北工院办公综合楼基坑支护方案2Word文档格式.docx

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建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99）；

建筑变形测量规程（JGJ/T8－97）；

建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）。

二、工程概述

2.1工程概况

北京工业职业技术学院教学综合楼工程，位于石景山区南宫北京工业职业技术学院院广场北侧。

建筑结构安全等级二级，耐火等级地下二级、地上一级。

建筑面积28491.17m2，由地下2层车库及地上12层教学综合用房组成，梁板式筏基，框剪结构。

设计标高±

0.00相当于绝对标高113.2m，建筑总高度49.3m（含屋顶机房），基底标高－9.6m。

2.2水文地质及工程地质概况

2.2.1地形、地貌

拟建场地位于山前坡积裙之上，场地北侧为一天然陡坎，近于直立，陡坎高4.00m~6.00m，地面标高为110.56m~116.94m。

2.2.2工程地质条件

根据现场钻探、原位测试用土工试验，按地层沉积年代、成因类型，将拟建场地地面以下30.00m勘探深度范围内的地层划分为人工堆积层、新近沉积层和第四纪沉积层。

从空间分布规律上，按地层岩性及土的物理力学性质进一步划分为9个大层。

根据岩土工程勘察报告，基坑影响范围内土层特性依次为：

1）填土层：

碎石填土①1层，杂色，松-中下密，湿，硬，D一般=0.20~0.5cm，最大直径10cm，细砂及粘性土填充，含量约30~35%；

，平均厚度为1.74m。

2）粉质粘土、粘质粉土③4层：

黄褐-褐黄色，中上密，饱和，可塑-硬塑，较软，含碎石、云母、氧化铁；

平均层厚为0.16m。

3）中砂、粗砂③2层：

褐黄-灰黄色，中密，稍湿-湿，中硬，主要成分为长石、石英，含碎石、云母、角砾；

平均层厚为0.42m。

4）粘质粉土、砂质粉土③1层：

褐黄色，湿-饱和，可塑-硬塑，中密-中上密，较软；

含碎石、云母、氧化铁、角砾；

平均层厚为1.53m。

5）碎石、角砾③层：

杂色，湿，稍密，硬，D一般=4.0~6.0cm，最大直径30cm，中粗砂及粉土填充，含量约25~30%，级配较好，呈棱角~次棱角状，；

平均厚度为2.38m。

6）粉质粘土、粘质粉土④层：

褐黄-黄褐色，中-中上密，饱和，可塑-硬塑，较软，含碎石、云母、氧化铁；

平均层厚为1.90m。

7）碎石、角砾⑤层:

杂色，中密，湿，硬，D一般=3.0~6.0cm，最大直径30cm，细中砂及粉土填充，含量约20~30%，级配较好，呈棱角~次棱角状，局部为粗质粘土、粘质粉土⑤1层；

平均厚度为2.62m。

以下地层为粉质粘土、粘质粉土⑥层：

褐黄色，中密-中上，饱和，可塑-硬塑，中等强度，层厚较厚。

2.2.3水文地质条件:

勘察时，地表下30.00m范围内未见地下水。

三、基坑开挖方案设计

3.1设计依据

地面超载按q=20KN/m3考虑（荷载距坡底距离不得小于1.50m）。

3.2方案设计要点

根据现场踏勘，本场地有如下特点：

1、周边环境条件

本工程基坑东铡原设计按1:

0.75自然放坡，但由于基坑外供热管线的存在，不能按原计划进行开挖，需进行有支护开挖；

西侧护坡桩以南仍有10.00m的开挖深度为-8.16m，由于基坑外埋设两根电缆，最大放坡只能达到1:

0.13，限制了放坡开挖。

2、设计思路

基坑东侧经对现场开挖暴露地层进行分析，3.00m以上碎石填土较多，其下土层较多，中间夹有薄层碎石，具有土钉墙支护的基本条件，按现场具备的放坡条件，放坡横向宽度2.80m,基坑相对开挖深度-8.20m，坡度可达到1:

0.3，且为避开上部碎石填土，首层土钉置于-3.00m的位置，上部用地锚与首层土钉相连，控制上口变形；

基坑西侧高坡未支护段上部为素填土，但下部碎石土较厚，放坡空间较小，土钉墙施工困难，且很不经济，在设计时，按人工挖孔桩桩锚支护进行设计，同时按土钉墙进行设计，但土钉施工将需使用机械成孔，施工时间也相对较长，供甲方选择。

3.3基坑支护设计

计算采用通过北京市建委组织的专家评估并荣获北京市科学技术二等奖的“大力神”系列软件,计算结果如下:

1、基坑东侧（放坡系数1：

0.3，相对开挖深度8.20m）

A、不考虑钉土相互作用

水土合算

******土坡及土钉墙稳定性分析的瑞典条分法******

本程序以坡脚为坐标圆点,横轴向右为正,纵轴向上为正,

坡面向左倾.

