基坑支护设计与施工方案土钉墙及桩锚支护.docx

1、基坑支护设计与施工方案土钉墙及桩锚支护附：1、 计算书2、 施工图一、编制依据及原则1、编制依据（1）北京市勘察设计研究院有限公司提供的中关村国际生命医疗园A-5地块办公商业综合楼岩土工程勘察报告；（2）招标人提供的中关村国际生命医疗园A-5地块办公商业综合楼地下二层结构基础平面图等电子版文件；（3）现行国家、地方及行业规范。2、编制原则（1）充分准备、合理安排，科学严谨的组织开展设计工作，从设计上确保本项目工程质量、工期、安全目标的实现。（2）以ISO2000质量管理体系为标准，以现代化科技为手段，合理组织，抓住本工程设计重点，坚持PDCA循环，合理安排，确保本工程设计科学合理。（3）精心编

2、制，严格遵循现行国家及行业规范及质量评定验收标准，保证工程质量，以合格的工程质量和优质的服务满足该项目的要求。3、本工程依据规范序号名 称规范编号1岩土工程勘察规范GB50021-20012建筑地基基础设计规范GB50007-20023建筑地基基础工程施工质量验收规范GB50202-20024建筑工程施工质量验收评定统一标准GB50300-20015建筑基坑工程监测技术规范GB50497-20096建筑边坡工程技术规范GB50330-20027工程测量规范GB5002620078混凝土结构设计规范GB50010-20029建筑基坑支护技术规程JGJ120-99 10建筑变形测量规程JGJ/T8

3、9711钢筋焊接及验收规程JGJ18-200312北京地区建筑地基基础勘察设计规范DBJ11-501-200913建筑基坑支护技术规程DB11/489-2007二、工程概况1、工程概况工程名称：中关村国际生命医疗园A-5地块办公商业综合楼降水、土方挖运及基坑支护工程工程地点：北京市昌平区中关村生命科学园内建设单位：北京万顺达房地产开发有限公司设计单位：中天伟业（北京）建筑设计集团本工程由3栋地上813层的综合楼、2层裙房及地下车库（局部首层为下沉庭院）组成，均设2层地下室，拟采用框架剪力墙结构，筏板基础。基坑支护设计开挖后预留施工肥槽0.80m。本工程0.000相当于绝对标高42.00m，基础

4、底板底标高-10.40m，依据本工程招标文件本工程基坑支护设计内容包括基坑降水与基坑支护设计。2、工程地质及水文地质条件2.1拟建场区区域地质背景北京地区西、北及东北方向三面环山，山区之东、南及东南面为广阔的平原区（北京平原）。北京地区的主体构造是早第三纪前的断裂及断裂控制的断块构造，并控制形成了北京平原区第三纪末期的古地形。在此基础上，自第四纪以来由于受新构造运动的影响，山区不断抬升，平原强烈下降且接受了巨厚的第四纪河流沉积物。在北京平原区的不同地区，由于受断裂活动的影响和地理环境限制，第四纪沉积物的厚度有明显的差异。在北京市区，第四纪沉积地层厚度由西向东逐渐增大，岩相分布自西部山麓向东部平

5、原有明显过渡特征，即市区西部的第四纪古河流形成的冲洪积扇顶部地层以厚层砂土和卵、砾石地层为主；向东过渡至冲洪积扇的中部和中下部，第四纪地层为粘性土、粉土与砂土、卵砾石土互层。2.2拟建场区地形地貌拟建场区地形略有起伏，勘探孔孔口处的地面标高为40.9142.83m。场地南部分布有弃土堆，一般高度约23m左右，场地北端分布有较多树木。2.3拟建场区工程地质条件根据现场勘探、原位测试及室内土工试验成果，按沉积年代、成因类型将本工程勘察最大勘探深度（35.50m）范围内的地层，划分为人工堆积层及第四纪沉积层两大类，并按地层岩性及其物理力学数据指标，进一步划分为9个大层及亚层，现分述如下：表层一般为厚

