基坑支护与土石方工程设计方案.docx
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基坑支护与土石方工程设计方案
基坑支护及土石方工程设计方案
第一章工程概况及特点
1工程简介
工程名称
石景山区八角
工程地址
北京市石景山区
设计单位
施工范围
基坑支护及土石方工程
质量目标
符合国家和北京市现行的质量验收规范,质量达到合格标准
2设计概况
序号
项目
内容
1
基坑面积（m2）
约28000平方米
2
基底标高（m）
2#-7#楼及地下车库基底标高为-11.0m，2#楼基底标高为-7.0m，8#配套公建基底标高为-5.10m。
3
自然地面标高（m）
地面标高为68.45～72.69m。
4
±0.000标高（m）
暂定为绝对标高70.30m
3工程场地情况
场地地貌单元属于永定河冲洪积扇的上部。
现状场地基本平坦，钻孔地面标高为68.45～72.69m。
拟建场地位于地位于北京市石景山区，体育场南路南侧，体育场西街东侧。
4工程地质和水文地质条件
2.4.1场地工程地质条件
根据本次现场钻探地层揭露、原位测试及土工试验成果，按照各地基土层的岩土工程特性，将地层分为6大层：
层为人工填土层；②—③层为一般第四纪沉积土层，④—⑥层为下侏罗统窑坡组（J1y）及南大岭组（J1m）基岩地层。
1、人工填土层
（1）粘质粉土填土
：
褐黄色，松散—稍密，稍湿，含少量砖渣、植物根等。
上部为新近堆积的工地弃土。
本大层厚度为0.60～5.40m，层底标高为63.93～70.57m。
（2）卵石填土①1：
褐黄色，稍密，稍湿，含少量砖渣、灰渣和粘性土等，层厚0.60～1.20m。
（3）碎石填土①2：
灰黄色，稍密，稍湿，含少量砖渣、灰渣和粘性土等，层厚0.30～1.50m。
（4）杂填土①3：
杂色，松散—稍密，稍湿，以碎砖、灰渣、碎石为主，含少量粘性土。
层厚0.30～5.40m。
（5）细中砂填土①4：
褐黄色，稍密，稍湿，含少量砖渣、粘性土等，层厚0.70。
2、一般第四纪沉积土层
（1）粘质粉土—粉质粘土②：
褐黄色，稍湿—湿，中密，含少量云母、氧化铁。
局部夹砂质粉土②1、卵石②2、粉细砂②3薄层及透镜体。
本大层厚度为0.40～7.00m，层底标高为62.64～70.08m。
（2）砂质粉土②1：
褐黄色，稍湿，中密，含少量云母、氧化铁。
本层厚度为0.50～2.70m。
（3）卵石②2：
杂色，湿，中密，亚圆形，最大粒径12cm，一般粒径3～5cm，含中砂约30%。
本层厚度为0.50～5.60m。
（4）粉细砂②3：
褐黄色，湿，中密，主要成分为长石、石英等。
本层厚度为0.30～1.20m。
（5）卵石③：
杂色，湿，中密，亚圆形，最大粒径15cm，一般粒径4～6cm，含中砂约30%，局部含少量粘性土。
本大层揭露最大厚度为14.00m，揭露最低标高49.25m。
（6）碎石③1：
杂色，湿，中密，次棱角状，最大粒径8cm，一般粒径2～4cm，含粘性土约25%。
本层厚度为0.30～8.50m。
（7）粘质粉土③2：
褐黄色，湿，密实，含少量云母、氧化铁。
本层厚度为0.40～2.20m。
（8）细砂③3：
褐黄色，湿，中密，主要成分为长石、石英等。
本层揭露厚度为1.70m。
3、下侏罗统窑坡组（J1y）及南大岭组（J1m）基岩地层
（1）强风化页岩④：
灰黄色，局部全风化，原岩结构大部分破坏，节理裂隙发育，岩芯呈块状，局部呈粉末状。
