山东小区幼儿园基坑工程基坑支护方案设计含计算书.docx
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山东小区幼儿园基坑工程基坑支护方案设计含计算书
济南市恒大城幼儿园基坑工程
基坑支护设计方案
（仅供方案评审用）
山东省建筑设计研究院
二〇一二年四月
1、工程概况
1.1项目概况
济南市恒大城幼儿园基坑工程位于济南市王舍人办事处东周家庄，工业北路以南、冷水路以东的恒大城小区五地块南部。
拟建建筑物地下部分为2层，基坑开挖范围南北长约48.70m，东西长约130.06m；设计±0.00的绝对标高为33.40m，槽底相对标高为-10.0m，绝对标高为23.40m。
1.2基坑周边环境概况
北侧：
幼儿园地下室外墙距离已建5#、6#住宅楼约15m。
根据5#、6#住宅楼基础设计说明，采用后压浆钻孔灌注桩桩基，桩径800，桩长约31.5m，桩端持力层为中风化闪长岩，承台底标高为-5.2m，相应绝对标高为26.80m。
东侧规划商业建筑、南侧为场区施工道路。
西侧：
拟开挖幼儿园基坑西侧与已建成的地下车库连接（车库为地下结构，上覆填土尚未回填，车库东侧墙外部分基坑尚未回填完毕），幼儿园基坑西侧计划沿地下车库墙体开挖，可不考虑支护；
据建设单位介绍，本基坑周边15m范围内无现用地下管线存在。
1.3设计依据
1.3.1依据资料
⑴济南恒大城地下室调整规划方案（荆州市晴川建筑设计院有限公司）
⑵济南恒大王舍人项目首期岩土工程勘察报告（4号、5号楼、运动中心、幼儿园、7号楼地下车库）电子版工程编号G2010-050-1
山东省地矿工程勘察院2010.11
⑶济南恒大城幼儿园土方开挖平面布置图（建设单位提供）
⑷济南恒大城6#楼基础设计说明图（建设单位提供）
1.3.2依据的规范及规程
⑴《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002
⑵《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99；
⑶《湿陷性黄土地区建筑基坑工程安全技术规程》JGJ167-2009
⑷《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009；
⑸《建筑与市政降水工程技术规范》（JGJ/T111-98）；
⑹《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002；
⑺《混凝土结构设计规范》GB50010-2010；
⑻《济南市深基坑工程管理（暂行）规定》，济建发[2006]44号；
⑼《山东省边坡工程与基坑工程管理规定》，鲁建发[2006]27号；
⑽《济南市建筑工程安全专项施工方案编制审查与专家论证实施细则》，济建质安站字[2008]23号。
1.3.3设计计算软件
深基坑支护设计软件FSPW6.01版，北京理正。
2、场区工程地质与水文地质条件
2.1地形、地貌及地下水
拟建场地属山前冲洪积平原地貌单元，地形较平坦，各勘探孔所涉及的自然地面标高（1985年国家高程基准）为31.54~32.70m。
场区地下水为潜水，水位埋深为5.80～7.10米，多年水位变幅3～4m。
2.2地层岩性及其物理力学性质
根据岩土工程勘察报告7—7、8—8地质剖面可知，幼儿园基坑部分的地基土层在勘探深度范围内主要由三层土（第②层素填土、第④层粉质粘土、第⑤层粉质粘土组成，分述如下：
②素填土（Q4ml）
场区普遍分布，黄褐色~褐灰色，稍湿，主要以粘性土为主，底部含少量砖屑。
厚度6.80～7.30m。
该层为中高压缩性土，无湿陷性。
④粉质粘土（Q4al+pl）
场区普遍分布，浅灰色~褐灰色，可塑，土质较均匀，见褐黄色条纹，具微层理，无摇振反应，干强度中等，韧性中等。
揭露厚度4.90～8.50m。
⑤粉质粘土（Q3al+pl）
场区普遍分布，浅棕黄色，可塑~硬塑，具微层理，偶见姜石，土质不均，无摇振反应，干强度中等，韧性中等。
厚度未揭穿。
2.3基坑支护设计参数
结合区域工程经验，本工程基坑支护设计参数采用勘察报告中各土层的试验指标标准值，见下表：
地层名称
岩土名称
重度γ
（kN/m3）
粘聚力c
（kPa）
内摩擦角φ
（度）
qsik
（kPa）
第②层
素填土
18.6
14.7
17.1
80
第④层
粉质粘土
19.2
19.9
10.8