土层参数为国际单位（m,KN）.

坡高=8.200坡角=74.00

满布荷载值=.00

坡顶条形荷载值=20.00

条形荷载左端点距坡面及坡顶交点的距离=5.00

条形荷载宽度=15.00条形荷载深度=.00

地下水埋深=10.750

土钉排数=4土钉水平间距=1.500

钻孔直径=.10

第1排土钉的倾角=10.00埋深=3.000长度=4.000

第2排土钉的倾角=10.00埋深=4.500长度=4.500

第3排土钉的倾角=10.00埋深=6.000长度=3.500

第4排土钉的倾角=10.00埋深=7.500长度=3.500

地层总数=6土条数=80

土体密度土体粘结力土体内摩擦角:

20.50010.00015.000

19.50022.00029.000

20.00025.00030.000

21.00010.00035.000

20.10030.00025.000

20.00028.00026.000

圆心横坐标纵坐标半径安全系数

XC=-7.201YC=11.208R=16.810FS=2.762

XC=2.446YC=14.524R=8.815FS=3.440

XC=-4.615YC=14.403R=24.805FS=3.002

XC=-7.063YC=11.736R=12.813FS=1.157

XC=-12.254YC=18.492R=20.807FS=1.189

XC=-4.921YC=13.341R=10.814FS=1.682

XC=-8.811YC=11.930R=14.811FS=1.100

XC=-7.190YC=16.775R=13.812FS=1.627

XC=-1.384YC=9.291R=15.811FS=2.345

XC=-7.612YC=16.138R=14.312FS=1.738

XC=-6.427YC=12.584R=15.311FS=2.401

XC=-8.144YC=12.190R=14.561FS=1.116

XC=-9.406YC=11.882R=15.061FS=1.106

**************************************************

当圆心横坐标=-8.811纵坐标=11.930半径=14.811

圆弧与坡面（或坡底）交点横坐标=.009纵坐标=.031

圆弧与坡顶交点横坐标=5.523纵坐标=8.200时

天然土坡的安全系数=1.100

土钉墙的安全系数=1.692

抗滑力=749.800

下滑力=443.054

滑弧与坡顶交点距坡面和坡顶交点的距离=3.172

滑弧与坡面交点位于坡脚之上!

第1排土钉抗拔力=32.38拉力=4.03其抗拔出安全系数=8.04

其长度达到设计要求!

