基坑土方开挖支护设计及施工方案.docx
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基坑土方开挖支护设计及施工方案
第一部分设计方案
1．编制依据
1.1国家现行有关规范
《工程测量规范》GB50026-2007
《北京地区建筑基坑支护技术规程》DB11/489-2007
《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012
《建筑与市政降水工程技术规范》JGJ/T111-1998
《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009
《岩土工程勘察规范》GB50021-2001（2009年版）
《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011
《北京地区建筑地基基础勘察设计规范》DBJ11-501-2009
《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008
《钢筋焊接及验收规程》JGJ18-2012
《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2001
《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202—2002
《建筑施工安全检查标准》JGJ59-2011
《建筑机械使用安全技术规范》JGJ33-2012
《建筑工程施工现场供用电安全规范》GB50194-2002
1.2主要法规、规定
1）《中华人民共和国建筑法》
2）《中华人民共和国环境保护法》
3）《中华人民共和国消防法》
4）《建筑安全生产监督管理规定》（建设部令第13号）
5）《建设工程施工现场管理规定》（建设部令第15号）
6）《北京市防火安全工作管理规定》（政府令第53号）
7）《北京市建设工程施工现场管理办法》（政府令第72号）
8）《房屋建筑工程和市政基础设施工程实行见证取样和送检的规定》（京建质[2000]578）
9）《建设工程安全生产管理条例》（国务院第393号令）
10）《北京地区城市建设工程地下水控制技术导则》（2010年），市规发【2010】693号文
1.3建设单位提供的招标资料
（1）北京市勘察设计研究院有限公司提供的《北京市通州区潞河医院门诊综合楼岩土工程勘察报告》（工程编号：
2011技036）。
（2）总平面定位图（电子版）。
（3）地下一、二、三层平面及基础平面和剖面图（电子版）。
2．工程概况
（1）工程简介：
工程名称：
北京市通州区潞河医院门诊综合楼工程
建设单位：
北京市通州区潞河医院
勘察单位：
北京市勘察设计研究院有限公司
设计单位：
北京市建筑设计研究院
监理单位：
北京市潞运建设工程监理服务中心
施工单位：
中国建筑股份有限公司
（2）场地位置：
通州区潞河医院门诊综合楼工程位于通州区潞河医院东北侧，西侧距新华南路约150m，南侧距玉带河大街约73m，北侧为武定庵胡同，东侧距通州区中医医院约70m。
图2.1本工程卫星地图
（3）拟建物特征概述：
根据岩土工程勘察报告提供的资料及总平面定位图，拟建工程由门诊综合楼及地下车库组成。
工程建筑面积约70800㎡，地上总建筑面积约为40800㎡。
地下总建筑面积约为30000㎡。
表2.1拟建物结构基本情况一览表
序
号
建筑物
编号
建筑层数
建筑物
高度（m）
结构
型式
基础
形式
±0.00标高（m）
基础底板
埋深（m）
1
门诊综
合楼
4-10F/B3F
18.40-41.80
剪力墙
筏板
25.7
-16.66m/15.86m/18.86m
