基坑支护土钉墙设计施工方案.docx
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基坑支护土钉墙设计施工方案
第二标段基坑支护工程
设计与施工方案
编制人：
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审批人：
2013年7月21日
土钉墙支护方案
目录
第一章 概述………………………………………………1
第二章土钉支护设计计算……………………………………3
第三章 土钉支护设计方案……………………………………9
第四章 土钉墙支护施工方案…………………………………10
第五章冬季施工措施…………………………………………18
第六章基坑及环境监测………………………………………19
第七章土方支护工程应急预案………………………………21
附图：
1.基坑土钉支护剖面图1张
2.基坑支护平面布置图1张
3.土钉墙节点详图1张
第一章概述
一、工程概况
科研中心项目消防水池工程。
基坑开挖深度从自然地表下约6.00m。
拟建场地位于中央路西侧，占地面积约350平方米，地上1层，设有地下室一层。
二、工程地质、水文地质情况
1、地形、地貌及周边情况
本工程拟建场地地位于中央路西侧，原东校区内，该场地地貌单元属河谷平原的丘陵地带，地基土的成因类型为第四纪冲洪积形成的粘性土和白垩纪沉积不同程度的风化页岩、砂岩、砂质泥岩层。
第四纪地层覆盖厚度大于80m，沉积地层为粘性土、砂土为主。
场地施工范围内周围无污水管、给水管等地下管线。
施工范围内无线塔及电杆，基坑开挖边线距原有建筑物距离均超过10m。
2、工程地质特征
本次勘探的最大深度（25.00m）范围内，土层主要为人工堆积层和第四纪冲洪积层。
地层主要以填土、粉质粘土、第四纪Q4形成的堆残积粘性土层、及白垩纪形成的风化沉积岩层。
据《岩土工程勘察报告》，其主要地层由上至下详细描述如下：
①杂填土：
杂色，以残土为主，含碎砖头、碎石、煤灰渣等建筑垃圾组成，层底埋深在0.5-1.0米，厚度为0.5-1.0米。
②粉质粘土：
黄色，可塑，土质较均匀，稍有光泽，无摇振反应，干强度和韧性中等，普遍分布于整个场地，厚度为2.2-3.5米。
层底埋深3.2-4.0米。
③残积粉质粘土：
黄黑色，完全风化成土状，有少量页岩碎屑，湿—饱和，干强度和韧性低，厚度为0.5-1.5米。
层底埋深4.0-4.8米。
④全风化砂岩：
黄灰色，结构基本被破坏，风化蚀变明显，粉细砂状构造，成碎块松散体，碎块手捏即碎，干钻易钻进。
厚度4.0-9.0米。
层底埋深8.5-13.5米。
厚度变化较大。
⑤强风化砂质泥岩：
灰黄色—灰色，强风化，泥质、凝灰质胶结，局部有钙质胶结，岩性均一，结构基本破坏，有残余结构强度，干钻钻进困难。
揭露厚度16.5-25.5米。
此层未揭穿。
第二章土钉支护设计计算
一、设计计算依据
1、《建筑基坑工程技术规范》（JGJ120－2012）
2、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）
3、《基坑土钉支护技术规程》（CECS96：
97）
5、《深基坑支护设计与施工》（中国建筑工业出版社）
二、地质情况及采用参数
1.杂填土：
h1=1.00mc1=5.0kPaΦ1=10.0°γ1=18kN/m3
2.粉质粘土：
h2=2.50mc2=18.3kPa Φ2=12.00°γ2=19.0kN/m3
3.粉质粘土：
h3=1.50mc3=17.9kPa Φ3=11.20°γ3=19.1kN/m3
4.全风化砂岩：
h4=5.00mc4=0kPa Φ4=25°γ2=19.0kN/m3
3.设定地面超载q=15kPa
三、土钉设计计算遵循原则
1.只考虑土钉的受拉作用；
2.土钉的尺寸应满足设计内力的要求，同时应满足支护内部整体稳定性的需要。
四、土钉支护各组成部分尺寸及参数的选取
根据《建筑基坑工程技术规范》（YB9258－97）及《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120－99）的有关规定，结合边坡特点，初步选取参数如下：
1.土钉层数n=3
2.锚固体孔径
=10cm
3.锚固体水平间距Sh=2.00m,纵向间距Sv=1.50m
4.土钉钻孔的向下倾角θ=10°
5.边坡按1：
0.34放坡，则坡角β=71°
五、土钉支护设计计算书
