基坑-设计计算书1.doc

A1-A2，E3-C3-E4-C4栋
基坑支护工程设计方案说明及计算书

广 东 省 ***** 工 程 勘 察 院
2008年1月
某A1-A2，E3-C3-E4-C4栋
基坑支护工程设计方案说明及计算书

目 录

一、工程概况 1
二、场地周边环境 1
三、场地地质条件 1
四、支护方案设计 5
五、施工要求及注意事项 6
六、基坑监测 8
七、应急预案 9
八、计算分析 10
附件：计算书

某A1-A2，E3-C3-E4-C4栋
基坑支护工程设计方案说明及计算书

一、工程概况

本工程场地位于中山市***的北侧，主体建筑为框架剪力墙结构，设有一层地下室，本次设计共包括2个基坑，基坑开挖深度约4.50m。建设单位为中山***房地产开发有限公司。

二、场地周边环境

场地大部区域已基本填土整平，场地内大部分区域内未发现影响建筑物设计、施工的地下管线，仅在场地A1-A2基坑南面靠近****地段分布有市政管线，与基坑的距离较远（超过30m）。

三、场地地质条件

场地的地质情况详见《某住宅小区（一期）岩土工程勘察报告》（广东***工程勘察设计院，2006年11月）。
2.1 场区地形地貌特征
拟建场地位于珠海三角州冲积平原，微地貌单元为剥蚀残丘及间洼地。本期场地勘察区域中大部区域已基本填土整平，地面标高介于3.99～4.81m。于E3、E4、C3、C4、住宅楼建设场地尚未开挖整平，地面标高介于5.18～24.10m。
2.2 岩土层结构及工程地质特征
场地内岩土层主要包括：Ⅰ人工填土层（Qml）、Ⅱ海陆交互相沉积层、Ⅲ冲洪积层、Ⅳ残积层（Qel）、Ⅴ基岩风化层带，现自上而下分述如下：
Ⅰ.人工填土层（Qml）
素填土（图表上编号1）：褐红—褐黄色，稍湿，松散，为人工回填的花岗岩残积土，底部局部分布有薄层耕土。主要分布在B区，厚度0.70～2.50m,平均厚度为1.44m，该层直接出露地表。
Ⅱ.海陆交互相沉积层（Qmc）
粘土（图表上编号2-1）：暗黄色，可塑，土质粘韧，含少量粉细砂。本土层分布较广，大部分钻孔有揭露们，厚度0.50～3.30m，平均厚度为0.89m，顶板埋深介于0.00～2.10m（标高2.12～3.96m）
作标贯试验5次，实测击数N’＝3～5击，平均值N’＝4击。查表得承载力特征值fak＝125KPa。
淤泥（图表上编号2-2）：灰黄色－深灰色，流塑，土质粘滑，略具臭味，含少量粉细砂。本层分布连续，主要分布在B区，厚度0.80～14.50m，平均厚度为8.67m，顶板埋深介于0.00～8.20m（标高-3.02～3.37m）.
作标贯试验130次，实测击数N’＝1～3击，平均值N’＝1.4击。修正击数标准值N＝1.1击。
淤泥质粗砂（图表上编号2-3）：深灰色，饱和，松散，含较多淤泥。本土层分布较广，于 B区大部分钻孔有揭露，厚度0.60～5.00m，平均厚度为1.69m，顶板埋深介于0.00～5.00m（标高-0.26～3.43m）。
作标贯试验40次，实测击数N’＝2～8击，平均值N’＝4.3击。修正击数标准值N＝4.0击，查表得承载力特征值fak＝100KPa。