6、约0.703.60m的人工堆积之粘质粉土填土、粉质粘土填土层及房渣土1层。人工堆积层以下为第四纪沉积的粘质粉土、砂质粉土层，砂质粉土、粘质粉土1层及粘土、重粉质粘土2层；粉质粘土、重粉质粘土层及粘质粉土、砂质粉土1层；细砂、粉砂层，砂质粉土、粘质粉土1层及粉质粘土、重粉质粘土2层；粉质粘土、重粉质粘土层及粘质粉土、砂质粉土1层；卵石、圆砾层及细砂、中砂1层；粉质粘土、重粉质粘土层，粘土、重粉质粘土1层及粘质粉土、砂质粉土2层；粉质粘土、重粉质粘土层，粘质粉土、砂质粉土1层及粘土、重粉质粘土2层；粘质粉土、砂质粉土层及粉砂1层。2.4拟建场区水文地质条件2.4.1地下水的分布根据勘察报告，拟建场

7、区在35米深度范围内存在3层地下水。第一层为台地潜水，地下水稳定水位埋深为6.007.50m，水位标高为33.9136.06m。台地潜水天然动态类型属渗入蒸发、径流型，主要接受大气降水入渗、地下水侧向径流及管道渗漏等方式补给，以蒸发及地下水侧向径流等方式排泄。第二层为微承压水（层间水），地下水稳定水位埋深为7.309.50m，水位标高为31.9733.81m。层间水天然动态类型属渗入径流型，主要接受地下水侧向径流等方式补给，以地下水侧向径流为主要排泄方式。第三层为承压水（层间水），地下水稳定水位埋深为12.0014.60m，水位标高为27.4729.20m。层间水天然动态类型属渗入径流型，主要

8、接受地下水侧向径流等方式补给，以地下水侧向径流为主要排泄方式。2.4.2近35年最高地下水位近35年最高地下水位埋深在标高为40.60m左右。2.4.3历年最高水位历年最高水位接近自然地表。2.4.4地下水对拟建工程的影响本工程竖向荷载大，场区地下水历史水位，设防水位与地下水分布条件的最终确定将涉及本工程的防渗设计、地下室外墙承载能力验算以及基础抗浮稳定性的验算。因此，应高度重视基础抗浮稳定性问题及地下水压力作用下地下室外墙和基础底板的承载力问题。本工程主要受第一层台地潜水和第二层微承压水的影响，两层水会对本工程基坑工程的设计、施工，包括基坑 支（防）护体系、地下水的控制方案、对周边环境影响的

9、控制等带来直接影响。2.4.5地下水的腐蚀性评价拟建场地第1层地下水水质对混凝土结构具有微腐蚀性，在干湿交替作用条件下对钢筋混凝土结构中的钢筋具有弱腐蚀性；拟建场地第2层、第3层地下水水质对混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋均具有微腐蚀性。2.5抗震设计条件根据建筑抗震设计规范（GB 50011-2001，2008年版），拟建场地的抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.20g，设计地震分组为第一组。根据中国地震动参数区划图（GB 183062001）之附录A（“中国地震动峰值加速度区划图”），本工程所在北京市区的地震动峰值加速度为0.20g，又据该区划图之附录D，该地震动峰值加速度所对

10、应的抗震设防烈度为度，相应设防水准为50年超越概率10。依据建筑抗震设计规范（GB50011-2001，2008年版）判定，本场地场地类别为类。在地震烈度达到8度时，地下水水位按历年最高地下水位考虑，本场地自地面至20m深度范围内的饱和粉土及砂土基本不会发生地震液化。根据岩土工程勘察报告分析判定，在本工程拟建场地范围内，不存在影响拟建场地建筑物整体稳定性的不良地质作用。三、基坑降水工程设计方案根据勘察报告提供的地层情况看，本工程周边建筑物距基坑较远，根据建筑基坑支护技术规程（DB11/489-2007）规定，依据基坑支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工的影响，判别基坑侧