140
第⑤层
粉质粘土
18.9
19.6
13.9
170
其中C、φ为直接剪切试验指标。
3、基坑支护工程设计
3.1设计说明
根据勘察资料，场区地下水为潜水，水位埋深为5.80～7.10米浅于基坑深度，基坑土方开挖及施工时，需降低地下水位至基坑底面深度下0.50m。
在基坑深度范围内，基坑侧壁土体主要由第②层素填土和第④层粉质粘土组成。
其中素填土为中密状态的老填土，含杂物较少，主要由粘性土组成，力学性能相对较好，与第④层粉质粘土接近。
基坑周边环境条件相对简单。
场区西侧为已建地下车库墙体，其主体结构已施工完毕，地面以上无建（构）筑物，但上覆填土尚未回填，地面较开阔，可作为材料加工区，和材料堆放区，但堆放材料的荷载应控制在车库结构安全许可的情况下。
材料的堆放不宜放在基坑的南、北侧。
施工现场塔吊考虑放置在坑内。
若施工单位定位于坑边上时，必须通知设计人员进行支护方案调整。
根据现场情况，基坑开挖时出土坡道宜设置在基坑的西南角。
3.2设计参数
①基坑场地设计整平地面绝对标高约为32.00m，基坑开挖深度为8.6m。
基坑侧壁安全等级二级。
②本工程为临时性工程，设计使用时限12个月。
③基坑北、东、南侧基坑开挖边缘2.0m以内禁止堆载，北、东两侧2.0m以外地面荷载均按15kPa设计，南侧道路范围按40kPa设计。
西侧放坡暴露原有地下车库墙体，不支护。
若不能满足以上要求，需通知设计单位重新进行核算。
3.2基坑地下水控制设计
3.2.1降水设计
根据基坑工程的特点和水文地质条件及施工要求，采用管井降水方案。
在基坑南、北两侧及东侧沿基坑开挖上口线外侧1.0m处各布置一排降水井，一般间距12.8m；共设计降水井26眼。
在基坑内布置一排疏干井，一般间距35m，共设计疏干降水井4眼。
管井、疏干井设计规格：
井深为15.0m；孔径700mm，井内径400mm，井管为无砂虑管，井管与井壁的环形间隙内填入砾石滤料，滤料直径为0.2～2mm中粗砂。
3.2.2坡体疏、排水设计
在基坑边坡上设置泻水孔，水平、垂直间距3.0m，梅花型布置，孔深500mm，排水管材料采用A75PVC管，长度不小于500mm，外露100mm，进入土层部分加工成花管，外包两层细眼滤网，反滤包采用中粗砂，反滤包尺寸不小于200*500*200mm。
基坑底部采用坑内明沟集水排放等排水措施：
集水坑间距约30.0m，平面尺寸0.50m×0.5m、坑深0.60m，共布置2排，位于坑底的南北两侧，用排水沟相连；排水沟平面尺寸0.30m×0.30m、深0.30m。
集水坑和排水沟距离坡脚的距离不宜小于0.30m。
3.2.3地面防挡水设计
坡顶土钉墙面层外2.0m设置高300mm的挡水墙和防护栏（详见各支护段剖面图）。
面层以外地面建议采用水泥硬化地面防渗措施。
3.3基坑支护方案
考虑场地工程地质、水文地质条件、基坑周边环境及基坑深度，依据基坑工程有关技术规范、规程，结合周边类似工程经验，拟进行分段设计，采用维持降水条件下的土钉墙+挂网喷护方案，采用动态设计法，确保基坑结构及周边环境安全。
具体方案说明如下：
该基坑支护方案分3个剖面段（详见剖面图）：
1-1剖面（基坑北侧）：
基坑挖深约8.6m，采用土钉墙支护方案进行支护。
2-2剖面（基坑东侧）：
基坑挖深约8.6m，采用土钉墙支护方案进行支护。
3-3剖面（基坑南侧）：
基坑挖深约8.6m，采用土钉墙支护方案进行支护。
基坑西侧：
基坑挖深约8.6m，与西侧已建地下车库相连，可垂直开挖，不进行支护。
3.4支护结构主要材料
水泥—P·O42.5普通硅酸盐水泥
钢筋--φ：
HPB300强度标准值fyk=300N/mm²
Φ：
HRB400强度标准值fyk=400N/mm²
喷射细石混凝土--强度等级C20
注浆材料—纯水泥浆，水灰比0.45，强度不低于M20
3.5支护工程主要构件
⑴土钉：
土钉长度见各支护段剖面，钻孔直径130mm，杆体材料为1Φ22和1Φ25的HRB400钢筋。
采用低压灌注水泥浆，灌浆压力为0.5MPa左右，水泥浆水灰比为0.45，可根据施工需要添加适量的速凝剂等添加剂。
土钉锚头采用土钉杆体上焊接1Φ22L50的HRB400钢筋（通长两面焊接）并与面层加强筋焊接牢固。
面层加强筋采用1Ф14HRB400的通长钢筋。
⑵面层:
面层在坡顶应上翻2.0m至挡水墙，并固定在击入地面的短钢筋上，短钢筋为1Ф14HRB400钢筋，间隔2.00米、长度1m。
