深基坑土钉墙支护工程施工设计方案.docx
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深基坑土钉墙支护工程施工设计方案
深基坑土钉墙支护施工方案
1编制依据
1.1某商住楼《实施性施工组织设计》。
1.2与本工程施工、设计相关的规及标准。
1.3本分项工程相关的《施工图设计》。
1.4施工现场实际情况。
2工程概况
2.1基坑东西侧实际情况：
东侧靠近住宅楼，且有施工道路经过，场地比较狭窄，无法采用正常放坡施工，西侧有市政供暖管道通过且临近市政供暖时间，以上情况严重影响工程的下一步施工，故需采取进一步的支护措施，以免给工程施工造成不必要的影响。
3施工方案
3.1方案确定根据现场工程条件，为确保东、西侧安全，拟采用土钉墙支护方案。
3.2土钉墙支护的特点
3.2.1能合理利用土体的自承能力，将土体作为支护结构的不可分割部分。
3.2.2结构轻型，柔性大，有良好的抗振性和延性。
3.2.3施工便捷、安全，土钉的制作与成孔简单易行，且灵活机动，便于根据现场监测变形数据和特殊情况，及时变更设计。
3.2.4施工不需单独占用场地，对于施工场地狭小，放坡困难，有相邻建筑，大型护坡施工设备不能进场时，该技术显示出独特的优越性。
3.2.5稳定可靠，支护后边坡位移小，水平位移一般为0.1%～0.2%，最大不超过0.3%，超载能力强。
3.2.6总工期短，可以随开挖随支护，基本不占用施工工期。
3.2.7与其他深基坑支护类型相比费用低，经济，可降低造价10%～40%。
3.3施工方案简图见附图。
3.3.1具体参数详见验算文件《土钉墙支护计算书》。
3.4施工工艺框图
4施工方法
4.1施工准备
4.1.1认真学习规，熟悉图纸，以书面形式请求业主出据地下障碍物、管线位置图，了解工程的质量要求以及施工中的监控容，编写施工方案。
4.1.2施工前确定基坑开挖线、轴线定位点、水准基点、变形观测点等，并在设置后加以妥善保护。
4.1.3组织项目管理小组及专业施工队伍，对施工人员进行班前技术、安全交底，并完成上报审批程序。
4.1.4按照施工方案选择施工机具与工艺，并检查设备运转情况，安排现场水、电、照明及施工工作面，材料进场后做好原材料的检验与砼、水泥浆的试配。
4.2开挖
4.2.1土钉墙支护应按照施工方案规定的分层深度按作业顺序施工，在完成土层作业面的土钉与喷射砼以前，不得进行下一层深度的开挖。
分层深度按照边坡土质以每层一道或两道土钉为宜，使土钉均匀分布于层间。
4.2.2当用机械进行土方作业时，严禁边壁出现超挖或造成边壁土体松动，当基坑边线较长，可分段开挖，开挖长度宜为10～20m。
4.2.3支护分层开挖深度和施工的作业顺序应保证修整后的裸露边坡能在规定的时间保持自立并在限定的时间完成支护。
尽量缩短边壁土体的裸露时间，对于自稳能力差的土体如高含水量的粘性土和无天然粘结力的砂土必须立即进行支护。
4.2.4为防止基坑边坡的裸露土体发生塌陷，对于易坍塌的土体应因地制宜采用相应措施。
4.2.5开挖过程中如遇到土质与原设计有异常情况时应进行反馈设计。
4.3清理边坡基坑开挖后，基坑的边壁宜采用小型机具或铲锹进行切削清坡，以达到设计规定的坡度。
4.4孔位布点土钉成孔前，应按设计要求定出孔位并做出标记编号。
孔位的允许偏差不大于150mm。
4.5成孔根据经验及现场试验，一般采用人工铲成孔，孔径、孔深、孔距、倾角必须满足设计标准，其误差符合《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99的要求。
