降水护壁方案.doc

一、工 程 概 况
华澳松榆里公寓1#楼工程由北京京奥房地产开发有限公司负责兴建，建筑设计和结构设计工作由北京市建筑设计研究院负责，北京市勘察设计研究院承担该工程的岩土工程勘察工作。
拟建工程场地位于北京市朝阳区松榆里。场区地形高差较大，东南高，西北低，地面标高在36.76～40.55m左右。地貌为全新世永定河中下游冲积台地，第四纪覆盖层厚度为120～130m。
建筑物为地上33层剪力墙结构，地下为两层车库。设计±0.00标高为38.70m，场区现状地面平均标高为-0.90=37.80m，基底开挖深度-11.36=27.34m，相对开挖深度10.50m，基坑支护面积为2803m2,支护周长246.70m。
基坑南侧36.50m范围内有建筑物，且为行车道，为保证管线少受基坑开挖的影响，拟采用桩锚支护结构，其余部分基坑采用土钉墙边坡支护方案。
在此基础上，本次土方开挖理论方量约37100m3。
二、 场区工程地质条件
2.1 场区地层土质概况
根据北京市勘察设计研究院提供的岩土工程勘察报告（98技086），在70.50m钻探深度范围内揭露的地层，按其沉积年代与成因类型分为人工堆积层和第四纪沉积层两大类型，本工程设计所涉及到的土层自上而下为：
2.1.1 人工堆积层
该土层主要分布于场地地表， 一般厚度为1.30～4.50m,平均厚度3.60m，岩性包括粘质粉土、粉质粘土填土①层，碎石填土①1层和房渣土①2层。土，干燥，松散。
2.1.2 第四纪沉积层
⑴ 粉砂、砂质粉土②层：褐黄色，稍湿～湿，中密，中低压缩性土。顶部为粘质粉土、粉质粘土②2层及砂质粉土②1层。层底标高为31.74～32.99m。
⑵ 粉质粘土、粘质粉土③层：黄灰～灰色，湿～饱和，可塑～硬塑，中～低压缩性；粉砂、细砂③1层：褐黄色～灰色，湿～饱和，可塑～硬塑，中～低压缩性；粉质粘土、重粉质粘土③2层：灰色，湿～饱和，可塑，中～中高压缩性；粉砂、细砂③3层：灰黄～灰色，中密～中上密，湿，中低压缩性。
层底标高为27.48～29.72m。
⑶ 粉质粘土、粘质粉土④层：褐黄色，湿～饱和，可塑，中低压缩性；砂质粉土、粘质粉土④1层：褐黄色，湿～饱和，可塑～硬塑，中～低压缩性；重粉质粘土、粉质粘土④2层：褐黄色，湿～饱和，可塑，中压缩性。
层底标高为23.15～26.09m。
以上几层在基底开挖面以上，施工时将被挖除。
⑷细砂、粉砂⑤层：褐黄色，湿～饱和，中上密～密实，低压缩性；重粉质粘土、粉质粘土⑤1层：褐黄色，湿～饱和，可塑～硬塑，中～中低压缩性。
层底标高为20.75～22.96m。
⑸粘质粉土、粉质粘土⑥层：褐黄色，湿～饱和，可塑～硬塑，中低～低压缩性；粉质粘土、粘质粉土⑥1层：褐黄色，湿～饱和，可塑，中～中低压缩性。
层底标高为16.87～18.93m。
2.2 水文地质条件
根据岩土勘察报告，本场区与地基方案有密切关系的地下水有3层。第1层台地潜水，稳定水位埋深7.00～13.00m，标高在27.88～30.45m。主要以大气降水入渗和地表水入渗为补给来源，以蒸发及地下径流为主要排泄方式；第2层为层间潜水，静止水位埋深13.50～16.70m,标高在22.15～23.49间，该层水含水量年变幅为1.00m；第3层为承压水，主要以地下迳流及越流补给，以迳流为主要的排泄方式，静止水位埋深16.00～21.50m, 标高在19.05～21.95m间。
地下水对混凝土结构无腐蚀性，但在干湿交替条件下对钢筋混凝土结构中的钢筋具弱府蚀性。
2.3 设计依据
2.3.1 业主提供
⑴ 岩土工程勘察报告(98技086) 北京市勘察设计研究院 1998.4.8
⑵ 结构施工总平面图 北京市建筑设计研究院 1997.
⑶地下一层平面图 北京市建筑设计研究院 1997.
2.3.2 规范规程类
⑴ 《建筑基坑工程技术规范》《规范》编制组 1996.6
⑵ 《土层锚杆设计与施工规程》（CECS22-90）
冶金部建筑研究总院 1990.11
⑶ 《土钉支护设计与施工技术条例》（讨论稿）
“深基坑开挖土钉支护技术研讨会”1996.9于清华大学
⑷《供水管井工程施工及验收规范》（GBJ13-66) 1985
⑸《水文地质计算》1957
2.3.3 资料类
⑴ 北京市颐和园文物库馆深基坑支护工程施工组织方案 1998.
⑵ 北京市万富大厦土钉支护施工方案 1997.1
⑶ 北京市车公庄桩锚及土钉支护工程设计、施工方案 1998.6
⑷ 北京市电镀中心业务楼深基坑土钉墙支护工程竣工报告 1997.2
⑸北京长青大厦基坑护坡及降水工程设计 1999.1
三、基坑降水设计方案与施工
3.1场区水文地质条件综述
根据岩土勘察报告，场区地层具有从上到下依次为粘性土、粉土、砂卵石层结构的多次旋迴沉积的显著特征。因此，垂向深度上构成了多层含水层的场区水 文地质特点，且上部含水层水位埋藏较浅，含水性透水性相对较弱，下部含水层水位埋藏较深，含水性透水性较强的特点。对于基坑开挖由于深度所限，应充分利用地下水多层性特征，对上部“台地潜水”及中部“层间潜水”应以抽降及引渗的方法解决基坑降水的问题，对基坑深度开挖未达下部“承压水”含水层时，应充分利用承压含水层透水性富水性强、水位较低、颗粒粗、含水层厚度相对较大，能消纳大量上部及中部含水层水量的特点，作为引渗降水井的消纳水层加以充分利用。因此，根据本场区的综合水文地质条件因素，应以“自渗为主、抽渗结合的降水方案”最为优化，技术先进，施工方法可行，经济合理。
3.2水文地质条件特征
3.2.1拟建场区勘察深度范围内存在三层含水层及三层地下水位，各层水位埋深、标高及变幅状态如下表：

