乐陵盛鑫首府工程基坑支护方案.doc

乐陵盛鑫首府工程基坑支护方案

德州天元集团有限责任公司 基坑支护方案

乐陵盛鑫首府工程

基
坑
支
护
方
案

施工单位：德州天元集团有限责任公司
编制日期：二0一四年九月

目 录

一、工程概况………………………………………………………………1

二、编制依据………………………………………………………………1

三、土方开挖施工准备……………………………………………………1

四、土方开挖机械计算及施工……………………………………………2

五、基坑支护地质条件……………………………………………………3

六、基坑边坡支护…………………………………………………………4

七、施工方法………………………………………………………………12

八、排水措施………………………………………………………………12

九、注意事项………………………………………………………………12

十、安全生产及文明施工…………………………………………………12

十一、成品保护……………………………………………………………13

一、 工程概况
1、基本特征
本工程为乐陵市盛鑫首府1#、2#、3#、5#工程，位于山东省乐陵市建设路以北，渤海南大街以西，振兴东路以南，该工程为高层住宅楼，1#楼长为44m，宽为20m，结构形式框剪结构地上十七加一层，总建筑面积11904.32㎡，建筑高度为59m。2#楼长为33.4m,宽为19.9m，结构形式框剪结构地上十八层，总建筑面积8429.76㎡，建筑高度为59.2m。3#楼长为36.8m，宽为19.7m，结构形式框剪结构地上十八层，总建筑面积9398.83㎡，建筑高度为56.9m。5#楼长为33.4m,宽为19.9m，结构形式框剪结构地上十八层，总建筑面积8429.76㎡，建筑高度为59.2m。
2、结构特征
本工程结构形式采用钢筋混凝土框架、剪力墙结构，填充墙及隔墙材料采用加气混凝土砌块。地下室采用钢筋砼剪力墙结构，防水除采用结构自防水外，在地下室外墙外侧做SBS防水卷材。本项目抗震设防烈度为6度。
二、编制依据
《建筑施工计算手册》、《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）、《建筑施工手册》、《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）
三、土方开挖施工准备
1、施工机具及设备
为了加快土方开挖进度，尽量避免或减少气候对土方工程的影响，根据本工程特点及规模，弃土运距80米，拟选用2台反铲挖掘机挖土，自卸式汽车配合运土，推土机、铲运机等，基底清出的少量土方由人工进行清槽。
2、施工现场准备
本工程定位放线已完成，土方开挖分为两次开挖，第一次挖至自然地坪下2.5米，第二次挖至基槽低。现场临时运输的道路已具备。
3、技术准备
⑴设置好平面控制桩和水准点作为测量及验收的依据，不受土方开挖的影响，确保施工道路畅通无阻。
⑵审查设计图纸，核对平面尺寸和坑底标高，向施工人员进行技术、质量、安全施工交底工作，备用材料和管理人员全部到位。
⑶检测建筑轴线和标高已确定，并作第一次记录。
⑷对场边道路机械场内的临时设施做好定位标记并做好记录。
⑸在基坑开挖前，基坑开挖范围内的所有轴线桩和水准点都要引出施工活动区域以外，用大方木桩深打后钉上铁钉并加以保护。
⑹基坑上口宽度62.2米，长度为79.1米，深度自自然地坪开挖6米，开挖施工难度大，所以全部基础均采用大开挖。开挖土方时按规定进行放坡，并进行基坑支护。挖出的土方均用自卸汽车运至甲方指定地点，用于基础回填。
4、夜间施工照明的准备
⑴基坑开挖期间，夜间照明用电；
⑵所有用电均可以从现场配备的配电箱内接引，通过控制箱架空至土方开区域。
⑶施工范围内的夜间照明采用活动灯架，每个灯架安装1000W碘钨灯，基坑内配备四个灯架。
⑷现场放坡位置均视情况放置一定数量的照明灯及警戒灯。
四、土方开挖机械计算及施工
本工程土方开挖量经计算约29000M3。
1、计算机械数量计算：
Q1=3600qk1/t
Q1=3600×1×0.9÷30=108 m3/h
Q1 - 单斗挖掘机小时生产率（m3/h）；
t - 挖掘机每一工作循环延续时间,取30s；
q - 铲斗容量（m3）；
K1 - 土斗利用系数,对砂土为0.8-0.9；对粘土为0.85-0.95。
Q2=8Q1K2
Q2=8×108×0.7=604.8 m3/台班
Q2 - 单斗挖掘机台班生产率（m3/台班）；
K2 - 工作时间利用系数，在向汽车装土时为0.68-0.72；
N=Q/Q2 ×1/TCK3
N=29000×1÷（604.8×12×3×0.8）≈2台
N - 挖掘机数量；
Q - 土方工程量；
T - 工期（d）;
C - 每天作业班数（台班）；
K3 – 时间利用系数，一般为0.8-0.85。
经计算需要2台挖掘机。
2、开挖顺序：
挖土顺序为：自西向东、自南向北分层分段依次进行。基坑开挖按53度角放坡。开挖一层，人工修理边坡浮土后，然后再进然后开挖下一层。