一、工程概况
基坑开挖深度为6m，基坑坡角为71，采用土钉墙作围护结构，共设3道土钉。
计算时考虑地面超载15kPa。
----------------------------------------------------------------------
设计项目:
----------------------------------------------------------------------
[设计简图]
----------------------------------------------------------------------
[设计条件]
----------------------------------------------------------------------
[基本参数]
所依据的规程或方法：
《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99
基坑深度：
6.000（m）
基坑内地下水深度：
7.000（m）
基坑外地下水深度：
7.000（m）
基坑侧壁重要性系数：
1.000
土钉荷载分项系数：
1.250
土钉抗拉抗力分项系数：
1.300
整体滑动分项系数：
1.300
[坡线参数]
坡线段数1
序号水平投影（m）竖向投影（m）倾角（°）
12.0666.00071.0
[土层参数]
土层层数4
序号土类型土层厚容重饱和容重粘聚力内摩擦角钉土摩阻力锚杆土摩阻力水土
（m）（kN/m^3）（kN/m^3）（kPa）（度）（kPa）（kPa）
1杂填土1.00018.518.05.010.020.020.0分算
2粘性土2.50019.018.018.312.050.050.0分算
3粘性土1.00019.119.117.911.350.050.0合算
4强风化岩5.00019.019.00.025.080.080.0合算
[超载参数]
超载数1
序号超载类型超载值（kN/m）作用深度（m）作用宽度（m）距坑边线距离（m）形式长度（m）
1满布均布15.000
[土钉参数]
土钉道数3
序号水平间距（m）垂直间距（m）入射角度（度）钻孔直径（mm）
12.0001.50010.0100
22.0001.50010.0100
32.0001.50010.0100
[花管参数]
基坑内侧花管排数0
基坑内侧花管排数0
[锚杆参数]
锚杆道数0
[坑内土不加固]
施工过程中局部抗拉满足系数:
1.000
施工过程中内部稳定满足系数:
1.000
[内部稳定设计条件]
考虑地下水作用的计算方法：
总应力法
土钉拉力在滑面上产生的阻力的折减系数：
0.500
圆弧滑动坡底截止深度（m）：
0.000（m）
圆弧滑动坡底滑面步长（m）：
1.000（m）
----------------------------------------------------------------------
[设计结果]
----------------------------------------------------------------------
[局部抗拉设计结果]
工况开挖深度破裂角土钉号设计长度最大长度（工况）拉力标准值拉力设计值
（m）（度）（m）（m）Tjk（kN）Tj（kN）
12.00041.80
23.50042.314.9104.910
（2）35.043.8
35.00044.513.3764.910
（2）13.016.3
23.5943.594（3）23.529.4
46.00045.113.8664.910
（2）12.816.1
24.0934.093（4）23.229.0
37.1017.101（4）96.8120.9
[内部稳定设计结果]
工况号安全系数圆心坐标x（m）圆心坐标y（m）半径（m）土钉号土钉长度
10.7321.5156.2071.225
21.309-5.04113.28112.291
14.910
31.306-7.02610.99612.420
16.410
26.593
41.309-8.25511.96314.534
16.410
26.593
34.101
[土钉选筋计算结果]
土钉号土钉拉力（抗拉）土钉拉力（稳定）计算钢筋面积配筋配筋面积
143.871.9199.61E16201.1
229.483.6232.11E18254.5