2
纯地下
车库
0F/B3F
/
框架
3
地上连廊
2-4层相连，无地下室
/
框架
/
3．拟建物周边环境条件
3.1拟建场地内地面现状
场内原有地上建筑已基本拆除，东南侧有一个配电房为待拆楼房，开工前拆除，西南角为临时建筑，开工前需要拆除。
场地地面基本平整，平均地面标高25.24m。
3.2拟建场地周边道路、已有建筑、地下管线情况
基坑北侧6层住宅楼，距基坑最近距离为8.61米，基坑西北角6层住宅楼距基坑最近处12.86米，6层住宅楼无地下室，基础埋深约3m；基坑东侧一层平房最近处距基坑10.59米，无地下室；基坑南侧手术病房楼和内科病房楼距基坑最近处19.14米，手术病房楼基础埋深6m，内科病房楼基础埋深7m；场地南侧的玉带河路距基坑60.89米，场地西侧的新华南路距基坑114.34米，道路下的市政管道距基坑均较远；据了解场地内有一条东西走向电力管沟从基坑南侧通过，电力管沟顶埋深1m左右，底埋深2m左右，宽度1.5m，距槽边约1.5m。
4．工程地质条件及水文地质条件
4.1工程地质条件
根据《北京市通州区潞河医院门诊综合楼岩土工程勘察报告》（北京市勘察设计研究院有限公司，工程编号：
2011技036，日期2012年8月14日），本工程场地地质和水文地质条件如下：
1）气候条件
北京市根据区属典型暖温带、半湿润～半干旱大陆性气候，夏季比较炎热，冬季比较寒冷干燥。
年平均气温11℃～12℃，7月份平均气温25℃～26℃,1月份平均气温-4℃～-5℃，北京地区属季风气候，冬季盛行偏北风，夏季盛行偏南风，春秋为南北风向转换季节；风速季节变化明显，春季平均风速最大，年最大风速可达22m/s。
北京地区多年平均降水量在550～660mm之间，降水量季节性和年变化较大，年内降水量分配不均，汛期（6～9月份）降水量一般占全年降水量的80%以上,冬季（12月至来年2月）降水量仅占全年降水量的2%左右。
北京地区日照时数约2700小时，年总辐射约5350兆焦耳/平方米﹒年。
北京地区多年平均水面蒸发量为1843.8mm。
根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）和《北京地区建筑地基基础勘察设计规范》（DBJ11-501-2009）,拟建场取地基土标准冻结深度为0.8m。
2）场地现状地形及地物概况
拟建场地地形基本平坦，勘察期间测量的钻孔孔口处自然地面标高为23.63～25.48m。
目前场地范围内原有房屋已基本拆除。
场区附近分布有现状医院办公楼，居民楼及施工临设等。
3）地层土质及岩性特征概述
根据对现场钻探、原位测试与室内土工试验成果的综合分析，将本次岩土工程勘察勘探深度范围内（最深33.0m）的地层，按成因类型、沉积年代划分为：
人工堆积层和第四纪沉积层两大类，并按岩性及工程特性进一步划分为7个大层及亚层。
现分述如下：
表层为一般厚约1.3～5.20m（局部12#孔附近为10.00m左右）的人工堆积之放渣土
层及粘质粉土素填土、粉质粘土素填土
1层。
人工堆积层以下为第四纪沉积的粘质粉土、砂质粉土
层，重粘质粉土、粘质粉土
1层，粉质粘土、粘质粉土
2层及粘土、重粘质粉土
3层；砂质粉土、粘质粉土
层及粉质粘土、重粘质粉土
1层；细砂、中砂
层，圆砾
1层及砂质粉土
2层；中砂、细砂
层及粉质粘土、重粘质粉土
1层；粉质粘土、粘质粉土
层，细砂、中砂
1层，重粘质粉土、粘土
2层及砂质粉土、粘质粉土
3层；细砂、中砂⑦层及粘质粉土、粉质粘土⑦1层。
上述各土层的分布情况及其工程性质指标参见“工程地质剖面图”、附表1（“地层岩性及土层的物理力学性质综合统计表”）
4.2拟建场区地下水条件概述
1）勘探期间实测地下水位
