某工程基坑支护设计与施工组织方案.docx

1、某工程基坑支护设计与施工组织方案1.工程概况北京绿创科 车坡道工程位于北京市昌平区中关村科技园东部，介山村西侧约300m，北京市绿创环保集团有限公司院内。主楼已施工完毕，现进行汽车坡道的施工。由于坡道具有一定的坡率，深度为-9.35m0.00m，为此考虑经济造价，结合现场设计情况，依据不同段落槽深度，仅对坡道外侧边坡进行支护。2.工程地质及水文地质条件根据北京市地质工程勘察院2008年12月的北京绿创科研综合B楼岩土工程勘察报告，在基坑开挖范围内地层情况如下。2.1地层情况粉质粘土-粘质粉土填土层：黄褐色，湿，稍密，含灰渣、碎石植物根系等；房渣土1层：杂色，稍湿，稍密，含砖块、灰渣、碎石、混凝

2、土块等。该层总厚度1.50-3.10m。粘质粉土层：黄褐-褐黄色，湿-饱和，中密，含云母氧化铁；中粗砂1层：黄褐色，湿，中密，含少量砾石；最大厚度为4.10m； 卵石-圆砾层：杂色，中密密实，湿，最大粒径大于10cm，一般粒径为1-3cm，中粗砂充填；中粗砂1层：褐黄色，密实，湿；粉质粘土2层：褐黄色，湿-饱和，密实；中粗砂层：杂色，饱和，密实；粉质粘土-重粉质粘土层：褐黄色，湿，可塑；粗砂1层：褐黄色，密实，饱和；粘质粉土2层：褐黄色，密实，饱和；等。2.2地下水情况在钻探深度30.0m范围内见两层地下水。第一层为潜水，埋深为12.10-12.60m，含水层为卵石-圆砾层和中粗砂层；第二层为

3、潜水，埋深为23.20-22.50m，含水层为粗砂层。3.设计依据3.1甲方提供有关资料序号资料名称编 号1北京市地质工程勘察院2008年12月的北京 科研综合B楼岩土工程勘察报告2008年12月2甲方提供的平面图、基础底板平面图3.2规范、规程序号规程、规范名称编 号1建筑地基与基础设计规范GB50007-20012建筑基坑支护技术规范JGJ120-993建筑基坑支护技术规程DB11/489-20074锚杆喷射混凝土支护技术规范GB50086-20015建筑基坑工程监测技术规范GB50497-200096建筑桩基基础技术规范JGJ94-20087建筑地基基础工程施工质量验收规范GB50202

4、-20028混凝土结构工程施工质量验收规范GB50204-20029施工现场临时用电安全技术规范JGJ46-200510钢筋焊接及验收规程JGJ18-200311建筑机械使用安全技术规程JGJ33-200112建筑工程资料管理规程DBT01-697-20093.3标准序号规程、规范名称编 号1建筑工程施工质量检验统一标准GB50300-20012建筑施工安全检查标准JGJ59-993.4主要法规序号法规名称法规编号1中华人民共和国建筑法2中华人民共和国产品质量法3中华人民共和国计量法4中华人民共和国环境保护法5中华人民共和国安全生产法6建设工程质量管理条例7城市市容和环境卫生管理条例8建筑生产

5、安全管理条例国务院第393号令9北京市建设工程施工现场管理办法政府令第72号10危险性较大的分部分项工程安全管理办法建质（2009）87号11北京市实施危险性较大的分部分项工程安全管理办法规定京建施（2009）841号3.5 其它a）工程现场实际勘察和我单位经过在周边地区基础工程施工经验。b）单位施工管理文件。4.设计与施工思路根据现场实际情况，结合甲方要求，对北京绿创科研综合B楼汽车坡道工程土方开挖、基坑支护设计与施工组织做如下考虑。首先进驻现场后，请甲方提供周围管线分布图，并对场地进行探管工作，场地查明施工场地内外常在管线分布情况。同时甲方平整场地，我方搭建临舍，落实地下管线分布情况，对可

