智慧之眼基坑工程施工方案.docx
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智慧之眼基坑工程施工方案
南通智慧之眼项目主体工程
基坑工程专项施工方案
江苏南通六建建设集团有限公司
二〇一三年十二月二十日
1.基坑工程概况
1.1工程总体概况
星湖•智慧之眼项目位于能达商务区核心区南北中轴线景观河道两侧，北临市民广场，南承润华国际大厦、财富大厦，区位优势明显，紧邻南通经济技术开发区总部大楼，北侧为复兴路，西侧为达九路，地块交通便利，有效地形成了能达商务区一主两辅三足平衡的视觉通道。
基地用地面积为17912平方米，其南北宽为121.5米，东西长为153.55米，总建筑面积为69427平方米，其中地上建筑面积52859平方米，地下的建筑面积为16568平方米。
地下1层，地上16层，建筑高度为75.1米（装饰构架标高91.6米）。
1.2基坑情况
本项目±0.000标高相当于国家85高程+4.000M，室内外高差0.600m。
场地平整，自然标高在+2.600m～+3.200m之间。
本工程地下一层，地下车库开挖深度为3.550m～4.150m，地下室开挖深度4.000m～4.650m，西侧局部消防水池部位基坑开挖深度为5.50～6.10m。
根据建质[2009]87号《危险性较大的分项工程安全管理办法》，属一般基坑工程。
本方案以基坑支护、基坑降水、土方开挖为主。
在本方案的指导下施工，以确保本工程正常、安全的进行。
本方案是指导智慧之眼建设工程基坑施工实施过程中各项组织、技术措施、生产的文件。
1.3基坑周边条件
拟建场地地貌类型属长江下游冲积平原区新三角洲平原，成陆时间较晚，主要覆盖第四纪松散沉积物。
场区现为能达商务区闲置地.南侧距地下室外墙3米外有10～15m宽的河流，南侧基坑内距外墙3.3处有东西走向雨水管道；西侧距地下室外墙外7米处南北向消防管道、雨水管；北侧外墙外4～8m范围内东西向自来水管、雨水管、电信管、10KV的高压电缆（北侧中部距北外墙外3.5米处有煤气接头、2KV的变电箱柜）；东侧为自然地坪，地势平坦。
1.4工程地质条件
根据南通市建筑设计研究院公司提供的《智慧之眼项目岩土工程勘察报告》（报告编号：
B12050），基坑开挖及支护参数一览表如下：
基坑开挖及支护参数一览表
地层代号
地层名称
容重平均值
γ（kN/m3）
渗透系数
直剪固快标准值
水平Kh（cm/s）
垂直Kv（cm/s）
粘聚力
Ccq（kPa）
内摩擦角
φcq（度）
1
素填土
18
10
15
2
粉质粘土夹粉土
17.69
5.65E-05
7.13E-05
22
9.6
3
粉土夹粉砂
18.47
5.59E-04
4.22E-04
9.6
25.3
4
粉土夹粉质粘土
18.12
2.86E-04
1.57E-04
10.8
21.7
5
粉砂夹粉土
18.73
7.94E-04
7.40E-04
5.9
30.6
本基坑设计所涉及的范围内的土层，地基土分层描述如下：
层号
地层
名称
颜色
状态
特征描述
分布
状况
层厚（m）
最小～最大
1
素填土
杂
松散
浅层含建筑垃圾，局部含少量植物根茎，下部夹粉土、粉质粘土，暗沟处底部夹黑色淤泥质土。
不均
0.60～4.80m
2
粉质粘土夹粉土
黄褐～青灰
稍密
湿～很湿，含少量铁质浸染斑点，干强度中等，韧性中等，摇振反应中等，光泽反应稍有光泽，具明显层理。
全场分布
0.70～1.30m
3
粉土夹粉砂
青灰
中密
很湿，干强度低，韧性低，摇振反应迅速，无光泽反应。
全场分布
3.70～5.40
4
粉土夹粉质粘土
灰
稍密
很湿，干强度中等，韧性中等，摇振反应中等，无光泽反应。