本工程岩土工程勘察期间（2011年3月上旬及2012年7月上旬～中旬）于钻孔中实测到2层地下水，现场实测的各层地下水水位情况及类型参见下表2。
表4.1地下水水位量测情况一览表
序号
地下水类型
地下水静止水位（承压水测压水头）
量测时间
埋深（m）
标高（m）
1
层间水
8.00～10.80
14.68～16.33
2011年3月上旬
10.70～12.50
12.74～14.04
2012年7月上旬～中旬
2
承压水
21.40～23.00
2.11～3.83
2011年3月上旬
16.30～18.30
6.93～8.12
2012年7月上旬～中旬
根据场区地层及区域地下水位观测资料分析，工程场区浅部局部可能存在上层滞水。
2）浅层地下水位动态
工程场区层间水天然动态类型属渗入-迳流型，主要接受地下水侧向迳流方式补给，以地下水侧向迳流及越流为主要排泄方式，其水位年变幅一般为1～2m。
工程场区承压水天然动态类型属渗入-迳流型，主要接受地下水侧向迳流方式补给，以地下水侧向迳流及人工开采为主要排泄方式；其水位年变幅一般为1～3m。
3）历年高水位调查
工程场区近3～5年最高地下水位标高为18.50m左右（不含上层滞水）。
历史最高水位标高为22.00m左右。
4）地下水的腐蚀性评价
本次勘察期间于4#、5#、7#及21#钻孔内分别采取上述第1层地下水及第2层地下水试样各1件，于5#、7#及21#钻孔内分别采取上述第2层地下水各1件（共7件），并进行了水质分析试验，根据试验结果，依据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001，2009年版）中有关标准并按不利原则综合评价：
拟建场地上述各层地下水水质对混凝土结构均有弱腐蚀性，在干湿交替作用条件下，对钢筋混凝土结构中的钢筋具有弱腐蚀性。
5．基坑降水设计
根据《北京地区城市建设工程地下水控制技术导则》（2010年），市规发【2010】693号文，本基坑含水层为③层砂质粉土、④层细中砂、④1层圆砾层、⑤层中细砂，基底以下含水层厚度按大面积基底标高-16.66m计算，隔水层顶板最大深度6.21m，大于5.0m，已经过专家论证，可以采用基坑降水方案。
5.1降水方案的确定及降水计算
将地下水抽将至基底以下0.5m。
按最深基底标高-18.86m计算，水位需要降至6.34m（绝对标高）含水层为③层砂质粉土、④层细中砂、④1层圆砾层、⑤层中细砂，渗透系数综合取值为15m/d，含水层厚度按2012年7月测得的平均水位标高13.39m计算为8.32m，水位降深s=7.05m，降水计算如下：
5.1.1潜水完整井计算模型
5.1.2基坑潜水涌水量计算
（1）计算基坑等效半径（r0）：
式中：
r0——基坑等效半径（m）；
F——基坑面积（m2）；
（2）确定降水影响半径（R）：
式中：
R——降水影响半径（m）；
S——降水井内深度（m）；（s=7.05m）
H——含水层厚度（m）；（8.32m）
K——含水层渗透系数（m/d）；（K=15m/d）
（3）基坑涌水量（Q）
5.1.3单井出水量
单井涌水量：
=42.4m3/d，每小时出水量为1.77方。
5.1.4井数计算
降水井数量：
=59.5眼，取60眼
5.1.5井距计算
降水井中心距离护坡桩外坡线1.0～4.0m布置，降水井中心线周长C=486.1m，井间距计算如下：
L=c/n=8.10m
为了不影响锚杆施工，降水井与护坡桩对齐布置，井距取8.0m。
6、潜水泵泵量
根据单井出水量，由于前期水量较大，潜水泵采用3m3／h的泵量。
5.2降水井结构设计及设计参数
基坑四周布置降水井，降水井孔径600mm，采用反循环钻机成孔，井管为直径400mm的无砂水泥管，井间距为8.0m，对应含水层井管外包裹2层80目的尼龙纱网，井管外填入直径为2mm～5mm砾料（含泥量<3%），自地面以下2m井管外采用粘性土充填。