本次钻探部分钻孔未揭露本层层底，本次揭露本大层最大厚度11.10m，揭露最低标高41.34m。
（2）强风化砾岩④1：
杂色，原岩结构大部分破坏，节理裂隙很发育，岩芯呈块状。
本层揭露最大厚度为16.00m。
（3）中等风化砾岩④2：
杂色，原岩结构部分破坏，节理裂隙很发育，岩芯呈短柱状，局部呈块状。
本层揭露最大厚度为20.50m。
（4）中等风化页岩⑤：
灰黄色，原岩结构部分破坏，节理裂隙很发育，岩芯呈短柱状，局部呈块状。
本次揭露本大层最大厚度20.00m，揭露最低标高42.82m。
（5）强风化砂岩⑥：
褐黄色，原岩结构大部分破坏，节理裂隙很发育，岩芯呈块状。
本次揭露本大层最大厚度3.20m，揭露最低标高55.70m。
2.4.2工程水文条件
勘察期间，在钻孔28.00m深度范围内未观测到地下水，地下水位埋深大于28.00m。
根据我院在该地区地下水位资料，本场区近3～5年最高地下水位标高在60.00m左右（不含局部上层滞水），历年最高地下水位接近自然地面。
第三章工程的重点、难点及对策
序号
重点、难点
对策
1
拟建工程位于北京市石景山区，基坑深度达5.10～11.0m，工程地质条件较复杂，大大增加了边坡支护结构的设计难度,必须选择安全可靠的边坡支护方案。
选用了北京地区非常成熟的土钉墙+桩锚、复合土钉墙与土钉墙支护方案。
通过利用预应力锚杆控制支护结构水平位移，减少对四周地面、道路、房屋及管线的影响，进而保证边坡及周围环境的安全，同时通过采用桩顶上设置为土钉墙减少工程造价，节约投资。
2
工程地质条件复杂。
本工程边坡土层主要为2.0m厚填土、4.0m厚卵石、5.0m厚强风化岩层。
槽底下部仍为大厚度的强风化岩，局部有中风化岩层，护坡桩、土钉施工有一定的难度。
本工程护坡桩穿越卵石层约5.0m,强风化岩层约4.0m，护坡桩成桩施工有一定难度，为此我们采用人工挖孔桩施工工艺。
土钉在卵石层中无法成孔时采用钢管土钉替代。
预应力锚杆施工大部分位于卵石土层中，采用套管钻机跟管钻进工艺即可保证施工质量。
3
场地西侧距离坑边约2.2-5.5m存在一条燃气管线，埋深约2.0m。
可能有多种电线、电缆及光缆，施工过程中必须认真保护，避免造成伤亡事故和其他不必要的损失。
开工前先根据业主提供的管线图进行现场确认，并对施工人员进行详细的交底。
对管线位置有疑问且在施工影响范围内的，必须人工挖探沟，探明管线位置和走向。
4
工程位于交通主干道旁，为人口密集区，对施工噪音、扬尘等文明施工要求高。
护坡桩采用无噪音、无污染的“人工挖孔桩施工工艺。
现场水泥浆和喷射砼料搅拌要搭设防尘棚，空压机搭设隔音棚。
第四章设计方案
4.1设计原则及指导思想
本工程位于市郊区，基坑周边近临道路、建筑物，周围无较大放坡空间，因此需进行基坑支护。
基坑支护设计与施工质量的好坏是整个工程能否顺利进行施工的关键，稍有不慎就可能影响后期工程的施工，同时会影响周围的安全，造成极坏的社会影响。
据拟建工程基坑深度及周边环境特点，制定工程护坡方案的设计原则如下：
1、由于本工程临近道路、建筑物，地理位置特殊，因此必须确保基坑边坡的安全与稳定。
2、护坡施工必须加快施工进度，以确保工程总工期满足业主提出的工期要求。
3、必须营造干净、整洁的施工环境，快速优质的施工质量，树立企业品牌。
4、现场基坑以外局建筑物、道路较近，周边场地小，尽可能减少对施工场地占用，以利于后续工程施工的顺利进行。
4.2设计方案选择
目前北京地区的基坑，边坡支护多采用土钉墙支护、复合土钉墙支护和桩锚支护相结合的支护方案、挡土墙支护和桩锚支护相结合的支护方案。
