灌注悬臂桩+土钉+放坡基坑支护方案04李先立编制.docx
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灌注悬臂桩+土钉+放坡基坑支护方案04李先立编制
亳州郑店子还原小区主楼及车库基坑支护方案
（灌注悬臂桩+土钉+放坡基坑支护方案04-李先立编制）
建设单位：
亳州市谯城区重点工程建设管理局
勘察单位：
安徽省阜阳市勘测院
设计单位：
监理单位：
施工单位：
中铁建设集团有限公司
二〇一四年九月二十八日
亳州郑店子还原小区主楼及车库基坑支护方案
一、工程概况、支护方案简介、支护单元划分、支护结构安全等级及荷载取值
亳州市谯城区重点工程建设管理局拟建亳州郑店子还原小区项目；拟建场地位于亳州市和平路北侧，西一环路东侧，桑园路西侧，涡河右岸。
该项目总用地面积为118984m2，总建筑面积为314866.7m2。
其中1＃～6#、8＃住宅楼高30～33层，框剪结构；7＃、9#住宅楼高26～27层，框剪结构；10#～15#住宅楼高16～18层，框剪结构；会所、幼儿园及商铺高2～4层，均为框架结构；场地中部分布有1层地下车库。
基坑西侧紧邻西环路，无放坡空间且要保证西环路不发生沉降变形，采用钢筋混凝土灌注悬臂桩支护（1-1支护单元）；
北侧及场地内部采用1：
0.5放坡、土钉支护、挂网喷浆护坡（2-2支护单元）；
南侧紧邻和平路，放坡空间受限，采用1：
0.3放坡、土钉支护、挂网喷浆护坡（3-3支护单元）；
东侧紧邻桑园路，放坡空间受限，采用1：
0.3放坡、土钉支护、挂网喷浆护坡（3-3支护单元）；
基坑降水已经委托专业分包单位进行，本方案不再计算和设计降水内容，基坑支护验算以坑内水位低于基坑开挖面1米、坑外水位低于基坑开挖面0.5米取值。
二、设计原则和依据
基坑开挖方案设计原则：
首先保证基坑开挖及基础施工阶段基坑边坡的稳定性，在确保安全的前提下，综合考虑经济和施工方便。
方案编制依据如下：
《工程勘察报告》
《工程施工图》
湿陷性黄土地区建筑基坑工程安全技术规程JGJ167-2009
复合土钉墙基坑支护技术规范GB50739-2011
混凝土结构工程施工质量验收规范GB50204-2002（2011年版）
建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012
建筑地基基础设计规范GB50007-2011
建筑地基基础工程施工质量验收规范GB50202-2002
混凝土结构工程施工规范GB50666-2011
建筑桩基技术规范JGJ94-2008
混凝土结构设计规范GB50010-2010
建筑工程施工质量验收统一标准GB50300-2013
建筑施工土石方工程安全技术规范JGJ180-2009
基坑土钉支护技术规程CECS96∶97
建筑基坑程监测技术规范GB50497-2009
建筑工程冬季施工规程JGJ104-2011
钢筋焊接及验收规程JGJ18-2012
经现场踏勘了解的情况及类似工程的施工经验；
其他与本项目工程有关的法律、法规、标准及技术规范。
三、工程地质及水文地质条件
场地工程地质概况
3.1场地位置及地形地貌
拟建场地位于亳州市和平路北侧，西一环路东侧，桑园路西侧，涡河右岸。
宏观地貌单元为淮北冲积平原，微地貌单元为涡河高漫滩地。
场地原为民房，现大部分已经拆迁，地势较平整，孔口高程一般在36.26～37.77m，高程为黄海高程系统。
3.2场地工程地质条件概述
拟建场地上部为新近回填及堆积层，下部由第四纪冲积物堆积构成，根据原位测试和土的物理力学指标，综合分析可将勘察所揭示的土层自上而下分为7个自然层，地层岩性主要由杂填土、粉质粘土、粉土、粉砂组成。
上部
（1）～（4）层为第四纪新近回填及冲积层（Q4ml+al），（5）～（7）层均属第四纪晚更新世冲积（Q3al）地层，现分述如下：
第
（1）层杂填土（Q4ml）：
分布于整个场地，黄灰、杂色，稍湿，稍密状态，以粉土为主，含大量石子、砖渣等建筑垃圾，高压缩性。
由于人文活动影响，该层分布不均匀，层底高程为35.44～37.35m，平均36.37m；层厚为0.30～1.50m，平均0.75m。
第
（2）层粉土（Q4al）：
分布于整个场地，灰黄、黄色，稍湿～湿，稍密～中密状态，局部夹软塑状态的粉质粘土薄层，中压缩性。