全场分布
0.5～1.20m
5
粉砂夹粉土
青灰
中密
含云母片和贝壳碎屑为主。
全场分布
11.1～13.5m
1.5水文及水文地质条件
1.5.1地下水类型
根据地下水的赋存及埋藏条件，地下水类型主要为孔隙潜水及Ⅰ承压水。
孔隙潜水主要赋存于2～6层粉土、粉砂中；Ⅰ承压水主要赋存60m以下的砂土层中。
对本工程有影响的是孔隙潜水。
1.5.2地下水的补给、迳流、排泄条件
潜水补给来源主要是大气降水及邻近地段地表河水侧向补给。
潜水排泄方式主要为自然蒸发，迳流缓慢。
1.5.3土层渗透性评价
《勘察报告》表明，本工程地层22m深度范围内以浅以粉土、粉砂为主。
粉土、粉砂富水性及透水性较好。
根据浅部所取土样渗透试验成果浅部实际各土层渗透性评价见下表。
地基土渗透性评价一览表
层号
名称
水平渗透系数
KH（cm/s）
垂直渗透系数
kV（cm/s）
渗透性
评价
1
素填土
2
粉质粘土夹粉土
5.65E-05
7.13E-05
弱透水
3
粉土夹粉砂
5.59E-04
4.22E-04
透水
4
粉土夹粉质粘土
2.86E-04
1.57E-04
透水
5
粉砂夹粉土
7.94E-04
7.40E-04
透水
备
注
1、上表渗透试验参考《工程地质手册》（第三版）有关内容进行评价：
k=1.16×10-6～1.16×10-5为微透水；
k=1.16×10-5～1.16×10-3为弱透水；
k=1.16×10-3～1.16×10-2为透水；
2、带括号者为推荐值。
1.5.4地下水水位
《勘察报告》勘察期间，测得钻孔内初见水位标高约为85国家高程1.8m，稳定潜水位高程为85国家高程1.6m。
常年水位变幅1.00～2.50m左右，根据区域常年地下水位观测成果，常年最高水位高程为1985国家高程2.5m。
2.编制依据
2.1业主提供的文件
1、工程设计图纸；
2、《南通智慧之眼项目岩土工程勘察报告》（报告编号：
B12050）。
2.2相关规范
1.该工程的《岩土工程勘察报告》及部分设计图纸
2.《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）中国建筑工业出版社出版、
3.《建筑地基与基础设计规范》（GB50007-2011）
4.《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）
5.《建筑施工计算手册》江正荣编著中国建筑工业出版社、
6.《实用土木工程手册》第三版杨文渊编著人民教同出版社、
7.《地基与基础》第三版中国建筑工业出版社、
8.《土力学》等相关文献进行编制
9.《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99
10.《建筑与市政降水工程技术规范》JGJ/T111-98
11.《建筑施工计算手册》江正荣编著
12.《基坑降水手册》姚天强编著
13.《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46-2005
14.《建筑施工安全检查标准》JGJ59-2011
15.危险性较大的分部分项工程安全管理办法[建质[2009]87号文]
2.3本公司文件
1、本工程施工组织设计
2、公司其他内部项目管理文件、管理制度等。
3.施工部署
3.1施工顺序
放线→降低地下水位→自西向东挖土（南侧河道填河清淤回填土）→挂网喷浆支护随挖土同时进行→清挖余土、局部基坑加深→验槽。
3.2施工部署
3.2.1基坑支护
根据业主提供的“地勘报告”及管线分布图：
本工程周边距离已建建筑物较远，周边道路为新建道路。
