土钉墙支护方案1.docx
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土钉墙支护方案1
76140部队甲山经济适用住房基坑工程
专项施工安全方案
编制：
审核：
审批：
编制单位：
广西壮族自治区冶金建设公司
编制时间：
2012年月日
总监审批意见：
监理单位（章）：
建设单位项目负责人审批意见：
建设单位（章）：
第十节、质量保障措施-------------------------------------------21–
第十一节、安全保障体系-------------------------------------------25–
第一节、编制依据
一、《岩土工程勘察报告》
二、相关工程图纸（桂林市建筑设计研究院）
三、基坑设计方案
四、选用规范
1、该工程的《岩土工程勘察报告》及部分设计图纸
2、《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）、
3、《建筑地基与基础设计规范》（GB50007-2002）
4、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）
5、《工程测量规范》（GB50026-2007）
6、《喷射；混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）
7、《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）
8、《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）
9、《建筑施工安全检查标准》（JGJ-2001）
10、《建筑工程高处作业安全技术规范》（JGJ80-91）
11、《钢结构设计规范》（GB5017-2003）
12、《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ-2001）
13、《建筑机械使用安全技术规程》（JGJ33-2001）
14、《建筑土石方工程技术规范》（JGJ180-2009）
第二节、工程概况
1、建筑概况
76140部队甲山经济适用住房工程建设地点位于桂林市中隐路44号部队甲山农场。
本工程地下1层,地上12层，建筑高度36m。
土方工程施工面积约为10000m2，基坑开挖深度为4m，整体开挖，在基坑的东面有农用排水沟，南面有建筑物{建筑物为地下0层，地上1层}，建筑物及水沟紧靠基坑边。
在基坑的东面采用土钉墙护坡,南面建筑物采用钢板桩支护。
第三节、场地地质条件
1、地质情况：
（1）现场地形地貌
本工程场地地形较为平坦。
（2）地层结构
根据钻探、现场观察及室内土工试验结果，该场地在勘探深度内地层自上而下依次由素填土（Q4ml），第四系上更新统冲洪积（Q3al+pl）粉质粘土，中更新统冲洪积（Q2al+pl）砾砂、粗砂构成。
按勘探揭露的岩土类别及岩土物理力学性质将其划分为4层。
（3）地下水
根据工程地质勘测公司出据的《岩土工程勘察报告书》本场地地势低洼，原为周边场地排水池，属上层滞水类型。
水位变化受大气降水及周边场地排水控制。
2、结构概况
本工程塔楼为CFG桩复合地基，桩端持力层为
卵石层，地基承载力特征值fak=450kpa；裙楼为天然地基，基底持力层为
粉质粘土，地基承载力特征值fak=200kpa，基坑开挖至设计坑底标高。
3、方案选择
本工程为桩基础，根据现场实际情况，采用大开挖方式进行土方施工，由于基坑开挖深度为4m，为防止边坡垮塌，对基坑边坡采用土钉支护，采用1:
0.75放坡并支护。
第四节、施工总体布署
一、施工程序及进度（各工序的综合协调）
1、降水
该工程中，降水的质量是影响整个工期的关键，因此在降水施工中切不可盲目抢工期，尤其在洗井的工序上必须达到水清砂净，降水井施工及排水干管的铺设计划绝对工期按规定设定。
尽量与护坡桩、土方配合，减少单独占用工期的天数。
2、土钉墙
土钉墙与土方密切配合施工，根据地质情况采取分层、分段开挖，并进行土钉墙支护施工。
3、土方
（一）开挖顺序：
应分层开挖，以防开挖面的坡度过陡，引起土体位移现象出现。
（二）土方坡道：
视现场拆迁情况而定。
（三）坡道收尾：
用挖土机收土。
（四）土方工作量约为10000m3，开挖深度为4m,工期为30天。
