东城国际菏建综合楼工程基坑支护设计.doc

帝都·东城国际商业办公楼工程
基坑支护设计方案

工程编号：HK14-077

批 准：
审 核：
设 计：

山东菏建建筑集团有限公司
一月五日

目 录

一、设计总说明及设计计算书
1、工程概况..............................................3
2、设计依据及设计目的 ....................................3
3、周边已有建筑及市政设施等环境条件.....................4
4、场地工程地质、水文地质条件及气候气象.......................4
5、设计方案..............................................7
6、施工注意事项及质量保证措施... ... ......................9
7、监测.................................................10
8、检测................................................11
9、应急措施............................................11
10、其他事项................. .........................12
11、文明施工及安全管理................. ...............12
12、设计计算书.........................................13
序号
图号
图 表 名 称
张数
备注
1
01
基坑及周边环境现状平面图
1

2
02
剖面施工图
1

3
03
监测点布置平面图
1

4
04
计算图
1

二、设计图件清单

设计总说明
1．工程概况
帝都东城国际商业办公楼工程位于菏泽市武汉路东侧、长江路北侧（详见基坑及周边环境现状平面图，图号：01）。基坑地下1层，商务办公楼地上26层，主体为框架剪力墙结构；商业楼地上4层，主体为框架结构。基础形式为钢筋混凝土筏板基础。为保证施工安全，拟对基坑四周边坡进行支护，防止边坡出现塌方，边坡支护周长约为520m。
该项目根据《帝都·东城国际商务办公楼岩土工程勘察报告》(编号：HK14-077)，基坑开挖深度约为自然地面下6.050m。
2．设计依据及设计目的
2.1 设计依据
⑴. 《帝都·东城国际商务办公楼岩土工程勘察报告》(编号：HK14-077)；
⑵.《帝都·东城国际商务办公楼工程结构平面图》；
⑶.《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2023）；
⑷.《建筑边坡与基坑工程设计文献编制标准》（DBJ/T14-2023）；
⑸.《建筑基坑工程监测技术规范》（GB 50497－2023）；
⑹.《混凝土结构设计规范》（GB_50010-2023）；
⑺.《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2023）；
⑻.《建筑地基解决技术规范》（JGJ 79-2023）；
⑼.《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2023）；
⑽.《建筑施工土石方工程安全技术规范》（JTJ180-2023）；
⑾. 《理正软件》7.0版。
2.2 设计目的
在基坑使用期间（1年）内，满足设计条件的前提下，侧壁不产生影响使用的破坏，不影响周边既有建筑物的正常使用，保障地下结构的正常施工。