3、因工期紧张，交通流量大，土方运输车辆较多，为防止交通堵塞，合理安排车辆行走路线十分重要。
4、在开挖过程中，配备两名专职测量员，机械大开挖接近基底时，应由测量员控制底标高，测设距离基底300mm的标高，每隔3m在边坡上钉水平标高木桩，人工清槽时用300mm标准尺杆随时以木桩为准校核底标高，最后由两端轴线（中心线）引桩拉通线检查距边尺寸，确定坑宽标准，根据此来修整，最后清除基坑底土方。
5、实行安全与信息施工，土方开挖时要有专人进行测量标高，并派专人用对讲机指挥，确保土体的设计标高，避免挖深或挖不到规定深度。在开挖坑底土时，须严格控制设计标高。
6、在挖至最后一步时，预留300mm厚由人工配合清土。
五、基坑支护地质条件
1、水文条件：场区地下水为第四系孔隙潜水——微承压水，勘察期间地下水位埋4米左右。
2、地层条件：根据岩土工程勘察报告该场地地层由粉土、粉质粘土等组成，支护深度范围场地地层如下：
第一工程地质层（Q4al）：粉土，棕黄色，稍密——中密，湿，无光泽，干强度低，韧性低，摇振反应中等，夹粘土薄层。厚度：平均1.5米；压缩系数al-2=0.20MPa-1，为中压缩性土。
第二工程地质层（Q4al）：粉质粘土，棕黄色，可塑，有光泽，干强度高，韧性低，厚度：平均3米；压缩系数al-2=0.27MPa-1，为中压缩性土。
第三工程地质层（Q4al）：粉质粘土，棕黄色，可塑，有光泽，干强度高，韧性低，厚度：平均6米；压缩系数al-2=0.15MPa-1，为中压缩性土。
4、场区条件：地形地貌场地地形平坦，楼基坑底面标高为-7.32m；自原始地面开挖深度为6米。
5、材料准备：所有材料施工前提出实验报告，验收合格后方可使用。
6、基坑坡顶每隔15—20米设置一个位移监测点，当基坑边坡出现异常变化时，应及时通知设计人员及有关部门，以便分析原因。
7、严格按施工方案图纸施工，并遵循“动态设计与信息化施工相结合的原则”进行支护结构的施工。
六、基坑边坡支护
基坑西侧外边线含工作面距离有2.7米，基坑北侧、南侧、东侧开挖外边线含工作面为5米，开挖为二级放坡。根据开挖条件基坑西侧放坡开挖，施工土钉墙；北、东、南侧坡面挂网喷浆。
（一）西侧基坑支护
1、基坑西侧放坡开挖，施工土钉墙。土钉墙主体采用直径22钢筋，土钉墙钢筋间距1.5米，竖向间距1.5米，成孔直径100mm，注M20水泥砂浆，沿土钉杆体均匀布设支架，面层喷C20混凝土，厚度为80mm。
2、土钉做法：施工前先行人工修整坡面；沿基坑坡面采用机械或人工成孔，（第一道土钉可采用人工成孔，以减少对既有基础或管线的扰动），成孔直径100mm，倾角控制在15度；成孔后置入土钉钢筋，土钉钢筋为7米长直径22钢筋，沿土钉杆体均匀布设支架，支架为直径6@250*250钢筋网,孔内注浆材料为M20水泥砂浆，灰沙比为1:0.3，水灰比为0.5；注浆时孔口部位设置止浆塞及排气管；土钉端部采用钢筋网与土钉钢筋焊接，并与通长配置的加强钢筋直径16钢筋焊接牢固。
3、西侧基坑土钉墙安全性计算
(1)参数信息
基本参数：
侧壁安全级别：二级
基坑开挖深度h(m)：6.00
土钉墙计算宽度b'(m)：13.00
土钉水平距离(m)：1.50
土体的滑动摩擦系数按照tanφ计算，φ为坡角水平面所在土层内的内摩擦角；
考虑地下水位影响；
基坑外侧水位到坑顶的距离(m)：11.00;
基坑内侧水位到坑顶的距离(m)：15.00;
放坡参数：
────────────────────────────────────
序号 放坡高度(m) 放坡宽度(m) 平台宽度(m)
1 6 2 0
────────────────────────────────────
荷载参数：
────────────────────────────────────
序号 布置方式 荷载值kPa 距基坑边线m 作用宽度m
1 局布 67.5 1.5 4.5
────────────────────────────────────
土层参数：
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序号 土类型 土厚度(m) γ(kN/m3) C(kPa) φ(℃) 极限摩擦阻力(kPa)
1 填土 7.00 19.3 18.9 23 70
────────────────────────────────────
表中：γ为土重度(kN/m3),C为内聚力(kPa),φ为内摩擦角(℃)
土钉数据：
────────────────────────────────────
序号 孔径(mm) 长度(m) 入射角(度) 竖向间距(m) 水平间距(m)
1 100 7 20.00 1.50 1.50
2 100 6.5 20.00 1.50 1.50
3 100 6.00 20.00 1.50 1.50
────────────────────────────────────
⑵土钉(含锚杆)抗拉承载力的计算:
单根土钉受拉承载力计算，根据《规范》JGJ 120-99，