3120.9150.1307.11E20314.0
[喷射混凝土面层计算]
[计算参数]
厚度：
100（mm）
混凝土强度等级:
C20
配筋计算as:
15（mm）
水平配筋:
d6@200
竖向配筋:
d6@200
配筋计算as:
15
荷载分项系数:
1.200
[计算结果]
编号深度范围荷载值（kPa）轴向M（kN.m）实配As（mm^2）
10.001.506.9x0.497141.4
y0.967141.4
21.503.007.0x0.502141.4
y0.978141.4
33.004.5014.3x1.026141.4
y1.997141.4
44.506.0055.7x3.985141.4
y7.756141.4
[外部稳定计算参数]
所依据的规程：
《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002
土钉墙计算宽度:
10.000（m）
墙后地面的倾角:
0.0（度）
墙背倾角:
90.0（度）
土与墙背的摩擦角:
10.0（度）
土与墙底的摩擦系数:
0.300
墙趾距坡脚的距离:
0.000（m）
墙底地基承载力:
160.0（kPa）
抗水平滑动安全系数：
1.300
抗倾覆安全系数：
1.600
[外部稳定计算结果]
重力:
1019.1（kN）
重心坐标:
（5.495,2.874）
超载:
119.0（kN）
超载作用点x坐标:
6.033（m）
土压力:
108.8（kN）
土压力作用点y坐标:
2.040（m）
基底平均压力设计值115.7（kPa）<160.0
基底边缘最大压力设计值145.9（kPa）<1.2*160.0
抗滑安全系数:
3.238>1.300
抗倾覆安全系数:
5.759>1.600
第三章土钉支护设计方案
采用土钉墙支护结构，从上至下共设三层土钉，土钉孔径10cm，土钉倾角10±2度，土钉纵向间距1.50m，横向间距2.00m，梅花形布置，各层土钉长度及锚筋规格见表1。
各层土钉长度及锚筋规格一览表表1
层数
1
2
3
锚筋规格
Ф20
Ф20
Ф20
土钉长度（m）
7.5
6.0
4.0
设计土钉的横压筋规格为2Ф14，通长设置，与土钉“L”型端部单面焊接，竖向压筋规格为2Ф14，间距2.0m.。
钢筋网片Ф6.5@200×200，现场扎丝绑编；面层喷射C20细石混凝土，厚度100mm，坡顶喷射混凝土，护顶宽度不小于2m。
钢筋采用Ⅰ级钢（Ф6.5）和Ⅱ级钢（Ф14、Ф20），注浆水泥采用P32.5普通（或复合）硅酸盐水泥，水灰比为1：
0.5～0.6。
边坡范围内局部遇滞水层或其它管道渗水采用DN25的PVC管预埋泻水管的方法进行处理。
土钉墙节点见下图：
（
图1：
土钉墙节点详图）
采取信息法施工，根据情况我们可选用“先喷后锚”或“先锚后喷”的施工顺序，各段土钉的排数、长度、间距应据实际情况、地下障碍情况由现场技术负责人及时做出变更和调整。
如果边坡建筑垃圾含量大，人工成孔困难的情况，土钉可调整为锤击打入式的钢筋或钢管；可根据现场实际情况增大放坡系数，具体施工方法可根据现场土层情况而定。
第四章土钉支护施工方案
一、施工部署
根据整体施工部署，施工区域分为
，
两个区域。
每个区域又分为支护区和中心区。
施工时，首先将第一步土钉高度范围内的土清除，土钉墙施工插入。
组织施工队进行流水施工，以后逐层施工。
1.施工准备：
（1）测量放线：
放出基坑开挖上口线，并在场区四周围挡上作标记，以备开挖后测放边线；
（2）施工用电、用水配置：
依据所投入机械设备用电功率统计，设备总计电力约100kVA，考虑到设备使用顺序、正常使用率，总工程需电力100kVA，因此，只需大于100KVA变压器就可满足施工的需要；依据用水设备和施工经验及本地区的水压，需水量3～5立方米/小时，只需直径25mm管的水源就能满足施工用水。
2.施工安排：
进场后先开挖土钉施工作业面，进行土钉护坡，同时要求距离边坡8.0m的范围内，要严格按照设计进行开挖，严禁超挖。
二、施工主要机械设备
考虑到场区内地层情况，设计要求及工期要求，拟投入主要施工机械设备如表2和表3所示：
钢筋加工机械设备一览表表2
设备名称
设备型号
数量
调直机
1台
钢筋弯曲机
WJ40-1
1台
电焊机
BX-300
2台
钢筋切割机
GJ51-32
1台
喷射砼施工机械设备一览表表3
设备名称
设备型号
数量
空压机
10m3
1台
砼喷射泵
Pz-5
1台
搅浆机
1台
