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基坑工程
基坑降水及基坑支护设计方案
一﹑工程概述
******小区位于**********之间，由重庆规划设计研究院设计。
拟建小区总占地面积116930.6m2，总建筑面积205034m2，分为A、B组团，本次施工方案主要为B组团部分，设地下室1层，埋深5m。
受业主委托，我单位对该地段基坑降水及支护作方案施工。
二、场地工程地质条件
（一）工程地质条件
根据中国建筑西南勘察设计研究院提供的《*********岩土工程勘察报告》，该场地地层分布如下表所示。
场地地层分布及工程地质条件表1
指标
土名
层厚
（m）
重度
γ
（kN/m3）
内聚力
C
（kPa）
内摩擦角
ф
（°）
承载力
特征值
fak（kPa）
杂填土①1
松散
0.3-2.1
素填土①2
松散～稍密
0.2-6.6
粘土②
可塑
0.3-3.6
19.5
25
10
150
粉质粘土③
可塑～软塑
0.4-4.2
18.5
15
15
130
粉土④
稍密～中密
0.3-3.6
19.5
10
15
110
粉砂⑤
松散～稍密
0.2-2.2
18.0
10
20
90
细砂⑥
松散～稍密
0.2-4.3
18.0
5
25
110
卵石⑦
松散⑦1
0.3-4.8
20.0
0
20
200
稍密⑦2
0.3-6.6
21.0
0
35
320
中密⑦3
0.3-3.8
22.0
0
40
500
密实⑦4
0.5-2.3
24.0
0
45
750
泥岩⑧
强风化⑧1
1.0-1.9
22.0
250
中等风化⑧2
23.0
800
（二）水文地质条件
根据勘察报告，该场地静止水位埋深为0.5～3.5m，绝对标高274.38～276.53m，静止水位绝对标高平均值为275.5m。
勘察单位建议地下水位宜按施工期间可能的最高水位考虑，即建议按静止水位埋深1.0～1.5m，绝对标高按277.00m考虑。
场地砂卵石层渗透系数K值为18m/d。
降水深度约控制在7.5m左右。
三、本方案编制基本依据
1、场地岩土工程勘察报告；
2、《建筑基坑支护技术规范》（JGJ120-99）；
3、《土钉喷射砼支护技术规范》（GB50086-2001）；
4、《基坑土钉支护技术规范》（CECS96：
97）；
5、《建筑基坑工程技术规范》（YB9258-97）；
6、《建筑与市政降水工程技术规范》（JGJ/111--98）；
四、降水工程施工方案
（一）降水技术要求
1、降水面积：
约16000m2；
2、设计抽降水位：
基坑抽降地下水位降至自然地面以下7.5m。
（二）基坑降水施工方案
1、设计依据
（1）场地总平面图；
（2）《*********岩土工程勘察报告》（中国建筑西南勘察设计研究院）；
（3）《建筑基坑支护技术规范》（JGJ120-99）；
（4）《建筑与市政降水工程技术规范》（JGJ/111--98）。
（三）降水设计基本参数
1、渗透系数：
按勘察单位建议取k＝18m/d。
地下水位埋深按1.0m计算。
2、基坑等效半径（r0）计算:
r0＝0.29（a＋b）
式中:
a、b──分别为降水范围的长度与宽度。
3、基坑涌水量计算:
用潜水非完整井计算方法，基坑远离边界：
式中:
hm=（H+h）/2
Q ──基坑涌水量（m3/d）
k──渗透系数（m/d）
H──潜水含水层厚度（m）
R──降水影响半径（m）
r0──基坑等效半径（m）
l──过滤器进水部分长度（m），按3.0m考虑（m）
4、管井的出水量（q）计算:
q＝
式中:
rs──过滤器半径（m）