说明基坑开挖坑底深度均在第一与第二层水位线以下，必须进行基坑降水预先疏干排渗，才能安全地达到基坑干槽作业。
3.2.2据北京市勘察设计研究院地下水观测资料阐述，1959年场区地下水位最高标高为35 m 左右，即水位埋深距地面2m左右，近3～5年最高地下水位埋深距地表3m左右。因此，对于场区地下建筑防水设施应有充分考虑，同时也说明历年来地下水位仍然高于勘察期间的地下水位。
3.2.3在基坑开挖深度范围内涉及的第四系松散沉积含水层特征评述如下：

3.3基坑降水设计方案
根据建筑场区水文地质工程地质条件和周边环境因素及建筑设计对基坑开挖的要求，拟建场地基坑设计深度为标高27.34m，积水坑最大开挖深度为14.26m，地面±0.00标高为38.70m，即开挖深度标高达23.54m，基坑轴线内包面积为3392.82m2,按基坑中心点水位降低达坑底以下0.50～1.50m 规范规定，则基坑开挖具有较大的水位降低值，为达到“设计上优化、技术上先进、施工上可行，经济上合理”，在充分研究场区水文地质条件的基础上，应利用信息动态施工管理，强化质量管理体系，加强降水期间对周围环境的监控。
设计中有关基坑涌水量概算中的渗透系数（k）值，只能利用经验理论值，结合采用岩土勘察期间有关水文地质参数进行涌水量概算，然后根据概算的基坑涌水量及计算的单井比排渗水能力，计算管井数目，在基坑轴线以外4m周边面设管井，达到总的抽降排渗水量大于概算的基坑涌水量，达到基坑干槽作业的目的。
基坑涌水量概算公式，依据场区水文地质条件，“台地潜水”及“层间潜水”的水量计算，拟选用地下水动力学等代大井无压水完整井群计算公式。其计算公式如下：

