地下室基坑开挖及边坡支护方案.docx

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地下室基坑开挖及边坡支护方案

地下室基坑开挖及边坡支护方案

第一部分工程概况

一、概述

（一）工程概况

本工程建设项目的地下室位于1、2、3#楼和中间空地位置，地下车库、设备用房约7885.1平方米。

设计标高±0.000=351.00，基坑开挖深度为设计标高－5.65m，总土方量约为4.8万m3。

目前已完成该地块±0.000有约4.3万m³土石方挖运和地下室部位土石方。

（二）施工中的重点与难点

本工程开挖深度约5.65m，且土质多为回填夯实土层，部分回填土层夯实不密实的边坡段易产生滑坡。

且地下室东北侧有平基土石方留下4.8米多高的平基边坡，离地下室基坑边约2.5米。

由于基坑占地面积大，工期紧，整体开挖后边坡存在的安全隐患，预防边坡失稳、垮塌的边坡支护措施成为整个基础施工阶段的重点和难点。

（三）、水文、地质条件

1、根据本工程《岩土工程详细勘察报告》场地地下水赋存于323.01—355.79m之间，由于地下水埋深较浅，第一层潜水对基坑开挖不利，场地内应先进行降水后方可进行基坑开挖，降水后的地下水水位应低于基坑地面0.5—1m。

基坑开挖时把第一层潜水水引入临时集水坑中用水泵抽出，抽出的水经过沉淀排入城市排水管道。

2、根据本工程《岩土工程详细勘察报告》地下室土层分布见下表：

地下室地层分布特征表

二、工程特点及编制依据

（一）、工程特点

（1）根据施工现场已经开挖完成的边坡放坡比例进行编制优化方案，因为本工程地下室基坑边坡受规划红线和已完成的市政道路的限制，只能按现场实际情况和地理条件进行开挖放坡处理，现地下室基坑大开挖已完成（详附页地下室基坑开挖平面图、各断面图）。

（2）基坑形状为规则的矩形，基坑开挖深度标高约-5.65m，属一般基坑。

（3）基坑四周地面荷载复杂，离周边道路很远，属对变形较敏感的基坑。

（4）据勘察资料，场地内土质分布为回填土，该层物理力学性能差，属于不良工程地质层，工程施工过程中应予以高度重视。

（二）、方案编制主要依据

GB/T50326-2006《建设工程项目管理规范》

GB50300-2010《建筑工程施工质量验收统一标准》

GB50202-2009《建筑地基基础工程施工质量验收规范》

GB50204-2011《混凝土结构工程施工质量验收规范》

GB50026-2007《工程测量规范》

JGJ120-2012《建筑基坑支护技术规程》

JGJ/T111-2011《建筑与市政降水工程技术规范》

JGJ46-2005《施工现场临时用电安全技术规程》

GB50330-2002《建筑边坡工程技术规范》

施工现场按放坡受规划红线和道路限制，开挖完成的部分基坑边坡存在的安全隐患。

（三）、编制原则

⑴、符合现场施工条件和环境要求，施工技术优化、可行；

⑵、保证基坑干燥、安全；

⑶、施工工期合理；

（4）、在保证安全、可行的基础上，根据现场实际情况，作出相应处理措施方案。

第二部分基坑支护设计及施工组织方案

一、边坡支护类型的选择

从地质情况和开挖后各断面可以看出，构成边坡的土多为回填夯实土，部分边坡属不稳定边坡，部分基坑边坡开挖无天然放坡条件，基坑边坡只有采取可靠的支护措施，才能确保基坑开挖及地下室施工的安全，减少土石方挖运工作量，不影响周边建筑物、构筑物的安全。

根据本工程现场特点、场地周围环境资料及地质勘察资料，并结合经济、工期等因素，对中风化泥岩段采用1：

0.3开挖，回填土段不能按规范要求大于1：

1自然放坡的边坡采用简易的土钉挂钢筋（丝）网喷C20混凝土（100厚）进行支护。

结合本工程现场特点，具有以下几个优点：

（1）简易的土钉挂钢丝网喷C20混凝土本身具有较强的应力和变形调整能力，可避免因局部应力集中而导致整体破坏。

（2）简易的土钉挂钢丝网喷C20混凝土支护采用的是开挖一段支护一段的工艺流程，因此可对施工过程中基坑的变形作动态监测，随时检验和调整方案，消除事故隐患，提高技术安全性。