面层钢筋网按φ6.5@250×250网格设置，通过加强筋固定在土钉上，分层分段开挖时钢筋网的钢筋搭接长度为300mm。
面层喷细石砼C20，喷射厚度80mm。
四、支护结构施工与质量检测
4.1施工要求
⑴土方开挖应分层进行，每层土方开挖深度为土钉位置以下0.30～0.50米，严禁超挖；上层土钉注浆体及喷射混凝土面层强度达到设计的75%后，方可开挖下层土体。
挖土时严禁挖、碰坡体及已完成的支护结构。
⑵土钉施工位置偏差小于100mm，倾斜偏差小于5%。
面层厚度偏差不大于10mm。
钢筋网片保护层厚度不小于20mm，钢筋网片钢筋搭接长度应符合规范规定，且必须与土钉连接牢固。
⑶本设计方案对场地附加荷载要求严格，建设单位一定要协调各单位根据场地情况做好材料堆放区的布局，预先设置好地表水的排放通道。
⑷进入雨季前应准备好砂袋、水泵等防水物资，降雨过程及时进行截水疏导，排除积水。
4.2质量检测
土钉及面层质量检测应按《建筑基坑支护技术规范》JGJ120-99有关规定执行：
⑴土钉墙面每喷射500m2混合料留一组试块，每组试块不少于3个；喷射混凝土厚度采用钻孔检测，每100m2为一组，每组不少于3点。
⑵材料或配合比变更时，应另作一组；进场材料及时按要求送检。
⑶土钉抗拔承载力检测数量为相应总数的1%且不小于3根。
土钉抗拔试验可不进行破坏性试验，可利用工作钉进行试验，每道土钉施加的最大试验荷载值可取计算书各工况中受拉荷载标准值Tjk中的最大值的1.25倍，见下表：
拉拔荷载（kN）
土钉编号
支护剖面
TD1
TD2
TD3
TD4
1-1
17
25
58
125
2-2
21
31
73
158
3-3
21
31
73
158
注：
土钉编号顺序为从上到下；
⑷支护中使用的材料及其他项目按相关规范进行质量检测。
五、基坑监测要求
基坑施工及使用过程中按要求进行监测与监控。
主要监控及监测技术要求如下：
（1）基坑工程监测应由具备监测资质的单位进行。
监测前监测单位必须编制系统的监测实施方案并报有关单位批准后方可进行监测。
（2）监测项目：
地下水位监测、现场巡检、边坡顶部水平位移监测、边坡顶部竖向位移监测、周边建筑物沉降监测等项目。
；水00___________________________________________________________________________________________________________________________（3）地下水位监测:
布置地下水位观测孔3个（详见《监测点平面位置图》）；
（4）专项巡视检查：
在基坑工程施工期间，现场巡检应根据施工情况每日不定期进行，巡视检查内容包括：
边坡土体有无裂缝、沉陷和滑移，周边地面和道路有无裂缝、沉陷，周边建筑有无新增裂缝出现，基坑周边地面有无超载，支护施工工况及质量是否与设计要求一致，监测设施是否完好等。
（5）位移监测：
在基坑边坡顶部周边设置水平位移、顶部竖向位移点15个（详见《监测点平面位置图》）。
周边建筑物沉降监测点布置在基坑西侧的地下车库墙体上，共12个。
（6）监测频率：
基坑开挖前设置基准点、监测点，并记录监测点初始值后，自基坑开挖起进行监测。
在基坑工程施工期间，现场巡检应根据施工情况每日不定期进行。
现场监测频率应根据施工进度按规范要求进行。
基坑工程竣工后，若监测数据较稳定可适当减小监测频率，基坑回填前应定期进行监测，至基坑回填完毕。
基坑及支护结构监测频率
施工进程
监测频率
开挖深度（m）
≤5
1次/2d
>5
1次/1d
底板浇筑后时间（d）
<7
1次/2d
7～14
1次/3d
14～28
1次/5d
>28
1次/10d
当监测值相对稳定时，可适当降低监测频率。
（7）当出现下列情况之一时，应提高监测频率：
1）当监测数据达到报警值；
2）监测数据变化较大或者速率加快；
3）存在勘察未发现的不良地质情况；
4）超深、超长开挖或违反设计工况施工；
5）基坑及周边大量积水、长时间连续降雨；
6）基坑附近地面荷载突然增大或超过设计限值；
7）支护结构出现开裂；
8）周边建筑物和地面突发较大沉降或出现严重开裂。
（8）监测报警值：
1）根据《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009第8.0.4条要求，本工程基坑监测的报警值如下：
变形特征
累计值
变化速率（mm/d）
绝对值