11、壁安全等级及重要性系数。基坑侧壁安全等级划分表开挖深度h（m）环境条件与工程地质、水文地质条件a0.50.5a1.0a1.0h15一级一级一级10h15一级一级二级一级二级h10一级二级二级三级二级三级注：.h基坑开挖深度。.a相对距离比a=X/ha。为管线、邻近建（构）筑物基础边缘（桩基础桩端）离坑口内壁的水平距离与基础底面距基坑垂直距离的比值。.工程地质、水文地质条件分类： 复杂-稍密以下碎石土、砂土和填土，软塑流塑粘性土，地下水位在基底标高之上，且不易疏干； 较复杂-中密碎石土、砂土和填土，可塑粘性土，地下水位在基底标高之上，但易疏干； 简单-密实碎石土、砂土和填土，硬塑坚硬粘性土，基坑

12、深度范围内无地下水。.如临近建（构）筑物为价值不高的、待拆除的或临时性的，管线为非重要干线，一旦破坏没有危险且易于修复，则a值可提高一个范围值，对变形特别敏感的临近建（构）筑物、当基坑侧壁安全等级为二级或三级时，应提高一级安全等级；当既有基础（或桩基础桩端）埋深大于基坑深度时应根据基础距基坑底的相对距离、附加荷载、桩基础形式以及上部结构对变形的敏感程度等因素综合确定a值范围及安全等级。.同一基坑周边条件不同，可分别划分不同的安全等级。本工程侧壁安全等级按一级考虑，重要性系数取1.1。1、基槽降水设计目的及原则1.1.1确保挖至槽底时基槽干燥无水。1.1.2遵循维护地下水资源平衡的原则，本工程降

13、水方案采用“抽渗结合”的方法，前期抽水，快速降底地下水位保证土方施工，后期发挥降水井的自渗作用，维持地下水位的平衡，确保水位在基坑以下。1.1.3遵循“经济节约、施工可行”的原则，设计方案尽量降低造价，根据本单位的能力，确保施工组织的可行性、先进性及合理性；遵循科学施工的原则，正确组织施工，确保施工质量优良。2、降水方案分析根据前述工程地质、水文地质及基础埋深，本工程影响基坑开挖的地下水主要为潜水，局部地段也可能存在上层滞水，具体分析如下：序号地上水类型特点处理措施1台地潜水天然动态类型属渗入蒸发型，主要接受大气降水、管道漏水等方式补给，以蒸发等为主要排泄方式。该层地下水可局部存在，水位的变化

14、规律复杂，受多种因素影响的年变化幅度较大，对基槽开挖有一定影响。采取自渗抽降及边坡有效引导至槽底排水沟的方式，本工程利用周边大口井自渗、抽降及局部插导水管的方式，确保其不影响基坑开挖。2潜水该层水主要接受地下迳流补给，以地下迳流为主要排泄方式，水位年变化幅度一般12m左右。本层地下水是本工程的重点及难点部分，对基坑开挖影响较大。采取大口井围降的措施，保证将其降至槽底标高以下，确保干槽施工。3边坡渗水因本工程地下水丰富，且抽水周期较长，初期边坡局部会有渗水，亦会对边坡支护产生影响。采取边坡导管引流措施，对渗水较大坡段用导管将水引至排水沟及集水井，集中用水泵抽至坑外。3、管井围降计算原理本工程根据

15、施工规范、结构设计要求与场地水文地质条件进行设计计算，采用封闭式井点围降的降水方案。3.1.1基坑涌水量计算公式式中： Q基坑涌水量(/d) K渗透系数(m/d) H潜水含水层厚度(m) S为水位降深(m) R为引用影响半径(m)，R=为基坑半径(m)， 3.1.2单井出水量计算公式 式中：q单井出水量(m3/d)经验系数 l为过滤器浸没长度(m) d过滤器外径（mm）3.1.3井数计算公式 根据计算结果对现场实际布置井位。3.1.4井深计算公式式中：L井点管埋设深度(m)H基坑深度(m)h降水后水面距基坑底的深度(m)I降水区内的水力坡度基坑等效半径(m)Z 降水期内地下水位变化幅度(m)