本工程基坑深5.10m-11.0m，基坑深度范围内无地下水，可使用的方案有“桩锚支护、复合土钉墙支护、土钉墙与桩锚联合支护”等方案。
桩锚支护结构可利用桩及预应力锚杆变形小的特点有效控制基坑边坡支护结构的水平位移，以减少对四周设施的影响，保证基坑周围设施的安全使用和宁静文明的施工环境。
根据我公司在基坑支护工程设计的经验，本着安全可靠经济合理的原则，经过认真计算和多方案比较，考虑到本工程周边实际情况，并借鉴本工程附近基坑实例，为降低工程造价，特选用土钉墙、复合土钉墙、土钉墙与桩锚联合支护。
该方案具有以下优点：
1、上部做一定高度土钉喷锚支护，在保证上部边坡安全的前提下，可降低工程造价。
发挥了土钉墙支护的最大优势“经济性”。
2、另外土钉墙施工准备时间短，在材料进场试验的同时，就可以开挖土方，人工洛阳铲成孔，可以缩短近的施工工期。
3、下部采用桩锚支护，充分发挥了桩锚支护的安全性，为深基坑边坡奠定了坚实的基础；
4、由于锚杆较长，故将锚杆布置在地面3.0m以下，可有效地避让四周管线。
4.3基坑周边环境保护方案
基坑边坡支护结构主要有两个作用：
首先就是保护基坑周环境和设施的安全；另外就是保证边坡安全，进而为土方挖运及结构施工创造条件。
为保证基坑边坡和周围环境的绝对安全，具体措施详见下表：
序号
被保护设施名称
采取的措施
1
周围道路、管线
首先支护结构的最大位移值严格控制在规范要求的允许范围内，能够保证周围道路和管线的安全。
第二锚杆直径较小，孔内注浆护壁措施，施工过程中不会危及周围道路和管线的安全。
锚杆穿越基础或管线的，布置在其下部，避免破坏。
2
临近道路侧
施工前须用挖探坑的办法，探明管线准确走向和埋深。
3
基坑边坡和周围环境
严格按规范规定的监测项目、监测数量、监测频率对基坑边坡支护结构和周围环境进行监测。
建立完整的应急机制和必要的人员、物质、设备储备，对异常现象及时采取有效措施，确保按信息法施工。
4.4基坑支护设计方案
根据《建筑基坑支护技术规程》（DB11/489-2007）相关规定，本期工程基坑开挖深度5m＜h≤15m，建筑物、管线和临近建筑物基础边缘相对距离比α＞1.0，工程地质、水文地质条件较复杂，基坑安全等级符合二级、三级基坑标准，考虑结构施工要求，地面超载按20kPa考虑；按照相关规范计算和验算分析后，确定设计方案及设计参数如下。
基坑支护设计方案说明表
序号
部位
支护深度
支护形式
支护剖面
侧壁安全等级
1
4#楼、2#楼与东侧相邻车库之间
11.0m
上部2.0m采用挡墙支护；下部9.0m采用桩锚支护
1-1剖面
二级
2
4#楼、2#楼与东侧相邻楼座之间
11.0m
上部2.0m采用1：
0.4土钉墙支护；下部9.0m采用桩锚支护
2-2剖面
二级
3
车库东侧中间部位及西侧临近燃气管线部位
11.0m
复合土钉墙支护
3-3剖面
二级
4
2#楼及地下车库南侧
11.0m
复合土钉墙支护
4-4剖面
二级
5
4#楼北侧及2F商业西侧局部
11.0m
土钉墙支护
5-5剖面
二级
6
西北角
11.0m
土钉墙支护
6-6剖面
二级
7
1#楼部位
7.0m
土钉墙支护
7-7剖面
三级
8
8#楼部位
5.10m
土钉墙支护
8-8剖面
三级
9
下沉庭院与车库的高差部位
5.90m
土钉墙支护
9-9剖面
三级
10
2#楼通道与车库的高差部位
3.90m
土钉墙支护
10-10剖面
三级
4.4.1【1-1剖面】设计参数