6、疑位置进行人工挖掘；然后对现场进行测点放线，然后进行土方与支护交叉作业。4.1土方开挖土方施工组应与基坑支护项目组相互配合。严格按照支护要求进行分步作业，预留肥槽800mm，挖土机挖土应为土钉墙施工创造工作面，便于护坡施工。挖到基底位置时，基底应预留保护层不少于20cm保护层。4.2基坑渗水处理于勘探期间30.0m范围发现两层地下水，但在基坑开挖范围内无地下水体，为此无须进行水体处理工作。但应加强基坑开挖后，因天气降雨以及管道漏水和地层起伏所形成边坡侧壁渗水极其渗水处理。4.3基坑支护由于现场空间条件有限，而且所处具体位置，考虑到场地空间条件以及地层性质，拟采用常规预应力锚杆土钉墙进行支护的设

7、计与施工工艺。同时应注意加强土方开挖与基坑支护的配合，防止因开挖面过大而未及时支护导致边坡塌方以及预留的作业面；应考虑边坡荷载对边坡稳定性的影响。5.土方开挖配合标高控制由于基础持力层直接放在槽底土层上，挖土时如控制不好很容易对下卧持力层造成扰动，因此在挖土时必须注意控制挖深，土方开挖与支护同步进行。前期挖土施工时在护坡坡面上抄测挖土各点标高，喷锚支护每做一排即测一层标高，及时统计挖土标高，掌握最新开挖深度。将最后一步开挖作为控制重点，开挖时由专业测量人员跟踪抄测，控制挖深。预防超挖措施最后一步土方开挖应提前作出控制开挖的标高点。先由测量人员给出开挖深度，由挖土机逐步向下开挖，边开挖边测量，配

8、合至预留人工清槽土层顶标高，对于己挖出槽底的应等间距撤出白灰点作为标志防止超挖。挖出槽底禁止大型施工机械和设备来回碾压。土方与土钉墙施工的配合每步土方施工先给土钉墙施工开挖工作面，土方开挖切坡时由支护看坡人指挥确定边坡留土厚度，减少人工修坡工作量，提高工效。对于边坡一般障碍物可由挖掘机直接挖除，支护时再进行处理。土方开挖施工中应全力配合边坡支护，对于边坡开挖深度控制、险情回填处理等安排应积极响应，一切为整体安全及施工进度考虑。土方与渗水处理的配合土方运土时局部存在渗水严重区域，及时通报土钉施工组，及时支护，对于未及时的应回土回填，防止坍塌。土方与基础施工的配合天然地基部位槽底预留土层厚度为20

9、cm，当机械挖土到设计槽底以上时，由测量人员配合共同进行，标高由水准测量控制，不许超挖，以免扰动下部持力地层。按照设计要求，土钉墙位置施工设计要求分步、开挖高度：在粘性土地层一般为1.5m进行分层开挖，在杂填土与砂卵石地层一般为0.80m进行分层开挖，每层开挖至土钉位置下0.50m。各工序互不影响，互相配合，交叉作业。挖到基底位置时，天然地基时应预留约200mm保护层，土方开挖施工过程自始至终配合护坡作业协调工作。6.基坑渗水处理勘察期间，30.0m范围存在两层地下水，但在基坑开挖范围内无地下水，可不进行地下水体处理。但应加强基坑开挖后，因天气降水以及管道漏水和地层起伏所形成边坡侧壁渗水极其渗

10、水处理。施工前，建议总包对场地做好排水措施；在基坑开挖过程中，基坑侧壁可能存在一定量的上层滞水，即在杂填土或素填土中，局部可能出现少量因降雨、管道漏水形成的残留滞水，可采用在基坑四周边坡的含水层底部，插入引流管将隔水层所托之少量残留滞水引入槽内盲沟内。 同时建议如下： （1）在基坑5m范围内不宜设置用水点； （2）在基坑四周边做好地面排水工作，防止雨水和人工用水的入渗引起边坡坍塌。为此沿请总承包单位在基坑上口外0.80m位置布设排水沟。排水沟截面内侧规格为240mm（深）240mm（宽），采用块砖砌置，水泥砂浆勾缝。7.基坑支护设计与施工组织7.1方案选择基坑支护的方法较多，如：土钉墙支护、锚

