀板4×460×300×12@800，格构插入钻孔桩内不得小于3.0m，钢格构柱断面应与工程桩相匹配。5.3支撑体系5.3.1楼板支撑利用永久性结构的楼板梁作水平支撑是逆作法的特点。本工程主体结构地下室楼板采用钢筋混凝土梁板结构，楼板由钢筋混凝土柱子支撑。本基坑向下开挖时，利用地下室各层楼板作为基坑的水平支撑结构。5.3.2临时支撑在各层的车道、楼梯等楼板开有大孔位置处，需设置临时支撑和加强圈梁，使其与结构梁板共同形成平面支撑体系。临时支撑标高与楼层相同，支撑采用钢筋混凝土结构型式。本工程地下四层层高3.90m，东、西塔楼位置处由于邻近坑边且底板较厚，在上层楼板（B3板）施工后，至坑底面的开挖高度达到7.15m，故仍需随程支撑开挖。在裙房底板垫层范围（-20.60m标高处）增加第五道临时支撑，底板施工时将其浇筑于内部。支撑采用钢筋混凝土结构型式，支撑断面为1400×400mm，间距约9.30m，与裙房周边加厚配筋垫层同步施工。5.4基坑内土体加固为-15- 保证主楼区域临时支撑结构的稳定性，主楼区域厚、薄底板高差位置采用压密注浆进行地基加固，加固宽度2.0m，高度3.35m。坑内局部深坑（集水井、电梯井）超挖深度约0.5~1.0m，可沿坑周边适当放坡。六、围护墙体施工技术要求6.1三轴水泥土搅拌桩（槽壁加固）(1)本工程槽壁加固采用3Ф850@600三轴水泥土搅拌桩，三轴水泥土搅拌桩采用Ø850三轴搅拌桩设备进行施工，采用二喷二搅的施工工艺，在桩体范围内必须做到水泥搅拌均匀。地墙外侧槽壁加固采用套接一孔法施工，内侧采用搭接250mm施工。(2)三轴水泥土搅拌桩采用P.O42.5级普通硅酸盐水泥，槽壁加固水泥掺量基坑外侧为20%，基坑内侧为15%。(3)地墙两侧的三轴水泥土搅拌桩槽壁加固水灰比建议1.5（并结合现场情况确定），墙体抗渗系数10-6～10-7cm/sec，桩体28天无侧限抗压强度不小于0.8MPa；施工单位施工三轴水泥土搅拌桩时应严格按照“均匀慢速、低水灰比、低扰动”的要求施工。(4)搅拌桩施工范围内场地应平整，桩机所处场地应有足够承载力，以保证桩架的垂直度。三轴搅拌桩施工时应保持桩机底盘的水平和立柱导向架的垂直，成桩前应使桩机正确就位，确保桩体垂直偏差不得大于1/300。(5)施工前必须对施工区域地下障碍物进行探测，如有障碍物，必须对其进行清理及回填素土(不得含有块石和生活垃圾)，分层夯实后方可进行三轴水泥土搅拌桩施工。(6)三轴水泥土搅拌桩槽壁加固正式施工之前，施工单位应进行现场试成桩试验，以检验三轴搅拌桩施工工艺的可行性以及成桩质量，确定实际采用的水泥掺量、水泥浆液水灰比、成桩工艺、钻机下沉与提升速度等施工参数和施工步骤，同时应采用试块或钻孔取芯的检测手段检验成桩的质量及强度。试成桩的数量均不少于2根，并根据试成桩过程中出现的问题及时调整施工参数，试成桩数据应及时提交业主，设计监理及相关单位。(7)桩体施工必须保持连续性，桩与桩的搭接时间不得大于24小时。如因特殊原因造成搭接时间超过24-15- 小时，则需补强并在图纸及现场标明位置，以便统一考虑加强方案，超过24小时须在接头旁加桩补强。(8)三轴水泥土搅拌桩按照全国行业标准《型钢水泥土搅拌墙技术规程》（JGJ/T199-2010）的要求进行施工。(9)槽壁加固及坑内施工时应注意对周边环境的保护，尤其是对基坑北侧民宅的保护，槽壁加固施工时应加强对周边环境的监测，调整施工参数（搅拌机头型式，搅拌下沉、提升速度，喷浆压力等）。(10)基坑周边围护体施工顺序：首先施工槽壁加固，再施工地下连续墙，其后施工坑内地基加固。(11)三轴水泥土搅拌桩的桩身强度应采用试块试验并结合28天龄期后钻孔取芯来综合判定。钻取桩芯宜采用Ø110钻头，连续钻取全桩长范围内的桩芯，取芯孔数根据规范要求确定。