本工程北侧道路距离地下室外墙4.5m处有煤气管道，煤气井底标高为85高程1.9m；距离地下室外墙4.9m处有电信管线，井底标高为85高程1.9m；距离地下室外墙7.0m处有给水管道，井底标高为85高程1.9m；距离地下室外墙7.6m处有电缆敷设，电缆井底标高为85高程1.9m。
北侧基坑开挖深度在3.5m-4m之间，采用1:
0.75放坡系数进行放坡，挖土期间由专人进行旁站，指挥挖机操作，避免误伤各管线井。
坡面采用强度C20细石混凝土，厚度50mm挂网喷浆护坡，因复兴路北侧有河道，故为加强北侧放坡安全，增加两道锚杆（详见附图1-1断面图）。
基坑东侧，地势平旦，地下无管线，开挖深度在4m-4.6m之间，采用1:
0.75放坡系数进行放坡，坡面采用强度C20细石混凝土，厚度50mm挂网喷浆护坡（详见附图4-4断面图）。
基坑西侧距离地下室外墙5.6m处有雨水管道，井底标高为85高程0.9m；由于开挖深度在5.500m～6.100m，固采用放坡坡面采用土钉锚固维护（详见附图2-2断面图）。
基坑南侧紧临河道，地下室外墙距离河道仅5米，为方便地下室基础施工及现场临时道路需要，在达九路河道桥东侧进行截流（详见附图，截流坝示意图），由西向东，由北向南依次对河道进行清淤，分层回填土夯实，为了防止暗涌及地下水压对河道内回填土和基坑边坡的破坏，在河南侧预埋3根Dn600UPVC加筋管（八级）作为河水贯通管。
埋深2.0米，每根管每隔30米砌筑1000*1000阴井。
基坑边采用C20细砼散水1200mm
宽，基坑边安全防护栏杆高1200mm。
支护施工随机械挖土人工修坡同时进行，挖土施工结束最终完善。
3.2.2降水
本工程场地根据地勘报告，地下水位为为85高程1.3m，孔隙潜水水位较高且呈季节性变化，本工程设1层地下室，与基坑开挖有影响的是浅部土层中的孔隙潜水，地下水和周围的地表水对本工程施工具有一定影响，场地砂性土发育、地下水位高、水量丰富、地层透水性强，基坑开挖时易产生流砂、管涌，影响基坑稳定。
因基坑开挖主要涉及上部潜水（地表水），基坑内有一定涌水量，地下水选择深井降水方案，地表水利用集水坑采用水泵排出。
经设计计算，坑内采用36口降水井井深15m/17m、基坑南侧设置3口观测井。
根据本工程工期紧的特点，采用三台钻机每天成型6口井，总需施工工期为4个晴工作日。
3.2.3挖土
本工程基坑土方作业内绝对标高在2.6m-3.2m，地势平坦（如图3.2.3-1）。
3.2.3-1场地绝对标高示意图
基坑南侧为现有河道与能七路彼岸，河道中心距离地下室外墙9m（如下图3.2.3-2），为满足基坑施工需要，必须对河道东西端进行封堵，河道清淤换土，铺设施工、消防临时通道。
为防止暗涌，在河道南侧敷设3根Dn600UPVC加筋管（八级）作为河水贯通管。
埋深2.0米，每根管每隔30米砌筑1000*1000阴井。
3.2.3-2河床断面图
基坑北侧临复兴路，西侧临达九路，路边管线较多，挖土过程中需根据建设单位提供的管线图（如图3.2.3-2），及时做好管线的检测和保护措施，避免发生事故。
图3.2.3-2基坑周边管线图
挖土顺序：
南侧对河道进行清淤换土处理→从西北侧开始挖土（土方用于南侧河道换土）→依次从西往东挖土→清挖余土。
4.主要施工工艺
4.1基坑南侧河道截流清淤回填土
4.1.1施工部署
1、施工组织：
本次土方回填选择了有经验、长期从事土方分项施工的队伍，并配置专人检查督促。
2、施工顺序：
本次土方回填由西向东进行。
3、施工方法：
将河道内淤泥清理后，采用机械与人工相结合的方法进行回填压实。
4.1.2土料要求
土料采用基坑开挖土方，土质符合设计要求，保证填方的强度和稳定性，土料为符合压实要求的粘性土，淤泥和淤泥质土不能作为填料。