Q=1.366k

r0=η
R=2S
R0=R+r0
有关单井比排水能力，拟采用下式计算：
q=2πrl /15
则降水管井数目可用下式计算：

n=

有关下部第三层承压水消纳水量抬高水位值（△h)利用下式计算：

△h=

其中：
Q--基坑涌水量
q--单井比排水能力
k--渗透系数
H--含水层厚度
M3--承压含水层厚度
S--水位降低
l--过滤器长度
R--影响半径
R0--等代大井引用半径
r0--基坑引用半径
r--降水井半径
a--基坑外扩布井线短边长度
b--基坑外扩布井线长边长度
η--几何图形系数
n--管井数目
（有关计算过程及计算结果从略）
根据场区内赋存有上下多层含水层，其含水发表主透水性上弱下强，各层水位深浅不一，结合基坑开挖深度以下具有水位较深，透水性较好，承压水含于砂卵石层的特点，场区基坑降水方案拟设计的第一方案“以自渗为主，抽渗结合的管井降水”，即设计深管井与浅管井结合的抽渗降水方案，当地下水位高于基坑底板时，利用潜水电泵抽排降低地下水位，达到抽降排水应用管井的目的，一般条件下利用深浅水位差，将上部“台地潜水”及“层间潜水”消纳入渗到下部砂卵石承压含水层中达到渗漏降低地下水位的目的。
按渗抽结合实际的基坑管井降水方案，拟设计深降水井与浅降水井间隔布井方法，深管井设计井深28m，浅管井设计井深为22m，基坑内疏干井设计井深为22m，共设计管井39个，其中深管井20个，计560m，浅管井19个，计418m，管井间距为6～7m，基坑内疏干井8个，计176m，间距18*15.5m，总计降水管井及疏干井数为47个，总的进尺米数为1154m。（见护坡桩与降水管井平面位置图）
场区设计第二种方案为“渗抽并举的管井降水方案”，即设计22m的浅降水管井，将上部第一层地下水引渗到第二层地下不层中，一起抽降排出区外，设计管井数量与第一方案相同，仅取消渗漏水井段管井长度，全区降水管井均为22m，即计总数为1034m ,管井施工技术要求与第一方案相同。
场区设计第三种方案为“完全自渗井的降水方案”，即利用第三含水层水位埋深在基坑以下的特点，利用管井或砂渗井引渗上部含水层中的地下水达到第三层含水层中消纳，达到基坑干槽作业的目的。拟设计施工127～146mm砂渗井与管井，即三个砂渗井间隔一个管井，间距为4m，井深均设计28m，砂渗井成井后应下38mm下部带孔眼包网的塑料管，以便洗井渗漏，管井施工要求同第一、二方案。可作降水监控井。全区周边长度约为284m，须施工53个砂渗井和18个管井，基坑内尚须施工8个疏干井，井深设计为22m，则该方案合计施工砂渗井1484m，管井504m，疏干井8个176m。本方案主要依据勘测期间的水位资料值，但若动态变化和丰水期水位抬升过大，本方案就可能达不到预期目的，应该说有一定风险性。因此，基坑降水应选用第一方案为好。（附图为第一方案降水井平面位置图）
3.4 基坑降水施工组织与进度计划
3.4.1 施工组织
按项目管理要求组织施工，实行项目经理负责制，配备有经验的施工技术管理人员组成项目管理班子，指挥协调工程施工，并按基坑降水质量达标要求，由主任工程师或专业工程师进行技术监督与管理把关，管理班子下设技术组、钻井组、洗井安泵组、抽降水值班组、电工组、安全保卫行政管理组等组成基坑降水疏干组织。
3.4.2 施工进度及预期疏干进度
实行项目经理负责制，上岗按目标管理达标要求施工，严格质量标准，做到依据设计要求和技术规程规范进行管理，层层把关，责任到人，严格监理，预计开动3台钻机每天24小时两班作业，每天完成6个井，预计8—9天完成降水管井施工任务，再加洗井、安装、降水疏干全面开泵以后10—14天，总计25天左右可以达到基坑干槽作业之要求，待施工单位基坑开挖及土建正常施工达到地面±0米标高时，即告全面完成基坑降水疏干任务。
3.5 管井降水施工的主要技术要求
3.5.1 施工技术要求
3.5.1.1 施工准备阶段:工作内容包括资料、场地、设备、人员、材料等五个方面。