①其中土钉受拉承载力标准值Tjk按以下公式计算：

其中 ζ --荷载折减系数
eajk--土钉的水平荷载
sxj、szj--土钉之间的水平与垂直距离
aj--土钉与水平面的夹角
ζ按下式计算：

其中 β--土钉墙坡面与水平面的夹角。
φ--土的内摩擦角
eajk按根据土力学按照下式计算：

②土钉抗拉承载力设计值Tuj按照下式计算

其中 dnj--土钉的直径。
γs--土钉的抗拉力分项系数，取1.3
qsik--土与土钉的摩擦阻力。根据JGJ120-99 表6.1.4和表4.4.3选取。
li--土钉在土体破裂面外的长度。
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层号 有效长度(m) 抗拉承载力(kN) 受拉荷载标准值(kN) 初算长度(m) 安全性
1 4.60 77.81 13.87 2.400 满足
2 4.80 81.20 40.44 1.700 满足
3 5.45 92.19 67.01 0.550 满足
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土钉钢筋的直径d，按土钉受拉屈服条件计算

其中 d--土钉钢筋的直径
fyk--钢筋抗拉标准值，按《混凝土结构设计规范》GB50010- 2002选取。
第1号土钉钢筋的直径d至少应取：8.26mm；
第2号土钉钢筋的直径d至少应取：14.11mm；
第3号土钉钢筋的直径d至少应取：18.17mm；
⑶土钉墙整体稳定性的计算:
根据《规程》JGJ 120-99要求，土钉墙应根据施工期间不同开挖深度及基坑底面以下可能滑动面采用圆弧滑动简单条分法如下图，按照下式进行整体稳定性验算：