井管要高出地面0.5m。
管井降水设计参数如下：
用途
位置
类型
直径（mm）
深度（m）
间距（m）
数量
降水井
基坑外侧
管井
Φ600
25
8.0m
60
降水井用3m3/d潜水泵；
具体井位布置，详见“基坑降水、支护平面布置图”（附图-02）
5.3降水对周边建筑的影响分析
本工程基坑降水涉及的含水层主要为③层砂质粉土、④层细中砂、④1层圆砾、⑤层中细砂，各层土的厚度及压缩模量见下表：
地层编号及名称
③层砂质粉土
④层细中砂
④1层圆砾
⑤层中细砂
土层厚度（m）
0.92
3.1
2.3
2
压缩模量（MPa）
16.2
30
50
40
各层重点附加
荷载（KPa）
4.6
24.7
51.7
73.2
本工程降水目的在于降低第一层潜水水位。
对环境的影响在于水位降低产生附加沉降和抽水过程中细颗粒流失形成地下空洞，必须采取措施，将影响控制在允许范围内。
5.4分层总和法计算附加沉降
考虑土的成层性，运用分层总和法，根据土有效应力增量计算管井降水导致的沉降量。
取第i层土的土层微单元。
第i层土的沉降计算公式如下：
式中：
——第i层土微单元的沉降，mm；
——降水深度h处土层的附加应力，即有效应力增量，kPa；
——第i层土的侧限压缩模量，MPa；
——第i层土微单元的厚度，m。
各土层沉降量累加之和为降水引起总沉降量。
水位最大降深4.5米，平均附加应力为45/2=22.5kPa,取细中砂（4）层的压缩模量为25MPa，代入上式计算得：
中砂层为28，地下水在完全疏干情况下引起沉降估算结果如下：
S=22.5*4.5/25=4.1mm
由于本工程降水井中抽出的地下水可进行再次利用，不直接排到的市政污水管道中，达到综合利用的地下水，尽可能地将对环境影响控制到最低。
施工降水引起地面沉降不会对周边环境产生较大影响，同时场地较为空旷，周边没有对变形要求严格的管线和建筑物。
5.4.1对周边环境的影响
经过计算得出沉降值为4.1mm，沉降量很小，对周边建筑物不会造成不利影响。
5.4.2防止降水井施工和抽水产生地下空洞的措施
1、管井成孔采用反循环钻机成孔，地层自造浆护壁，预防坍塌；无砂砼滤管外包一层80目尼龙网，防止土颗粒流失。
2、严格控制含砂量，选择优质的无砂砼滤管，外包一层80目尼龙网，防止土颗粒流失。
将含砂量降水初期控制在半小时内含砂量小于1/10000；降水过程中管井正常运行时含砂量小于1/50000。
3、基坑回填后及时用粘性土回填封井。
5.5排水管线布设
水泵：
施工期间采用扬程大于30.0m、出水量3m3/d的潜水泵，适当增大泵量有利于提高降水速度。
排水总管：
采用直径Ф250波纹管，根据现场排水出口位置，沿降水井周边布置。
排水管线坡度不小于1‰，排水总管向外侧街道上的雨水管线入口排放。
沉淀池：
布置在基坑外侧的西侧和南侧，共计2个，单体容积不小于4m3。
5.6降水对周边建筑的影响监测
经理论计算，本次降水引起的地面最大沉降为4.1mm，对周边已有建筑影响极其微弱，但根据规范要求，需要对周围建筑物沉降进行降水沉降监测，在周围建筑物角点及长边外墙上每15m布置沉降监测点。
施工期间由甲方委托第三方进行监测。
根据上面计算和我公司以往的降水沉降监测经验，本工降水引起的最大沉降不会大于5mm，因此降水引起的沉降很小，并且降水影响半径较大，对于建筑物来说基本属于均匀沉降，不会引起周围建筑破坏。
6．基坑支护设计
6.1基坑支护需要考虑的问题
1、本工程基坑深度15.4m～18.4m，基坑深度大于15m，基坑安全等级为一级，基坑侧壁重要性系数取1.1。
2、基坑支护设计首先从安全角度出发，确保基坑周围建筑物的安全，基坑支护形式应以桩锚支护体系为主，控制基坑变形值达到一级基坑变形要求；