⑴资料:仔细研究分析同设计有关的图件及文字说明，编制基坑降水施工方案，准备有关记录表格、工具等，参加技术交底。
⑵场地:组织现场踏勘，协助甲方做好“三通一平”工作，要求甲方提供地下障碍及管线的准确位置，以防意外事故发生，进行场区施工规划，布置施工井孔泥浆配置要求及循环途径。
⑶设备:检查设备配套情况，对设备进场后开工前应进行试运转。
⑷人员:开工前进行分岗、分班、进行施工工艺交底答疑；明确工作要求及标准，说明施工重点、难点及应急措施，并应对参与施工的管理人员进行安全及文明生产教育。
⑸材料:订购材料，进场检查验收，不合格产品不许购用。
3.5.1.2钻孔成井:
⑴放线定点:根据甲方给定的基坑开挖边线，用仪器及钢尺进行放线定井孔点位置，定完后应会同甲方或监理代表签字认可后，方可进行埋设护筒，管井孔选用内径为800mm的钢护筒，底部和四周用粘土夯实，中心误差不得大于5cm，垂直偏斜应小于1％。
⑵钻机就位:钻机安装要求平稳牢固，钻机顶部起吊轮、钢绳与管井中心应铅垂成直线，偏差不许大于5cm。
⑶泥浆护壁:开钻前应准备一定量的红粘土，配制泥浆指标应控制其比重为1.2—1.4，粘度为25—35秒，含砂量不大于4％，胶体率应达90—95％。在确保不坍孔条件下，也可根据场地岩土条件采用钻进过程自造浆护壁的施工方法。
⑷钻孔:经专业工程师与甲方或监理代表现场检查合格后，方可开钻，崐开孔时应低锤扶正轻击，施工中应保持井内应有水头压浆高度，严防孔壁坍塌。
⑸井孔钻进达到设计深度以后，需报请专业工程师进行检查，验井深度抵达成井要求深度后应加大3－5cm钻头直径进行扩孔，冲捞沉渣，复验井深及钻头直径，合格签字后，方可进行清孔下井管及滤管。
⑹ 下井管及滤管时应检查接井管部位有无缺损裂纹，严禁“带伤”井管下入井孔内，下管时每隔5m下入导正扶中器，确保井管居中不歪斜，接管部位应包扎纱网或尼龙布，井管四周竹片及铁丝应扎紧扎牢，防止泥砂等进入井孔内。
⑺砾料应保证规格质量，含泥粉的砾料必须过筛后再用，填砾时应沿井壁与井管间缓慢投入，严禁车装冲填，以免冲撞井管产生歪斜及中间堵塞，经洗井发现砾料下沉时，及时补填砾料，不许产生井壁与井管间空洞，以免造成产生填砾不实，后期涌泥涌砂掩埋井泵后患。
⑻成井后应及时进行洗井，采用移动式空压机或污水泵洗井，达到水清砂净以后，方可下入水泵进行试抽水运转，如发现经洗井后仍不出水或水量不达标的死井，应按达标要求检查，及时进行补井，不能待全面降崐水实施后再进行补井，耽误施工进度，每个管井施工完成后应填写管井施工记录及验收单。
3.5.1.3 降水的电泵安装及排水:
降水设备按一井一泵的原则，下置潜水电泵抽、降、排水，每个降水疏干管井按设计要求下置抽水量为6—10m3/h、扬程25—30m的潜水电泵，排水拟通过周边布设的具有一定坡度的排水管道及沉淀池再排入基坑周边的排污管道排至场区外，每个管井应加盖保护。
各项工序工程完成以后，先进行试抽运转排水，在此期间要全面检查降水设备、排水管路、电器安装设备(闸箱、开关、线路)等有无不达标的地方，如有应立即排除，待质量达标以后，即可开始连续降水，并定期观察水位、流量的动态变化，也应观察了解周边建筑物的安全状况，所测及所了解情况应及时汇总研究，发现问题及时解决调整，做到掌握管井疏干降水全过程动态，保质保量保安全地完成基坑降水疏干任务，降水井施工运转过程应监控基坑锚杆施工，严防锚杆穿越管井的事故发生。
四、基坑边坡桩锚支护设计与施工
4.1 基坑边坡支护设计
为保证基坑南侧建筑物及车道的安全正常使用，在相应部位采用护坡桩支护。
4.1.1 计算参数根据场区岩土工程勘察报告，结合我公司及北京地区已有的同类工程经验，取定护坡计算需要的土层参数（详见计算书中的原始数据）。
4.1.2 计算方法及结果
用常规静力平衡方法，先由弯矩平衡方程求得护坡桩插入深度，再由力平衡方程求得护坡桩最大弯矩，根据最大弯矩确定护坡桩配筋。
采用以上参数，按照Blum建议的计算模型，利用较为成熟的电算方法反复求算比较，计算结果见附录。
4.1.3 支护设计工作量

