降水护坡土方开挖及地基处理工程设计与施工方案.docx
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降水护坡土方开挖及地基处理工程设计与施工方案
附件：
1、降水设计计算书
2、支护设计计算书
3、CFG桩复合地基计算书
4、抗拔桩验算计算书
5、施工进度计划
6、基坑降水、护坡设计平面
7、施工总平面布置图（土方、降水、护坡阶段）
8、施工总平面布置图（CFG桩、土方施工阶段）
9、施工总平面布置图（抗拔桩施工阶段）
10、CFG桩平面剖面布置图
11、抗拔桩平面剖面布置图
12、基坑支护剖面图
13、CFG桩地基处理节点示意图
14、电梯井、集水坑降水示意图
一、编制依据
1.1业主提供的相关文件
序号
名称
编号及备注
1
北京华润曙光房地产开发有限公司凤凰置地广场土石方开挖、降水、护坡及地基处理工程招标文件
业主（北京华润曙光房地产开发有限公司）提供，2006年3月15日
2
凤凰置地广场（西区）项目土石方工程技术指导书
2006年4月
3
北京中铁工建筑工程设计院提供的《凤凰城西区岩土工程勘察报告》
2006年1月
4
凤凰置地广场西区红线桩成果表、GPS控制点成果表
北京时正兴测绘工程技术有限公司
5
凤凰置地广场土石方开挖、降水、护坡及地基处理工程（第一标段-西区）投标疑问卷
（1）及回复
2006年4月30日
1.2业主提供的相关图纸
序号
名称
编号及备注
1
凤凰城置地广场A座基础底板配筋平面图
中国电子工程设计院
2
凤凰城置地广场B座基础底板配筋平面图基础地梁配筋图
中国电子工程设计院
3
凤凰城置地广场C座基础底板配筋平面图
中国电子工程设计院
4
凤凰城置地广场C座基础基础地梁配筋图
中国电子工程设计院
5
凤凰城置地广场地下车库基础底板配筋平面图
中国电子工程设计院
6
凤凰置地广场基础布置组合平面图
中国电子工程设计院
1.3本方案编制的主要规程、规范
序号
名称
编号
1
北京地区建筑地基基础勘察设计规范
DBJ01-501-92
2
建筑基坑支护技术规程
JGJ120-99
3
建筑桩基技术规范
JGJ94-94
4
建筑地基处理技术规范
JGJ79－2002
5
建筑地基基础设计规范
GB50007-2002
6
建筑基桩检测技术规程
JGJ106-2003
7
建筑与市政降水工程技术规范
JGJ/T111-98
8
建筑工程施工质量验收统一标准
GB50300-2001
9
建筑地基基础工程施工质量验收规范
GB50202-2002
10
混凝土工程施工质量验收规范
GB50204-2002
11
普通混凝土配合比设计规程
JGJ55-2000
12
钢筋焊接及验收规程
JGJ18-2003/J253-2003
1.4建筑相关法律法规
序号
名称
1
《中华人民共和国建筑法》1997年91号令
2
《建设工程质量管理条例》国务院279号令
3
《中华人民共和国计量法》
4
《中华人民共和国产品质量法》
5
《中华人民共和国劳动法》
6
《中华人民共和国环境保护法》
7
《中华人民共和国安全生产法》
8
《城市市容和环境卫生管理条例》
二、工程概述
2.1工程概况
1、工程名称：
凤凰置地广场土石方开挖、降水、护坡及地基处理工程。
2、工程概况：
拟建工程位于北京市朝阳区东三环三元桥东北侧，原曙光电机厂院内，南侧临京顺路，北侧为曙光南环路，东区和西区之间为拟建的曙光一号路，东区东侧为其他家的待建工地，路南为在建的三元桥地铁站。
本工程场区已经平整，周边场区开阔。
3、本次招标内容为北京市凤凰城置地广场土石方开挖、降水、护坡及基础处理工程。