公式中：
n --滑动体条分数
m --滑动体内土钉数
γk--滑动体分项系数，取1.3
γ0--基坑侧壁重要系数；
wi--第i条土重；
bi--第i分条宽度；
cik--第i条滑土裂面处土体粘结力；
φik--第i条滑土裂面处土体的内摩擦角；
θi--第i条土滑裂面处中点切线与平面夹角；
αj--土钉与水平面之间的夹角；
Li--第i条土滑裂面的弧长；
S --计算滑动体单元厚度，即第i条土条平均高度hi；
Tnj--第j根土钉在圆弧滑裂面外锚固与土体的极限抗拉力，按下式计算。

lnj--第j根土钉在圆弧滑裂面外穿越第i层稳定土体内的长度
把各参数代入上面的公式，进行计算，可得到如下结果：
────────────────────────────────────
计算步数 安全系数 滑裂角α(度) 半径R(m) 圆弧角2θ(度) 标高(m)
第1步 4.711 35.391 2.801 67.404 -1.800
第2步 3.287 47.378 5.122 57.055 -3.600
第3步 1.632 50.871 8.504 48.323 -5.400
第4步 1.628 51.626 9.707 46.435 -6.000
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计算结论如下：
第1步开挖内部整体稳定性安全系数 Fs= 4.711>1.30 满足要求! [标高 -1.800m ]
第2步开挖内部整体稳定性安全系数 Fs= 3.287>1.30 满足要求! [标高 -3.600m ]
第3步开挖内部整体稳定性安全系数 Fs= 1.632>1.30 满足要求! [标高 -5.400m ]
第4步开挖内部整体稳定性安全系数 Fs= 1.628>1.30 满足要求! [标高 -6.000m ]
⑷抗滑动及抗倾覆稳定性验算:

①抗滑动稳定性验算
抗滑动安全系数按下式计算：

式中，Eah --主动土压力的水平分量(kN)；
f' --墙底的抗滑阻力(kN)，由下式计算求得：

μ--土体的滑动摩擦系数；
W --所计算土体自重(kN)
q --坡顶面荷载(kN/m2)；
Ba --荷载长度；
Sv--计算墙体的厚度，取土钉的一个水平间距进行计算。
Kh=63.56>1.3，满足要求！
②抗倾覆稳定性验算
抗倾覆安全系数按以下公式计算：

式中，MG --由墙体自重和地面荷载产生的抗倾覆力矩，由下式确定

其中，W为所计算土体自重(kN)；
q为坡顶面荷载(kN/m2)；
Bc为土体重心至o点的水平距离；
Ba为荷载在B范围内长度；
b为荷载距基坑边线长度；
B' 为土钉墙计算宽度；
ME由主动土压力产生的倾覆力矩，由下式确定；