护
坡
桩
桩径（mm）
∮600mm
桩距（m）
＠1.1m
桩长（m）
12.70m
嵌固深度（m）
3.70m
最大弯矩（KN.m）
397.86kN.m
配筋
10Φ25
砼等级
C25
支护范围
36.50m
桩数
34根
锚
杆
锚头标高
距桩顶0.2m
长度lf+lm
5+9.6=14.6m
配筋
1×7φ5
一桩一锚
间距1.1m
轴向设计拉力
153.00KN
数量
34根
帽
梁
砼等级
C25
配筋
主6Φ25
截面尺寸（m×m）
0.4×0.6m2
长度
36.50m

4.2 护坡桩施工工艺
4.2.1 施工工艺
根据边坡支护设计和场区土层条件，本次护坡桩可采用长螺旋(或潜水钻)成孔，灌注商品砼。
护坡结构施工工序为：放线定位→机械就位→钻孔→提钻→吊放钢筋笼→灌注砼→统一浇注帽梁→桩间土壁面挂网抹浆处理。
4.2.1.1 成孔
a、钻机就位
钻机就位前要做好测量放线工作，确定正确的护坡桩轴线和桩位，并请甲方及监理验线。钻机安放要平稳、对正桩位，钻头中心与桩位偏差不大于2cm，护坡桩垂直度偏差小于1％。
b、成孔
采用长螺旋钻机，钻孔与常规方法相同，边钻进边排土，地下水位较高，可采用泥浆护壁 的方法。
采用潜水钻成孔，用泥浆护壁。
4.2.1.2 钢筋笼
a 钢筋笼制作
本次钢筋笼拟在现场制作，要求钢材进场时按各种规格分开摆放，使用前保证钢筋表面清洁、平直、盘筋或弯筋应冷拉调直。钢筋级别、规格、根数、尺寸、位置均应严格按图纸要求进行，不得有松脱、开焊。
b 钢筋笼吊放
钢筋搬运时应防止扭转、弯曲，起吊下放时，应吊直扶稳，缓缓下沉，以免碰刮孔壁，下放到设计位置后，应及时固定，以防脱落，或灌注砼时上升移位。
c 钢筋的质量检验
钢筋材质检验、焊接抗拉强度试验，每批钢材要进行材质检测、焊接抗拉强度试验，本工程不少三组。试验报告单由施工单位存档。
4.2.1.3 砼灌注
砼灌注是本工程中最重要也是最易出故障的一个环节，施工前应对所有人员强调明确，严格认真，尽职尽责。
a 整个灌注过程中应认真做好各项记录，包括灌注起止时间、停待料时间、天气及灌注中的非正常因素等，记录要完整、准确、及时。
b 混凝土采用导管灌注。
c 灌注混凝土至桩顶时，应适当超过桩顶设计标高30cm，以保证在凿除浮浆后，桩顶标高和质量能符合设计要求。
d 砼灌注的整个过程中要高度重视，人人负责，紧密配合，对灌注中的有关问题绝对不能隐瞒不报，而贻误处理时间。
e 砼的检测试验，每一批商品砼，搅拌站按规范出据砼试件报告、施工现场复验。本工程需制备两组砼试件，以满足检验需要，并提试验报告，原件存档。
4.2.1.4 桩间土壁面处理
为保证坡顶稳定，防止桩间土自然坍落，拟进行挂网抹浆处理，用4cm×8cm钢丝网，喷5cm厚C15砂浆。为保证护壁效果，要求坑内土方开挖时，在坑内周边预留5.0m宽、2.5m高工作台，待上层壁面处理完毕后，再用机械挖土。
4.2.2 锚杆施工
土层锚杆施工工艺流程：钻机就位→钻进成孔→安放锚索→灌浆→安装锚头、张拉锚固。
4.2.2.1 钻孔采用螺旋钻进干作业成孔方法，钻进时应随时注意钻进速度，避免“别钻”，应把土充分倒出后再拔杆，这样可减少孔内虚土，方便钻杆的拔出。
4.2.2.2 安放锚索
锚索要顺直，自由段要套以聚乙烯防护套(或用塑料带)。锚索的表面应设置定位器。定位器的间距，在锚固段为2.0m，在自由段为4.0m。
4.2.2.3 灌浆
灌浆水泥宜用425#普通硅酸盐水泥，水灰比0.4～0.5。注浆管端距孔底150mm，灌注时，管口要始终埋在砂浆中，待浆液灌满后，封堵孔口，以0.4～0.6MPa压力补浆，稳压数分钟。
4.2.2.4 张拉
锚杆灌浆后，待锚固体强度达到设计强度80%，即可进行预应力张拉，预应力值一般为设计锚固力的75%左右，按规范要求进行张拉锁定。锁定后如有明显应力损失时，应进行补偿张拉。
4.2.3 冠梁施工
a 将桩顶浮浆凿净，使桩头保持一个水平线。
b 桩顶钢筋伸入冠梁中的长度应符合要求。
c 冠梁钢筋必须绑扎牢固。
d 模板安装应平整、牢固、严防灌注中变形或混凝土外泄。
e 浇混凝土前应由工程师进行全面检查，合格后方可浇混凝土。浇注中应边浇边振捣。
4.2.4 主要工序质量控制标准
a.护坡桩
桩径偏差 ±50mm
垂直度允许偏差 1%
桩位允许偏差 50mm
b.钢筋笼制作允许偏差
主筋间距 ±10mm
箍筋间距 ±20mm
钢筋笼直径 ±10mm
钢筋笼长度 ±50mm
c.锚杆
水平方向误差 〈100mm
垂直方向误差 〈100mm
锚孔斜度 〈3%
孔 深 〉设计长度0.5m
钢绞线长度误差 〈50mm
4.3 护坡桩施工组织
4.3.1 施工前准备
工程要求严格按设计方案和总体进度计划进行全面认真准备，并细化完善施工方案。
a、技术准备
熟悉和审查施工图纸，合同签订后由项目班子成员和设计、施工人员共同进行图纸会审，审查图纸各部尺寸有无错误，对照现场施工条件审查各工序之间衔接是否合理，并明确设计意图和质量要求。
b、物资、能源、人力组织准备
根据设计图纸详细计算统计各种材料规格、数量，并按施工进度计划制定材料采供计划，提前做好砼配比，钢筋焊接试验等项工作，检查供水、供电及人力组织是否满足进度计划要求。
c、设备准备
按照施工组织设计，检查、准备各种机械和器具，准备易损易坏件备品，保证进场施工设备的完好率，为严格按进度计划完工创造条件。
4.3.2 健全完善现场质量保证体系
按照项目管理要求，成立以项目经理和项目总工为首的质量保证体系，分解落实质量控制标准和责任人，完善工序质量保证措施和现场质量责任目标体系，制定分项工程技术措施。进场后由项目总工对各岗位工人进行设计和施工组织交底，包括：工程进度计划、工序安排、分项工程施工工艺、质量控制标准及保证质量技术措施等。
4.4 支护结构计算结果及桩锚支护结构剖面图、配筋图