如出现边坡土体含水量较大，杂填土较厚，松散砂层等情况而不宜进行人工成孔时，可采用钢管代替钢筋，利用机械打入土层，钢管上可每隔300mm钻直径8～10mm的出浆孔，梅花形布置，并以∠30角钢呈倒刺状焊于孔边，以防打管时散落土粒堵塞出浆孔，同时增加其抗拔力，钢管前端做成锥形，以减少打入时的摩擦阻力。
成孔过程中如遇障碍物需调整孔位时，不得影响支护安全，成孔后要进行清孔检查，对塌孔处应及时处理。
4.6置钉及注浆
4.6.1置钉在直径8～32mm的Ⅱ级或Ⅲ级钢筋（本方案取Ⅱ级Φ16mm）上设置定位架，保证钢筋处于孔中心部位，支架沿钉长的间距为2～3m左右，支架的构造应不防碍注浆时浆液的自由流动。
4.6.2注浆成孔后应及时将土钉钢筋置入孔中，可采用重力低压（0.4～0.6MPa）或高压（1～2MPa）方法按配比浆水泥（砂）浆注入孔。
重力注浆以满为止，但需1～2次补浆；压力注浆采用二次注浆法，并在钻孔口设置止浆塞和排气孔；注浆导管应先插入孔底，以低压注浆，同时将导管以匀速缓慢撤出，导管的出浆口应始终处在孔中浆体的表面以下，保证孔中气体能全部逸出。
导管离孔口0.5～1m时采用高压注满，并保持高压3～5Min；采用钢管时应使用高压注浆，注满后及时封堵，让压力缓慢扩散；注浆时需加入早强剂和膨胀剂以提高注浆体早期强度和增大其与孔壁土体的摩擦力。
4.7铺设钢筋网片
钢筋网片可用直径6～8mm盘条钢筋焊接或绑扎而成，网格尺寸150～300mm；本方案采用Ⅰ级Φ8mm钢筋，网格尺寸采用200mm。
在喷射砼之前，面层的钢筋网片应牢固固定在边壁上并符合规定要求的保护层厚度。
钢筋网片可用插入土中的钢筋固定，在砼喷射下应不出现振动。
4.8喷射砼面层
4.8.1喷射砼强度采用C20。
施工顺序应自下而上，喷头与受喷面距离宜控制在0.8～1.5m围，射流方向垂直指向喷射面，在钢筋部位应先喷钢筋后方，然后再喷填钢筋前方，防止在钢筋背面出现空隙。
也可在铺设钢筋网片之前初喷一次，铺设网片之后再进行复喷，一次喷射厚度不宜小于40mm，喷射砼前应先向边壁土层喷水润湿；喷射时应加入速凝剂以提高砼的凝结速度，防止砼塌落。
4.8.2喷射砼面层厚度采用100mm。
为保证喷射砼的厚度，可用插入土用以固定钢筋网片的钢筋作为标志加以控制。
砼面层应分两次喷射，每次喷射厚度宜为50mm。
继续进行下步喷射砼作业时，应仔细清除预留施工缝接合面上的浮浆层和松散碎屑，并喷水使之潮湿，为使砼施工缝搭接方便，每层下部300mm可喷成45°的斜面形状。
4.8.3喷射砼终凝后2h，应根据当地条件，采取连续喷水养护5～7d。
4.8.4土钉墙支护最下一步的喷射砼面层宜插入基坑底部以下，深度不小于0.2m，在基坑顶部也宜设置宽为1～2m的喷射砼护顶。
4.9排水系统
4.9.1土钉墙支护宜在排除地下水的条件下施工，应采取的排水措施包括地表排水，支护部排水，以及基坑排水，以避免土体处于饱和状态并减轻作用于面层上的静水压力。
4.9.2基坑顶部四周可做散水各排水沟，坑应设置排水沟和集水坑，并与边壁保留0.5～1.0m的距离，集水坑积水应及时抽出。
4.9.3如基坑侧壁水压较大时，可在支护面层背部插入长度400～600mm，直径不小于40mm的水平导水管，外端伸出支护面层，间距1.5～2.0m，以便将砼面层后积水排出。
5原材料
5.1水泥采用强度等级为32.5MPa的普通硅酸盐、矿渣硅酸盐水泥。
5.2砂、石子采用细度模数不小于2.3的中砂和粒径不大于12mm的细石，砂含泥量不大于3%，石子含泥量不大于2%。
5.3钢筋（或钢管）Ⅱ级或Ⅲ级钢筋，直径8～32mm；盘条钢筋6～8mm，若用钢管则采用直径为48mm的钢管。
5.4外加剂采用符合有关规要求的早强剂、膨胀剂和速凝剂，在冬季施工时喷射砼中应加入防冻剂。
6施工机械设备
设备名称
型号
数量
用途