11、杆护坡桩支护等。土钉墙支护土钉支护是依靠土钉体与土体之间的摩擦力将边破土体内不稳定区土体的侧压力，通过土钉的水平推力作用传递到稳固区。在土钉支护体系中，土钉与土体共同作用，充分利用土体的自承能力和土钉与土体之间的摩擦力，约束土体的侧向变形，形成一种自稳性结构，既增强了土的主动受力能力，又增强了土体破坏的延性。由于土体延性的增加，即使土体支护体系发生破坏，也是渐进性的。该工艺最大特点就是土体位移变形相对较大，但经济造价较低。因此在边坡位移无特殊要求的地方广泛采用。锚杆护坡桩北京地区深基坑支护已广泛采用。采用锚杆护坡桩，是一种被动的支挡形式，它依靠桩结构体系的支挡能力、桩体的刚性支挡土体，控制土体

12、位移。这种支护形式最大优点是控制位移能力强，但投入大，成本高。为此，根据该场地的工程地质和水文地质条件以及结合场地周围环境对位移要求条件，并结合我单位在北京地区类似工程的设计与施工经验，经我方专家与技术人员共同研究论证，采用预应力锚杆土钉墙进行支护的设计方案。这样施工周期短而且经济造价较低。7.2工程特点与难点（1）本工程地处位于北京市昌平区中关村科技园东部，介山村西侧约300m，北京市绿创环保集团有限公司院内。临近为交通要道，边坡支护、土方工作量虽然不大，但对现场文明施工必须作出周密计划与安排；（2）场地周围放坡条件有限，应控制基坑支护位移量，防止因基坑周围荷载与车辆通行导致对边坡稳定性的影

13、响以及变形对周围牵带的影响；（3）应注意土方开挖与基坑支护的配合，如土方开挖分步高度、土体的自立性；以及支护时工艺方法的选择； （4）场地范围有限，施工场地紧张，且开挖面呈一定坡度；（5）基坑支护的每一个设计与施工质量环节对其影响较大；周围是否存在生活或管线漏水以及地层的渗水； （6）该区域地层为杂填土、砂卵石层，采用旋挖钻机泥浆污染严重，采用中心压灌混凝土插放钢筋笼工艺存在砂卵石层插放钢筋笼困难、且存在较大颗粒的卵石，钻进困难；（7）应加强对周边环境影响的考虑，等。基于以上难点，在我方技术部门的组织下，经过现场调查、分析研究和反复论证，本着安全、优化、经济的设计原则，选择科学、合理的设计施工

14、方案。7.3技术措施（1）结合该场地的工程地质和水文地质条件以及结合场地周围环境对位移要求，采用预应力土钉墙。为此我方采用目前最为流行、经典的理正基坑支护软件进行设计验算，满足稳定性要求，该软件已在北京以及全国得到广泛应用，我单位基坑支护设计均采用该套软件并经百余项工程得到验证，产生了极好的经济效益和社会效益；（2）实行动态信息化管理模式，建立完善的信息监测系统，用动态信息施工技术全面控制施工质量。通过采集边坡沉降与位移等方面的信息，对基坑下部施工可能出现的情况进行反演计算，以便及时采取相应措施，确保边坡安全。（3）应注意土方开挖与基坑支护的配合，以及支护时采用的施工工艺方法，确保地层开挖面的

