整理万亨大厦基坑开挖支护降水方案.docx

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整理万亨大厦基坑开挖支护降水方案

第一章编制说明

一、编制目的

贵单位邀请我公司参加万亨大厦基坑工程投标，我们深表感谢。

本方案体现了对本工程施工的总体构思与部署，供业主参考。

若有幸中标，我们将依据本文件确定的原则，严格遵循中国四海工程有限公司技术管理标准和质量体系文件，用以指导和规范工程施工，确保优质、高速、安全地完成本工程的建设任务。

二、编制依据

1.业主提供的有关工程图纸和地勘报告。

2.中华人民共和国颁布的建筑施工的有关规程、规范及验评标准。

3.中华人民共和国北京市人民政府有关建筑工程管理、市政管理、环境保护等法规及规定。

4.本公司有关质量管理、安全管理、文明施工管理规定。

5.现场和周边的实际查勘情况。

主要标准规范如下：

1、《建筑基坑支护技术规范》JGJ120-99；

2、《北京地区建筑地基基础勘察设计规范》DBJ01-501-92；

3、《混凝土结构设计规范》GJB10-89；

4、《土层锚杆设计与施工规范》CECS22：

90；

5、《钢筋焊接及验收规范》JGJ18-84。

6、《基坑土钉支护技术规程》CECS96:

97

第二章工程概况

一、工程概况：

即将兴建的万亨大厦位于北京市东城区东直门外大街和东中街交汇处，建筑高度约80.00m，建筑面积59000.00m2，地下室4层，基础埋深-17.720ｍ，支护面积4465.00ｍ2，基坑降水面积约3271.00ｍ2,土方开挖量约57962.00ｍ3。

二、现场及周边环境：

本工程周围环境复杂，多有建筑物与地下管线和基坑相邻，且基坑开挖较深，周围用地紧张，四周紧靠红线；基坑西边紧靠东中街人行道，距离不超过2ｍ，且中东街地下正在修建地下轻轨，平均埋深9.3ｍ，距离基坑约7ｍ；东侧有一已建16层高层住宅，距离基坑约6ｍ，基础埋深约5.5ｍ；基坑南边东部也有一5层住宅与基坑平行，距离约为6ｍ；基础埋深约4.3ｍ；基坑南边有一7层住宅，基础埋深约5.5ｍ，距离基坑12ｍ；以上这些问题对基坑支护和降水都提出了较高的要求。

三、地质概况及地下水

1、地质概况：

拟建场区地形比较平坦，根据本工程的岩土工程勘察报告揭示，第一层为平均厚度2.5ｍ的人工杂填土，第二层为平均厚度7.5ｍ的粉质粘土、粘质粉土，第三层为平均厚度7ｍ的粉细砂、砂层及局部夹砂卵石层。

第四层为平均厚度4ｍ的重粉质粘土和粘质粉土层。

在往下则为砂卵石层。

2、地下水：

根据本工程的岩土工程勘察报告资料揭示,在勘察深度内有三层地下水。

第一层地下水为上层滞水，埋深为5.9ｍ～8.9ｍ；第二层地下水为潜水，静止水位标高埋深15.4ｍ～16.1ｍ；第三层地下水为潜水（应具有微承压性），埋深为20.8ｍ。

四、招标范围（主要内容如下）：

1）护坡工程

2）土方工程

3）降水工程

第三章本工程设计指导思想

目前在北京地区，基坑支护大致分为两种类型，一种类型是悬臂护坡桩（或锚拉护坡桩），另一种形式则为土钉支护，其它的支护形式则较少采用。

一、土钉支护的优点：

1、土钉支护是依靠土钉体与土体之间的摩擦力将边坡土体内不稳定区土体的侧压力，通过土钉的水平拉力作用传递到稳固区，它将护坡桩的抗弯抗剪悬臂式受力形式，改为水平受力，使支护体系的受力形式更加合理化。