6.2地下墙技术要求6.2.1地下墙槽段开挖⑴地下连续墙施工前应掌握施工区域的地质资料、查明暗浜等不良地质现象，对于影响地下连续墙成槽的地下障碍物必须清除，并回填做加固处理，对加固处理后的土体需做试验，要求加固处理后的效果不低于原状土的标准，以确保地墙成槽的质量。⑵槽段挖成后，在钢筋笼入槽前，必须对槽底泥浆和沉淀物进行置换和清淤，沉淀淤积物厚度不大于100mm。⑶地下墙槽壁施工精度应符合以下要求：①槽壁长度（沿轴线方向）误差（指邻近二锁口管中心距）≤±20mm；②槽壁深度欠深误差≤-50mm；③槽壁倾斜度≤1/400；④开挖后地下墙应平整，在原状土层内墙面局部凹凸值不宜大于50mm；地下连续墙各部位允许偏差值允许偏差项目单一或复合结构墙体平面位置±30mm平整度±30mm垂直度0.25％-15- 预留孔洞±30mm预埋件±30mm预埋连接钢筋±30mm变形缝±20mm⑷本工程地下连续墙槽段间接缝采用圆形锁口管，地下连续墙各墙幅之间竖向接头应符合设计要求，墙接头应沉入槽底300～500mm，灌注混凝土时不得位移或发生混凝土绕管现象。墙接头应紧贴槽段垂直缓慢沉放，不得碰撞槽壁和强行入槽。后续槽段开挖后，应对前槽段竖向接头进行清刷，清除附着土渣、泥浆等物。⑸施工单位应结合本工程具体地质情况、地下连续墙深度以及试成槽试验结果选择合适的成槽设备，确保成槽深度和成墙质量满足设计要求。施工单位应制定详尽可行的施工方案，并对施工工艺作出详细说明，施工机械成槽的适用性和施工方案必须得到各方认可。施工单位必须确保成槽机械成槽施工的可靠性，减小成槽施工对周边环境的影响。应根据现场情况安排不同机械的进场数量和作业流程，保证地下连续墙的成槽质量。⑹施工单位应在施工前对超深地下连续墙施工中可能遇到的技术问题充分预估，提出妥善的解决方案，并在试成槽过程中进行验证。待所有技术问题解决后方可正式开展地下连续墙施工。施工单位应对超深地下连续墙施工接头采取可靠措施确保接头施工质量和锁口管接头的顺利拔出。⑺本工程基坑周边环境较复杂，环境保护要求高，施工单位应在地下连续墙施工方案中针对环境保护提出专门的技术措施，减少地墙施工对周边环境的影响。6.2.2钢筋笼制作与安放⑴本工程钢筋应有材质合格证书。⑵钢筋笼应整体制作，预拼装，纵向受力钢筋需接长时，宜采用闪光对焊，在同一断面上接头应少于50%，接头错开距离30d,且不小于500mm，钢筋直径较大时需用接驳器连接。如钢筋笼必须分段时，应采用焊接或机械连接，接头位置应选在受力较小处。⑶钢筋笼在任何情况下都不得发生散笼、变形，纵横向钢筋交点需电焊，周边为100%，其余不得小于50%，点焊咬肉应小于0.5mm，-15- 点焊用焊丝直径应满足规范要求，应避免点焊时咬损主筋断面。起吊后如发生散架，不得入槽，应重新焊接。⑷在起吊过程中，钢筋笼不应产生不可恢复的变形，为此，施工单位应根据实际需要设置不少于四道龙骨钢筋及架力钢筋（剪力筋）以增强刚度，钢筋纵横向加强桁架应与主筋网片焊接，形成整体。⑸地下连续墙主筋净保护层厚度基坑内侧为50mm，基坑外侧为70mm，为确保保护层厚度，在钢筋笼外侧应焊定位钢筋垫块，每一槽段横向2～3排，竖向间距4～5米，垫块尺寸规格由施工单位确定。⑹清槽换浆合格后，钢筋笼须经验收合格后方可吊装入槽。钢筋笼安装好到浇筑砼时的总停置时间不宜超过6小时，否则需要重新清孔。⑺钢筋笼的制作偏差应符合以下规定：①主筋间距<±10mm②构造筋间距<±20mm③前后两层钢筋笼间距<±10mm④钢筋笼长度<±50mm⑤钢筋笼保护层<±10mm⑥预埋铁件偏位<±25mm⑦钢筋笼水平长度<±30mm⑻本地下墙施工图中的钢筋笼架立桁架和其他因施工需要的附加钢筋仅供招标参考，不作为正式施工依据。施工方根据起吊方式、起吊设备等自行确定，应预先进行钢筋笼试起吊作业以确定钢筋笼架立桁架的尺寸以及数量，确保钢筋笼在吊装和沉放过程中的整体性和安全性。