l──过滤器进水部分长度（m）
k──含水层渗透系数 （m/d）
5、井点数目计算:
n=1.1Q/q
6、降水井深度计算:
Hs＝Hw＋Ho
式中:
Hs──降水井深度（m）
Hw──从地面到自然水位的深度（m）
Ho──含水层揭露厚度（m）
将以上有关数据经分析计算，并结合场地实际，对场地降水方案布置如下：
1、降水井数量：
根据计算需要降水井21口，按两排布置。
为加快降水进度，方便施工，可在基坑内增设降水井3口，此3口井随基础施工、基坑回填逐渐失效。
2、降水井深度：
h=18m；
3、井孔直径≥600mm，井管内径300mm。
4、降水井排水采用管道内排水系统，并在现场设沉砂池。
井内排水由泵管就近接入沉砂池，最终排入市政雨水管道。
（四）施工工艺流程
1、采用CZ-22型冲击钻机成井，泥浆护壁工艺成孔，其工艺流程如下：
测放井位——钻机就位——埋护壁管——冲击成孔——捞渣换浆——下井管——填砾——洗井（活塞与空压机联合洗井）——交验——放置水泵——所有降水井施工完毕后降水。
2、施工过程控制措施
（1）成孔直径控制：
检查成孔直径是否达到600mm以上，主要控制钻头直径是否达到500mm，钻头直径为500mm就能保证成孔直径达到600mm以上。
如果钻头直径达不到500mm，就应焊钻头保证钻头直径为500mm。
（2）成孔深度控制：
成孔后施工人员应现场测量成孔深度，成孔深度达到设计深度后，停止钻进。
否则，必须继续钻进，以保证成孔深度达到设计要求。
（3）井管质量控制：
检查每孔是否用设计数量的光壁管和缠丝管焊接成井。
缠丝管在下，光壁管在上，管与管之间应焊接牢固，保证垂直度。
（4）井管结构及填砾：
10.0m以下为缠丝滤水管，10.0m以上为井壁管，井管均为φ360×30mm水泥管，每根长2.5m）。
分层填滤料：
10.0m以下填10～15㎜砾石，10.0m以上填４～10mm砾石。
分层填砾必须测准深度。
（5）洗井：
用活塞结合空压机洗井，洗至井管通畅、水清，含砂量小于1/20000，以保证降水质量。
（6）降水过程控制：
结合井位地质情况，井位附近无细砂层的井先降水，井位处有细砂时，待井内水位下降至砂层下面后，再开始降水。
控制出砂量，以保证降水不改变基础的持力层原状土结构。
确保基础施工质量符合设计要求。
（7）严格以上各个环节的过程控制，以满足施工用的降水深度，确保建筑物基础和地下室的顺利施工。
3、安全保证措施
（1）现场配备专职安全员、质检员、施工员、负责施工场地安全，质量、进度。
（2）严格按照安全规范用水、用电、机械操作。
（3）操作工、电焊工、电工等严格按照相关操作规程操作，持证上岗。
（4）所有施工人员及操作人员进场后，均必须进行安全及技术交底。
4、施工机具、材料及人员安排
（1）、施工机具
施工机具配置表表2
序号
机具名称
单位
数量
备注
1
CZ-22型冲击钻机
台
3
2
6立方空压机
台
3
3
电焊机
台
3
4
活塞
个
3
（2）、施工人员组成：
项目副经理：
1人
技术负责：
1人
技术员：
1人
施工员：
1人
安全员：
1人
质检员：
1人
操作工：
12人
电焊工：
2人
电工：
2人
普工：
2人
5、施工降水
（1）降水井排水管采用管道内排水系统，并在现场设置沉砂池不少于4个。
（2）沉砂池采用C20砼底板（板厚150～200mm，配筋φ8 @ 200×200），M5水泥砂浆砖砌池壁，池壁内外两层用防水砂浆抹灰一遍，水池内侧采用防水处理。
（3）抽水采用每井每泵排管（可采用3寸钢管）降水，地面排管集中到沉砂池，抽出的水经过沉砂池沉淀过滤后，再集中排入市政管道中，沉砂池制作位置靠近城市管网接入口的下水道（现场确定具体位置）。