桩顶上部挡墙支护设计参数
坡顶超载
坡顶2m外20kPa
墙高
2.0m
墙厚
370mm
压顶梁、构造柱混凝土强度等级
C25
压顶梁
构造柱
截面尺寸
主筋
箍筋
截面尺寸
主筋
箍筋
370mm×240mm
416
6.5@250
370mm×370mm
616
6.5@250
挡墙下桩锚支护设计参数
坡顶超载
坡顶2m外20kPa
基坑深度
11.0-2.0=9.0m
桩径
800mm
桩间距
1.5m
桩顶标高
-2.0m
嵌固长度
3.0m
桩身混凝土强度
C25
桩身配筋
均匀配置1220通长，加强箍筋14@2000，螺旋箍筋6.5@200
锚杆层数
1
锚杆锚体
M20水泥浆
锚筋
1860级Φ15.2钢绞线
排次
埋深（m）
水平间距（m）
长度（m）
锚筋根数
孔径（m）
倾角（°）
1
-4.5
1.5
6+8=14
2束
150
15
力学参数
层号
轴向拉力KN
锁定值KN
钢梁
承压钢板mm
第一层
230
200
2根22b工字钢
300×300×20
冠梁
截面尺寸
主筋
箍筋
混凝土强度
800mm×600mm
820
6.5@200
C25
桩间支护
网片
压筋
面层厚度
混凝土强度
40×60钢板网
114
50mm
C20
4.4.2【2-2剖面】设计参数
桩顶上部挡墙支护设计参数
坡顶超载
坡顶2m外20kPa
墙高
2.0m
墙厚
370mm
压顶梁、构造柱混凝土强度等级
C25
压顶梁
构造柱
截面尺寸
主筋
箍筋
截面尺寸
主筋
箍筋
370mm×240mm
416
6.5@250
370mm×370mm
616
6.5@250
挡墙下桩锚支护设计参数
坡顶超载
坡顶2m外20kPa
基坑深度
11.0-2.0=9.0m
桩径
800mm
桩间距
1.5m
桩顶标高
-2.0m
嵌固长度
3.0m
桩身混凝土强度
C25
桩身配筋
均匀配置1220通长，加强箍筋14@2000，螺旋箍筋6.5@200
锚杆层数
1
锚杆锚体
M20水泥浆
锚筋
1860级Φ15.2钢绞线
排次
埋深（m）
水平间距（m）
长度（m）
锚筋根数
孔径（m）
倾角（°）
1
-2.2
1.5
5+7=12
2束
150
15
2
-6.2
1.5
5+7=12
2束
150
15
力学参数
层号
轴向拉力KN
锁定值KN
钢梁
承压钢板mm
第一层
200
150
冠梁
300×300×20
第二层
200
150
2根22b工字钢
300×300×20
冠梁
截面尺寸
主筋
箍筋
混凝土强度
800mm×600mm
820
6.5@200
C25
桩间支护
网片
压筋
面层厚度
混凝土强度
40×60钢板网
114
50mm
C20
4.4.3【3-3剖面】设计参数
土钉墙支护设计参数
坡顶超载
坡顶2m外20kPa
基坑深度
11.0m
放坡比例
1:
0.4
土钉层数
5
排次
埋深（m）
水平间距（m）
长度（m）
主筋
孔径（m）
倾角（°）
1
1.5
1.5
5.8
120钢筋
100
10
2
4.5
1.5
5.8
120钢筋
100
10
3
7.5
1.5
4.8
120钢筋
100
10
4
9.0
1.5
3.8
120钢筋
100
10
5
10.5
1.5
3.8
120钢筋
100
10
土钉锚体
M15水泥浆
挂网
6.5@250×250钢筋网
面层混凝土强度等级
C20
面层厚度
80mm
加强筋
土钉间以114钢筋水平联系,纵向加强筋间隔3.0m覆盖于钢筋网上