15、稳定。（4）充分发挥预应力锚杆控制位移能力强、安全可靠的优越性。（5）本工程施工工艺以机械成孔进行顶管作业。7.4设计方案基坑等级为类，分项系数为1.0，地面可允许通行重型车量，要求地面附加荷载为20kPa，距离基坑上口大于2.0m。为便于设计与施工，根据现场周围环境条件，按照基坑槽地标高范围将基坑划分为1-1、2-2、3-3、4-4四个不同的支护剖面。1-1剖面：为槽地标高为-9.35-7.80m的支护区域，采用预应力锚杆土钉墙进行支护。边坡按照1：0.30放坡，土钉共计56排。第1排土钉距地面为1.40m，土钉垂直间距为1.50m，水平间距为1.50m。16排土钉长度(含弯钩)从上至下为：

16、6.0m、9.0m、11.0m、8.0m、5.0m、4.0m。孔径100mm，其中第3排为预应力锚杆，土钉采用18钢筋作为中心拉杆，锚杆采用1束1860钢绞线，倾角均为100，喷锚面层为6.5250mm250mm钢筋网，利用114作为横向压筋，喷射80mm厚的C20细石混凝土。土钉设计参数土 钉编 号深度（m）长度（m）倾角（）孔径（mm）水平间距(m)垂直间距（m）芯杆规格11.406.00101001.501.401822.809.0034.2011.001s186045.609.001857.005.0068.404.00各土钉端头均弯“L”形与面板拉筋紧固连接。对第3排锚杆施加预应力不

17、小于100KN。利用锚头将18槽钢垫板锁定于面板上。预应力土钉的芯杆前端3.0m范围可采用塑料布包缠与浆液隔离，待浆液凝固48小时后方可进行预应力锁定。槽边边缘的土钉墙面板应在基槽上口处向外翻边不小于0.80m,翻边反坡0.01：1。2-2剖面：为槽地标高为-7.80-5.10m的支护区域，采用预应力锚杆土钉墙进行支护。边坡按照1：0.30放坡，土钉共计35排。第1排土钉距地面为1.40m，土钉垂直间距为1.50m，水平间距为1.50m。16排土钉长度(含弯钩)从上至下为：6.0m、7.0m、9.0m、7.0m、4.0m。孔径100mm，其中第3排为预应力锚杆，土钉采用18钢筋作为中心拉杆，锚

18、杆采用1束1860钢绞线，倾角均为100，喷锚面层为6.5250mm250mm钢筋网，利用114作为横向压筋，喷射80mm厚的C20细石混凝土。土钉设计参数土 钉编 号深度（m）长度（m）倾角（）孔径（mm）水平间距(m)垂直间距（m）芯杆规格11.406.00101001.501.401822.807.0034.209.001s186045.607.001857.004.00各土钉端头均弯“L”形与面板拉筋紧固连接。对第3排锚杆施加预应力不小于100KN。利用锚头将18槽钢垫板锁定于面板上。预应力土钉的芯杆前端3.0m范围可采用塑料布包缠与浆液隔离，待浆液凝固48小时后方可进行预应力锁定。槽

19、边边缘的土钉墙面板应在基槽上口处向外翻边不小于0.80m,翻边反坡0.01：1。3-3剖面：为槽地标高为-5.10-4.00m的支护区域，采用预应力锚杆土钉墙进行支护。边坡按照1：0.30放坡，土钉共计23排。第1排土钉距地面为1.40m，土钉垂直间距为1.50m，水平间距为1.50m。13排土钉长度(含弯钩)从上至下为：4.0m、5.0m、4.0m。孔径100mm，土钉采用18钢筋作为中心拉杆，倾角均为100，喷锚面层为6.5250mm250mm钢筋网，利用114作为横向压筋，喷射80mm厚的C20细石混凝土。土钉设计参数土 钉编 号深度（m）长度（m）倾角（）孔径（mm）水平间距(m)垂直

20、间距（m）芯杆规格11.404.00101001.501.401822.805.0034.204.00各土钉端头均弯“L”形与面板拉筋紧固连接。槽边边缘的土钉墙面板应在基槽上口处向外翻边不小于0.80m,翻边反坡0.01：1。4-4剖面：为槽地标高为-4.000.00m的支护区域，采用土钉墙进行支护。边坡按照1：0.35放坡，最深处土钉共计2排。土钉距地面为1.50m，水平间距为1.50m。土钉长度(含弯钩)为：4.50m、4.00m。土钉孔径100mm，注浆材料采用水灰比为0.5的水泥浆，水泥浆强度等级应大于15MPa。采用16钢筋作为中心拉杆。倾角均为100，喷锚面层为6.5250mm25