二、基础施工阶段的施工流程
1、工艺流程（见图1）
图1工艺流程
2、工程目标
（一）质量目标
土钉墙质量标准为“合格”。
（二）工期目标
按照建设单位要求进行（定为30天）。
（三）管理目标
实行规范化管理，保证工程在管理、质量、文明、作风上创一流水平。
3、组织机构
由我公司组成基础施工项目部，在建设单位的授权、委托及领导下，对基坑支护、土方挖运工程进行全面管理并对基础施工阶段的安全、质量、工期、环保、文明施工等负责。
基础施工项目部组织机构设置如图2所示。
图2基础施工项目部组织机构
说明：
施工部由各专业施工队按统一的人员编制自行组建，设队长一人、工长一人、质检一人；其中机动施工部主要负责除土方挖运、基坑支护以外的基础施工阶段的其他工作。
基础施工项目经理部设专人进行环保、文明施工、扰民及民扰问题处理等工作。
第五节、施工进度
本工程工期30天。
工程采用流水施工，具体详见附图。
第六节、施工准备
在基础施工前，由项目经理部主持前期施工准备会议，听取基础施工项目经理部对整个工程及其各分部分项工程的施工准备工作计划，该计划主要反映开工前、施工中必须做的有关工作，内容如下：
（一）技术准备：
熟悉、审查施工图纸。
（二）施工现场准备工作：
地上、地下各种管线及障碍物的勘测定位；地上、地下障碍物的拆除；施工现场的平整；测量放线；临时道路、临时供水、供电等管线的敷设；临时设施的搭设；现场照明设备的安装。
（三）劳动组织准备：
建立各施工部的管理组织，集结施工力量、组织劳动力进场，做好施工人员入场安全教育等工作。
（四）材料、机械准备：
根据相关的设计图纸和施工预算，编制详细的材料、机械设备需要量计划；签定材料供应合同；确定材料运输方案和计划；组织材料按计划进场和保管。
（五）施工场外协调：
由基础施工项目经理部与土方施工部共同对外协调交通、环卫、市容的关系，以及扰民、民扰处理的前期准备工作。
2、各项资源需要量计划
该计划仅供参考，可根据具体情况进行调整。
（一）水电需要量计划
需500kVA电量，用水量300m3/天。
（二）劳动力需要量计划（见表3）
劳动力需要量计划表3
序号
部门
所需人数
①
降水施工部
20
②
土方施工部
20
③
基坑支护施工部
20
④
机动施工部
10
（三）施工机械需要量计划
①.降水机械设备一览表（见表4）
降水机械设备一览表表4
设备名称
设备型号
数量
成孔钻机
3～4台
射流真空泵
4～6台
②.土方挖运机械设备一览表（见表5）
土方挖运机械设备一览表表5
设备名称
设备型号
数量
反铲挖土机
1.6m3
2～3台
拉土车
10～15台
③.基坑支护施工机械设备一览表（见表6）
基坑支护施工机械设备一览表表6
设备名称
设备型号
数量
空压机
9m3
2台
混凝土喷射泵
Pz-5
2台
锚杆机
6台
正铲装载机
ZL50
1台
张拉设备
1套
注浆设备
2套
④.钢筋加工机械设备一览表（见表7）
钢筋加工机械设备一览表表7
设备名称
设备型号
数量
卷扬机
1台
钢筋弯曲机
WJ40-1
2台
电焊机
BX-300
4台
钢筋切割机
GJ51-32
2台
第七节、基坑支护工程
一、基坑支护工艺流程（见图4）
图4基坑支护工艺流程
二、土钉墙护坡工程
1.施工工艺流程（见图5）
图5土钉墙护坡工艺流程
2.施工方法
（一）边坡开挖：
采用反铲挖土机，预留30cm人工修整，开挖深度在土钉孔位下50cm，开挖宽度保证10m以上，以确保土钉成孔机械钻机的工作面。
土方开挖严格按设计规定的分层开挖深度按作业顺序施工，在完成上层作业面的土钉及喷混凝土地以前，不得进行下一层土方的开挖。
（二）边坡修整：
采用人工清理，为确保喷射混凝土面层的平整，此工序必须挂线定位。
对于土层含水量较大的边坡，可在支护面层背部插入长度为400~600mm，直径不小于50mm的水平pvc排水管，方格2m呈梅花状布设，其外端伸出支护面层，间距为2m，以便将喷混凝土面层后的积水排走。
（三）定位放线：
按设计图纸由测量人员用φ8、长30cm的钢筋放出每一个土钉的位置。
（四）成孔：
采用机械螺旋钻机成孔，局部可采用人工洛阳铲成孔。
钻孔后进行清孔检查，对孔中出现的局部渗水塌孔或掉落松土立即进行压浆处理，并及时安设土钉钢筋并注浆。
（五）土钉主筋制作及安放：