粉质粘土（图表上编号2-4）：浅灰色，软塑，土质粗糙，含较多粉砂。本土层分布不连续，平均厚度为1.98m，顶板埋深介于5.00～15.00m（标高-10.93～0.47m）。
作标贯试验21次，实测击数N’＝3～9击，平均值N’＝5.5击。修正击数标准值N＝4.2击，查表得承载力特征值fak＝130KPa。
Ⅲ.冲洪积层（Qal＋pl）
粉砂（图表上编号3-1）：浅灰色－灰白色，饱和，松散，级配不良，含少量粘粒。本土层分布较广，平均厚度为1.52m，顶板埋深介于7.00～15.40m（标高-11.41～-2.19m）。
作标贯试验10次，实测击数N’＝6～13击，平均值N’＝8.8击。修正击数标准值N＝6.7击，查表得承载力特征值fak＝126.8KPa。
粗砂（图表上编号3-2）：灰白色，饱和，中密为主，局部稍密，级配不良，含少量粘粒，局部含较多脉石英卵石，粒径2－5cm，局部过渡为中砂或砾砂。本土层分布较广，B区大部分钻孔有揭露，厚度0.60～5.30m，平均厚度为2.49m，顶板埋深介于3.20～18.5m（标高-14.36～1.08m）。
作标贯试验41次，实测击数N’＝12～29击，平均值N’＝21.0击。修正击数标准值N＝15.6击，查表得承载力特征值fak＝219.2KPa。
Ⅳ.残积层（Qel）
砂质粘性土（图表上编号4）：褐红色－褐黄色，硬塑，为花岗岩风化残积土，遇水易软化、崩解。本土层分布较广，大部分钻孔有揭露，仅20个钻孔缺失此层，厚度1.00～15.60m，平均厚度为6.79m，顶板埋深介于0.00～20.50m（标高-16.36～24.10m）。
作标贯试验100次，实测击数N’＝13～29击，平均值N’＝22.8击。修正击数标准值N＝16.8击，查表得承载力特征值fak＝414.0KPa。
Ⅴ基岩风化层带（r52（3））
该场地下状基岩为燕山期侵入的花岗岩体，详细介绍从略。
2.3水文地质条件
本场地中部有三个鱼塘，一条小沟渠沿场地中央及北侧通过，沟内常年流水，水量不大。
场地地基土中粘土、淤泥、粉砂、粉质粘土、残积砂质粘性土、全风化岩、微风化岩均为弱透水性，淤泥质粗砂、强、中风化岩为中等透水层，冲洪积粗砂为强透水层。场地地下水类型主要为空隙型潜水及基岩裂隙水，按其性质及赋存方式不同可分为两个含水层：
1） 第四系孔隙水含水层
主要赋存于第四系冲洪积相粗砂层，含水量较丰富，本类型地下水含水层的上部常有隔水层或相对隔水层（粘土，淤泥层）覆盖，因此，该含水层具有承压性，其补给源大气降水补给为主。
2） 基岩风化裂隙水含水层
主要赋存于强、中风化岩中的风化裂隙之中、含水层无明确界限，埋深和厚度很不稳定，其透水性主要取决于裂隙发育程度、岩石风化程度和含泥量。基岩风化裂隙水为承压水。在天然状态下，基岩风化裂隙水含水层主要以第四系含水层的渗入补给为主。
勘察期间在B区测得场地地下水埋藏较浅，介于0.00～1.70m之间，在ZK7、在ZK94、在ZK144、在ZK146孔位置终孔后有承压水涌出地表现象。
根据《岩土工程勘察规范》（GB50021－2001）有关标准：判定场地地表水、地下水对砼结构无腐蚀性，对钢筋砼结构中的钢筋无腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。