3．周边已有建筑及市政设施等环境条件
根据图纸及现场踏勘、访问，支护区段周边环境具体情况如下：
（1）.拟建工程东侧：距离10#楼约15m。
（2）.拟建工程南侧：距离东西走向长江路北道路红线约35m。
（3）.拟建工程西侧：距离武汉路东道路红线约17m。
相对距离详见《基坑及周边环境现状平面图》，图号01。
4．场地工程地质、水文地质条件及气候气象
该章节中所涉及的地层及水位标高与《帝都·东城国际商务办公楼岩土工程勘察报告》(编号：HK14-077)一致。
4.1 岩土工程地质条件
该场地属黄河冲积平原地貌，其地貌单元属鲁西黄泛平原区，拟建场地为大部分为料场，北部为耕地，地势南高北低，地形起伏较大，勘探孔孔口标高最大值50.17m，最小值48.07m，相对高差2.10m。根据《帝都·东城国际商务办公楼岩土工程勘察报告》(编号：HK14-077)，基坑影响深度范围内的重要土层情况如下：
①层杂填土(Q4al)：黄褐色，稍湿，松散～稍密，以粉土为主，含大量砖屑、石子、粉煤灰及含植物根系等，可见虫孔，回填时间约8年；场地北部为厚约0.30～0.50m耕植土。该层土质均匀性差。
场区普遍分布，厚度：0.30～2.30m；层底标高：47.39～49.42m；层底埋深：0.30～2.30m。
②层粉土(Q4al)：浅褐黄色～褐黄色，下部褐灰色，中密，局部密实，中上部稍湿，下部湿～很湿，中上部砂粒含量较高，局部粘粒含量高。该层具中压缩性，土质均匀性较差。
场区普遍分布，厚度：4.00～6.60m；层底标高：42.34～44.09m；层底埋深：4.50～7.80m。
③层粉质粘土(Q4al)：浅褐灰色～褐灰色，软塑～可塑，局部为粘土。该层具中～高压缩性，土质均匀性稍差。
场区普遍分布，厚度：1.20～2.50m；层底标高：40.68～41.79m；层底埋深：6.80～9.20m。
④层粉土(Q4al)：褐灰色～黄灰色，中密，局部密实，湿～很湿，局部粘粒含量高。该层具中压缩性，土质均匀性较差。
场区普遍分布，厚度：0.30～1.20m；层底标高：39.91～40.84m；层底埋深：7.70～10.20m。
⑤层粉质粘土(Q4al)：褐灰色～棕褐色，可塑，局部硬塑，上部普遍夹粘土，底部夹粉土薄层，厚度约0.2～0.3m之间。该层具中压缩性，土质均匀性稍差。
场区普遍分布，厚度：1.90～3.90m；层底标高：36.91～38.15m；层底埋深：10.30～13.00m。
⑥层粉土(Q4al)：灰黄色～褐灰色，中密～密实，湿～很湿，韧性与干强度低，局部砂粒含量高。该层具中压缩性，土质均匀性较差。
场区普遍分布，厚度：0.50～1.70m；层底标高：35.73～36.99m；层底埋深：11.60～14.10m。
⑦层粉质粘土(Q4al)：棕褐色，局部灰黄色，可塑～硬塑，韧性与干强度中档，含少量姜石，粒径一般小于2cm，局部夹粉土薄层，厚度介于0.2～0.4m之间。该层具中压缩性，土质均匀性较差。
场区普遍分布，厚度：3.10～4.50m；层底标高：31.89～33.34m；层底埋深：15.00～18.00m。
根据拟建建筑物基础埋深情况，基坑开挖深度影响范围内重要为第①层杂填土、②层粉土、③层粉质粘土。依据原状土试样直剪快剪实验结果，按照《岩土工程勘察规范》GB50021-2023(2023年版)的有关规定，并根据本地经验，基坑开挖与降水影响到的重要土层抗剪强度指标标准值 （Ck、φk）、土的容重γ及渗透系数建议如下表：
层号
岩土名称
γ
(kN/m3)
Ck
(kPa)
φk
（度）
渗透系数K
(m/d)
①
杂 填 土
17.0

