中科院土方工程设计方案.doc

中科院××所科研综合楼
基坑支护、降水及土方工程

设

计

方

案

二○○三年八月

目 录
前 言 3
第一部分 施工组织设计 错误！未定义书签。
一、工程概况 4
1.1场地地形 4
1.2地层 4
1.3地下水 5
二、施工组织管理及施工部署 错误！未定义书签。
2.1、项目管理组织 错误！未定义书签。
2.1.1、项目组织机构图 错误！未定义书签。
2.1.2、项目主要成员及岗位职责 错误！未定义书签。
2.2、人力及机械组织 错误！未定义书签。
2.2.1、人力组织 错误！未定义书签。
2.2.2、机具组织 错误！未定义书签。
2.3、施工平面布置 错误！未定义书签。
2.4施工准备 错误！未定义书签。
2.4.1、技术准备 错误！未定义书签。
2.4.2现场准备 错误！未定义书签。
2.4.3物资准备 错误！未定义书签。
2.4.4其他准备 错误！未定义书签。
三、施工进度安排 错误！未定义书签。
3.1、施工进度计划安排 错误！未定义书签。
3.2、施工进度计划保证措施 错误！未定义书签。
四、质量管理 错误！未定义书签。
4.1组织机构质量体系要素职能分配 错误！未定义书签。
4.2岗位职责 错误！未定义书签。
五、安全管理 错误！未定义书签。
5.1、安全生产保证措施 错误！未定义书签。
5.2、施工防火安全措施 错误！未定义书签。
5.3、地下管线及其它地上设施的安全及加固措施 错误！未定义书签。
5.4安全防护 错误！未定义书签。
六、环境及卫生管理 错误！未定义书签。
七、文明施工 错误！未定义书签。
7.1、文明施工 错误！未定义书签。
7.2、文明施工措施 错误！未定义书签。
7.3、环境管理的实施方案及措施 错误！未定义书签。
7.4、防止扰民和民扰的措施 错误！未定义书签。
第二部分 主要设计方案和施工技术措施 错误！未定义书签。
一、降水设计和施工 6
1.1降水设计 6
1.2降水施工 错误！未定义书签。
1.3降水事故预防措施 错误！未定义书签。
二、开挖 错误！未定义书签。
2.1土方分区与开挖分步 错误！未定义书签。
2.2出土口和马道设置 错误！未定义书签。
2.3开挖方法 错误！未定义书签。
2.4出土量 错误！未定义书签。
三、 土钉墙设计和施工 7
3.1土钉墙设计 7
3.2土钉墙施工 错误！未定义书签。
3.3特殊情况处理 错误！未定义书签。
3.4应注意的问题 错误！未定义书签。
四、 形监测及信息化施工 错误！未定义书签。
4.1相邻建筑物沉降观测 错误！未定义书签。
4.2支护结构水平位移监测 错误！未定义书签。
4.3应急措施 错误！未定义书签。
附录 10
一：土钉设计计算书 10
二、施工进度计划表 错误！未定义书签。
三、井点布置图 13
四、支护剖面图 14

前 言
根据建设方提供的工程勘察报告及现场实地勘察情况，我们认真分析了该场地工程地质、水文地质特征和其周边环境，在科学计算的基础上，制定了自渗井降水方案、土钉墙支护方案。在方案的制定过程中，重点考虑了以下几个方面的因素：保证基坑安全；节约工程成本；减少扰民。
自渗井降水是近年来比较先进的降水方法，通过分析《岩土工程勘察报告》，我们认为，本工程的地层十分适合采用自渗井降水，故而采用了井孔为600mm、井深23～25m，井间距8m的自渗井降水方案。
根据现场的实际情况，土方开挖采取自西向东，先边后中的开挖方法，这样既可以为土钉支护提供工作面，又可以提高土方挖运的效率。
根据对现场的实地勘察和对《岩土工程勘察报告》的详细分析，本工程的基坑支护方案选用了土钉墙支护。设6排土钉，深度依次为1.5m，3m，4.5m，6m，7.5m；长度次为7m，7m，6m，6m，6m；水平间距1.5m，呈梅花形布置，土钉倾角15º。基坑南侧的边坡可以结合联想C座基坑支护时的锚杆，可以适量的减少土钉。
结合施工方案，预计基坑降水、土方开挖、基坑支护工程的总工期为30天；工程质量确保优良。我们保证在施工中严格执行国家和北京市的各项规范和规定，在甲方要求的工期内安全、经济的完成施工任务。