四、支护方案设计

（一）基坑支护设计原则
1、基坑侧壁安全等级为二级，其基坑侧壁重要性系数γ0=1.0；
2、基坑支护结构平面布置应满足地下室基础及外墙尺寸、规范允许变形、施工误差及施工作业面要求；
3、基坑侧壁整体稳定安全系数要求不小于1.30；
4、施工阶段基坑最大变形控制在30mm以内。

（二）、设计依据的主要规范、规程
1.广东省标准《建筑基坑支护技术规程》（DBJ/T15-20-97）；
2.中华人民共和国行业标准《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）；
3.中国工程建设标准化协会标准，《岩土锚杆（索）技术规程》（CECS 22:2005）；
4.中华人民共和国国家标准，《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB 50086-2001）；
5.中华人民共和国国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010-2002；
6.其它有关的国家及地方强制性规范和标准。

（三）支护设计方案
综合考虑基坑的开挖深度、场地地形地质情况和周边环境等情况,本基坑主要采用水泥搅拌桩+微型钢管灌注桩+喷锚支护型式。详细设计方案见相关设计图。

五、施工要求及注意事项

（一）总体施工要求
1、支护结构施工前，应再次仔细查明场地周边管线和建筑物情况，进行记录和拍照。
2、施工过程必须做好坡顶截水和坑内排水措施，基坑开挖至设计标高后及时浇筑垫层砼。
3、基坑坡顶2m范围内禁止堆载；坡顶2m以外地面荷载q≤15kPa。
4、材料的材质及强度要求
（1）混凝土强度等级：①坡面喷射砼：C20；②其它砼：C30；一般情况下，主筋砼保护层厚度20；
（2）钢筋：直径d＜12mm的采用HPB235钢筋（φ），直径d≥12mm的采用HRB335钢筋（φ），材质应符合现行国家标准规定；
（3）水泥:采用32.5R普硅酸盐水泥。

（二）搅拌桩和微型钢管灌注桩的施工方法及施工注意事项
1、搅拌桩为φ500@350，采用32.5R普通硅酸盐水泥，水灰比0.5～0.55，水泥掺入量15%。
2、搅拌桩要求达到设计深度或搅拌桩机搅不动为止。桩位偏差不得超过50mm，搅拌桩的垂直度偏差不得超过1%。必须保证桩与桩之间的搭接质量，相邻桩施工间歇时间不应超过24h，否则采用加桩或注浆处理。
3、对于局部搅拌桩无法施工或因地质等原因施工质量无法满足设计要求的位置，可以采用同直径同间距的旋喷桩进行代替或加固处理。
4、微型钢管灌注桩成孔直径为150，桩位偏差不得超过25mm，垂直度偏差不得超过1％；
5、钢管采用直径φ114，壁厚δ为3.0的焊接钢管，焊接位置的强度不得小于钢管自身强度；
6、微型钢管灌注桩的注浆体采用M20水泥砂浆或纯水泥浆，注浆前必须进行清孔；
7、为保证搅拌桩的整体性，在桩顶设置厚200的钢筋砼板，板内纵筋与钢管桩的钢管焊接；
8、必须在搅拌桩桩身单轴无侧向抗压强度不小于0.40MPa和微型钢管灌注桩注浆体单轴无侧向抗压强度不小于15MPa后方可进行土方开挖；
9、在A1-A2基坑的坑内设置6个φ800降水井，降水井深度要求穿透砂层，在搅拌桩施工完成，土方开挖前进行降水试验，降水期间，同时对基坑内外水位变化情况进行监测，以检验搅拌桩止水帷幕的止水效果，需在基坑止水效果满足要求后方可进行土方开挖，否则需进行处理。

（三）喷锚的施工方法及施工注意事项
施工方法：边坡开挖→初喷→施工注浆花管→注浆→网筋加强筋制作→复喷。
1、挖土的注意事项
（1）上层喷射混凝土面层达到设计强度的70%后，方可开挖下层土方及下层土钉施工。
（2）基坑开挖应自上而下进行，每层土钉为一个开挖层，每层开挖深度应在该层土钉下0.3m范围内,及时支护、严禁超挖。
（3）基坑开挖必须采用分段开挖,分段开挖长度不得超过15m。
2、喷射混凝土的注意事项
（1）喷射混凝土作业应分段分片依次进行，同一分段内喷射顺序应自下而上。
（2）喷射时，喷头应尽量与受喷面垂直，距离宜为0.6～1.2m。
（3）在土钉部位，应先喷土钉下方，再喷土钉上方。
（4）喷射时应控制好水灰比，保持混凝土表面平整、湿润光泽。
（5）喷射混凝土的其它要求可参照《锚杆喷射混凝土技术规范》(GBJ50086-2001)和《岩土锚杆（索）技术规程》（CECS 22:2005）。
3、钢筋网铺设的注意事项
（1）钢筋网应与土钉和其它锚固装置连接牢固，喷射混凝土时钢筋网不得晃动。
（2）钢筋网应在土钉及预应力土钉安放后铺设，钢筋与坡面的间隙不宜小于20mm。
4、注浆花管施工的注意事项
（1）注浆花管采用φ48δ3.0焊接钢管，采用击入式施工。钢管接长采用25cm的3φ16双面绑焊。
（2）钢管入土端(1/3～1/2)花管长度范围内设注浆孔，倒刺全长设置，若不返浆则水泥用量不小于20kg/m。
（3）钢管端部的螺丝接头为可选项，也可不设螺丝接头而采用焊接接头。