空压机
9m3/Min
1台
喷射砼及机械锤击打管用
注浆机
1.8m3/h
1台
土钉注浆用
喷射砼机
5m3/h
1台
喷射砼用
切割机
普通
1台
钢筋下料，加工土钉钢筋用
经伟仪、水准仪
普通
2台
放线、监测用
铲
直径7～10cm
5把
土钉墙支护人工成孔用
锤击器
自制
1台
土钉墙支护机械成孔用
电焊机
普通
2台
钢筋焊接，加工土钉钢筋用
搅拌机
普通
1台
搅拌水泥（砂）浆用
7劳动组织及安全
7.1劳动组织每班配置管理人员4名，施工人员25～30名。
具体如下表：
人员配备一览表
人员组成
人数
职责
施工队长
1
负责组织施工、协调现场
技术员
1
负责施工技术工作及施工安全
质量员
1
负责施工质量
材料员
1
负责组织材料进场及管理
班组长
1
负责指挥具体施工人员的工作
电工
1
负责现场用电
焊工
2
负责钢筋焊接，制作土体钢筋、钢管
测量员
2
负责放线及监测工作
钢筋工
6～8
负责钢筋绑扎
成孔工
6～8
负责成孔
注浆工
2
负责注浆
喷射工
2
负责喷射砼
7.2安全管理
除遵守国家有关建筑工程安全操作规程外，还应特别注意以下事项：
7.2.1所有现场施工人员必须戴安全帽，以防高空坠物伤人及其他意外事故。
7.2.2注浆、喷射砼工人作业时，必须戴防护眼镜，以防因高压喷射造成的人身伤害。
7.2.3电源线的搭接应符合安全要求，电路操作必须有专人负责，禁止非专业人员进行电路操作。
7.2.4在需要搭接脚手架的施工部位，脚手架应搭接牢靠、稳固，以防止倒塌伤人。
7.2.5在使用空气锤进行土钉施工时，施工人员应注意双手远离锤头，以防止锤头振动伤人。
8质量要求
8.1质量管理
技术员负责进行技术交底，按设计施工参数施工，整理技术资料及处理施工时发生的变更情况，及时与设计单位、建设单位联系；质量员监督施工质量，并作好质量记录，发现问题及时与技术人员联系解决。
具体操作应执行《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99中的有关规定。
8.2质量检验
8.2.1原材料检验土钉墙支护施工所用原材料（水泥、砂石、砼外加剂、钢筋等）的质量要求以及各种材料性能的测定，均应以现行国家标准为依据。
8.2.2注浆强度及喷射砼强度检验用于注浆时的水泥或水泥砂浆强度用70mm×70mm×70mm立方体试件经标准养护后测定，每批至少留取3组试件，给出3d和28d强度，注浆强度等级不低于12MPa，3d强度不低于6MPa；喷射砼强度可用100mm×100mm×100mm立方体试块进行测定，制作试块时应将试模底面紧贴边壁，从侧向喷入砼，每批至少取3组试件，强度不低于C20，3d强度不低于10MPa。
8.2.3喷射砼厚度检验可采用凿孔法作为检查依据，也可用砼厚度标志或其他方法检查，有争议时以凿孔法为准。
检查数量为每批100m2取一组，每组不少于3个点，其合格条件可定为：
全部检查处厚度平均值应大于设计厚度，，最小厚度不应小于设计厚度的80%。
8.2.4土钉抗拔力试验每一典型土层中至少留3根非工程土钉进行抗拔试验，其孔径注浆材料等参数及施工方法应与工程土钉完全相同，在注浆体强度不低于6MPa时检验土钉的抗拔力是否满足设计要求，一般加荷至抗拔力的1.5倍，观察其抗拔力和变形，一旦发现异常情况，及时采取措施或给设计人员反馈修改设计加以改进。
抗拔试验操作方法按《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99执行。
8.3施工监测土钉墙支护的施工监测至少应包括下列容：
8.3.1支护位移的测量。
8.3.2地表开裂状态（位置、裂缝宽度）观察。