3、西北角及北侧、东侧围墙内场地较小，基坑周围建筑物距离基坑较近，桩顶设在地面下1m位置，北侧桩顶以上为杂填土层，采用1:
0.5放坡，坡面挂网锚喷；尽量给建筑施工提供施工场地；南侧有电缆沟从槽边经过，电缆沟底部埋深2m，距护坡桩1.5m，为保证电缆沟的安全，南侧桩顶设在地面下1.5m处，由于电缆沟距槽边较近桩顶以上采用挡土墙护坡，西侧与南侧由于靠近围墙及建筑物基础，不具备放坡空间与作业面，为保证边坡安全，西侧桩顶设在地面下1.5m处，桩顶以上采用挡土墙护坡，东侧局部桩顶设置在地面下1m处，桩顶以上采用挡土墙护坡。
4、为了保证结构地下施工工作要求，基坑肥槽宽度留0.8米。
5、地面考虑施工荷载，取20KPa地面荷载，且作用在基坑边2m以外，周围建筑按楼层取荷载，平房取20KPa，6层住宅楼取90KPa，15层高层考虑基础埋深及CFG桩作用，附加荷载取100KPa。
6、南侧手术病房楼基础埋深7m、内科病房楼基础埋深6m，均为筏板基础，基础下有CFG桩，设计锚杆时，锚杆长度控制不进入基础下面，以保证锚杆能够施工，并且不破坏CFG桩。
6.2基坑支护剖面划分
根据基坑周围建筑物荷载及地面荷载的不同以及基坑深度、支护结构形式的不同，将基坑划分为7个剖面，北侧及西侧G轴以北、东侧-16.66m基底标高段为1-1剖，西侧G轴以南为2-2剖面，南侧槽底标高-16.66m部分为3-3剖面，南侧槽底标高-15.86m部分为4-4剖面，南侧有15层建筑、槽底标高-18.86m段为5-5剖面，南侧无建筑、槽底标高-18.86m段为6-6剖面，槽底标高-18.86m的东侧（吊装井东侧、北侧）为7-7剖面。
各个剖面分界线详见附图02：
基坑降水、支护平面布置图。
6.3各剖面支护结构形式
各剖面支护结构形式见下表：
表6.1支护形式一览表
剖面
桩顶标高
（m）
槽底标高
（m）
基坑深度
（m）
支护结构形式
锚杆道数
1-1
―1.46
-16.66
16.20
桩顶以上采用挂网锚喷，桩顶以下桩锚支护
3
1-1（东局部）
―1.46
-16.66
16.20
桩顶以上采用土钉墙，桩顶以下桩锚支护
3
1-1（西局部）
―1.46
-16.66
16.20
桩顶以上采用土钉墙，桩顶以下桩锚支护
3
7-7
―1.46
-18.86
18.40
桩顶以上采用土钉墙，桩顶以下桩锚支护
4
2-2
―1.96
-16.66
16.2
桩顶以上采用土钉墙，桩顶以下桩锚支护
3
3-3
―1.96
-16.66
16.2
桩顶以上采用挡土墙，桩顶以下桩锚支护
3
4-4
―1.96
-15.86
15.4
3
5-5
―1.96
-18.86
18.4
4
6-6
―1.96
-18.86
18.4
4
6.4基坑支护结构设计
1、挡土墙设计
2-2剖、3-3剖、4-4剖、5-5剖、6-6剖桩顶标高设在-1.96m，地面平均标高-0.46m，为安全起见，挡土墙高出地面0.2m，雨季可以起挡水作用，挡土墙高度1.7m；1-1剖东西局部、7-7剖桩顶标高设在-1.46m，地面平均标高-0.46m，为安全起见，挡土墙高出地面0.2m，雨季可以起挡水作用，挡土墙高度1.2m，挡土墙宽度240mm，两桩设一构造柱，构造柱间距3.0m，构造柱主筋锚入冠梁45d，构造柱中间砌筑砖墙，砌筑砂浆强度为M5，挡土墙顶部设钢筋混凝土压梁，构造柱、压梁混凝土强度C25，主筋保护层厚度35mm，构造柱中间砌筑砖墙时每5层砖压2根A6.5HPB235钢筋，构造柱、压梁截面尺寸及配筋见下表：
表6.2挡土墙构件配筋一览表
结构名称
截面尺寸
配筋
主筋（HRB335）
箍筋（HPB235）
构造柱
240×240
2B16（基坑内侧）
3B16（基坑外侧）