②
粉 土
18.8
10.0
22.0
0.5
③
粉质粘土
18.5
19.0
9.0
0.03
4.2 水文地质条件
拟建场地浅层地下水属于第四系孔隙潜水，其重要补给来源为大气降水入渗，以地面蒸发为重要排泄方式，侧向径流滞缓。
场地地形起伏较大，勘探期间从钻孔内测得终孔稳定地下水位埋深3.64～5.78m，相应水位标高44.07～44.74m，据区域水文地质资料，场地地下水年水位变化幅度一般为2.00m左右，近年最高水位埋深约1.50m，相应标高48.50m。
本场地环境类别为Ⅱ类，该场地地下水长期浸水条件下对混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性，干湿交替条件下对混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋具弱腐蚀性；水位以上土质对混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。
4.3 气候、气象
菏泽市地处太行山与泰沂山所形成的南北走向狭道之间，属半湿润暖温带季风性气候，光热充足，四季分明。春季干燥少雨，夏季炎热多雨，秋季天高气爽，冬季寒冷干燥。根据菏泽气象台提供的有关气象资料，按气温、日照、降水量、蒸发量、风向风速要素简述如下：
⑴ .气温及日照
菏泽市年最高气温42.9℃，年最低气温-16.8℃，平均气温13.6℃。最大日照时数为2580小时，无霜期212天。最大冻土深度0.35m。
⑵ .降水量及蒸发量
菏泽市城区区内年最大降雨量1040mm，最小降雨量422mm，年平均降雨量643.9mm；年最大蒸发量1203.5mm；降水量年内具有分派极为不均的特点。其中春季（3-5月）气候干燥，降水稀少，易形成春旱；夏季（6-8月）天气炎热，降水量集中且量大，易形成涝灾；秋季（9-11月）气温下降，降水偏少；冬季（12-2月）天气寒冷，雨雪稀少。
⑶ .风向与风速
菏泽市区以南风为主导风向，次多风向为北风，频率多在10%以上。偏北风一般为冬季风，偏南风一般为夏季风，春秋两季则为两主导风向的转换季节。年平均风速为3.7m/s；风速极大值达27-29m/s，最大风压25kg/m2，大风风向以北风、西北风为主
5．设计方案
5.1 基坑工程的特点及参数的选用
⑴.根据该场地岩土工程地质条件及周边环境特点，拟定各区段基坑侧壁安全等级为二级。
⑵.基坑支护为临时性工程，设计使用时间为1年。
⑶.各区段侧壁安全系数取为1.00。
⑷.地面超载根据基坑周边环境情况按20Kpa考虑，基坑坡顶周边3.00m范围内严禁堆载，3.00m范围以外堆载不应大于5Kpa。
5.2 方案拟定
综合对基坑场地周边环境、土层条件以及基坑开挖深度的考虑，为尽也许避免基坑开挖对周边环境的影响，本着“安全可靠，经济合理，技术可行，方便施工”的原则拟定支护方案，降水方法采用轻型井点法及管井相结合，基坑的四周采用自然放坡。
5.3 支护结构设计
支护理论设计计算采用理正软件，其中重要参数值参考岩土工程勘察报告并结合经验取定（详见设计计算书）。
支护体系：
采用二级放坡，一级放坡深度为3.00m，坡度系数1：0.7，坡台宽度为1.50m；二级放坡深度为3.05m，坡度系数1：0.8，坡面挂网喷射混凝土支护方案。
坡面上挂网喷混凝土，钢筋网材料采用HPB300钢筋，钢筋直径6mm，双向设立，钢筋间距200mm，加强筋可选用HPB300钢筋、直径14mm，钢筋网间的搭接长度应大于300mm，钢筋保护层厚度不小于20mm，采用C20混凝土，喷射混凝土厚度50mm，挂网锚钉长度1.50m，采用HRB335钢筋，直径16mm，锚钉布置间距不大于2.00m。必须对喷射混凝土进行洒水养护，洒水次数根据天气拟定，养护时间不少于7天；
5.4 地下水及地表水控制
地下水重要接受大气降水入渗与侧向迳流补给，排泄方式重要为大气蒸发与人工开采。据现场调查，该场地近年来最高水位1.5m。基坑开挖深度内重要含水层为二层粉土，基坑运营期间，需考虑专门的降水措施并考虑降雨或雪时应急排水措施。
（1）.基坑内地下水降排
工程进行过程中可根据水位情况进行降水，对于各边线支护区，可沿基坑内侧设立轻型井点，减少地下水，井点管布置间距取1.50m。
（2）.水位监测
基坑周边在适当位置应设立水位观测井，并在基坑周边现有建筑物附近加强布设。水位观测井规格：孔径300mm，井管直径100mm，井管与孔壁之间填砾石。井管采用PVC塑料管，管井深度现地面下10.00m，地面2.00m以下采用花管，管井间隔20.00m。靠近既有建筑物附近水位观测井兼作应急回灌井。
（3）.地表水控制
为防止降雨时，基坑内大量存水，在基坑底内侧布置一排集水盲沟，盲沟尺寸宜为300mm×300mm，沟内可铺设粗砂或砾石，角点及中间适当位置设立1000 mm×1000 mm×1000 mm集水井，以防降水时及时将雨水排出坑外，保证基坑安全。
基坑顶边线四周设立挡水墙，避免地面雨水回灌入基坑内。挡水墙采用宽250mm，高300mm的砖砌墙体，M10砂浆勾缝、抹面。
⑸.基坑涌水量计算
基坑降水总涌水量：
Q—基坑降水总涌水量（）；
k—渗透系数（m/d）；
H—潜水含水层厚度（m）；
—基坑地下水位的设计降深（m）；
R—降水影响半径（m）；
—基坑等效半径（m）；可按计算；
A—基坑面积（m）。
单井涌水量：，基坑内井点数量满足涌水量规定。
5.5 材料
⑴.混凝土强度等级：喷射混凝土均采用C20。
⑵.钢筋网材料采用HPB300钢筋；挂网锚钉采用HRB335钢筋。
6．施工注意事项及质量保证措施
钢筋绑扎
（1）.施工顺序：
钢筋锚入
基壁修整
基坑开挖
定位放线