第2排土钉抗拔力=68.90拉力=48.05其抗拔出安全系数=1.43

第3排土钉抗拔力=61.86拉力=44.57其抗拔出安全系数=1.39

第4排土钉抗拔力=103.43拉力=64.49其抗拔出安全系数=1.60

*********结束计算**********

B、考虑钉土相互作用（安全系数>

1.3）

XC=-3.544YC=8.896R=16.810FS=2.623

XC=-2.880YC=14.836R=12.813FS=1.835

XC=-9.064YC=20.153R=20.807FS=1.810

XC=-7.123YC=14.540R=18.809FS=2.514

XC=-4.853YC=14.368R=22.806FS=2.763

XC=-7.154YC=14.621R=19.808FS=2.581

XC=-8.534YC=20.718R=21.807FS=1.458

XC=-11.373YC=20.446R=21.307FS=2.190

XC=-4.853YC=14.368R=22.307FS=2.700

XC=-9.835YC=19.538R=21.557FS=1.567

XC=-4.853YC=14.368R=22.057FS=2.669

XC=-8.597YC=20.531R=21.682FS=1.449

XC=-8.976YC=20.622R=21.932FS=1.443

当圆心横坐标=-8.976纵坐标=20.622半径=21.932

圆弧与坡面（或坡底）交点横坐标=.201纵坐标=.702

圆弧与坡顶交点横坐标=9.099纵坐标=8.200时

土钉墙的安全系数=1.443

抗滑力=884.837

下滑力=613.061

滑弧与坡顶交点距坡面和坡顶交点的距离=6.748

*********结束计算*********

2、西侧高台处护坡桩

---------------原始数据---------------

基坑深度[桩顶距坑底距离]/（m）=8.2

邻土面水位距桩顶距离/（m）=15

邻坑面水位距桩顶距离/（m）=15

条形荷载宽度/（m）=20

条形荷载深度[距桩顶距离]/（m）=0

桩嵌固深度安全系数=1.1

桩背与土的摩擦角系数[0-2/3]=.5

锚撑道数=1

锚杆钢筋安全系数=1.4

锚固长度安全系数=1.4

锚杆抗拉强度/（MPa）=1860

锚杆钻孔直径/（m）=.15

锚杆层号锚杆距桩顶距离/（m）锚杆与水平面夹角/（°

）锚固体与土体粘结强度/（MPa）

12.715.13

土层编号深度[距桩顶距离]/（m）γ/（KN/m^3）Ｃ/（KPa）Φ/（°

）

11.3420.5525

21.520.1535

31.9220.51030

43.4519.52229

55.8321535

67.7320.13025

710.35202826

818.519.42935

经典土压力

---------------计算结果---------------

桩嵌固深度=2.81（m）

最大弯矩点距桩顶距离=8.92（m）

纵向每延米最大弯矩值=230.15（KN.m）

土压力零点距桩顶距离=8.21（m）

抗滑安全系数=3.45

设计最大弯矩=310.70（KN.m）

桩径=800[mm]

桩距=1.8[m]

按圆形截面配筋:

压缩区角度=90.00[°

]

受拉区角度=270.00[°

受拉面配筋面积=22.88[cm^2]

配筋数=9Φ18

受压面配筋面积=7.63[cm^2]

配筋数=3Φ18

配筋面积=30.51[cm^2]

箍筋直径Φ8,间距200mm

加强筋直径Φ12,间距2000mm

底部隆起值=4.01[cm]

地基承载力安全系数=9.20

3.4支护结构参数的确定

根据上述设计计算，结合以往施工经验，确定支护参数如下表。

1、土钉墙结构参数

2、

排数

深度（mm）

土钉参数

一

3000

ф16L4000＠1500

二

4500

ф16L4500＠1500

三

6000

ф16L3500＠1500

四

7500

3、护坡桩结构参数

项

目

结构名称

护

坡

桩

桩长（m）

11.00

桩径

800

桩间距（m）

1.80

嵌固深度（m）

3.20

配

筋

主

受拉

9Ф18（11000）

受压

3Ф18（11000）

配筋箍筋

Φ14@2000mm

配筋绕筋

φ6.5@200mm

混凝土强度等级

C20

桩数

6

混凝土量（m3）

51.84

顶

连

梁

主筋

6Ф18

截面尺寸

900×

400

强度等级

10×

0.40×

0.9=3.60

桩间土护壁,：

挂钢丝网，上下间距每1.0m射钉固定在桩上，桩与桩之间击入0.5m钢筋固定钢丝网片，喷射5cm厚C20混凝土面层。

4、基坑其余部分的支护

其余部分均可按自然放坡进行开挖，或深度不大，但由于施工时间较长，且要经过冬、春两季，土坡不允许长期裸露，采取挂网喷砼方式进行封闭。

四、基坑监测方案设计

4.1基坑监测内容

本工程采用信息法施工，为确保基坑开挖过程中的安全，必须对基坑进行监测，发现问题，及时反馈并分析，采取相应的抢救措施，使基坑不发生意外破坏和变形。

方案如下：

①坡顶水平位移

②基坑周边地表沉降

4.2观测点的布置

①在基坑边缘外相对稳定地方沿基坑边线延长方向设置测量基准点，作好标记为边坡顶部水平位移观测基准点；

②边坡坡顶水平位移、垂直沉降观测点在土钉墙坡顶布设，测点原则上放在开挖阳角部位或长边中间，测点间距可以适当调整。

测点做好明显标记，予以保护；

③地表沉降的基准点设置在距基坑10.0m以外的稳定位置，用水准仪进行观测。

4.3观测精度要求

水平误差控制<

1.0mm

垂直误差控制<

4.4观测时间方法

①采用方向法进行观测，从基坑开挖至-3.00m开始观测。

位移观测点在第一步护坡做完后布置，并做好基准点的维护（2皮砖墙）。

土方开挖期间，要每开挖一步观测一次，其它可每周观测2～3次，并做好记录。

②设专人专用水准仪及经纬仪进行观测，记录要准确工整严禁涂改，每次观测结果详细记入汇总表；

③如地面变形产生裂缝时，应增设观测点，随时观测裂缝的变化。

④基坑开挖完成15天后，如边坡稳定不再继续变形，经过业主、监理、设计三方同意可停止观测或改为不定期观测。

4.5场地查勘与观测成果分析

①每次观测结果应详细记入汇总表。

正常情况下，分阶段每周进行观测成果汇总，定期报告变形情况；

②对观测结果集中进行讨论，分析变形是否过大或是否趋于稳定，及时发现问题并确定是否需采取必要的补救措施。

4.6注意事项

①每次观测应用相同的观测方法和观测线路。

②观测期间使用同一种仪器，同一个人操作，不能更换。

③加强对基坑各侧沉降、变形观测，特别对有地下管线的各边坡要进行重点观测。

五、桩锚支护施工组织设计

5.1护坡桩锚支护施工组织

护坡桩施工按原施工方案组织施工，施工工期为6天。

5．2土钉墙支护

5.2.1施工准备

（1）测量放线：

根据基坑开挖图放出基坑开挖上口线，并在场区四周围作标记，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，设备用电功率总计约150KVA，考虑到设备使用顺序及正常使用率，投入150KVA变压器就可满足降水支护施工的需要；