主筋采用Φ20钢筋，主筋长度为12m下料，外端设成15°角，长20cm的弯勾，主筋每隔2m焊对中支架，防止主筋偏离土钉中心；安放主筋时，将注浆管与主筋捆绑在一起，注浆管离孔底0.5m左右。
（六）造浆及注浆：
采用搅拌机造浆，应严格控制水灰比为W/C=0.5；注浆采用注浆泵，注浆时，将导管缓慢均匀拔出，但出浆口应始终处于孔中浆体表面之下，保证孔中气体能全部排出。
（七）挂网及锚头安装：
钢筋网片采用φ8@100，与插入土中的主筋固定，与坡面间隙3~4cm，不应小于3cm，搭接时上下左右一根对一根搭接绑扎，搭接长度应大于30cm，并不少于两点点焊。
钢筋网片借助于井字架与土钉外端的弯勾焊接成一个整体。
（八）喷射混凝土：
采用C20混凝土，喷射混凝土顺序可根据地层情况“先锚后喷”，土质条件不好时采取“先喷后锚”，喷射作业时，空压机风量不宜小于9m3/min，气压0.2~0.5MPa，喷头水压不应小于0.15MPa，喷射距离控制在0.6~1.0m，通过外加速凝剂控制混凝土初凝和终凝时间在5~10min，喷射厚度为100mm。
（九）养护：
根据当地的气温，采取洒水养护。
第八节、土方挖运工程
一、土方挖运工艺流程
在基础施工阶段，土方挖运是影响工期的关键。
土方与土钉墙施工、土方与塔吊安装施工，土方与护坡桩施工它们之间存在一定的技术间歇，若处理不好这几方面的关系，将直接造成工期的延误和护坡安全，因此要求在统一指挥的原则下，各施工部之间本着相互配合、互创工作面的原则，精诚合作。
根据基础施工阶段的施工流程，基坑四周配合土钉墙施工留出相应的工作面，具体深度为土钉位置下0.5m，将基坑中间的土方总体上一步开挖，即一步到槽底。
具体施工流程见图6。
图6土方挖运工艺流程
二、设备能力分析
如整夜作业，平均每车次出土10m3，10台车共计1000m3。
根据现场场地情况及扰民，民扰处理情况，夜间施工可能性估测，平均每天完成土方量计1000m3。
根据实际情况可调整机械力量以便确保工期。
三、卸土场及土方运输路线（见上图）
四、现场准备
1.出口搭设拍土架子，保证每一辆车进行排土，并加盖帆布。
2.作冲洗池和沉淀池准备，冲洗池上要有铁篦子，道路地面硬化。
3.平整场地，清除障碍，若遇到大的障碍用冲击炮将其破碎再装车运走。
4.基坑四周布置8个防水灯，做好夜间照明准备。
5.每日提前完成土方开挖线，并随时跟进测量，保证开挖线尺寸与标高。
6.疏通所有交通，做好开工前的扰民工作。
7、临边距离基坑800mm需做高度不小1.2m的围栏同时做300mm高的截水沟。
8、施工通道放坡系数为7%，在通道两边需设防水警示红灯，路面须经压路机压实并硬化。
五、坡道土方收尾
1.坡道处土方收尾采用挖土机直接进行挖除，装车运走。
2.提前将坡道处支护结构施工完成。
六、检测
为了基础和相邻建筑的安全使用和监测支护的变形情况，基坑支护工程需进行变形检测
1、检测的目的
将监测所得的数据与预测值进行比较用以判断前一步施工工艺是否符合预计要求，以确保和优化下一步参数，做到信息化施工。
2、监测内容的基本要求
1）监测点的布置（沉降）:
间距10—20米一个点，在每一侧的观测点数不得少于3个。
2）水平位移观测：
间距20米一个点，在每一侧的观测点数不得少于3个。
3、监控值：
设计过程中的控制值
预警值：
施工过程中需要采取应急措施的值
监控值（mm）
预警值（mm）
支护机构水平位移
303
25
基坑周边地面沉降值
30
20
第九节、土钉墙支护计算书
本计算书参照《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99中国建筑工业出版社出版《建筑施工计算手册》江正荣编著中国建筑工业出版社、《实用土木工程手册》第三版杨文渊编著人民教同出版社、《地基与基础》第三版中国建筑工业出版社、《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：
4.0m；
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内的内摩擦角；
2、地质勘探数据如下：
：
序号
1
土名称
填土
土厚度（m）
0.5
坑壁土的重度γ（kN/m3）
20
坑壁土的内摩擦角φ（°）
18
粘聚力C（kPa）
12
极限摩擦阻力（kPa）
120
饱和重度（kN/m3）
20
序号
2
土名称
粘性土
土厚度（m）
10
坑壁土的重度γ（kN/m3）
18