6.2.3地下墙混凝土浇筑⑴地下连续墙混凝土设计强度为C35，混凝土中最大的氯离子含量为0.06％，宜使用非碱活性骨料时，混凝土中最大的碱含量为3.0kg/m3，混凝土设计抗渗等级为P10，混凝土施工的配合比应通过试验确定。配合比和采用的材料应符合下列规定：①地下墙混凝土在泥浆中浇筑必须具有良好的易和性，配合比应事先经过试验确定，水灰比不大于0.50，P.O42.5级水泥用量不宜小于400kg/m3，不得掺亲水剂。-15- ②细骨料应尽量选用中砂，其要求应符合现行行业标准《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》的规定。③粗骨料应选用碎石，其粒径不宜大于40mm，泵送时最大粒径应为输送管径的1/4；吸水率不应大于1.5%，其它要求应符合现行行业标准《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》的规定。⑵混凝土采用导管法浇筑，导管按需要长度拼安，接缝必须水密。安放导管时应使每根导管承担的浇筑面积基本相等，导管距槽段端部不宜大于1.5m。⑶在泥浆中浇筑混凝土应遵守以下规定：①为保证混凝土的质量，储斗内混凝土的初存量必须满足首次灌注时导管底部能埋入混凝土1.2~1.5m。②开始灌注时，导管底部到槽底距离应能顺利排出隔水塞（一般保持300~500mm），排塞后，不得将导管插回孔底。③混凝土浇筑速度不宜大于每小时上升3～4m。随着混凝土面的上升，要适当提升和拆卸导管，导管底端埋入管外混凝土面以下的深度一般应保持在2.0~4.0m，并不得小于1.0m，严禁把导管底部提出混凝土面。④提升导管时要避免碰动钢筋笼及预埋铁件，并应采取有效措施，防止钢筋笼上浮。⑤混凝土的灌注应连续进行，当采用商品混凝土时应严密组织连续运输、连续浇筑，不得中断。⑥应注意控制最后一次混凝土的灌注量，使其超出设计标高不小于500mm，凿去浮浆后的墙顶标高及砼强度应符合设计要求。⑦本基坑地下室外墙采用“两墙合一”的地下连续墙结构，相邻槽段之间的连接缝处已浇筑的砼表面，在钢筋笼入槽前，必须用专门刷壁器工具进行清刷干净，不得存有泥浆和沉渣，防止因泥皮过厚而使墙体接缝发生渗漏水。⑧泥浆中浇筑混凝土时，施工单位应采取防绕流的措施，防止混凝土挤入邻近槽段内。⑷每一槽壁自成槽完成至浇筑完混凝土的累计时间不宜太长，应满足相关规范要求，遇有特殊状况而延长时间应征得设计、监理同意。⑸-15- 墙的垂直度允许偏差应控制在1/400以内，接头垂直度允许偏差应控制在1/500以内，槽段间轴线偏差应控制在±10mm内。(6)地下连续墙与地下室结构构件的连接，必须配合有关主体结构施工图；连接处地墙表面必须经过凿毛、清洗和接浆处理。6.2.4导墙⑴地下连续墙导墙的设置由施工单位根据现场情况自行确定，导墙底须落于老土且底标高至少低于地墙顶200mm，导墙因槽段施工需要而延伸的部分及其他有关措施由施工单位自行确定并经各方确认后方可实施。6.2.5检测地下连续墙施工时应在相应的位置留设钢筋应力计、测斜孔等测试元件，并配合监测单位采取必要的措施保护各种测试元件，确保其成活率，具体监测方案、埋设方法及保护措施详见监测单位提供的监测方案。地下连续墙内需设置超声波检测管，检测比例不少于地下连续墙槽段总量的10%，检测地墙内设超声波管3个。6.3立柱⑴立柱插入钻孔灌注桩内不小于3.0m，立柱在底板范围内应设置止水片。⑵立柱中心与钢筋笼中心应在同一轴线上。⑶立柱顶标高由施工方根据调整垂直度要求自行确定。⑷立柱垂直度偏差不大于1/400，平面定位精度±5mm。⑸施工中设置钢立柱时，施工单位应采取必要的技术措施保证钢立柱（格构柱）各边与对应支撑主轴线严格垂直或平行。