六、基坑监测

本基坑采用动态设计、信息化施工原则，基坑施工过程中，必须委托有资质的第三方单位进行严密监测，监测结果必须及时反馈。
1.监测项目：包括支护结构深层侧向位移（测斜）、基坑顶沉降和位移、基坑周边地面和管线沉降、地下水位等。
2.监测频率：各项目在基坑开挖前测初值；在开挖急剧卸载阶段，测量间隔不大于3天；一般情况下5～10天测量1次；主体结构施工期间10～20天测量1次。当变形超过有关标准或场地条件变化较大时，应加密观测；当大雨、暴雨或基坑边载条件改变时应及时监测；当有危险事故征兆时，应连续观测。
3.监测预警值：
1） 深层侧向位移：最大值取50mm，预警值35mm，每天发展不超过5mm；
2）基坑顶沉降和位移：最大值取50mm，预警值35mm，每天发展不超过5mm；
3）基坑周边地面沉降：最大值取40mm，预警值30mm，每天发展不超过4mm。
监测项目和测点布置见相关设计图纸。

七、应急预案

1.基坑开挖前,应预计事故发生的可能性,作好基坑抢险加固的准备工作。
(1)基坑的位移和沉降监测措施；
(2)加固用的钢材、水泥、编织袋等；
(3)加固用的施工机械设备，包括汽车、挖土机、水泵等。
2.坑内降水及开挖使坑外地面或道路下沉、建筑物倾斜时，应立即停止坑内降水和挖土，并立即用粘土或水泥土阻塞夯实再加混凝土封砌渗漏或用化学浆液、树脂等材料处理止水帷幕渗漏，必要时重新补做止水帷幕。
3.基坑开挖引起流砂、涌土或坑底隆起失稳时，应立即停止基坑内降水或挖土，进行堆料反压，周围环境允许时，也可配合坑外降水。
4.当基坑支护结构变形超过允许值或有失稳前兆时，应立即采取加固措施，加固的方法有撑、拉、压、灌、堵、减等，加固原则如下：
(1)当支护结构变形过大，明显倾斜时，可在坑底与坑壁之间加设斜撑。如基坑周边场地允许，可设置拉锚。
(2)当坑边土体严重变形，且变形速率持续增加时，应视为基坑整体滑移失稳的前兆，应立即采用砂包或其它材料回填基坑，待基坑稳定后再作妥善处理。
(3)坡顶卸载，坑内停止挖土作业，适当增加内撑或锚杆，增大内撑预应力或预应力锚杆的锚固力。
(4)当基坑周围建筑物严重开裂、倾斜时，应立即组织人员紧急疏散，并补强加固或拆除，同时上报上级主管部门。

八、计算分析

根据地质勘察报告，结合其它工程经验，计算参数取值见表8.1。
表8.1 主要岩土层计算参数
代
号
岩土层
天然容重
γ(kN/m3)
凝聚力
C（kPa）
摩擦角
φ（°）
岩土体与锚固体极限摩阻力标准值(kPa)
1
填土层
18.5
12
15
20
2-1
粘土，可塑
19.0
20
15
25
3-3
淤泥
16.0
10
9
12
3-4
中粗砂
18.0
0
30
40

根据计算结果，A1-A2基坑整体稳定安全系数为1.429，E3-C3-E4-C4基坑整体稳定安全系数为1.304，设计方案可以满足要求。附录：计算书
验算项目1: A1-A2基坑，ZK117
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[ 验算简图 ]

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[ 验算条件 ]
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[ 基本参数 ]

所依据的规程或方法：《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120-99
基坑深度： 4.500(m)
基坑内地下水深度： 4.500(m)
基坑外地下水深度： 0.000(m)
基坑侧壁重要性系数： 1.000
土钉荷载分项系数： 1.250
土钉抗拉抗力分项系数： 1.300
整体滑动分项系数： 1.300

[ 坡线参数 ]

坡线段数 3
序号 水平投影(m) 竖向投影(m) 倾角(°)
1 -0.000 4.499 90.0
2 1.200 0.000 0.0
3 0.001 0.001 45.0