本工程含A、B、C三楼座及地下车库。
各楼座情况如下表：
部位
楼号
层数
±0.00
基础类型
基底标高
备注
西
区
A座
22F/3B
39.30
筏板
-15.00
需进行地基处理（CFG桩）
B座
14F/3B
筏板
-14.00
需进行地基处理（CFG桩）
C座
17/3B
筏板
-14.00
需进行地基处理（CFG桩）
车库
0F/3B
筏板
-14.00
需进行地基处理（抗拔桩）
自然地表根据勘探孔标高计算取39.17m，即相对标高为-0.13m。
4、根据设计及招标文件要求，西区的A、B、C楼座设计承载力较大，天然地基不能满足结构设计要求，拟进行地基处理，据北京地区同类工程经验，采用CFG桩复合地基处理方式；地下车库结构不满足抗浮要求，拟采取抗拔桩处理。
本工程各楼座平面图：
从图中可以看出，西区东、西两侧距离用地边线很近，施工时要考虑周边环境影响。
2.2水文地质及工程地质概况
1、场区施工影响深度范围内的地层及工程特性：
北京中铁工建筑工程设计院提供的《凤凰城西区工程岩土工程勘察报告》，基坑影响范围内土层依次为：
1、杂填土①层，杂色，稍密，含砖块、水泥块、灰渣、生活垃圾、建筑垃圾。
本层层底标高为36.27～39.02m。
2、粘质粉土砂质粉土质粉土②层：
褐黄色，密实，湿，属中高～中压缩性土，含氧化铁、云母、少量姜石；粉沙②1层，褐黄色，中上密，稍湿～湿，含氧化铁、云母、石英，以薄层及以透镜体分布。
本层层底标高为32.01～37.54m。
3、粉质粘土粘质粉土③层：
浅灰色，黄灰色，可塑，含氧化铁、云母、姜石，属中高～中压缩性土；粘土重粉质粘土③1层，浅灰色，黄灰色，可塑，含少量姜石，属中高～中压缩性土，以透镜体分布。
本层层底标高为26.78～30.37m。
4、粉细砂④层：
褐黄色，中上密～密实，饱和，含氧化铁、云母，属低压缩性土。
本层层底标高为22.94～25.85m。
5、粘质粉土粉质粘土⑤层：
褐黄色，中上密～密实，饱和，含氧化铁、云母、姜石，属中高～中压缩性土；粘土重粉质粘土⑤1层，褐黄色，可塑，属中高～中压缩性土；粉砂⑤2层，棕黄色，密实，饱和，含石英、云母，属低压缩性土，以透镜体分布。
本层层底标高为15.77～22.87m。
6、细中砂⑥层：
褐黄色，密实，饱和，含氧化铁，属低压缩性土。
本层层底标高为11.78～14.85m。
7、粘土重粉质粘土⑦层：
褐黄色，可塑～硬塑，含氧化铁、姜石、粘土透镜体，属中～中低压缩性土；夹粉砂⑦1层，褐黄色，密实，饱和，含褐黄色，密实，饱和，含氧化铁，属低压缩性土。
粉质粘土⑦2层，棕黄色，可塑，含云母、氧化铁，属低压缩性土。
本大层层底标高为8.87～12.15m。
8、细中砂⑧层：
褐黄色，密实，饱和，含氧化铁，属低压缩性土。
本层层底标高为5.77～7.75m。
9、粉质粘土重粉质粘土⑨层：
褐黄色，可塑～硬塑，含氧化铁、姜石、粘土透镜体，属中～中低压缩性土；夹粉砂⑨1层，褐黄色，密实，饱和，含氧化铁、云母、石英，属低压缩性土；粘土⑨2,褐黄色， 可塑，属中压缩性土。
本大层层底标高为1.21～5.75m。
10、细中砂⑩层：
褐黄色，密实，饱和，含云母、氧化铁，属低压缩性土。
本大层层底标高为-2.76～-0.84m。
11、粉质粘土（11）层：
褐黄色，密实，饱和，含云母、氧化铁，属低压缩性土。
部分钻孔未穿透此层。
12、细中砂（12）层，褐黄色，密实，饱和，含氧化铁、云母，属低压缩性土。
部分钻孔未穿透此层。
13、重粉质粘土粘土（13）层，褐黄色，可塑～硬塑，含少量姜石，属中低压缩性土；夹有细砂（13）1层，褐黄色，密实，饱和，含氧化铁、云母，属低压缩性土。