其技术措施及施工方案须经设计、业主及监理单位认可，监理单位应根据该方案予以严格监控。⑹由于基底存在落深区，施工单位应结合相关结构施工图，复核钢立柱顶、底标高，确保钢立柱底插入钻孔灌注桩内不小于3m。6.4地基加固（压密注浆）⑴地基加固采用压密注浆，加固范围及标高详见平面图。⑵浆液采用P.O42.5级普通硅酸盐水泥。水泥掺量15%，水泥浆液的水灰比0.50，桩体28天无侧限抗压强度达到1.2MPa。⑶压力控制：水泥浆液流压力宜大于0.5MPa，或由施工单位根据经验确定。⑷钻孔的位置与设计位置偏差不得大于50mm，注浆孔横、纵向间距约-15- 600mm，梅花型布置。⑸在注浆过程中出现压力骤然下降、上升或冒浆等异常情况时，应查明产生的原因并及时采取措施。当注浆完毕，应迅速拔出注浆管。七、施工安全监测7.1监测目的深基坑开挖过程中对围护结构进行信息化施工监测，有利于随程掌握围护结构及周围土体的动态变化，发现异常情况及时处理解决，实现信息化施工管理，消除在施工过程中可能出现的隐患，确保基坑工程的安全和质量，对基坑周围的环境进行有效的保护。本工程位于武汉市中心城区，周边环境复杂，按一级基坑的变形控制要求进行设计和施工监测。7.2监测内容⑴地下连续墙顶面位移及沉降，地下墙测斜及钢筋应力监测，坑外土体深层位移监测。⑵地面沉降监测。⑶主体结构楼板应力及临时支撑轴力监测。⑷钢立柱隆起及沉降。⑸坑内外地下水水位监测。⑹坑外土压力监测。⑺基坑底土体的隆起。⑻基坑周围地下管线的垂直和水平位移监测。⑼基坑周围建筑物的垂直和水平位移监测。7.3监测点布设各监测项目的测点布设位置及数量应根据围护结构设计图纸、基坑开挖顺序、被保护的监测对象位置和特征确定，并满足规范要求。为全面掌握基坑及周围土体动态变形情况，应在每个开挖区段设置监测点，同时也应注重测点的断面布置，控制性地提供有关变形的范围、最大值及发展或收敛方向，为围护结构体系和基坑环境安全提供全面、及时、准确的信息。-15- 注：管线监测需根据管材、接头数量和管的使用功能根据有关部门要求确定，建筑物和设备监测需和相关管理单位取得协商一致。7.4监测频率在各项施工前，即测得各监测项目的初始值。自基坑内开挖开始，底板浇筑达到设计强度之前的阶段平均每天1次，特殊情况如监测数据有异常或突变、变化速率偏大及变化速率极小时，适当加密或减少监测频率；底板浇筑达到设计强度之后的2周内每天一次，以后平均每周2次，平均每周1～2次，监测3～4周后，如监测数据变化不大，可再减少至每月1～2次；监测报表当天上报，如测得数值有异常或特殊情况，一经发现即口头及书面通知业主、设计、监理等。7.5监测精度要求监测精度应满足《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009规定的要求。7.6报警值和监测报告7.6.1报警值根据基坑变形的设计和监测控制值，结合工程周边环境条件和设计工况要求，提出以下报警控制值：监测报警控制值序号监测项目报警值1墙顶位移速率2mm/d，累计20mm2墙体变形速率2mm/d，累计40mm3地面沉降速率2mm/d，累计30mm4坑外水位1000mm5管线沉降20mm6周边建筑物20mm7.6.2监测方案与监测报告⑴监测单位编制的监测方案须经业主、设计、监理单位确认后方可实施。⑵测得的数据应及时书面上报业主、监理、设计院以及相关管理部门；当监测值达到报警值或监测值的变化速率突然增加或连续保持高速率时，应及时口头报警，并及时提供书面数据和分析意见；⑶根据施工安排，在基坑土方开挖后每周需-15- 提供施工监测小结报告，开始降承压水前应提供前一阶段监测小结；⑷基坑工程完工后及时提供施工监测总结报告。八、其他特别说明1、本设计说明同施工图纸具有同样效应。2、地下连续墙内预埋的与楼板、梁、底板相关的钢筋以主体结构图纸为准。-15-'