[ 土层参数 ]
土层层数 5
序号 土类型 土层厚 容重 饱和容重 粘聚力 内摩擦角 钉土摩阻力 锚杆土摩阻力 水土
(m) (kN/m^3) (kN/m^3) (kPa) (度) (kPa) (kPa)
1 杂填土 1.700 18.5 18.5 12.0 15.0 20.0 20.0 合算
2 淤泥 1.800 16.0 16.0 10.0 9.0 12.0 12.0 合算
3 粗砂 0.900 18.0 18.0 0.0 30.0 40.0 40.0 分算
4 淤泥 10.600 16.0 16.0 10.0 8.0 12.0 12.0 合算
5 粘性土 3.000 19.0 19.0 20.0 15.0 30.0 30.0 合算

[ 超载参数 ]

超载数 1
序号 超载类型 超载值(kN/m) 作用深度(m) 作用宽度(m) 距坑边线距离(m) 形式 长度(m)
1 满布均布 15.000

[ 土钉参数 ]

土钉道数 4
序号 水平间距(m) 垂直间距(m) 入射角度(度) 钻孔直径(mm) 长度(m) 配筋
1 1.000 1.000 15.0 90 14.000 1D20
2 1.000 1.000 15.0 90 12.000 1D20
3 1.000 1.000 15.0 90 10.000 1D20
4 1.000 1.000 15.0 90 9.000 1D20

[ 花管参数 ]

[ 坑内土不加固 ]

[ 内部稳定验算条件 ]
考虑地下水作用的计算方法：总应力法
土钉拉力在滑面上产生的阻力的折减系数： 0.500

*******************************************************************
[ 验算结果 ]
*******************************************************************
[ 内部稳定验算结果 ]

工况号 安全系数 圆心坐标x(m) 圆心坐标y(m) 半径(m)
1 1.796 -1.664 7.948 5.031
2 1.917 -3.773 7.500 6.506
3 1.719 -5.581 9.287 9.826
4 1.429 -18.072 16.005 24.009
5 1.524 -19.280 16.104 25.121

验算项目1: E3-C3-E4-C4基坑，ZK64
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[ 验算简图 ]

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[ 验算条件 ]
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[ 基本参数 ]

所依据的规程或方法：《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120-99
基坑深度： 4.500(m)
基坑内地下水深度： 4.500(m)
基坑外地下水深度： 0.000(m)
基坑侧壁重要性系数： 1.000
土钉荷载分项系数： 1.250
土钉抗拉抗力分项系数： 1.300
整体滑动分项系数： 1.300

[ 坡线参数 ]

坡线段数 3
序号 水平投影(m) 竖向投影(m) 倾角(°)
1 -0.000 4.499 90.0
2 2.000 0.000 0.0
3 0.001 0.001 45.0

[ 土层参数 ]
土层层数 3
序号 土类型 土层厚 容重 饱和容重 粘聚力 内摩擦角 钉土摩阻力 锚杆土摩阻力 水土
(m) (kN/m^3) (kN/m^3) (kPa) (度) (kPa) (kPa)
1 粘性土 2.200 19.0 19.0 20.0 15.0 25.0 25.0 合算
2 淤泥 10.000 16.0 16.0 10.0 9.0 12.0 12.0 合算
3 粘性土 3.000 19.0 19.0 15.0 15.0 20.0 20.0 合算

[ 超载参数 ]

超载数 1
序号 超载类型 超载值(kN/m) 作用深度(m) 作用宽度(m) 距坑边线距离(m) 形式 长度(m)
1 满布均布 15.000

[ 土钉参数 ]

土钉道数 4
序号 水平间距(m) 垂直间距(m) 入射角度(度) 钻孔直径(mm) 长度(m) 配筋
1 1.000 1.000 15.0 90 14.000 1D20
2 1.000 1.000 15.0 90 12.000 1D20
3 1.000 1.000 15.0 90 10.000 1D20
4 1.000 1.000 15.0 90 9.000 1D20

[ 花管参数 ]

锚杆道数 0

[ 坑内土不加固 ]

[ 内部稳定验算条件 ]
考虑地下水作用的计算方法：总应力法
土钉拉力在滑面上产生的阻力的折减系数： 0.500

*******************************************************************
[ 验算结果 ]
*******************************************************************

[ 内部稳定验算结果 ]

工况号 安全系数 圆心坐标x(m) 圆心坐标y(m) 半径(m)
1 4.020 -3.080 7.207 4.897
2 3.181 -4.100 11.450 9.935
3 1.898 -3.401 7.693 7.153
4 1.363 -5.484 9.751 10.840
5 1.304 -6.038 9.395 11.168