静力触探Ps值平均为3.13MPa；标准贯入试验击数平均为11.0击（未修正，下同）。
层底高程为33.14～35.33m，平均34.22m；层厚为0.90～3.40m，平均2.15m。
第（3）层粉质粘土（Q4al）：
分布于整个场地，灰黄、褐黄色，软塑～可塑状态，含少量钙质结核，高～中压缩性。
静力触探Ps值平均为1.43MPa；标准贯入试验击数平均为5.3击。
层底高程为30.16～32.63m，平均31.61m；层厚为1.40～4.20m，平均2.61m。
第（4）层粉土（Q4al）：
分布于整个场地，灰黄、黄色，湿，稍密～中密状态，夹软塑～可塑状态的粉质粘土薄层，局部呈互层状，局部夹粉砂薄层，中压缩性。
静力触探Ps值平均为4.27MPa；标准贯入试验击数平均为9.2击。
层底高程为28.80～31.24m，平均29.62m；层厚为0.60～3.00m，平均1.99m。
第（5）层粉质粘土（Q3al）：
分布于大部分场地（ZK1孔处缺失该层），灰黄、褐黄色，可塑～硬塑状态，含铁锰结核及钙质结核，局部夹中密状态的粉土薄层，中压缩性。
静力触探Ps值平均为2.25MPa；标准贯入试验击数平均为9.8击。
层底高程为26.50～30.84m，平均28.06m；层厚为0.40～3.40m，平均1.56m。
第（6）层粉砂（Q3al）：
分布于整个场地，灰黄、灰色，饱和，中密～密实状态，上部夹中密状态的粉土薄层，下部夹多层可塑状态的粉质粘土薄层，中～低压缩性。
静力触探Ps值平均为17.28MPa；标准贯入试验击数平均为34.0击。
部分钻孔未揭穿，层底高程为-4.61～-1.31m，平均-2.81m；层厚为28.60～34.40m，平均30.84m。
第（7）层粉质粘土（Q3al）：
分布于整个场地，灰黄、褐黄色，可塑～硬塑状态，含铁锰结核及钙质结核，局部夹中密～密实状态的粉土薄层，中压缩性。
静力触探Ps值平均为3.84MPa；标准贯入试验击数平均为18.2击。
未揭穿，揭示最低层底高程为-18.41m，揭示最大层厚为16.70m。
4.地下水
4.1水文及气象条件
拟建区处于Ⅱ类环境的半湿润气候区，四季分明，气候温和，雨量适中。
冬季干冷，夏季湿热，历年最高气温42.5℃，最低气温–22.5℃，历年平均气温14.7℃。
历年平均相对湿度72%，最少相对湿度65%，属湿度适中区。
年平均降雨量923.3mm，历年一昼夜最大降雨量440.4mm，历年最大风速40m/s，平均风速3.1m/s，无霜期216天，最大积雪深度45cm，最大冻土深度30cm。
场地内未发现废气物、污染物等有害物质。
4.2水文地质条件
本次勘察在钻探深度内见有两种类型地下水，分别为潜水和承压水。
潜水一般分布于
（2）层粉土及（3）层粉质粘土层中，埋深于自然地面下2.80～4.30m,高程在33.05～33.87m，主要由大气降水和地表径流补给,排泄以大气蒸发为主,并与地表水、河水侧向互补，随季节性变化较大，常年变化幅度4.00m左右，最高水位36.00m，最低水位32.00m。
承压水赋存于（4）层粉土及以下各砂性土层中，主要为同层间侧向径流补给，水量较大，经过分层观测，（4）层粉土承压水头在0.5～2.3m左右，高程在32.5m左右。
为初步了解工程区各土层的渗透性，本次勘察主要通过室内渗透试验并结合邻近其他工程的注水试验成果，提出各土层渗透系数建议值。
各土层渗透系数建议值：
层号
土层名称
渗透系数建议值（cm/s）
渗透性
（1）
杂填土
（2）
粉土
2.0E-04
中等透水性
（3）
粉质粘土
8.0E-06
微透水性
（4）
粉土
4.0E-03
中等透水性
（5）
粉质粘土
6.0E-06
微透水性
（6）
粉砂
5.0E-03
中等透水性
（7）
粉质粘土
4.0E-06
微透水性
设计抗浮水位可采用36.00m（为历史最高水位）。
各土层主要设计参数建议取值表：
层序
岩性
承载力特征值
fak（KPa）
压缩模量
Es（MPa）
基床系数k
KN/m3
2
粉土
130
7.0
3
粉质粘土
110
4.0
20000
4
粉土
150
8.5
20000
5
粉质粘土
200
8.0
40000
6
粉砂
230
15.0
38000
7
粉质粘土
250
9.5
桩的极限侧阻力、端阻力标准值建议取值表：
层序
岩性
预制管桩
钻孔灌注桩
CFG桩
极限侧阻力标准值（kPa）
极限端阻力标准值（kPa）