水源引出φ100水管可满足要求，现场应设多处水源。

5.2.2土钉墙施工工艺

施工工艺要点

1）按现有开挖深度先将上部土钉墙完成,施工时需总包配合搭脚手架以便土钉及喷射作业施工;

下部土钉支护施工与土方开挖同时进行。

先从基坑边线（预留0.05—0.1m宽度，由人工修坡）开挖，边坡支护紧随其后，分层分段及时支护（每层1.5—2.0m）。

上一层边坡支护后，且砼强度达到一定值时，挖土机方可进行下一层开挖，并在纵向保留8m左右的成孔作业场地。

要求现场技术人员及时掌握边坡稳定状态，如遇特殊情况及时进行处理。

2）由于本工程地层变化较大,有些土钉可能不能用洛阳铲施工,需用特殊手段施工,将造成施工费用的增加，西侧如作土钉墙需用锚杆机施工土钉孔。

5．2．3主要工序的工艺要求

（1）成孔

1）成孔前应根据施工平面图标出孔位，孔位误差不大于100mm。

如遇特殊情况应由现场负责人审定。

2）孔径设计尺寸100mm，钻孔倾角为5o～10o左右。

3）孔内渣土应清理干净。

4）成孔时应有记录，随时掌握土层情况。

（2）锚筋制作

1）锚杆体由水泥砂浆、钢筋杆体组成。

锚杆体尽量无接头，如需接头，则钢筋连结处采用双面搭接焊（或窄间隙焊）。

2）锚筋由φ16螺纹钢制成。

3）每隔2m设一对中支架。

（3）钢筋网片

基坑边坡面绑扎钢筋网为：

φ6.5@300×

300，且距开挖边坡10～20mm，并沿坑口上翻0.5米。

（4）压力注浆

水泥浆设计强度≥M15，当地层中含水量较大或呈粘泥状时在水泥浆中掺入适量早强、膨胀等外加剂，注浆时采用二次压浆，注浆压力不小于0.4Mpa。

（5）焊连接压筋

本工程采用横压筋，压筋全部使用φ16筋，横压筋与锚杆头之间全部焊接在一起，外加挡头（见附图）。

此处焊接必须牢固。

（6）喷射砼

1）面层喷射砼的强度标号≧C20，并根据开挖时天气情况和边坡含水情况加入适量的速凝剂。

2）喷砼气压应根据喷浆的距离进行调整。

3）喷射砼厚度：

80~100mm。

4、主要施工机械设备及劳动力配置计划

考虑到场区内地层情况及工期要求，主要施工机械设备及劳动力配置计划如下，土钉支护作业人员同时完成桩间土支护工作任务。

（1）施工设备

类别

空压机

喷射机

搅浆桶

注浆泵

数量

1台

1个

（2）劳动力配置计划

工种

机械工

钢筋工

焊工

电工

其它

人数（人）

2

1

10

5.2.4、施工进度

根据本工程的工作量及土方的可能进度，拟投入一套设备作业。

本工程基坑面积小，需考虑土钉墙的候凝时间，每2~3天完成一步支护，10天可完成全部土钉墙施工任务。

5.2.5冬季施工措施

由于正值冬季，土钉墙施工时，应采取如下冬季施工措施：

1、喷射砼中应加防冻剂；

2、喷射砼完成后，应采用草帘进行覆盖，以防砼受冻；

3、喷射砼作业应放在下午6点以前完成，以避开一天最低温度区让砼优先初凝；

4、当天修出的坡必须在当天用砼覆盖，以防土层受冻。

六、应急预案

6.1预警值的设定

基坑坡壁变形是基坑支护工程的正常现象，也是基坑支护设计与地层适应程度的放大镜。

将沉降与位移观测点布置在基坑周围最易变形的位置（见附图）。

观测点在坡口泛水面作好后设置并设初始值，当基坑进行二步开挖时开始观测，正常情况下每天观测一次，基坑变形与沉降在2cm以内属于正常。

当基坑累计变形超过2cm或日变形超过1cm时，应将观测次数加密至稳定为止。

本工程基坑变形预警值设定为桩锚支护2cm，超过此值应立即停止下部施工，先用土回填后查明原因并进行加固。

待基坑边坡加固并稳定之后方可继续开挖，沉降与位移观测应有记录，