8.3.3附近建筑物和重要管线等设施的变形测量和裂缝观察。
8.3.4基坑渗漏水和基坑外的地下水位变化。
监测过程中应特别加强雨天及雨后的监测，以及对各种可能危及支护安全的水源进行仔细观察。
在支护施工阶段，每天监测不少于1～2次，在完成基坑开挖，变形趋于稳定的情况下，可适当减少监测次数。
施工监测过程应持续至整个基坑回填结束，支护退出工作为止。
8.4施工质量验收支护工程竣工后，应由工程建设单位、监理单位和施工单位共同按设计要求进行工程质量验收，认定合格后予以签字。
工程验收时，施工单位应提供以下竣工资料：
8.4.1施工方案及施工图。
8.4.2各种原材料的出厂合格证及材料试验报告。
8.4.3工程开挖记录。
8.4.4土钉墙支护工程质量检验记录。
8.4.5设计变更报告及重大问题处理文件，反馈设计图。
8.4.6土钉抗拔测试报告。
8.4.7支护位移、沉降及周围地表、地物等各项监测容的量测记录与观察报告。
土钉墙支护计算书
某商住楼工程；属于框剪结构;地上16层;地下1层；建筑高度：
60.00m；标准层层高：
3.00m；总建筑面积：
26453.36平方米；总工期：
480天；施工单位：
神火建筑安装工程有限公司。
本工程由神火铝电公司投资建设，圣帝国际建筑工程有限公司设计，市水文工程地质勘察院地质勘察，海华工程建设监理公司监理，神火建筑安装工程有限公司组织施工。
本计算书参照《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99中国建筑工业出版《建筑施工计算手册》江正荣编著中国建筑工业、《实用土木工程手册》第三版文渊编著人民教同、《地基与基础》第三版中国建筑工业、《土力学》等相关文献进行编制。
土钉墙需要计算其土钉的抗拉承载力和土钉墙的整体稳定性。
一、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）：
5.500；
土钉墙计算宽度b'（m）：
13.00；
土体的滑动摩擦系数按照tanφ计算，φ为坡角水平面所在土层的摩擦角；
条分方法：
费伦纽斯法；
条分块数：
20；
考虑地下水位影响；
基坑外侧水位到坑顶的距离（m）：
5.000；
基坑侧水位到坑顶的距离（m）：
6.500；
荷载参数：
序号类型面荷载q（kPa）基坑边线距离（m）宽度（m）
1满布20.000.000.00
地质勘探数据如下：
：
序号土名称土厚度坑壁土的重度γ坑壁土的摩擦角φ聚力C计算类型极限摩擦阻力
（m）kN/m3（°）（kPa）（kPa）
1粘性土6.9718.5030.0023.50112.00
土钉墙布置数据：
放坡参数：
序号放坡高度（m）放坡宽度（m）平台宽度（m）
05.500.106.00
土钉数据：
序号孔径（mm）长度（m）入射角（度）竖向间距（m）水平间距（m）
150.003.0020.002.002.00
250.003.0020.002.002.00
二、土钉（含锚杆）抗拉承载力的计算:
单根土钉受拉承载力计算，根据《规》JGJ120-99，
1、其中土钉受拉承载力标准值Tjk按以下公式计算：
其中ζ--荷载折减系数
eajk--土钉的水平荷载
sxj、szj--土钉之间的水平与垂直距离
aj--土钉与水平面的夹角
ζ按下式计算：
其中β--土钉墙坡面与水平面的夹角。
φ--土的摩擦角
eajk按根据土力学按照下式计算：
2、土钉抗拉承载力设计值Tuj按照下式计算
其中dnj--土钉的直径。
γs--土钉的抗拉力分项系数，取1.3
qsik--土与土钉的摩擦阻力。
根据JGJ120-99表6.1.4和表4.4.3选取。
li--土钉在土体破裂面外的长度。