只有少量钻孔穿透此层。
14、细中砂（14）层：
褐黄色，密实，饱和，含氧化铁、云母，属低压缩性土土。
未穿透此层。
2、水文地质条件:
据水文地质资料、地下水位勘察地质剖面及勘察报告，本场地在勘察深度范围内，实测到3层地下水，分别为上层滞水、潜水和微承压水：
表1
序号
地下水类型
地下水静止水位
水位埋深（m）
水位标高（m）
1
潜水
12.10～13.00
26.16～27.65
2
层压水
21.20～22.60
16.48～18.55
参照近几年该场地附近的勘察及施工资料，1959年最高水位接近自然地面，1971～1973年最高水位接近自然地面，近3～5年最高水位位于地表下约35.00m。
本工程典型地质剖面图如下：
三、基坑工程设计
3.1方案对比分析及选择
3.1.1支护（土方开挖）方案对比分析及选择
本工程周边环境复杂，施工场地较小，主要有以下特点：
位置
周边建（构）筑物、
道路
建（构）筑物基础形式、埋深以及至结构外墙距离
围挡至结构外墙距离
南侧
在施的三元桥站地铁站
距离结构外墙最近处17m左右
最近14.7m
西侧
朝阳区交通支队大院内的自行车棚和1层现状住宅，广告牌
自行车棚和1层住宅距离结构外墙最近处约6m～10m；广告牌基础为桩基础，埋深30m，共4个，间距12m，与西侧结构外墙净距3m。
最近5.5m
北侧
曙光南环路
-------
最近约15m
东侧
待建场区
待建结构埋深14.4m，其西侧结构距离本工程结构外墙19.47m
最近2.47m
本工程实际基坑支护深度为13.87m和14.87m，大部分为13.87m的深度。
根据勘察报告提供的地质资料，本工程支护深度范围内主要为粘质粉土、粉质粘土、砂质粉土和粉细砂层的交互层，土层特性较好，地层稳定，易于成孔。
从地下水情况来看，水位较深，在12米左右，位于基底附近，含水层主要为基底的细砂层。
本工程虽需降水，但根据前几期的经验，采用大口井降水效果较好，实际影响支护的主要因素还是对上层滞水的处理。
对于同类深度的基坑（14米深度左右）北京地区目前常用的支护方法主要有桩锚（或配合土钉墙）、土钉墙支护、土钉墙与锚杆两者组合以及放坡的支护方式。
对于本工程的情况，以上几种支护方式的对比如下：
支护方式
性能对比
桩锚支护
土钉墙支护
土钉墙与锚杆组合支护
放坡支护
备注
安全系数
很高
高
较高
一般
四种支护方法均能满足安全要求
基坑位移
变形量
很小
有一定位移
较小
较大
单纯的土钉墙支护必定存在一定的位移量
设备投入量
多
少
少
少
土钉墙、放坡无大型设备投入，进、出场快捷
成本
较高
低
较低
低
土钉支护相对于护坡桩支护其成本节省1/3
作业空间要求
较低
较高
较低
高
放坡支护必须有足够的放坡空间
综上表所述，四种方案均能满足本工程要求，但是由于桩锚支护方式成本较高，从经济性上来说不太适用；放坡支护要求较大的作业空间，其安全性相对较低，对于本工程达15米左右的基坑，显然不适用。
纯土钉墙支护对于较深的基坑位移过大，特别在存在滞水的区域，很容易受上层滞水影响产生位移。
根据我公司的经验，对于较深且存在上层滞水的基坑，采用土钉墙与锚杆组合支护其安全性得到较大提高，采用了预应力锚杆使土钉本身产生的位移得到有效控制，近年采用土钉+锚杆的支护方式主要用于深度在12~18米的深基坑。
从成本和工期方面，相对常规的桩锚支护都具有较大优势。
综上所述，根据本工程情况，我司拟采用土钉墙结合预应力锚杆的支护方式。
3.1.2降水方案对比分析及选择
本工程基坑较深，场地含水层多为粉土层和粉细砂层，静止水位较高，给降水工作带来一定困难。