一、工程概况
拟建中国科学院×××技术研究所科研楼位于北京市海淀区中关村南三街西侧,中国科学院计算机研究所院内南部,拟建科研楼设计地上14层,地下两层,建筑物总高度62米,规划用地7000平方米，总建筑面积29995.66平方米。基础埋深9m,基底荷载为320kPa，框架剪力墙结构，筏板基础，本工程建筑安全等级为二级。
本工程招标范围包括：基坑降水、护坡（土钉墙、护坡桩）、土方开挖、土方回运以及地下障碍物清理等内容。
1.1场地地形
拟建场地现为拆除原建筑后的场地，经初步平整，地形较为平坦，现地面标高在50.72m~51.34m之间。
1.2地层
土层自上而下分述如下：
人工填土层：
粉质粘土素填土①层：黄褐色，稍湿，稍密中密，以粉质粘土为主，含碎砖块、灰渣、水泥块，局部含少量朽木，夹杂填土①1透镜体，人工填土厚度0.7m~2.5m。
第四纪冲洪积地层：
1． 粉质粘土②层：褐黄色，可塑，含氧化铁、氧化锰、云母、少量钙质结核，夹粘质粉土②1透镜体，本层厚度2.7～4.5m。

2． 粉质粘土③层：褐灰色，可塑，含有机质、螺壳、氧化锰及钙质结核，本层厚度1.1～2.5m。
3． 粉质粘土④层：褐黄色，可塑，含氧化铁、氧化锰、钙质结核及少量有机质，夹粘质粉土④1、粘土④2、粉砂④3透镜体，本层厚度13.0～14.8m。
4． 卵石⑤层杂色，稍湿～饱和，中密～密实，磨圆度较好，以亚圆形为主，母岩成分为灰岩、石英及砂岩，粒径集中在2cm～6cm，最大粒径9cm，卵石含量约70%，充填中粗砂，夹中砂⑤1透镜体，此层揭露厚度4.7～9.5m。
5． 粉质粘土⑥层：褐黄色，可塑，含氧化铁、氧化锰、钙质结核，部分钻孔钻穿此层，本层最大揭露厚度3.5m。
6． 中砂层⑦层：褐黄色，饱和，密实，主要矿物成分为石英、云母、长石，含少量卵石、砾石，夹粉质粘土⑦1透镜体，本层最大揭露厚度8.1m,钻探未钻透此层。
7． 卵石⑧层：杂色饱和，中密～密实，磨圆度较好，以亚圆形为主，母岩成分为灰岩、石英岩，粒径集中在2cm～5cm，最大粒径9cm，卵石含量约80%，充填粘性土，此层最大揭露厚度2.7m。
1.3地下水
根据《岩土工程勘察报告》有二层地下水，第一层地下水为潜水型地下水，初见水位埋深4.00m~8.40m，绝对标高在42.87m~47.21m之间，稳定水位埋深3.4m~5.80m之间，绝对标高在45.54m~47.81m
之间，第二层地下水为层间水，含水层为卵石⑤层及以下各层，初见水位埋深24.80m~26.40m，绝对标高在24.52m~26.07m之间，稳定水位埋深24.60m~26.20m之间，绝对标高在24.82m~26.27m之间。
根据调查了解和收集邻近区域资料，该场地历年最高地下水位曾接近自然地面，近3~5年最高地下水位在绝对标高50.00同左右。
本场地潜水对混凝土结构中的钢筋均不具腐蚀性，层间水对混凝土不具腐蚀性，但对钢筋混凝土结构中的钢筋在干湿交替条件下有弱腐蚀性。
二、降水设计
通过对岩土工程勘察报告的认真分析，在本施工场区深度范围内有一层渗透性较好的卵石层，埋深约19～21m，因此在本方案拟采用自渗井降水，这样既可以满足施工要求又可以节约成本。具体计算如下。
2.1降水设计
影响半径(R)：

式中： R—潜水含水层引用影响半径(m)；
S—潜水降水深度(m)；
H—潜水含水层厚度(m)；
k—潜水含水层渗透系数(m／d)。

井间距和井数：
根据上述计算，可以采用2倍的影响半径作为井间距，取7m，布设在基坑开挖上口线外侧。由于井的影响半径较小，在基坑中部布设2排临时降水井，边开挖边回填。
井数的计算如下：
临时降水井数
上口线井位数
式中： A—基坑面积(m2)；
Aj—单井的降水面积(m2)；
Lj――基坑上口线边井间距;
L――基坑上口线周长；
降水井数共计：18＋38＝56（个）
三、 土钉墙设计
3.1土钉墙设计
3.1.1东、南及西侧基坑土钉支护设计