4.1.3施工步骤
截流坝→清理淤泥→回填→夯实
1、截流坝：
先将河道西侧桥端和东侧200m处利用土方简单打坝河道截流围堰抽水，然后在打坝内侧清理淤泥直至好土，用蛇皮袋灌好土依次呈梯形叠加，叠加过程中注意袋与袋之间的密封，围堰成功后，对河道进行清淤换土并夯实（如图4.1.3-1）。
2、清理暗沟、河道：
填土前先安排人员将暗沟、河道内杂物清理干净，排除沟内积水，保证沟内无杂物、无积水，需将淤泥清除干净，并采取措施防止地表滞水流入填方区，浸泡地基，造成基土下陷（如图4.1.3-1）。
图4.1.3-1河道打坝清淤填土示意图
3、推土机填土:
推土机填土应由下而上分层铺填，第一层厚度为60cm（考虑基层土不能拢动），以上每层虚铺厚度不宜大于30cm。
大坡度堆填土，不得居高临下、不分层次一次堆填。
推土机运土回填，可采用分堆集中，一次运送方法，分段距离约为10～15m，以减少运土漏失量。
土方推至填方部位时，应提起一次铲刀，成堆卸土，并向前行驶0.5～1.0m，利用推土机后退时将土刮平。
用推土机来回行驶进行碾压，履带应重叠宽度的一半。
填土程序宜采用纵向铺填顺序，从挖土区段至填土区段，以40～60m距离为宜。
4、填土压实：
⑴密实要求：
填方的密实度要求和质量指标通常用压实系数λc表示，压实系数不应小于0.94。
⑵含水量控制：
土料含水量应适宜。
当含水量过大应采取翻松、晾干、风干、换土回填、掺入干土或其他吸水性材料如石灰等。
⑶铺土厚度和压实遍数：
铺土厚度和压实遍数视土质而定。
根据现场土样及回填情况，分层回填厚度控制在300mm压实遍数4遍。
4、填土压实方法：
⑴填土尽量采用同类土填筑，并控制土的含水率在最优含水量范围内。
⑵填土应预留一定的下沉高度，以备在行车、堆重或干湿交替等自然因素作用下土体逐渐沉落密度，预留30cm。
原河道南侧，路面下方埋设3根Dn600UPVC加筋管（八级）作为河水贯通管。
埋深2.0米。
每根管每隔30米砌筑1000*1000阴井（如图4.1.3-2）。
图4.1.3-1换土前的平面
4.1.3-2换土后的断面
4.2土钉墙支护
基坑西侧局部挖土深度为6.100m，紧挨达九路，为保证边坡的稳定性，在边坡竖向间距1.50m处设置第一道土钉（∠20°6m深），在3.50m处设置第二道土钉（∠20°7m深）如图4.2-1
图4.2-1基坑西侧土钉墙示意图
基坑北侧紧靠复兴路，复兴路北侧为景观河，为避免受暗河影响，在北侧坡上增加一道土钉墙如图4.2.1-2
图4.2-2基坑北侧土钉墙示意图
4.2.1西侧土钉墙设计
4.2.1.1参数信息
1、基本参数
侧壁安全级别
二级
基坑开挖深度h（m）
6.1
土体的滑动摩擦系数
1.3
条分块数
10
土钉墙计算宽度B'（m）
5
基坑外侧水位到坑顶的距离（m）
6.6
基坑内侧水位到坑顶的距离（m）
6.6
2、荷载参数
序号
类型
面荷载q（kPa）
荷载宽度b（m）
基坑边线距离a（m）
1
局布荷载
3
5
5
3、土层参数
序号
土名称
土厚度（m）
坑壁土的重度γ（kN/m3）
坑壁土的内摩擦角φ（°）
粘聚力C（kPa）
极限摩擦阻力（kPa）
饱和重度（kN/m3）
1
素填土
1.9
18
15
10
120
20
2
粉质粘土夹粉土
1.2
17.69
9.6
22
20
19
3
粉土夹粉砂
4
18.47
25.3
9.6
189
22
4、土钉墙布置数据
放坡参数：
序号
放坡高度L（m）
放坡宽度W（m）
平台宽度B（m）
1
6.1
4.5
1
土钉参数：
序号
孔径d（mm）
长度l（m）
入射角α（°）
竖向间距Sz（m）
土钉杆体材料
杆体截面积As（mm2）