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，既增强了土体的主动受力能力，又增强了土体破坏的延性。

由于土体延性的增加，即使土钉支护体系发生破坏，也是渐进性的，有一个较长的时间过程，能够有充足的时间对其采取补救措施。

2、城市建设地面紧张，地价昂贵，许多建设用地，连打护坡桩的地方都没有，只有紧贴红线开挖，土钉支护却能很好的解决这一问题，它能够不占地表空间，紧靠红线垂直支护。

3、基坑的开挖，对周围地上地下的各种管线和各种建筑物的保护是非常重要的。

城区地段，地下埋藏物比较多，各种管线、各种地下建筑物，随处可见。

土钉支护施工利用洛阳铲成孔时，可利用洛阳铲准确地探测到地下埋藏物的所在，而又不使其损坏，从而引导土钉避开地下各种管线，并可利用土钉支护施工时的静压注浆过程，将周围建筑物的基础灌浆加固，使基础下边土体的整体性得到加强。

4、土钉支护工期短。

与护坡桩相比，土钉支护是边开挖边支护，土方开挖完，支护也告结束，而护坡桩却还有一个桩体强度上升的时间，如果护坡桩还有腰梁，则又需要加上锚杆施工的时间。

5、土钉支护结构的表面，可做成垂直90°，将防水层做在上面,利用其直接作为外模板使用，节约了土方开挖与回填量,节约了工序，又节约了时间，提高了经济效益。

6、用护坡桩支护的基坑边坡，土方开挖一般都较深，当基坑开挖到底时，边坡内的应力才大量的突然释放，边坡的变形在今后数日内突然增加到最大。

土钉支护的变形发生在土方分层开挖土钉施工的过程中，基坑开挖到底，边坡的变形也就停止。

7、土钉支护与同等条件的护坡桩相比，可节约造价20～50%。

二、设计思路

从安全、经济的角度考虑，结合本工程的特点与实际情况，在此提出另一新型的支护形式---全封闭垂直90°模板墙复合土钉支护。

复合土钉支护就是把土钉支护与其它支护形式或施工措施联合起来的支护形式。

一般有土钉与予应力锚杆、土钉与微型钢管桩、土钉与止水帷幕等形式联合使用。

本工程采用土钉与微型钢管灌注桩、予应力锚杆联合的支护形式，并且将土钉支护的面层作成垂直900，用砂浆把支护面层抹平，直接将防水层作在上面，利用土钉支护的面层当作外模板墙来使用的一种支护形式。

土钉支护体系的沉降与变形，主要发生在土钉支护的施工过程当中。

由于土钉施工的工艺特点是要求分层开挖，分层支护，每当要开挖的一层土体开挖完成后，这一层的土钉还未施工好，这一层土体的面层还未喷射混凝土封闭之前，此时失去侧限而裸漏的土体，其土体中的应力将被部分的释放出来，从而带来土体的变形，一但面层封闭，土钉作好后开始工作，土体的变形将受到限制。

基坑整个土钉支护体系的变形，是土钉支护过程中每一层土体变形的累积。

基坑开挖到底，土钉支护封闭完，边壁的变形也就停止。

土钉与微型钢管灌注桩联合支护形式中的微桩，主要解决的就是土钉支护过程中，由于土体开挖后土钉还未完成前土体的变形问题。

复合土钉支护中的微桩，是在基坑还未开挖前，就事先成孔将微型钢管置于孔中灌浆成微桩，在基坑土体开挖后，土钉施工完成前，限制土体应力的释放与变形，另外它还可以增加土钉支护体系的面层强度。

予应力锚杆与土钉有相似之处，但它是主动地先对土体施加压力，主动限制土体应力释放，对限制土体的变形起到了积极的作用。

考虑到施工车辆（混凝土罐车、混凝土输送泵、吊车、土方运输车辆等）能够在基坑周围正常行驶，以及施工期间在基坑周边一些材料的少量堆放，取地面荷载20KN/㎡配合施工。

基坑开挖，基坑边已有建筑物的安全与稳定，主要是看其基础下的土体是否有变形、沉降，只要控制住建筑物基础下土体内的应力释放与变形，则可确保已有建筑物的安全与稳定，复合土钉支护于此则可充分表现其优势。