通过分析招标文件和中航勘察设计研究院完成的勘察报告，决定首选方案采用土钉墙支护。应用“大力神-土钉墙支护设计之星”软件进行辅助设计，具体方案如下：
基坑深度9m（招标文件提供），放坡0.2，共设5排土钉，土钉埋置深度依次为：1.5m，3m，4.5m，6m，7.5m；长度依次为：7 m，8 m，9 m，8 m，6m；水平间距1.5m，呈梅花形布置，土钉倾角15º。
为加大面层刚度，在粘土层的范围内将面层的加强筋加密，布置为1.5×3m，即纵横向均布置Φ16的加强筋。面层厚10cm，采用C10混凝土现场喷射而成。
3.1.2北侧基坑支护设计
由于北侧与在建联想大厦的土体中已有支护联想大厦的土钉，因
此可以利用原有开挖出露的土钉，锚接在本侧基坑的钢筋面层上，这样可以节省成本，充分利用了原有的材料。
若无出露，则采用与其余三侧相同的支护方案。

附录
一：土钉设计计算书
****土钉墙设计的BISHOP条分法****
放坡段数= 1
放坡高度(m) 放坡角度(°) 台阶宽度(m)
8.50 78.70 .00
坡高(m)= 8.50
满布荷载值(Kpa)= 20.00
坡顶条形荷载值(Kpa)= 20.00
条形荷载左端点距坡面及坡顶交点的距离(m)=2.00
条形荷载宽度(m)= 4.00 条形荷载深度(m)= .00
水平向地震系数= .00
地下水埋深(m)= 4.000
地层总数= 4 土条数= 100
土层厚度(m) 土体密度(KN/m^3) 土体粘结力(Kpa) 土体内摩擦角(°)
1.800 20.000 10.000 5.000
1.200 19.000 27.400 20.600
4.000 19.800 17.300 28.000
4.000 19.500 35.000 17.900
土钉排数= 5 土钉水平间距(m)= 1.500
第 1排土钉
埋深(m)= 1.50 倾角(°)= 15.00 长度(m)= 7.00 钻孔直径(mm)=100.00

钢筋抗拉强度(Mpa)= 335.00
第 2排土钉
埋深(m)= 3.00 倾角(°)= 15.00 长度(m)= 7.00 钻孔直径(mm)=100.00
钢筋抗拉强度(Mpa)= 335.00
第 3排土钉
埋深(m)= 4.50 倾角(°)= 15.00 长度(m)= 6.00 钻孔直径(mm)=100.00
钢筋抗拉强度(Mpa)= 335.00
第 4排土钉
埋深(m)= 6.00 倾角(°)= 15.00 长度(m)= 6.00 钻孔直径(mm)=100.00
钢筋抗拉强度(Mpa)= 335.00
第 5排土钉
埋深(m)= 7.50 倾角(°)= 15.00 长度(m)= 6.00 钻孔直径(mm)=100.00
钢筋抗拉强度(Mpa)= 335.00
园心横坐标(m) 纵坐标(m) 半径(m) 安全系数
XC= -8.327 YC= 13.595 R= 16.810 FS= 2.512
XC= -2.794 YC= 13.271 R= 8.815 FS= 1.064
XC= -5.723 YC= 11.094 R= 24.805 FS= 3.185
XC= 2.282 YC= 11.362 R= 4.817 FS= 1.087
XC= -7.301 YC= 11.786 R= 12.813 FS= .832
XC= -6.736 YC= 11.393 R= 10.814 FS= 1.041
XC= -9.974 YC= 11.983 R= 14.811 FS= .821
XC= -7.128 YC= 12.396 R= 13.812 FS= .865
XC= -.218 YC= 16.372 R= 15.811 FS= 1.582
XC= -6.153 YC= 11.798 R= 14.312 FS= 2.087
XC=-10.064 YC= 11.885 R= 15.311 FS= .849
XC= -9.421 YC= 12.758 R= 14.561 FS= .846
XC=-10.126 YC= 12.144 R= 15.061 FS= .816
XC=-10.109 YC= 12.125 R= 14.936 FS= .833
XC=-10.113 YC= 12.081 R= 15.186 FS= .834
XC=-10.130 YC= 12.075 R= 14.999 FS= .820
XC= -9.957 YC= 11.914 R= 15.124 FS= .844
XC=-10.013 YC= 12.225 R= 15.030 FS= .814
XC=-10.081 YC= 12.085 R= 15.092 FS= .832
XC=-10.013 YC= 12.225 R= 15.030 FS= .814
**************************************************
当园心横坐标(m)= -10.013 纵坐标(m)= 12.225 半径(m)= 15.030
园弧与坡面(或坡底)交点横坐标(m)= .236 纵坐标(m)= 1.181
园弧与坡顶交点横坐标(m)= 4.468 纵坐标(m)= 8.200时
天然土坡的安全系数= .814
土钉墙的安全系数= 1.973
抗滑力(KN)= 803.721
下滑力(KN)= 407.302
滑弧与坡顶交点距坡面和坡顶交点的距离(m)= 2.830
滑弧与坡面交点位于坡脚之上!
`
********* 结束计算**********

三、井点布置图

四、支护剖面图