（3）采用边开挖边支护的工艺流程，施工时可交叉作业，互不干扰，因此，可节省工程总工期。

（4）简易的土钉挂钢丝网喷C20混凝土支护由于充分利用了原位土体的强度，从而降低材料消耗，减少工程造价。

二、设计依据和设计理论

（1）本工程地质资料、基坑施工参数，基坑四周环境资料

（2）《锚杆喷射砼支护技术规范》（GB50086—2011）

（3）《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120—2012）

（4）《基坑土钉支护技术规范》（CECS96：

2008）

（5）《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18—2012）

（6）《土层锚杆设计与施工规范》（CECS22：

2005）

（7）《建筑基坑工程技术规范》（YB9258—2008）

三、土钉支护设计方案概述

1、土钉支护设计概述

根据现场实际情况，需要作护壁的边坡实际高度为基坑边坡高度。

根据本工程具体地质条件及周边环境实际情况，对放坡比例不能满足要求的且易滑坡的部分边坡，采用简易的土钉挂钢丝网喷C20混凝土设计方案如下：

土钉：

钻孔φ100后植入φ20螺纹钢，喷射M20水泥砂浆（注浆压力0.5-0.7mpa之间），土钉长度满足坡比和计算要求设置。

钢丝网布置：

￠0.5@100*100钢丝网用火烧丝与土钉钢筋绑扎，钢筋接头搭接不小于8cm，网片与坡面距离大于3cm。

网片处配￠16横竖加强筋，布置间距@1500*3000。

加强筋和土钉端头采用直角弯钩焊接。

喷射混凝土配合比：

C20混凝土

喷射混凝土厚度：

100mm

2、用于本工程地下室基坑需进行边坡支护措施方案

（一）设计原则

岩土工程设计应以最少的投资，最短的工期，达到设计基准期内安全运行，并满足所有的预定功能要求，包括三个方面：

1、安全性和耐久性要求：

这是基坑工程施工的首要问题，首先要确保基坑边坡及周边建（构）筑物的安全和稳定。

2、预定功能要求：

确保较短的施工工期在保障安全的前题下，要尽可能的压缩基坑工程的施工工期，以便为后续的主体结构施工赢得时间。

3、经济合理：

在保障安全的前提下，要尽可能充分利用较先进的理论及相关施工经验，最大限度的降低造价，节约投资。

（二）设计计算依据

设计计算根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）计算公式，结合专家论证及经验公式，采用理正深基坑设计软件辅助计算。

设计时综合考虑的因素：

1）场区工程地质、水文地质情况。

2）基坑周边结构的安全性。

3）周边控制红线和市政管线的安全性。

4）支护结构的整体稳定及对周围环境影响，尽量减小施工引起的地面沉降值及沉降影响范围。

5）综合考虑支护结构工程既安全又经济。

6）结合我公司现有机械实力情况，便于施工管理、机械调配。

7）在岩土工程设计中，岩土工程师与结构工程师应密切配合，使岩土工程设计与结构工程设计协调一致。

综合考虑基坑周围情况及后期施工要求，在进行边坡支护设计时，分别对基坑周围施加了均部荷载和集中荷载，将整个基坑视为整体的同时，采用了较为常用的瑞典条分法进行了基坑支护设计。

（三）方案的选择：

本工程施工工序:

先施工地下室，其结构强度满足要求后施工外防水及防水保护层。

椐以上特定条件和工序基坑支护设计选用支护方案:

土钉支护

（四）土钉支护设计参数

以基坑现状和坑深,划分6个典型剖面,其分布详见基坑平面图

A-A剖面坡高5.6m1:

0.27放坡

B-B剖面坡高5.65m1:

0.3放坡

C-C剖面坡高5.7m1：

0.3放坡

D-D剖面坡高5.6m1：

0.5放坡

E-E剖面坡高5.55m1：

0.7放坡

F-F剖面坡高5.65m1：

0.4放坡

各剖面支护参数如下

A土钉参数：

A-A，B-B剖面支护参数

（1）开槽深度按5.6m进行设计,各断面放坡详附图。

（2）土钉为注浆土钉，孔径100mm，与水平面间的夹角为10度.主筋为Ⅱ级螺纹钢φ20，每隔2.5m焊一支架，使钢筋居中，尾部设置弯钩与面层连接。

采用常压灌注水泥浆，水泥为P.O32.5#水泥，水灰比0.45，考虑到回填土中成孔的困难性,局部锚管代替土钉,用冲击设备将钢管打入卵石层中锚管设计样式见下图

锚管的管体采用普通钢管,其外径不小于48mm,锚管内端应加工成锥形扩大头,沿管壁呈螺旋型布孔,出浆孔孔径取8—10mm,间距30cm,锚管外端1.0-2.0m处不设孔眼。

（3）土钉水平间距2.0m，垂直间距2.5m，呈梅花形布置共三排，第一排长4.5m,第二排长3.5m,第三排为长3.0m,土钉采用常压灌注水泥浆（注浆压力0.5-0.7mpa），水泥为普通425#水泥，水灰比0.45。

（4）坡顶打设摩擦土钉采用Ⅱ级螺纹钢φ20，长度为2m，间距2.5m。

C-C剖面支护参数

1）深度按5.7m进行设计,坡度1:

0.3。

2）该段为中风化泥岩层，岩层走向同基坑方向成直角，因本工程基坑施工周期短属于稳定边坡，可不进行边坡处理。

D-D剖面支护参数

1）深度按5.6m进行设计,坡度1:

0.5。

2）土钉水平间距2.5m，垂直间距3.0m，呈梅花形布置共二排，第一排长4.0m,第二排长3.0m。

3）放坡比例为1：

0.5面层只需用挖掘机用斗将坡面压光后可不作处理。

4）其它参数同A-A剖面

E-E剖面支护参数

1）深度按5.55m进行设计,坡度1:

0.7。

2）土钉水平间距2.5m，垂直间距3.0m，呈梅花形布置共二排，第一排长3.0m,第二排长2.5m,主筋选用16螺纹钢。

3）放坡比例为1：

0.7面层只需用挖掘机用斗将坡面压光后后可不作处理。

4）其它参数同A-A剖面

F-F剖面支护参数

1）深度按5.65m进行设计,坡度1:

0.4。

2）土钉水平间距2.5m，垂直间距2.5m，呈梅花形布置共3排，第一排长3.5m,第二排长3.0m,第三排为长2.0m。

.主筋选用16螺纹钢。

3）放坡比例为1：

0.4面层只需用挖掘机用斗将坡面压光后可不作处理。

4）其它参数同A-A剖面

B、面层参数：

各剖面支护参数相同

（1）喷射混凝土面板厚度为8~10cm，强度为C20，指定配合比为1:

2:

2（水泥：

砂：

石子）.