北京地区的降水（隔水）方式主要有如下几种，其对比分析如下：
降水
方式
性能对比
桩间止水（旋喷、搅拌桩）
大口井降水
轻型井点
降水
备注
降水效果
好
好
尚可
轻型井点对于深、宽较大的基坑来说其效率较低，易产生漏气，不易维护。
对周边带来
影响
很小
小
小
桩间止水由于不进行抽水，对周边影响最小。
设备投入量
多
少
少
桩间止水需配合护坡进行
成本
很高
低
较低
桩间止水必需配合护坡桩施工，因此造价最高。
轻型井点可以回收利用，其造价最低。
大口井降水在北京地区已成为深基坑降水的主要方式，综上所述，本工程降水宜采用降水效果好、成本较低的大口井方法。
由于本工程水位较低，可适当加大井间距，对于滞水，结合坑内、坡面排水，坑顶挡水等辅助方式，可以达到较好的降水效果。
根据前几期的施工经验表明，大口井降水对本工程地层十分有效，但在降水中要注意对局部加深部位（电梯井，集水坑）的处理。
3.1.3地基处理方法选择
北京地区常用的地基处理方法主要有：
灰土桩、碎石桩、CFG桩等。
但灰土桩及碎石桩属散体桩，其强度单桩承载力十分有限，通常用于承载力要求不高的地方。
目前主流地基处理方式主要为CFG桩复合地基，对于要求承载力大、沉降量要求高的高层十分适用。
本工程基底的天然地基承载力一般为250kpa，要求复合地基承载力为360~730kpa。
对于此要求的地基承载力，采用CFG桩复合地基是最为合适的。
本工程在CFG设计中主要着重解决地层选取及A座核心筒与裙楼要求的承载力差异过大的问题。
3.2基坑支护设计
3.2.1支护设计综合说明
1、本工程基坑侧壁安全等级为一级，重要性系数为1.1。
2、各剖面支护形式及荷载设计
根据业主要求及上节中支护方案对比分析结果，本工程各剖面支护形式以及坡顶荷载设计如下表：
剖面
所在部位
支护形式
荷载设计
4-4
基坑东侧紧邻待建场区中区范围内
因受施工空间限制，自地表向下开挖5m再作土钉墙支护，支护高度8.87m，放坡比例1：
0.1
坡顶附加荷载按25kPa考虑
3-3
基坑西侧A座外墙范围内
垂直复合土钉墙+微桩支护，设3道预应力锚杆，支护高度14.87m
坡顶附加荷载按10kPa考虑
2-2
基坑南侧A座外墙范围内
复合土钉墙支护，设2道预应力锚杆，支护高度14.87m，放坡比例1：
0.1
坡顶附加荷载按50kPa考虑，距坑边1m以外
1-1
其余部位
复合土钉墙支护，设2道预应力锚杆，支护高度13.87m，放坡比例1：
0.1
坡顶附加荷载按50kPa考虑，距坑边1m以外
3、本工程支护变形控制值
基坑边坡均控制在3cm之内。
不会对周边建筑及道路构成影响。
3.2.2基坑支护设计
1、计算说明
设计主要采用经验概念性设计，辅以理正支护软件验算的方式。
由于基坑深度和条件不同，按照4个剖面进行计算。
2、土钉墙支护设计方案
●1-1剖面支护设计（支护深度13.87m）
计算条件：
如下表
序号
类别
设计数值
1
坡顶荷载取值
50kPa
2
土钉墙坡度
1:
0.1
3
面层钢筋
6.5200钢筋网
4
土钉加强筋
1Φ14加强筋,且保证每根土钉周围均有，详见节点大样
5
成孔直径
土钉不小于110mm，锚杆不小于130mm
6
砼面层
厚度100mm，强度C20
7
水泥净浆
水灰比0.5，强度不低于20MPa
8
面层砼配合比
水泥：
砂：
石=约1:
2:
2
9
肥槽宽度
800mm
设计方案：
位置
土钉长度
竖向间距
横向间距
钢筋直径
角度
第一道
12m
1.4m
1.4m
1Ф22
8（10±2）
第二道
15m
1.4m
1.4m
1Ф22
8（10±2）