坑壁土的内摩擦角φ（°）
12
粘聚力C（kPa）
10
极限摩擦阻力（kPa）
20
饱和重度（kN/m3）
19
序号
3
土名称
圆砾
土厚度（m）
10
坑壁土的重度γ（kN/m3）
22
坑壁土的内摩擦角φ（°）
20
粘聚力C（kPa）
18
极限摩擦阻力（kPa）
189
饱和重度（kN/m3）
22
3、土钉墙布置数据：
1.护坡方案设计如下：
1）土钉设计参数
序号
名称
设计参数
土钉墙放坡
按现场实际坡度设置土钉墙坡度
土钉垂直间距
1.5m
土钉水平间距
1.5m
土钉倾角
60°
土钉直径
120mm
土钉灌砼浆体强度
20Mpa
2）土钉规格及长度：
排数（共2排，第一排离边坡顶1.5m）
1
2
土钉直径
Ф20
Ф20
土钉长度（m）
12.0
12.0
3）喷射砼:
序号
名称
设计参数
设计强度
C20
水泥:
砂:
碎石：
8880速凝剂
1:
2:
2：
0.03（重量比）
喷射厚度
100mm
钢筋网
Ф8@100mm×100mm，保护层为30～50mm，另外为保证坡顶稳定，在坡顶做1.5m的钢筋砼翻边
锚头
土钉采取横向拉筋焊接连接
4、荷载参数：
序号类型面荷载q（kPa）荷载宽度b0（m）基坑边线距离b1（m）
1满布2.00----
序号放坡高度（m）放坡宽度（m）
14.001.50
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《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99，
R=1.25γ0Tjk
1、其中土钉受拉承载力标准值Tjk按以下公式计算：
Tjk=ζeajksxjszj/cosαj
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
αj--土钉与水平面的夹角
ζ按下式计算：
ζ=tan[（β-φk）/2]（1/（tan（（β+φk）/2））-1/tanβ）/tan2（45°-φ/2）
其中β--土钉墙坡面与水平面的夹角。
φ--土的内摩擦角
eajk按根据土力学按照下式计算：
eajk=∑{[（γi×szj）+q0]×Kai-2c（Kai）1/2}
2、土钉抗拉承载力设计值Tuj按照下式计算
Tuj=（1/γs）πdnj∑qsikli
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--土钉在直线破裂面外穿越稳定土体内的长度。
第1号土钉钢筋的直径ds至少应取：
20mm；
第2号土钉钢筋的直径ds至少应取：
20mm；
三、土钉墙整体稳定性的计算:
根据《建筑基坑支护技术规程》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：
γk--滑动体分项系数，取1.3；
γ0--基坑侧壁重要系数；
ωi--第i条土重；
bi--第i分条宽度；
cik--第i条滑土裂面处土体固结不排水（快）剪粘聚力标准值；
φik--第i条滑土裂面处土体固结不排水（快）剪内摩擦角标准值；
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；
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。
Tnj=πdnj∑qsiklnj
lnj--第j根土钉在圆弧滑裂面外穿越第i层稳定土体内的长度
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1.68929.589-0.0781.4811.483
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1.32729.589-0.1562.9612.965
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1.45629.589-0.62611.84411.861
示意图如下：
--------------------------------------------------------------------------------------
计算结论如下：
第1步开挖内部整体稳定性安全系数Fs=1.689>1.30满足要求!