极限端阻力标准值
（kPa）
极限端阻力标准值（
kPa）
极限侧阻力标准值
（kPa）
极限端阻力标准值
（kPa）
2
粉土
43
42
41
3
粉质粘土
43
42
41
4
粉土
48
47
46
5
粉质粘土
66
65
64
6
粉砂
70
4500
69
1100
68
1000
7
粉质粘土
78
4400
77
1400
76
单桩承载力极限标准值估算如下表（基础埋深6.0m）：
桩型
持力层
位置
桩径
（mm）
有效
桩长
（m）
单桩竖向极限承载力标准值
（kN）
预制管桩
6层
ZK1孔
500
28
3700
钻孔灌注桩
6层
ZK1孔
500/600
30
3300/4000
CFG桩
6层
ZK1孔
500
25
2800
桩侧土水平抗力系数的比例系数及水平位移值可按《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）取值，建议通过单桩水平荷载试验确定。
基坑支护岩土参数建议值表：
土层编号
土层
名称
土层平均厚度
重力密度
粘聚力
（建议值）
内摩擦角
（建议值）
m
KN/m3
度
1
杂填土
0.75
18.0
20
8
2
粉土
2.15
18.8
15
25
3
粉质粘土
2.61
18.9
35
8
4
粉土
1.99
19.1
18
25
5
粉质粘土
1.56
19.6
50
12
6
粉砂
30.84
19.9
10
35
6.3.2基坑开挖与支护方案的初步分析
该建筑基坑深度较大（最深处达-6.0m），基坑土层为
（1）～（5）层土，其中
（1）～
（2）层土渗透性较高，强度一般；（3）层土渗透性较低，强度较低；（4）层土渗透性较高，强度一般；（5）层土渗透性较低，强度较高。
基坑可采用放坡、土钉、锚杆、排桩等适当的支护措施，同时对坡面及地面采用水泥砂浆铺盖，避免地表水冲刷下渗。
基坑开挖时做好对临近道路、管线的变形观测，做到信息化施工，以避免对周边道路造成过大影响。
由于基坑较深，应按规范要求进行专项的基坑支护设计。
6.3.3地下水治理
由于场地存在承压水和潜水，为了保证基坑施工，应采取降水措施。
基坑降水可采用管井降水，必要时应设置止水帷幕，避免降水造成周围地面产生较大沉降。
管井可在基坑周边及内部等距离布置，井距20m左右，井深20m左右。
集水井、排水沟布置在基坑内合适部位，并在基坑内布置水位观测孔，地下水位应降至基坑底面0.5m以下。
因下部砂性土层较厚，管井在抽水时可能带出过量浑水，使粉细砂层颗粒流失，地基形成局部软弱带或空洞，造成土层承载力下降，严重时可能产生塌陷，威胁建筑物安全。
因此，建议管井施工时，一定要按有关规范进行施工，确保成井质量，井管周围滤料一定要选用级配砂，并保证滤料有足够的厚度，严禁在洗井和降水过程中抽出过量的浑水。
四、基坑土钉支护施工工艺
土钉施工工艺流程：
土钉施工工艺应符合JGJ120-2012《建筑基坑支护技术规程》第5.4条的要求：
1、土钉墙应按土钉层数分层设置土钉、土钉端头应避免敲击碰撞，三天内不得悬挂重物；土钉注浆及面层喷浆48小时后，方可继续下一步土方的开挖。
2、当有地下水时，对易产生流砂或塌孔的砂土、粉土、碎石土等土层，应通过试验确定土钉施工工艺及其参数。
3、钢筋土钉的成孔应符合下列要求：
1）土钉成孔范围内存在地下管线等设施时，应在查明其位置并避开后，再进行成孔作业；
2）应根据土层的性状选择洛阳铲、螺旋钻、冲击钻、地质钻等成孔方法，采用的成孔方法应能保证孔壁的稳定性、减小对孔壁的扰动；
3）当成孔遇不明障碍物时，应停止成孔作业，在查明障碍物的情况并采取针对性措施后方可继续成孔；
4）对易塌孔的松散土层宜采用机械成孔工艺；成孔困难时，可采用注入水泥浆等方法进行护壁。
4、钢筋土钉杆体的制作安装应符合下列要求：
1）钢筋使用前，应调直并清除污锈；
2）当钢筋需要连接时，宜采用搭接焊、帮条焊连接；焊接应采用双面焊，双面焊的搭接长度或帮条长度应不小于主筋直径的5倍，焊缝高度不应小于主筋直径的0.3倍；
3）对中支架的断面尺寸应符合土钉杆体保护层厚度的要求，对中支架可选用直径6mm～8mm的钢筋焊制；
4）土钉成孔后应及时插入土钉杆体，遇塌孔、缩径时，应在处理后再插入土钉杆体。
5、钢筋土钉的注浆应符合下列要求：