抗拉强度标准值fyk（N/mm2）
抗拉强度设计值fy（N/mm2）
1
120
6
20
1.5
钢筋
314
400
360
2
120
7
20
2
钢筋
314
400
360
5、计算系数
结构重要性系数γ0
1
综合分项系数γF
1.25
土钉抗拔安全系数Kt
1.6
圆弧滑动稳定安全系数Ks
1.3
抗滑移安全系数Ksl
1.2
抗倾覆安全系数Kov
1.3
经验系数ηb
0.6
4.2.1.2土钉承载力计算
Ka1=tan2（45°-φ1/2）=tan2（45-15/2）=0.589；
Ka2=tan2（45°-φ2/2）=tan2（45-9.6/2）=0.714；
Ka3=tan2（45°-φ3/2）=tan2（45-25.3/2）=0.401；
Ka4=tan2（45°-φ4/2）=tan2（45-25.3/2）=0.401；
第1层土：
0-1.9m（+0）
H1'=[∑γ0h0]/γi=[0]/18=0m]/18=0m
Pak1上=γ1H1'Ka1-2c1Ka10.5=18×0×0.589-2×10×0.5890.5=-15.349kN/m2
Pak1下=γ1（h1+H1'）Ka1-2c1Ka10.5=18×（1.9+0）×0.589-2×10×0.5890.5=4.795kN/m2
第2层土：
1.9-3.1m（+0）
H2'=[∑γ1h1]/γi=[34.2]/17.69=1.933m]/17.69=1.933m
Pak2上=γ2H2'Ka2-2c2Ka20.5=17.69×1.933×0.714-2×22×0.7140.5=-12.764kN/m2
Pak2下=γ2（h2+H2'）Ka2-2c2Ka20.5=17.69×（1.2+1.933）×0.714-2×22×0.7140.5=2.393kN/m2
第3层土：
3.1-6m（+0）
H3'=[∑γ2h2]/γi=[55.428]/18.47=3.001m]/18.47=3.001m
Pak3上=γ3H3'Ka3-2c3Ka30.5=18.47×3.001×0.401-2×9.6×0.4010.5=10.069kN/m2
Pak3下=γ3（h3+H3'）Ka3-2c3Ka30.5=18.47×（2.9+3.001）×0.401-2×9.6×0.4010.5=31.547kN/m2
第4层土：
6-6.1m（+0）
H4'=[∑γ3h3]/γi=[108.991]/18.47=5.901m]/18.47=5.901m
Pak4上=[γ4H4'-γw（∑h3-ha）]Ka4-2c4Ka40.5+γw（∑h3-ha）=[18.47×5.901-10×（6-6.6）]×0.401-2×9.6×0.4010.5+10×（6-6.6）=27.953kN/m2
Pak4下=[γ4（H4'+h4）-γw（∑h3-ha）]Ka4-2c4Ka40.5+γw（∑h3-ha）=[18.47×（5.901+0.0999999999999996）-10×（6.1-6.6）]×0.401-2×9.6×0.4010.5+10×（6.1-6.6）=29.293kN/m2
1）水平荷载
临界深度：
Z0=Pak1下h1/（Pak1上+Pak1下）=4.795×1.9/（15.349+4.795）=0.452m；
第1层土
Eak1=0.5Pak1下Z0ba=0.5×4.795×0.452×3=3.251kN；
aa1=Z0/3+∑h2=0.452/3+4.2=4.351m；
第2层土
Eak2=h2（Pa2上+Pa2下）ba/2=1.2×（-12.764+2.393）×3/2=-18.668kN；