（4）为保证基坑的安全，沉砂池及排水管道应严格防渗防漏。
五、基坑护壁方案
（一）护壁方案比选
根据《建筑基坑支护技术规范》（JGJ120-99），并结合现有技术看，基坑支护措施很多，主要包括如下形式，具体参见下表。
支护结构选型表表3
结构型式
适用条件
排桩或地下
连续墙
适于基坑侧壁安全等级一、二、三级
悬臂式结构在软土场地中不宜大于5m
当地下水位高于基坑底面时宜采用降水排桩加截水帷幕或地下连续墙
水泥土墙
基坑侧壁安全等级宜为二、三级
水泥土桩施工范围内地基土承载力不宜大于150kPa
基坑深度不宜大于6m
土钉墙
基坑侧壁安全等级宜为二、三级的非软土场地
基坑深度不宜大于12m
当地下水位高于基坑底面时应采取降水或截水措施
逆作拱墙
基坑侧壁安全等级宜为二三级
淤泥和淤泥质土场地不宜采用
拱墙轴线的矢跨比不宜小于1/8
基坑深度不宜大于12m
地下水位高于基坑底面时应采取降水或截水措施
放坡
基坑侧壁安全等级宜为三级
施工场地应满足放坡条件
可独立或与上述其他结构结合使用
当地下水位高于坡脚时，应采取降水措施
根据施工经验和四川地区常用基坑支护措施的调查、研究、分析、对比，结合本工程场地实际情况，我们认为，采用土钉墙支护措施具有不占用基坑周边空地、支护工程造价相对较低，可与基坑土方开挖同时进行、节省工期、质量可靠等优点。
因此，本方案设计的基坑支护措施拟采用土钉墙支护方案。
（二）土钉支护施工
1、护壁技术要求
（1）喷锚支护面积约：
3000.00m2
（2）基坑开挖深度为：
5m。
（3）基坑顶部水平位移小于30mm。
2、土钉支护施工参数
1）岩土参数
根据业主提供的拟建场地的岩土工程勘察快报并结合邻近场地资料，本设计采用地基计算参数如下表：
地基计算参数表表4
岩土名称
厚度
设计值
（m）
天然
重度
（kN/m3）
钉土
摩阻力
（kPa）
内聚力
c（kPa）
内摩擦角
Φ（º）
素填土①2
2.0
18.0
15
5
5
粘土②
1.5
19.5
35
25
10
粉质粘土③
1.5
18.5
35
15
15
粉土④
1.5
19.5
30
10
15
2）支挡高度设计值：
5.0m；
3）附加荷载：
q=0kPa
4）基坑顶面水平位移警示值：
30mm。
3、护壁方案设计计算书
（1）设计参数：
1）土层参数：
见表4所示
2）其他参数：
第一排土钉距基坑顶2.0m，水平间距按1.5m，竖向间距按1.0m，放坡系数1：
0.2；
φk=10°；
β=78.7°
破裂角：
44.35°；
土钉倾角15°
dn=0.1m
γs=1.1
σ0k=50kPa（考虑基坑顶部临时荷载）
水位埋深1.0m
（2）计算：
1）第一根土钉：
σrk=18×2.0=36
σa1k=36+50=86kPa
Ka1=0.84
ea1k=86×0.84-2×5×0.917=63.5
ξ=0.67
T1k=67
L1=10
土钉长度为14.0m
2）第二根土钉
σrk=18×2.0+19.5×1.0=55.5kPa
σa2k=19.5+50=69.5kPa
Ka2=0.704
ea2k=69.5×0.704-2×25×0.839=7
ξ=0.8
T2k=11
L2=1.5
土钉长度为5m
3）第三根土钉
σrk=74.5Pa
σa3k=19+50=69kPa
Ka3=0.589
ea3k=69×0.589-2×15×0.767=17.6
ξ=0.96
T3k=34
L3=4.5
土钉长度为6.5m
4）第四根土钉
σrk=93kPa