进入下层土方开挖、喷射砼施工
混凝土喷射

（2）.一方面，施工现场事先应予平整，必须清除地上和地下的障碍物，当遇有明浜及洼地时，应抽水和清淤，回填粘性土料并予以压实，不得回填杂填土或生活垃圾。
（3）.土方开挖应按照分段分层、均衡对称、先中间后四周的原则进行，严禁超挖，在参考监测结果未出现异常现象及上层喷砼面强度大于75%后进行下一层开挖。分层高度为3m及3.05m，分段长度约30m。基坑开挖过程中，挖土机械不得碰撞支护结构，不得损坏已经施工的工程桩，严禁扰动基底土。
（4）.在支护施工过程中如遇地质条件等因素与勘察资料不一致时，应立即告知设计人员，以及时调整设计，保证支护安全。
（5）.坡顶3.00m范围内严禁堆载，3.00m范围外堆载不应大于5Kpa。
（6）.槽内排水沟内填砾石及粗砂滤水层，砾石及粗砂应保证不夹泥，并冲洗干净，防止渣土落入阻断水流。
（7）.基坑周边设立挡水墙及安全栅栏。
（8）.土方开挖施工前应预降水，预降水应控制降水速率，并采用逐级控制措施，以保证土方开挖正常施工。并加强基坑外围水位观测工作，若基坑外围水位出现异常，应立即停止降水，并告知设计、监理、建设单位等，待调查清楚异常因素并针对性进行解决后方可继续降水。
（9）.基坑开挖和支护结构使用期内，应按下列规定对基坑进行维护：
a.基坑周边地面宜做硬化或防渗解决；
b.基坑周边的施工用水应有排放措施，不得渗入土体内；
c.保证喷射面层质量，防止外部水浸入坑内，保护土体结构不受破坏；
d.当坑体渗水、积水或有渗流时，应及时进行疏导、排泄，截断水源；
e.开挖至坑底后，应及时进行混凝土垫层和主体地下结构施工；
f.主体地下结构施工完毕后，结构外墙与基坑侧壁之间应及时回填，力求缩短边壁暴露时间。
（10）.支护结构或基坑周边环境出现监测报警情况或其他险情时，应立即停止开挖，并应根据危险产生的因素和也许进一步发展的破坏形式，采用控制或加固措施。危险消除后，方可继续开挖。
（11）.采用信息化施工，可根据现场情况适当调整支护方案设计，以保证基坑稳定安全性及节约工程造价。
7．监测
由于基坑周边既有建筑物需要保护，加上自然环境因素的不可预测性，必须借助监测手段进行必要的补充，以便及时获取相关信息，保证基坑稳定安全。基坑工程监测报警值由监测项目的累积变化值和变化速率共同控制，具体见下表：
监测项目
监测报警值
备注
累计值（mm）
变化速率（mm/d）
边坡顶部水平位移
30
5
边坡顶部竖向位移
30
3
地下水位变化
500
300
周边地表竖向位移
30
2
周边建筑竖向位移
5
0.5
周边建筑裂缝
出现微裂缝，立即报警
周边地表裂缝
5
连续发展
基坑开挖过程及基坑使用期间，天天监测一次，直至基础施工完毕土方回填结束；特殊天气条件下及变形速率出现异常时，应加大监测频率。建议建设单位委托有相应资质的单位进行专门变形监测设计。
当出现下列情况之一时，必须立即进行危险报警，并应对基坑支护结构和周边环境中的保护对象采用应急措施。
⑴.监测数据达成监测报警值的累计值；
⑵.基坑支护结构或周边土体的位移值忽然明显增大或基坑出现流沙、管涌、隆起、陷落或较严重的渗漏情况；
⑶.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；
⑷. 根据工程经验判断，出现其他必须进行危险报警的情况。
其他未尽事宜应严格执行《建筑基坑工程监测技术规范》(GB 50497-2023)相关规定。
8．检测
⑴.坡面喷射混凝土厚度应采用钻孔检测，钻孔数宜每100m2坡面一组，每组不应少于3点。
9．应急措施
⑴.基坑开挖及支护过程中也许出现的危险情况有：塌方、基坑变形过大（超过允许值）、基坑变形引起周边建筑、管线出现破坏等，施工前应备足一定数量的沙袋，以备回填堵漏。
⑵.出现变形过快或塌方等危险情况时，应及时采用坡脚反压、坡顶卸载等措施，并对基坑进行加固。
⑶.基坑周边地下水变化也许对周边建筑等导致较大影响时，应停止基坑开挖，并停止降水，加密变形监测频率。在分析实际情况，采用基坑加固等措施后，方可继续降水与基坑开挖。
⑷.应准备好备用排水设备，以防基坑运营期间出现较大降雨，基坑内积水，导致淹坑，并对支护结构导致严重后果。
⑸如遇重物垂落导致坡面破损，应及时重新喷射砼或抹水泥砂浆，防止雨水灌入，导致不必要的损失。
以上未说明处按相关规范执行。
10．其他事项
采用信息化施工，可根据现场施工情况适当调整支护方案设计，以保证基坑稳定安全性及节约工程造价。
11、文明施工及安全管理
1. 现场操作人员必须严格执行安全技术操作规程和有关安全生产规范规定。
2. 配备专职安全员，建立安全生产责任制。
3. 对职工进行安全教育，对的使用劳动防护用品。
4. 机械、电气设备由专人操作，维修和定期检查保养。
5. 做好施工现场的文明工作，保持场容整洁。
6. 做好宿舍清洁工作，遵守工地上文明施工的有关规定。
7. 遵纪守法，不违法乱纪，寻衅闹事，吵架斗欧。
8. 进入施工现场前对施工人员进行文明施工与安全教育，进入现场后严格遵守施工现场持各种安全、文明施工规章制度，听从施工员的指挥，统一协调，在保证施工质量与进度的同时一定做安全生产，杜绝意外事故的发生。
9. 安排专人观测基坑土壁情况，及时报告并形成资料。