基坑降水可采用北京地区通常的降水方式，大管井深井降水。

方案设计

第一节复合土钉支护设计

基坑支护设计采用全封闭垂直90°模板墙复合土钉支护。

全封闭垂直90°模板墙复合土钉支护就是土钉与微型钢管灌注桩、予应力锚杆联合的一种支护形式，并且将土钉支护的面层作成垂直900，用砂浆把支护面层抹平，直接将防水层作在上面，防水层外加贴一层保护层，直接帮钢筋，利用土钉支护的面层当作外模板墙来使用。

一、支护参数的选取

考虑施工过程中施工车辆的行走问题及施工用材料的少量堆载情况，选取地面荷载20KN/㎡配合施工较合适。

具体参数选取如下：

地面荷载取q=20KN/㎡

建筑物荷载q=15KN/㎡每层

边坡坡角900

基坑深度H=17.72ｍ

内摩擦角Φ=25°

粘结强度τ=75KPa（10.5ｍ以上）

τ=120KPa（10.5ｍ以下）

土重度ｒ=20KN/ｍ3

土钉与水平角度θ=0o

土钉孔径do=100ｍｍ（10.5ｍ以上）

土钉孔径do=120ｍｍ（10.5ｍ以下）

予应力锚杆孔径do=130ｍｍ

土钉排距、列距Sv=Sh=1.5ｍ（10.5ｍ以上）

土钉排距、列距Sv=1.2ｍSh=1.2ｍ（10.5ｍ以下）

计算取安全系数F=1.5

二、计算公式：

土钉计算公式参照CECS96：

97基坑土钉支护技术规程。

N=PSvSh

P=P1+Pq

P

=Kaq

P

=0.55KaｒH

Ka=tg

（45o-ϕ/2）

式中N-------土钉设计内力；

P1------土钉长度中点所处深度位置上土体自重引起的侧压力；

Pq------地表均布荷载引起的侧压力；

H-------基坑深度；

Ka-----侧压力系数；

θ-------土钉与水平方向的角度；

Sv-----土钉排距；

Sh------土钉间距；

三、计算如下：

（L---土钉长度，B---土钉水平间距；）

第一类支护：

（基坑东坡BC段）

此段支护采用复合土钉支护形式，只考虑土体本身荷载、施工荷载和楼房荷载（楼房基础埋深6ｍ）。

侧压力系数；

Ka=tg2（45°-φ/2）=tg2（45°-25°/2）=0.4

土钉长度中点所处深度位置上土体自重引起的侧压力；

P1=0.55KaｒH=0.55×0.4×20×17.72=78KN/㎡

地面荷载引起的侧压力；

Pq=Kaq=0.4×20KN/㎡=8KN/㎡

楼房均布荷载引起的侧压力；

Pq=Kaq=0.4×15KN/㎡×16=96KN/㎡

土钉长度中点所处深度位置上的侧压力；

P=P1+Pq=78+8=86KN/㎡（11.5ｍ以上）

P=P1+Pq=78+8+96=182KN/㎡（11.5ｍ以下）

土钉设计内力；

N=PSvSh=86×1.5×1.5=193KN（10.5ｍ以上）

N=PSvSh=182×1.2×1.2=262KN（11.7ｍ以下）

土钉稳定区锚固段长度；

L2=FN/πdoτ=1.5×193/（3.14×0.1×75）=12ｍ（10.5ｍ以上）

L2=FN/πdoτ=1.5×262/（3.14×0.12×120）=8.6ｍ（11.7ｍ以下）

土钉滑移区长度；

L1=（H-h）×tg（45°-φ/2）（h--地面至土钉距离）

如距地面9处土钉滑移区长度为；

L1=（H-h）×tg（45°-φ/2）=（17.72-9）×tg32.50=5.5ｍ

所以距地面9ｍ处土钉长度为；

L=L1+L2=5.5+12=17.5ｍ

根据计算及同类型工程经验确定第一类支护参数如下：

在距基坑开挖线8ｃｍ处布置一排砂浆微型钢管灌注桩，孔下部用钢管，上部用螺纹φ20钢筋，间距1.5ｍ，深度18ｍ，具体参数见图。

微桩孔径Φ=100ｍｍ间距1.5ｍ

微桩内置钢管直径Φ=48ｍｍ长度L=12ｍ

微桩内上部钢筋直径Φ=20ｍｍ长度L=

层数

深度

（ｍ）

水平间距（ｍ）　

直径

（ｍｍ）

角度

（00）

主筋

（ｍｍ）

长度（ｍ）

坡度

（00）

1

1.5

1.5

100

00～80

20

6

90

2

3

1.5

100

00～80