1）注浆材料可选用水泥浆或水泥砂浆；水泥浆的水灰比宜取0.5～0.55；水泥砂浆的水灰比宜取0.40～0.45，同时，灰砂比宜取0.5～1.0，拌和用砂宜选用中粗砂，按重量计的含泥量不得大于3%；
2）水泥浆或水泥砂浆应拌和均匀，一次拌和的水泥浆或水泥砂浆应在初凝前使用；
3）注浆前应将孔内残留的虚土清除干净；
4）注浆应采用将注浆管插入孔底、由孔底注浆的方式，且注浆管端部至孔底的距离不宜大于200mm；注浆及拔管时，注浆管口应始终埋入注浆液面内，应在新鲜浆液从孔口溢出后停止注浆；注浆后，当浆液液面下降时，应进行补浆。
6、打入式钢管土钉施工时应符合下列要求：
1）钢管端部应制成尖锥状；钢管顶部宜设置防止施打变形的加强构造；
2）注浆材料应采用水泥浆；水泥浆的水灰比宜取0.5～0.6；
3）注浆压力不宜小于0.6MPa；应在注浆至管顶周围出现返浆后停止注浆；当不出现返浆时，可采用间歇注浆的方法。
8、土钉墙的施工偏差应符合下列要求：
1）土钉位置的允许偏差应为100mm；
2）土钉倾角的允许偏差应为3°；
3）土钉杆体长度不应小于设计长度；
4）钢筋网间距的允许偏差应为±30mm。
五、网喷施工工艺
1、在喷射混凝土之前要按照规范和标准对开挖断面进行检验，清理受喷面，做到受喷面无松动土层，坡脚无虚土堆积。
。
2、工艺流程
3、挂网：
按设计要求加工钢筋网，钢筋网随开挖面起伏铺设，同定位土钉固定牢固。
4、喷射混凝土面层：
喷射混凝土面层施工应符合下列要求：
1）细骨料宜选用中粗砂，含泥量应小于3％；
2）粗骨料宜选用粒径不大于20mm的级配砾石；
3）水泥与砂石的重量比宜取1：
4～1：
4.5，砂率宜取45％～55％，水灰比宜取0.4～0.45；
4）使用速凝剂等外掺剂时，应通过试验确定外掺剂掺量；
5）喷射作业应分段依次进行，同一分段内应自下而上均匀喷射，一次喷射厚度宜为30mm～80mm；
6）喷射混凝土时，喷头与土钉墙墙面应保持垂直，其距离宜为0.6m～1.0m；
7）喷射混凝土终凝2h后应及时喷水养护；
8）钢筋与坡面的间隙应大于20mm；
9）钢筋网可采用绑扎固定；钢筋连接宜采用搭接焊，焊缝长度不应小于钢筋直径的10倍；
10）采用双层钢筋网时，第二层钢筋网应在第一层钢筋网被喷射混凝土覆盖后铺设。
土钉注浆及面层喷浆48小时后，方可继续下一步土方的开挖。
六、各支护单元验算
1-1支护单元：
西侧紧邻西环路，采用直立开挖、钢筋混凝土灌注悬臂桩支护
----------------------------------------------------------------------
[支护方案]
----------------------------------------------------------------------
排桩支护
----------------------------------------------------------------------
[基本信息]
----------------------------------------------------------------------
规范与规程
《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012
内力计算方法
增量法
支护结构安全等级
一级
支护结构重要性系数γ0
1.10
基坑深度H（m）
7.000
嵌固深度（m）
7.000
桩顶标高（m）
0.000
桩材料类型
钢筋混凝土
混凝土强度等级
C30
桩截面类型
圆形
└桩直径（m）
0.800
桩间距（m）
1.500
有无冠梁
有
├冠梁宽度（m）
1.000
├冠梁高度（m）
0.800
└水平侧向刚度（MN/m）
89.600
放坡级数
0
超载个数
2
支护结构上的水平集中力
0
----------------------------------------------------------------------
[超载信息]
----------------------------------------------------------------------
超载
类型
超载值
作用深度
作用宽度
距坑边距
形式
长度
序号
（kPa,kN/m）
（m）
（m）
（m）
（m）
1
15.000
---
---
---
---
---
2
15.000