注：
①下部土钉若遇卵石层无法成孔，替换为等长度的钢管土钉；
②为防止该部位变形过大，对燃气管线造成破坏，由坡面向坑边6.0m外设置120拉锚筋，拉锚筋与各层土钉连接，坡顶与拉锚桩主筋连接；拉锚筋@3000；拉锚桩Φ400@3000，主筋为820，箍筋为6.5@200。
预应力锚杆支护设计参数
锚杆层数
2
锚杆锚体
M20水泥浆
锚筋
1860级Φ15.2钢绞线
排次
埋深（m）
水平间距（m）
长度（m）
锚筋根数
孔径（m）
倾角（°）
1
-3.0
1.5
5+10=15
1束
150
15
2
-6.0
1.5
5+8=13
1束
150
15
力学参数
层号
轴向拉力KN
锁定值KN
钢梁
承压钢板mm
第一层
100
80
1根16b槽钢
100×100×10
第二层
100
80
1根16b槽钢
100×100×10
4.4.4【4-4剖面】设计参数
土钉墙支护设计参数
坡顶超载
坡顶2m外20kPa
基坑深度
11.0m
放坡比例
1:
0.4
土钉层数
6
排次
埋深（m）
水平间距（m）
长度（m）
主筋
孔径（m）
倾角（°）
1
1.5
1.5
5.8
120钢筋
100
10
2
4.5
1.5
5.8
120钢筋
100
10
3
6.0
1.5
5.8
120钢筋
100
10
4
7.5
1.5
4.8
120钢筋
100
10
5
9.0
1.5
3.8
120钢筋
100
10
6
10.5
1.5
3.8
120钢筋
100
10
土钉锚体
M15水泥浆
挂网
6.5@250×250钢筋网
面层混凝土强度等级
C20
面层厚度
80mm
加强筋
土钉间以114钢筋水平联系,纵向加强筋间隔3.0m覆盖于钢筋网上
注：
下部土钉若遇卵石层无法成孔，替换为等长度的钢管土钉；
预应力锚杆支护设计参数
锚杆层数
1
锚杆锚体
M20水泥浆
锚筋
1860级Φ15.2钢绞线
排次
埋深（m）
水平间距（m）
长度（m）
锚筋根数
孔径（m）
倾角（°）
1
-3.0
1.5
5+10=15
1束
150
15
力学参数
层号
轴向拉力KN
锁定值KN
钢梁
承压钢板mm
第一层
100
80
1根16b槽钢
100×100×10
4.4.5【5-5剖面】设计参数
土钉墙支护设计参数
坡顶超载
坡顶2m外20kPa
基坑深度
11.0m
放坡比例
1:
0.3
土钉层数
土钉2层，钢筋钉5层
排次
埋深（m）
水平间距（m）
长度（m）
主筋
孔径（m）
倾角（°）
1
1.5
1.5
5.8
120钢筋
100
10
2
3.0
1.5
5.8
120钢筋
100
10
3
4.5
1.5
0.5
120钢筋
20
10
4
6.0
1.5
0.5
120钢筋
20
10
5
7.5
1.5
0.5
120钢筋
20
10
6
9.0
1.5
0.5
120钢筋
20
10
7
10.5
1.5
0.5
120钢筋
20
10
土钉锚体
M15水泥浆
挂网
6.5@250×250钢筋网
面层混凝土强度等级
C20
面层厚度
80mm
加强筋
土钉间以114钢筋水平联系,覆盖于钢筋网上
注：
下部5层为钢筋钉，采用电钻在岩层中打眼，击入“T”型120钢筋钉，用于固定钢筋网片。
4.4.6【6-6剖面】设计参数
土钉墙支护设计参数
坡顶超载
坡顶2m外20kPa
基坑深度
11.0m
放坡比例
1:
0.3
土钉层数
土钉1层，钢筋钉6层
排次
埋深（m）
水平间距（m）
长度（m）
主筋