σa4k=24+50=74kPa
Ka4=0.589
ea4k=74×0.589-2×10×0.767=29
ξ=0.96
T4k=54
L4=8.5
土钉长度为8.5m
（3）、喷锚支护设计结论概述：
土钉列距：
Sx=1.5m
土钉行距：
Sy=1.0m
土钉排数：
N=4排，自上而下各排土钉长度为：
L1=14m，L2=5m，L3=6.5m，L4=8.5m
土钉钢材：
φ48、δ3.5钢管
土钉孔径：
D=100mm
土钉倒刺：
角钢∠20×20×3护焊于泄浆孔处（也可用φ12短钢筋代替角钢），泄浆孔（φ6）间距500左右，在土钉入土端头1.5～2m处设置，倒刺也可用Φ12代替。
土钉倾角：
α=15°
钢筋网布置：
φ6.5@200
加强筋：
Φ14@1500×1300
土钉与喷射砼面板连接处用φ14螺纹钢焊接加强、喷射砼C20配合比：
32.5R水泥：
砾石（5-10）：
细砂=1：
2：
2
外加剂：
用速凝剂，按水泥用量的3～5%掺合
砂子的含水率4-6%
（三）、基坑支护工程施工组织设计
1、施工方案概述
（1）土钉采用φ48钢管，钢管留有泄浆孔（φ6），便于灌浆。
施工顺序如下：
1）土钉施工：
用专用土钉机将土钉顶入地层中。
2）人工修整壁面：
按有限放坡量修整平直
3）挂网：
在每一段土钉施工完成后，将编制好的钢筋网片挂在已修整好的壁面上。
4）焊接主筋：
在钢筋网片的外面铺设主筋，并与土钉焊接起来。
5）喷射混凝土：
在上述工作完成后，向壁面喷射细石混凝土，喷射厚度约100mm。
6）灌浆：
对土钉进行压力注浆，使土钉周围形成锚固体，增加抗拔力。
浆液水灰比0.4～0.5。
注浆压力为0.5～1.5Mpa。
（2）喷锚支护施工与土方开挖交叉同步进行
土方机械开挖挖深作业面高度2.00m左右。
遇土层较差（如砂层、松软填土、软塑粘性土等）时，为1.00m左右，并可按如下工序进行施工：
修面、素喷砼→挂钢筋网→焊接主筋→喷射砼→打土钉→补喷砼、土钉压力灌浆→继续土方开挖。
（3）考虑城市上、下水道及地表水的渗漏对护壁土体的浸蚀，在基坑四周护壁中设置泄水孔，泄水孔设置位置根据现场基坑土壁渗水情况而定。
一般每3m设置排水孔1个，发现渗水处应及时增设泄水孔。
（4）分别在基坑周围设沉降观测点及水平位移观测点，利用反馈信息检查支护结构的合理性和安全性。
2、机具设备及人员组织计划
（1）施工人员组织计划表
施工人员组织计划表表5
序号
工种名称
人数
备注
1
技术管理人员
7
工程项目负责：
1人
工程技术负责：
1人
责任工长：
1人
现场技术员：
2人
材料员：
1人
质检安全员：
1人
2
普工
20
3
机修工
1
4
砼喷射工
3
5
电焊工
1
6
钢筋工
10
7
电工
1
8
机操工
5
（2）施工机具设备计划表：
施工机具设备计划表表6
序号
机具名称
单位
数量
备注
1
经纬仪
台
1
2
水准仪
台
1
3
电焊机
台
2
4
土钉机
台
3
5
空压机
台
2
6
喷射机
台
3
7
压浆机
台
1
8
钢筋切割机
台
2
3、施工质量及安全保证措施
（1）施工工艺流程
施工流程可简单表示为：
第一层开挖工作面（2.0m）→清理面壁→打入第一排土钉→制安钢筋网→焊接主筋→喷射砼面层→养护→第二层开挖工作面（2.0m）…………
（2）施工质量保障措施
1）严格施工管理程序，由专职质安员进行现场施工质量监督。
2）无材料合格证明及不符合设计要求的材料不能进施工现场。
3）基坑土方开挖按设计要求分层开挖，机械开挖后，人工修整
边坡，坡面平整度＜5cm，基坑分段开挖长度视土体自稳状况和施工流程相衔接情况确定，一般＜20m。