第三道
预应力锚杆，横向间距1.40m，竖向间距1.40m，长度18.0m，锚固段长度13.0m，杆体为2s15.24钢绞线，反力梁为122a槽钢，加10×100×100钢垫板施加200KN预应力。
倾角8（10±2）°。
第四道
15m
1.5m
1.4m
1Ф22
8（10±2）
第五道
预应力锚杆，横向间距1.40m，竖向间距1.50m，长度16.0m，锚固段长度11.0m，杆体为2s15.24钢绞线，反力梁为118槽钢，加10×100×100钢垫板施加180KN预应力。
倾角8（10±2）°。
第六道
14m
1.5m
1.4m
1Ф25
8（10±2）
第七道
12m
1.5m
1.4m
1Ф25
8（10±2）
第八道
10m
1.5m
1.4m
1Ф25
8（10±2）
第九道
8m
1.5m
1.4m
1Ф25
8（10±2）
以上土钉倾角10±2度（设计暂按8度计算），土钉横压筋采用2Ф14通长筋与土钉端部焊接。
土钉成孔直径不小于110mm；钢筋网片采用φ6.5@200×200，现场绑扎，坡面上下段搭接长度不小于300mm,横向搭接不小于200mm；面层喷射C20混凝土，厚度100mm。
坡顶喷射混凝土护顶，宽度500mm。
土钉端部联接处采用“L”结构。
●2-2剖面支护设计（支护深度14.87m）
计算条件：
如下表
序号
类别
设计数值
1
坡顶荷载取值
50kPa
2
土钉墙坡度
1:
0.1
3
面层钢筋
6.5200钢筋网
4
土钉加强筋
1Φ14加强筋,且保证每根土钉周围均有，详见节点大样
5
成孔直径
土钉不小于110mm，锚杆不小于130mm
6
砼面层
厚度100mm，强度C20
7
水泥净浆
水灰比0.5，强度不低于20MPa
8
面层砼配合比
水泥：
砂：
石=约1:
2:
2
9
肥槽宽度
800mm
设计方案：
位置
土钉长度
竖向间距
横向间距
钢筋直径
角度
第一道
13m
1.4m
1.4m
1Ф22
8（10±2）
第二道
15m
1.4m
1.4m
1Ф22
8（10±2）
第三道
预应力锚杆，横向间距1.40m，竖向间距1.40m，长度18.0m，锚固段长度13.0m，杆体为2s15.24钢绞线，反力梁为122a槽钢，加10×100×100钢垫板施加200KN预应力。
倾角8（10±2）°。
第四道
16m
1.4m
1.4m
1Ф22
8（10±2）
第五道
预应力锚杆，横向间距1.40m，竖向间距1.40m，长度17.0m，锚固段长度12.0m，杆体为2s15.24钢绞线，反力梁为118槽钢，加10×100×100钢垫板施加180KN预应力。
倾角8（10±2）°。
第六道
15m
1.4m
1.4m
1Ф25
8（10±2）
第七道
14m
1.4m
1.4m
1Ф25
8（10±2）
第八道
12m
1.4m
1.4m
1Ф25
8（10±2）
第九道
10m
1.4m
1.4m
1Ф25
8（10±2）
第十道
8m
1.4m
1.4m
1Ф25
8（10±2）
以上土钉倾角10±2度（设计暂按8度计算），土钉横压筋采用2Ф14通长筋与土钉端部焊接。
土钉成孔直径不小于110mm；钢筋网片采用φ6.5@200×200，现场绑扎，坡面上下段搭接长度不小于300mm,横向搭接不小于200mm；面层喷射C20混凝土，厚度100mm。
坡顶喷射混凝土护顶，宽度500mm。
土钉端部联接处采用“L”结构。
●3-3剖面支护设计（支护深度14.87m）
计算条件：
如下表
序号
类别
设计数值
1
坡顶荷载取值
10kPa
2
土钉墙坡度
垂直支护
3
面层钢筋
6.5200钢筋网