A6.5@250
压梁
240×200
4B16
A6.5@250
2、护坡桩及冠梁设计
护坡桩桩径为800mm，混凝土强度C25，主筋保护层厚度为50mm，护坡桩桩距1.5m，总桩数299根，主筋规格为B22，强度级别HRB335，箍筋规格为A8，强度级别HRB235，箍筋间距200mm，加劲筋为B16@2000，强度级别HRB335，各剖面桩长、配筋、桩数见下表：
表6.2护坡桩设计一览表
剖面
桩冠梁顶标高（m）
桩长（含冠梁）（m）
嵌固深度（m）
桩数
配筋
主筋
箍筋
1-1
-1.46
20.8
5.6
148
17B22
A8@200
2-2
-1.96
20.3
5.6
34
17B22
3-3
20.8
6.0
22
17B22
4-4
19.9
6.0
23
17B22
5-5
23.4
6.5
22
19B22
6-6
23.4
6.5
26
19B22
7-7
-1.46
23.9
6.5
24
19B22
桩顶设冠梁，冠梁截面900mm（宽）×600mm（高），配筋为：
主筋3B22+2B16+3B22，箍筋为A8@250，冠梁混凝土强度为C25，主筋保护层厚度为35mm。
配筋详见各剖面图。
3、锚杆设计
锚杆直径150mm，拉杆采用7φ5钢绞线，公称直径15.2mm，强度级别1860N/mm2，拉杆每2m设一支架，自由段涂黄油用塑料管密封，锚杆注浆采用P.O42.5水泥浆，水灰比0.5，注浆压力0.3～0.4MPa，锚固体强度不低于M20，各剖面锚杆设计见下表：
表6.3锚杆设计一览表
剖面
排号
锚位
（m）
间距
（m）
倾角
（°）
总长
（m）
自由段
（m）
锚固段
（m）
钢绞线根数
设计
锚力
（KN）
预加
锚力
（KN）
1-1
第1排
-3.96
2.25
20
19.5
8.5
11.0
2
292.64
230
第2排
-8.96
1.5
20
23.0
7.0
16.0
4
604.30
420
第3排
-12.96
1.5
20
21.0
5.0
16.0
4
650.63
420
2-2
第1排
-3.96
2.25
20
22.0
8.5
13.5
2
286.84
230
第2排
-8.96
1.5
20
24.0
7.0
17.0
4
657.62
460
第3排
-12.96
1.5
20
22.0
5.0
17.0
4
663.56
430
3-3
第1排
-3.96
2.25
20
23.0
8.5
14.5
2
346.90
280
第2排
-8.96
1.5
20
24.0
7.0
17.0
4
609.44
426
第3排
-12.96
1.5
20
21.0
5.0
16.0
4
614.72
400
4-4
第1排
-3.96
2.25
20
20
8.5
11.5
2
234.43
200
第2排
-8.46
1.5
20
24.0
6.0
18.0
3
494.47
346
第3排
-12.46
1.5
20
21.0
5.0
16.0
4
623.30
400
5-5
第1排
-3.96
2.25
20
19.0
8.5
10.5
2
234.43
200
第2排
-8.96
1.5
20
26.0
7.0
19.0
3
452.50
340
第3排
-11.96
1.5
20
22.0
6.0
16.0
4
576.84
400
第4排
-14.96
1.5
15
20.0
5.0
15.0
4
624.62
410
6-6
第1排
-3.96
2.25
20
22.5
8.5
14.0
2
292.64
230
第2排
-8.96
1.5
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