五、 基坑边坡土钉墙支护设计与施工
5.1 基坑边坡支护设计
5.1.1设计方案比选
根据有关规范要求，可供该工程选择使用的支护形式有以下两种：桩锚支护结构和土钉墙（亦称锚喷重力挡墙），按照“经济合理、安全可靠”的原则，结合本工程具体情况选择土钉墙支护结构。
5.1.2 土钉墙边坡支护设计工程量
土钉墙边坡支护设计与其它岩土工程设计一样，目前仍处在定性分析与定量计算相结合，理论指导与工程类比相结合的状态。根据《土钉支护设计与施工技术条例》（以下简称《条例》）推荐的结构尺寸，结合我公司和北京地区该工法已有的成功经验，初步确定该工程土钉墙各部尺寸，并按照下文（5.1.3～5.1.4节）介绍的计算方法反复比较，设计工程量见下表：

基坑深度
11.36m
土
钉
层 数
七层
长 度
10，10,9，9，6，6，6m
直 径
∮130mm
筋 体
1Φ22
锚 固 体
M20素浆
倾 角
均为10°
间 距
Sv＝Sh＝1.5m
布 式
梅花形
对中支架
∮6.5＠2000
井字架
4Φ22×400mm
支护面积
m2
钢 筋 网 片
∮6.5＠200×200
喷砼
面板
厚 度
100mm
材 料
C20豆石砼
坡面角
85°
泛水面宽度
1.0m