（mm）
相对基坑深度（h）控制值
边坡顶部水平位移
30
0.4％
6
边坡顶部竖向位移
30
0.4％
5
临近建筑竖向位移
30
3
地下水位
1000
500
2）出现下列情况之一时，必须立即进行危险报警，若情况比较严重，应立即停止施工，并对基坑支护结构和周围环境中的保护对象采取应急措施：
a．监测数据达到监测报警值的累计值；
b．基坑支护结构或周边土体的位移值突然明显增大或陷落等；
c．基坑支护结构的土钉体系出现过大变形、压屈、断裂、松弛或拔出的现象；
d．周边建筑的结构部分、周边地面出现较严重的突发裂缝或危害结构的变形裂缝；
e．根据当地工程经验判断，出现其他必须进行危险报警的情况。
六、应急措施
⑴在基坑开挖过程中，若支护结构最大位移达到报警值，应立即停止开挖，并采取坡底堆载反压措施、坡顶卸载等，并对基坑进行加固，设计人员出具设计变更并落实后，方可继续开挖。
⑵在土方开挖过程中，应防止出现负坡，一旦出现负坡，应立即停止开挖，并采取相应措施。
⑶若基坑开挖过程中，实际地层状况与设计条件差别较大，施工单位应做好施工过程的勘察工作，并应及时与设计人员联系，设计人员应进行验算，必要时进行设计变更。
⑷当出现土钉松弛、拔出现象时，应查找原因。
若为施工原因，应在原设计位置周围20cm内重新施工；若是设计原因，应通知设计人员重新验算出具设计变更。
⑸基坑施工前，应先调查周边建筑物已有的沉降、裂缝等情况，必要时，要做好拍照、录像、测量等工作，并对结果进行公证。
以上未说明处按相关规范要求执行。
七、基坑支护设计计算书
1、1—1剖面支护计算
----------------------------------------------------------------------
验算项目:
----------------------------------------------------------------------
[验算简图]
----------------------------------------------------------------------
[验算条件]
----------------------------------------------------------------------
[基本参数]
所依据的规程或方法：
《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99
基坑深度：
8.600（m）
基坑内地下水深度：
10.000（m）
基坑外地下水深度：
10.000（m）
基坑侧壁重要性系数：
1.000
土钉荷载分项系数：
1.250
土钉抗拉抗力分项系数：
1.300
整体滑动分项系数：
1.300
[坡线参数]
坡线段数1
序号水平投影（m）竖向投影（m）倾角（°）
14.3078.60063.4
[土层参数]
土层层数3
序号土类型土层厚容重饱和容重粘聚力内摩擦角钉土摩阻力锚杆土摩阻力水土
（m）（kN/m^3）（kN/m^3）（kPa）（度）（kPa）（kPa）
1素填土7.30018.620.014.717.130.030.0合算
2粘性土7.00019.217.019.910.860.060.0合算
3粘性土5.00018.920.019.613.965.065.0合算
[超载参数]
超载数1
序号超载类型超载值（kN/m）作用深度（m）作用宽度（m）距坑边线距离（m）形式长度（m）
1局部均布15.0000.00015.0001.993条形
[土钉参数]
土钉道数4
序号水平间距（m）垂直间距（m）入射角度（度）钻孔直径（mm）长度（m）配筋
11.2001.80015.01309.0001E22
21.2001.80015.01309.0001E22
31.2001.80015.013010.0001E22
41.2001.80015.01309.0001E22
[花管参数]
基坑内侧花管排数0
基坑内侧花管排数0
[锚杆参数]
锚杆道数0
[坑内土不加固]
[内部稳定验算条件]
考虑地下水作用的计算方法：
总应力法
土钉拉力在滑面上产生的阻力的折减系数：
0.500
*******************************************************************
[验算结果]