注浆泵
1台
三、施工工艺流程
图1土钉施工工艺流程图
3．1主要施工工序
3.1.1修坡
基坑开挖作业用反铲挖掘机。
预留10～20cm厚人工修整，确保边坡的坡角和坡面的平整度。
3.1.2编扎钢筋网
钢筋网按照φ6.5mm@200×200编制，如遇到边坡土方稳定性差，在修好坡后，先喷射一层混凝土，然后再按正常顺序编扎钢筋网。
上下层的竖向钢筋搭接，长度大于一个网格，以保证钢筋网的整体性，有利于传力。
3.1.3成孔
本工程主要采用人工洛阳铲成孔，成孔直径100mm。
在杂填土土层中，人工成孔较困难时，可采用锚杆机成孔，以确保土钉孔的成孔质量。
在成孔过程中，需将孔中的残土清除，确保有效孔深，才能保证下道注浆工艺的质量。
3.1.4土钉制作与安放
为保证土钉能定位于孔的中心位置，需沿长度每隔2m焊上定位支架，定位支架的高度要确保使锚筋能够居中。
插筋前应检查锚筋，包括长度、注浆管是否有漏浆等。
插筋时应抬起后部使之与成孔角度相同，徐徐插进，防止碰坏孔壁。
锚筋插入孔后应注意留出锚筋外露部分以满足固定的长度。
3.1.5注浆
注浆质量是保证土钉抗拔力的关键。
在施工中必须认真按照设计要求，严格控制配料比，水泥为32.5普通硅酸盐水泥，水灰比0.5，并根据施工需要，在浆液拌制过程中添加早强剂，以确保浆液的流动性和提高早期强度，使土钉早日进入工作状态。
注浆方式为底部注浆，即将注浆管插入孔底（距孔底200mm左右），浆液从孔底开始向孔口灌填。
注浆一般不少于2次，保证浆液充满锚孔。
向孔内注入浆体的充盈系数必须大于1，必须保证注浆质量。
浆体应搅拌均匀并立即使用，开始注浆前、中途停顿或作业完毕后需用水冲洗管路，以防浆体凝固影响下次灌注的质量。
3.1.6土钉端部焊接
土钉端部应与加强筋、固定筋相互焊接。
各钢筋的位置由里向外是：
钢筋网，水平加强筋、土钉端头固定筋。
3.1.7喷射混凝土
喷射混凝土强度等级采用C20，砂、碎石计量采用先在小推车上把砂、碎石过磅为准；碎石的最大粒径不超过12mm，喷射混凝土机的工作压力为0.3～0.4Mpa。
当采用两次喷射时，第一次喷射厚度以不完全覆盖钢筋网为宜，以便第二次施喷时有部分钢筋网与第二层喷射混凝土层连接。
每层喷射混凝土应从下至上进行喷射，这样可防止喷射混凝土自重悬吊于上层土钉，增加上一层土钉荷载，尤其是当上层土钉注浆和喷射混凝土尚未达到一定强度时，更要尽量避免。
3.1.8、制作底梁
人工挖底梁土方，尺寸为300mm×300mm，视土方情况确定支模方式，然后浇筑砼，土钉墙钢筋网锚入底梁不小于20cm，砼强度等级为C20。
四、施工工期计划
1.施工进度计划
第一步土钉支护紧随基坑开挖，下一步基坑开挖应在上一步混凝土面层喷射完不少于24小时后进行开挖；土钉支护工程工期根据工程特点、现场情况及周围环境对工程的影响，采用先进的施工方法，合理安排工期，以确保承担的基坑支护工程在预定的时间内完成。
2.保证措施
（1）对工程进度所涉及的各方面工作进行详细的安排，反馈信息，及时调整工作计划以适应施工现场的实际条件。
（2）合理组织施工工序，协调好工序间交叉施工，解决好施工对现场周围环境的影响，保证全天候的作业条件，以充分利用有效工作时间。
五、施工主要质量技术要求
5.1根据土层的特点，确定满足要求的成孔方法，本工程采用人工洛阳铲成孔，对于不易成孔地层，采用锚杆机成孔。
5.2修坡时应将表面松动部分清除干净，并设专人进行测量，确保不吃槽。
5.3成孔前，应根据设计要求定出孔位并作出标记和编号。
孔距允许偏差±100mm，成孔的倾角偏差不大于2°，孔径允许偏差+20mm、-5mm，孔深允许偏差+200mm、-50mm。
当成孔过程中遇有障碍物需调整孔位时，不得干扰邻近土钉的工作状态，具体调整位置由现场技术负责人决定。
5.4插入钢筋时，由专人检查，若插入深度不足，则继续取土成孔。
5.5水泥浆体的强度应大于20N/mm2，水灰比不宜超过0.6。
注浆时要严格按配比搅浆，并随成孔随注浆，注浆渗漏较多时，要进行二次补浆直到注满。
5.6锚筋长度=设计深度+200mm。
锚筋制作长度误差不得大于20mm。
5.7在喷射混凝土前，面层内的钢筋网应牢固固定在边壁上，并符合规定的保护层厚度要求。
钢筋网片可用插入土中的钢筋固定，在混凝土喷射时应不出现振动。
5.8为了保证施工时的喷射混凝土厚度达到规定值，在边壁面上垂直打入短的钢筋段作为标尺。
当继续进行下部喷射混凝土作业时，应仔细清除施工缝结合面上的浮浆层。