层号有效长度（m）抗拉承载力（kN）受拉荷载标准值（kN）初算长度（m）安全性
11.2516.890.001.75满足
22.2530.4421.642.35满足
第1号土钉钢筋的直径ds至少应取：
0.000mm；
第2号土钉钢筋的直径ds至少应取：
9.584mm；
三、土钉墙整体稳定性的计算:
根据《规程》JGJ120-99要求，土钉墙应根据施工期间不同开挖深度及基坑底面以下可能滑动面采用圆弧滑动简单条分法如下图，按照下式进行整体稳定性验算：
公式中：
n--滑动体条分数
m--滑动体土钉数
γk--滑动体分项系数，取1.3
γ0--基坑侧壁重要系数；
wi--第i条土重；
bi--第i分条宽度；
cik--第i条滑土裂面处土体粘结力；
φik--第i条滑土裂面处土体的摩擦角；
θi--第i条土滑裂面处中点切线与平面夹角；
αj--土钉与水平面之间的夹角；
Li--第i条土滑裂面的弧长；
S--计算滑动体单元厚度，即第i条土条平均高度hi；
Tnj--第j根土钉在圆弧滑裂面外锚固与土体的极限抗拉力，按下式计算。
lnj--第j根土钉在圆弧滑裂面外穿越第i层稳定土体的长度
把各参数代入上面的公式，进行计算
可得到如下结果：
--------------------------------------------------------------------------------------
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1.85229.248-1.9713.6764.171
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2.33629.248-3.9437.3518.342
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2.29629.248-5.42110.10811.470
示意图如下：
--------------------------------------------------------------------------------------
计算结论如下：
第1步开挖部整体稳定性安全系数Fs=1.852>1.30满足要求!
[标高-2.000m]
第2步开挖部整体稳定性安全系数Fs=2.336>1.30满足要求!
[标高-4.000m]
第3步开挖部整体稳定性安全系数Fs=2.296>1.30满足要求!
[标高-5.500m]
四、抗滑动及抗倾覆稳定性验算
（1）抗滑动稳定性验算
抗滑动安全系数按下式计算：
式中，Eah为主动土压力的水平分量（kN）；
f'为墙底的抗滑阻力（kN），由下式计算求得：
μ为土体的滑动摩擦系数；
W为所计算土体自重（kN）
q为坡顶面荷载（kN/m2）；
Ba为荷载长度；
Sv为计算墙体的厚度，取土钉的一个水平间距进行计算
1级坡：
KH=48.78>1.3，满足要求！
（2）抗倾覆稳定性验算
抗倾覆安全系数按以下公式计算：
式中，MG--由墙体自重和地面荷载产生的抗倾覆力矩，由下式确定
其中，W为所计算土体自重（kN）
其中，q为坡顶面荷载（kN/m2）
Bc为土体重心至o点的水平距离；
Ba为荷载在B围长度；
b为荷载距基坑边线长度；
B'为土钉墙计算宽度；
ME--由主动土压力产生的倾覆力矩，由下式确定
其中，Eah为主动土压力的水平分量（kN）；
lh为主动土压力水平分量的合力点至通过墙趾o水平面的垂直距离。
1级坡：
KQ=251.86>1.5，满足要求！
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