*******************************************************************
[局部抗拉验算结果]
工况开挖深度破裂角土钉号土钉长度受拉荷载标准值抗拔承载力设计值抗拉承载力设计值满足系数
（m）（度）（m）Tjk（kN）Tuj（kN）Tuj（kN）抗拔抗拉
12.30040.30
24.10040.319.00013.373.2136.84.4178.256
35.90040.319.0001.064.1136.848.932104.392
29.00019.473.2136.83.0175.638
47.70040.119.0001.154.8136.841.561103.770
29.00019.564.0136.82.6205.604
310.00045.7107.6136.81.8832.394
58.60039.819.0001.149.7136.837.234102.608
29.00019.859.0136.82.3885.542
310.00046.2102.8136.81.7782.367
49.000100.2155.2136.81.2391.093
[内部稳定验算结果]
工况号安全系数圆心坐标x（m）圆心坐标y（m）半径（m）
12.0442.66211.7855.507
21.7160.94911.1906.816
31.409-1.59313.29610.998
41.322-3.87113.39613.222
51.338-3.79012.97613.518
[外部稳定计算参数]
所依据的规程：
《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002
土钉墙计算宽度:
10.000（m）
墙后地面的倾角:
0.0（度）
墙背倾角:
90.0（度）
土与墙背的摩擦角:
10.0（度）
土与墙底的摩擦系数:
0.300
墙趾距坡脚的距离:
4.300（m）
墙底地基承载力:
200.0（kPa）
抗水平滑动安全系数：
1.300
抗倾覆安全系数：
1.600
[外部稳定计算结果]
重力:
1262.7（kN）
重心坐标:
（5.973,3.887）
超载:
55.5（kN）
超载作用点x坐标:
8.150（m）
土压力:
171.1（kPa）
土压力作用点y坐标:
2.924（m）
基底平均压力设计值134.8（kPa）<200.0
基底边缘最大压力设计值198.4（kPa）<1.2*200.0
抗滑安全系数:
2.399>1.300
抗倾覆安全系数:
5.065>1.600
[喷射混凝土面层计算]
[计算参数]
厚度：
80（mm）
混凝土强度等级:
C20
配筋计算as:
15（mm）
水平配筋:
d6@250
竖向配筋:
d6@250
配筋计算as:
15
荷载分项系数:
1.200
[计算结果]
编号深度范围荷载值（kPa）轴向M（kN.m）As（mm^2）实配As（mm^2）
10.001.800.0x0.000188.6（构造）113.1
y0.000188.6（构造）113.1
21.803.607.2x0.755188.6（构造）113.1
y0.292188.6（构造）113.1
33.605.4033.6x3.522270.3113.1
y1.362188.6（构造）113.1
45.407.2056.5x5.918470.9113.1
y2.288188.6（构造）113.1
57.208.6087.6x6.292503.6113.1
y4.409342.8113.1
设置加强筋后，面层配筋量能够满足构造要求，下同。
2、2—2剖面支护计算
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验算项目:
----------------------------------------------------------------------
[验算简图]
----------------------------------------------------------------------
[验算条件]
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[基本参数]
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