16、Y 过滤器工作部分长度(m) T 沉砂管长度(m) 3.1.5基坑中心水位验算基坑中心水位降深按下式计算式中：Q基坑涌水量(/d)K渗透系数(m/d)H含水层厚度(m) S某点水位降深(m)R引用影响半径(m)某点到各井点中心的距离n井数量经验算，基坑中心水位满足降水技术要求(即将地下水降至基坑底标高50cm以下)。降水井计算井深为16.0m。为维持区域地下水的均衡，减少地下水资源的开采，成井时应保证上层地下水尽可能渗到6层卵石-圆砾层中。根据勘察报告和临近工地施工经验，降水井应进入6层卵石-圆砾层，因此，本工程采用“抽、渗”相结合的降水方案，降水前期以抽排为主，疏干第二层潜水，当地下水降落漏

17、斗形成后，降水后期地下水以自渗为主，附以少量抽排。4、降水井设计结果降水井设计结果一览表井位置降水井类型井径mm)井深(m)井间距(m)井数(眼)井身材料基坑周边降水井60018.08.054无砂滤管注： 1、降水井平面布置详见“降水井平面布置图”。 2、具体井数及井位可根据现场实际情况进行调整。3、水泵型号及扬程根据地下水水量具体选择。降水井有关参数为：滤水管：管井内采用预制多孔无砂混凝土滤管，其内径为300mm，外径为400mm，每节长度约1.0m。降水井布置:基坑进行封闭降水，围降降水井轴线距基坑上口线0.5m左右。滤料：210mm级配混合料（或2-4cm卵石）。5、基坑降水辅助措施5.

18、1基坑壁残留滞水处理在支护施工过程中，对于坑壁局部渗水，采用外引明排是主要的处理措施。根据实际施工情况，如渗水较大，影响边坡锚喷面的稳定，在土钉墙或锚喷护壁上的面层混凝土初凝后，坡面插入周边带孔眼的包网尼龙布的排水管，把局部渗水通过暗埋在坡面内的塑料排水管引入基坑周边排水沟及集水井中（详见上图），利用水泵定时抽排，达到干槽作业。设置时，根据坡面地层的渗水情况，泄水管纵横向间距约为2.0m，梅花型布置。如果坡面渗水量较大，则应加密设置泄水管或直接在坡面上设置泄水孔，泄水孔内不放排水管，直接填充碎石，以增大排水效果。泄水管可起到以下作用： 可以解决管道的局部少量渗漏问题； 可以根据花管中渗出的水颜

19、色、气味等确定何种管道发生渗漏； 可以根据渗出量决定是否需要采取进一步处理措施。5.2 基坑地面防渗措施在基坑顶部5m范围内不得设置用水点，在场地内的所有用水点均应设置排水沟，将水引入下水管道。 堵塞基坑周边附近的人防通道、上、下管道和暖气沟，并排出其中的积水，以其防止涌入基坑。5.3槽内集水坑（或电梯井坑）降水措施如果集水坑（或电梯井坑）的坑内水量较大，降水效果不明显时，将选择采取以下两种补充方案： 在坑井四周施工数眼管井，待土方快挖至槽底时，根据地下水水位标高及现场具体情况，确定该地段的布井方案。 坑底设置明排水系统，坑中集水井与周边的集水明沟相连，明沟内铺满碎石滤水层，将周边地下水汇到集

20、水井中抽排。6、排水方案设计6.1沿距基坑上口线0.50m左右的位置设150钢管放至地上，水力坡度3。采用潜水泵抽水，通过四周的排水管，进入地面排水系统。通过设在干管排水口处的沉淀池（用砖砌筑，或用钢板焊制）沉淀后，清水再排入雨水口或做现场二次使用。6.2地下水的重复利用：地下水是一种宝贵的资源，而工程降水往往造成大量的水源流失，对此应进行合理的利用，而不应直接排走。根据我公司长期节水经验，对抽出地下水采取如下利用措施：6.2.1作为工地现场施工用水：铺设一定的管道及设施，将抽出地下水用于冲洗土方车辆、场内降尘等。6.2.2作为社会用水：与当地环保及绿化部门联系，将现场还有富余的地下水用于树木