（2）坡面挂钢丝网，￠0.5@100*100钢丝网用火烧丝与土钉钢筋绑扎，钢筋接头搭接不小于8cm，网片与坡面距离大于3cm。

网片处配￠16横竖加强筋，布置间距@1500*3000。

加强筋和土钉端头采用直角弯钩焊接。

（3）坡顶设散水坡，以保证坡底稳定性。

（4）混凝土面层应设置泄水孔和排水孔。

（五）有关问题的解释和补充说明：

1、方案的解释和说明

本设计基于施工现场已开挖完成的基坑现状。

2、排水措施。

土钉支护时须提前准备排水措施。

坡面排水可通过设置排水管来实现。

在基坑下1.5m处水平每3m，布置一个排水孔。

在排水孔内插入排水管，管壁按一定密度钻眼，将排水管的水眼及内端包上筛网布，以排水的同时起到滤土的作用。

排水管一般采用长300~500mm的带孔塑料管，插入面层500mm左右，倾角为5-10度，即可达到目的。

3、预计变形。

本工程支护变形经有限元分析和根据我公司的实测资料，对变形预计如下：

当离开边坡6m时，地表变形不会造成对周围建筑物的影响；当大于10m时，地表基本无变形。

4.设计与信息施工技术。

施工中的动态设计与信息施工侧重强调工程技术人员懂监控，会监测，并跟班作业，不离开现场，及时处理设计中没有考虑或无法预料但却在施工中出现了的问题。

根据现场情况，及时调整一些参数和施工程序，果断而不失时机地处理好出现的问题，才能保证安全施工，确保边坡稳定。

5.坑边坡监测。

为随时掌握整个施工过程中基坑周边环境的变化，须制定一套较完整的合理的监测方案。

侧重监测和观察边坡的水平位移和竖向沉降，注意观察土钉头部附近及地表有无裂隙，周围建筑物有无异常变化，掌握其发展规律，为动态设计和信息化施工提供依据。

6、周围环境。

因目前有关资料不足，对周围的环境了解不够，本设计考虑地面荷载10KN/m2，周围允许变形20mm，如周围地面荷载增大，或周围环境存在对变形要求更敏感管线或建筑物时，应及时调整设计。

比如可通过增设预应力锚杆等措施以控制变形在允许范围内，保证安全。

（六）设计计算书

　A-A，B-B剖面计算书

原----------始----------数----------据

支护类型基坑侧壁重要性系数基坑深度（m）地下水位（m）墙面坡角（度）

土钉墙1.005.60-15.0073.0

土层号厚度重度粘聚力内摩擦角摩阻力标

（m）（kN/m^3）（kPa）（度）准值（kPa）

11.6018.0020.0020.0040.00

26.0020.000.0040.0070.00

34.0020.000.0042.00100.00

41.8020.000.0045.00100.00

57.0020.000.0045.00150.00

超载序号超载类型超载值（kPa）距坑边距离（m）作用宽度（m）距地面深度（m）

1120.00

土钉道号竖向间水平间入射角度超挖深度钻孔直径土钉长度

距（m）距（m）（度）（m）（mm）（m）

12.02.510.000.201004.50

22.02.510.000.301004.00

32.02.510.000.301003.50

42.02.510.000.301003.00

土钉钢筋级别:

2

计----------算----------结----------果

计算方法：

抗拉计算

计算步数破裂面角（度）土钉号计算长度（m）内力设计值（kN）

146.7---

250.911.001.56

352.911.501.56

22.1223.37

453.912.011.56

22.6223.37

32.6432.83

计算方法：

抗拉验算

计算步数破裂面角（度）土钉号安全系数验算长度（m）内力设计值（kN）

146.7----

250.9168.405.001.56

352.9168.095.001.47

24.766.0023.37

453.9165.935.001.43

24.416.0022.66

32.775.0032.83

计算方法：

稳定计算

计算步数破裂面角（度）滑裂面:

深度（m）X座标（m）Y座标（m）半径（m）

046.71.203.903.545.92

土钉号计算长度（m）内力标准值（kN）

---

计算步数破裂面角（度）滑裂面:

深度（m）X座标（m）Y座标（m）半径（m）

146.71.603.051.584.09

土钉号计算长度（m）内力标准值（kN）

13.5841.47

计算步数破裂面角（度）滑裂面:

深度（m）X座标（m）Y座标（m）半径（m）

250.92.809.595.5712.11

土钉号计算长度（m）内力标准值（kN）

13.9844.89

计算步数破裂面角（度）滑裂面:

深度（m）X座标（m）Y座标（m）半径（m）

352.94.306.58-0.046.79

土钉号计算长度（m）内力标准值（kN）

13.9849.46

24.2081.93

计算步数破裂面角（度）滑裂面:

深度（m）X座标（m）Y座标（m）半径（m）

453.95.8013.761.1113.87

土钉号计算长度（m）内力标准值（kN）

13.9851.94

24.2084.35

34.2486.39

计算步数破裂面角（度）滑裂面:

深度（m）X座标（m）Y座标（m）半径（m）

554.57.3014.991.1615.34

土钉号计算长度（m）内力标准值（kN）

13.9848.73

24.2078.23

34.2479.39

44.3886.40

计算步数破裂面角（度）滑裂面:

深度（m）X座标（m）Y座标（m）半径（m）

654.57.6017.441.3717.61

土钉号计算长度（m）内力标准值（kN）

13.9851.06

24.2081.77

34.2481.93

44.3887.40

54.0892.37

计算步数破裂面角（度）滑裂面:

深度（m）X座标（m）Y座标（m）半径（m）

755.08.8020.471.7220.70

土钉号计算长度（m）内力标准值（kN）

13.9850.57

24.2080.58

34.2479.95

44.3884.13

54.1890.38

计算步数破裂面角（度）滑裂面:

深度（m）X座标（m）Y座标（m）半径（m）

855.29.8023.841.9623.98

土钉号计算长度（m）内力标准值（kN）

13.9851.75

24.2082.17

34.2480.68

44.3883.64

54.1888.24

62.6775.37

计算步数破裂面角（度）滑裂面:

深度（m）X座标（m）Y座标（m）半径（m）

955.410.5026.472.6026.74

土钉号计算长度（m）内力标准值（kN）

13.9850.81

24.2080.79

34.2479.36

44.3882.13

54.1886.31

62.6771.62

74.81115.53

计算方法：

稳定验算

计算步数安全系数破裂面角（度）滑裂面:

深度（m）X座标（m）Y座标（m）半径（m）

01.7946.71.203.903.545.92

土钉号验算长度（m）

--

计算步数安全系数破裂面角（度）滑裂面:

深度（m）X座标（m）Y座标（m）半径（m）

13.4246.71.603.051.584.09

土钉号验算长度（m）

15.00

计算步数安全系数破裂面角（度）滑裂面:

深度（m）X座标（m）Y座标（m）半径（m）

21.7250.92.809.595.5712.11

土钉号验算长度（m）

15.00

计算步数安全系数破裂面角（度）滑裂面:

深度（m）X座标（m）Y座标（m）半径（m）

31.7452.94.306.58-0.046.79

土钉号验算长度（m）

15.00

26.00

计算步数安全系数破裂面角（度）滑裂面:

深度（m）X座标（m）Y座标（m）半径（m）

41.8553.95.8013.761.1113.87

土钉号验算长度（m）

15.00

26.00

35.00

计算步数安全系数破裂面角（度）滑裂面:

深度（m）X座标（m）Y座标（m）半径（m）

51.5954.57.3014.991.1615.34

土钉号验算长度（m）

15.00

26.00

35.00

45.00

计算步数安全系数破裂面角（度）滑裂面:

深度（m）X座标（m）Y座标（m）半径（m）

62.0654.57.6017.441.3717.61

土钉号验算长度（m）

15.00

26.00

35.00

45.00

54.00

计算步数安全系数破裂面角（度）滑裂面:

深度（m）X座标（m）Y座标（m）半径（m）

71.6055.08.8020.471.7220.70

土钉号验算长度（m）

15.00

26.00

35.00

45.00

54.00

计算步数安全系数破裂面角（度）滑裂面:

深度（m）X座标（m）Y座标（m）半径（m）

81.7255.29.8023.841.9623.98

土钉号验算长度（m）

15.00

26.00

35.00

45.00

54.00

63.00

计算步数安全系数破裂面角（度）滑裂面:

深度（m）X座标（m）Y座标（m）半径（m）

91.6455.410.5026.472.6026.74

土钉号验算长度（m）

15.00

26.00

35.00

45.00

54.00

63.00

73.00

C-C剖面为中风化泥岩段，可不做支护处理。

D-D剖面计算书

原----------始----------数----------据

支护类型基坑侧壁重要性系数基坑深度（m）地下水位（m）墙面坡角（度）

土钉墙1.005.60-15.0063.0

土层号厚度重度粘聚力内摩擦角摩阻力标

（m）（kN/m^3）（kPa）（度）准值（kPa）

11.6018.0020.0020.0040.00

26.0020.000.0042.0070.00

34.0020.000.0045.00100.00

41.8020.000.0045.00100.00

放坡级数坡度系数坡高（m）坡脚台宽（m）

10.505.602.00

超载序号超载类型超载值（kPa）距坑边距离（m）作用宽度（m）距地面深度（m）

1110.00

土钉道号竖向间水平间入射角度超挖深度钻孔直径土钉长度

距（m）距（m）（度）（m）（mm）（m）

13.002.5010.000.301004.00

23.002.5010.000.301002.50

土钉钢筋级别:

2

计----------算----------结----------果

计算方法：

抗拉计算

计算步数破裂面角（度）土钉号计算长度（m）内力设计值（kN）

158.5---

259.612.0925.45

360.312.5525.45

21.4921.95

460.813.0125.45

21.9521.95

561.313.4425.45

22.4021.95

663.014.0025.45

23.0021.95

计算方法：

抗拉验算

计算