20

6

3

4.5

1.5

100

00～80

20

6

4

6

1.5

100

00～80

25

18

5

7.5

1.5

100

00～80

25

18

6

9

1.5

100

00～80

25

18

7

10.5

1.5

100

00～80

25

18

8

锚杆

11.7

2.4

130

00～80

28

17

土钉

11.7

2.4

120

00～80

25

12

9

12.9

1.2

120

00～80

25

12

ｍ

在距离地面11.7ｍ第八排土钉位置和距离地面14.1ｍ第十排土钉位置相间布置予应力锚杆和土钉。

第八排土钉位置予应力和予应力之间，土钉和土钉之间，间距分别为2.4ｍ；予应力施加10T。

第十排土钉位置予应力和予应力之间，土钉和土钉之间，间距分别为3ｍ。

予应力施加10T。

第一类支护土钉、锚杆参数表

10

锚杆

14.1

3

130

00～80

28

12

土钉

14.1

3

120

00～80

25

10

11

15.3

1.2

120

00～80

25

8

12

16.5

1.2

120

00～80

25

8

13

17.7

1.5

120

00～80

25

6

第二类支护：

（图中所示DE、EF段）

第二类支护采用复合土钉支护，计算与第一类支护计算类似,只考虑土体本身荷载、地面施工荷载及5层楼房荷载，计算如下：

侧压力系数；

Ka=tg2（45°-φ/2）=tg2（45°-25°/2）=0.4

土钉长度中点所处深度位置上土体自重引起的侧压力；

P1=0.55KaｒH=0.55×0.4×20×17.72=78KN/㎡

地面荷载引起的侧压力；

Pq=Kaq=0.4×20KN/㎡=8KN/㎡

楼房均布荷载引起的侧压力；

Pq=Kaq=0.4×15KN/㎡×5=30KN/㎡

土钉长度中点所处深度位置上的侧压力；

P=P1+Pq=78+8=86KN/㎡（10.5ｍ以上）

P=P1+Pq=78+8+30=116KN/㎡（10.5ｍ以下）

土钉设计内力；

N=PSvSh=86×1.5×1.5=193KN（10.5ｍ以上）

N=PSvSh=116×1.2×1.2=167KN（11.7ｍ以下）

土钉稳定区锚固段长度；

L2=FN/πdoτ=1.5×193/（3.14×0.1×75）=12ｍ（10.5ｍ以上）

L2=FN/πdoτ=1.5×167/（3.14×0.12×120）=5.5ｍ（11.7ｍ以下）

根据计算及同类型工程经验确定第二类支护参数为：

在距基坑开挖线8ｃｍ处布置一排砂浆微型钢管灌注桩，其参数与第一类支护相同。

在距离地面10.5ｍ第七排土钉位置和距离地面12.9ｍ第九排土钉位置相间布置予应力锚杆和土钉。

予应力和予应力之间，土钉和土钉之间，间距分别为3ｍ；予应力施加10T。

第二类支护土钉、锚杆参数表

层数

深度

（ｍ）

水平间距（ｍ）　

直径

（ｍｍ）

角度（度）

主筋

（ｍｍ）

长度（ｍ）

坡度

（00）

1

1.5

1.5

100

00～80

20

6

90

2

3

1.5

100

00～80

20

6

3

4.5

1.5

100

00～80

25

18

4

6

1.5

100

00～80

25

18

5

7.5

1.5

100

00～80

25

18

6

9

1.5

100

00～80

25

18

7

锚杆

10.5

3

130

00～80

28

18

土钉

10.5

3

120

00～80

25

16

8

11.7

1.2

120

00～80

25

11

9

锚杆

12.9

3

130

00～80

28

12

土钉

12.9

3

120

00～80

25

9

10

14.1

1.2

120

00～80

25

8

11

15.3