4
土钉加强筋
1Φ14加强筋,且保证每根土钉周围均有，详见节点大样
5
成孔直径
土钉不小于110mm，锚杆不小于130mm
6
砼面层
厚度100mm，强度C20
7
水泥净浆
水灰比0.5，强度不低于20MPa
8
面层砼配合比
水泥：
砂：
石=约1:
2:
2
9
肥槽宽度
500mm
设计方案：
位置
土钉长度
竖向间距
横向间距
钢筋直径
角度
第一道
12m
1.5m
1.4m
1Ф22
8（10±2）
第二道
14m
1.5m
1.4m
1Ф22
8（10±2）
第三道
预应力锚杆，横向间距1.40m，竖向间距1.50m，长度17.0m，锚固段长度12.0m，杆体为2s15.24钢绞线，反力梁为122a槽钢，加10×100×100钢垫板施加200KN预应力。
倾角8（10±2）°。
第四道
14m
1.5m
1.4m
1Ф22
8（10±2）
第五道
预应力锚杆，横向间距1.40m，竖向间距1.50m，长度15.0m，锚固段长度10.0m，杆体为2s15.24钢绞线，反力梁为118槽钢，加10×100×100钢垫板施加150KN预应力。
倾角8（10±2）°。
第六道
14m
1.5m
1.4m
1Ф22
8（10±2）
第七道
预应力锚杆，横向间距1.40m，竖向间距1.50m，长度15.0m，锚固段长度10.0m，杆体为2s15.24钢绞线，反力梁为118槽钢，加10×100×100钢垫板施加150KN预应力。
倾角8（10±2）°。
第八道
12m
1.5m
1.4m
1Ф22
8（10±2）
第九道
10m
1.5m
1.4m
1Ф22
8（10±2）
钢管微型桩
钢管微型桩桩径Ф150mm，钢管直径Ф100mm，桩长16m，桩间距750mm。
微型桩钻孔成孔，钢管底部2m范围内间距400mm钻Ф12mm注浆孔，灌注水泥浆或水泥砂浆。
以上土钉倾角10±2度（设计暂按8度计算），土钉横纵压筋采用3Ф14通长筋与土钉端部以“米”字型焊接。
土钉成孔直径不小于110mm；钢筋网片采用φ6.5@200×200，现场绑扎，坡面上下段搭接长度不小于300mm,横向搭接不小于200mm；面层喷射C20混凝土，厚度100mm。
坡顶喷射混凝土护顶，宽度500mm。
土钉端部联接处采用“L”结构。
●4-4剖面支护设计（支护深度8.87m）
计算条件：
如下表
序号
类别
设计数值
1
坡顶荷载取值
25kPa
2
土钉墙坡度
1：
0.1
3
面层钢筋
6.5200钢筋网
4
土钉加强筋
1Φ14加强筋,且保证每根土钉周围均有，详见节点大样
5
土钉成孔直径
不小于110mm
6
砼面层
厚度100mm，强度C20
7
水泥净浆
水灰比0.5，强度不低于20MPa
8
面层砼配合比
水泥：
砂：
石=约1:
2:
2
9
肥槽宽度
500mm
设计方案：
位置
土钉长度
竖向间距
横向间距
钢筋直径
角度
第一道
9m
1.4m
1.5m
1Ф20
8（10±2）
第二道
9m
1.4m
1.5m
1Ф20
8（10±2）
第三道
9m
1.4m
1.5m
1Ф20
8（10±2）
第四道
8m
1.4m
1.5m
1Ф20
8（10±2）
第五道
7m
1.4m
1.5m
1Ф20
8（10±2）
第六道
6m
1.4m
1.5m
1Ф20
8（10±2）
以上土钉倾角10±2度（设计暂按8度计算），土钉横纵压筋采用2Ф14通长筋与土钉端部焊接。
土钉成孔直径不小于110mm；钢筋网片采用φ6.5@200×20
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