5.1.3 土钉设计计算书及局部稳定性验算
5.1.3.1 土层参数确定
根据场区岩土工程勘察报告，综合分析取定各土层厚度、天然重度数据，并结合北京地区及我公司同类工程经验取定各土层的C、ψ值，并根据土层物理指标，参照《土层锚杆设计与施工规程》（CECS22-90）和《土钉支护设计与施工技术条例》取定各土层与锚固体的粘结强度τ，并取定地面均布荷载q＝20KPa。
根据《土钉支护设计与施工技术条例》3.3.2条规定，对土钉所处的填土和粘性土、粉土层等物理力学性能相差不大的分层土体，其r、c、ψ值可按各自厚度取加权平均值，分别为20.05KN/m3、13.8KPa、23°。
5.1.3.2 土钉使用状态下其最大内力N值的计算
按照初选尺寸及土钉布置方案，土钉的水平、竖向间距Sh、Sv为1.5m，据《条例》3.3.2条规定N＝P×Sv×Sh＝2.25P，式中P为土钉上、下距离1.5m范围内侧侧压P的平均值。
对于本工程，基坑深度H=11.36m，则其C/rH指标值为0.06，在0.05～0.2范围内，地面均布荷载q和土层自重形成的侧压力P1和P2及N值由下列各式求得：

N＝P×Sv×Sh=2.25×

2C 1
P1＝Ka×(1-—× —)×rH
rH √Ka

P2＝Ka×q
5.1.3.3 验算筋体直径
按《规程》3.3.3条规定，筋体直径d应满足下式要求：

1.35× ×fy≥1.5N（式中fy钢筋受拉设计强度值，取310MPa）

1.5N×103×4
则筋体直径 d≥ ───────
π×1.35×310
代入上文所述各值，则d计算值为≥20mm。
经工程类比，综合取定d＝22mm，即初设筋体符合土钉受拉拔条件。
5.1.3.4 验算土钉设计长度
土钉简化破裂面形式，土钉在破裂面内的长度 Lf＝
即：H＝11.36m，α＝10°时，Lf＝3.50m。
按《规程》3.3.4条规定，土钉伸入稳定土体中的长度La应满足下式要求：