5.9钢筋网在每边的搭接长度至少不少于一个网格边长。
1.4.10上层土钉注浆体及喷射混凝土面层达到设计强度的70％后才可进行下层土方的开挖及下层土钉施工。
六、施工质量保证机构与施工质量保证措施
1.施工质量保证机构
建立由现场负责人领导、质量技术负责人中间控制，技术质量组全体人员基层检查，以确保各项质量保证措施落实到各分部工程及各道工序中。
并在施工过程中设专职质量员，班组设兼职质量员进行自检互检，发现不符合质量标准的问题及时纠正。
质量保证体系如附图2所示。
图2土钉施工质量保证体系图
2.施工质量保证措施
（1）严把钢筋进料关，保证使用产品质量合格的钢材，并做好原材料试验，钢筋吊放到位后，还应做钢筋隐检，并认真填写隐检记录；
（2）水泥、砂、石、外加剂等进场后必须做原材复试并提供试验报告；砼强度必须符合设计要求，现场施工时每500平方米砼预留一组砼试块（100×100×100），并做好砼试块制作记录和试块的现场养护；
（3）土钉注浆后，一定时间（2小时内）内必须进行二次补浆，以确保锚固段长度；
（4）做好并收集、整理好各种施工原始记录，质量检查记录、设计变更、现场签证记录等原始资料，并做好施工日志。
七、施工安全保证措施
1.安全保证体系
以现场负责人为首，由安全、工程、技术质量、安装、行政和基层专职安全员等各方面的管理人员组成安全保证体系，建立现场负责人部安全工作委员会，领导和组织实施安全工作。
2.分析安全难点,确保安全管理重点
在每个大的施工阶段开始之前，分析该阶段的施工条件，施工特点、施工方法、预测施工安全难点和事故隐患，确定管理点和预防控制措施。
（1）现场电气设备均作漏电保护装置，配电线采用三相五线制；
（2）土钉注浆前要检查注浆管及接头绑扎是否牢固，防止漏浆喷射伤人；
（3）已挖完的基坑,在雨后要仔细观察土壤情况,如发现有裂缝、鼓包、滑动等现象，要及时排除险情后方可施工；
（4）工人上下基坑要走人行安全通道。
3.安全管理
（1）严格执行国家及有关施工现场安全管理条例及办法；
（2）建立严格的安全教育制度，坚持入场教育、坚持每周按班组召开安全工作教育研讨会，增强安全意识，使安全工作落到每位施工人员上；
（3）编制安全措施，设计和购置安全设施；
（4）强化安全法制观念，严格执行安全工作文字交底，双方认可，坚持特殊工种持安全操作证上岗制度等；
（5）加强施工管理人员的安全考核，增强安全意识，避免违章指挥。
八、文明施工措施
该工程施工机械较多，施工方法较复杂，我们将力争做到文明施工。
（1）合理进行施工现场的平面布置，做到计划用料，使现场材料堆放降到最低值，保证场内道路通畅；
（2）运输散装材料时，车厢后封闭，避免撒落，料车离场前，派人用水将料槽及车身、轮胎冲洗干净；
（3）建立有效的排污设施、二级沉淀池，保证现场和周围环境整洁文明；
（4）合理安排作业时间，采用低噪音施工机械设备，减少噪音扰民；
（5）夜间灯具集中照射，避免灯光扰民。
九、施工组织机构
1.组织结构
本工程实行项目法施工，按照公司项目管理组织条例组织实施。
现场项目部组织机构如附图3所示：
图3土钉施工现场负责人部组织机构图
2.劳动力组织
根据所承担的工程量，所需劳动力配置如表4所示。
土钉支护劳动力配置一览表表4
工种
机械工
钢筋工
焊工
电工
混凝土工
其它
人数
2
5
2
1
4
5
第五章雨季施工措施
根据雨季施工的有关规定，结合边坡施工的特点在施工过程中应采取必要的措
施,综合以下几点：
雨季施工的具体措施方案
雨季施工期间，要随时掌握气象情况，事先了解气象预报，确保作业安全。
大风、大雨后必须进行检查，做出记录，经施工负责人确认后方可进行施工作业。
1．现场排水
1.1场地平整后形成场区高低错落，沿基坑设置正式雨水管线。
周圈道路外高里低，雨水顺路面排入雨水井中，经雨水管线排入市政管网。
日常检查排水管线是否通
畅，如有堵塞及时清理。
1.2雨水流入排水明沟或雨水井内。
确保施工工地的现在排水系统没有受到干扰，使得从高处流入基槽方向的任何地面水均被截住并安全地排出工地之外。
1.3建议总包单位在基坑四周围用红砖砌300mm高挡水堰，防止坑上的雨水流入坑内。
基坑挖到底后，总包单位应沿内部四周围肥槽内设200mm宽300mm深排水沟，坡度为0.5%，沿排水沟找坡方向30～50m设置500mm×500mm深500mm积水坑，下
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