21、绿化及道路清扫等工作。7、基坑降水对周边环境的影响与防治7.1基坑降水对周边地面引起的影响当开始降水时，降水管井不断的把潜水渗流入下部含水层中加以消纳，进入区域地下水迳流场。基坑周边地层中的水被渗流走后，土体原来状态被破坏，土层孔隙减小，引起周围地面沉降，给周围管线及建筑物安全带来影响。7.2采取的防治措施7.2.1加强管井的施工质量，为防止抽水时，地层中的细颗粒被抽走，在抽水时，发现抽水有浑浊现象时，应立即停止对该管井的抽水，找出原因采取相应的措施。7.2.2抽降水管井保持抽降水的连续性，尽量避免间歇性和反复性的不连续抽降水。7.2.3当抽降水引起地面沉降量过大时，可在基坑抽降水管井的外侧施

22、工回灌井。8 、降水工程的终止本工程的降水工程是连续和不间断进行的，需持续进行到本工程主体结构封顶后或具备终止降水的条件时，依据监理单位的书面通知终止降水、拆除降水设施。四、基坑支护工程设计方案1、基坑支护设计综合考虑岩土工程勘察报告和周边地形地貌及建筑物的特点，在支护体系方案安全、经济可实施性比较和选型上，本工程的基坑支护采用土钉墙+预应力锚杆的支护方案。具体设计如下：基坑，槽底设计标高-10.40m，场地土方平整后实际地面标高按-0.30m考虑，基坑深度10.10m，设计场内施工道路距坑边距2.0m，荷载按20kPa的荷载考虑，按1：0.4坡度采用土钉墙+预应力锚杆支护，此剖面设计参数如下

23、表所示，详细设计见后附设计计算书。本设计未考虑周围管线等地下埋藏物的影响，施工时应做详细调查，必要时修改设计方案。序号项 目设计参数1坡顶荷载20kPa，超载距基坑边2.0m2土钉墙坡度1：0.43面层钢筋6.5200钢筋网4土钉加强筋114横向加强筋, 5土钉成孔直径（mm）1006土钉间距水平间距：1.50m 垂直间距：1.50m7土钉入射角度108土钉长度（m）6.0，10.0，16.0，9.0，7.0，6.09土钉配筋(HRB335)120 10锚杆配筋1-75钢绞线11混凝土面层厚度80mm-100mm，强度C2012水泥净浆水灰比0.4-0.5，强度不低于15MPa13混凝土配合比

24、水泥：砂：石=约1:2:2 2、基坑变形观测设计由于本基坑结构外形复杂，支护结构复杂，施工期间历经雨季，且多工种交叉作业，对基坑边坡安全与结构稳定均有不利影响，因此，加强边坡的变形观测对维护本基坑的安全与结构稳定显得尤为重要。本次基坑变形观测因观测距离长，外形复杂，采用经纬仪观测误差大，因此拟采用全站仪进行观测。2.1坡顶水平位移监测点及基准点的布置（1）基坑边坡水平位移观测方法：基坑边坡水平位移观测是测量基坑变形观测点在垂直基坑边线方向上的水平位移，可采用全站仪小角法观测。（2）观测点的布置：施工期间在坡顶设变形观测点，观测点固定铝箔纸。观测点间距大约20m。且每边不少于3点。（3）基准点的

25、设置：基准点设在平行于基坑边线并通过观测点或离观测点距离较近的视线上，根据现场条件，基准点的位置应离开基坑边线一定距离设在稳定或相对稳定的位置，当按两个层次布网观测时，使用前应利用检核点对其进行稳定性检测，每条视线至少1个工作基点。（4）检核点的设置：检核点应选设在变形影响范围以外便于长期保存的稳定位置。对于每个基准点布设的检核点不得少于2个（5）定向点的设置：在通过工作基点的视线上、基坑对面的稳定建筑物或围墙上或地面上设置定向点，作为观测视线定向的依据。定向点的设置数量与工作基点对应。2.2基坑变形的监控值基坑类别预警值报警值一级基坑2.0H，即20.2mm2.5H，即25.2mm3、土钉墙