0.000
10.000
7.000
条形
---
----------------------------------------------------------------------
[附加水平力信息]
----------------------------------------------------------------------
水平力
作用类型
水平力值
作用深度
是否参与
是否参与
序号
（kN）
（m）
倾覆稳定
整体稳定
----------------------------------------------------------------------
[土层信息]
----------------------------------------------------------------------
土层数
6
坑内加固土
否
内侧降水最终深度（m）
14.000
外侧水位深度（m）
14.000
弹性计算方法按土层指定
ㄨ
弹性法计算方法
m法
基坑外侧土压力计算方法
主动
----------------------------------------------------------------------
[土层参数]
----------------------------------------------------------------------
层号
土类名称
层厚
重度
浮重度
粘聚力
内摩擦角
（m）
（kN/m3）
（kN/m3）
（kPa）
（度）
1
杂填土
0.75
18.0
---
20.00
8.00
2
粉土
2.15
18.8
---
15.00
25.00
3
粘性土
2.61
18.9
---
35.00
8.00
4
粉土
1.99
19.1
---
18.00
25.00
5
粘性土
1.56
19.6
---
50.00
12.00
6
粉砂
30.84
19.9
9.9
10.00
15.00
层号
与锚固体摩
粘聚力
内摩擦角
水土
计算方法
m,c,K值
抗剪强度
擦阻力（kPa）
水下（kPa）
水下（度）
（kPa）
1
16.0
---
---
---
m法
2.48
---
2
41.0
---
---
---
m法
11.50
---
3
41.0
---
---
---
m法
3.98
---
4
46.0
---
---
---
m法
2.00
---
5
64.0
---
---
---
m法
2.00
---
6
68.0
10.00
10.00
分算
m法
2.00
---
----------------------------------------------------------------------
[土压力模型及系数调整]
----------------------------------------------------------------------
弹性法土压力模型:
经典法土压力模型:
层号
土类
水土
水压力
外侧土压力
外侧土压力
内侧土压力
内侧土压力
名称
调整系数
调整系数1
调整系数2
调整系数
最大值（kPa）
1
杂填土
合算
1.000
1.000
0.000
1.000
10000.000
2
粉土
分算
1.000
1.000
1.000
1.000
10000.000
3
粘性土
分算
1.000
1.000
1.000
1.000
10000.000
4
粉土
分算
1.000
1.000
1.000
1.000
10000.000
5
粘性土
合算
1.000
1.000
1.000
1.000
10000.000
6
粉砂
分算
1.000
1.000
1.000
1.000
10000.000
----------------------------------------------------------------------
[工况信息]
----------------------------------------------------------------------
工况
工况
深度
支锚
号
类型
（m）
道号
1
开挖
7.000
---
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