12．设计计算书
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[ 支护方案 ]
----------------------------------------------------------------------
天然放坡支护

----------------------------------------------------------------------
[ 基本信息 ]
----------------------------------------------------------------------
规范与规程
《建筑基坑支护技术规程》 JGJ 120-2023
支护结构安全等级
二级
支护结构重要性系数γ0
1.00
基坑深度H(m)
6.050
放坡级数
2
超载个数
1

----------------------------------------------------------------------
[ 放坡信息 ]
----------------------------------------------------------------------
坡号
台宽(m)
坡高(m)
坡度系数
1
1.500
3.000
0.800
2
0.000
3.050
0.800

----------------------------------------------------------------------
[ 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

20.000
---
---
---
---
---

----------------------------------------------------------------------
[ 土层信息 ]
----------------------------------------------------------------------
土层数
6
坑内加固土
否
内侧降水最终深度(m)
7.050
外侧水位深度(m)
3.000

----------------------------------------------------------------------
[ 土层参数 ]
----------------------------------------------------------------------
层号
土类名称
层厚
重度
浮重度
粘聚力
内摩擦角
与锚固体摩
粘聚力
内摩擦角

(m)
(kN/m3)
(kN/m3)
(kPa)
(度)
擦阻力(kPa)
水下(kPa)
水下(度)
1
杂填土
1.00
17.5
---
5.00
15.00
30.0
---
---
2
粉土
6.00
18.8
8.8
11.00
25.00
60.0
12.00
26.00
3
粘性土
2.00
18.5
8.5
22.00
9.00
45.0
22.00
10.00
4
粉土
1.00
18.9
8.9
---
---
60.0
11.00
25.00
5
粘性土
2.50
18.7
8.7
---
---
50.0
24.00
13.00
6
粉土
1.50
19.0
9.0
---
---
70.0
14.00
26.00

----------------------------------------------------------------------
[ 设计结果 ]
----------------------------------------------------------------------

----------------------------------------------------------------------
[ 整体稳定验算 ]
----------------------------------------------------------------------

天然放坡计算条件:
计算方法：瑞典条分法
应力状态：有效应力法
基坑底面以下的截止计算深度: 2.00m
基坑底面以下滑裂面搜索步长: 1.00m
条分法中的土条宽度: 1.00m

天然放坡计算结果:
道号
整体稳定
半径
圆心坐标
圆心坐标

安全系数
R(m)
Xc(m)
Yc(m)
1
1.059
3.202
5.198
8.233
2
1.278
5.590
2.940
8.550
3
1.162
15.476
-2.409
18.337
4
1.024
7.820
0.381
7.811
5
1.164
7.594
1.417
6.461
6
1.265
8.453
2.547
6.060