26、施工的关键控制点3.1土钉墙施工工艺流程土钉墙施工的关键控制点3.2土钉墙施工过程中的关键控制点（1）边坡修整：土方开挖至土钉设计标高下0.5m后，应人工及时修整坡面。坡面平整度允许偏差20mm。（2）成孔：采用洛阳铲人工成孔，俩人一组。成孔过程中注意控制倾角及孔径，成孔后对孔深、孔径、倾角进行检查验收，做好施工记录及隐检记录。土钉墙成孔施工允许偏差见下表。土钉墙施工允许偏差表序号项 目允许偏差值1土钉孔深50mm2土钉孔径5mm3土钉孔距100mm4土钉成孔倾角3（3）土钉杆体制作安放：按设计要求制作土钉杆体，钢筋焊接满足双面焊5d，单面焊10d，并按设计要求加焊定位支架，钢筋保护层厚度应大

27、于25mm。（4）注浆：按设计要求水灰比搅拌水泥浆，注浆时，注浆管应插至孔底，在一次注浆完成2.0小时内进行二次补浆，并将孔口封堵。（5）钢筋网片制作与安装：钢筋网片按设计要求制作，网片规格6.5200200，网节点采用点焊或绑扎，网片搭接长度不少于300mm。网片外侧按设计要求加焊加强筋。（6）土钉头焊接：土钉钢筋按设计要求焊接在钢筋网片的加强钢筋上，加强钢筋与土钉钢筋的焊接长度不小于200mm。（7）面层喷射砼：喷射砼施工过程中严格计量配比，喷射作业应分段进行，同一分段内喷射顺序应自下而上，喷射时喷头与受喷面应保持垂直。喷射射距0.81.5m，喷射砼终凝2小时后应喷水养护。每层土钉喷射砼施

28、工时，作一组砼试块，标养28天后进行检验。喷射砼厚度允许偏差10mm。4、锚索施工的关键控制点4.1锚索施工工艺流程本工程锚索施工工艺流程如下图所示：4.2锚索施工过程中的关键控制点（1）成孔：锚杆成孔施工允许偏差见下表。锚杆成孔允许偏差表序号项 目允许偏差值1锚杆孔径5mm2锚杆孔距100mm3锚杆成孔倾角20（2）锚杆杆体安置：锚杆杆体制作时应比设计长出1.01.5m，以满足锁定需要。定位骨架间距1.52.0m，钢绞线用铁丝均匀捆于骨架周围，二次注浆管固定于定位骨架中心。在锚杆自由段，钢绞线上满涂黄油，以塑料套管包裹，以保证钢绞线与水泥浆体无粘结。将制作好的杆体及二次注浆管缓慢放入锚杆孔内

29、。（3）一次注浆：水泥采用P.S.A32.5，水灰比0.4-0.5，清孔完后将一次注浆管插至孔底，用高压泵进行一次注浆。注浆应慢速连续，直至钻孔内的水及杂质被完全置换出孔口，孔口流出水泥浓浆为止，随即将一次注浆管拔出。（4）二次高压注浆：一次注浆完成12小时后进行二次高压注浆，注浆压力保持1.02.0MPa。（5）锚杆张拉锁定：当锚杆腰梁安装完毕和锚固体强度达15MPa后，对锚杆进行张拉、锁定。锚杆张位采用600kN级穿心千斤顶，张拉设备在锚杆张拉前须经计量部门进行标定，锁定荷载按照设计要求进行。五、 施工管理目标及承诺1、质量目标及承诺本工程的质量目标是：达到现行国家验评标准合格等级，工程一次交验合格率100。 投标人承诺质量目标达到招标文件规定的质量等级。2、工期目标及承诺本工程计划开工日期由业主或监理根据具体情况确认。投标人承诺在开工后30天内完成全部的基坑工程施工任务。3、文明施工与环境保护目标及承诺本工程文明施工与环境保护管理目标：认真贯彻执行施工现场文明施工与环境保护管理的各项规定，全面加强施工现场文明施工与环境保护管理，使施工现场成为干净、整洁、环保的文明工地，确保工地周边道路、广场、社区不遭受由工程施工所引起的光污染、噪声污染、扬尘及道路遗洒等污染，达到北京市建设现场文明施工与环境保护样板工地的要求。投标人承诺在