[标高-1.000m]
第2步开挖内部整体稳定性安全系数Fs=1.327>1.30满足要求!
[标高-2.000m]
第3步开挖内部整体稳定性安全系数Fs=1.456>1.30满足要求!
[标高-8.000m]
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：
KH=f'/Eah≥1.3
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：
f'=μ（W+qBaSv）
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=1.34>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：
KQ=MG/MQ
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
MG=W×BC×qBa×（B'-B+b×Ba/2）
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范围内长度；
b为荷载距基坑边线长度；
B'为土钉墙计算宽度；
Mk--由主动土压力产生的倾覆力矩，由下式确定
Mk=Eah×lh
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=21.65>1.5，满足要求！
第十节、质量保证措施
一、质量保证体系
基础施工阶段将在该质量保证体系下按ISO9002标准要求进行。
二、组织保证体系
基础施工阶段建立由基础施工项目经理领导，主任工程师中间控制，责任工程师负责的三级管理系统。
组织保证体系见图7。
图7组织保证体系
三、质量管理程序（见图8）
基本要素质量工作质量
图8质量管理体系
四、各分项工程质量标准
1.降水施工质量要求
（一）钻孔：
采用冲击钻机或反循环钻机；清水钻进，自成泥浆稠度不得大于1:
1.1；成孔以后，在下管前应进行泥浆稀释，孔内沉淀厚度不得大于0.3m。
（二）成井：
成孔换浆后应立即下入井管，井点管应保持垂直和居中，然后下滤料，滤料（粒径为2~4mm）必须沿四周均匀下入，边洗井边下滤料，填至离地面1~2m，洗井结束后用黏土封孔。
（三）洗井：
井点管下入后，用空压机送气吹洗，至水清砂少时，出水正常为止。
（四）降水要求：
在降水期间，必须保证地下水位降至6m以下，并长期维持这一深度，不得发生水位回升而造成泡基槽和引起边坡坍塌。
2.土钉墙质量标准（见表8）
土钉墙质量标准表8
内容
标准
喷射混凝土面层平整度的允许偏差
±20mm
孔深允许偏差
±50mm
孔径允许偏差
±5mm
孔距允许偏差
±100mm
钢筋保护层厚度
≥25mm
土钉倾角偏差
±5%
挂网时网片距坡面
3～4cm
3.土方开挖质量标准
（一）国家有关建筑施工规范
（二）工程设计对土方的质量要求
五、各分项工程质量保证措施
1.降水质量保证措施
（一）进行现场井点质量验收；井点施工结束前，对所有井的井深、井径和井中水位进行验收，达不到设计要求的井，应进行重新洗井；对于洗井、抽水时，井内出砂严重，应进行处理，防止沙土流失而引起不良后果；处理后仍达不到要求的，应重新补打井。
（二）进行水位、流量观测：
井点施工期间，对已成井点的水位，每天观测1~2次，在开始抽降水后5~10天，每天观测水量及观测孔（或1个抽水孔）的水位1~2次（基槽开挖期间每天观测1~2次）；以后每7~10天观测一次（雨期为3~5天，下大雨，每天观测1~2次）；将每次观测的水位、流量记录在“地下水位长期观测记录表”中，并及时进行整理，绘制Q~t与S~t关系曲线，分析水位下降的趋势与流量变化，预测地下水位下降到设计深度的时间并调整抽水井数与抽水时间。
如水位、水量发生突然变化，应立即查明原因，及时进行处理。
（三）降水维护：
在整个降水期间，必须保证降水点和抽水设备的完好，对抽水设备进行定期检查和维修，发现问题及时处理，保证电源供给。
2.土钉墙质量保证措施
（一）修坡时专人进行测量，确保不吃槽。
（二）插入钢筋时由专人检查,若插入深度不足，则继续取土成孔，插入钢筋时要将注浆管绑在距孔底0.5m处。
（三）注浆时要严格按配比搅浆,并随成孔随注浆,注浆渗漏较多时,要进行两次、三次补浆直到注满。
（四）喷混凝土时,由专人检查网长及标志杆的安装。
六、基坑监测方案
采用信息化施工，确保基坑开挖过程中的安全，必须对基坑进行监测，方案
如下：
1.观测点的布置：
在坡顶上每隔10m布置一个点。
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