4）按设计规格打入土钉，其中土钉偏位误差＜50mm，长度误差＜50mm，土钉打入射角误差＜1.5度。
土钉焊接应采用双面绑焊。
5）按设计要求铺设钢筋面网，钢筋面网与主筋采用扎丝绑扎，纵、横主筋应与土钉焊接连接。
钢筋面网格误差＜10mm，网格间搭接长度＞200mm，钢筋网与坡面间距20mm。
6）喷射砼分段分层依次进行，同一断面喷射顺序自上而下，段与段、层与层之间喷成45度角斜面，以使混凝土整体性增强，喷射砼初凝2小时后，喷水养护时间＞5小时，喷射砼面层最小厚度不低于50mm。
喷射砼时骨料最大粒径＜10mm，且应加入适量速凝剂等提高喷射砼工作效率。
7）若坑壁土体渗水宜根据渗水情况在坑壁中迅速设置排水孔，排水孔位置及数量和管径视具体渗水量、分布特点而定，严禁将坑壁土体内渗水封闭于喷射混凝土面层后的土体内。
8）由专业测量人员对基坑位移进行定期监测，随时将观测结果交付工程技术负责人，使其得以系统化，整体性考虑安排施工顺序。
（3）施工安全保障措施
1）施工过程中，必须把安全放在首位，必须做到安全生产。
2）工地安全用品必须配备齐全。
3）建立完善工地安全生产责任制，开工前由项目经理对全体人员进行安全生产教育，把安全生产落实到每个人，做到安全生产有奖，违章必究必罚。
4）未经安全教育及未经培训的人员不准上岗。
5）设备操作人员和专职电工必须持证方能上岗。
6）进入现场必须戴安全帽，严禁穿拖鞋及酒后作业。
7）现场设置必要的安全标志及标语。
8）严格执行各项安全管理制度和安全操作规程。
9）现场必须加强安全管理，并设置专职质安人员2名，负责随时检查工地安全施工情况，发现事故隐患及时反映并排除。
10）加强用电安全措施，必须设二级漏电保护装置，做到＂三级配电两级保护＂，＂一机一闸一漏一箱＂，各种用电设备必须经检查合格后方可使用。
11）电器设备的检修及安装，必须由专职电工进行，施工用电注意绝缘防水，严禁带电作业。
12）派专职电工两名轮流值班，及时检查用电情况，以保证用电安全。
13）夜间施工时间，必须加强照明措施。
14）施工时遇到地下管线，应立即报告施工现场负责人，经有关人员处理后，方可继续施工。
（4）文明施工措施
1）全体施工人员必须通晓所使用的机具，设备的安全操作规程，了解土钉墙施工及验收规范。
2）施工现场的一定范围内应设有安全保护设施。
3）参观人员未经许可和陪同不得进入施工现场。
4）基坑顶部须随时清理，避免落物砸伤施工作业人员。
5）施工人员须佩戴安全帽。
6）工具和材料定点堆放整齐，保证施工现场道路平坦通畅。
4、支护结构变形监测及变形量过大时的应急措施
（1）变形监测：
1）变形监控值：
最大水平位移值30mm。
2）变形监测内容：
①支护结构和被支护土体的侧向位移变形观测。
②基坑顶部地表土层状态及四周相邻建筑物的观测。
3）变形监测方法：
①基坑开挖前观测一次，获取原始数据。
②开挖第一层后观测一次，开挖第二层后观测一次。
③开挖到位后，每3天观测1次，直到稳定为止。
④特别加强雨天及雨后的监测，并对各种可能危及支护安全的因素予以考虑。
⑤观测中出现异常情况时，加密观测次数。
4）变形监测信息分析：
基坑变形监测的信息，应及时进行分析，分析结果表明基坑变形位移超出容许值时，应停止基坑开挖，采取行之有效的应急措施。
（2）应急抢险预案：
变形监测过程中发现变形值过大时，应立即分析原因，采取针对性应急措施。
坑壁变形过大往往是由于地下水位回升，下水管道渗漏，雨水排泄不畅，坑顶荷载突增，坑壁土层突变，开挖深度超深等因素造成的，原因查清后，须根据实际情况立即启动应急预案。
1）坑壁踵部回填反压。