1.2

120

00～80

25

8

12

16.5

1.2

120

00～80

25

6

13

17.7

1.5

120

00～80

25

4

第三类支护：

（基坑南坡GH段）

第三类支护采用复合土钉支护形式，计算与第二类支护计算相似，但不用考虑楼房荷载。

侧压力系数；

Ka=tg2（45°-φ/2）=tg2（45°-25°/2）=0.4

土钉长度中点所处深度位置上土体自重引起的侧压力；

P1=0.55KaｒH=0.55×0.4×20×17.72=78KN/㎡

地面荷载引起的侧压力；

Pq=Kaq=0.4×20KN/㎡=8KN/㎡

土钉长度中点所处深度位置上的侧压力；

P=P1+Pq=78+8=86KN/㎡

土钉设计内力；

N=PSvSh=86×1.5×1.5=193KN（10.5ｍ以上）

N=PSvSh=86×1.2×1.2=123.8KN（10.5ｍ以下）

土钉稳定区锚固段长度；

L2=FN/πdoτ=1.5×193/（3.14×0.1×75）=12ｍ（10.5ｍ以上）

L2=FN/πdoτ=1.5×123.8/（3.14×0.12×120）=4ｍ（10.5ｍ以下）

根据计算及同类型工程经验确定第三类支护参数为：

在距基坑开挖线8ｃｍ处布置一排砂浆微型钢管灌注桩，其参数与第一、二类支护微桩参数相同。

在距离地面10.5ｍ第七排土钉位置布置一排予应力锚杆和土钉。

予应力和予应力之间，土钉和土钉之间，间距分别为3ｍ；予应力施加10T。

第三类支护土钉、锚杆参数表

层数

深度

（ｍ）

水平间距（ｍ）　

直径

（ｍｍ）

角度（度）

主筋

（ｍｍ）

长度（ｍ）

坡度

（00）

1

1.5

1.5

100

00～80

20

8

90

2

3

1.5

100

00～80

20

11

3

4.5

1.5

100

00～80

20

11

4

6

1.5

100

00～80

25

17

5

7.5

1.5

100

00～80

25

18

6

9

1.5

100

00～80

25

18

7

锚杆

10.5

3

130

00～80

28

16

土钉

10.5

3

120

00～80

25

14

8

11.7

1.2

120

00～80

25

10

9

12.9

1.2

120

00～80

25

9

10

14.1

1.2

120

00～80

25

8

11

15.3

1.2

120

00～80

25

7

12

16.5

1.2

120

00～80

25

6

13

17.7

1.5

120

00～80

25

4

第四类支护：

（AB、CD、FG、AK段）

第四类土钉参数计算与第三类相同，只考虑土体本身和地面施工荷载。

在距基坑开挖线8ｃｍ处布置一排砂浆微型钢管灌注桩，桩间距2ｍ，其它参数与第一、二类支护微桩参数相同，

在距离地面10.5ｍ第七排土钉位置布置一排予应力锚杆和土钉。

予应力和予应力之间，土钉和土钉之间，间距分别为3ｍ；予应力施加10T。

第四类支护土钉、锚杆参数表

层数

深度

（ｍ）

水平间距（ｍ）　

直径

（ｍｍ）

角度（度）

主筋

（ｍｍ）

长度（ｍ）

坡度

（00）

1

1.5

1.5

100

00～80

20

12

90

2

3

1.5

100

00～80

20

17

3

4.5

1.5

100

00～80

20

18

4

6

1.5

100

00～80

25

18

5

7.5

1.5

100

00～80

25

18

6

9

1.5

100

00～80

25

18

7

锚杆

10.5

3

130

00～80

28

16

土钉

10.5

3

120

00～80

25

14

8

11.7

1.2

120

00～80

25

10

9

12.9

1.2

12