孔径（m）
倾角（°）
1
1.5
1.5
5.8
120钢筋
100
10
2
3.0
1.5
0.5
120钢筋
20
10
3
4.5
1.5
0.5
120钢筋
20
10
4
6.0
1.5
0.5
120钢筋
20
10
5
7.5
1.5
0.5
120钢筋
20
10
6
9.0
1.5
0.5
120钢筋
20
10
7
10.5
1.5
0.5
120钢筋
20
10
土钉锚体
M15水泥浆
挂网
6.5@250×250钢筋网
面层混凝土强度等级
C20
面层厚度
80mm
加强筋
土钉间以114钢筋水平联系,覆盖于钢筋网上
注：
下部5层为钢筋钉，采用电钻在岩层中打眼，击入“T”型120钢筋钉，用于固定钢筋网片。
4.4.7【7-7剖面】设计参数
土钉墙支护设计参数
坡顶超载
坡顶2m外20kPa
基坑深度
7.0m
放坡比例
1:
0.4
土钉层数
4
排次
埋深（m）
水平间距（m）
长度（m）
主筋
孔径（m）
倾角（°）
1
1.6
1.5
4.8
118钢筋
100
10
2
3.2
1.5
6.8
118钢筋
100
10
3
4.8
1.5
5.8
118钢筋
100
10
4
6.4
1.5
4.8
118钢筋
100
10
土钉锚体
M15水泥浆
挂网
6.5@250×250钢筋网
面层混凝土强度等级
C20
面层厚度
80mm
加强筋
土钉间以114钢筋水平联系,覆盖于钢筋网上
4.4.8【8-8剖面】设计参数
土钉墙支护设计参数
坡顶超载
坡顶2m外20kPa
基坑深度
5.10m
放坡比例
1:
0.4
土钉层数
3
排次
埋深（m）
水平间距（m）
长度（m）
主筋
孔径（m）
倾角（°）
1
1.5
1.5
3.8
118钢筋
100
10
2
3.0
1.5
5.8
118钢筋
100
10
3
4.5
1.5
3.8
118钢筋
100
10
土钉锚体
M15水泥浆
挂网
6.5@250×250钢筋网
面层混凝土强度等级
C20
面层厚度
80mm
加强筋
土钉间以114钢筋水平联系,覆盖于钢筋网上
4.4.9【9-9剖面】设计参数
土钉墙支护设计参数
坡顶超载
坡顶均布10kPa
基坑深度
5.90m
放坡比例
1:
0.3
土钉层数
4
排次
埋深（m）
水平间距（m）
长度（m）
主筋
孔径（m）
倾角（°）
1
1.4
1.5
4.8
118钢筋
100
10
2
2.8
1.5
5.8
118钢筋
100
10
3
4.2
1.5
4.8
118钢筋
100
10
4
5.6
1.5
3.8
118钢筋
100
10
土钉锚体
M15水泥浆
挂网
6.5@250×250钢筋网
面层混凝土强度等级
C20
面层厚度
80mm
加强筋
土钉间以114钢筋水平联系,覆盖于钢筋网上
4.4.10【10-10剖面】设计参数
土钉墙支护设计参数
坡顶超载
坡顶均布10kPa
基坑深度
3.90m
放坡比例
1:
0.3
土钉层数
2
排次
埋深（m）
水平间距（m）
长度（m）
主筋
孔径（m）
倾角（°）
1
1.5
1.5
3.8
118钢筋
100
10
2
3.0
1.5
3.8
118钢筋
100
10
土钉锚体
M15水泥浆
挂网
6.5@250×250钢筋网
面层混凝土强度等级
C20
面层厚度
80mm
加强筋
土钉间以114钢筋水平联系,覆盖于钢筋网上
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