aa2=h2（2Pa2上+Pa2下）/（3Pa2上+3Pa2下）+∑h3=1.2×（2×-12.764+2.393）/（3×-12.764+3×2.393）+3=3.892m；
第3层土
Eak3=h3（Pa3上+Pa3下）ba/2=2.9×（10.069+31.547）×3/2=181.03kN；
aa3=h3（2Pa3上+Pa3下）/（3Pa3上+3Pa3下）+∑h4=2.9×（2×10.069+31.547）/（3×10.069+3×31.547）+0.0999999999999996=1.301m；
第4层土
Eak4=h4（Pa4上+Pa4下）ba/2=0.0999999999999996×（27.953+29.293）×3/2=8.587kN；
aa4=h4（2Pa4上+Pa4下）/（3Pa4上+3Pa4下）=0.0999999999999996×（2×27.953+29.293）/（3×27.953+3×29.293）=0.05m；
土压力合力：
Eak=ΣEaki=3.251+-18.668+181.03+8.587=174.2kN；
合力作用点：
aa=Σ（aaiEaki）/Eak=（4.351×3.251+3.892×-18.668+1.301×181.03+0.05×8.587）/174.2=1.019m；
1、单根土钉的轴向拉力标准值Nk,j：
Nk,j=ζηjPak,jSxjSzj/cosαj
其中ζ--荷载折减系数
ηj--第j层土钉轴向拉力调整系数
Pak,j--第j层土钉处的主动土压力强度标准值
Sxj、Szj--土钉之间的水平与垂直距离
αj--土钉与水平面的夹角
4.2.1.3土钉墙整体稳定性的计算
圆弧滑动法示意图
公式中：
cj、φj──第j土条滑弧面处土的粘聚力（kPa）、内摩擦角（°）；
bj──第j土条的宽度（m）；
θj──第j土条滑弧面中点处的法线与垂直面的夹角（°）；
lj──第j土条的滑弧段长度（m），取lj＝bj/cosθj；
qj──作用在第j土条上的附加分布荷载标准值（kPa）；
ΔGj──第j土条的自重（kN），按天然重度计算；
uj──第j土条在滑弧面上的孔隙水压力（kPa），采用落底式截水帷幕时，对地下水位以下的砂土、碎石土、粉土，在基坑外侧，可取uj＝γwhwaj，在基坑内侧，可取uj＝γwhwpj；滑弧面在地下水位以上或对地下水位以下的粘性土，取uj＝0；
γw──地下水重度（kN/m3）；
hwaj──基坑外侧第j土条滑弧面中点的压力水头（m）；
hwpj──基坑内侧第j土条滑弧面中点的压力水头（m）；
Rˊk,k──第k根土钉在圆弧滑动面以外的锚固段的极限抗拔承载力标准值与杆体受拉承载力标准值的较小值；
αk──表示第k层土钉的倾角；
θk──圆弧面在第k层土钉处的法线与垂直面的夹角；
ψv──计算系数，取ψv=0.5sin（αk+θk）tanφ,φ表示的是第k层土钉与滑弧交点处土的内摩擦角。
把各参数代入上面的公式，进行计算
可得到如下结果：
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计算步数安全系数滑裂角（度）圆心X（m）圆心Y（m）半径R（m）
第1步1.97136.4150.0002.3062.306
示意图如下：
计算步数安全系数滑裂角（度）圆心X（m）圆心Y（m）半径R（m）
第2步1.98436.3300.0085.3765.376
示意图如下：
计算步数安全系数滑裂角（度）圆心X（m）圆心Y（m）半径R（m）
第3步1.57435.7460.1099.3159.316
示意图如下：
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