21、0mm钢筋网，利用114作为横向压筋，喷射80mm厚的C20细石混凝土。土钉设计参数土 钉编 号深度（m）长度（m）倾角（0）孔径（mm）水平间距(m)垂直间距（m）芯杆规格11.503.00101001.501.501611.503.00各土钉端头均弯“L”形与面板拉筋紧固连接。槽边边缘的土钉墙面板应在基槽上口处向外翻边不小于0.80m,翻边反坡0.01：1。槽边边缘的土钉墙面板应在基槽上口处向外翻边为0.80m,翻边反坡0.01：1。对于地层有渗水的区域，应在渗水区域的面板上预打排水孔。排水孔直径不小于40mm，深度不小于0.40m，内插塑料管，塑料管上布满花孔，并包扎滤网，孔内充填石料，

22、孔口用粘土封闭，使水从塑料管中排出；7.5土钉墙设计原理（设计书）基坑深度较深，属于二级基坑，重要性系数1.0。本工程采用土钉墙进行支护，其设计计算原理严格执行建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99）。地面超载为常规取q=20kN/m2。 （1）边坡最危险滑弧面计算应用条分法，对每个土体进行极限平衡分析，得出边坡整体稳定性安全系数最小的滑动弧面。忽略条间力，利用瑞典条分法计算公式：K=式中：ci第i条士滑动面上的粘聚力(kPa)；li第i条土条弧长(m)；Wti第i条土条自重(kN/m)；i第i条土条弧线中点切线与水平线夹角；i第i条土条滑动面上的内摩擦角；ui第i条土条承受的水压力；K 安

23、全系数。由于安全系数K出现在等号两侧，计算繁杂，一般利用程序搜索计算出最小安全系数。经上机计算，该场地天然土坡最小安全系数K1，天然边坡土体处于不稳定状态，需进行边坡支护。（2）土钉所受的土压力 式中：Ti第i个土钉所受的土压力(kN)q坡上超载(kN/m2)；土的容重(kN/m3)；Hi第i个土钉的高度(m)；kai第i层主动土压力系数，kai=tg2(45-i/2)；Sx、Sy士钉水平、垂直间距（m）；c土的粘聚力(kPa)。 （3）土体抗拔力(滑裂面外)Ti=D Lbifi式中：Ti第i条土钉滑裂面外的抗拔力(kN)；D钻孔直径(m)；Lbi第i层土钉伸入破裂面外稳定区的长度(m)；fi

24、锚体砂浆与土体间各层士的粘结强度(kN/m2)。设计时也用下式代替：fi=itgI+ci计算时每根土钉的抗拔安全系数Ks应大于1.30。 （4）抗滑安全验算抗滑安全系数：KH= Fi/Eax式中：KH抗滑动稳定安全系数；Eax墙后主动土压力(kN)；Fi假设墙底断面上产生的抗滑合力(kN)。(5)钢筋或钢绞选配线 以上计算,在选配钢筋或钢绞线时，结合建筑基坑支护技术规程JGJ120-99中6.1.3关于土钉抗拉载荷折减系数乘以理论计算值即为每排土钉实际受力值，以此为计算设计值进行选用： 土钉抗拉载荷折减系数为： 计算数据输入计算机，采用理正基坑支护软件计算程序，结果详见后附件。按圆弧滑动法验算