1.5N≤πDLaτ×cosα，即La≥1.5N/πDτ×cosα
式中 D:土钉锚固体直径，取D＝0.13m

5.1.4 土钉墙整体稳定验算
5.1.4.1 喷混凝土面层强度设计与验算
根据《规程》3.5.1条规定，喷射混凝土面板所受土压力P0可按下式估算：

P0＝

其中：Sv＝Sh＝1.5m
R：为土钉端部的受拉内力
经计算与工程实践结合表明：常规做法∮6＠200×200面网和厚度δ＝100mm的C20喷砼面板满足要求。
5.1.4.2 支护结构内部整体稳定性验算
经计算，整体稳定安全系数大于1.3。
5.1.5 抗滑安全验算（抗滑安全系数KH）
KH＝1.7
5.1.6 抗倾覆安全验算（抗倾覆安全系数KQ）
KQ＝5.5
5.2 土钉墙边坡支护施工工艺
5.2.1 主要工序与工法
a成孔→b制作土钉→d挂网→e焊接→f终喷砼→g养护
5.2.2 主要工序质量控制标准
5.2.2.1 成孔
a.钻孔前应根据施工设计图确定孔位，误差不大于100mm，遇特殊情况，孔位调整应由项目工程师审定。
b.土钉孔尺寸不小于设计尺寸。
c.土钉孔内渣土应清理干净。
d.钻孔应有施工记录，随时掌握土层情况。
5.2.2.2 制作土钉
a. 土钉由水泥砂浆和土钉筋体组成，其结构见附图，
土钉筋体长度＝土钉孔深＋0.2m。
b.水泥砂浆强度标号为M20，水灰比≤0.5，根据施工情况可适量掺加外加剂。
c.注浆压力为0.4Mpa。
d.采用两次注浆工艺，分注浆和压浆两个阶段。注浆时应采用底部注浆方式，注浆导管底端应先插入孔底，在注浆同时将导管缓慢地以匀速撤出，导管的出浆口应始终处在孔中浆体表面以下，保证孔中气体能全部逸出。
e.土钉端头应避免敲击碰撞，三天内不得悬挂重物。
5.2.2.3 挂网
单独设立编网组4～6人，每片网长10～12m，宽1.7～2.0m，每日制网15片。
a.面网钢筋在制网前均应拉伸调直，严格按设计尺寸布网，网点分别用绑丝扎牢或焊接，筋体与双向斜拉筋和下层面网接触部位均应焊接牢固。
b.钢筋网在每边的搭接长度至少不小于一个网格边长。
c.最底层钢筋网应插入坑底20cm。
5.2.2.4 喷砼
a.喷砼的强度标号为C20，粗骨料最大粒径不宜大于12mm，并根据作业环境条件加入适量外加剂。
b.喷射手均应持有培训合格证，射距宜在0.8～1.5m的范围内，粘性土层可先挂网后喷砼，并从底部逐渐向上部喷射，先喷填钢筋后方，然后再喷填钢筋前方。
c.喷浆气压应根据喷浆距离适当调整。
d.喷射砼的厚度误差不超过±5mm。
e.喷射混凝土完成后应至少养护七天。
5.2.2.5 土钉墙排水系统设置
a.在支护面层背部设置水平间距2m，长为50cm的水平塑料排水管，管壁带孔，内填滤水材料，将其插入边壁土体。
b.基坑地表水的防渗可在基坑周边近边坡处地表作1.0m泛水层，与土钉面网参数相同。
c.为排除积聚在基坑内的雨水或渗水，在坑底设置排水沟及集水坑，离边壁0.5～1m。
5.3 土钉分层布置立面图及土钉墙结构大样(见附图)
5.4 基坑土方开挖
5.4.1 坡道设置
本工程整个土方开挖工程量实方约为37100m3。本次开挖拟采用“中心岛”式开挖形式，即先沿基坑边线开挖出条形土钉作业面，坑中间土自然形成“孤立岛”，只设一个出入口，将其设在场地东南部地下室的联接出入口处。挖至坑底时，最短坡道长32.0m，最大放坡角度20°。
5.4.2 分层开挖要求
本工程基坑边坡支护设计为桩锚支护及土钉墙直立支护形式，受其影响，土方开挖必需严格配合锚杆及土钉墙施工技术要求分层进行。首先从基坑周边选定一点顺序开挖，每层土挖深以每排土钉所设相对位置为准，以方便土钉施工为前提。一般挖至每排土钉位置以下0.5m，即土钉施工作业面处。作业面沿基坑边线走向呈条带状，宽约10.0m.若发现有挖完后、未支护前有坑壁土坍塌现象，即可采取分段跳挖的形式来施工，以解决土体自立效果差的问题。“中心岛”随着坑边土钉墙向下逐层延深，也随着降低，挖掘机和自卸车始终在“中心岛”上作业。坑内周边土全部挖至最下一排土钉作业面处后，开始收挖“中心岛”周围土方，使其逐渐缩小，并向坡道口处靠拢，最终收坡完毕。
六、施工组织及进度计划
6.1 人员组织
项目经理 1人
项目付经理 1人
项目总工 1人
项目工程师 3人
钻机机长 3人
质检员 4人
安全员 2人
材料员 2人
电工 1人
焊工 3人
测量员 1人
施工组长 3人
喷砼手 6人
普工 44人
合计 75人
6.2 设备配置
空压机 AMR600 1台
喷砼机 ZP-V1 1台
注浆机 VB1-1.8 1台
砂浆搅拌机 1台
长螺旋 或潜水钻 1台
锚杆钻机 1台
钢筋切断机 GJ5-40-1 1台
钢筋弯曲机 WJ40-1 1台
钢筋拉伸机 JJM-3 1台
电焊机 BXL-300 2台
洛阳铲 20套
精密经纬仪 1台
精密水准仪 1台
冲击钻或潜水钻 3台
6.3 进度计划
6.3.1 护坡桩施工
拟组织一台长螺旋或潜水钻施工护坡桩，计划平均每天完成5根桩，7天可完成全部34根桩。冠梁施工待护坡桩全部完成后10天内完成。
锚杆在土方开挖至-2.60m时施工，组织一台锚杆钻机，在三天内完成34根锚杆施工。
6.3.2 土钉墙施工
土钉墙支护结构施工与其它支护结构形式的施工有所不同，前者对土方开挖施工要求很严格，必需要求开挖与施工密切配合好，否则，两工序势必相互耽搁，影响工效，拖延工期。
本工程施工中，项目部拟组织统一管理、统一协调、统一施工，最大限度地提高工效，边开挖，边施工土钉墙，按每天24小时作业计算，预计天26内完成基坑支护全部任务。
基坑支护总工期计划见“施工进度横道图。
6.4 防扰、防噪、防尘措施
6.4.1 本工程地处闹市区，随着大量的施工人员及设备的进驻，严格按着北京市相关施工管理条例指导施工。
6.4.2 为使工程施工中的噪音降到最低限度