变形过大不管是什么原因造成的，都必须先保证基坑暂时稳定，然后检查原因，根据不同的情况采取具体治理措施。
对于喷锚支护来说，保证基坑稳定的最有效的方法是在坑壁踵部堆载加荷，增加坑壁抗力。
2）坑顶卸荷。
如果是由于坑顶堆载过大引起的，则在坑顶卸荷，清除由此对坑壁产生的竖向附加应力,保证基坑稳定。
3）排水。
水流活动造成基坑变形过大的重要因素之一，地下水位回升，下水管道渗漏，雨水排泄不畅，使坑壁土体充水，进而强度降低，容重增加，导致土体失稳。
若遇此情况，须采取排水措施，消除由此产生的险情。
（四）基坑喷锚护壁施工中有关问题的影响及处理措施
1、地下管网
为了避开地下管网，做到心中有数，除详细了解甲方提供的管网资料，我院还将用专门的探管仪进行探测工作，以确保万无一失。
施工时，土方开挖应与喷锚施工紧密配合，每层开挖高度2.0米左右，随挖随护,及时封闭作业面。
应注意做好基坑四周的砼散水，做好排水沟，防止地表水、雨水渗入坑壁土体，对基坑造成安全隐患。
2、施工噪音
为避免噪音过大影响周围居民生活，我院施工项目部将有噪音的工序施工时间尽量安排在白天。
（五）施工进度计划
我院将精心策划，认真组织，计划总工期50天（日历天数），其中降水井施工25天，喷锚护壁25天。
如遇人力不可抗力等因素影响，则工期顺延。
为保证后续工作的顺利进行，建议提前进行降水井施工工作。
六．费用预算
（一）降水井施工
1、按《工程勘察设计收费标准》（2002）计算
（1）主要计算参数
1）项目类别为：
水井凿井复杂程度为：
中等,技术工作收费比例为：
18%
2）气温为：
-10℃≤气温≤35℃,气温附加调整系数为：
1.0
3）高程为：
海拔高程2000以下,附加调整系数为：
1.0
4）降水井共24口，深度18m/口。
以下深度计算按总量计算。
（2）钻探施工
1）土层（按Ⅰ类）
项目：
钻孔深度D（m）－D≤50，孔深系数:
1.2，岩土类别系数:
1，孔径系数:
1.6，收费标准:
130元，自然进尺数为：
168米，收费为：
41932.8元。
2）卵石层（按Ⅴ类）
项目：
钻孔深度D（m）－D≤50，孔深系数:
1.2，岩土类别系数:
3，孔径系数:
1.6，收费标准:
130元，自然进尺数为：
264米，收费为：
197683.2元。
（3）洗井、固井与旧井处理。
项目：
洗井－机械洗井，收费标准:
840元，数量为：
48台班，收费为：
40320元。
（4）收费合计
1）钻探：
239616元
2）洗井、固井与旧井处理：
40320元
3）技术收费比例为：
18%，收费：
50388.48元
4）合计330324.48元
2、按市场行情计价：
根据当地市场行情，降水井施工一般按600元/m综合包干价计算，总价为：
24×18×600=259200元。
（二）降水台班费用
根据当地市场行情，降水台班一般按25元/台班综合计算，初步预计降水时间150天（降水时间与工程施工进度有关）。
则总费用为：
150×3×24×25+60×3×3×25=283500元。
（三）基坑土钉支护费用预算
1、按定额计算
总费用为1390964.07元。
2、按市场行情计算
根据当地市场行情，土钉墙施工一般按240元/m2综合包干价计算，总价为：
240×2600=624000元。
（四）基坑降水与支护总费用
按市场价格，基坑降水与支护工程总费用为：
1166700.00元
注：
（1）市场价格不包括施工用水电费、检测费。
（2）降水台班费用给基础施工时间长短有关系。
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