25、，要求安全系数k1.3。计算数据输入计算机，采用理正基坑支护软件计算程序，结果详见后附件。7.6施工工艺7.6.1施工准备 （1）了解场地内各种地下障碍物的情况，并办理必要的书面手续。 （2）根据红线桩、城市水准点及施工要求进行定位放线及抄平。 （3）协调施工现场管辖部门及附近单位的关系，保证施工的顺利进行。（4）施工用水、施工用电的连接及临时设施搭建。（5）对施工人员进行生产、技术、质量、安全等全方面的交底。（6）准备施工的机具及所用的钢筋并进行材料复试。（7）根据施工现场实际情况调整修改设计与施工方案。7.6.2技术准备 （1）根据现场进一步完善施工组织方案，绘制工地挂图包括平面、剖面设计

26、图及施工平面布置图； （2）健全指挥系统及安全施工、工程质量及环保保障体系。 （3）设计编制人员及技术主管同现场技术及施工人员召开会议、做详细技术交底及总体施工规划。7.6.3测量放线根据测量人员给定轴线水准点，我方测量人员放出具体施工点、开挖线，经双方复核确认后方可施工。7.6.4土钉墙施工工艺7.6.4.1施工工艺流程(1)土钉墙施工工艺流程 水泥浆搅拌 修坡成孔插筋灌浆 喷砼 土钉端座固定挂网 砼拌和 准备钢筋网 土方施工钉墙施工土方开挖（2）施工要点序号施工工艺施工要点1测量放线根据基坑支护方案测量放出开挖线，用白石灰撒在现场。2开挖工作面，修整边坡基坑边坡应分段分层开挖，采用反铲挖土

27、机，预留3cm5cm人工修坡，开挖深度在土钉孔位下50cm，边开挖，边人工修整边坡。人工修整坡时，坡面不平整度20mm。3土钉成孔土钉成孔机具采用洛阳铲，成孔直径100mm,倾角为100左右。成孔前，在设计孔位处作显著标志，以免钻孔时错位。用量角器测量钻杆倾角直至设计角度后再行钻进。成孔采用干法钻进。孔深允许偏差50mm。4钢筋安设钻孔完毕后，应立即将钢筋体和灌浆管（1根20塑料管）同时插入孔底。土钉钢筋使用前应调直、除锈，钢筋长度不够时，可采用搭接焊工艺加长；为保证钢筋杆体位于成孔的中心，在钢筋杆体上焊接3根对称的“V”型6.5的钢筋作为支架，沿钢筋方向均匀布置，间距2-3m。水泥采用PSA

28、32.5水泥，注浆材料宜用0.5的水泥净浆。注浆前，注浆管应插至距孔底25cm50cm。将搅拌好的水泥浆注入钻孔底部，自孔底向外灌注。必要时可以二次灌注，以保证灌浆质量，增加抗拔力。5土钉墙钢筋网施工钢筋网与坡面间隙宜大于20mm，钢筋网应与土钉和加强筋连接牢固，保证喷射砼时钢筋不晃动。钢筋为6.5250250，网片之间采用绑扎搭接，搭接长度不小于30cm。端头连接也可采用“L”形弯钩焊接连接。6喷射混凝土喷射砼应分段分片依次进行，同一分段内喷射顺序应自下而上，一次喷射厚度为3050mm，喷射时，喷头与受喷面应垂直，宜保持0.6m1.0m的距离，喷射人员应控制好水灰比，保持砼表面平整、湿润光泽，无干斑或流淌现象。喷射混凝土强度等级不低于C20。7排水措施为防止土钉墙内有局部渗水，请甲方将坡顶四周地表修整并构筑明沟排水，严防地表水再向下渗水。在坡底，设置临时集水坑，等水沉淀后二次利用或用泵抽出基坑外。对于潜水层或含水量大的土层，可在含水层埋设花管（塑料管），便于土钉墙有积水顺利排出。8土钉养护土钉支护施工规范要求上部土钉达到强度之后，方可以开挖下部土层。根据混凝土强度增长的规律，在气温较高的时候，一般情况下23天之后可以进行下部土方开挖；在气温较低，则应保证土钉水泥砂浆及面层混凝土强度达到设计强度的70，才能进行下部土方开挖。如果工期紧张，可以添加早强剂。9、施工中