其中，Eah为主动土压力的水平分量（kN）；
lh为主动土压力水平分量的合力点至通过墙趾水平面的垂直距离。
KQ=100.68>1.5，满足要求！
㈡北、东、南侧基坑支护
北、东、南侧二级放坡，坡面挂网喷浆，台宽1米，一次放坡2.5米，二次放坡3.5米，坡面挂直径6@250*250钢筋网,喷C20混凝土，厚度为80mm，坡面击入长度1米直径14钢筋间距2米设置做固定面网用。
㈢其他措施
1、本工程施工应作好地面的排水工作，严禁基坑地面附近出现大量积水和基坑内积水。喷射砼面层应深入基坑底面以下0.2米为宜，并应在坑底设置排水沟及集水坑。
2、基坑上四周加设防护栏杆，立柱间距2米，0.6米、1.5米各设一道防护栏杆，2000目立网全眼封闭。并砌300mm高挡水台，挡水台采用M5.0砂浆砌筑砖台，表面砂浆抹面。
3、上人斜道搭设的注意事项：
①上人斜道设在基坑东侧。
②斜道宽度为1m，立杆采用Φ48钢管，间距1.5m；垂直于边坡设置,砸入地下0.5m。
③应设置栏杆及挡脚板。钢管防护栏杆0.6m、1.2m各设一道，挡脚板高度180mm；
4、变形观测
①施工过程中，要求在基坑周围每隔15-20米布设1个变形观测点，主要监测坡顶水平位移和竖向位移，基准点必须可靠准确。
②设置两名专职观测人员随时观测基坑开挖后的变形情况，并将监测结果及时通告业主，以便及时采取措施。
③当出现下列情况时，应及时同建设监理人员联系并增加观测密度：坡顶水平位移达到10mm以上或垂直位移12mm以上；坡顶水平位移突然加大；边坡泄水孔水流量加大、边坡潮湿严重。
④基坑开挖期间，坡顶地面不得过量堆载，亦不得走行重型汽车。
七、施工方法
1、边坡开挖与修整
首先按设计要求由测量人员放出基坑开挖边线，并应有专人验线并作预检记录。边坡采用机械逐步开挖，然后采用人工修整，经专人检查合格后进入下道工序。
2、放线
由现场技术人员按设计要求放线，经专人检查，做好施工记录。
八、排水措施
基坑内沿四周设置排水沟，宽度为0.3米，深度为0.3米，每隔15米设置一个积水坑，积水坑长宽高均为0.8米，以便于积水时能够有效的排水，做到基坑内不积水。
九、注意事项：
1、挖土过程中应有测量工及时将标高引测至基坑壁上，并随时检测，避免超挖。
2、基坑开挖完毕后，尽快打上垫层，以防扰动。
3、基础施工时，派专人负责巡视，一旦出现危险预兆应及时报告并立即通知撤离。
4、基槽上口2000mm处设钢管护栏，并用红白漆做出突出标记，外挂密目安全网，夜间设警示灯。
十、安全生产及文明施工
1、制定施工现场安全防护基本标准，编制安全措施，设计和购置安全设施。建立严格的安全教育制度，坚持入场教育，定期开展安全活动。安全管理领导小组每周召开一次例会，研究解决施工中的安全问题。
2、成立项目安全管理领导小组，建立安全生产管理网络，设专职安全员两人。
3、做好上岗前的安全培训工作，新工人上岗前必须经过培训、考试合格后持安全操作证上岗。
4、特殊工种要持证上岗，必须遵照相关安全操作规程。现场供电接电必须由电工操作，其他人员不得随意拉接线路和动用电器设备。
5、加强管理人员的安全考核，增强安全意识，避免违章指挥，施工现场安全生产、文明标准化管理：
6、现场基坑周围设置安全标志要醒目，防护设施要牢固，不得低于1.2米。
7、现场电缆应架设好，不能架起的须深埋或设明显标记。
8、机械挖土时，在伸臂工作范围内，不得进行其他作业。
9、采取有效措施，确保施工现场出入口和道路畅通，场地平整无大面积积水。
10、上人斜道上下人员不得过于集中，不得利用上人斜道运输物料。
11、车用坡道上下车辆设专人指挥引车，严禁超载。
十一、成品保护
1、边坡坡脚做好排水设施，防止水渗入。
2、土方不应堆在基坑边坡，材料堆放应距坑沿1m以上的距离。
3、在基坑回填并稳定前要保持对基坑边坡位移及沉降的观测。
4、基坑挖至设计标高后，对原土表面不得扰动。
5、降水工作应待基础回填土完成后，方可停止。
6、大型机械挖土过程及材料堆放时应注意：挖土、运土机械严禁碰撞、挠动边坡面；大型车辆、机械严禁在坡顶2m范围内通行、停靠；基坑顶2m范围内严禁堆放重大荷载；及时排出基坑周边现场和基坑内集水。

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